西南交通大学硕士研究生学位论文 第20页 此三阶低通滤波器的传递函数如式3-1、3-2所示[3]：
充电器三阶段充电的恒流与恒压阶段控制是由硬件实现的转换控制，软件中设置PWM的参数控制充电电流和电压值，它决定恒流与恒压的临界转换点，也就是这里的244V和1.6A是由PWM0、PWM1来设置的，这两路PWM产生的固定值分别与开关电源中的电流和电压控制进行比较。开始充电时，由PWM1钳定开关电源的充电电流，得到恒流阶段。随着充电的进行，蓄电池电压逐步升高，当电压升高到PWM0设定的电压值时，开关电源的充电电压被钳定，同时电流钳定结束，实现电流钳定到电压钳定的转换，这样完成恒流阶段到恒压阶段的转换控制。第三阶段浮充电控制，是在软件中检测充电电流，当恒压充电使电流逐步减低到100毫安以下时，即由软件控制进入第三阶段的浮充电，浮充电流由PWM1设置充电电流维持在50~100毫安之间循环振荡，完成浮充电。
3.3.4 继电器信息输出接口电路
充电器的继电器信息输出接口（如图3-14所示），通过外插6针接线，完成与风力发电力机主控制系统的通信，通过继电器的开关状态上传充电器的工作信息，详细状态信息见表3-1。充电器的整个工作过程和状态采用K1K2的两个继电器通断动作产生两路开关信号，通过X9插座的X16-1-2-3和X16-4-5-6的两组端口传递给风力发电机的主控器。开机启动时K1K2通电闭合，正常工作情况下K1K2是维持常闭状态（X16-1-2-3的2-3接通，X16-4-5-6的5-6接通）。当充电器有需要传递的信息时，相应的继电器断电（X16-1-2-3的1-2接通，X16-4-5-6的4-5接通）。
西南交通大学硕士研究生学位论文 第21页 TP14R72X16-1.2 3.3KR7010KR0Q5BC807R734.7KR741KQ61BC817+5VD9+16VBAV99R71220K1435JS-12N-K2 321C334700pFX16-1X16-3X16-2 X16-4.5 TP15R773.3KR7510KR870X9GND5+16VD10Q81BC817R791KBAV99R76220K24352+5VX16-1X16-2X16-3X16-4X16-5X16-6321JS-12N-KC34 4700pFX16-4X16-6X16-5123456Q7BC807R784.7K
GND5图3-14 继电器信息输出接口电路
3.3.5 开关电源启动控制电路
充电器开关电源的启动控制包括缓上电控制和输出开启控制，缓上电控制开关电源的交流输入，输出开启控制开关电源的直流电压输出。
一、开关电源缓上电控制
充电器开关电源在开机时，需要进行延时缓冲上电（简称缓上电），该缓上电功能由控制板软件控制完成。缓上电控制接口就是控制板到开关电源之间的接口电路（如图3-15所示），该接口电路包括D2、Q2、Q3、R33~36等器件，控制器26脚发出缓上电的开关控制信号C_HSD，C_HSD为高电平时Q2Q3截至，使X1第3脚为高电平，断开开关电源的开关继电器，电源关闭；反之C_HSD为低电平时开关继电器闭合，电源开启。开机过程由控制器监测充电器的输入电源，软件延时后通过C_HSD闭合继电器，启动开关电源工作，缓上电完成。
二、电源输出开启控制
开关电源的缓上电完成后，开关电源开始工作，但是输出端还没有打开，没有输出直流电压，直流电压的输出由开启电路控制电路（如图3-15所示），由控制器27脚发出的C_comp信号控制输出打开，C_comp为低电平时，Q1导通打开开关电源的光耦合器控制端，使能开关电源内部的PWM控制，开关电源输出充电电压。（注：开关电源原理不是本文所述，具体请查阅开关电源相关资料。）
西南交通大学硕士研究生学位论文 第22页 C_HSDTP9R344.7KD2BAV99BC807TP8R314.7KD1BAV99R3315K+5VC_compR39+5V0R3015K0.1uQ1BC807R32220GND5X10-4X10-5Q3X10-6BC817X10-7X10-8X10-9GND5+5VX1123456789101112C2GND5Head12*3------> Board B : X30Q2R354.7KR3610K
GND5+16VHEAD12*3图3-15 开启电源输出的接口控制电路
3.3.6 串行通信电路及协议
一． 485接口电路
随着通信技术的迅速发展，对通信速度的要求越来越高，要求距离越来越远。根据RS232标准，它最高传输速率是20kb/s时，最远距离只有15m，其最大距离也可达到60m，但这仍然远远不能满足通信技术发展对速度和距离所提出的要求。在RS232的基础上提出了改进的RS449，再到现在使用的RS485，现已被大量采用。在采用双绞线，不要MODEM的情况下，在100kb/s的传输速率时，可传送1200m，若速率9600b/s，则传送距离可达1500m。[9]
充电器采用RS485接口与上位机进行数据通信，接受上位机的控制，主要目的是实现同步控制，和参数更新等功能。485接口电路（如图3-16所示），RS485接口芯片采用美国TI公司SN65LBC184的差分数据线收发芯片，它有内置高能量的瞬变噪声保护器，它能够显著提高抵抗数据的同步传输电缆上的瞬变噪声，该可靠性超过了多数现有同类器件。它提供了可靠的低成本的直连数据线接口，不需要其它外部元件。它能承受的峰值为400W（典型值）的过压瞬变，该接收器包括一个高输入电阻，等效于1/4单位的负载允许在总线上连接最多128个类似器件。SN65LBC184工作温度在–40°C至85°C。
西南交通大学硕士研究生学位论文 第23页 uart_RX +3.3V1uart_TX R65 1K485 +5v+5V34R601K485 +5v+3.3VU1043GND5543SFH6156-2R69GND510KGND5GNDSN65LBC184GND534R631K21RBU821R591KGND5C320.1uU9VCCAR380485 +5vR61630R622067R64120BS3R66DX2BS11627GND5384BS29581110GND52 +3.3V12485_DEU1120R67630GND5D Connector 9
R681K图3-16 485通信接口电路
解决此问题的方法就是通过DC-DC将系统电源和RS-485收发器的电源隔离；通过隔离器件将信号隔离，彻底消除共模电压的影响。实现方案可以是使用二次集成芯片，如ADM2483、ADM2587E等，或者是采用传统光电隔离器进行隔离。这里我们采用了3个光耦合器SFH6156来实现接口电路隔离，隔离后控制器一端采用3.3V电源回路，而接口外端采用5V电源回路。
隔离虽能有效的抑制高共模电压，但是总线上还会有浪涌冲击、电源线与485线短路、雷击等潜在危害，所以我们在总线端再采取一定保护措施。在RS485的VA、VB上各串接一个4～20Ω的PTC电阻，并在VA、VB各自对地端接6V/8V的瞬变电压抑制二极管TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）。TVS是一种二极管形式的高效能保护器件，当TVS的两极受到反向瞬态高能量冲击时，能以负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，从而可以吸收数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于预定值，有效保护电路中的元器件，免受浪涌脉冲的损坏。实际中，这些保护措施都需要根据设备的实际情况灵活采用。
二． 串行通信协议
本充电器通过485串行接口与上位机进行串口通讯，485通信协议一般都是根据应用需求自己定义，现自定义通信协议如下：
(一) (二)
物理层：RS485接口标准，波特率9600，校验位无，数据位8，停止位1。 数据格式：统一为16进制，单位为字节，多字节数据高位在前，低位在后。