CN110620417A - 一种反激式电流模式pwm控制充电***及充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反激式电流模式PWM控制充电***及方法，包括如下过程：当整流滤波电路接入市电后进行整流和滤波处理，反激式电流模式PWM控制器上电，通过MCU控制器的I/O输出交流信号加载于蓄电池的两端，MCU控制器在计算得出蓄电池的内阻后，根据该内阻值选择相应的电流值参数并作为调整信号传输至反激式电流模式PWM控制器，进而调整变压器及输出电路输出至蓄电池的电流值，待充电结束后，MCU控制器对蓄电池进行采样测试，测试合格后，再次对蓄电池进行测试分析，生成分析结果并结束充电过程。本发明通过不断调整充电模式来确保蓄电池得到最佳的充电过程，进而延长蓄电池的使用寿命、提高充电效率，较好地满足了应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池充电***，尤其涉及一种反激式电流模式PWM控制充电***及充电方法。
背景技术
现有的蓄电池充电***中，多数是采用恒流恒压方式进行充电，这种充电方式虽然控制方法简单、实现过程容易，但是不能保证电池获得最优的充电过程，长期使用条件下，不仅会导致充电效率低下，还会影响蓄电池的使用寿命，难以满足目前的应用需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种通过不断调整充电模式来确保蓄电池得到最佳的充电过程，进而延长蓄电池的使用寿命、提高充电效率的反激式电流模式PWM控制充电***及充电方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种反激式电流模式PWM控制充电***，其包括有：整流滤波电路，用于对其接入的市电信号进行整流和滤波；变压器及输出电路，连接于整流滤波电路，所述变压器及输出电路用于根据其接入的驱动信号输出相对应的电流值；8段充电模式控制电路，连接于所述变压器及输出电路与蓄电池之间，所述8段充电模式控制电路包括有8种充电模式，所述8段充电模式控制电路用于根据其接入的控制指令，将所述变压器及输出电路输出的电流转换为相应充电模式并加载于所述蓄电池，以令所述蓄电池在相应充电模式下进行充电；充电模式ADC采样电路，连接于蓄电池，所述充电模式ADC采样电路用于对所述蓄电池的输出信号进行ADC采样；MCU控制器，所述8段充电模式控制电路和充电模式ADC采样电路分别连接于所述MCU控制器，所述MCU控制器用于对所述充电模式ADC采样电路输出的采样信号进行处理后输出控制指令和调整信号，并将所述控制指令传输至8段充电模式控制电路；反激式电流模式PWM控制器，用于对所述MCU控制器输出的调整信号进行处理后生成驱动信号，并将所述驱动信号传输至所述变压器及输出电路。
优选地，所述整流滤波电路与所述反激式电流模式PWM控制器之间连接有PWM控制器电源，所述PWM控制器电源用于将所述整流滤波电路的电信号转换为可供所述反激式电流模式PWM控制器上电的电源信号。
优选地，所述MCU控制器与所述反激式电流模式PWM控制器之间连接有PWM调整电流输出控制电路，所述PWM调整电流输出控制电路将所述MCU控制器输出的调整信号传输至所述反激式电流模式PWM控制器。
优选地，所述反激式电流模式PWM控制器与所述变压器及输出电路之间连接有变压器输出控制电路，所述变压器输出控制电路用于将所述反激式电流模式PWM控制器输出的驱动信号传输至所述变压器及输出电路。
优选地，所述MCU控制器与所述蓄电池之间连接有固定频率交流信号输出电路，所述MCU控制器通过所述固定频率交流信号输出电路向所述蓄电池两端加载固定频率的交流信号。
优选地，所述蓄电池与所述MCU控制器之间连接有交流信号采样放大电路，所述交流信号采样放大电路用于对所述MCU控制器加载于所述蓄电池两端的交流信号进行采样后反馈至所述MCU控制器。
优选地，所述MCU控制器连接有按键单元以及用于显示数据的显示单元，所述按键单元用于向所述MCU控制器键入指令。
优选地，反激式电流模式PWM控制器包括有型号为NCP1252A的电源控制IC。
优选地，所述变压器及输出电路与所述MCU控制器之间连接有MCU电源，所述MCU电源用于将所述变压器及输出电路输出的电能转换为可供所述MCU控制器上电的电源信号。
一种反激式电流模式PWM控制充电方法，该方法基于一充电***实现，所述***包括有整流滤波电路、变压器及输出电路、8段充电模式控制电路、充电模式ADC采样电路、MCU控制器、反激式电流模式PWM控制器、PWM控制器电源、PWM调整电流输出控制电路、变压器输出控制电路、固定频率交流信号输出电路、交流信号采样放大电路、按键单元以及显示单元，所述方法包括如下过程：当所述整流滤波电路接入市电后进行整流和滤波处理，所述反激式电流模式PWM控制器上电并驱动所述变压器及输出电路输出预设的初始电压；当所述MCU控制器上电初始化后，等待所述按键单元键入指令，并在预设时间内通过所述固定频率交流信号输出电路和交流信号采样放大电路自动检查是否与蓄电池连接，若未连接，则等待连接，若已连接，则通过所述MCU控制器的I/O输出交流信号加载于所述蓄电池的两端，同时所述交流信号采样放大电路将反馈信号进行放大后反馈至所述MCU控制器，所述MCU控制器在计算得出所述蓄电池的内阻后，根据该内阻值选择相应的电流值参数并作为调整信号传输至所述反激式电流模式PWM控制器，进而调整所述变压器及输出电路输出至所述蓄电池的电流值，直至所述充电***进入恒流、恒压充电状态，待充电结束后，断开所述充电***与所述蓄电池的连接，等待所述蓄电池电流、电压稳定后，所述MCU控制器对所述蓄电池进行采样测试，若测试不合格，则利用所述8段充电模式控制电路调整充电模式后进行修复充电，若合格，则进入浮充和去硫化充电模式，待充电结束后所述MCU控制器再次对所述蓄电池进行测试分析，生成分析结果并结束充电过程。
本发明公开的反激式电流模式PWM控制充电***，在工作过程中，当所述整流滤波电路接入市电后进行整流和滤波处理，所述反激式电流模式PWM控制器上电并驱动所述变压器及输出电路输出预设的初始电压，所述MCU控制器上电初始化后，若充电***与所述蓄电池已连接，则通过所述MCU控制器的I/O输出交流信号加载于所述蓄电池的两端，同时所述交流信号采样放大电路将反馈信号进行放大后反馈至所述MCU控制器，所述MCU控制器在计算得出所述蓄电池的内阻后，根据该内阻值选择相应的电流值参数并作为调整信号传输至所述反激式电流模式PWM控制器，进而调整所述变压器及输出电路输出至所述蓄电池的电流值，直至所述充电***进入恒流、恒压充电状态，待充电结束后，所述MCU控制器对所述蓄电池进行采样测试，测试合格后，再次对所述蓄电池进行测试分析，生成分析结果并结束充电过程。相比现有技术而言，本发明通过不断调整充电模式来确保蓄电池得到最佳的充电过程，进而延长蓄电池的使用寿命、提高充电效率，较好地满足了应用需求。
附图说明
图1为本发明反激式电流模式PWM控制充电***的组成框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种反激式电流模式PWM控制充电***，请参见图1，其包括有：
整流滤波电路1，用于对其接入的市电信号进行整流和滤波；
变压器及输出电路2，连接于整流滤波电路1，所述变压器及输出电路2用于根据其接入的驱动信号输出相对应的电流值；
8段充电模式控制电路3，连接于所述变压器及输出电路2与蓄电池4之间，所述8段充电模式控制电路3包括有8种充电模式，所述8段充电模式控制电路3用于根据其接入的控制指令，将所述变压器及输出电路2输出的电流转换为相应充电模式并加载于所述蓄电池4，以令所述蓄电池4在相应充电模式下进行充电；
充电模式ADC采样电路5，连接于蓄电池4，所述充电模式ADC采样电路5用于对所述蓄电池4的输出信号进行ADC采样；
MCU控制器6，所述8段充电模式控制电路3和充电模式ADC采样电路5分别连接于所述MCU控制器6，所述MCU控制器6用于对所述充电模式ADC采样电路5输出的采样信号进行处理后输出控制指令和调整信号，并将所述控制指令传输至8段充电模式控制电路3；
反激式电流模式PWM控制器7，用于对所述MCU控制器6输出的调整信号进行处理后生成驱动信号，并将所述驱动信号传输至所述变压器及输出电路2。
上述***在工作过程中，当所述整流滤波电路1接入市电后进行整流和滤波处理，所述反激式电流模式PWM控制器7上电并驱动所述变压器及输出电路2输出预设的初始电压，所述MCU控制器6上电初始化后，若充电***与所述蓄电池4已连接，则通过所述MCU控制器6的I/O输出交流信号加载于所述蓄电池4的两端，同时所述交流信号采样放大电路12将反馈信号进行放大后反馈至所述MCU控制器6，所述MCU控制器6在计算得出所述蓄电池4的内阻后，根据该内阻值选择相应的电流值参数并作为调整信号传输至所述反激式电流模式PWM控制器7，进而调整所述变压器及输出电路2输出至所述蓄电池4的电流值，直至所述充电***进入恒流、恒压充电状态，待充电结束后，所述MCU控制器6对所述蓄电池4进行采样测试，测试合格后，再次对所述蓄电池4进行测试分析，生成分析结果并结束充电过程。相比现有技术而言，本发明通过不断调整充电模式来确保蓄电池得到最佳的充电过程，进而延长蓄电池的使用寿命、提高充电效率，较好地满足了应用需求。
作为一种优选方式，所述整流滤波电路1与所述反激式电流模式PWM控制器7之间连接有PWM控制器电源8，所述PWM控制器电源8用于将所述整流滤波电路1的电信号转换为可供所述反激式电流模式PWM控制器7上电的电源信号。
本实施例中，所述MCU控制器6与所述反激式电流模式PWM控制器7之间连接有PWM调整电流输出控制电路9，所述PWM调整电流输出控制电路9将所述MCU控制器6输出的调整信号传输至所述反激式电流模式PWM控制器7。
进一步地，所述反激式电流模式PWM控制器7与所述变压器及输出电路2之间连接有变压器输出控制电路10，所述变压器输出控制电路10用于将所述反激式电流模式PWM控制器7输出的驱动信号传输至所述变压器及输出电路2。
作为一种优选方式，所述MCU控制器6与所述蓄电池4之间连接有固定频率交流信号输出电路11，所述MCU控制器6通过所述固定频率交流信号输出电路11向所述蓄电池4两端加载固定频率的交流信号。
本实施例中，所述蓄电池4与所述MCU控制器6之间连接有交流信号采样放大电路12，所述交流信号采样放大电路12用于对所述MCU控制器6加载于所述蓄电池4两端的交流信号进行采样后反馈至所述MCU控制器6。
本实施例还具有人机交互功能，具体是指，所述MCU控制器6连接有按键单元13以及用于显示数据的显示单元14，所述按键单元13用于向所述MCU控制器6键入指令。
作为一种优选方式，反激式电流模式PWM控制器7包括有型号为NCP1252A的电源控制IC。
为了实现MCU控制器上电，本实施例中，所述变压器及输出电路2与所述MCU控制器6之间连接有MCU电源15，所述MCU电源15用于将所述变压器及输出电路2输出的电能转换为可供所述MCU控制器6上电的电源信号。
为了更好地描述本发明的技术方案，本发明还公开了一种反激式电流模式PWM控制充电方法，请参见图1，该方法基于一充电***实现，所述***包括有整流滤波电路1、变压器及输出电路2、8段充电模式控制电路3、充电模式ADC采样电路5、MCU控制器6、反激式电流模式PWM控制器7、PWM控制器电源8、PWM调整电流输出控制电路9、变压器输出控制电路10、固定频率交流信号输出电路11、交流信号采样放大电路12、按键单元13以及显示单元14，所述方法包括如下过程：
当所述整流滤波电路1接入市电后进行整流和滤波处理，所述反激式电流模式PWM控制器7上电并驱动所述变压器及输出电路2输出预设的初始电压；
当所述MCU控制器6上电初始化后，等待所述按键单元13键入指令，并在预设时间内通过所述固定频率交流信号输出电路11和交流信号采样放大电路12自动检查是否与蓄电池4连接，若未连接，则等待连接，若已连接，则通过所述MCU控制器6的I/O输出交流信号加载于所述蓄电池4的两端，同时所述交流信号采样放大电路12将反馈信号进行放大后反馈至所述MCU控制器6，所述MCU控制器6在计算得出所述蓄电池4的内阻后，根据该内阻值选择相应的电流值参数并作为调整信号传输至所述反激式电流模式PWM控制器7，进而调整所述变压器及输出电路2输出至所述蓄电池4的电流值，直至所述充电***进入恒流、恒压充电状态，待充电结束后，断开所述充电***与所述蓄电池4的连接，等待所述蓄电池4电流、电压稳定后，所述MCU控制器6对所述蓄电池4进行采样测试，若测试不合格，则利用所述8段充电模式控制电路3调整充电模式后进行修复充电，若合格，则进入浮充和去硫化充电模式，待充电结束后所述MCU控制器6再次对所述蓄电池4进行测试分析，生成分析结果并结束充电过程。
本发明公开的反激式电流模式PWM控制充电***及充电方法，其在优选实施例中，可以参见如下实施例：
实施例一
当充电器AC插头接入市电后通过桥式整理，电容滤波后给NCP1252A的电源端VCC供电8-28v，当其VCC到达VCC(0)阀值时其内部SSDELAY软启启动定时器开始工作自动延时120MS，延时结束后当其BO欠压输入引脚电压到达BO(0)阀值时开始软启动，同时DRV驱动输出脚开始控制变压器输出DC电压升高，当到达MCU工作电压时，主控制器开始上电初始化I/O口，同时控制充电器放大电路输出并通过光耦反馈到输入端的NCP1252A的FB(FEEDBACK)引脚，控制器根据反馈的值驱动变压器输出固定到一个设定的初始电压值。当MUC上电后初始化结束，驱动LCD，LED显示指示后，等待按键输入，30秒内如输入自自动采用检查充电器是否与电池链接，如果未连接则等待，已连接通过I/O输出交流信号加到电池两端同时交流输出电路将微弱的反馈信号在放大电路中放大后输入MCU，MUC计计算出电池内阻后，根据内阻值选择事先设定好的最佳电流值对应的控制波形反馈给前端控制器，进而调整变压器输出到电池的电流线性增大到程序设定值。充电器开始进入恒流，恒压充电，结束后断开与蓄电池的连接等待90秒等待电池稳定后开始对电池进行测试，如果测试不合格进入下一个修复充电模式，否则直接进入浮充，去硫化模式，充电结束后对电池再次进行分析，并作出评价整个充电过程结束。
相比现有技术而言，本发明采用了ON(ON Semiconductor)公司生产的NCP1252A这款电源控制IC，设计了一款反激式电流模式PWM控制的充电***。同时本发明采用了给蓄电池两端输入一定频率的交流信号的方法来精确计算出蓄电池的内阻，并通过不同电池内阻的差别给不同容量的电池自动计算并分配最适合本电池的充电电流完成充电过程。本发明除了充电模式为8短段外还在充电前，充电中和充电后对蓄电池内阻的变化进行分析，进而不断调整充电电流，确保电池得到最佳的充电过程，进而延长其使用寿命。此外，本发明充电电流通过软件可以在1-8A的范围内实现任意值输出，进而满足多种应用需求。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种反激式电流模式PWM控制充电***，其特征在于，包括有：
整流滤波电路(1)，用于对其接入的市电信号进行整流和滤波；
变压器及输出电路(2)，连接于整流滤波电路(1)，所述变压器及输出电路(2)用于根据其接入的驱动信号输出相对应的电流值；
8段充电模式控制电路(3)，连接于所述变压器及输出电路(2)与蓄电池(4)之间，所述8段充电模式控制电路(3)包括有8种充电模式，所述8段充电模式控制电路(3)用于根据其接入的控制指令，将所述变压器及输出电路(2)输出的电流转换为相应充电模式并加载于所述蓄电池(4)，以令所述蓄电池(4)在相应充电模式下进行充电；
充电模式ADC采样电路(5)，连接于蓄电池(4)，所述充电模式ADC采样电路(5)用于对所述蓄电池(4)的输出信号进行ADC采样；
MCU控制器(6)，所述8段充电模式控制电路(3)和充电模式ADC采样电路(5)分别连接于所述MCU控制器(6)，所述MCU控制器(6)用于对所述充电模式ADC采样电路(5)输出的采样信号进行处理后输出控制指令和调整信号，并将所述控制指令传输至8段充电模式控制电路(3)；
反激式电流模式PWM控制器(7)，用于对所述MCU控制器(6)输出的调整信号进行处理后生成驱动信号，并将所述驱动信号传输至所述变压器及输出电路(2)。
2.如权利要求1所述的反激式电流模式PWM控制充电***，其特征在于，所述整流滤波电路(1)与所述反激式电流模式PWM控制器(7)之间连接有PWM控制器电源(8)，所述PWM控制器电源(8)用于将所述整流滤波电路(1)的电信号转换为可供所述反激式电流模式PWM控制器(7)上电的电源信号。
3.如权利要求1所述的反激式电流模式PWM控制充电***，其特征在于，所述MCU控制器(6)与所述反激式电流模式PWM控制器(7)之间连接有PWM调整电流输出控制电路(9)，所述PWM调整电流输出控制电路(9)将所述MCU控制器(6)输出的调整信号传输至所述反激式电流模式PWM控制器(7)。
4.如权利要求1所述的反激式电流模式PWM控制充电***，其特征在于，所述反激式电流模式PWM控制器(7)与所述变压器及输出电路(2)之间连接有变压器输出控制电路(10)，所述变压器输出控制电路(10)用于将所述反激式电流模式PWM控制器(7)输出的驱动信号传输至所述变压器及输出电路(2)。
5.如权利要求1所述的反激式电流模式PWM控制充电***，其特征在于，所述MCU控制器(6)与所述蓄电池(4)之间连接有固定频率交流信号输出电路(11)，所述MCU控制器(6)通过所述固定频率交流信号输出电路(11)向所述蓄电池(4)两端加载固定频率的交流信号。
6.如权利要求5所述的反激式电流模式PWM控制充电***，其特征在于，所述蓄电池(4)与所述MCU控制器(6)之间连接有交流信号采样放大电路(12)，所述交流信号采样放大电路(12)用于对所述MCU控制器(6)加载于所述蓄电池(4)两端的交流信号进行采样后反馈至所述MCU控制器(6)。
7.如权利要求1所述的反激式电流模式PWM控制充电***，其特征在于，所述MCU控制器(6)连接有按键单元(13)以及用于显示数据的显示单元(14)，所述按键单元(13)用于向所述MCU控制器(6)键入指令。
8.如权利要求1所述的反激式电流模式PWM控制充电***，其特征在于，反激式电流模式PWM控制器(7)包括有型号为NCP1252A的电源控制IC。
9.如权利要求1所述的反激式电流模式PWM控制充电***，其特征在于，所述变压器及输出电路(2)与所述MCU控制器(6)之间连接有MCU电源(15)，所述MCU电源(15)用于将所述变压器及输出电路(2)输出的电能转换为可供所述MCU控制器(6)上电的电源信号。
10.一种反激式电流模式PWM控制充电方法，其特征在于，该方法基于一充电***实现，所述***包括有整流滤波电路(1)、变压器及输出电路(2)、8段充电模式控制电路(3)、充电模式ADC采样电路(5)、MCU控制器(6)、反激式电流模式PWM控制器(7)、PWM控制器电源(8)、PWM调整电流输出控制电路(9)、变压器输出控制电路(10)、固定频率交流信号输出电路(11)、交流信号采样放大电路(12)、按键单元(13)以及显示单元(14)，所述方法包括如下过程：
当所述整流滤波电路(1)接入市电后进行整流和滤波处理，所述反激式电流模式PWM控制器(7)上电并驱动所述变压器及输出电路(2)输出预设的初始电压；
当所述MCU控制器(6)上电初始化后，等待所述按键单元(13)键入指令，并在预设时间内通过所述固定频率交流信号输出电路(11)和交流信号采样放大电路(12)自动检查是否与蓄电池(4)连接，若未连接，则等待连接，若已连接，则通过所述MCU控制器(6)的I/O输出交流信号加载于所述蓄电池(4)的两端，同时所述交流信号采样放大电路(12)将反馈信号进行放大后反馈至所述MCU控制器(6)，所述MCU控制器(6)在计算得出所述蓄电池(4)的内阻后，根据该内阻值选择相应的电流值参数并作为调整信号传输至所述反激式电流模式PWM控制器(7)，进而调整所述变压器及输出电路(2)输出至所述蓄电池(4)的电流值，直至所述充电***进入恒流、恒压充电状态，待充电结束后，断开所述充电***与所述蓄电池(4)的连接，等待所述蓄电池(4)电流、电压稳定后，所述MCU控制器(6)对所述蓄电池(4)进行采样测试，若测试不合格，则利用所述8段充电模式控制电路(3)调整充电模式后进行修复充电，若合格，则进入浮充和去硫化充电模式，待充电结束后所述MCU控制器(6)再次对所述蓄电池(4)进行测试分析，生成分析结果并结束充电过程。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20191227 |