CN101540513B - 充电/放电装置的电源装置以及充电/放电装置 - Google Patents

Abstract

这种电源装置包括：第一开关元件和第二开关元件的串联电路，与DC电源单元并联；以及包括电感器和平滑电容器的串联电路的平滑滤波器电路，与第二开关元件并联。电源装置还包括控制单元和驱动电路，用于通过分别将第一和第二开关元件驱动为接通和断开，并用于在那些开关脉冲信号之间创建空载时间。另外，这个控制单元按照第一PWM脉冲或者第二PWM脉冲的脉宽来改变开关脉冲信号的频率。

Description

充电/放电装置的电源装置以及充电/放电装置

技术领域

本发明涉及充电/放电装置，并且涉及用于充电/放电装置等的电源装置。具体来说，它涉及电源装置，其输出端子与二次(secondary)电池连接，并且它适合于通过反复执行对二次电池的充电和放电来执行这个二次电池的电池特性(放电特性和容量等)的测试。

背景技术

在例如锂离子电池等的二次电池的测试中，通常通过将作为测试对象的二次电池与输出端子连接反复对它进行充电和放电，来执行测试。例如，可执行控制，以便当二次电池的电池电压很低时建立充电模式并且使充电电流流入二次电池，以及当二次电池的电池电压充分高时建立放电模式并且使放电电流从二次电池流出。

通过这种类型的电源装置，DC电源单元与输入侧连接，以及在充电模式期间，充电电流从DC电源单元流到二次电池，而在放电模式期间，放电电流从二次电池流到DC电源单元。此外，第一开关元件和第二开关元件的串联电路与DC电源单元并联，以及包括电感器和平滑电容器的串联电路的平滑滤波器电路与所述第二开关元件并联。

此外，还提供一种驱动电路，它产生分别使所述第一开关元件和所述第二开关元件交替接通和断开的第一PWM脉冲和第二PWM脉冲，并且它还在那些PWM脉冲之间产生空载时间(dead time)(例如参阅日本公开专利发布2002-10502)。

具有上述结构的电源装置操作如下。

当没有充电的二次电池与输出端子连接时，第一PWM脉冲的脉宽变得比第二PWM脉冲的脉宽长，并且第二开关元件两端之间的平均电压变得比二次电池的电池电压高。由于这个平均电压与二次电池的电池电压之间的差，充电电流流入二次电池。

在这种充电模式中，充电电流(即输出电流)由输出电流检测单元检测，以及控制第一PWM脉冲和第二PWM脉冲的占空比(duty ratio)使得这个电流保持为定值。此外，产生空载时间，使得所述第一开关元件和所述第二开关元件不同时接通，因此第一PWM脉冲和第二PWM脉冲没有一起接通。

当二次电池的电压变得充分高时，系统改变成充电模式。在这种放电模式中，第二PWM脉冲的脉宽变得比第一PWM脉冲的脉宽长，并且第二开关元件两端之间的平均电压变得比二次电池的电池电压低。由于这个平均电压与二次电池的电池电压之差，充电电流从二次电池流向DC电源单元。

在这种放电模式中，放电电流由输出电流检测单元检测，以及控制第一PWM脉冲和第二PWM脉冲的占空比使得这个电流保持为定值。此外，设置空载时间使得所述第一开关元件和所述第二开关元件不同时接通，因此第一PWM脉冲和第二PWM脉冲没有一起接通。

这样，二次电池的充电和放电反复进行，并且可执行二次电池的容量测试和其它类型的测试。

通过上述电源装置，根据充电或放电的进行，第一PWM脉冲和第二PWM脉冲的脉宽(即接通宽度)或者这些脉冲的断开宽度逐渐变窄。例如，在放电模式中，当电池的放电进行并且电池电压变低时，运用控制使得第二PWM脉冲的断开宽度变得更短，以便在更大比例的时间使第二开关元件接通。

但是，当第一PWM脉冲与第二PWM脉冲之间的空载时间由包括能以低成本构建的CR时间常数电路的电路来形成时，出现下列问题。

即，这种CR时间常数电路是通过减弱脉冲波形的边沿来创建延迟的电路，但是，由于模拟信号处理，在其中第二PWM脉冲的断开宽度变得更短的控制状态中，这些第二PWM脉冲的形成变得不可靠，并且这种控制变得不稳定，这是不合乎需要的。备选地，即使空载时间通过以模拟方式执行波形处理来创建，也出现同样的问题。另一方面，如果为了解决这个问题，第一PWM脉冲完全以数字方式来形成，则用于创建空载时间的驱动电路成为高价数字电路，并且高性能和高成本的DSP或CPU对于形成开关脉冲是必要的，使得需要电源装置的成本的整体增加。

在充电模式中也以类似方式出现上述类型的问题。此外，即使这种电源装置制作成充当从连接到其输出端子的二次电池的角度来看可改变负载大小的电子负载装置，也仍然出现如上所述相同类型的问题。

因此，本发明的目的是提供一种用于充电/放电装置等的电源装置，它能够防止控制在其中运用控制使得第一PWM脉冲的脉宽或者第二PWM脉冲的脉宽变短的状态中变得不稳定，而甚至无需对驱动电路提供高成本数字电路等。

发明内容

本发明的电源装置包括：第一开关元件和第二开关元件的串联电路，与DC电源单元并联；以及包括电感器和平滑电容器的串联电路的平滑滤波器电路，与所述第二开关元件并联。此外，本发明的电源装置还包括：输出端子，与所述平滑电容器两侧连接；控制单元，输出开关脉冲信号并且控制其占空比；以及驱动电路，根据所述开关脉冲信号来产生用于分别使所述第一开关元件和所述第二开关元件交替接触和断开的第一PWM脉冲和第二PWM脉冲，并且还在这些PWM脉冲之间创建空载时间。

另外，控制单元改变与所述第一PWM脉冲或者所述第二PWM脉冲的脉宽对应的开关脉冲信号的频率。应当理解，在本发明的这个描述中，“脉宽”表示脉冲的接通宽度或者脉冲的断开宽度。下文中，为了便于说明，在只使用术语“脉宽”时，这可表示脉冲接通宽度或者脉冲断开宽度。此外，上述接通宽度和断开宽度分别表示脉冲的接通部分或者其断开部分。

作为本发明的电源装置的一个示例，二次电池与输出端子连接，以及反复执行这个二次电池的充电和放电，以便测试该二次电池。换言之，本发明的电源装置例如可用作这种二次电池的测试装置。

通过用作二次电池的测试装置的这种电源装置，第一开关元件和第二开关元件分别通过第一PWM脉冲和第二PWM脉冲交替接通和断开。此外，充电电流经由与第二开关元件并联的平滑滤波器电路流到二次电池，或者放电电流经由平滑滤波器电路从二次电池流到DC电源单元。

当第一PWM脉冲的脉宽比第二PWM脉冲的脉宽长时，则系统进入充电状态，并且充电电流流入二次电池。换言之，当第一PWM脉冲的脉宽比第二PWM脉冲的脉宽长时，则由于第二开关元件两端之间的平均电压比二次电池的电池电压高，所以充电电流流入二次电池。此外，当第一PWM脉冲的脉宽比第二PWM脉冲的脉宽短时，则系统进入放电状态，并且放电电流从二次电池流到DC电源单元。换言之，当第一PWM脉冲的脉宽比第二PWM脉冲的脉宽短时，则由于第二开关元件两端之间的平均电压比二次电池的电池电压低，所以放电电流从二次电池流到DC电源单元。这样，能够执行二次电池的放电和放电。

在放电模式中，当二次电池的电池电压降低时，第二PWM脉冲的断开宽度与此对应而变得更短。因此，通过本发明，创建第一PWM脉冲和第二PWM脉冲的开关脉冲的频率响应二次电池的电池电压的降低(即，响应第二PWM脉冲的断开宽度的缩短)而减小。如果采用通过减弱开关脉冲的边缘来形成第二PWM脉冲的CR时间常数电路，则当第二PWM脉冲的断开宽度变得小于某个恒定宽度时，这些脉冲的形成变得不可靠，并且第二开关元件的控制变得不稳定。但是，通过本发明，由于开关脉冲的频率在这种类型的状态期间减小，因此就能够形成具体优良可靠性的第二PWM脉冲。

此外，同时还能够防止如同所谓的“交合线(bearding)”的一直线(极窄的脉宽)的情况那样因第一PWM脉冲变得不稳定而发生的脉冲丢失。

控制单元可控制开关脉冲的频率，使得它在第二PWM脉冲的断开宽度变得小于某个恒定脉宽时变得更低，或者可按照第二PWM脉冲的断开宽度的缩短连续控制开关脉冲的频率。

应当理解，虽然在充电模式中第一PWM脉冲的断开宽度随充电进行而变得更短，但在这种模式中，执行控制以便当第一PWM脉冲的断开宽度变得比固定脉宽短时降低开关脉冲的频率也是可接受的，或者按照二次电池的电压的增加(即，按照变得更短的第一PWM脉冲的断开宽度)连续降低开关脉冲的频率也是可接受的。通过如上所述在充电模式期间执行控制，即使DC电源单元的电源电压很低，也能够执行稳定的充电控制。

附图说明

图1是作为本发明的一个实施例的充电/放电装置的框图；

图2示出充电模式期间的第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2；

图3示出放电模式期间的第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2；

图4是放电模式期间电池电压逐渐降低时的波形图；

图5是示出电压Vo和增益G的变化的图形；

图6示出当开关脉冲W1的频率逐渐降低时的第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2的变化；

图7示出频率f固定时的这些脉冲P1和P2的变化；

图8示出开关频率f的控制特性；以及

图9是示出放电模式期间的控制单元11的操作的流程图。

具体实施方式

图1是作为本发明的一个实施例的充电/放电装置的框图。

这个充电/放电装置用作测试装置，用于通过对二次电池反复充电和放电来测试该二次电池的特性。

DC电源单元2与输入端子1连接。只要它的输出电压为DC电压，则这个DC电源单元2可包括电池或AC-DC转换器等。

与输入端子1并联的是第一平滑电容器3以及包括第一开关元件4和第二开关元件5的串联电路。“并联”表示输入端子1之间直接或间接的电气并行连接，并且包括没有插入任何元件或电路的并联，以及经由某种元件或电路的并联。

第一开关元件4和第二开关元件5的每个开关元件可包括MOS型FET开关晶体管或IGBT(绝缘栅双极晶体管)。但是，这些开关元件4和5还可包括双极晶体管元件或闸流管元件等。

由电感器(L)60和第二平滑电容器61组成的平滑滤波器电路6与第二开关元件5关联。此外，与电感器60的输出侧连接的是输出电流检测单元(SH)62，它包括空心线圈或霍尔元件(Hall element)等并且检测输出电流。

电容器8经由开路/闭路元件(RY)7与平滑电容器61并联，以及输出端子9也与其连接。作为被测对象的二次电池10与输出端子9连接。这个二次电池10可以是例如锂离子电池，其电池电压在放电的阈值状态突然下降。

控制单元11产生用于交替开关第一开关元件4和第二开关元件5的开关脉冲信号W1。这个控制单元11包括DSP(数字信号处理器)，并且高速产生开关脉冲信号W1。

输出电流检测单元62所检测的输出电流Io、作为平滑电容器61两端之间的电压的平滑输出电压Vc以及作为输出端子两端的电压的输出电压Vo均输入到控制单元11的输入侧。此外，控制单元11的输入侧配备了用于与高级控制装置15进行通信的通信端子(SPI)。操作命令信号、操作停止信号和电流命令值从高级控制装置15输入到这个通信端子(SPI)，此外，指定这个充电/放电装置的状态的应答信号等从这个通信端子(SPI)输出到高级控制装置15。

从控制单元11的输出侧，经过PWM控制的开关脉冲信号W1从输出端子(PWMO)输出。当已经从高级控制装置15接收到操作命令信号之后，这个开关脉冲信号W1经过PWM控制，换言之经过占空比控制(恒定电流控制)，使得由输出电流检测单元62检测的输出电流Io达到电流命令值。此外，下面将会描述，在充电模式中，响应电池电压的降低，控制单元11执行控制以便降低开关脉冲信号W1的频率f。

从输出端子(PWMO)输出的开关脉冲信号W1直接输入到第一驱动电路14，并且经由信号逆变电路(逆变器)12输入到第二驱动电路13。

第二驱动电路13包括“与”门13A、信号逆变电路(逆变器)13B和13C以及第二CR时间常数电路13D。第二CR时间常数电路13D采用包括电阻器R和电容器C的信号延迟电路以模拟方式使“与”门13A的输出信号延迟。应当理解，二极管D与电阻器R以相反方向并联，因而确保可迅速排放电容器C中存储的电荷。这个第二CR时间常数电路13D的输出被输入到信号逆变电路13B，此外，其输出被输入到信号逆变电路13C。以及第二驱动电路13的输出在第二开关元件5的栅端子作为第二PWM脉冲输出。

应当理解，“与”门13A和信号逆变电路12、13B、13C因其磁滞特性而产生信号的小延迟。此外，信号逆变电路13D作为波形整形电路进行工作，它将已经由第二CR时间常数电路13D进行钝化的信号整形为脉冲信号。

第一驱动电路14具有与第二驱动电路13相同的电路结构。但是，设置在那个电路14中的第一CR时间常数电路14D的时间常数与设置在第二驱动电路13中的第二CR时间常数电路13D的时间常数不同。第一驱动电路14的输出作为第一PWM脉冲输出到第一开关元件4的栅端子。

通过以这种方式使分别设置在第一驱动电路14和第二驱动电路13中的CR时间常数电路13D、14D的时间常数不同，在第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2之间创建空载时间。

应当理解，虽然二极管(续流二极管(free wheel diode))40、50与第一开关元件4、第二开关元件5并联，但是这些是用于排放当开关元件4或5处于断开时在电感器60中积聚的能量的元件。换言之，在充电模式期间，当第一开关元件4处于断开状态时，在电感器60中积聚的能量通过二极管50排放(实际上，在除空载时间以外的任何间隔，它通过第二开关元件5排放，因为开关元件5处于接通状态)。类似地，在放电模式期间，当第二开关元件5处于断开状态时，在电感器60中积聚的能量通过二极管40排放(实际上，在除空载时间以外的任何间隔，它通过第一开关元件4排放，因为开关元件4处于接通状态)。

现在描述执行二次电池10的测试。

首先，没有放电的二次电池10与输出端子9连接，并且充电/放电装置被启动。

这时，系统进入充电模式，因为第二开关元件5两端之间的平均电压比二次电池10的电池电压高。在充电模式中，第一PWM脉冲P1的脉宽(其接通宽度)变得比第二PWM脉冲P2的脉宽(其接通宽度)大。

图2示出充电模式期间的第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2。在脉冲周期T期间，第一PWM脉冲P1的“H”时间TP1(即其接通宽度)大于或等于50％，而相反，第二PWM脉冲P2的“H”时间TP2(即其接通宽度)小于或等于50％。提供空载时间Td1和Td2，以便使第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2没有重叠。如上所述，这些空载时间Td1和Td2通过驱动电路13中的第二CR时间常数电路13D和波形整形电路(门电路等)的组合以及驱动电路14中的第一CR时间常数电路14D和波形整形电路(门电路等)的组合来创建。

图3示出放电模式期间的第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2。在脉冲周期T期间，第一PWM脉冲P1的“H”时间TP1(即其接通宽度)小于或等于50％，而相反，第二PWM脉冲P2的“H”时间TP2(即其接通宽度)大于或等于50％。在这种放电模式中，也提供空载时间Td1和Td2，以便使第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2没有重叠。

当没有充电的二次电池10与输出端子9连接并且充电/放电装置被启动时，系统首先进入充电模式，并且控制单元11产生开关脉冲信号S1同时设置其占空比，使得输出电流(充电电流)达到预定恒定电流。以及第一驱动电路14和第二驱动电路13分别产生第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2。在充电模式中，如图2所示，通过将脉宽(接通宽度)TP1控制为更大(更宽)而将脉冲(接通宽度)TP2控制为更小(更窄)来保持恒定电流。由于充电的进行，电池电压上升，并且脉宽(接通宽度)TP1据此变得更小。当输出端子9上的输出电压达到预定电压时，这被视作充电过程的结束，并且充电模式的操作停止。应当理解，在充电模式中，能够通过测量从充电开始到其结束的时间段来测试二次电池10的容量。充电的结束通过检测输出电压Vo已经达到预定电压来确定。

当在放电模式执行测试时，控制单元11产生开关脉冲信号W1同时设置其占空比，使得在DC电源单元2的方向的输出电流(即放电电流)成为预定恒定电流。以及第一驱动电路14和第二驱动电路13从这个开关脉冲信号S1分别创建第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2。在放电模式中，如图3所示，通过将脉宽(接通宽度)TP1控制为更小(更窄)而将脉冲(接通宽度)TP2控制为更大(更宽)(在电流的方向朝向DC电源单元2的情况下)来保持恒定电流。由于充电的进行，电池电压下降，并且脉宽(接通宽度)TP1也按照它变得更小。

通过这个实施例的充电/放电装置，下面将进行描述，在放电模式中，开关脉冲信号W1的频率f响应第一PWM脉冲P1的脉宽TP1变得更短、换言之响应电池的电压变得更低而逐渐降低。应当理解，从在输出端子9出现的输出电压Vo检测电池电压或者作为代替输出电压Vo的电压来检测作为平滑滤波器电路6的输出电压的平滑输出电压Vc也是可接受的。在这种情况下，应当考虑因从输出端子9到平滑滤波器电路6的阻抗引起的电压下降。

通过以这种方式来执行控制，在放电模式中，当第一PWM脉冲P1的脉宽TP1变小时，防止脉冲形成变得不稳定。

下面更详细地描述这个方面。

为了便于理解，首先将参照图4来说明开关脉冲信号的频率f固定时的驱动电路13和14的操作。

图4是示出在开关脉冲信号的频率f为固定的状态中放电模式的电池电压逐渐降低时的情况的波形图。实线示出电池电压为高电平时的状态，而虚线示出电池电压为低电平时的状态。如图4的箭头符号所示，按照电池电压的逐渐降低，包括开关脉冲信号W1在内的脉冲中的每个脉冲的脉宽从实线所示状态改变为虚线所示状态。

从控制单元11的端子PWMO输出的开关脉冲信号W1由信号逆变电路(即逆变器)12反转，并且输入到第二驱动电路13。在第二驱动电路13中，由信号逆变电路(逆变器)12反转的脉冲经过“与”门13A，“与”门13A执行与通常设置为“H”的输入信号的逻辑乘法，并且输入到第二CR时间常数电路13D。虽然因每个电路具有磁滞特性而引起小的信号延迟，但是这种延迟不太大。相反，如图4中的脉冲W4所示，由于在第二CR时间常数电路13D中，开关脉冲信号的边缘因其中它与阈值Vth+和Vth-进行比较的波形整形而以模拟方式被钝化，因此这个电路13D中的信号的延迟比较高(如W4和W5所示)。作为第二CR时间常数电路13D的输出的脉冲W4经过信号逆变电路13B、13C，并且作为第二PWM脉冲P2输入到第二开关元件5的栅端子。这些第二PWM脉冲P2被输入到第二开关元件5的栅端子，并且将这个开关元件5驱动为接通和断开。

另一方面，开关脉冲信号W1还未经任何信号逆变电路而输入到第一驱动电路14，在这个第一驱动电路14中，第一PWM脉冲P1由第一CR时间常数电路14D以及执行波形整形等的信号逆变电路来创建。这些第一PWM脉冲P1被输入到第一开关元件4的栅端子，并且将这个开关元件4驱动为接通和断开。

空载时间Td1和Td2由驱动电路13、14按照上述操作来创建。

此外，在放电模式中，控制电路11减小开关脉冲信号的占空比(T1/T)，以便获得恒定电流。当开关脉冲信号W1的占空比变小时，创建其信号电平由信号逆变电路12逆转的脉冲W2和W3，此外，脉冲W3由第二CR时间常数电路13D反转成其波形经过钝化(钝化信号)的信号W4。信号W4由执行波形整形的信号逆变电路13B进行波形整形。

但是，如图4所示，由于经过钝化的这个信号按照IC的正常阈值经过波形整形，因此，响应开关脉冲信号W1的占空比变得更小，从信号W4经过波形整形的脉冲W5的脉宽(其接通宽度)突然变得更小(即变得更窄)。因此，在进一步反转之后从脉冲W5产生的第二PWM脉冲P2的脉宽按照开关脉冲信号W1的占空比变得更小而突然变得更大(更宽)。这时，第一PWM脉冲P1的脉宽(其接通宽度)按照开关脉冲信号W1的占空比变得更小而突然变得更小(更窄)。图4中表明，出现其中由于第一PWM脉冲P1(α)的脉宽突然变得更小(更窄)而不能确保足够峰值的情况。这种类型的第一PWM脉冲P1(α)不能称作正常脉冲，此外不能使第一开关元件4接通。因此，放电电流开始经过二极管40。

另一方面，当开关脉冲信号W1的占空比变小并且钝化信号W4超过阈值Vth时，则驱动信号逆变电路13B和13C变成不可能，并且形成第二PWM脉冲P2的断开部分变成不可能。当这种情况发生时，第二开关元件5连续保持接通状态，因此，存在将出现其中不能控制这个开关元件5的间隔的可能性。

上述脉宽(接通宽度)突然变得更窄的事实表示ΔTx/ΔTy的变化变得突然。

但是，ΔTx指定第二PWM脉冲P2的占空比(T2/T)的变化，并且ΔTy指定开关脉冲信号W1的占空比(T1/T)的变化。

此外，当按照输出电压的变化和增益的变化来表达ΔTx/ΔTy的变化变得突然的事实时，产生以下结论。

图5是示出输出电压Vo的变化和增益G的变化的图形，其中输出电压Vo沿垂直轴线示出，而开关脉冲信号W1的脉宽T1沿水平轴线示出。

增益G表示为：

(输出电压变化ΔV)/(脉宽变化ΔT)           (式1)

以及输出电压的变化为：

{当脉冲W1的脉宽为T1(t)时的输出电压Vo(t)}-{对于脉冲W1的脉宽为T1(t-1)的输出电压Vo(t-1)}

而脉宽的变化为：

{脉宽T1(t)-脉宽T1(t-1)}

如图5所示，大家会理解，当输出电压Vo变低时(即，当W1的脉宽变小时)，增益G突然增加。换言之，表明，当输出电压Vo为低电平时(即，当增益G突然变化时)，则控制单元11的控制变得不稳定，因为控制系统的增益G的变化很大。

如上所述，如果开关脉冲信号W1的频率f固定且开关脉冲信号W1的占空比在放电模式中受到控制，则当输出电压Vo变低时(即，当W1的脉宽(接通脉宽)变小时)控制变得不稳定，并且出现例如没有创建第二PWM脉冲P2的断开部分等的不便。

因此，通过这个实施例的充电/放电装置，在放电模式中，开关脉冲信号W1的频率f响应第二PWM脉冲P2的断开宽度变短(在图3中TP2变长)、换言之响应输出电压Vo(平滑输出电压Vc)变低而逐渐降低。当开关脉冲信号W1的频率降低时，控制单元11进行的控制系统的增益G的变化变得平缓，并且能够消除控制不稳定性。换言之，在式1中，通过降低频率f，能够降低增益G，因为能够在不改变输出电压的变化ΔV的条件下增加脉宽的变化ΔT。因此，通过减小增益G，能够抑制上述突然变化。

图6示出在放电模式中开关脉冲信号W1的频率由控制单元11降低时的第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2的变化。以及为了进行比较，图7示出使频率f保持固定时的这些脉冲P1和P2的变化。应当理解，在图6和图7中，处于1V附近的平滑输出电压Vc相当于突然下降到3V附近的二次电池10(锂离子电池)的电池电压。以及这些电压之间2V的差对应于因从平滑滤波器电路6到二次电池10的接线引起的电压降。

如图7所示，如果频率固定，则当平滑输出电压下降到Vc＝0.9V时，第二PWM脉冲P2的断开部分的宽度变得非常窄，并且变得不可能使第二PWM脉冲P2转为断开，如P2(β)所示。在这种情况下，可能出现的情况是，脉冲因这个断开部分消失而丢失，使得断开部分变成作为“直线”的情况，并且没有发生正常操作。同时，如P1(β)所示的脉冲丢失也在第一PWM脉冲中出现。此外，存在脉冲丢失等也可在充电模式期间出现的可能性。

相反，如图6所示，当频率f按照平滑输出电压Vc的降低而降低时，则即使平滑输出电压Vc降低至0.9V也能够使第二PWM脉冲P2转到断开，并且能够采用第二PWM脉冲P2正确地控制第二开关元件5。对于第一PWM脉冲P1，脉冲丢失的事件也消失。此外，例如“直线”脉冲等的不稳定性也没有出现。

图8示出开关频率f的控制特性。

如图8所示，在放电模式中，频率f设置为160kHz，直至Vc下降到2.5V为止，此后频率f逐渐降低，直至Vc下降到0.5V为止。

图9是示出控制单元11在放电模式期间的操作的流程图。

在步骤ST1，控制单元11控制开关脉冲信号W1的占空比，使得放电电流为恒定，然后在步骤ST2，引用预先存储的、指定图8的特性的函数，并且按照平滑输出电压Vc来设置频率f。在这个步骤ST2，即使频率f改变也执行恒定电流控制。如果控制单元11包括CPU，则图8的特性可作为表来存储，且频率f可通过参照这个表按照平滑输出电压Vc来设置。

如上所述，由于通过按照平滑输出电压Vc的降低逐渐降低开关脉冲信号W1的频率f，能够确保创建第二PWM脉冲P2的断开部分，因此能够防止第二PWM脉冲P2的脉冲形成变得不稳定。应当理解，由于通过逐渐降低开关脉冲信号W1的频率f，第一PWM脉冲P1的脉宽TP1也变得更大(更宽)，因此这些脉冲的形成也没有变得不稳定。

应当理解，能够通过不仅在放电模式期间而且也在充电模式期间执行相同类型的控制，来防止第一PWM脉冲P1和第二PWM脉冲P2的脉冲形成变得不稳定。换言之，在充电模式期间，当二次电池10的电荷量很低时，第一PWM脉冲P1的断开宽度很小，但在这时，如果电压由于某种原因而降低，则断开宽度变得更短，并且第一脉冲P1的形成变得不稳定。因此，按照第一PWM脉冲P1的断开宽度变短、换言之当平滑输出电压Vc变高时将开关脉冲信号W1的频率f控制为下降。

此外，在上述实施例中，如图8所示，虽然开关脉冲信号的频率f按照平滑滤波器电路6的平滑输出电压Vc的数量连续改变，但是，当平滑输出电压Vc降低到恒定电压值时将频率f设置成改变(在放电模式期间)也是可接受的。换言之，当平滑输出电压Vc降低到第一PWM脉冲P1的脉宽突然变得更短的电平时设置成降低频率f(在放电模式期间)也是可接受的。

此外，虽然在上述实施例中执行恒定电流控制，但是，也能够执行恒定电压控制，在该控制中平滑输出电压Vc保持恒定。

此外，除了如上所述适用于二次电池10的测试装置之外，本发明也可适用于电子负载装置。在对电子负载装置的这种应用的情况下，能够输入和输出电流的电源单元与输出端子9连接，并且它充当恒定电流从电源单元流入其中或者使恒定电流流到那个电源单元的电子负载。

Claims (6)

1. 一种电源装置，包括：

第一开关元件和第二开关元件的串联电路，与DC电源单元并联连接；

包括电感器和平滑电容器的串联电路的平滑滤波器电路，与所述第二开关元件并联连接；

输出端子，连接到所述平滑电容器两侧；

进行脉宽控制的控制单元，输出开关脉冲信号，并控制该开关脉冲信号的占空比；以及

驱动电路，根据所述开关脉冲信号来产生用于分别使所述第一开关元件和所述第二开关元件交替接通和断开的第一PWM脉冲和第二PWM脉冲，此外所述驱动电路在所述第一PWM脉冲和所述第二PWM脉冲之间创建空载时间；

所述控制单元在进行所述脉宽控制时，响应所述输出端子的输出电压变低，进行降低所述开关脉冲信号的频率的频率控制。

2. 如权利要求1所述的电源装置，其中，所述驱动电路包括减弱所述开关脉冲信号的边缘的CR时间常数电路，且所述空载时间通过对所述CR时间常数电路的输出进行波形整形来创建。

3. 如权利要求2所述的电源装置，其中：

所述驱动电路包括产生所述第一PWM脉冲的第一驱动电路以及产生所述第二PWM脉冲的第二驱动电路；

所述第一驱动电路包括减弱所述开关脉冲信号的边缘的第一CR时间常数电路；

所述第二驱动电路包括减弱所述开关脉冲信号的边缘的第二CR时间常数电路；以及

所述第一CR时间常数电路和所述第二CR时间常数电路的相应时间常数是不同的。

4. 如权利要求1-3中的任一项所述的电源装置，还包括：检测输出电流的输出电流检测单元，以及其中，所述控制单元控制所述开关脉冲信号的占空比，使得所述输出电流检测单元所检测的输出电流是恒定的。

5. 如权利要求4所述的电源装置，其中：

所述输出端子与二次电池连接；

所述控制单元设置使充电电流流到所述二次电池的充电模式以及使放电电流从所述二次电池流出的放电模式；以及

在所述充电模式期间，控制所述开关脉冲信号的占空比，使得所述第一PWM脉冲的脉宽变得比所述第二PWM脉冲的脉宽大，以及在所述放电模式期间，控制所述开关脉冲信号的占空比，使得所述第二PWM脉冲的脉宽比所述第一PWM脉冲的脉宽大。

6. 如权利要求5所述的电源装置，其中，所述控制单元响应于所述二次电池的电池电压而控制所述开关脉冲信号的占空比。