目前已商品化的电动自行车绝大多数使用密封式铅酸蓄电池。铅酸蓄电池充电时，阴阳两极上的硫酸铅" title="硫酸铅">硫酸铅把固定在其中的硫酸成分释放到电解液中，分别变成海绵状铅和氧化铅，从而使电解液中的硫酸浓度不断变大；反之，放电时阳极上的氧化铅和阴极板上的海绵状铅与电解液中的硫酸发生反应变成硫酸铅，而电解液中的硫酸浓度不断降低。当铅酸蓄电池充电不足时，阴阳两极板的硫酸铅不能完全转化变成海绵状铅和氧化铅，如果长期充电不足或过放电，则会造成硫酸铅结晶，使极板硫化，造成蓄电池疲劳、休克甚至报废；反之，如果电池过度充电，阳极产生的氧气量大于阴极的吸附能力，使得蓄电池内压增大，导致气体外溢，电解液减少，还可能导致活性物质软化或脱落，电池寿命大大缩短。蓄电池设计寿命一般都在8年以上，但电动自行车蓄电池往往2～3年就会损坏，其原因主要是因为充电不合理造成其寿命缩短。有鉴于此，笔者设计制作了一款四阶段恒流限压式密封铅酸蓄电池充电器。
1 充电器原理
1.1蓄电池充电曲线
　　铅酸蓄电池充放电的过程是电化学反应的过程。充电时，硫酸铅形成氧化铅；放电时氧化铅又还原为硫酸铅。硫酸铅是一种非常容易结晶的物质，当电池电解溶液中的硫酸铅浓度过高或静态闲置时间过长时，就会“抱成”团，结成小晶体，这些小晶体再吸引周围的硫酸铅，就象滚雪球一样形成大的惰性结晶，结晶后的硫酸铅充电时不但不能再还原成氧化铅，还会沉淀附着在电极板上，造成了电极板工作面积下降，这一现象叫硫化，也就是常说的老化。这时电池容量会逐渐下降，直至无法使用。所以，导致铅酸蓄电池失效和损坏的主要机理就是极板的硫化。蓄电池如果过放电，则硫酸铅浓度变大,很容易造成硫酸铅结晶，使极板硫化，造成蓄电池疲劳、休克甚至报废。经过大量试验证明，蓄电池极板刚刚出现结晶时，如果能够及时利用微电流对其进行充电，可使硫酸铅结晶溶解，从而消除极板硫化，而且对电池极板亦无任何损伤，所以这是一种无损伤修复铅酸蓄电池极板硫化的有效方法。修复后的电池容量平均可达额定容量的85％以上，蓄电池寿命可延长3～5倍。为此本文利用UCC3809和UC3909构成一种四段式充电器，其目的是对48V蓄电池组(4块串联的12V20Ah蓄电池)尽可能更快更安全地充电到其额定容量，同时每次充电时都对蓄电池进行过放电检测，如果是过放电则对蓄电池及时进行微电流充电，从而对蓄电池硫化现象起到维护和修复的作用。为达到快速充电以缩短充电时间，蓄电池组采用0.2C充电电流(I_bulk＝4A)恒流充电，当恒流充电到V_oc＝58.8V时转为恒压充电，这时充电电流开始下降，当电流下降到I_bulk的10％，即I_OCT＝400mA时，蓄电池充满(大概需5～6个小时)。然后转为浮充状态，浮充电压为V_float＝55.2V。当蓄电池组放电到电压为V_CHGENB＝42V时停止放电，此电压称为放电终止电压，并作为恒流充电的起充门限电压。当电池组电压下降到低于V_CHGENB(42V)时，说明蓄电池被过放电或长期充电不足品质变劣，这时该充电器就会以I_TC＝80～120mA(I_OCT的20～30％)的涓流对蓄电池组进行微电流充电，及时消除极板硫化现象，从而对蓄电池起到维护及修复作用。充电曲线如图1所示。

1.2 电路工作原理
　　充电器原理电路如图2所示。该电路由UCC3809及其外围元件和脉冲变压器" title="脉冲变压器">脉冲变压器组成开关电源，由UC3909及其外围元件构成充电状态控制电路，以精确实现充电曲线，完成充电过程。UCC3809内部包含方波振荡器、误差比较器、5V基准电压源、脉宽调制电路、输出驱动电路以及软启动电路等。允许市电波动范围为+10%～－25％；电路开关频率及最大" title="最大">最大占空比由R_T1、R_T2和CT决定，C_SS决定软启动时间。R_CS、R₁、R₂、R₃、C_ZB以及光耦OI-B构成反馈电路，C₃是芯片内部参考电源的旁路电容，R₄,D₁和C₂构成UCC3809供电电源，R_SN1、C_SN1、R_SN2、C_SN2和D_SN构成铃流及dV/dt抑制电路。UC3909内部包含欠压保护电路、充电状态逻辑控制电路、电流检测放大器、电压误差放大器、电流误差放大器、方波振荡器、脉宽调制比较器、温度补偿放大器以及可提供100mA电流集电极开路输出驱动电路等。D₄和C₄为UC3909提供工作电源。RCS为电流取样电阻，UC3909内部电流检测放大器没有足够的带宽去处理100kHz信号。为突破这个局限性，电流检测电阻出来的信号可经过一个简单的RC电路(R_SF1和C_SF)给电流检测放大器使其拓展大约20kHz的频带。其插入损耗为-3dB。RSF2为电流检测放大器提供一个2.3V的偏置电压。UCC3909内部的电流检测放大器是个能提供增益为5倍偏置电压为2.3V的微分放大器。为防止放大器进入饱和区，CS-和CS+的电压不得高于400mV。据此，RCS选20mΩ、1.5W的电阻；最大电流时提供80mV的电压。当充电器失电时，Q2、Q3、R6和R7将断开与电池相连的充电回路。充电器与电池连接后，UC3909的8脚处于低阻态，由R_S1、R_S2、R_S3和R_S4组成电压取样回路，当UC3909检测到10脚电压低于2.3V时，充电器进入绢流充电状态，涓流充电电流I_TC的大小由RSET脚外接电阻RS确定；当10脚电压上升到2.3V时，电路由涓流充电转为恒流充电，恒流充电电流I_bulk的值由R_G1和R_G2确定；当恒流充电到使UC3909 12脚的电压上升为2.3V时，电路由恒流充电状态转为恒压充电状态；当UC3909的9脚电压上升到2.3V时，电路由恒压充电状态转为浮充电状态，R_OVC1和R_OVC2两个电阻设置从恒压充电状态转到浮充状态的电流门限I_OCT，同时UC3909的8脚转为高阻状态。由此可见,UC3909可精确控制电路完成四段充电曲线。