CN104795876B - 基于多谐振拓扑的智能充电装置 - Google Patents

基于多谐振拓扑的智能充电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104795876B
CN104795876B CN201510206259.6A CN201510206259A CN104795876B CN 104795876 B CN104795876 B CN 104795876B CN 201510206259 A CN201510206259 A CN 201510206259A CN 104795876 B CN104795876 B CN 104795876B
Authority
CN
China
Prior art keywords
connects
diode
resistance
input
electric capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510206259.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104795876A (zh
Inventor
张铁军
周红兵
周奂斌
谢贵兔
钟凌云
冯文
陈治民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Sanjiang Aerospace Wanfeng Technology Development Co Ltd
Original Assignee
Hubei Sanjiang Aerospace Wanfeng Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Sanjiang Aerospace Wanfeng Technology Development Co Ltd filed Critical Hubei Sanjiang Aerospace Wanfeng Technology Development Co Ltd
Priority to CN201510206259.6A priority Critical patent/CN104795876B/zh
Publication of CN104795876A publication Critical patent/CN104795876A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104795876B publication Critical patent/CN104795876B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H02J7/027—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于多谐振拓扑的智能充电装置，它包括AC/DC变换单元、DC/DC变换单元、控制器、充电保护单元、辅助电源，其中，AC/DC变换单元包括输入保护模块、输入滤波模块、浪涌抑制模块、AC/DC变换整流滤波模块；所述DC/DC变换单元包括谐振模块、DC/DC变换整流滤波模块；充电保护单元包括输出过流保护模块、输出限流保护模块、输出过压保护模块、输入过欠压保护模块。本发明操作简单、通用性强、可对电池进行智能充电，整机效率高于90％。

Description

基于多谐振拓扑的智能充电装置
技术领域
本发明涉及智能充电技术领域，具体涉及一种基于多谐振拓扑的智能充电装置。
背景技术
目前，国内充电机大多采用工频充电机，这种充电机由变压器及整流电路组成，虽然线路简单，但是工作频率低，所需要的变压器庞大笨重，热损耗大，因此转换效率低，仅为70％左右，另外，由于电网电压和频率的波动，输出电压电流稳定度不够，影响充电性能；其次，充电机内部产生的噪声反馈到供电电网，对供电电网有严重的谐波干扰；并且，充电机缺乏智能控制和完善的保护功能,易造成过充或欠充，充电效果不理想，安全可靠性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多谐振拓扑的智能充电装置，该装置操作简单、通用性强、可对电池进行智能充电，整机效率高于90％。
为实现上述目的，本发明公开的一种基于多谐振拓扑的智能充电装置，其特征在于：它包括AC/DC变换单元、DC/DC变换单元、控制器、充电保护单元、辅助电源，其中，AC/DC变换单元包括输入保护模块、输入滤波模块、浪涌抑制模块、AC/DC变换整流滤波模块；所述DC/DC变换单元包括谐振模块、DC/DC变换整流滤波模块；充电保护单元包括输出过流保护模块、输出限流保护模块、输出过压保护模块、输入过欠压保护模块；
其中，所述输入保护模块的信号输出端通过输入滤波模块连接到浪涌抑制模块的输入端，浪涌抑制模块的输出端分别连接AC/DC变换整流滤波模块的输入端和辅助电源的输入端，所述AC/DC变换整流滤波模块的输出端连接谐振模块的输入端，谐振模块的输出端连接DC/DC变换整流滤波模块的输入端；
所述辅助电源分别给控制器、输出过流保护模块、输出限流保护模块、输出过压保护模块和输入过欠压保护模块供电；
所述浪涌抑制模块的电压采样输出端连接输入过欠压保护模块的采样信号输入端，过欠压保护模块的浪涌抑制控制信号输出端连接浪涌抑制模块的控制端，过欠压保护模块的触发信号输出端连接控制器的信号输入端；
所述谐振模块的电流采样信号输出端分别连接输出过流保护模块和输出限流保护模块的电流采样信号输入端，所述输出过流保护模块的过流保护控制信号输出端连接控制器的信号输入端，输出限流保护模块的限流保护控制信号输出端连接控制器的信号输入端，输出限流保护模块的电压采样信号输入端连接DC/DC变换整流滤波模块的电压信号输出端；
所述DC/DC变换整流滤波模块的电压采样信号输出端连接输出过压保护模块的电压采样信号输入端，输出过压保护模块的过压保护控制信号输出端连接控制器的信号输入端，所述控制器的控制信号输出端连接谐振模块的控制信号输入端。
本发明的工作原理为：输入的三相交流电经过输入保护模块、输入滤波模块、浪涌抑制模块、AC/DC变换整流滤波模块转换成平滑的高压直流电，并由谐振模块变换为高频交流电，DC/DC变换整流滤波模块将高频交流电变换为稳定的直流电。控制器采样输出电压，经内部的微处理器进行处理后，控制谐振模块开关管的通断，使输出电压保持稳定。输出过流和输出限流保护模块采样开关管的电流信号，经微处理器进行处理后控制输出电流。输入过欠压保护模块采样输入端的电压，与基准电压比较后对AC/DC变换进行控制，同时将过欠压信号反馈到控制器，经微处理器控制谐振模块开关管关断。辅助电源将高压直流转换为5路直流电为AC/DC变换、控制电路、保护电路提供工作电源。
本发明的有益效果：
DC/DC变换单元采用了多谐振控制功率变换技术，实现了开关管的“软开关”，谐振电路中的开关管在漏源两端电压为零时进行开关，同时DC/DC变换整流滤波模块中的整流二极管也工作在“软开关”状态，减少了开关损耗，充电机的变换效率达到90％以上。谐振模块中开关管的工作频率为20kHz，是传统充电机工作频率的400倍，使用的变压器、电感、电容的体积和重量会比传统工频充电机减小数十倍，因此智能充电机比传统充电机体积小、重量轻。采用计算机控制，采样充电电压、电流等参数，对充电电压、电流实时控制，使充电曲线更符合电池的充电特性，使充电效果更理想，电池即不欠充、也不过充，在保证电池电量充足的前提下，能有效延长电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明中DC/DC变换结构框图；
图3为本发明中输出过流保护模块的结构框图；
图4为本发明中输出限流保护模块的结构框图；
图5为本发明中输出过压保护模块的结构框图；
其中，1—AC/DC变换单元、1a—输入保护模块、1b—输入滤波模块、1c—浪涌抑制模块、1d—AC/DC变换整流滤波模块、2—DC/DC变换单元、2a—谐振模块、2b—DC/DC变换整流滤波模块、3—控制器、4—充电保护单元、4a—输出过流保护模块、4b—输出限流保护模块、4c—输出过压保护模块、4d—输入过欠压保护模块、5—辅助电源。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明的基于多谐振拓扑的智能充电装置，如图1所示，它包括AC/DC变换单元1、DC/DC变换单元2、控制器3、充电保护单元4、辅助电源5，其中，AC/DC变换单元1包括输入保护模块1a、输入滤波模块1b、浪涌抑制模块1c、AC/DC变换整流滤波模块1d；所述DC/DC变换单元2包括谐振模块2a、DC/DC变换整流滤波模块2b；充电保护单元4包括输出过流保护模块4a、输出限流保护模块4b、输出过压保护模块4c、输入过欠压保护模块4d；
其中，所述输入保护模块1a的信号输出端通过输入滤波模块1b连接浪涌抑制模块1c的输入端，浪涌抑制模块1c的输出端分别连接AC/DC变换整流滤波模块1d的输入端和辅助电源5的输入端，所述AC/DC变换整流滤波模块1d的输出端连接谐振模块2a的输入端，谐振模块2a的输出端连接DC/DC变换整流滤波模块2b的输入端；
所述辅助电源5分别给控制器3、输出过流保护模块4a、输出限流保护模块4b、输出过压保护模块4c和输入过欠压保护模块4d供电；
所述浪涌抑制模块1c的电压采样输出端连接输入过欠压保护模块4d的采样信号输入端，输入过欠压保护模块4d的浪涌抑制控制信号输出端连接浪涌抑制模块1c的控制端，输入过欠压保护模块4d的触发信号输出端连接控制器3的信号输入端；
所述谐振模块2a的电流采样信号输出端分别连接输出过流保护模块4a和输出限流保护模块4b的电流采样信号输入端，所述输出过流保护模块4a的过流保护控制信号输出端连接控制器3的信号输入端，输出限流保护模块4b的限流保护控制信号输出端连接控制器3的信号输入端，输出限流保护模块4b的电压采样信号输入端连接DC/DC变换整流滤波模块2b的电压信号输出端；
所述DC/DC变换整流滤波模块2b的电压采样信号输出端连接输出过压保护模块4c的电压采样信号输入端，输出过压保护模块4c的过压保护控制信号输出端连接控制器3的信号输入端，所述控制器3的控制信号输出端连接谐振模块2a的控制信号输入端。
上述技术方案中，输入保护模块1a包括保险、压敏电阻和放电管，充电机正常工作电流小于保险的熔断电流，保险正常工作，当充电机整流桥、开关管等器件出现短路现象时，保险快速熔断，使充电机和供电电网断开，避免供电电网对充电机电路造成更大的损坏，同时也避免充电机出现短路故障后对供电电网造成影响。压敏电阻和放电管可以防雷击和吸收瞬时高压。
上述技术方案中，输入滤波模块1b包括滤波电容和差模电感，可以减少差模干扰和共模干扰。
上述技术方案中，浪涌抑制模块1c包括继电器和大功率电阻。浪涌抑制模块1c通过内部的电阻来限制充电电流，保证在滤波电容充电初期不会产生浪涌电流。对滤波后电压进行采样，当电压达到预设值时，控制继电器动作，将限流电阻短路，减少了功率损耗。
上述技术方案中，AC/DC变换整流滤波模块1d包括整流桥、功率因素校正、滤波电容，用于将三相交流电变换为直流电，并提高功率因素。
上述技术方案中，谐振模块2a包括开关管、谐振电感、变压器、谐振电容，谐振模块2a用于将直流电变换为高频交流电。
上述技术方案中，DC/DC变换整流滤波模块2b包括整流二极管、滤波电感、滤波电容，DC/DC变换整流滤波模块2b用于将高频交流电变换为直流电。
上述技术方案中，控制器3按电池的充电需求控制充电机的输出电压和电流。控制器3主要实现电流采样、电压采样、电流控制、电压控制、通讯功能、故障报警功能、充电曲线选择功能以及保护功能。输出电压过高会对用电设备造成灾难性事故，为杜绝此类情况发生，默认过压保护值为63±1V，出现输出过压后充电机自动关机，并进行故障告警。充电机的输出电流不能无限增大，最大限制为额定输出电流的1.05～1.15倍，如果超负荷，充电机自动调低输出电压以保护充电机。充电机输出电压和电流以及电池充电状态通过液晶屏显示，使用者可以直观方便的了解充电机的工作状态。
上述技术方案中，输出过流保护模块4a用于在充电机出现过流时自动关机。输出限流保护模块4b用于限制充电机的输出电流。输出过压保护模块4c用于在充电机输出端电压过高时自动关机，可以保护用电设备。输入过欠压保护模块4d在输入三相交流电出现过压或欠压时，充电机不启动，可以保护充电机，输入电压低于323VAC或高于437VAC时，由检测电路发出停机信号，保护充电机不受损坏。辅助电源5由控制芯片、开关管、变压器、整流二极管组成，为充电机控制电路、保护电路供电。
上述技术方案中，如图1和图2所述谐振模块2a包括MOS管S1、MOS管S2、谐振电感L1、变压器T1、谐振电容C5、谐振电容C6、电容C1～电容C4，其中，MOS管S1的栅极和MOS管S2的栅极连接控制器3的控制信号输出端，MOS管S1的漏极连接AC/DC变换整流滤波模块1d的输出端，电容C1和电容C3的一端连接MOS管S1的漏极，电容C1和电容C3的另一端连接MOS管S1的源极，MOS管S2的漏极连接MOS管S1的源极，MOS管S2的源极连接AC/DC变换整流滤波模块1d的输出端，电容C2和电容C4的一端连接MOS管S2的漏极，电容C2和电容C4的另一端连接MOS管S2的源极，所述谐振电感L1的一端连接MOS管S1的源极，谐振电感L1的另一端连接变压器T1初级的一端，变压器T1初级的另一端通过串联的谐振电容C5和谐振电容C6连接MOS管S2的源极，所述谐振电感L1的另一端与变压器T1初级一端的线路上设有输出过流保护模块4a的电流信号采样环B和输出限流保护模块4b的电流信号采样环A，所述电流信号采样环B为输出过流保护模块4a的电流采样信号输入端，电流信号采样环A为输出限流保护模块4b的电流采样信号输入端。
上述技术方案中，所述DC/DC变换整流滤波模块2b包括二极管Z1、二极管Z2、输出滤波电容C7、输出滤波电容C8和输出滤波电感L2，其中，二极管Z1的正极连接谐振模块2a的变压器T1次级的一端，二极管Z2的正极连接谐振模块2a的变压器T1次级的另一端，二极管Z1的负极连接二极管Z3的正极，二极管Z2的负极连接二极管Z1的负极，输出滤波电容C7的正极连接二极管Z1的负极，输出滤波电容C7的负极连接变压器T1次级的抽头，输出滤波电感L2的一端连接变压器T1次级的抽头，输出滤波电容C8的正极连接二极管Z1的负极，输出滤波电容C8的负极连接输出滤波电感L2的另一端，所述二极管Z3的负极和输出滤波电感L2的另一端为DC/DC变换整流滤波模块2b的输出端，所述输出滤波电容C8的两端为DC/DC变换整流滤波模块2b的电压采样信号输出端。控制器3激励信号分别驱动上下两支MOS管S1和MOS管S2，使MOS管S1、MOS管S2交替导通并留有一定的间隔时间。当MOS管S1导通时，MOS管S2处于关断状态，电流从AC/DC变换整流滤波模块1d输出端Vi的正极流出，经MOS管S1、谐振电感L1、变压器T1初级绕组、谐振电容C5、谐振电容C6，返回AC/DC变换整流滤波模块1d输出端Vi的负极，在此过程中一部分能量通过变压器耦合到次级经二极管Z1输出，而另一部分能量则储存在谐振电感L1、谐振电容C5、谐振电容C6中。变压器T1初级侧电流由谐振电感L1、谐振电容C5、谐振电容C6的谐振确定，此电流在上述器件构成的LC网络中呈现正弦曲线变化规律，因而在变压器次级输出的电流亦呈正弦规律变化，因此，次级的开关型整流二极管是自然关断的，工作在软开关状态，输出端的开关尖峰极小。MOS管S1的漏源之间并有电容C3，由于电容两端电压不能突变，所以MOS管S1为零电压关断，减小了关断损耗。MOS管S1关断以后，MOS管S2不会立即导通，由于电感的电流不能突变，所以网络中的电流在谐振电感L1的作用下继续按原方向流动，这时会形成电容C3充电，而电容C4放电，直到电容C3两端电压充电至输入电压，电容C4放电至零，MOS管S2寄生二极管因承受正向电压而导通箝位，MOS管S2的两端电压为零，此时驱动信号使MOS管S2导通。网络中的电流在自然过零后换向，开始反方向的正弦曲线变化，在变压器次级输出反方向的正弦电流，经二极管Z2输出。同样MOS管S2的漏源并有电容C4，MOS管S2为零电压关断。网络中的电流在谐振电感L1的作用下继续按反方向流动，电容C3放电，电容C4充电，当电容C4两端电压充电至输入电压值时，电容C3放电至零，MOS管S1寄生二极管导通箝位，此时驱动信号使MOS管S1导通(零压导通)，开始了下一个开关周期。LC谐振网络的特征阻抗决定了变换器的最大输出功率。实际上，由于变压器T1的耦合作用，输出滤波电容C7、电容C8，以及输出滤波电感L2都是谐振网络的分支，称之为多谐振。为了降低单只器件承受的电流应力，提高电路的可靠性和技术指标，滤波电容、谐振电容采用多个并联的方式。
上述技术方案中，如图3所示，所述输出过流保护模块4a包括二极管D101～二极管D106、电阻R101～电阻R107、电容C201、电容C202、运算放大器IC1C、运算放大器IC1D和光电耦合器U1，其中，所述二极管D101的正极连接电流信号采样环B，二极管D103的正极连接电流信号采样环B，二极管D102的负极连接二极管D101的正极，二极管D104的负极连接二极管D103的正极，二极管D102的正极连接二极管D104的正极，二极管D101的负极连接二极管D103的负极，电阻R101和电阻102并联在二极管D103的负极和二极管D104的正极之间，电阻R103的一端连接二极管D103的负极，电阻R103的另一端连接电容C201的一端，电容C201的另一端连接二极管D104的正极，电阻R105的一端连接运算放大器IC1D的反向输入端，电阻R105的另一端连接二极管D104的正极，电阻R105的一端通过电阻R104连接辅助电源5的供电端，电阻R106的一端连接电阻R103的另一端，电阻R106的另一端连接二极管D104的正极，电容C202的一端连接电阻R106的一端，电容C202的另一端连接二极管D104的正极，二极管D104的正极接地，电阻R103的另一端连接运算放大器IC1D的同相输入端，运算放大器IC1D的反相输入端连接电阻R105的一端，运算放大器IC1D的输出端连接运算放大器IC1C的反相输入端，运算放大器IC1D的反向输入端连接运算放大器IC1C的同相输入端，运算放大器IC1C的输出端连接光电耦合器U1的输入端，接光电耦合器U1的输入端还通过电阻R107连接辅助电源5的供电端；
二极管D105的负极连接运算放大器IC1D的同相输入端，二极管D105的正极连接二极管D106的正极，二极管D106的正极还连接运算放大器IC1C的反相输入端，二极管D106的负极和光电耦合器U1的过流信号输出端均连接控制器3的对应的信号输入端，光电耦合器U1的接地端接地。输出过流保护模块4a在充电机出现过流时使充电机自动关机。
正常工作时：充电机输出电流低于设定的过流值时，输出电流采样得到的电压，经电阻R103和电阻R106分压，运算放大器IC1D的同相输入端电压低于反相电压(12V的供电电压经电阻R104和电阻R105分压)，运算放大器IC1D输出低电平，没有信号送到关机端(即控制器3)。运算放大器IC1C输出高电平，因此没有过流信号输出。
当充电机输出电流高于设定的过流值时，输出电流采样得到的电压，经电阻R105和R106分压，运算放大器IC1D同相输入端电压高于反相输入端电压，运算放大器IC1D输出高电平，此高电平信号送到关机端口使充电机停止工作。运算放大器IC1D一旦输出高平，该电平经二极管D105反馈到运算放大器IC1D的同相端，这时运算放大器IC1D同相端输入端电压一直高于反相输入端电压，充电机被锁死，只有断开输入，重新开机才能解锁。运算放大器IC1C的输出低电平，光电耦合器U1送出过流信号给控制器3。
上述技术方案中，如图4所示，所述输出限流保护模块4b包括电阻R1～电阻R18、二极管D1～D7、电容C101～电容C105、三极管Q1、三极管Q2、运算放大器IC1A，其中，所述二极管D1的正极连接电流信号采样环A，所述二极管D3的正极连接电流信号采样环A，二极管D2的负极连接二极管D1的正极，二极管D4的负极连接二极管D3的正极，二极管D2的正极连接二极管D4的正极，二极管D1的负极连接二极管D3的负极，电阻R1和电阻R2并联在二极管D3的负极与二极管D4的正极之间，电阻R3的一端连接二极管D3的负极，电容C101的一端连接电阻R3的另一端，电容C101的另一端连接二极管D4的正极，三极管Q1的基极通过串联的电阻R4和电阻R5连接二极管D4的正极，三极管Q1的集电极连接二极管D4的正极，三极管Q1的发射极连接二极管D5的负极，二极管D5的正极通过电阻R7连接辅助电源5的供电端，电阻R6的一端连接电阻R3的另一端，电阻R6的另一端连接二极管D4的正极，运算放大器IC1A的同相输入端通过电阻R9连接电阻R3的另一端，运算放大器IC1A的反相输入端通过电阻R10连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接二极管D4的正极，电阻R8的一端连接二极管D7的负极，二极管D7的正极连接二极管D6的负极，二极管D6的正极连接电阻R7；
电容C102的一端连接三极管Q1的基极，电阻R11的一端连接三极管Q1的基极，电阻R12的一端连接三极管Q1的基极，电阻R12的另一端连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端和电容C102的另一端均连接电容C104的负极，电阻R11的另一端连接电容C104的正极，所述电容C104的正极和负极连接DC/DC变换整流滤波模块2b的电压信号输出端，电阻R13的另一端连接二极管D4的正极；
电阻R15和电容C103串联后与电阻R14并联在运算放大器IC1A的反相输入端和输出端之间，运算放大器IC1A的输出端通过电阻R16连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接电阻R18的一端，电阻R18的另一端与三极管Q2的基极之间并联有电阻R17和电容C105，所述三极管Q2的集电极连接控制器3的信号输入端。
上述输出限流保护模块4b工作状态分为正常加电阶段、限流阶段和回卷阶段，其中，正常加电阶段：当充电机输出电流低于设定的限流值时，输出电流采样得到的电压，经电阻R3和电阻R6分压，当运算放大器IC1A同相输入端的电压低于反相输入端的电压(12V的供电电压经二极管D6和二极管D7的导通压降，再经电阻R7和电阻R8分压)，运算放大器IC1A输出低电平，三极管Q2截止，输出电压不变，充电机正常工作。
限流阶段：充电机输出电流达到设定的限流值，若继续加载，输出电流采样电压(经过电流信号采样环A)，经电阻R3和R6分压，运算放大器IC1A同相输入端电压高于反相输入端电压，运算放大器IC1A输出高电平。该电平经电阻R16和电阻R17分压，加到三极管Q2的基极，使得be结正偏，三极管Q2开始导通。由于三极管Q2的发射极接有R18，三极管Q2工作在放大区，三极管Q2的集电极电压降低，控制器3中的脉宽调制器基准电压被拉低，这时脉宽调制器基准电压会低于输出反馈电压，使得脉宽调制器调整脉宽，促使输出电压降低，而输出电流保持设定的限流值不变。
回卷阶段：若继续加载，输出电压会继续降低，当达到设定的回卷电压值时，输出电压经电阻R11、电阻R4、电阻R5分压送到三极管Q1基极,当三极管Q1基极电压低于二极管D5正极的电压，三极管Q1开始导通，二极管D5正极电压被拉低，进而运算放大器IC1A反相输入端电压被拉低，限流值降低，充电机输出电流、电压同时下降。
当输出短路时，由于控制器3中脉宽调制器的基准电压有三极管Q2的PN结压降和电阻R18的压降，而不会被拉低至零，所以模块输出电压不会下降到零，一般在1V左右。另外由于输出电压不为零，再加上三极管Q1的基极电流在电阻R4和电阻R5上形成的压降，所以三极管Q2基极电压也不会是零，因此，输出电流也不会是零，一般在输出电流额定值的15％以内。短路解除后，充电机输出电压可自动恢复到设定值。
上述技术方案中，如图5所示，所述输出过压保护模块4c包括电容C301～电容C303、电阻R201～电阻R206、二极管D201～二极管D203、运算放大器IC1E、运算放大器IC1F、光电耦合器U101，其中，所述电容C301的两端连接DC/DC变换整流滤波模块2b的输出滤波电容C8两端，电阻R201一端连接电容C301的正端，电阻R201另一端连接电容C302的一端，电容C302的另一端连接电容C301的负端，电阻R202的一端连接电容C302的一端，电阻R202的另一端通过电阻R203连接电容C302的另一端，电阻R202的另一端连接二极管D201的正极，二极管D201的负极连接运算放大器IC1F的同相输入端，运算放大器IC1F的反向输入端连接电阻R205的一端，电阻R205的另一端接地，电容C303的一端连接电阻R205的一端，电容C303的另一端接地，运算放大器IC1F的反向输入端通过电阻R204连接辅助电源5的供电端，运算放大器IC1F的同相输入端连接二极管D202的负极，二极管D202的正极连接运算放大器IC1F的输出端，运算放大器IC1F的输出端连接运算放大器IC1E的反相输入端，运算放大器IC1F的反相输入端连接运算放大器IC1E的同相输入端，运算放大器IC1E的输出端连接光电耦合器U101的输入端，光电耦合器U101的输入端通过电阻R206连接辅助电源5的供电端，二极管D203的正极连接二极管D202的正极，二极管D203的负极与光电耦合器U101的过压信号输出端均连接控制器3的对应信号输入端，光电耦合器U101的接地端接地。输出过压保护模块4c在充电机输出端出现过压时使充电机自动关机，可以保护用电设备。
充电机输出电压经电阻R201、R202、R203电阻分压后接到运算放大器IC1F的同相输入端，辅助电源5的12V基准电压经电阻R204、电阻R205分压后接到运算放大器IC1F的反相输入端，当充电机输出超过设定值时，运算放大器IC1F输出高电平，该电平经二极管D202反馈到运算放大器IC1F的同相输入端，这时运算放大器IC1F的同相输入端电压一直比反相输入端电压高，充电机被锁死，只有断开输入，重新开机才能解锁。运算放大器IC1F的输出高电平接至运算放大器IC1E的反相输入端，使运算放大器IC1E输出低电平，通过光电耦合器U101送出过压报警信号给控制器3。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种基于多谐振拓扑的智能充电装置，其特征在于：它包括AC/DC变换单元(1)、DC/DC变换单元(2)、控制器(3)、充电保护单元(4)、辅助电源(5)，其中，AC/DC变换单元(1)包括输入保护模块(1a)、输入滤波模块(1b)、浪涌抑制模块(1c)、AC/DC变换整流滤波模块(1d)；所述DC/DC变换单元(2)包括谐振模块(2a)、DC/DC变换整流滤波模块(2b)；充电保护单元(4)包括输出过流保护模块(4a)、输出限流保护模块(4b)、输出过压保护模块(4c)、输入过欠压保护模块(4d)；
其中，所述输入保护模块(1a)的信号输出端通过输入滤波模块(1b)连接浪涌抑制模块(1c)的输入端，浪涌抑制模块(1c)的输出端分别连接AC/DC变换整流滤波模块(1d)的输入端和辅助电源(5)的输入端，所述AC/DC变换整流滤波模块(1d)的输出端连接谐振模块(2a)的输入端，谐振模块(2a)的输出端连接DC/DC变换整流滤波模块(2b)的输入端；
所述辅助电源(5)分别给控制器(3)、输出过流保护模块(4a)、输出限流保护模块(4b)、输出过压保护模块(4c)和输入过欠压保护模块(4d)供电；
所述浪涌抑制模块(1c)的电压采样输出端连接输入过欠压保护模块(4d)的采样信号输入端，输入过欠压保护模块(4d)的浪涌抑制控制信号输出端连接浪涌抑制模块(1c)的控制端，输入过欠压保护模块(4d)的触发信号输出端连接控制器(3)的信号输入端；
所述谐振模块(2a)的电流采样信号输出端分别连接输出过流保护模块(4a)和输出限流保护模块(4b)的电流采样信号输入端，所述输出过流保护模块(4a)的过流保护控制信号输出端连接控制器(3)的信号输入端，输出限流保护模块(4b)的限流保护控制信号输出端连接控制器(3)的信号输入端，输出限流保护模块(4b)的电压采样信号输入端连接DC/DC变换整流滤波模块(2b)的电压信号输出端；
所述DC/DC变换整流滤波模块(2b)的电压采样信号输出端连接输出过压保护模块(4c)的电压采样信号输入端，输出过压保护模块(4c)的过压保护控制信号输出端连接控制器(3)的信号输入端，所述控制器(3)的控制信号输出端连接谐振模块(2a)的控制信号输入端；
所述谐振模块(2a)包括MOS管S1、MOS管S2、谐振电感L1、变压器T1、谐振电容C5、谐振电容C6、电容C1～电容C4，其中，MOS管S1的栅极和MOS管S2的栅极连接控制器(3)的控制信号输出端，MOS管S1的漏极连接AC/DC变换整流滤波模块(1d)的输出端，电容C1和电容C3的一端连接MOS管S1的漏极，电容C1和电容C3的另一端连接MOS管S1的源极，MOS管S2的漏极连接MOS管S1的源极，MOS管S2的源极连接AC/DC变换整流滤波模块(1d)的输出端，电容C2和电容C4的一端连接MOS管S2的漏极，电容C2和电容C4的另一端连接MOS管S2的源极，所述谐振电感L1的一端连接MOS管S 1的源极，谐振电感L1的另一端连接变压器T1初级的一端，变压器T1初级的另一端通过串联的谐振电容C5和谐振电容C6连接MOS管S2的源极，所述谐振电感L1的另一端与变压器T1初级一端的线路上设有输出过流保护模块(4a)的电流信号采样环B和输出限流保护模块(4b)的电流信号采样环A，所述电流信号采样环B为输出过流保护模块(4a)的电流采样信号输入端，电流信号采样环A为输出限流保护模块(4b)的电流采样信号输入端。
2.根据权利要求1所述的基于多谐振拓扑的智能充电装置，其特征在于：所述DC/DC变换整流滤波模块(2b)包括二极管Z1～二极管Z2、输出滤波电容C7、输出滤波电容C8和输出滤波电感L2，其中，二极管Z1的正极连接谐振模块(2a)的变压器T1次级的一端，二极管Z2的正极连接谐振模块(2a)的变压器T1次级的另一端，二极管Z1的负极连接二极管Z3的正极，二极管Z2的负极连接二极管Z1的负极，输出滤波电容C7的正极连接二极管Z1的负极，输出滤波电容C7的负极连接变压器T1次级的抽头，输出滤波电感L2的一端连接变压器T1次级的抽头，输出滤波电容C8的正极连接二极管Z1的负极，输出滤波电容C8的负极连接输出滤波电感L2的另一端，所述二极管Z3的负极和输出滤波电感L2的另一端为DC/DC变换整流滤波模块(2b)的输出端，所述输出滤波电容C8的两端为DC/DC变换整流滤波模块(2b)的电压采样信号输出端。
3.根据权利要求1所述的基于多谐振拓扑的智能充电装置，其特征在于：所述输出过流保护模块(4a)包括二极管D101～二极管D106、电阻R101～电阻R107、电容C201、电容C202、运算放大器IC1C、运算放大器IC1D和光电耦合器U1，其中，所述二极管D101的正极连接电流信号采样环B，二极管D103的正极连接电流信号采样环B，二极管D102的负极连接二极管D101的正极，二极管D104的负极连接二极管D103的正极，二极管D102的正极连接二极管D104的正极，二极管D101的负极连接二极管D103的负极，电阻R101和电阻102并联在二极管D103的负极和二极管D104的正极之间，电阻R103的一端连接二极管D103的负极，电阻R103的另一端连接电容C201的一端，电容C201的另一端连接二极管D104的正极，电阻R105的一端连接运算放大器IC1D的反相输入端，电阻R105的另一端连接二极管D104的正极，电阻R105的一端通过电阻R104连接辅助电源(5)的供电端，电阻R106的一端连接电阻R103的另一端，电阻R106的另一端连接二极管D104的正极，电容C202的一端连接电阻R106的一端，电容C202的另一端连接二极管D104的正极，二极管D104的正极接地，电阻R103的另一端连接运算放大器IC1D的同相输入端，运算放大器IC1D的反相输入端连接电阻R105的一端，运算放大器IC1D的输出端连接运算放大器IC1C的反相输入端，运算放大器IC1D的反向输入端连接运算放大器IC1C的同相输入端，运算放大器IC1C的输出端连接光电耦合器U1的输入端，接光电耦合器U1的输入端还通过电阻R107连接辅助电源(5)的供电端；
二极管D105的负极连接运算放大器IC1D的同相输入端，二极管D105的正极连接二极管D106的正极，二极管D106的正极还连接运算放大器IC1C的反相输入端，二极管D106的负极和光电耦合器U1的过流信号输出端均连接控制器(3)对应的信号输入端，光电耦合器U1的接地端接地。
4.根据权利要求1所述的基于多谐振拓扑的智能充电装置，其特征在于：所述输出限流保护模块(4b)包括电阻R1～电阻R18、二极管D1～D7、电容C101～电容C105、三极管Q1、三极管Q2、运算放大器IC1A，其中，所述二极管D1的正极连接电流信号采样环A，所述二极管D3的正极连接电流信号采样环A，二极管D2的负极连接二极管D1的正极，二极管D4的负极连接二极管D3的正极，二极管D2的正极连接二极管D4的正极，二极管D1的负极连接二极管D3的负极，电阻R1和电阻R2并联在二极管D3的负极与二极管D4的正极之间，电阻R3的一端连接二极管D3的负极，电容C101的一端连接电阻R3的另一端，电容C101的另一端连接二极管D4的正极，三极管Q1的基极通过串联的电阻R4和电阻R5连接二极管D4的正极，三极管Q1的集电极连接二极管D4的正极，三极管Q1的发射极连接二极管D5的负极，二极管D5的正极通过电阻R7连接辅助电源(5)的供电端，电阻R6的一端连接电阻R3的另一端，电阻R6的另一端连接二极管D4的正极，运算放大器IC1A的同相输入端通过电阻R9连接电阻R3的另一端，运算放大器IC1A的反相输入端通过电阻R10连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接二极管D4的正极，电阻R8的一端连接二极管D7的负极，二极管D7的正极连接二极管D6的负极，二极管D6的正极连接电阻R7；
电容C102的一端连接三极管Q1的基极，电阻R11的一端连接三极管Q1的基极，电阻R12的一端连接三极管Q1的基极，电阻R12的另一端连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端和电容C102的另一端均连接电容C104的负极，电阻R11的另一端连接电容C104的正极，所述电容C104的正极和负极连接DC/DC变换整流滤波模块(2b)的电压信号输出端，电阻R13的另一端连接二极管D4的正极；
电阻R15和电容C103串联后与电阻R14并联在运算放大器IC1A的反相输入端和输出端之间，运算放大器IC1A的输出端通过电阻R16连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接电阻R18的一端，电阻R18的另一端与三极管Q2的基极之间并联有电阻R17和电容C105，所述三极管Q2的集电极连接控制器(3)的信号输入端。
5.根据权利要求1所述的基于多谐振拓扑的智能充电装置，其特征在于：所述输出过压保护模块(4c)包括电容C301～电容C303、电阻R201～电阻R206、二极管D201～二极管D203、运算放大器IC1E、运算放大器IC1F、光电耦合器U101，其中，所述电容C301的两端连接DC/DC变换整流滤波模块(2b)的输出滤波电容C8两端，电阻R201一端连接电容C301的正端，电阻R201另一端连接电容C302的一端，电容C302的另一端连接电容C301的负端，电阻R202的一端连接电容C302的一端，电阻R202的另一端通过电阻R203连接电容C302的另一端，电阻R202的另一端连接二极管D201的正极，二极管D201的负极连接运算放大器IC1F的同相输入端，运算放大器IC1F的反向输入端连接电阻R205的一端，电阻R205的另一端接地，电容C303的一端连接电阻R205的一端，电容C303的另一端接地，运算放大器IC1F的反向输入端通过电阻R204连接辅助电源(5)的供电端，运算放大器IC1F的同相输入端连接二极管D202的负极，二极管D202的正极连接运算放大器IC1F的输出端，运算放大器IC1F的输出端连接运算放大器IC1E的反相输入端，运算放大器IC1F的反相输入端连接运算放大器IC1E的同相输入端，运算放大器IC1E的输出端连接光电耦合器U101的输入端，光电耦合器U101的输入端通过电阻R206连接辅助电源(5)的供电端，二极管D203的正极连接二极管D202的正极，二极管D203的负极与光电耦合器U101的过压信号输出端均连接控制器(3)对应信号输入端，光电耦合器U101的接地端接地。
CN201510206259.6A 2015-04-28 2015-04-28 基于多谐振拓扑的智能充电装置 Active CN104795876B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510206259.6A CN104795876B (zh) 2015-04-28 2015-04-28 基于多谐振拓扑的智能充电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510206259.6A CN104795876B (zh) 2015-04-28 2015-04-28 基于多谐振拓扑的智能充电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104795876A CN104795876A (zh) 2015-07-22
CN104795876B true CN104795876B (zh) 2017-03-01

Family

ID=53560484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510206259.6A Active CN104795876B (zh) 2015-04-28 2015-04-28 基于多谐振拓扑的智能充电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104795876B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105449814B (zh) * 2015-11-29 2018-06-19 深圳市国耀电子科技股份有限公司 减小超级电容充电时电流冲击的保护电路及方法
CN105606871B (zh) * 2015-12-30 2019-02-05 西安特锐德智能充电科技有限公司 一种防止共地高压串扰的直流电压采样装置及工作方法
CN105553022B (zh) * 2016-01-13 2019-05-24 深圳市龙威盛电子科技有限公司 充电终端
CN106160195B (zh) * 2016-07-28 2018-11-27 青岛海尔科技有限公司 一种用电管理方法及***
CN106410868B (zh) * 2016-11-11 2019-03-29 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种无整流桥取电电路
CN107634669B (zh) * 2017-11-15 2023-09-19 福建万润新能源科技有限公司 无位置传感器永磁同步电机的电源电路及其控制方法
CN108462154A (zh) * 2018-03-23 2018-08-28 高湍斌 电源开关电路
CN108666980B (zh) * 2018-04-10 2019-08-06 上海空间电源研究所 一种放电故障一体化保护电路
CN108649670A (zh) * 2018-04-11 2018-10-12 湖北三江航天万峰科技发展有限公司 一种方舱蓄电池组电源管理装置
CN108809282B (zh) * 2018-05-31 2022-01-28 合肥同智机电控制技术有限公司 一种直流开关电路
CN108973758A (zh) * 2018-08-31 2018-12-11 金华安靠电源科技有限公司 一种电动汽车充电***的充电识别方法及电动汽车充电电路
CN109672257B (zh) * 2018-12-28 2022-10-28 长园深瑞继保自动化有限公司 直流充电模块的辅助电源灵活控制方法和***
CN109599925A (zh) * 2019-01-24 2019-04-09 沈建良 新型蓄电池智能充电器
CN111049101A (zh) * 2020-01-02 2020-04-21 中车青岛四方车辆研究所有限公司 过压保护电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102082457A (zh) * 2011-02-17 2011-06-01 北京物资学院 一种充电装置及控制方法
CN102638085A (zh) * 2011-05-31 2012-08-15 重庆瑞升康博电气有限公司 电动汽车蓄电池智能充电及电池管理装置
CN202949266U (zh) * 2012-12-04 2013-05-22 洛阳嘉盛电源科技有限公司 智能充电机
JP2014003827A (ja) * 2012-06-19 2014-01-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 充放電システム
CN103855779A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 洛阳嘉盛电源科技有限公司 智能充电机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102082457A (zh) * 2011-02-17 2011-06-01 北京物资学院 一种充电装置及控制方法
CN102638085A (zh) * 2011-05-31 2012-08-15 重庆瑞升康博电气有限公司 电动汽车蓄电池智能充电及电池管理装置
JP2014003827A (ja) * 2012-06-19 2014-01-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 充放電システム
CN202949266U (zh) * 2012-12-04 2013-05-22 洛阳嘉盛电源科技有限公司 智能充电机
CN103855779A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 洛阳嘉盛电源科技有限公司 智能充电机

Also Published As

Publication number Publication date
CN104795876A (zh) 2015-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104795876B (zh) 基于多谐振拓扑的智能充电装置
CN102170178B (zh) 一种高压输电线路电流耦合取电装置
CN104135061B (zh) 一种带漏电保护的直流供电***
CN105932645A (zh) 一种开关电源以及电子设备
CN107086545B (zh) 一种交流充电桩智能电能表开关电源及其工作方法
CN201075839Y (zh) 备电型开关电源
CN205882809U (zh) 一种充电器电路
CN101635523A (zh) 外接式矿用本安电源
CN202026162U (zh) 一种高压输电线路电流耦合取电装置
CN204967234U (zh) 多功能剩余电流动作断路器电路
CN104393583A (zh) 一种短路故障限流装置
CN201418038Y (zh) 外接式矿用本安电源
CN201142562Y (zh) 具有可调阻抗的短路故障限流器
CN102946186A (zh) 一种有源谐波抑制机构
CN201015172Y (zh) 悬浮式感应电源
CN203180773U (zh) 一种无源型智能配电装置
CN104953541A (zh) 一种过电压保护装置
CN202652055U (zh) 电解电容充电电路
CN112054590B (zh) 一种电容直流保障电源
CN208707543U (zh) 带过流保护自复位的开关电源
CN103199711A (zh) 一种新型的大功率直流通讯电源
CN206977324U (zh) 用于低压断路器的电源电路
CN207490784U (zh) 一种ac/dc转换器
CN207853750U (zh) 一种双馈发电***用Crowbar保护电路
CN214851002U (zh) 一种配网终端过欠压开关电源电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant