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            • 一種充電控制電路及充電器的制作方法

              文檔序號:11083589
              一種充電控制電路及充電器的制造方法與工藝

              本實用新型實施例涉及電源技術,尤其涉及一種實現恒流充電的充電控制電路及充電器。



              背景技術:

              蓄電池充電器是一種較爲特殊的電源變換器,其輸出特性應與蓄電池的化學特性相適應,以保證在實現對電池快速充電且能夠充滿電的條件下,延長電池的使用壽命。

              例如,對于鉛酸蓄電池,一般采用三段式充電方式,即涓流、恒流及浮充充電模式。當電池溫度正常時,采用恒流的充電方式對電池快速充電,快速補充電池電量,當電池電量較爲充足後,轉爲浮充模式,對電池進行維持充電。傳統的充電控制方法一般采用檢測其充電電壓負斜率的方法,即在恒流模式下,充電電壓持續升高。當檢測到電壓達到拐點開始下降時,認爲此時電量較爲充足,可以轉爲浮充充電模式。現有技術中能夠檢測電壓負斜率的集成芯片較多,如美信的MAX713。但采用這種芯片的充電控制方法,大多電路比較複雜,並且效率也受到很大影響。



              技術實現要素:

              本實用新型提供一種充電控制電路及充電器,以實現爲蓄電池恒流充電,與傳統的蓄電池充電控制電路相比,具有更高的效率和可靠性。

              本實用新型實施例提供了一種充電控制電路,包括:電源模塊、電流檢測子電路、差分放大子電路、調節子電路和線性調壓子電路;

              所述電流檢測子電路與所述電源模塊串聯,用于采集充電電流;

              所述差分放大子電路與所述電流檢測子電路電連接,用于同相放大所述充電電流,輸出電流檢測信號;

              所述調節子電路與所述差分放大子電路電連接,用于接收所述電流檢測信號,根據所述電流檢測信號生成電壓反饋信號;

              所述線性調壓子電路與所述差分放大子電路電連接,用于接收所述電壓反饋信號,根據所述電壓反饋信號生成電壓控制信號,輸出至所述電源模塊;

              所述電源模塊與所述線性調壓子電路電連接,用于接收所述電壓控制信號,根據電壓控制信號調節輸出電壓。

              第二方面,本實用新型實施例還提供了一種充電器,該充電器包括濾波器,以及如上述第一方面所述的充電控制電路;所述電源模塊的正極與負極之間串聯所述濾波器。

              本實用新型實施例提供一種充電控制電路,包括電源模塊、電流檢測子電路、差分放大子電路、調節子電路和線性調壓子電路;通過電流檢測子電路采集充電電流,並通過差分放大子電路放大所述充電電流,生成電流檢測信號並輸出,通過調節子電路將所述電流檢測信號轉化成電壓反饋信號,然後,通過所述線性調壓子電路根據該電壓反饋信號生成電壓控制信號,輸出電壓控制信號至電源模塊,以使電源模塊在所述電壓控制信號的控制下,輸出恒定電流。本實用新型實施例解決傳統充電控制方法電路複雜、控制效率因電路複雜性高而受影響的問題。采用模擬電路實現蓄電池的充電控制,實現恒流充電,具有控制電路簡單,充電電路穩定,以及控制效率和可靠性較傳統的電池控制電路更高的效果。

              附圖說明

              圖1是本實用新型實施例提供的充電控制電路的原理框圖;

              圖2是本實用新型實施例提供的一種充電控制電路的電路原理圖;

              圖3是本實用新型實施例提供的另一種充電控制電路的電路原理圖。

              具體實施方式

              下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。可以理解的是,此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型,而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是,爲了便于描述,附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部結構。

              圖1爲本實用新型實施例提供的充電控制電路的原理框圖,本實施例可適用于控制電源模塊的輸出電壓以實現蓄電池的恒流充電的情況。如圖1所示,本實施例的充電控制電路具體包括:電源模塊110、電流檢測子電路120、差分放大子電路130、調節子電路140和線性調壓子電路150。

              所述電流檢測子電路120與所述電源模塊110串聯,用于采集充電電流。示例性地,電流檢測子電路120與電源模塊110的負極串聯。可替代地,電流檢測子電路120還可以與蓄電池的負極串聯。

              所述差分放大子電路130與所述電流檢測子電路120電連接,用于同相放大所述充電電流,輸出電流檢測信號。通常情況下,爲了減小功耗,所采集的充電電流比較小,無法保證運算的准確性。爲了解決這一問題,采用差分放大子電路130對所采集的充電電流進行同相放大。

              所述調節子電路140與所述差分放大子電路130電連接,用于接收所述電流檢測信號,根據所述電流檢測信號生成電壓反饋信號。

              所述線性調壓子電路150與所述差分放大子電路140電連接,用于接收所述電壓反饋信號,根據所述電壓反饋信號生成電壓控制信號,輸出至所述電源模塊110。

              所述電源模塊110與所述線性調壓子電路150電連接,用于接收所述電壓控制信號,根據電壓控制信號調節輸出電壓。其中,所述電源模塊爲直流-直流轉換器。例如,所述直流-直流轉換器的型號可以爲MDCM28AP280M320A50。

              本實施例技術方案爲了限制送入蓄電池的電流,避免電流無限制的充入蓄電池而損壞蓄電池。采取的方案是使電源模塊110的輸出電壓高于蓄電池電壓,且電壓差在設定阈值區間之內。例如,當電源模塊110的輸出電壓高于蓄電池電壓,且電壓差高于設定阈值區間的上限阈值時,流經電流檢測子電路120的電流值隨之變大,從而,差分放大子電路130輸出的電流檢測信號的電壓變大。此時,通過調節子電路140輸出電壓反饋信號的電壓變大。進而,使線性調壓子電路150輸出至電源模塊110的電壓變小,從而實現電源模塊110的輸出電壓變小,使輸出至蓄電池的充電電壓變小。相應地,當電源模塊110的輸出電壓高于蓄電池電壓,且電壓差低于設定阈值區間的下限阈值時,流經電流檢測子電路120的電流值隨之變小,從而,差分放大子電路130輸出的電流檢測信號的電壓變小。此時,通過調節子電路140輸出電壓反饋信號的電壓變小。進而,使線性調壓子電路150輸出至電源模塊110的電壓變大,從而實現電源模塊110的輸出電壓變大,使輸出至蓄電池的充電電流變大。通過閉環控制的方式,實現恒流充電的目的。

              本實施例的技術方案,通過電流檢測子電路采集充電電流,並通過差分放大子電路放大所述充電電流,輸出電流檢測信號,通過調節子電路將所述電流檢測信號轉化成電壓反饋信號,然後,通過所述線性調壓子電路根據該電壓反饋信號生成電壓控制信號,輸出電壓控制信號至電源模塊,以使電源模塊在所述電壓控制信號的控制下,輸出恒定電流。本實用新型實施例解決傳統充電控制方法電路複雜、控制效率因電路複雜性高而受影響的問題。采用模擬電路實現蓄電池的充電控制,實現恒流充電,具有控制電路簡單,充電電路穩定,以及控制效率和可靠性較傳統的電池控制電路更高的效果。

              圖2是本實用新型實施例提供的一種充電控制電路的電路原理圖。如圖2所示,充電控制電路包括:電源模塊110、電流檢測子電路120、差分放大子電路130、調節子電路140和線性調壓子電路150。

              其中,所述電流檢測子電路120包括采樣電阻,所述采樣電阻串聯于所述電源模塊的負極與所述差分放大子電路130之間。在應用中,爲了增大散熱面積,減小功耗,采樣電阻通常爲並聯的多個電阻。示例性地,所述采樣電阻包括第一電阻R1和第二電阻R2,所述第一電阻R1和第二電阻R2並聯。Batt-爲電流檢測子電路120輸出的充電電流的采樣信號。在應用中,第一電阻R1和第二電阻R2的阻值均非常小,從而使采樣信號Batt-的電壓也很小,需要將Batt-信號輸出至差分放大子電路130進行同相放大處理。

              所述差分放大子電路130包括運算放大器。示例性地,運算放大器可以采用8腳雙運放芯片。其中,運算放大器的第一同相輸入端(3腳)串聯第三電阻R3後連接所述采樣電阻的一端(電流檢測子電路120中采樣信號Batt-的輸出端),所述第三電阻R3與第一同相輸入端的公共端串聯第六電阻R6後接地,所述第三電阻R3與采樣電阻的公共端串聯第一電容C1後接電源地(pwrGND)。運算放大器的第一反相輸入端(2腳)串聯第四電阻R4後接電源地。運算放大器的第一電源輸入端(8腳)與第一接地端(4腳)之間串聯第三電容C3。運算放大器的第一輸出端(1腳)與第一反相輸入端(2腳)之間串聯第五電阻R5,第一輸出端串聯第七電阻R7後連接所述運算放大器的第二同相輸入端(5腳),所述第七電阻R7與第二同相輸入端(6腳)的公共端串聯第四電容C4後接地。運算放大器的第二輸出端(7腳)與第二反相輸入端(6腳)之間串聯第八電阻R8,第二輸出端(7腳)輸出電流檢測信號Ioss,電流檢測信號Ioss輸入至調節子電路140。其中,第五電阻R5和第六電阻R6的阻值均爲100KΩ。

              所述調節子電路140包括三端可調分流基准電壓源U5。示例性地,三端可調分流基准電壓源U5可以是TL431芯片。三端可調分流基准電壓源U5的第一端(1腳)串聯第九電阻R9後,連接所述運算放大器的第二輸出端(7腳),所述三端可調分流基准電壓源U5的第一端(1腳)與第二端(2腳)之間串聯第十一電阻R11和第五電容C5,所述三端可調分流基准電壓源U5的第一端(1腳)與第三端(3腳)之間串聯第十電阻R10。所述三端可調分流基准電壓源U5的第二端(2腳)連接二極管D1的陰極,所述二極管D1的陽極連接所述線性調壓子電路150,輸出電壓反饋信號VFB至該線性調壓子電路150。電壓反饋信號VFB用于輸入到線性調壓子電路150,進而對電源模塊110的電壓調節端進行控制。所述三端可調分流基准電壓源U5的第三端(3腳)接地。

              可替代地,可以采用運算放大器替代TL431芯片。如圖3所示,所述調節子電路140包括第二運算放大器U6。所述第二運算放大器U6的同相輸入端連接所述運算放大器的第二輸出端(7腳),所述第二運算放大器U6的反相輸入端輸入電流基准信號Iref,所述第二運算放大器U6的輸出端連接所述線性調壓子電路150。所述第二運算放大器U6的同相輸入端輸入的電流檢測信號的電壓與該第二運算放大器U6的反相輸入端輸入電流基准信號的電壓作比較。在電流檢測信號的電壓大于電流基准信號的電壓時,該第二運算放大器輸出高電平至線性調壓子電路150。在電流檢測信號的電壓小于電流基准信號的電壓時,該第二運算放大器輸出低電平至線性調壓子電路150。

              所述線性調壓子電路150包括線性光耦U9。所述線性光耦U9的第一輸入端(1腳)串聯第十二電阻R12後接芯片電源Vss1,所述線性光耦U9的第一輸入端(1腳)與第十二電阻R12的公共端串聯第六電容C6後接地,第六電容C6爲濾波電容。所述線性光耦U9的第一輸入端(1腳)與第二輸入端(2腳)之間串聯第十三電阻R13。所述線性光耦U9的第二輸入端(2腳)連接所述調節子電路140的輸出端。所述線性光耦U9的第一輸出端(4腳)串聯第十四電阻R14後接參考電壓源FVref,所述線性光耦U9的第一輸出端(4腳)還與所述電源模塊110電連接,輸出電壓控制信號至該電源模塊110。所述線性光耦U9的第二輸出端(3腳)與所述電源模塊110共地,所述線性光耦U9的第二輸出端(3腳)與所述線性光耦U9的第一輸出端(4腳)之間串聯有第十五電阻R15,所述第十五電阻R15兩端並聯有第七電容C7。當電壓反饋信號VFB變高時,線性光耦U9的電流IF變小,進而輸出端VCE變小,使電源模塊110的電壓調節端(2腳)電壓變低,進而使電源模塊110輸出電壓變低。當電壓反饋信號VFB變低,線性光耦U9的電流IF變大,進而輸出端VCE變大,使電源模塊110的電壓調節端(2腳)電壓變高,進而使電源模塊110輸出電壓變高。

              本實施例還提供一種充電器,包括濾波器;還包括如上述技術方案所述的中充電控制電路。如圖2或3所示,所述電源模塊110的正極與負極之間串聯所述濾波器C2。充電控制電路采用閉環控制設計,解決了航空電池充電器電路設計複雜、效率低的問題。

              注意,上述僅爲本實用新型的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解,本實用新型不限于這裏所述的特定實施例,對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本實用新型的保護範圍。因此,雖然通過以上實施例對本實用新型進行了較爲詳細的說明,但是本實用新型不僅僅限于以上實施例,在不脫離本實用新型構思的情況下,還可以包括更多其他等效實施例,而本實用新型的範圍由所附的權利要求範圍決定。

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