CN103001302A - 基于top24x集成芯片的单片机智能控制系统电池充电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电池充电器，包括：TOP24X集成芯片电路模块、主输出电路模块、恒流电路模块、恒压电路模块、单片机智能控制系统模块；其中，所述TOP24X集成芯片电路模块与主输出电路模块及恒压电路模块电连接，主输出电路模块与恒流电路模块及单片机智能控制系统模块电连接，所述恒压电路模块与所述单片机智能控制系统模块电连接。发明提供的电池充电器的电路更加简单，外围元器件更少，抗电磁干扰性能优良，TOP24X集成芯片的集成效能更高，使得产品在成本降低的同时，安全性和可靠性方面也得到改良。
Description
【技术领域】
发明涉及开关电源领域，尤其涉及电池充电器。
【背景技术】
目前，开关电源的应用越来越广泛，比如现有的电池充电器基本上都是用开关电源方式来实现的。判断一个电池充电器产品的优劣就在于其成本的高低、功能性是否良好、安全性是否有保障及可靠性是否很高等方面。
目前，电池充电器电路主要是以电源管理芯片加功率开关管的方式来实现开关电源初级电路的PWM调节。由于这种方式实现的电池充电器电路中使用了较多的元器件，因此，此类产品的产品不良率、成本和EMI都比较高。
还有一些电池充电器电路通过RCC方式实现，此类电池充电器电路虽然省掉了电源管理芯片，但依然需要通过较多的元器件来实现，因此其产品不良率、EMI问题依然较高，并且充电效率低。
另一方面，TOP24X集成芯片因其高集成效能（将MOSFET、PWM控制、故障保护、电路检测和其他功能集成于一体）、外部元件少、EMI低、保护功能强大等优点而在开关电源领域中得到了广泛应用。但电池充电器在功能要求上的特殊性使得其在电池充电器领域中的应用上仍然是个空缺。
【发明内容】
针对上述现有技术中的问题与缺点，本新型实用提出了一种基于TOP24X集成芯片的电池充电器，TOP24X属于第四代TOPSwitch-GX系列产品，利用其集成度高、外部元件少和自身所带的过温、过流等保护功能，能有效降低产品的制造成本和提高产品的抗电磁干扰性能，同时也使电池充电器的生产工艺更加简便、安全性和可靠性更高。
为实现该目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于TOP24X集成芯片的单片机智能控制系统电池充电器，包括TOP24X集成芯片电路模块（1）、主输出电路模块（2）、恒流电路模块（3）、恒压电路模块（4）、单片机智能控制系统模块（5），其中，所述TOP24X集成芯片电路模块（1）与主输出电路模块（2）及恒压电路模块（4）电连接，而主输出电路模块（2）与恒流电路模块（3）及单片机智能控制系统模块（5）电连接，恒压电路模块（4）与单片机智能控制系统模块（5）电连接。
与现有技术相比，本发明具备如下优点：
与现有技术中的开关电源管理芯片加功率开关管方案和RCC方案相比，本发明提供的电池充电器的电路更加简单，外围元器件更少，抗电磁干扰性能优良，TOP24X集成芯片的集成效能更高，使得产品在成本降低的同时，安全性和可靠性方面也得到改良；此外，本发明在TOP24X集成芯片成熟的开关电源电路上加入了电池充电器所需的恒流、输出关断等功能，从而将TOP24X集成芯片的优点应用于电池充电器上，进而形成了本发明的电池充电器。
【附图说明】
图1为本发明基于TOP24X集成芯片的单片机智能控制系统电池充电器的模块方框图；
图2为图1所示的基于TOP24X集成芯片的单片机智能控制系统电池充电器的详细结构图。
【具体实施方式】
参考图1-2，根据本发明的一个实施例，一种基于TOP24X集成芯片的单片机智能控制系统电池充电器包括TOP24X集成芯片电路模块1、主输出电路模块2、恒流电路模块3、恒压电路模块4、单片机智能控制系统模块5。其中，所述TOP24X集成芯片电路模块1与主输出电路模块2及恒压电路模块4电连接，而主输出电路模块2与恒流电路模块3及单片机智能控制系统模块5电连接，恒压电路模块4与单片机智能控制系统模块5电连接。
所述的TOP24X集成芯片电路模块共有六个引线端，它们分别为控制端C、线路检测端L、极限电流设定端X、漏极D、源极S及开关频率选择端F。通过漏极D和源极S的不停通断使变压器初级产生脉动电流，再通过变压器耦合到次级，次级再将输出状态反馈给控制端C，控制端C再通过其内部集成的一系列控制电路产生一个PWM驱动信号，从而控制漏极D和源极S的通断时间。利用线路检测端L可实现四种功能：过电压（OV）保护；欠电压（UV）保护；电压前馈（当电网电压过低时用来降低最大占空比）；远程通/断（ON/OFF）和同步。而利用极限电流设定端X，可从外部设定芯片的极限电流。开关频率选择端F用于选择开关频率，多数情况下开关频率为132KHz,这有助于减小高频变压器及整个开关电源的体积。在一些特殊场合下，可以选择频率为66KHz的开关频率，以减小对外频率的干扰。此外所述TOP24X集成芯片还内置了过温保护模块。
所述的输出关断电路模块3，当检测到电池充电器的输出电压或电流小于设定值时，将主输出电路模块2断开。
所述的恒压电路模块4，用于检测电池充电器的输出电压。当输出电压大于设置的电压值时，产生一个反馈信号到TOP24X集成芯片电路模块1，使其漏极和源极开通的占空比减小，从而达到了恒压效果。
所述的恒流电路模块5，用于检测电池充电器的输出电流。当输出电流大于设置的电流值时，产生一个反馈信号到TOP24X集成芯片电路模块1，使漏极和源极开通的占空比减小，从而达到了恒流效果。
当电源上电时，85～265V的交流电通过整流滤波电路10变为直流电，然后，通过变压器T1初级到TOP24X集成芯片电路模块1。当TOP24X集成芯片电路模块1的漏极D和源极S接收到电压后开始以132KHz的频率斩波产生脉动电流。脉动电流通过变压器T1初级耦合到次级，再通过主输出电路模块2。同时恒压电路模块4也开始起作用。一旦恒压电路模块4检测到输出直流电压超过设定值时，恒压电路模块4就会产生一个高于2.5V的反馈信号到TL431的第3脚，使TL431的第2脚和第1脚之间的电阻减小，使通过光电耦合器U2的第1脚和第2脚的电流增大，通过耦合使光电耦合器U2第3脚和第4脚之间的电流增大，同时通过TOP24X集成芯片电路模块1的第1脚到地的电流增大，使得TOP24X集成芯片电路模块1的漏极和源极开通的占空比减小，从而限制了输出电压的最大值，与此同时其它两路辅助电路也同样通过整流滤波电路得到了直流电压，分别给TOP24X集成芯片电路模块1和输出反馈电路供电。
恒流电路模块5的工作方式与恒压电路模块4相似。在电池充电器的充电过程中，当检测到输出电流大于设定值时，恒流电路模块5会产生一个高于2.5V的电平通过U1和光电耦合器U2到TOP24X集成芯片电路模块1的门极C端，使其漏极D和源极S的开通占空比减小，从而限制了输出电流的最大值。
当充电器上电后，输出关断电路模块开始检测充电器输出，若没接上电池、电池正负极短路或正负极反接，则充电器输出关断。一段时间内若仍然处于以上状态，则充电器不再打开直到充电器重新上电，若一段时间内充电器良好地接上电池，则充电器正常充电，直至电池充电电流小于设定电流，此时电池充满，输出关断电路模块关断输出。
本发明所提供的基于TOP24X集成芯片的充电器具有外部元件少、保护功能强大、抗电磁干扰性能强等优点，使得产品成本降低、安全性和可靠性更高，使其在同类产品中更具有竞争力。
因此，上述实施例为本发明较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本发明保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于TOP24X集成芯片的单片机智能控制系统电池充电器，其特征在于包括：TOP24X集成芯片电路模块、主输出电路模块、恒流电路模块、恒压电路模块、单片机智能控制系统模块；其中，所述TOP24X集成芯片电路模块与主输出电路模块及恒压电路模块电连接，主输出电路模块与恒流电路模块及单片机智能控制系统模块电连接，所述恒压电路模块与所述单片机智能控制系统模块电连接。
2.根据权利要求1所述的基于TOP24X集成芯片的单片机智能控制系统电池充电器，其特征在于：所述TOP24X集成芯片电路模块共有六个引线端，即，控制端、线路检测端、极限电流设定端、漏极、源极及开关频率选择端。
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