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CN105656116B - 一种采用浮地式的恒流充电电路 - Google Patents

一种采用浮地式的恒流充电电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用浮地式的恒流充电电路，其包括：输入正极和输入地、连接电池组的输出正极和浮地、连接在输出正极和浮地之间的续流储能模块、依次串接在浮地与输入地之间的电感元件和电子开关（Q1）、控制电子开关通断的PWM控制模块；本发明利用浮地的结构方式，结合普通的拓扑电路，对多个串联的电池进行恒流充电，有效地提高了充电电路的电压范围和充电效率，实用性强可控性好；本发明具有输出短路保护和过流保护灵敏的优点，当输出短路或过载后，电路完全处于空载状态，使电路始终处于最节能的状态；采用本发明可实现对2节到32节电池恒流的充电，当电池数量变化时，只要调整输入的电压即可，以便电路工作于的最佳状态。

Description

一种采用浮地式的恒流充电电路
技术领域
本发明涉及充电电路，尤其涉及一种采用浮地式的恒流充电电路。
背景技术
随着蓄电技术的发展，多级电池在人们生活工作中的应用越来越多。目前蓄电池充电大多采用恒流电路进行充电，现有的恒流电路的工作电压范围较窄，不能满足宽电压输出的要求。当电池节数变化大，会导致电池压差变化大，充电效率会降低。
发明内容
本发明是要解决现有技术的上述问题，提出一种采用浮地式的恒流充电电路。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是设计一种采用浮地式的恒流充电电路，其包括：连接直流电源的输入正极和输入地、连接电池组的输出正极和浮地、连接在输出正极和浮地之间的续流储能模块、依次串接在浮地与输入地之间的电感元件和电子开关、控制电子开关通断的PWM控制模块。
充电电路还包括：采集所述输出正极电压、并向PWM控制模块反馈所测输出电压的电压采样模块。
所述电子开关与输入地之间串接电流取样模块，该电流取样模块将所测输出电流反馈给所述PWM控制模块。
所述续流储能模块包括：并联在所述输入正极和所述浮地之间的第六电容、第七电容、正向串接在电感元件和电子开关连接点与所述输入正极之间的第三二极管。
所述PWM控制模块包括PWM控制芯片及其外围电路。
所述电压采样模块具有比较器和三端稳压器，所述输入正极和浮地之间串接第七电阻和第八电阻，第七电阻和第八电阻的接点连接比较器的反相输入端，所述输入正极和浮地之间串接第十二电阻、第九电阻和第十电阻，第九电阻和第十电阻的接点连接比较器的同向输入端，第十二电阻和第九电阻的接点连接三端稳压器的阴极和控制极，三端稳压器的阴极接浮地，比较器的反相输入端通过串联的第六电阻和第五电容接比较器的输出端，比较器的输出端通过第五电阻向PWM控制芯片反馈所测输出电压。
所述电流取样模块包括：串接在所述电子开关与输入地之间的第三电阻，第三电阻和电子开关的接点通过第四电阻向PWM控制芯片反馈所测输出电流，PWM控制芯片的接地脚连接输入地。
所述电感元件采用变压器，所述变压器的原边绕组串接在所述浮地与电子开关之间，所述第三二极管正向串接在原边绕组和电子开关连接点与所述输入正极之间；所述变压器副边绕组一端连接所述输入地、另一端向所述PWM控制模块供电。
所述变压器副边绕组的另一端连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极向所述PWM控制芯片供电、并且连接第一稳压二极管的阴极第一电阻和第二电容的一端，第一电阻的另一端连接所述输入正极，第二电容的另一端连接所述输入地。
所述输入正极与输入地之间连接第一电容。
与现有技术相比，本发明利用浮地的结构方式，结合普通的拓扑电路，对多个串联的电池进行恒流充电，有效地提高了充电电路的电压范围和充电效率，实用性强可控性好；本发明具有输出短路保护和过流保护灵敏的优点，当输出短路或过载后，电路完全处于空载状态，使电路始终处于最节能的状态；采用本发明可实现对2节到32节电池恒流的充电，当电池数量变化时，只要调整输入的电压即可，以便电路工作于的最佳状态。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的原理框图；
图2为本发明较佳实施例的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
参看图1示出的原理框图，本发明揭示的浮地式恒流充电电路其包括：连接直流电源的输入正极和输入地、连接电池组的输出正极和浮地、连接在输出正极和浮地之间的续流储能模块、依次串接在浮地与输入地之间的电感元件和电子开关Q1、控制电子开关通断的PWM控制模块。
本发明利用浮地的结构方式，结合普通的拓扑电路，来提高电池工作电压的范围，而且浮地的处理方式非常巧妙，利用电容的储能来实现浮地，电路的基准是以输入电源的正极确定，电压的高低来决定浮地的电位，也可以说是以负压的方式来进行工作；由于是以电压正极为基准，所以电流取样只能在电源的正极进行取样，用一个独立的比较器来做电流取样，同样可以做到精准，提高效率。加上输出保护电路，使两部份电路完美结合，从而提高了电路的可靠性。
参看图2示出的较佳实施例的电路图，主电路以PWM控制芯片U1来进行PWM产生开关信号及恒流控制，U1的4脚与8脚组成PWM驱动，通过Q1的导通及截止，输入能量通过T1传输到后级，并且通过Q1的隔离，使输出地电位与输入地电位不同，输出地成为浮地。浮地压差与Q1的导通程度相关。Q1、R3构成限压电路，通过Q1的通断来让T1进行输入及输出能量的转换，R3限定最大的输出电流。
在较佳实施例中，充电电路还包括：采集所述输出正极电压、并向PWM控制模块反馈所测输出电压的电压采样模块。所述电子开关与输入地之间串接电流取样模块，该电流取样模块将所测输出电流反馈给所述PWM控制模块。
参看图2示出的较佳实施例的电路图，所述续流储能模块包括：并联在所述输入正极和所述浮地之间的第六电容C6、第七电容C7、正向串接在电感元件和电子开关Q1连接点与所述输入正极之间的第三二极管D3。C6、C7、D3组成续流储能、滤波的续流供电电路。C6和C7的主要工功能是将因拓扑电路在开关状态时所产生的动态影响进行消除，使浮地处于稳定的工作状态。
所述PWM控制模块包括PWM控制芯片U1及其外围电路。
参看图2示出的较佳实施例的电路图，所述电压采样模块具有比较器(U2A)和三端稳压器U3，所述输入正极和浮地之间串接第七电阻R7和第八电阻R8，第七电阻和第八电阻的接点连接比较器的反相输入端，所述输入正极和浮地之间串接第十二电阻R12、第九电阻R9和第十电阻R10，第九电阻和第十电阻的接点连接比较器的同向输入端，第十二电阻和第九电阻的接点连接三端稳压器的阴极和控制极，三端稳压器的阳极接浮地，比较器的反相输入端通过串联的第六电阻R6和第五电容C5接比较器的输出端，比较器的输出端通过第五电阻R5向PWM控制芯片U1反馈所测输出电压。由于本充电电路是以正极为基准，所以取样电路必需是在正极，当输入电压高时，浮地会同时的升高，因为浮地是一变量，它会随着输入电压的变化而变化。为了实现输出电压的恒定，通过R12、U3、R9、R10为电路中提供了一个恒定的基准点，而R7与R8分压后的电压取样信号与基准点进行电压比较，通过U2A比较器来调节PWM控制芯片U1的FB电压，从而调整Q1的脉宽，从而达到输出恒流的目的。
参看图2示出的较佳实施例的电路图，所述电流取样模块包括：串接在所述电子开关Q1与输入地之间的第三电阻R3，第三电阻和电子开关的接点通过第四电阻R4向PWM控制芯片U1反馈所测输出电流，PWM控制芯片的接地脚连接输入地。R3为限流电阻，通过Q1串接在输入地与浮地之间，当Q1导通，输出因电池充电时负载加大，此时通过Q1与R3的电流加大，在R3两端会产生压差，此压差通过R4及C3传输到U1的CS脚，通过CS电位的高低来调节Q1的脉宽，从而达到输出恒流的目的。当R3流过在电流过大，造成R3上的电位差高于U1设定的CS保护电压时，U1关闭4脚GATA波形输出，使输入地与浮地间完全隔离，电源过流保护。过流保护电的大小取决于R3阻值的大小。
所述电感元件采用变压器T1，所述变压器的原边绕组串接在所述浮地与电子开关Q1之间，所述第三二极管（D3）正向串接在原边绕组和电子开关（Q1）连接点与所述输入正极之间；所述变压器副边绕组一端连接所述输入地、另一端向所述PWM控制模块供电。所述变压器T1副边绕组的另一端连接第二二极管D2的阳极，第二二极管的阴极向所述PWM控制芯片U1供电、并且连接第一稳压二极管ZD1的阴极第一电阻R1和第二电容C2的一端，第一电阻的另一端连接所述输入正极，第二电容的另一端连接所述输入地。所述输入正极与输入地之间连接第一电容C1。C1能对输入直流电进行滤波。当输出短路时，变压器T1长时间处于短路状态，U1因得不到T1的反馈，没有电源供U1正常工作，所以Q1会一直处于截止状态，造成输入地与浮地间完全隔离，电源输入处于空载状态。当输出短路消除时，U1重新启动，通过PWM开关驱动控制Q1，使浮地与输入地产生压差，从而维持输出的恒流输出。
参看图2，输入正极还串接保险丝F1，对充电电路起保护作用。
以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (5)

1.一种采用浮地式的恒流充电电路，其特征在于，包括：连接直流电源的输入正极和输入地、连接电池组的输出正极和浮地、连接在输出正极和浮地之间的续流储能模块、依次串接在浮地与输入地之间的电感元件和电子开关（Q1）、控制电子开关通断的PWM控制模块；
还包括：采集所述输出正极电压、并向PWM控制模块反馈所测输出电压的电压采样模块；
所述电子开关与输入地之间串接电流取样模块，该电流取样模块将所测输出电流反馈给所述PWM控制模块；
所述续流储能模块包括：并联在所述输入正极和所述浮地之间的第六电容（C6）、第七电容（C7）、正向串接在电感元件和电子开关（Q1）连接点与所述输入正极之间的第三二极管（D3）；
所述PWM控制模块包括PWM控制芯片（U1）及其外围电路；
所述电压采样模块具有比较器(U2A)和三端稳压器（U3），所述输入正极和浮地之间串接第七电阻（R7）和第八电阻（R8），第七电阻和第八电阻的接点连接比较器的反相输入端，所述输入正极和浮地之间串接第十二电阻（R12）、第九电阻（R9）和第十电阻（R10），第九电阻和第十电阻的接点连接比较器的同向输入端，第十二电阻和第九电阻的接点连接三端稳压器的阴极和控制极，三端稳压器的阴极接浮地，比较器的反相输入端通过串联的第六电阻（R6）和第五电容（C5）接比较器的输出端，比较器的输出端通过第五电阻（R5）向PWM控制芯片（U1）反馈所测输出电压。
2.如权利要求1所述的采用浮地式的恒流充电电路，其特征在于，所述电流取样模块包括：串接在所述电子开关（Q1）与输入地之间的第三电阻（R3），第三电阻和电子开关的接点通过第四电阻（R4）向PWM控制芯片（U1）反馈所测输出电流，PWM控制芯片的接地脚连接输入地。
3.如权利要求2所述的采用浮地式的恒流充电电路，其特征在于，所述电感元件采用变压器（T1），所述变压器的原边绕组串接在所述浮地与电子开关（Q1）之间，所述第三二极管（D3）正向串接在原边绕组和电子开关（Q1）连接点与所述输入正极之间；所述变压器副边绕组一端连接所述输入地、另一端向所述PWM控制模块供电。
4.如权利要求3所述的采用浮地式的恒流充电电路，其特征在于，所述变压器（T1）副边绕组的另一端连接第二二极管（D2）的阳极，第二二极管的阴极向所述PWM控制芯片（U1）供电、并且连接第一稳压二极管（ZD1）的阴极第一电阻（R1）和第二电容（C2）的一端，第一电阻的另一端连接所述输入正极，第二电容的另一端连接所述输入地。
5.如权利要求4所述的采用浮地式的恒流充电电路，其特征在于，所述输入正极与输入地之间连接第一电容（C1）。
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