CN106374599B - 一种电动车智能充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动车智能充电器，包括防雷模块、EMI滤波模块、前级整流滤波模块、功率转换模块、第一后级整流滤波模块、输出模块、MCU控制模块、PWM控制模块、恒压恒流检测模块。防雷模块、EMI滤波模块、前级整流滤波模块、功率转换模块、第一后级整流滤波模块、输出模块依次连接。第一后级整流滤波模块经过恒压恒流检测模块与PWM控制模块相连接。输出模块的输出端经过恒压恒流检测模块与PWM控制模块相连接。PWM控制模块与功率转换模块相连接。MCU控制模块与输出模块循环连接。该电动车智能充电器的MCU控制模块检测蓄电池的充电状态，并且在蓄电池过充或无法充电时，控制输出模块的充电开关断开，对蓄电池充电实现了有效管理，提高了蓄电池的使用寿命。

Description

一种电动车智能充电器
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种电动车智能充电器。
背景技术
现有的电动车智能充电器无过充保护功能，电动车电池充满电后会继续长时间持续充电，导致电动车蓄电池过充电，使用寿命受到影响；此外，电动车蓄电池在不充电或充不进去电时，充电器无法识别。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种电动车智能充电器，该电动车智能充电器的MCU控制模块根据蓄电池的充电状态，控制输出模块的充电开关的导通与截止，解决了现有电动车智能充电器因无辨别蓄电池的充电状态造成蓄电池过充或充不进去电的问题，提高了蓄电池的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种电动车智能充电器，包括防雷模块、EMI滤波模块、前级整流滤波模块、功率转换模块、第一后级整流滤波模块、输出模块、MCU控制模块、PWM控制模块、恒压恒流检测模块、第二后级整流滤波模块。防雷模块、EMI滤波模块、前级整流滤波模块、功率转换模块、第一后级整流滤波模块、输出模块依次连接。第一后级整流滤波模块经过恒压恒流检测模块与PWM控制模块相连接。输出模块的输出端经过恒压恒流检测模块与PWM控制模块相连接。PWM控制模块与功率转换模块相连接。MCU控制模块与输出模块循环连接。功率转换模块并且与第二后级整流滤波模块相连接；第二后级整流滤波模块分别与MCU控制模块、恒压恒流检测模块相连接。
进一步地，恒压恒流检测模块包含电压采样单元、电压调节单元、电流采样单元、电流比较单元、恒压恒流信号输出单元。第二后级整流滤波模块与恒压恒流信号输出单元相连接。第一后级整流滤波模块与电压采样单元相连接；电压采样单元经过电压调节单元与恒压恒流信号输出单元相连接。输出模块的输出端与电流采样单元相连接；电流采样单元经过电流比较单元与恒压恒流信号输出单元相连接。恒压恒流信号输出单元与PWM控制模块相连接。
进一步地，MCU控制模块包含MCU芯片U1、电阻R36、R46、R47、R48。MCU芯片U1的反馈引脚经过电阻R47与输出模块的正极输出端相连接；并且MCU芯片U1的反馈引脚经过电阻R48接地；MCU芯片U1的信号输出引脚经过电阻R46与输出模块相连接；MCU芯片U1的充电电流检测引脚经过电阻R36与恒压恒流检测模块的输入端相连接。
进一步地，输出模块包含P型MOS管Q2、N型MOS管Q3、稳压管ZD1、电阻R30、R40、R41。第一后级整流滤波模块的正极输出端与P型MOS管Q2的漏极相连接；P型MOS管Q2的源极为输出模块正极输出端。稳压管ZD1并联在P型MOS管Q2的栅极与漏极之间；电阻R30与稳压管ZD1相并联。P型MOS管Q2的栅极经过电阻R41与N型MOS管Q3的源极相连接。N型MOS管Q3的漏极与第一后级整流滤波模块的负极输出端相连接；N型MOS管Q3的漏极为输出模块负极输出端。第一后级整流滤波模块的负极输出端并且经过电阻R40与N型MOS管Q3的栅极相连接；N型MOS管Q3的栅极并且与MCU控制模块相连接。
进一步地，功率转换模块包含变压器T1、电阻R8、R10、R11、电容C3、二极管D1。电阻R8经过二极管D1接在变压器T1的初级绕组之间；电阻R11经过电容C3连接电阻R8和二极管D1的公共结点；电阻R10与电阻R11相互并联。变压器T1的第一次级绕组与第一后级整流滤波模块相连接；变压器T1的第二次级绕组与MCU控制模块相连接。
进一步地，PWM控制模块包含PWM芯片U3、N型MOS管Q1、二极管D2、D3、电阻R18、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R3、R5、电容C5、C6、C7、光敏二极管IC2。PWM芯片U3的输出引脚经过电阻R18与N型MOS管Q1的栅极相连接；N型MOS管Q1的栅极经过电阻R3相连接；变压器T1的初级绕组的负极输入端与N型MOS管Q1的源极相连接；N型MOS管Q1的漏极经过电阻R5接地；二极管D3与电阻R18相并联。变压器T1的偏置绕组依次经过电阻R12、二极管D2与PWM芯片U3的电源引脚相连接；PWM芯片U3的过流检测引脚经过电阻R17与N型MOS管Q1的漏极相连接；PWM芯片U3的过流检测引脚并且经过电容C6接地。
进一步地，恒压恒流检测模块包含运放器IC4、可控稳压源IC3、IC5、二极管D7、发光二极管U3A、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R32、电阻R34、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电容C12、C13、C15、C16。运放器IC4的反相输入端经过电阻R32与输出模块的负极输出端相连接；运放器IC4的正相输入端依次经过电阻R37、R38与输出模块的正极输出端相连接。可控稳压源IC5的阴极和参考极分别连接电阻R37与电阻R38的公共结点；电阻R37与电阻R38的公共结点并且经过电容C16接地。可控稳压源IC5的阳极接地；电容C14并联在运放器IC4的反相输入端和正相输入端之间；运放器IC4的反相输入端依次经过电容C15、电阻R34与运放器IC4的输出端相连接；运放器IC4的正相输入端经过电阻R39接地；第二后级整流滤波模块依次经过电阻R23、R22、可控稳压源IC3接地；可控稳压源IC3的参考极经过电阻R24与二极管D5的阴极相连接，并且经过电阻R26接地；可控稳压源IC3的阴极经过二极管D7与运放器IC4的输出端相连接，并且依次经过电容C12、电阻R25、C13接地；发光二极管U3A与电阻R22相并联，发光二极管U3A为PWM控制模块提供光信号。
一种电动车智能充电器，包括防雷模块、EMI滤波模块、前级整流滤波模块、功率转换模块、第一后级整流滤波模块、输出模块、MCU控制模块、PWM控制模块、恒压恒流检测模块、第二后级整流滤波模块。
防雷模块、EMI滤波模块、前级整流滤波模块、功率转换模块、第一后级整流滤波模块、输出模块依次连接。PWM控制模块根据恒压恒流检测模块反馈的充电电流信息，先通过控制功率转换模块使得蓄电池进行恒流充电。恒流充电过程中，蓄电池的电压上升；当蓄电池的电压上升到预定值时，PWM控制模块调整功率转换模块使得蓄电池进行恒压充电；恒压充电过程中，充电电流逐渐减小；MCU控制模块检测对输出模块输出的充电电流进行检测；当充电电流小于预定值时，MCU控制模块控制输出模块断开，蓄电池充电结束。
进一步地，恒压恒流检测模块包含电压采样单元、电压调节单元、电流采样单元、电流比较单元、恒压恒流信号输出单元。第二后级整流滤波模块为恒压恒流信号输出单元提供工作电源。恒流充电时，电流采样单元对输出模块的输出的充电电流进行采样；电流比较单元将充电电流采样信号与基准信号进行比较，求得充电电流误差信号；电流比较单元根据充电电流误差信号调整恒压恒流信号输出单元输出的恒压恒流控制信号；PWM控制模块根据调整后的恒压恒流控制信号调整PWM的占空比来控制功率转换模块的输出，使得输出模块输出的充电电流维持在恒流状态。恒压充电时，电压采样单元对所述第一后级整流滤波模块输出的充电电压进行采样；电压调节单元根据电压采样单元采样的充电电压大小调节恒压恒流信号输出单元输出的恒压恒流控制信号；PWM控制模块根据恒压恒流控制信号的大小调整脉冲占空比，从而控制功率转换模块的能量输出，使得输出模块输出的充电电压维持在恒压状态。
本发明的有益效果：
(1)该电动车智能充电器的MCU控制模块检测蓄电池的充电状态，并且在蓄电池过充或无法充电时，控制输出模块的充电开关断开，对蓄电池充电实现了有效管理，提高了蓄电池的使用寿命。
(2)该电动车智能充电器通过恒压恒流检测模块检测充电电流和充电电压的大小，PWM控制模块根据充电电流和充电电压的大小控制功率转换模块，使得该电动车智能充电器实现恒流恒压充电，避免蓄电池充电过量。
附图说明
图1为本发明的逻辑方框图。
图2为图1中恒压恒流检测模块9的逻辑方框图。
图3为本发明的电路原理图。
其中，图1-图3的附图标记为：防雷模块1、EMI滤波模块2、前级整流滤波模块3、功率转换模块4、第一后级整流滤波模块5、输出模块6、MCU控制模块7、PWM控制模块8、恒压恒流检测模块9，电压采样单元91、电压调节单元92、电流采样单元93、电流比较单元94、恒压恒流信号输出单元95。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。
一种电动车智能充电器，包括防雷模块1、EMI滤波模块2、前级整流滤波模块3、功率转换模块4、第一后级整流滤波模块5、输出模块6、MCU控制模块7、PWM控制模块8、恒压恒流检测模块9、第二后级整流滤波模块10。
防雷模块1、EMI滤波模块2、前级整流滤波模块3、功率转换模块4、第一后级整流滤波模块5、输出模块6依次连接；第一后级整流滤波模块5经过恒压恒流检测模块9与PWM控制模块8相连接；输出模块6的输出端经过恒压恒流检测模块9与PWM控制模块8相连接；前级整流滤波模块3与PWM控制模块8相连接；PWM控制模块8与功率转换模块4相连接；MCU控制模块7与输出模块6循环连接；功率转换模块4并且与第二后级整流滤波模块10相连接；第二后级整流滤波模块10分别与MCU控制模块7、恒压恒流检测模块9相连接。
市电220V从防雷模块1的输入端输入。当市电因雷击或其他因素产生高脉冲电压时，将会损坏该充电器。防雷模块1的作用就是在最短时间内释放电路上因感应雷击而产生的大量脉冲能量到安全地线上，从而保护充电器。然后EMI滤波模块2抑制防雷模块1输出市电中的电磁干扰；此外，EMI滤波模块2也可以阻止充电器对电网产生电池干扰。EMI滤波模块2输出的交流市电前级整流滤波模块3的整流、滤波后输出平滑的电压较高的直流电。功率转换模块4将高压直流转化为适用于输出模块6的低压直流电。第二后级整流滤波模块10分别为MCU控制模块7、恒压恒流检测模块9提供工作电压。前级整流滤波模块3为PWM控制模块8提供过流检测补偿启动信号。
充电开始时，PWM控制模块8控制功率转换模块4的输出，使得蓄电池进行恒流充电。恒压恒流检测模块9对输出模块6的输出电流进行采样，恒压恒流检测模块9将采样电流转化成电压信号，并且将转化后的电压信号与基准电压做比较，求得电流误差信号，再将误差信号反馈给PWM控制模块8。PWM控制模块8根据电流误差信号调整PWM的占空比来控制功率转换模块4的输出，使得输出模块5输出的电流维持在恒流状态。
在恒流充电过程中，蓄电池的电压会逐渐上升，当蓄电池的电压上升到某个值时，PWM控制模块8控制功率转换模块4的输出，使得蓄电池进行恒压充电。恒压充电时，恒压恒流检测模块9对第一后级整流滤波模块5整流滤波后的电压进行采样并对采样电压进行比较。然后将电压比较结果发送给PWM控制模块8；当第一后级整流滤波模块5输出的电压上升或下降时，PWM控制模块8通过调整PWM的占空比来控制功率转换模块4的输出，使得第一后级整流滤波模块5输出电压维持在恒压状态。
恒压充电时，MCU控制模块7对蓄电池的充电电流进行采样，MCU控制模块7将充电电流采样值与充电电流阈值做比较，当MCU控制模块7判断到充电电流小于充电电流阈值时，MCU控制模块7控制输出模块6闭合，蓄电池停止充电。
防雷模块1包含熔丝F1、压敏电阻MOV1。熔丝F1接在该充电器的负极输入端上；压敏电阻MOV1接在该充电器的正极输入端与负极输入端之间。
EMI滤波模块2包含互感线圈TL1、TL2、TL3、电容CX1、CX2、电阻R1、R2、R1A、R2A。互感线圈TL1、TL2、TL3依次连接；电阻R1、R2相互串联；电阻R1A、R2A相互串联；串联后的电阻R1、R2以及串联后的电阻R1A、R2A接在互感线圈TL1的正极输出端与负极输出端之间；电容CX1接在互感线圈TL1的正极输出端与负极输出端之间。电容CX2接在互感线圈TL2的正极输出端与负极输出端之间。
前级整流滤波模块3包含整流桥堆DB1、电容C1、C2、C4。整流桥堆DB1的正极输入端、负极输入端分别互感线圈TL3的正极输出端、负极输出端相连接；电容C1、C2、C4分别接在整流桥堆DB1的正极输出端与负极输出端之间；整流桥堆DB1的负极输出端接地。
功率转换模块4包含变压器T1、电阻R8、R10、R11、电容C3、二极管D1。电阻R8经过二极管D1接在变压器T1的初级绕组之间；电阻R11经过电容C3连接电阻R8和二极管D1的公共结点；电阻R10与电阻R11相互并联。具体地，电阻R8与二极管D1的阴极相连接。变压器T1包含第一次级绕组、第二次级绕组。第一次级绕组、第二次级绕组共地。
第一后级整流滤波模块5包含二极管D5、电阻R20、R21、电容C8、C9、C10、互感线圈L1。变压器T1的第一次级绕组正极输出端经过二极管D5与互感线圈L1的正极输入端相连接；互感线圈L1的负极输入端连接变压器T1的第一次级绕组、第二次级绕组共地端。二极管D5的阴极分别电容C9、C10接地。二极管D5的阳极依次经过电阻R20、电容C8连接到阴极；电阻R21与电阻R20相并联。
第二后级整流滤波模块10包含二极管D6、电容C11。变压器T1的第二次级绕组的正极输出端与二极管D6的阳极相连接；二极管D6的阴极经过电容C11接地；二极管D6的阴极分别与CU控制模块7、恒压恒流检测模块9的电源输入端相连接。
输出模块6包含P型MOS管Q2、N型MOS管Q3、稳压管ZD1、电阻R30、R40、R41。互感线圈L1的正极输出端与P型MOS管Q2的漏极相连接；P型MOS管Q2的源极为输出模块6正极输出端。稳压管ZD1并联在P型MOS管Q2的栅极与漏极之间；电阻R30与稳压管ZD1相并联。P型MOS管Q2的栅极经过电阻R41与N型MOS管Q3的源极相连接。N型MOS管Q3的漏极与互感线圈L1的负极输出端相连接。N型MOS管Q3的漏极（即互感线圈L1的负极输出端）为输出模块6负极输出端。互感线圈L1的负极输出端并且经过电阻R40与N型MOS管Q3的栅极相连接。输出模块6的正极输出端为该充电器的正极输出端，输出模块6的负极输出端为该充电器的负极输出端。
MCU控制模块7包含MCU芯片U1、发光二极管LED1、LED2、降压芯片U2、电阻R33、R36、R44、R45、R46、R47、R48、电容C17、C18、C19、C20。
MCU芯片U1的反馈引脚经过电阻R47与输出模块6的正极输出端相连接；并且MCU芯片U1的反馈引脚分别经过电阻R48、电容C20接地。MCU芯片U1的信号输出引脚经过电阻R46与输出模块6的N型MOS管Q3的栅极相连接。MCU芯片U1的第一发光控制引脚依次经过电阻R44、发光二极管LED2接地。MCU芯片U1的第二发光控制引脚依次经过电阻R45、发光二极管LED1接地。
MCU芯片U1的充电电流检测引脚经过电阻R36与输出模块6的负极输出端相连接，MCU芯片U1的第五引脚并且经过电容C18接地。
二极管D6的阴极经过电阻R33、降压芯片U2与MCU芯片U1的电源引脚相连接。MCU芯片U1的电源引脚并且分别经过电容C17、C19接地。
PWM控制模块8包含PWM芯片U3、N型MOS管Q1、二极管D2、D3、电阻R18、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R3、R5、电容C5、C6、C7、光敏二极管IC2。
优选地，PWM芯片U3的型号为OB2269。PWM芯片U3的输出引脚(GATE)经过电阻R18与N型MOS管Q1的栅极相连接；N型MOS管Q1的栅极经过电阻R3相连接；变压器T1的初级绕组的负极输入端与N型MOS管Q1的源极相连接；N型MOS管Q1的漏极经过电阻R5接地；二极管D3与电阻R18相并联。
变压器T1的偏置绕组依次经过电阻R12、二极管D2与PWM芯片U3的电源引脚(VDD)相连接。PWM芯片U3的过流检测引脚(SENSE)经过电阻R17与N型MOS管Q1的漏极相连接；PWM芯片U3的过流检测引脚(SENSE)并且经过电容C6接地。
前级整流滤波模块3的输出端依次经过电阻R13、R14、R15与PWM芯片U3的启动引脚(VIN)相连接，用以启动PWM芯片U3的过流保护(OCP)补偿功能。使得PWM芯片U3具有较好的OCP补偿特性，当前级整流滤波模块3的输出电压发生变化时，PWM芯片U3的启动引脚(VIN)的电流也会发生变化，PWM芯片U3通过检测该电流的变化值来自动实现补偿，使得PWM芯片U3在较宽的输入电压范围内OCP曲线比较平坦，达到恒功率输出的目的。电阻R13、R14、R15的阻值可以调整OCP补偿的性能，该性能还受到PWM芯片U3输出PWM频率的影响。当发生过补偿的现象，可以加大电阻R13、R14、R15的阻值来减小补偿能力。
PWM芯片U3的反馈信号引脚(FB) 经过光敏二极管IC2接地，并且经过电容C5接地。PWM芯片U3的震荡电阻连接引脚(RI)经过电阻R16接地。
恒压恒流检测模块9包含电压采样单元91、电压调节单元92、电流采样单元93、电流比较单元94、恒压恒流信号输出单元95。第二后级整流滤波模块10与恒压恒流信号输出单元95相连接。第一后级整流滤波模块5与电压采样单元91相连接；电压采样单元91经过电压调节单元92与恒压恒流信号输出单元95相连接。输出模块6的输出端与电流采样单元93相连接；电流采样单元93经过电流比较单元94与恒压恒流信号输出单元95相连接。恒压恒流信号输出单元95与PWM控制模块8相连接。
充电开始时，蓄电池处于低压状态，PWM控制模块8控制功率转换模块4的输出，使得蓄电池进行恒流充电。第二后级整流滤波模块10为恒压恒流信号输出单元95提供工作电源。恒流充电时，电流采样单元93对输出模块6的输出的充电电流进行采样，电流比较单元94将充电电流采样信号与基准信号进行比较，求得充电电流误差信号；电流比较单元94根据充电电流误差信号调整恒压恒流信号输出单元95输出的恒压恒流控制信号；PWM控制模块8根据调整后的恒压恒流控制信号调整PWM的占空比来控制功率转换模块4的输出，使得输出模块5输出的充电电流维持在恒流状态。
在恒流充电过程中，蓄电池的电压会逐渐上升，当蓄电池的电压上升到某个值时，PWM控制模块8调整功率转换模块4的输出，使得蓄电池进行恒压充电。恒压充电时，电压采样单元91对第一后级整流滤波模块5输出的充电电压进行采样，电压调节单元92根据电压采样单元91输出的充电电压采样信号的大小对恒压恒流信号输出单元95输出的恒压恒流控制信号进行调整；恒压恒流信号输出单元95将充电电压采样信号反馈给PWM控制模块8；PWM控制模块8根据充电电压采样信号调整PWM的占空比来控制功率转换模块4的输出，使得输出模块5输出电压维持在恒压状态。
更具体地，电压采样单元91包含电阻R24、R26。电压调节单元92包含可控稳压源IC3、电容C12、C13、电阻R25。电流采样单元93包含电阻R32。电流比较单元94包含运放器IC4、可控稳压源IC5、二极管D7、电阻R34、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电容C14、C15、C16。。恒压恒流信号输出单元95包含发光二极管U3A、电阻R22、R23。可控稳压源IC3、IC5的型号为TL431。
运放器IC4的反相输入端经过电阻R32与输出模块6的负极输出端相连接；运放器IC4的正相输入端依次经过电阻R37、R38与输出模块6的正极输出端相连接。可控稳压源IC5的阴极和参考极分别连接电阻R37与电阻R38的公共结点；电阻R37与电阻R38的公共结点并且经过电容C16接地。可控稳压源IC5的阳极接地。电容C14并联在运放器IC4的反相输入端和正相输入端之间。运放器IC4的反相输入端依次经过电容C15、电阻R34与运放器IC4的输出端相连接。运放器IC4的正相输入端经过电阻R39接地。二极管D6的阴极依次经过电阻R23、R22、可控稳压源IC3接地。可控稳压源IC3的参考极经过电阻R24与二极管D5的阴极相连接，并且经过电阻R26接地。可控稳压源IC3的阴极经过二极管D7与运放器IC4的输出端相连接，并且依次经过电容C12、电阻R25、C13接地。发光二极管U3A与电阻R22相并联，发光二极管U3A为光敏二极管IC2提供光信号。
本发明的工作原理为：
当充电器输入电流过大时，熔丝F1断开防止充电器被烧坏。互感线圈TL1、TL2、TL3、电容CX1、CX2对差模传导EMI噪声进行多级衰减，消除EMI噪声的影响。220V交流市电经过整流桥堆DB1整流后变成脉冲直流电，脉冲直流电经过电容C1、C2、C4的稳压及滤波后变成平滑的直流电。
PWM芯片U3的输出端为N型MOS管Q1的栅极提供脉冲信号，控制N型MOS管Q1的导通与截止；当N型MOS管Q1的栅极接收高电平时，N型MOS管Q1导通，变压器的初级绕组开始有电流通过，使得变压器的次级绕组开始存储能量；当N型MOS管Q1的栅极接收低电平时，N型MOS管Q1截止，变压器T1的初级绕组无电流通过；此时，第一次级绕组开始放电。变压器T1的第一次级绕组与初级绕组的同名端相反，当变压器T1的初级绕组导通时，第一次级绕组开始充电；当变压器T1的初级绕组截止时，第一次级绕组经过二极管D5开始放电。电容C9、C10对二极管D5输出的脉冲波进行滤波和稳压，使二极管D5通断电时能够保持较平稳的电压，互感线圈L1一方面对二极管D5输出的脉冲波进行进一步的滤波，一方面滤除电路产生的谐波，保持输出电压的稳定。
同理，变压器T1的第二次级绕组输出的能量依次经过二极管D6、电容C11的整流、滤波后，为MCU芯片U1和发光二极管U3A供电。
因为变压器T1非理想器件，所以存在漏感，而实际线路中也会存在杂散电感；当N型MOS管Q1断开时，漏感和杂散电感中的能量会在N型MOS管Q1的漏极产生很高的电压尖峰，从而导致器件的损坏。电容C3、电阻R8、二极管D1组成RCD吸收电路，电容C3用来暂存漏感能量，电阻R8耗散之。
MCU芯片U1通过电阻R47对蓄电池的充电电压进行采样，然后将充电电压采样值与充电电压阈值做比较；当判断到蓄电池被反接或未接时，MCU芯片U1通过N型MOS管Q3控制P型MOS管Q2截止，蓄电池停止充电。MCU芯片U1通过电阻R46检测蓄电池的充电电流，电阻R46将充电电流转化成电压信号，MCU芯片U1将转化后电压信号与充电电流阈值做比较，蓄电池在恒压充电时，充电电流会逐渐减小，当MCU芯片U1判断到充电电流小于充电电流阈值时，则说明蓄电池已经充满电，MCU芯片U1的信号输出引脚输出低电平，通过N型MOS管Q3控制P型MOS管Q2截止，蓄电池停止充电。降压芯片U2对二极管D6输出的电压进行降压为MCU芯片U1提供工作电源。当蓄电池充电时，MCU芯片U1控制发光二极管LED1闪光。当蓄电池充满电时，MCU芯片U1控制发光二极管LED2发光。
PWM芯片U3通过光敏二极管IC2接收发光二极管U3A反馈的充电信息；PWM芯片U3根据充电信息，调整其PWM的占空比的大小，从而对变压器T1输出的电压进行调节，使得蓄电池先以小电流恒流进行预充电；待蓄电池电压上升到一定值的时候，PWM芯片U3调控N型MOS管Q1，提供蓄电池恒流充电的电流；当蓄电池的电压达到接近饱和的时候，PWM芯片U3调控N型MOS管Q1，蓄电池开始以一过充电压进行恒压充电，直至蓄电池充电结束。
充电开始时，蓄电池处于低压状态，PWM芯片U3控制变压器T1的输出，使得蓄电池进行恒流充电。恒流充电时，电阻R32对输出模块6负极输出端输出的充电电流进行采样，并将充电电流采样信号转化为电压。该电压通过R32送到运放器IC4的同相输入端；电阻R37、R39组成的分压电路，从输出模块6的正极输出端获取基准电压，并将基准电压送到运放器IC4的反相输入端。运放器IC4讲充电电流采样信号与基准电压进行比较,输出一个误差信号, 反馈到可控稳压源IC3，从而调整发光二极管U3A的亮度。PWM芯片U3通过光敏二极管IC2接收发光二极管U3A反馈的充电电流信息；调整PWM的占空比，使充电电流保持在恒流状态。
在恒流充电过程中，蓄电池的电压会逐渐上升，当蓄电池的电压上升到某个值时，PWM芯片U3控制变压器T1的输出，使得蓄电池进行恒压充电。电阻R24，R26对第一后级整流滤波模块9输出的充电电压进行采样，并反馈给反馈到可控稳压源IC3。当充电电压上升或降低时，可控稳压源IC3的电压值随之做出调整，从而调整发光二极管U3A的亮度。PWM芯片U3通过光敏二极管IC2接收发光二极管U3A反馈的充电电压信息，进而调整PWM的占空比，使充电电压保持在恒压状态。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电动车智能充电器，其特征在于：
包括防雷模块、EMI滤波模块、前级整流滤波模块、功率转换模块、第一后级整流滤波模块、输出模块、MCU控制模块、PWM控制模块、恒压恒流检测模块、第二后级整流滤波模块；
所述防雷模块、EMI滤波模块、前级整流滤波模块、功率转换模块、第一后级整流滤波模块、输出模块依次连接；
所述第一后级整流滤波模块经过恒压恒流检测模块与PWM控制模块相连接；
所述恒压恒流检测模块包含运放器IC4、可控稳压源IC3、IC5、二极管D7、发光二极管U3A、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R32、电阻R34、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电容C12、C13、C15、C16；
运放器IC4的反相输入端经过电阻R32与所述输出模块的负极输出端相连接；运放器IC4的正相输入端依次经过电阻R37、R38与所述输出模块的正极输出端相连接；
可控稳压源IC5的阴极和参考极分别连接电阻R37与电阻R38的公共结点；电阻R37与电阻R38的公共结点并且经过电容C16接地；
可控稳压源IC5的阳极接地；电容C14并联在运放器IC4的反相输入端和正相输入端之间；运放器IC4的反相输入端依次经过电容C15、电阻R34与运放器IC4的输出端相连接；运放器IC4的正相输入端经过电阻R39接地；所述第二后级整流滤波模块依次经过电阻R23、R22、可控稳压源IC3接地；可控稳压源IC3的参考极经过电阻R24与第一后级整流滤波模块的二极管D5的阴极相连接，并且经过电阻R26接地；可控稳压源IC3的阴极经过二极管D7与运放器IC4的输出端相连接，并且依次经过电容C12、电阻R25、C13接地；发光二极管U3A与电阻R22相并联，发光二极管U3A为所述PWM控制模块提供光信号；
所述输出模块经过恒压恒流检测模块与PWM控制模块相连接；
所述PWM控制模块与功率转换模块相连接；
所述MCU控制模块与输出模块循环连接；
所述MCU控制模块包含MCU芯片U1、电阻R36、R46、R47、R48；
MCU芯片U1的反馈引脚经过电阻R47与输出模块的正极输出端相连接；并且MCU芯片U1的反馈引脚经过电阻R48接地；
MCU芯片U1的信号输出引脚经过电阻R46与输出模块相连接；
MCU芯片U1的充电电流检测引脚经过电阻R36与恒压恒流检测模块的输入端相连接；
所述输出模块包含P型MOS管Q2、N型MOS管Q3、稳压管ZD1、电阻R30、R40、R41；
所述第一后级整流滤波模块的正极输出端与P型MOS管Q2的漏极相连接；P型MOS管Q2的源极为输出模块正极输出端；
稳压管ZD1并联在P型MOS管Q2的栅极与漏极之间；电阻R30与稳压管ZD1相并联；
P型MOS管Q2的栅极经过电阻R41与N型MOS管Q3的源极相连接；
N型MOS管Q3的漏极与所述第一后级整流滤波模块的负极输出端相连接；N型MOS管Q3的漏极为输出模块负极输出端；
所述第一后级整流滤波模块的负极输出端并且经过电阻R40与N型MOS管Q3的栅极相连接；N型MOS管Q3的栅极并且与MCU控制模块相连接；所述功率转换模块并且与第二后级整流滤波模块相连接；所述第二后级整流滤波模块分别与MCU控制模块、恒压恒流检测模块相连接。
2.根据权利要求1所述的电动车智能充电器，其特征在于：
所述恒压恒流检测模块包含电压采样单元、电压调节单元、电流采样单元、电流比较单元、恒压恒流信号输出单元；
所述第二后级整流滤波模块与恒压恒流信号输出单元相连接；
所述第一后级整流滤波模块与电压采样单元相连接；所述电压采样单元经过电压调节单元与恒压恒流信号输出单元相连接；
所述输出模块的输出端与电流采样单元相连接；所述电流采样单元经过电流比较单元与恒压恒流信号输出单元相连接；
所述恒压恒流信号输出单元与所述PWM控制模块相连接。
3.根据权利要求1所述的电动车智能充电器，其特征在于：
所述功率转换模块包含变压器T1、电阻R8、R10、R11、电容C3、二极管D1；
电阻R8经过二极管D1接在变压器T1的初级绕组之间；电阻R11经过电容C3连接电阻R8和二极管D1的公共结点；电阻R10与电阻R11相互并联；
变压器T1的第一次级绕组与所述第一后级整流滤波模块相连接；变压器T1的第二次级绕组与MCU控制模块相连接。
4.根据权利要求3 所述的电动车智能充电器，其特征在于：
所述PWM控制模块包含PWM芯片U3、N型MOS管Q1、二极管D2、D3、电阻R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R3、R5、电容C5、C6、C7、光敏二极管IC2；
PWM芯片U3的输出引脚经过电阻R18与N型MOS管Q1的栅极相连接；N型MOS管Q1的栅极经过电阻R3与地相连接；变压器T1的初级绕组的负极输入端与N型MOS管 Q1的源极相连接；N型MOS管Q1的漏极经过电阻R5接地；二极管D3与电阻R18相并联；
变压器T1的偏置绕组依次经过电阻R12、二极管D2与PWM芯片U3的电源引脚相连接；PWM芯片U3的过流检测引脚经过电阻R17与N型MOS管Q1的漏极相连接；PWM芯片U3的过流检测引脚并且经过电容C6接地。
5.根据权利要求1所述的电动车智能充电器，其特征在于：
PWM控制模块根据恒压恒流检测模块反馈的充电电流信息，先通过控制功率转换模块使得蓄电池进行恒流充电；恒流充电过程中，蓄电池的电压上升；
当蓄电池的电压上升到预定值时，PWM控制模块调整功率转换模块使得蓄电池进行恒压充电；恒压充电过程中，PWM控制模块根据恒压恒流检测模块反馈的充电电压信息调整功率转换模块，使得蓄电池维持恒压充电；
恒压充电过程中，充电电流逐渐减小；MCU控制模块检测对输出模块输出的充电电流进行检测；当充电电流小于预定值时，MCU控制模块控制输出模块断开，蓄电池充电结束。
6.根据权利要求1所述的电动车智能充电器，其特征在于：
所述恒压恒流检测模块包含电压采样单元、电压调节单元、电流采样单元、电流比较单元、恒压恒流信号输出单元；
所述第二后级整流滤波模块为恒压恒流信号输出单元提供工作电源；
恒流充电时，所述电流采样单元对输出模块的输出的充电电流进行采样；电流比较单元将充电电流采样信号与基准信号进行比较，求得充电电流误差信号；电流比较单元根据充电电流误差信号调整恒压恒流信号输出单元输出的恒压恒流控制信号；PWM控制模块根据调整后的恒压恒流控制信号调整PWM的占空比来控制功率转换模块的输出，使得输出模块输出的充电电流维持在恒流状态；
恒压充电时，所述电压采样单元对所述第一后级整流滤波模块输出的充电电压进行采样；所述电压调节单元根据电压采样单元采样的充电电压大小调节恒压恒流信号输出单元输出的恒压恒流控制信号；所述PWM控制模块根据恒压恒流控制信号的大小调整脉冲占空比，从而控制功率转换模块的能量输出，使得输出模块输出的充电电压维持在恒压状态。
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