CN221177338U - 一种充电机*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及充电机技术领域，提出了一种充电机***，包括主控单元、驱动单元、三相整流电路和第一变换器，三相整流电路的输入端用于接入电网，三相整流电路的输出端连接第一变换器的输入端，第一变换器的输出端用于输出直流电，驱动单元的输入端连接主控单元，驱动单元的输出端连接第一变换器的控制端。通过上述技术方案，解决了相关技术中变换器工作性能差的问题。

Description

一种充电机***

技术领域

本实用新型涉及充电机技术领域，具体的，涉及一种充电机***。

背景技术

充电机是一种以电能为能源，将电能转化为化学能的电器设备，主要功能是为电池或电子设备提供充电电能。充电机***通常由三相整流电路、滤波电路、驱动电路以及变换器等组成，充电机的工作原理是将电网的三相电进行三相整流、滤波、电压变换、稳压等处理后，通过电缆和接头将电能输送到电池或电子设备中进行充电。具有充电效率高，操作简单，重量轻，体积小等特点。变换器又由开关管以及电阻、电容等其他辅助元器件组成，其中驱动电路用于驱动开关管，通过控制开关管的打开和关闭实现电压的变换，充电机是采用高频电源技术，因此开关管在工作的过程中的开关速度要快，但现有的开关管由于受寄生电容的影响，导致开关管的速度过慢，从而导致变换器工作性能变差。

实用新型内容

本实用新型提出一种充电机***，解决了相关技术中变换器工作性能差的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种充电机***，包括主控单元、驱动单元、三相整流电路和第一变换器，所述三相整流电路的输入端用于接入电网，所述三相整流电路的输出端连接所述第一变换器的输入端，所述第一变换器的输出端用于输出直流电，所述驱动单元的输入端连接所述主控单元，所述驱动单元的输出端连接所述第一变换器的控制端；

所述驱动单元包括多路电路结构相同的驱动电路，任一驱动电路包括电阻R4、三极管Q2、电容C1、电阻R2、电阻R3、电阻R1和三极管Q1，所述电阻R4的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述电阻R4的第二端连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R3连接所述电阻R1的第一端，所述三极管Q2的发射极接地，所述电阻R1的第一端连接开关管的控制端，所述电阻R1的第二端连接开关管的第一端，

所述三极管Q1的集电极连接开关管的第二端，所述三极管Q1的基极端通过所述电阻R2连接所述三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R1的第一端，所述三极管Q1的基极通过所述电容C1连接所述三极管Q2的集电极。

进一步，本实用新型中还包括第二变换器，所述第二变换器的输入端连接所述第一变换器的输出端，所述第二变换器的输出端作为直流电的输出端。

进一步，本实用新型中所述三相整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6，所述二极管D1和所述二极管D2同相并联，所述二极管D3和所述二极管D4同相并联，所述二极管D5和所述二极管D6同相并联，所述二极管D1的阳极连接L1相电，所述二极管D3的阳极连接L2相电，所述二极管D5的阳极连接L3相电；

所述二极管D1的阴极连接所述二极管D3的阴极，所述二极管D3的阴极连接所述二极管D5的阴极，所述二极管D5的阴极作为所述三相整流电路的第一输出端；

所述二极管D2的阳极连接所述二极管D4的阳极，所述二极管D4的阳极连接所述二极管D6的阳极，所述二极管D6的阳极作为所述三相整流电路的第二输出端。

进一步，本实用新型中所述第一变换器包括开关管Q3、开关管Q4、电容C3、电容C4、二极管D7、二极管D8、电感L1和电容C5，所述电容C3的第一端连接所述三相整流电路的第一输出端，所述电容C3的第二端通过所述电容C4连接所述三相整流电路的第二输出端；

所述开关管Q3的第一端连接所述三相整流电路的第一输出端，所述开关管Q3的控制端作为所述第一变换器的第一控制端，所述开关管Q3的第二端连接所述二极管D7的阴极，所述开关管Q4的第一端连接所述三相整流电路的第二输出端，所述开关管Q4的控制端所述第一变换器的第二控制端，所述开关管Q4的第二端连接所述二极管D8的阳极，所述二极管D7的阳极连接所述二极管D8的阴极；

所述开关管Q3的第二端连接所述电感L1的第一端，所述电感L1的第二端通过所述电容C5连接所述开关管Q4的第二端，所述电感L1的第二端作为直流电源的正极，所述开关管Q4的第二端作为直流电源的负极。

进一步，本实用新型中所述第二变换器包括开关网络、谐振网络、变压器和整流器，所述开关网络的第一输入端连接所述电感L1的第二端，所述开关网络的第二输入端连接所述开关管Q4的第二端，所述开关网络的控制端连接所述驱动单元的输出端，所述开关网络的输出端连接所述谐振网络的输入端，所述谐振网络的输出端连接所述变压器的输入端，所述变压器的输出端连接所述整流器的输入端，所述整流器的输出端用于输出直流电。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中，充电机***用于输出稳定的直流电。首先，三相整流电路用于将电网的三相交流电转为直流电信号输出，第一变换器用于将三相整流电路输出的直流电进行降压处理，输出合适的直流电压。其中主控单元用于输出控制指令控制驱动单元，驱动单元有多路电路结构相同的驱动电路构成，驱动电路用于驱动第一变换器中的开关管，从而控制第一变换器输出稳定的直流电。

驱动电路的工作原理为：当主控单元输出的控制指令为高电平时，三极管Q2导通，三相整流电路输出的直流电经电阻R1、电阻R3和三极管Q2后到地，电阻R3上产生电压，该电压值用于驱动开关管，同时三相整流电路输出的直流还经过电阻R1和电阻R2后为电容C1充电，三极管Q1截止；当主控单元输出的控制指令由高电平变为低电平时，开关管Q2截止，电阻R3的电压变为0，这时，BUCK降压电路中的开关管截止，但由于开关管受寄生电容（开关管栅极和开关管源极之间的电容）的影响，当电阻R3上的电压为0时，开关管无法及时断开，为了让开关管快速断开，本实施例加入了泄流电路。

泄流电路有三极管Q1和电容C1构成，因此，当主控单元输出低电平时，三极管Q2截止，这时电容C1开始放电，为三极管Q1提供基极驱动，三极管Q1导通，为开关管的寄生电容提供放电回路，使寄生电容快速放电，提高开关管的开关速度，从而提高第一变换器的工作性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型中驱动电路的电路图；

图2为本实用新型中充电机***的原理框图；

图3为本实用新型中充电机***的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1-图2所示，本实施例提出了一种充电机***，包括主控单元、驱动单元、三相整流电路和第一变换器，三相整流电路的输入端用于接入电网，三相整流电路的输出端连接第一变换器的输入端，第一变换器的输出端用于输出直流电，驱动单元的输入端连接主控单元，驱动单元的输出端连接第一变换器的控制端；驱动单元包括多路电路结构相同的驱动电路，任一驱动电路包括电阻R4、三极管Q2、电容C1、电阻R2、电阻R3、电阻R1和三极管Q1，电阻R4的第一端连接主控单元的第一输出端，电阻R4的第二端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极通过电阻R3连接电阻R1的第一端，三极管Q2的发射极接地，电阻R1的第一端连接开关管的控制端，电阻R1的第二端连接开关管的第一端，三极管Q1的集电极连接开关管的第二端，三极管Q1的基极端通过电阻R2连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的发射极连接电阻R1的第一端，三极管Q1的基极通过电容C1连接三极管Q2的集电极。

本实施例中，充电机***用于输出稳定的直流电。首先，三相整流电路用于将电网的三相交流电转为直流电信号输出，第一变换器用于将三相整流电路输出的直流电进行降压处理，输出合适的直流电压。本实施例中采用BUCK降压电路作为第一变换器，其中主控单元用于输出控制指令控制驱动单元，驱动单元有多路电路结构相同的驱动电路构成，驱动电路用于驱动BUCK降压电路中的开关管，从而控制第一变换器输出稳定的直流电。

本实施例中采用N沟道增强型场效应管作为开关管，N沟道增强型场效应管的栅极作为开关管的控制端，N沟道增强型场效应管的漏极作为开关管的第一端，N沟道增强型场效应管的源极作为开关管的第二端。

具体的，驱动电路的工作原理为：当主控单元输出的控制指令为高电平时，三极管Q2导通，三相整流电路输出的直流电经电阻R1、电阻R3和三极管Q2后到地，电阻R3上产生电压，该电压值用于驱动开关管，同时三相整流电路输出的直流还经过电阻R1和电阻R2后为电容C1充电，三极管Q1截止；当主控单元输出的控制指令由高电平变为低电平时，开关管Q2截止，电阻R3的电压变为0，这时，BUCK降压电路中的开关管截止，但由于开关管受寄生电容（开关管栅极和开关管源极之间的电容）的影响，当电阻R3上的电压为0时，开关管无法及时断开，为了让开关管快速断开，本实施例加入了泄流电路。

泄流电路有三极管Q1和电容C1构成，因此，当主控单元输出低电平时，三极管Q2截止，这时电容C1开始放电，为三极管Q1提供基极驱动，三极管Q1导通，为开关管的寄生电容提供放电回路，使寄生电容快速放电，从而使开关管快速截止。

其中，驱动电路还包括稳压管Z1，稳压管Z1用于稳定电阻R3两端的电压，提高开关管工作的可靠性，同时可以减小寄生电容的充电时间，进而提高开关管的开通速度，并保证在三极管Q2导通期间电容C1两端的充电电压相对稳定。

如图2所示，本实施例中还包括第二变换器，第二变换器的输入端连接第一变换器的输出端，第二变换器的输出端作为直流电的输出端。

为了提高充电机的电压输出范围，本实施例在第一变换器的输出端添加了第二变换器，实现DC/DC的隔离变换和电压调节功能。

如图3所示，本实施例中三相整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6，二极管D1和二极管D2同相并联，二极管D3和二极管D4同相并联，二极管D5和二极管D6同相并联，二极管D1的阳极连接L1相电，二极管D3的阳极连接L2相电，二极管D5的阳极连接L3相电；二极管D1的阴极连接二极管D3的阴极，二极管D3的阴极连接二极管D5的阴极，二极管D5的阴极作为三相整流电路的第一输出端；二极管D2的阳极连接二极管D4的阳极，二极管D4的阳极连接二极管D6的阳极，二极管D6的阳极作为三相整流电路的第二输出端。

本实施例中，采用三相不控整流电路作为三相整流电路，由六个二极管组成，分为两组，每组包含三个二极管。这两组二极管分别接在交流电源的三相线上，形成了一个桥式整流电路。

在三相不控整流电路中，电网提供的电压是三相交流电，其波形为正弦波。当L1相电压为正向最大值时，二极管D1导通，此时L1相电压为正向最大值；当L1相电压为负向最大值时，二极管D2导通，此时A相电压为负向最大值。同样的道理，L2相和L3相的电压也会如此变化。在整个工作过程中，只有一个二极管导通，其他五个二极管都关断。导通的二极管实现电流的单向传输。这样，交流电就被转换为了直流电。

如图3所示，本实施例中第一变换器包括开关管Q3、开关管Q4、电容C3、电容C4、二极管D7、二极管D8、电感L1和电容C5，电容C3的第一端连接三相整流电路的第一输出端，电容C3的第二端通过电容C4连接三相整流电路的第二输出端；开关管Q3的第一端连接三相整流电路的第一输出端，开关管Q3的控制端作为第一变换器的第一控制端，开关管Q3的第二端连接二极管D7的阴极，开关管Q4的第一端连接三相整流电路的第二输出端，开关管Q4的控制端第一变换器的第二控制端，开关管Q4的第二端连接二极管D8的阳极，二极管D7的阳极连接二极管D8的阴极；开关管Q3的第二端连接电感L1的第一端，电感L1的第二端通过电容C5连接开关管Q4的第二端，电感L1的第二端作为直流电源的正极，开关管Q4的第二端作为直流电源的负极。

本实施例中，采用BUCK降压电路作为第一变换器，第一变换器由开关管Q3、开关管Q4、电容C3、电容C4、二极管D7、二极管D8、电感L1和电容C5构成，其中开关管Q3和开关管Q4交替导通，三相整流电路输出的直流电为正电压时，开关管Q3导通，开关管Q4截止，开关管Q3、二极管D7、电感L1和电容C5构成正向降压电路，三相整流电路输出的直流电为负电压时，开关管Q4导通，开关管Q4导通，开关管Q3截止，开关管Q4、二极管D8、电感L1和电容C5构成负向降压电路，相比传统的BUCK降压电路而言，本实施例可以降低开关管工作时所承受的压降，从而保证第一变换器工作更加稳定，进一步提高第一变换器的工作性能。

本实施例中开关管Q3和开关管Q4作为BUCK降压电路中的开关管，以开关管Q3为例，即三极管Q1的发射极连接开关管Q3的控制端，电阻R1的第一端连接开关管Q3的第一端，三极管Q1的集电极连接开关管Q3的第二端。

如图3所示，本实施例中第二变换器包括开关网络、谐振网络、变压器和整流器，开关网络的第一输入端连接电感L1的第二端，开关网络的第二输入端连接开关管Q4的第二端，开关网络的控制端连接驱动单元的输出端，开关网络的输出端连接谐振网络的输入端，谐振网络的输出端连接变压器的输入端，变压器的输出端连接整流器的输入端，整流器的输出端用于输出直流电。

本实施例中，第二变换器用于实现DC/DC的隔离变换和电压调节功能。具体的：开关网络首先将第一变换器输出的直流电转换为高频方波信号，然后该高频方波进入谐振网络，由谐振网络消除方波信号的谐波并输出基频的正弦波信号，正弦波再通过变压器，并根据需求对电压进行升压或降压，最后整流器将变压器输出的正弦波信号转为稳定的直流输出。

其中，开关管Q5、开关管Q6、开关管Q7、开关管Q8、开关管Q9和开关管Q10构成开关网络；电感L2和电容C6、电感L3和电容C7以及电感L4和电容C8分别构成谐振电路，三路谐振电路构成谐振网络；变压器由隔离变压器T1、隔离变压器T2和隔离变压器T3构成；二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、电容C9和二极管D15构成整流器。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种充电机***，其特征在于，包括主控单元、驱动单元、三相整流电路和第一变换器，所述三相整流电路的输入端用于接入电网，所述三相整流电路的输出端连接所述第一变换器的输入端，所述第一变换器的输出端用于输出直流电，所述驱动单元的输入端连接所述主控单元，所述驱动单元的输出端连接所述第一变换器的控制端；

所述驱动单元包括多路电路结构相同的驱动电路，任一驱动电路包括电阻R4、三极管Q2、电容C1、电阻R2、电阻R3、电阻R1和三极管Q1，所述电阻R4的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述电阻R4的第二端连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R3连接所述电阻R1的第一端，所述三极管Q2的发射极接地，所述电阻R1的第一端连接开关管的控制端，所述电阻R1的第二端连接开关管的第一端，

所述三极管Q1的集电极连接开关管的第二端，所述三极管Q1的基极端通过所述电阻R2连接所述三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R1的第一端，所述三极管Q1的基极通过所述电容C1连接所述三极管Q2的集电极。

2.根据权利要求1所述的一种充电机***，其特征在于，还包括第二变换器，所述第二变换器的输入端连接所述第一变换器的输出端，所述第二变换器的输出端作为直流电的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种充电机***，其特征在于，所述三相整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6，所述二极管D1和所述二极管D2同相并联，所述二极管D3和所述二极管D4同相并联，所述二极管D5和所述二极管D6同相并联，所述二极管D1的阳极连接L1相电，所述二极管D3的阳极连接L2相电，所述二极管D5的阳极连接L3相电；

所述二极管D1的阴极连接所述二极管D3的阴极，所述二极管D3的阴极连接所述二极管D5的阴极，所述二极管D5的阴极作为所述三相整流电路的第一输出端；

所述二极管D2的阳极连接所述二极管D4的阳极，所述二极管D4的阳极连接所述二极管D6的阳极，所述二极管D6的阳极作为所述三相整流电路的第二输出端。

4.根据权利要求2所述的一种充电机***，其特征在于，所述第一变换器包括开关管Q3、开关管Q4、电容C3、电容C4、二极管D7、二极管D8、电感L1和电容C5，所述电容C3的第一端连接所述三相整流电路的第一输出端，所述电容C3的第二端通过所述电容C4连接所述三相整流电路的第二输出端；

所述开关管Q3的第一端连接所述三相整流电路的第一输出端，所述开关管Q3的控制端作为所述第一变换器的第一控制端，所述开关管Q3的第二端连接所述二极管D7的阴极，所述开关管Q4的第一端连接所述三相整流电路的第二输出端，所述开关管Q4的控制端所述第一变换器的第二控制端，所述开关管Q4的第二端连接所述二极管D8的阳极，所述二极管D7的阳极连接所述二极管D8的阴极；

所述开关管Q3的第二端连接所述电感L1的第一端，所述电感L1的第二端通过所述电容C5连接所述开关管Q4的第二端，所述电感L1的第二端作为直流电源的正极，所述开关管Q4的第二端作为直流电源的负极。

5.根据权利要求4所述的一种充电机***，其特征在于，所述第二变换器包括开关网络、谐振网络、变压器和整流器，所述开关网络的第一输入端连接所述电感L1的第二端，所述开关网络的第二输入端连接所述开关管Q4的第二端，所述开关网络的控制端连接所述驱动单元的输出端，所述开关网络的输出端连接所述谐振网络的输入端，所述谐振网络的输出端连接所述变压器的输入端，所述变压器的输出端连接所述整流器的输入端，所述整流器的输出端用于输出直流电。