CN204652015U - 一种lc谐振高能转换的充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LC谐振高能转换的充电电路，包括：电池组，升压变压单元，降压变压单元。MCU控制单元，隔离变压单元，电压采集电路，电流检测电路，MCU供电单元。220V交流电接升压变压单元的电压输入端，降压变压单元的电压输出端接电池相应的正负极，隔离变压电源接于升压变压单元与降压变压单元之间形成各自回路；MCU控制单元分别连接隔离变压单元、电流检测电路、电压采集电路、MCU供电单元。优点在于利用PWM控制信号达到既快速又安全的充电模式。根据温度的变化可以随时通过PWM信号的占空比及时对电路作出安全变化。设定充电时间最长保护，保证电池饱和后及时断开。

Description

一种LC谐振高能转换的充电电路

技术领域

本实用新型涉及一种充电电路，尤其涉及一种LC谐振高能转换的充电电路。

背景技术

现有技术中很多厂商将传统三段式充电更为为二段式充电，即低压阶段以恒流充电，达到高压后转为恒压充电。这样缺点就是很快就会令电池液体变少，内部参杂的浓度很高，并且漏电电流变大、功率损耗变大等多种问题。在充电器没有过充保护下，一旦电池充满后长时间不断开充电，充电器功率损耗同样会产生热能损坏电池。如果需要人手去断开的话，明显不够智能化。在充电时发热现象也是必有的现象，目前对于温度的控制做得不少很好，不能根据温度的变化及时对充电电路作出调整，有一定危险性存在。

实用新型内容

本的实用新型目的在于提供一种克服上述问题的充电电路，利用LC谐振转换达到高能转换并利用PWM控制信号达到即快速有安全的充电模式。

本实用新型所述的一种LC谐振高能转换的充电电路，包括：电池组；升压变压单元，用于将220V交流电转换成高压输出，减少能耗；降压变压单元，用于将上述高压输出转换成可充电电压。还包括：MCU控制单元，用于根据各输入信号实时调整PWM控制信号占空比；隔离变压单元，用于根据输入的PWM控制信号调整充电电压；电压采集电路，用于采集充电电路的电压信号；电流检测电路，用于检测充电电路的电流信号；MCU供电单元，用于对MCU控制单元供电。220V交流电接升压变压单元的电压输入端，降压变压单元的电压输出端接电池相应的正负极，隔离变压电源接于升压变压单元与降压变压单元之间形成各自回路；MCU控制单元的PWM控制输出端接隔离变压单元的PWM控制输入端，MCU控制单元的电流信号输入端与电池负极间串接电流检测电路，MCU控制单元的电压信号输入端与电池正极间串接电压采集电路，MCU控制单元的电压输入端与电池组正极间串接MCU供电单元。

所述的充电电路，还包括：温度传感器，用于检测整个充电电路的温度。所述温度传感器的温感信号输出端接MCU控制单元的温感信号输入端。

所述的充电电路，温度传感器采用热敏电阻传感器。

所述的充电电路，还包括：LED指示灯，用于显示充电状态。所述的LED指示灯连接MCU控制单元的灯号输出端。

所述的充电电路，还包括：风扇，用于降低充电电路温度。所述的风扇接MCU控制单元的降温信号输出端。

所述的充电电路，还包括：开关电路，用于防止电池组反接，保护电池组。所述的开关电路串接于电池组负极与降压变压单元之间。

本实用新型优点在于利用LC谐振转换达到高能转换并利用PWM控制信号达到既快速又安全的充电模式。LED频率显示可对用户直观展示充电状态，根据温度的变化可以随时通过PWM信号的占空比及时对电路作出安全变化。设定充电时间最长保护，保证电池饱和后及时断开。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理图。

图2是本实用新型的电压采集电路图。

图3是本实用新型的电流检测电路图。

图4是本实用新型的开关电路图。

图5是本实用新型的MCU供电单元电路图。

具体实施方式

根据图1所示，给出最佳实施方式：升压变压单元接220V交流电后通过LC谐振转换成310V高压，隔离变压单元在升压变压单元与降压变压单元之间通过PWM占空比调整降压变压单元的输出电压，输出电压转换过程由恒流低压到高压恒压再到浮充电压。上述三个变压单元构成主电源部分，采用了高能转换LC谐振技术。输出部分采用了全球先进的同步整流技术，总转换率可高达97％～98％以上，上期使用达到很好的省电效果。

MCU控制单元主要控件芯片采用型号STM8S003，MCU控制单元可以通过电压采集电路，电流检测电路，温度传感器收集各种电流电压温度信号。实时监控整个充电电路的情况。如图2所示，电压采集电路由电阻R1、R2、R3、R4和电容C1组成。电阻R1、R2和R3依次串连电池组正极后接地。电阻R2、R3的公共点依次通过电阻R4电容C1后接地，电阻R4与电容C1连接点为电压采集电路的电压信号输出端连接MCU控制单元的电压信号输入端。电压采集电路在电池组接入一刻即可检测目标电池组电压是否适配充电电路。在工作过程中，一直监控充电电压不会高于49V，延长电池组寿命。

如图3所示，电流检测电路由电阻R5和电容C2组成。电池组负极连接电阻R5后通过电容C2接地，电阻R5与电容C2的连接点为电流信号输出端连接MCU控制单元的电流信号输入端。

如图4所示，开关电路由开关管Q1、三极管Q2和电阻R6、R7、R8组成。开关管Q1的导通和关闭控制了整个充电电路的开闭。开关管Q1的导通状态由三极管Q2集电极控制，三极管Q2的基极连接MCU控制单元。开关电路主要保护电池组的反接断开，电池组反接后，开关管Q1不能通过电流，整个充电电路断开，达到保护电池组的效果。

MCU控制单元可以设置自动充电时间，当超过预定时间后，MCU控制单元会发送断开信号的开关电路。开关电路的开关管Q1截流，整个充电电路断开，达到不会过充的效果。预定时间可以设置在6至18小时之间，其中设置在12小时为最合适。

如图5所示，MCU供电单元由三端稳压芯片U2、稳压管D1、二极管D2、D3、电容C3、C4、C5、C6和电阻R9组成。其中三端稳压芯片U2型号采用78L05。MCU供电单元的电压输入可以是电池组正极，也可以是降压变压单元的正输出端。这样可以利用电池组的接入作为启动电压。

温度传感器采用热敏电阻传感器。温度传感器置于使用该充电电路的充电器内，检测充电电路是否达到限定温度。如果达到限定温度后，MCU控制单元会启动风扇降低充电电路温度。达到控温效果，保护充电电路不会烧坏。本实用新型一般输出功率在200W至400W的范围内不需要启动风扇即可充电。

MCU控制单元还可以根据充电状态和电池充电容量，输出信号令LED指示灯进行不同频率的闪烁，直观的反映出整个充电过程。

工作原理是：电池组接上充电电路后，通过MCU供电单元对MCU控制单元供电，作为启动辅助电源。充电电路启动后，降压变压单元输出作为充电电路主电源。通过MCU供电单元的稳压芯片U2降压到5V对MCU控制单元供电。MCU控制单元通过电压采样电路检测电池组规格是否符合充电电路；通过温度传感器采集环境温度，给出当前温度下充电时的电压补偿。完成上述检测程序后可以进入充电模式，如果电池反接则不能通过上述检测程序。

MCU控制单元产生PWM控制信号到隔离变压单元的控制输入端，此时PWM控制信号的占空比是逐渐增加的。同时通过电流检测电路的信号，MCU控制单元调整PWM控制信号的脉宽实现恒流充电。

当充电电压达到设定的恒压点是，MCU控制单元减少PWM的占空比，根据占空比的调整实现恒压充电。在恒压充电过程中，充电电流小于浮充转折电流时，MCU控制单元再次调整PWM控制信号的占空比，充电电路进入浮充阶段。

本实用新型结构简单，便于生产及应用。

Claims (6)

1.一种LC谐振高能转换的充电电路，包括：电池组；升压变压单元，用于将220V交流电转换成高压输出；降压变压单元，用于将上述高压输出转换成充电电压，其特征在于，还包括：MCU控制单元，用于根据各输入信号实时调整PWM控制信号占空比；隔离变压单元，用于根据输入的PWM控制信号调整充电电压；电压采集电路，用于采集充电电路的电压信号；电流检测电路，用于检测充电电路的电流信号；MCU供电单元，用于对MCU控制单元供电；220V交流电接升压变压单元的电压输入端，降压变压单元的电压输出端接电池相应的正负极，隔离变压电源接于升压变压单元与降压变压单元之间形成各自回路；MCU控制单元的PWM控制输出端接隔离变压单元的PWM控制输入端，MCU控制单元的电流信号输入端与电池负极间串接电流检测电路，MCU控制单元的电压信号输入端与电池正极间串接电压采集电路，MCU控制单元的电压输入端与电池组正极间串接MCU供电单元。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，还包括：温度传感器，用于检测整个充电电路的温度；所述温度传感器的温感信号输出端接MCU控制单元的温感信号输入端。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，温度传感器采用热敏电阻传感器。

4.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，还包括：LED指示灯，用于显示充电状态；所述的LED指示灯连接MCU控制单元的灯号输出端。

5.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，还包括：风扇，用于降低充电电路温度；所述的风扇接MCU控制单元的降温信号输出端。

6.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，还包括：开关电路，用于防止电池组反接；所述的开关电路串接于电池组负极与降压变压单元之间。