题目：小型数字式充电器的研究

本文主要研究小型数字式充电器，包括硬件电路的设计和控制软件的实现。该充电器不仅可以对传统的镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池充电，而且也可以对智能电池进行充电。 本文首先对数字式充电器的硬件电路进行了研究。该数字式充电器在硬件上由开关电源主电路、控制电路和故障检测电路组成；主电路由整流电路和DC-DC变换电路构成，其中整流电路采用单相桥式整流电路，DC-DC变换电路采用半桥式电路，而控制电路则采用飞思卡尔公司最新推出的DSP56F8013作为主控芯片。由56F8013的PWM输出与模拟滤波器组成的D/A变换电路的输出作为主电路的给定信号，过压、欠压和反接检测保护功能由硬件电路和56F8013的外部中断共同完成。其次，本文对数字式充电器进行了数学建模，给出了系统的理想开关模型、状态空间平均模型、小型号模型，并根据小信号模型建立了系统的传递函数。同时，针对开关电源的非线性，设计了模糊PID控制器，将其用于开关电源的控制过程，提高了系统的鲁棒性。然后，为了提高系统的功率因数，本文进行了谐波分析，得到了开关电源输入电流谐波和功率因数下降的原因，并设计了高频开关控制PFC校正电路，通过仿真验证了设计结果。同时还进行了系统电磁兼容性的研究，如EMI电源滤波器的设计，二极管反向恢复过程的分析、LC吸收回路等，提高了系统的电磁兼容性能。最后，本文对数字式充电器的软件总体设计进行了介绍，给出了锂离子电池、镍镉、镍氢电池的充电控制程序、故障保护程序和1-WireBus总线通信程序的设计。并对数字式充电器进行了调试，包括上位机串口调试软件及56F8013串口通讯调试软件。在充电过程中，上位机可以通过串口实时读取电池充电过程中的各种状态参数，如电流、电压、温度等，对充电过程进行监控。