CN105006868A

CN105006868A - 一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置

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Publication number: CN105006868A
Application number: CN201510479639.7A
Authority: CN
Inventors: 姚晓武; 张昌运
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2015-10-28

Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，具体为一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置，包括充电电路，充电电路包括第三、第四检测电阻并电连接至一运算放大器的反相端，运算放大器的同相端电连接至第一、第二检测电阻，第一检测电阻电连接至一电解电容的正极端，第二检测电阻电连接至电解电容的负极端，运算放大器的输出端连接有一放大电路的输入端，放大电路的输出端同时电连接至第一、第二MOS管的栅极，第一MOS管的源极和漏极分别电连接至电解电容的负极端和第二MOS管的漏极，第二MOS管的源极和漏极上并联有串联着的二极管和限流电阻，第一、第二MOS管内均具有寄生二极管，运行安全稳定、成本低、占用空间小且充电效果好。

Description

一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体为一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置。

背景技术

随着新能源行业的发展，蓄电池已经被广泛的利用到电动车，电动车上作为动力的能源提供，而与之相关配套的充电机也被广泛使用，充电机端口一般都安装有输出电解电容作为滤波装置，在充电机连接蓄电池的瞬间，由于充电机尚未启动工作，输出电解电容电压为零，这样会和蓄电池存在一个很大的压差，这将导致充电机连接蓄电池的瞬间会有一个很大的冲击电流，充电机和蓄电池连接的接插端子会出现火花，时间一久连接端子将会氧化，接触电阻变大导致发热。由于蓄电池的内阻很小，储存的能量较大，尤其是大功率的动力蓄电池，当充电机和蓄电池连接的正负极性接反的时候，将会出现设备的严重损坏，轻者直接烧毁充电机输出端，重则出现蓄电池***，因此蓄电池防反接装置就非常重要了。针对上述问题,目前现有的解决方案有：一、在充电输出回路中串联二极管，这种电路简洁，二极管可以阻挡蓄电池的电流向充电机中的电容充电，充电机在热拔插的时候不会有冲击电流，避免了火花的产生，提高了产品的可靠性，但是这种电路存在以下问题：1.二极管的导通压降都在0.7V以上，因此当充电机输出电流较大的时候，这种电路就非常的不合适，因此具有一定的局限性；2.这种电路虽然解决了充电机热拔插问题，但是不具备蓄电池防反接功能。二、在充电输出回路中串联继电器控电路，这种电路很好的解决了热拔插带来的系列问题，也很好的解决了蓄电池反接问题，但是这种电路也存在以下问题：1.面对目前的超大功率的充电机，尤其是低压大电流输出的充电机，这种大功率的继电器价格昂贵，市场上比较的稀少。2. 这种大功率继电器体积比较大相对来说比较的占用空间，面对目前高功率密度的要求，显然很不适合。三、在输出回路中串联一个功率MOS做开关，这种电路解决了上述2种方案的的缺点，但是MOS管有寄生体二极管的存在，当蓄电池反接的时候，虽然MOS驱动关闭，但是电流会从MOS的体二极管构成一个回路从而烧毁蓄电池和充电机，将MOS管串联到蓄电池负极回路中，这就解法解决了蓄电池的接反问题，但是由于MOS的寄生体二极管的存在热拔插问题依然存在。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种运行安全稳定、成本低、占用空间小且充电效果好的适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置，包括可搭接到蓄电池两端的充电电路，所述充电电路包括可并联至蓄电池正负极两端的且相互串联的用于电连接至蓄电池的正极端的第三检测电阻和用于电连接至蓄电池的负极端且接地的第四检测电阻，所述第三检测电阻和第四检测电阻之间的串联端电连接至一运算放大器的反相端，所述运算放大器的同相端电连接至串联着的第一检测电阻和第二检测电阻之间的串联端，所述第一检测电阻电连接至一电解电容的且用于电连接至蓄电池正极端的正极端，所述第二检测电阻电连接至所述电解电容的负极端，所述运算放大器的输出端连接有一放大电路的输入端，所述放大电路的输出端同时电连接至第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极和漏极分别电连接至所述电解电容的负极端和第二MOS管的漏极，所述第二MOS管的漏极和用于电连接至蓄电池负极端的源极上并联有串联着的二极管和限流电阻，第一MOS管和第二MOS管内均具有寄生二极管，第二MOS管的寄生二极管的导通方向朝向电解电容的负极端且与二极管的导通方向相反，第一MOS管的寄生二极管和二极管的导通方向相同。

上述技术方案中，各部件连接后的整体性能更好，充电效果更好，运行安全稳定、成本低、占用空间小，散热等物理效果更佳，第二MOS管上并联的二极管和限流电阻构成的缓冲网络，当蓄电池连接充电机的瞬间，由于运算放大器的同相端电压低于反相端电压，运算放大器输出的是低电平，第一、第二MOS管，整个充电回路由第一MOS管的体内的寄生二极管、二极管、限流电阻构成一个闭合回路给电解电容充电，其中限流电阻限制给电容充电的最大电流，充电机在热拔插的时候，不会存在较大的冲击电流，也不会有火花的产生，当电解电容的电压被充到接近或者等同于蓄电池电压时，运算放大器连接着的由第一、第二、第三、第四检测电阻构成的电压检测电路动作，运算放大器输出高电平，放大电路来驱动第一、第二MOS管，此时MOS管Q1,Q2导通，充电机开始大电流输出给蓄电池充电；防接反保护的实现：电压检测电路中第一、第二检测电阻为运算放大器的同相端电压检测，第三、第四检测电阻为运算放大器的反相端电压检测，且反相端电压设定要比同相端略小，考虑线路压降问题，在蓄电池正确连接的时候，运算放大器的同相端电压才会高于反相端电压，第一、第二MOS管才会被导通，当蓄电池反接的时候，二极管和第一MOS管的体内寄生二极管阻断了充电回路，因此运算放大器的同相端电压永远不能高于反相端电压，第一、第二MOS管永远不会导通，这样就完成了蓄电池的反接的保护，且效果好。

作为对本发明的优选，第一MOS管和第二MOS管均为NPN型管。优化电路结构，提高运行的安全稳定性，充电效果更好，更加利于蓄电池热插拔及防反接的实现，散热等物理性能更好。

作为对本发明的优选，放大电路包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的集电极和发射极分别电连接至供电电压VCC端和第二三极管的发射极，所述第二三极管的集电极接地，第一三极管和第二三极管的基极短接并作为放大电路的输入端与运算放大器的输出端电连接，第一三极管的发射极和第二三极管的发射极之间电连接的部位设置成放大电路的输出端。优化电路结构，提高运行的安全稳定性，充电效果更好，更加利于蓄电池热插拔及防反接的实现，散热等物理性能更好。

作为对本发明的优选，第一三极管为NPN型管，第二三极管为PNP型管。优化电路结构，提高运行的安全稳定性，充电效果更好，更加利于蓄电池热插拔及防反接的实现，散热等物理性能更好。

作为对本发明的优选，放大电路的输入端与第二三极管的集电极之间并联有一保护电阻。优化电路结构，提高运行的安全稳定性，充电效果更好，更加利于蓄电池热插拔及防反接的实现，散热等物理性能更好。

作为对本发明的优选，运算放大器的输出端的与放大电路的输入端之间以及第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极与放大电路的输出端之间均串联有稳定电阻。优化电路结构，提高运行的安全稳定性，充电效果更好，更加利于蓄电池热插拔及防反接的实现，散热等物理性能更好。

作为对本发明的优选，运算放大器的反相端与其输出端之间并联有反馈电容且又并联有反馈电阻。优化电路结构，提高运行的安全稳定性，充电效果更好，更加利于蓄电池热插拔及防反接的实现，散热等物理性能更好，干扰更少，安全性更高。

本发明的有益效果：各部件连接后的整体性能更好，结构更加优化，充电效果更好，运行安全稳定、成本低、占用空间小，散热等物理效果更佳，干扰更少，安全性更高。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中：1、蓄电池，13、第三检测电阻，14、第四检测电阻，2、运算放大器，11、第一检测电阻，12、第二检测电阻，30、电解电容，3、第一MOS管，4、第二MOS管，5、二极管，6、限流电阻，7、寄生二极管，31、第一三极管，32、第二三极管，8、保护电阻，9、稳定电阻，92、反馈电容，91、反馈电阻。

具体实施方式

以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例，如图1所示，一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置，包括可搭接到蓄电池1两端的充电电路，所述充电电路包括可并联至蓄电池1正负极两端的且相互串联的用于电连接至蓄电池1的正极端的第三检测电阻13和用于电连接至蓄电池1的负极端且接地的第四检测电阻14，所述第三检测电阻13和第四检测电阻14之间的串联端电连接至一运算放大器2的反相端，所述运算放大器2的同相端电连接至串联着的第一检测电阻11和第二检测电阻12之间的串联端，所述第一检测电阻11电连接至一电解电容30的且用于电连接至蓄电池1正极端的正极端，所述第二检测电阻12电连接至所述电解电容30的负极端，所述运算放大器2的输出端连接有一放大电路的输入端，所述放大电路的输出端同时电连接至第一MOS管3的栅极和第二MOS管4的栅极，所述第一MOS管3的源极和漏极分别电连接至所述电解电容30的负极端和第二MOS管4的漏极，所述第二MOS管4的漏极和用于电连接至蓄电池1负极端的源极上并联有串联着的二极管5和限流电阻6，第一MOS管3和第二MOS管4内均具有寄生二极管7，第二MOS管4的寄生二极管的导通方向朝向电解电容30的负极端且与二极管5的导通方向相反，第一MOS管3的寄生二极管和二极管5的导通方向相同。第一MOS管3和第二MOS管4均为NPN型管。

放大电路包括第一三极管31和第二三极管32，所述第一三极管31的集电极和发射极分别电连接至供电电压VCC端和第二三极管32的发射极，所述第二三极管32的集电极接地，第一三极管31和第二三极管32的基极短接并作为放大电路的输入端与运算放大器2的输出端电连接，第一三极管31的发射极和第二三极管32的发射极之间电连接的部位设置成放大电路的输出端。第一三极管31为NPN型管，第二三极管32为PNP型管。放大电路的输入端与第二三极管32的集电极之间并联有一保护电阻8。

运算放大器2的输出端的与放大电路的输入端之间以及第一MOS管3的栅极和第二MOS管4的栅极与放大电路的输出端之间均串联有稳定电阻9。运算放大器2的反相端与其输出端之间并联有反馈电容92且又并联有反馈电阻91。

Claims

1.一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置，其特征在于：包括可搭接到蓄电池（1）两端的充电电路，所述充电电路包括可并联至蓄电池（1）正负极两端的且相互串联的用于电连接至蓄电池（1）的正极端的第三检测电阻（13）和用于电连接至蓄电池（1）的负极端且接地的第四检测电阻（14），所述第三检测电阻（13）和第四检测电阻（14）之间的串联端电连接至一运算放大器（2）的反相端，所述运算放大器（2）的同相端电连接至串联着的第一检测电阻（11）和第二检测电阻（12）之间的串联端，所述第一检测电阻（11）电连接至一电解电容（30）的且用于电连接至蓄电池（1）正极端的正极端，所述第二检测电阻（12）电连接至所述电解电容（30）的负极端，所述运算放大器（2）的输出端连接有一放大电路的输入端，所述放大电路的输出端同时电连接至第一MOS管（3）的栅极和第二MOS管（4）的栅极，所述第一MOS管（3）的源极和漏极分别电连接至所述电解电容（30）的负极端和第二MOS管（4）的漏极，所述第二MOS管（4）的漏极和用于电连接至蓄电池（1）负极端的源极上并联有串联着的二极管（5）和限流电阻（6），第一MOS管（3）和第二MOS管（4）内均具有寄生二极管（7），第二MOS管（4）的寄生二极管的导通方向朝向电解电容（30）的负极端且与二极管（5）的导通方向相反，第一MOS管（3）的寄生二极管和二极管（5）的导通方向相同。

2.根据权利要求1所述的一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置，其特征在于：第一MOS管（3）和第二MOS管（4）均为NPN型管。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置，其特征在于：放大电路包括第一三极管（31）和第二三极管（32），所述第一三极管（31）的集电极和发射极分别电连接至供电电压VCC端和第二三极管（32）的发射极，所述第二三极管（32）的集电极接地，第一三极管（31）和第二三极管（32）的基极短接并作为放大电路的输入端与运算放大器（2）的输出端电连接，第一三极管（31）的发射极和第二三极管（32）的发射极之间电连接的部位设置成放大电路的输出端。

4.根据权利要求3所述的一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置，其特征在于：第一三极管（31）为NPN型管，第二三极管（32）为PNP型管。

5.根据权利要求4所述的一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置，其特征在于：放大电路的输入端与第二三极管（32）的集电极之间并联有一保护电阻（8）。

6.根据权利要求5所述的一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置，其特征在于：运算放大器（2）的输出端的与放大电路的输入端之间以及第一MOS管（3）的栅极和第二MOS管（4）的栅极与放大电路的输出端之间均串联有稳定电阻（9）。

7.根据权利要求1或2所述的一种适用于蓄电池热插拔及防反接的充电装置，其特征在于：运算放大器（2）的反相端与其输出端之间并联有反馈电容（92）且又并联有反馈电阻（91）。