CN103368212A - 一种限压充电电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种限压充电电路，包括变压器、振荡开关和限压模块，所述限压模块包括取样线圈、限压二极管和限压电容，所述变压器的初级线圈和振荡开关串联连接在电源正极与地之间，所述振荡开关的控制端与脉冲电压连通，且所述振荡开关的控制端经由所述限压二极管和取样线圈与地连通，其中所述限压二极管的正极与振荡开关的控制端连接，所述限压二极管的正极还经由限压电容与地连通，所述取样线圈与所述变压器的次级线圈电磁耦合。采用本发明，可以有效地限制充电电路的电压，防止因过流而烧毁元器件，延长了充电电路的使用寿命。

Description

一种限压充电电路

技术领域

本发明涉及电池的充电电路，尤其涉及一种限压充电电路。

背景技术

传统的充电器由于充电时没有完善的过压保护功能，当电路异常导致电压过大时，很容易损坏充电电路。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种限压充电电路。可限制充电电路的电压，延长充电器的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种限压充电电路，包括变压器、振荡开关和限压模块，所述限压模块包括取样线圈、限压二极管和限压电容，所述变压器的初级线圈和振荡开关串联连接在电源正极与地之间，所述振荡开关的控制端与脉冲电压连通，且所述振荡开关的控制端经由所述限压二极管和取样线圈与地连通，其中所述限压二极管的正极与振荡开关的控制端连接，所述限压二极管的正极还经由限压电容与地连通，所述取样线圈与所述变压器的次级线圈电磁耦合，所述取样线圈经由所述限压二极管将负电压加载在所述振荡开关的控制端上；当所述振荡开关的控制端电压低于第一预设阈值时，所述振荡开关断开，当所述振荡开关的控制端电压不低于所述第一预设阈值时，所述振荡开关导通。

其中，当所述振荡开关导通时其电流随着其控制端电压的降低而减小，所述限压充电电路还包括限流模块，所述限流模块包括限流电阻、限流开关和限流二极管，所述变压器的初级线圈、振荡开关和限流电阻依次串联后连接在电源正极与地之间，所述限流开关连接在所述振荡开关的控制端与地之间，所述限流开关的控制端经由限流二极管反向连接至所述限流电阻与所述振荡开关的公共节点，其中所述振荡开关的阻值随着其控制端电压的减小而增大；当所述限流开关的控制端电压低于第二预设阈值时，所述限流开关断开，当所述限流开关的控制端电压不低于所述第二预设阈值时，所述限流开关导通，拉低所述振荡开关的控制端电压。

其中，所述限压充电电路还包括整流滤波模块，所述整流滤波模块的两个输入端与市电连通，所述电源正极为所述整流滤波模块的正输出端。

其中，所述限压模块还包括稳压二极管，所述限压二极管的正极经由所述稳压二极管正向连接至所述振荡开关的控制端。

其中，所述振荡开关是第一NPN管，所述振荡开关的控制端是第一NPN管的基极，所述第一NPN管的集电极与变压器的初级线圈连接，所述第一NPN管的发射极与地连通。

其中，所述整流滤波模块包括串联连接的整流二极管和滤波电容，所述整流二极管的负极与所述滤波电容连接，所述整流二极管与所述滤波电容的公共节点是所述整流滤波模块的正输出端。

其中，所述振荡开关的控制端经由启动电阻与所述电源正极连通。

其中，所述限压充电电路还包括用于吸收变压器初级线圈上的感应电压的高压吸收模块，所述高压吸收模块包括高压吸收二极管、高压吸收电阻和高压吸收电容，所述高压吸收电阻和高压吸收电容并联后与高压吸收二极管一起串联连接在变压器的初级线圈两端之间，所述高压吸收二极管的负极经由高压吸收电阻与所述电源正极连通。

其中，所述限压充电电路还包括过流保护电阻，所述整流滤波模块与所述过流保护电阻串联连接在市电两端之间，所述过流保护电阻在电流超过第三预设阈值时烧断。

其中，所述限压充电电路还包括正反馈模块，所述正反馈模块包括正反馈电容和正反馈电阻，所述正反馈电阻、正反馈电容和取样线圈依次串联连接在振荡开关的控制端与地之间。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：通过与变压器次级线圈电磁耦合的取样线圈来感应变压器的电压，并通过限压电容和限压二极管将取样线圈的感应电压以负压形式提供给振荡开关的控制端，当变压器过压时，负压的绝对值较大，使振荡开关断开，可以有效地限制充电电路的电压，防止因过流而烧毁元器件，延长了充电电路的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的限压充电电路的优选实施例的一个结构示意图；

图2是本发明提供的限压充电电路的优选实施例的另一结构示意图；

图3是本发明提供的限压充电电路的优选实施例的又一结构示意图；

图4是本发明提供的限压充电电路的优选实施例的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，是本发明提供的限压充电电路的优选实施例的一个结构示意图。该限压充电电路包括变压器110、振荡开关120和限压模块130。限压模块130包括取样线圈131、限压二极管132和限压电容133。在输入侧，变压器110的初级线圈111和振荡开关120串联连接在电源正极与地之间，振荡开关120的控制端与脉冲电压连通，且振荡开关120的控制端经由限压二极管132和取样线圈131与地连通，其中限压二极管132的正极与振荡开关120的控制端连接，限压二极管132的正极还经由限压电容133与地连通，取样线圈131与变压器110的次级线圈112电磁耦合，所述取样线圈经由所述限压二极管将负电压加载在所述振荡开关的控制端上。当振荡开关120的控制端电压低于第一预设阈值时，振荡开关120断开，当振荡开关120的控制端电压不低于第一预设阈值时，振荡开关120导通。

在图1所示限压充电电路的工作过程中，当振荡开关120的控制端电压在脉冲电压的作用下高于或等于第一预设阈值时，振荡开关120导通，初级线圈111通电；当振荡开关120的控制端电压在脉冲电压的作用下低于第一预设阈值时，振荡开关120断开，初级线圈111断电。由于脉冲电压的周期性电压变化，初级线圈111间隔的通断电，从而形成磁场，使次级线圈112中产生感应电压，输出给充电电池。当初级线圈的电压过大时，次级线圈的感应电压也较大，这时与次级线圈电磁耦合的取样线圈的感应电压也相应增大，取样线圈的感应电压经限压二极管反向整流、限压电容滤波后形成的取样电压为负值。这个取样电压加载到振荡开关的控制端，当取样电压的值使得振荡开关的控制端电压低于第一预设阈值时，振荡开关断开，充电电路停止工作，从而达到限压的目的。

本发明实施例提供的限压充电电路，通过与变压器次级线圈电磁耦合的取样线圈来感应变压器的电压，并通过限压电容和限压二极管将取样线圈的感应电压以负压形式提供给振荡开关的控制端，当变压器过压时，负压的绝对值较大，使振荡开关断开，可以有效地限制充电电路的电压，防止因过流而烧毁元器件，延长了充电电路的使用寿命。

请参见图2，是本发明提供的限压充电电路的优选实施例的另一结构示意图。除了图1所示的变压器110、振荡开关120和限压模块130以外，该限压充电电路还包括限流模块140。限流模块140用于检测振荡开关支路的电流，当振荡开关支路的电流超过一定阈值时，控制减小该电流值。

优选地，如图4所示，限流模块140包括限流电阻R4、限流开关Q2和限流二极管D3。在这个实施例中，振荡开关120选用第一NPN管Q1，限流开关是第二NPN管Q2。变压器TR1的初级线圈1.3、第一NPN管Q1（振荡开关120）和限流电阻R4依次串联后连接在电源正极与地之间，第二NPN管Q2（限流开关）连接在Q1的基极（振荡开关120的控制端）与地之间，Q2的基极（限流开关的控制端）经由限流二极管D3反向连接至限流电阻R4与Q1的公共节点；当Q2的基极电压低于第二预设阈值时， Q2断开，当Q2的基极电压不低于第二预设阈值时， Q2导通，拉低Q1的控制端电压。当Q1中的电流过大时，限流电阻R4上的电压增大，使Q2的基极电压高于或等于第二预设阈值，这时Q2导通，拉低Q1的控制端电压，使得流过Q1的电流减小。

请参见图3，是本发明提供的限压充电电路的优选实施例的又一结构示意图。除了图2所示的变压器110、振荡开关120、限压模块130和限流模块140以外，该限压充电电路还包括整流滤波模块150。整流滤波模块150的两个输入端与市电连通，电源正极为整流滤波模块150的正输出端。整流滤波模块150可以将市电转换为低压直流，以便为输入侧的元器件供电。

优选地，如图4所示，整流滤波模块150包括串联连接的整流二极管D1和滤波电容C1，整流二极管D1的负极与滤波电容C1连接，整流二极管D1与滤波电容C1的公共节点是整流滤波模块140的正输出端。

优选地，如图4所示，限压充电电路还包括过流保护电阻R1，整流滤波模块150与过流保护电阻R1串联连接在市电两端之间，过流保护电阻R1在电流超过第三预设阈值时烧断。也就是说，当由于故障等导致过流时，过流保护电阻R1将被烧断，从而避免引起更大的故障。

如图3所示，限压充电电路还可以包括高压吸收模块160，当振荡开关120断开时，高压吸收模块160可以用于吸收变压器初级线圈上的感应电压，以防止高压加到振荡开关120上而导致击穿。

优选地，如图4所示，高压吸收模块160包括高压吸收二极管D2、高压吸收电阻R3和高压吸收电容C2。高压吸收电阻R3和高压吸收电容C2并联后与高压吸收二极管D2一起串联连接在变压器的初级线圈111两端之间，高压吸收二极管D2的负极经由高压吸收电阻R3与电源正极（或整流滤波模块140的正输出端）连通。

另外，如图3所示，限压充电电路还可以包括正反馈模块170，正反馈模块170连接在变压器110与振荡开关120的控制端之间，用于感应变压器110的振荡电压，并将振荡电压加载至振荡开关120的控制端，以便控制振荡开关120保持间隔性断开、通道的状态，从而维持振荡，使充电电路能够持续工作。

优选地，如图4所示，正反馈模块170可以包括正反馈电容C3和正反馈电阻R5，正反馈电阻R5、正反馈电容C3和取样线圈4.5依次串联连接在Q1的基极（振荡开关120的控制端）与地之间，且取样线圈4.5与变压器TR1的次级线圈10.6电磁耦合。在图4所示的实施例中，正反馈模块170借用了限压模块130中的取样线圈，在其它实施例中，正反馈模块170还可以包含另外设置的采样线圈，其连接方式与取样线圈的连接方式类似。

优选地，在图1-3所示的任一个实施例中，振荡开关120是第一NPN管，振荡开关120的控制端是第一NPN管的基极。如图4所示，第一NPN管Q1的集电极与变压器TR1的初级线圈1.3连接，第一NPN管Q1的发射极与限流电阻R4连接。

优选地，在图1-3所示的任一个实施例中，限压模块130还包括稳压二极管。如图4所示，限压二极管D4的正极经由稳压二极管DZ1正向连接至Q1的基极（振荡开关120的控制端）。只有的当稳压二极管两端的电压达到一定值时，稳压二极管才会被击穿，从而拉低振荡开关的控制端电压，使振荡开关断开。这样可以避免输出电压未达到限压值时，限压模块对振荡开关的工作状态造成影响。

优选地，在图1-3所示的任一个实施例中，限流开关132是第二NPN管，限流开关132的控制端是第二NPN管的基极。如图4所示，第二NPN管Q2的集电极与第一NPN管Q1（振荡开关120）的控制端连接，第二NPN管Q2的发射极与地连通。

优选地，在图1-3所示的任一个实施例中，振荡开关的控制端经由启动电阻与电源正极连通，从而为振荡开关的控制端提供脉冲电压。如图4所示，启动电阻R2连接在第一NPN管Q1的基极与整流滤波模块的正输出端之间。

请参见图4，是本发明提供的限压充电电路的优选实施例的电路图。如图4所示，充电电路的输入端接收220V市电输入，一端经过D1半波整流，另一端经过R1后，由C1滤波。R1用于保护电路，如果后级电路出现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。R3、C2、D2构成一个高压吸收电路，当NPN管Q1关断时，负责吸收初级线圈1.3上的感应电压，从而防止高压加到NPN管Q1上而导致击穿。NPN管Q1用来控制初级线圈1.3与电源之间的通、断。当初级线圈1.3不停的通断时，就会在变压器中形成变化的磁场，从而在次级线圈10.6中产生感应电压。R2为启动电阻，给NPN管Q1提供启动用的基极电压。R4为限流电阻，初级线圈支路中的电流经R4取样后变成电压，这电压经二极管D3后，加至Q2基极上。当取样电压大约大于1.4V，即NPN管电流大于0.14A时，NPN管Q2导通，从而将NPN管Q1的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了电路中的电流，防止电流过大而烧毁，实现限流功能。取样线圈4.5的感应电压经限压二极管D4反向整流、C4电容滤波后形成值为负的取样电压（-4V左右），当充电电路的输出电压越高时，取样电压越负。取样电压经过稳压管DZ1后加载至Q1的基极。当充电电路的输出电压超过某一值时，该取样电压也达到一定阈值，DZ1被击穿，从而将Q1的基极电压拉低，导致Q1断开，实现限压功能。而下方的R5电阻以及与其串联的C3电容，则是正反馈支路，从取样线圈中取出感应电压，加到NPN管Q1的基极上，以维持振荡。右边的次级线圈的电压经二极管D5整流和C5电容滤波后输出电压给电池充电。

具体地，可以用图4所示的电路给一款锂电池充电，其中，D1和D2均为4007，D3为4148，D4为4148，D5为1N5816，DZ1为6.2V稳压二极管。Q1为13003，Q1的耐压400V，集电极最大电流1.5V，最大集电极功耗为14W，Q2为C945。R1=10欧，R2=510k欧，R3=82k欧，R4=10欧，R5=1k欧，C1=10uF，C2=4700pF，C3=2700pF，C4=22uF，C5=220uF。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种限压充电电路，其特征在于，包括变压器、振荡开关和限压模块，所述限压模块包括取样线圈、限压二极管和限压电容，所述变压器的初级线圈和振荡开关串联连接在电源正极与地之间，所述振荡开关的控制端与脉冲电压连通，且所述振荡开关的控制端经由所述限压二极管和取样线圈与地连通，其中所述限压二极管的正极与振荡开关的控制端连接，所述限压二极管的正极还经由限压电容与地连通，所述取样线圈与所述变压器的次级线圈电磁耦合，所述取样线圈经由所述限压二极管将负电压加载在所述振荡开关的控制端上；当所述振荡开关的控制端电压低于第一预设阈值时，所述振荡开关断开，当所述振荡开关的控制端电压不低于所述第一预设阈值时，所述振荡开关导通。

2.根据权利要求1所述的限压充电电路，其特征在于，所述限压充电电路还包括限流模块，所述限流模块包括限流电阻、限流开关和限流二极管，所述变压器的初级线圈、振荡开关和限流电阻依次串联后连接在电源正极与地之间，所述限流开关连接在所述振荡开关的控制端与地之间，所述限流开关的控制端经由限流二极管反向连接至所述限流电阻与所述振荡开关的公共节点，其中所述振荡开关的阻值随着其控制端电压的减小而增大；当所述限流开关的控制端电压低于第二预设阈值时，所述限流开关断开，当所述限流开关的控制端电压不低于所述第二预设阈值时，所述限流开关导通，拉低所述振荡开关的控制端电压。

3.根据权利要求1所述的限压充电电路，其特征在于，所述限压充电电路还包括整流滤波模块，所述整流滤波模块的两个输入端与市电连通，所述电源正极为所述整流滤波模块的正输出端。

4.根据权利要求3所述的限压充电电路，其特征在于，所述限压充电电路还包括过流保护电阻，所述整流滤波模块与所述过流保护电阻串联连接在市电两端之间，所述过流保护电阻在电流超过第三预设阈值时烧断。

5.根据权利要求1所述的限压充电电路，其特征在于，所述限压模块还包括稳压二极管，所述限压二极管的正极经由所述稳压二极管正向连接至所述振荡开关的控制端。

6.根据权利要求1所述的限压充电电路，其特征在于，所述振荡开关是第一NPN管，所述振荡开关的控制端是第一NPN管的基极，所述第一NPN管的集电极与变压器的初级线圈连接，所述第一NPN管的发射极与地连通。

7.根据权利要求1所述的限压充电电路，其特征在于，所述整流滤波模块包括串联连接的整流二极管和滤波电容，所述整流二极管的负极与所述滤波电容连接，所述整流二极管与所述滤波电容的公共节点是所述整流滤波模块的正输出端。

8.根据权利要求1或6所述的限压充电电路，其特征在于，所述振荡开关的控制端经由启动电阻与所述电源正极连通。

9.根据权利要求1所述的限压充电电路，其特征在于，所述限压充电电路还包括用于吸收变压器初级线圈上的感应电压的高压吸收模块，所述高压吸收模块包括高压吸收二极管、高压吸收电阻和高压吸收电容，所述高压吸收电阻和高压吸收电容并联后与高压吸收二极管一起串联连接在变压器的初级线圈两端之间，所述高压吸收二极管的负极经由高压吸收电阻与所述电源正极连通。

10.根据权利要求1所述的限压充电电路，其特征在于，所述限压充电电路还包括正反馈模块，所述正反馈模块包括正反馈电容和正反馈电阻，所述正反馈电阻、正反馈电容和取样线圈依次串联连接在振荡开关的控制端与地之间。

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