CN103094975B - 一种蓄电池充电电路及led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子照明领域，提供了一种蓄电池充电电路及LED灯具。在本发明中，通过采用包括EMI滤波单元、整流滤波单元、第一漏感电流吸收单元、变压单元、输出级滤波单元、PWM控制单元、第二漏感电流吸收单元、电流反馈单元以及充电检测单元构成的蓄电池充电电路，在对蓄电池进行充电的过程中实时调整蓄电池的充电电流，并在蓄电池充满电后对其进行恒压充电，以补充蓄电池自放电时的电量损耗，避免了过充电现象的发生，从而解决了现有技术存在的无法自动调整充电电流的问题。

Description

一种蓄电池充电电路及LED灯具

技术领域

本发明属于电子照明领域，尤其涉及一种蓄电池充电电路及LED灯具。

背景技术

目前，LED作为一种新型光源，具有节能、环保、高效的特点，已被作为照明光源广泛应用于各个领域。在许多需要临时提供LED照明的场所，LED灯具中必须配置有蓄电池以维持其正常供电。

现有技术所采用的LED灯具中的蓄电池充电电路是通过直接将恒定的直流电加载在蓄电池的正极以进行充电操作，当蓄电池满电时通过指示灯提示用户切断直流电供给。然而，上述现有技术是采用恒定电流持续对蓄电池进行充电会导致蓄电池的使用寿命缩短，且在蓄电池满电时并不能自动调整充电电流以防止蓄电池过充电。因此，现有技术存在无法自动调整充电电流的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓄电池充电电路，旨在解决现有技术存在的无法自动调整充电电流的问题。

本发明是这样实现的，一种蓄电池充电电路，与交流电源、蓄电池及LED负载电路相连接，所述蓄电池充电电路包括：

依次相连的EMI滤波单元、整流滤波单元、第一漏感电流吸收单元、变压单元及输出级滤波单元，所述EMI滤波单元的输入端接所述交流电源，所述EMI滤波单元的第一输出端和第二输出端分别与所述整流滤波单元的第一输入端和第二输入端相连接，所述整流滤波单元的第一输出端和第二输出端分别与所述第一漏感电流吸收单元的输入端及所述变压单元的第二输入端相连接，所述第一漏感电流吸收单元的第一输出端和回路端分别与所述变压单元的第一输入端和控制端相连接，所述变压单元的输出端接所述输出级滤波单元的输入端，所述输出级滤波单元的输出端同时与所述LED负载电路的输入端及所述蓄电池的正极相连接；

所述蓄电池充电电路还包括：

PWM控制单元、第二漏感电流吸收单元以及电流反馈单元；

PWM控制单元的电源端和反馈电流输入端分别与所述第一漏感电流吸收单元的第二输出端和所述电流反馈单元的第一输出端相连接，所述第二漏感电流吸收单元的输入端和回路端分别与所述变压单元的第二输入端和反馈端相连接，所述第二漏感电流吸收单元的输出端接所述电流反馈单元的第一电源端；

所述蓄电池充电电路还包括用于对所述蓄电池的充电状态进行检测的充电检测单元，所述充电检测单元的电流输出端和第一回路端分别与所述电流反馈单元的第二电源端和第二输出端相连接，所述充电检测单元的第一电源端和第二电源端分别与所述变压单元的输出端和所述蓄电池的正极相连接，所述充电检测单元的第二回路端接所述蓄电池的负极；所述充电检测单元包括：

电阻R1、电阻R2、电阻R3、基准电压源ZD1、电容C1、电阻R4、电阻R5、可变电阻RW1及电阻R6；

所述电阻R1的第一端和第二端分别为所述充电检测单元的第一电源端和电流输出端，所述电阻R2的第一端接所述电阻R1的第一端，所述电阻R2的第二端同时与所述电阻R3的第一端及所述基准电压源ZD1的阴极相连接于所述充电检测单元的第一回路端，所述电阻R3的第二端接所述电容C1的第一端，所述基准电压源ZD1的参考极同时与所述电容C1的第二端、所述电阻R4的第一端以及所述电阻R5的第一端相连接，所述基准电压源ZD1的阳极通过电容C14接地，所述电阻R4的第二端为所述充电检测单元的第二电源端，所述可变电阻RW1连接于所述电阻R5的第二端与所述电阻R6的第一端之间，所述电阻R6的第一端为所述充电检测单元的第二回路端，所述电阻R6的第二端通过电容C14接地。

本发明的另一目的还在于提供一种包括所述蓄电池充电电路的LED灯具。

在本发明中，通过采用包括所述EMI滤波单元、所述整流滤波单元、所述第一漏感电流吸收单元、所述变压单元、所述输出级滤波单元、所述PWM控制单元、所述第二漏感电流吸收单元、所述电流反馈单元以及所述充电检测单元构成的所述蓄电池充电电路，在对蓄电池进行充电的过程中实时调整蓄电池的充电电流，并在蓄电池充满电后对其进行恒压充电，以补充蓄电池自放电时的电量损耗，避免了过充电现象的发生，从而解决了现有技术存在的无法自动调整充电电流的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的蓄电池充电电路的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的蓄电池充电电路的示例电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的蓄电池充电电路的模块结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

蓄电池充电电路100与交流电源200、蓄电池300及LED负载电路400相连接，蓄电池充电电路100包括：

依次相连的EMI滤波单元101、整流滤波单元102、第一漏感电流吸收单元103、变压单元104及输出级滤波单元105，EMI滤波单元101的输入端接交流电源200，EMI滤波单元101的第一输出端和第二输出端分别与整流滤波单元102的第一输入端和第二输入端相连接，整流滤波单元102的第一输出端和第二输出端分别与第一漏感电流吸收单元103的输入端和变压单元104的第二输入端相连接，第一漏感电流吸收单元103的第一输出端和回路端分别与变压单元104的第一输入端和控制端相连接，变压单元104的输出端接输出级滤波单元105的输入端，输出级滤波单元105的输出端同时与LED负载电路400的输入端及蓄电池300的正极相连接。

蓄电池充电电路100还包括：

PWM控制单元106、第二漏感电流吸收单元107以及电流反馈单元108；

PWM控制单元106的电源端和反馈电流输入端分别与第一漏感电流吸收单元103的第二输出端和电流反馈单元108的第一输出端相连接，所述第二漏感电流吸收单元107的输入端和回路端分别与变压单元104的第二输入端和反馈端相连接，第二漏感电流吸收单元107的输出端接电流反馈单元108的第一电源端。

蓄电池充电电路100还包括用于对蓄电池300的充电状态进行检测的充电检测单元109，充电检测单元109的电流输出端和第一回路端分别与电流反馈单元108的第二电源端和第二输出端相连接，充电检测单元109的第一电源端和第二电源端分别与变压单元104的输出端和蓄电池300的正极相连接，充电检测单元109的第二回路端接蓄电池300的负极；充电检测单元109包括：

电阻R1、电阻R2、电阻R3、基准电压源ZD1、电容C1、电阻R4、电阻R5、可变电阻RW1及电阻R6；

电阻R1的第一端和第二端分别为充电检测单元109的第一电源端和电流输出端，电阻R2的第一端接电阻R1的第一端，电阻R2的第二端同时与电阻R3的第一端及基准电压源ZD1的阴极相连接于充电检测单元109的第一回路端，电阻R3的第二端接电容C1的第一端，基准电压源ZD1的参考极同时与电容C1的第二端、电阻R4的第一端以及电阻R5的第一端相连接，基准电压源ZD1的阳极通过电容C14接地，电阻R4的第二端为充电检测单元109的第二电源端，可变电阻RW1连接于电阻R5的第二端与电阻R6的第一端之间，电阻R6的第一端为充电检测单元109的第二回路端，电阻R6的第二端通过电容C14接地。

蓄电池充电电路100还包括连接于变压单元104的输出端与输出级滤波单元105的输入端之间的整流二极管D1。

图2示出了本发明实施例提供的蓄电池充电电路的示例电路图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明一实施例，EMI滤波单元101包括

电容C2、变压器T1、电容C3、电阻R7、电容C4以及电容C5；

电容C2的第一端和第二端构成EMI滤波单元101的输入端，变压器T1的初级绕组的第一端和次级绕组的第一端分别与电容C2的第一端和第二端相连接，电容C3和电阻R7均连接于变压器T1的初级绕组的第二端和次级绕组的第二端之间，电容C4的第一端为EMI滤波单元101的第一输出端，电容C4的第二端和电容C5的第一端均接机壳地，电容C5的第二端为EMI滤波单元101的第二输出端。

作为本发明一实施例，整流滤波单元102包括：

整流桥BR1、电解电容C6及电容C7；

整流桥BR1的第一输入端1和第二输入端2分别为整流滤波单元102的第一输入端和第二输入端，整流桥BR1的接地端3接地，整流桥BR1的输出端为整流滤波单元102的第一输出端，电解电容C6的正极同时与整流桥BR1的输出端及电容C7的第一端相连接，电解电容C6的负极同时与电容C7的第二端和地连接，电容C7的第二端为整流滤波单元102的第二输出端。

作为本发明一实施例，第一漏感电流吸收单元103包括：

隧道二极管D2、电阻R8、电容C8以及二极管D3；

隧道二极管D2的阳极为第一漏感电流吸收单元103的输入端，电阻R8的第一端同时与隧道二极管D2的阳极和电容C8的第一端相连接，电阻R8的第二端同时与隧道二极管D2的阴极和电容C8的第二端相连接，电容C8的第一端为第一漏感电流吸收单元103的第一输出端，二极管D3的阳极和阴极分别为第一漏感电流吸收单元103的回路端和第二输出端，二极管D3的阴极与隧道二极管D2的阴极相连接。

作为本发明一实施例，变压单元104为变压器TR1，变压器TR1包括初级线圈、次级线圈及辅助线圈，变压器TR1的初级线圈的第一端1和第二端2分别为变压单元104的第一输入端和控制端，变压器TR1的次级线圈的第一端3为变压单元104的输出端，变压器TR1的次级线圈的第二端4通过电容C14接地，变压器TR1的辅助线圈的第一端5和第二端6分别为变压单元104的第二输入端和反馈端。

作为本发明一实施例，输出级滤波单元105包括：

电解电容C9、电感L1、电解电容C10及电容C11；

电解电容C9的正极接电感L1的第一端，电感L1的第一端和第二端分别为输出级滤波单元105的输入端和输出端，电解电容C10的正极同时与电感L1的第二端及电容C11的第一端相连接，电解电容C9的负极、电解电容C10的负极和电容C11的第二端均通过电容C14接地。

作为本发明一实施例，PWM控制单元106为一TOP227Y脉宽调制芯片U1，TOP227Y脉宽调制芯片U1的漏极D和控制极C分别为PWM控制单元106的电源端和反馈电流输入端，TOP227Y脉宽调制芯片U1的源极S接地。

作为本发明一实施例，第二漏感电流吸收单元107包括电容C12和二极管D4，电容C12的第一端为第二漏感电流吸收单元107的输入端，电容C12的第二端接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极和阴极分别为第二漏感电流吸收单元107的回路端和输出端。

作为本发明一实施例，电流反馈单元108包括光耦U2、电阻R9和电解电容C13，光耦U2的光敏三极管的集电极和发射极分别为电流反馈单元108的第一电源端和第一输出端，电阻R9的第一端接光耦U2的光敏三极管的发射极，电阻R9的第二端接电解电容C13的正极，电解电容C13的负极接地，光耦U2的发光二极管的阳极和阴极分别为电流反馈单元108的第二电源端和第二输出端。

在本发明实施例中，蓄电池充电电路100还包括：

保险丝F1，保险丝F1连接于交流电源200的输出端与电容C2的第一端之间，保险丝F1在交流电源200的输出电压过大时快速熔断以起到保护蓄电池充电电路100的作用。

电容C14，变压器TR1的次级线圈的第二端4、基准电压源ZD1的阴极、电阻R6的第二端以及电解电容C10的负极均通过电容C14接地。

在本发明实施例中，LED负载电路400包括电阻R10和发光二极管LED1，电阻R10的第一端接蓄电池300的正极，电阻R10的第二端接发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极接蓄电池300的负极。

以下结合工作原理对蓄电池充电电路100作进一步说明，详述如下：

交流电源200输出的交流电通过电容C2进入EMI滤波单元101，由EMI滤波单元101进行静电噪声滤除后加载在整流桥BR1的第一输入端1和第二输入端2，经整流桥BR1整流及电解电容C6和电容C7滤波后转换成直流电输出至变压器TR1的初级线圈的第一端1，直流电由变压器TR1对其进行电压变换后输出至整流二极管D1，变压后的直流电经整流二极管D1二次整流后进入输出级滤波单元105进行滤波，最后输出至蓄电池300的正极并开始对蓄电池300进行充电。

在对蓄电池300进行充电的初始时刻，直流电保持恒定电流值对蓄电池300进行充电。随着充电过程的逐步推进，蓄电池300的电压会逐步上升，充电电流从蓄电池300的负极流出并在电阻R6处产生充电反馈电压，该充电反馈电压由电阻R5和可变电阻RW1分压后叠加在电阻R5的第一端，此时，电阻R5第一端的电压加载在基准电压源ZD1的参考极，且高于基准电压源ZD1的基准电压，于是，基准电压源ZD1的内部电阻减小并反相导通，基准电压源ZD1的导通电流增大，从而使流过电阻R1和光耦U1的发光二极管的电流也增大，光耦U1通过内部光电耦合效应将其发光二极管的电流耦合至其光敏三极管的基极，进而使光敏三极管导通并从其发射极输出反馈电流至TOP227Y脉宽调制芯片的控制极C，TOP227Y脉宽调制芯片根据反馈电流减小其脉宽的占空比，从而减小变压器TR1的第一端的输入电压，即减小变压器TR1的输出电压，减小蓄电池300的充电电流。随着上述充电电流调整过程的持续进行，充电电流会随蓄电池电压的增大而减小。当充电电流继续减小到电阻R5第一端的电压小于基准电压源ZD1的基准电压时，则表明蓄电池300已接近满电状态，此时，基准电压源ZD1截止，光耦U1无反馈电流输出，则TOP227Y脉宽调制芯片维持其前一时刻输出的脉宽占空比，使变压器TR1的输入电压恒定，输出电压也恒定，从而使蓄电池300在自放电时所损耗的电量得到及时的补充，达到为蓄电池300进行恒压充电的目的。

本发明实施例还提供了一种包括蓄电池充电电路300的LED灯具。

在本发明实施例中，通过采用包括EMI滤波单元101、整流滤波单元102、第一漏感电流吸收单元103、变压单元104、输出级滤波单元105、PWM控制单元106、第二漏感电流吸收单元107、电流反馈单元108以及充电检测单元109构成的蓄电池充电电路100，在对蓄电池进行充电的过程中实时调整蓄电池的充电电流，并在蓄电池充满电后对其进行恒压充电，以补充蓄电池自放电时的电量损耗，避免了过充电现象的发生，从而解决了现有技术存在的无法自动调整充电电流的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓄电池充电电路，与交流电源、蓄电池及LED负载电路相连接，其特征在于，所述蓄电池充电电路包括：

依次相连的EMI滤波单元、整流滤波单元、第一漏感电流吸收单元、变压单元及输出级滤波单元，所述EMI滤波单元的输入端接所述交流电源，所述EMI滤波单元的第一输出端和第二输出端分别与所述整流滤波单元的第一输入端和第二输入端相连接，所述整流滤波单元的第一输出端和第二输出端分别与所述第一漏感电流吸收单元的输入端及所述变压单元的第二输入端相连接，所述第一漏感电流吸收单元的第一输出端和回路端分别与所述变压单元的第一输入端和控制端相连接，所述变压单元的输出端接所述输出级滤波单元的输入端，所述输出级滤波单元的输出端同时与所述LED负载电路的输入端及所述蓄电池的正极相连接；

所述蓄电池充电电路还包括：

PWM控制单元、第二漏感电流吸收单元以及电流反馈单元；

PWM控制单元的电源端和反馈电流输入端分别与所述第一漏感电流吸收单元的第二输出端和所述电流反馈单元的第一输出端相连接，所述第二漏感电流吸收单元的输入端和回路端分别与所述变压单元的第二输入端和反馈端相连接，所述第二漏感电流吸收单元的输出端接所述电流反馈单元的第一电源端；

所述蓄电池充电电路还包括用于对所述蓄电池的充电状态进行检测的充电检测单元，所述充电检测单元的电流输出端和第一回路端分别与所述电流反馈单元的第二电源端和第二输出端相连接，所述充电检测单元的第一电源端和第二电源端分别与所述变压单元的输出端和所述蓄电池的正极相连接，所述充电检测单元的第二回路端接所述蓄电池的负极；所述充电检测单元包括：

电阻R1、电阻R2、电阻R3、基准电压源ZD1、电容C1、电阻R4、电阻R5、可变电阻RW1及电阻R6；

所述电阻R1的第一端和第二端分别为所述充电检测单元的第一电源端和电流输出端，所述电阻R2的第一端接所述电阻R1的第一端，所述电阻R2的第二端同时与所述电阻R3的第一端及所述基准电压源ZD1的阴极相连接于所述充电检测单元的第一回路端，所述电阻R3的第二端接所述电容C1的第一端，所述基准电压源ZD1的参考极同时与所述电容C1的第二端、所述电阻R4的第一端以及所述电阻R5的第一端相连接，所述基准电压源ZD1的阳极通过电容C14接地，所述电阻R4的第二端为所述充电检测单元的第二电源端，所述可变电阻RW1连接于所述电阻R5的第二端与所述电阻R6的第一端之间，所述电阻R6的第一端为所述充电检测单元的第二回路端，所述电阻R6的第二端通过电容C14接地；

所述电流反馈单元包括光耦U2、电阻R9和电解电容C13，所述光耦U2的光敏三极管的集电极和发射极分别为所述电流反馈单元的第一电源端和第一输出端，所述电阻R9的第一端接所述光耦U2的光敏三极管的发射极，所述电阻R9的第二端接所述电解电容C13的正极，所述电解电容C13的负极接地，所述光耦U2的发光二极管的阳极和阴极分别为所述电流反馈单元的第二电源端和第二输出端。

2.如权利要求1所述的蓄电池充电电路，其特征在于，所述蓄电池充电电路还包括连接于所述变压单元的输出端与所述输出级滤波单元的输入端之间的整流二极管D1。

3.如权利要求1所述的蓄电池充电电路，其特征在于，所述EMI滤波单元包括

电容C2、变压器T1、电容C3、电阻R7、电容C4以及电容C5；

所述电容C2的第一端和第二端构成所述EMI滤波单元的输入端，所述变压器T1的初级绕组的第一端和次级绕组的第一端分别与所述电容C2的第一端和第二端相连接，所述电容C3和所述电阻R7均连接于所述变压器T1的初级绕组的第二端和次级绕组的第二端之间，所述电容C4的第一端为所述EMI滤波单元的第一输出端，所述电容C4的第二端和所述电容C5的第一端均接机壳地，所述电容C5的第二端为所述EMI滤波单元的第二输出端。

4.如权利要求1所述的蓄电池充电电路，其特征在于，所述整流滤波单元包括：

整流桥BR1、电解电容C6及电容C7；

所述整流桥BR1的第一输入端和第二输入端分别为所述整流滤波单元的第一输入端和第二输入端，所述整流桥BR1的接地端接地，所述整流桥BR1的输出端为所述整流滤波单元的第一输出端，所述电解电容C6的正极同时与所述整流桥BR1的输出端及所述电容C7的第一端相连接，所述电解电容C6的负极同时与所述电容C7的第二端和地连接，所述电容C7的第二端为所述整流滤波单元的第二输出端。

5.如权利要求1所述的蓄电池充电电路，其特征在于，所述第一漏感电流吸收单元包括：

隧道二极管D2、电阻R8、电容C8以及二极管D3；

所述隧道二极管D2的阳极为所述第一漏感电流吸收单元的输入端，所述电阻R8的第一端同时与所述隧道二极管D2的阳极和所述电容C8的第一端相连接，所述电阻R8的第二端同时与所述隧道二极管D2的阴极和所述电容C8的第二端相连接，所述电容C8的第一端为所述第一漏感电流吸收单元的第一输出端，所述二极管D3的阳极和阴极分别为所述第一漏感电流吸收单元的回路端和第二输出端，所述二极管D3的阴极与所述隧道二极管D2的阴极相连接。

6.如权利要求1所述的蓄电池充电电路，其特征在于，所述变压单元为变压器TR1，所述变压器TR1包括初级线圈、次级线圈及辅助线圈，所述变压器TR1的初级线圈的第一端和第二端分别为所述变压单元的第一输入端和控制端，所述变压器TR1的次级线圈的第一端为所述变压单元的输出端，所述变压器TR1的次级线圈的第二端通过电容C14接地，所述变压器TR1的辅助线圈的第一端和第二端分别为所述变压单元的第二输入端和反馈端。

7.如权利要求1所述的蓄电池充电电路，其特征在于，所述输出级滤波单元包括：

电解电容C9、电感L1、电解电容C10及电容C11；

所述电解电容C9的正极接所述电感L1的第一端，所述电感L1的第一端和第二端分别为所述输出级滤波单元的输入端和输出端，所述电解电容C10的正极同时与所述电感L1的第二端及所述电容C11的第一端相连接，所述电解电容C9的负极、所述电解电容C10的负极和所述电容C11的第二端均通过电容C14接地。

8.如权利要求1所述的蓄电池充电电路，其特征在于，所述PWM控制单元为一TOP227Y脉宽调制芯片U1，所述TOP227Y脉宽调制芯片U1的漏极和控制极分别为所述PWM控制单元的电源端和反馈电流输入端，所述TOP227Y脉宽调制芯片U1的源极接地。

9.如权利要求1所述的蓄电池充电电路，其特征在于，所述第二漏感电流吸收单元包括电容C12和二极管D4，所述电容C12的第一端为所述第二漏感电流吸收单元的输入端，所述电容C12的第二端接所述二极管D4的阴极，所述二极管D4的阳极和阴极分别为所述第二漏感电流吸收单元的回路端和输出端。

10.一种LED灯具，其特征在于，所述LED灯具包括如权利要求1至9任一项所述的蓄电池充电电路。