CN104319862A - 一种基于移相全桥的智能充电器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于移相全桥的智能充电器，它是基于移相全桥工作原理，采用恒压、恒流的控制的一种智能充电电源，在充电初期使用恒流充电方式，在充电后期采用恒压充电方式，采用双闭环控制策略，硬件电路的设计基于STM32F407IG，采用数字PI位置式算法，实现了控制信号对移相全桥的控制，使充电器输出稳定的电压、电流。本发明避免了传统充电器采用恒流或恒压充电方式而造成蓄电池过冲、充电不足或充电时间过长从而在一定程度上缩短蓄电池使用寿命的弊端， 提高了电池的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能充电器，尤其是基于移相全桥原理的恒压恒流两阶段充电方式的智能充电器。
背景技术
蓄电池以其输出电压稳定、供电可靠、经济性能好等优点已经被广泛的应用在通信、轮船、汽车、各种电子产品等领域中，伴随着电池技术的发展，合理的改变充电策略，使用科学的充电方法，从而缩短电池充电时间，延长电池的使用寿命显得十分必要。
传统的充电器采用的充电方法主要是恒流或者恒压充电方式。恒流充电方式充电后期会消耗部分电能，并使电池的温度升高，造成电池极板弯曲，同时使极板上活性物质大量脱落，使得电池提前报废；恒压充电方式在充电初期充电电流过大使电极活性物质体积变化收缩太快，造成脱落，而在充电后期充电电流又过小，极板伸出的活性物质得不到充电反应。这两种充电方式会造成蓄电池过冲或者充电不足等情况，从而在一定程度上缩短了蓄电池的使用寿命。本发明采用恒压恒流充电方式相结合的方案，综合了两者的优缺点，在充电初期使用较大的电流对蓄电池进行充电，充电末期改用较小的电流充电，使充电比较彻底，延长了蓄电池使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于移相全桥的采用恒压恒流两阶段充电方式的智能充电器，使电池的充电时间缩短，使用寿命延长，提高电池的经济性和可靠性。
本发明的目的是这样实现的：
1、充电器主电路采用全桥变换器，输入直流电压由220V/50Hz市电经单相全桥整流后由电容滤波得到，包括滤波器、前级整流电路、全桥变换器、高频变压器、后级整流滤波电路、采样滤波电路，采用双闭环的控制策略；滤波器采用EMI滤波器；前级整流桥取10倍裕量，选取工频全桥整流器KBPC3510；全桥变换器逆变器开关管选用IGBT模块F4-50R12MS4；高频变压器的选择为原副边变比K=4；后级整流电路中选择肖特基二极管作为整流二极管；后级滤波LC滤波；电流采样电路采用霍尔元件，选用电流传感器HNC-161；
2、充电器控制回路采用数字控制方案，包括主控制芯片、外围电路、控制软件；主控制芯片选取STM32F407IG；外围电路由晶振电路、电源转换电路、复位电路、采样信号滤波电路、驱动电路、主电路辅助电源组成；控制软件主要完成DC/DC变换器的启动。
本发明的结构特点及有益效果：
1、该发明采用恒压恒流的充电方式，缩短了充电时间，延长了电池寿命。
2、本发明采用了移相全桥DC/DC变换器，提高了充电器的可靠性。
3、充电电源的移相全桥电路采用了双闭环控制策略，保证了充电器的稳定性，使其输出稳定的电压、电流。
附图说明
图1为本发明的AC/DC变换器原理方框图；
图2为本发明的移相全桥变换器电路控制器框图；
图3为本发明驱动电路原理图；
图4为本发明程序结构流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理和具体连接关系做更详细地描述：
实施例1
结合图1，图1是本发明的AC/DC变换器原理方框图；单相交流输入电源经输入单相整流变成直流，全桥变换电路经过DC/AC变换，然后经高频变压器变压隔离，经全波整流电路，滤波电路转换成48V的直流输出。
实施例2
图2为本发明的移相全桥变换器电路控制器框图；包括主控芯片STM32F407IG、滤波电路、采样电路、外围电路和驱动电路；主控芯片来控制和调节驱动器所产生驱动信号，从而使电路中的功率开关安全可靠地按照输出电压的要求产生所对应的移相角；采样信号滤波电路主要负责将传感器采样信号通过电阻变成电压信号，再经适当放大后进入二阶压控有源滤波网络，然后送给控制器的AD转换器；驱动电路应用HCPL3123作为驱动芯片；外围电路是构成STM32F407IG最小系统的电路。
实施例3
图3为本发明的驱动电路原理图；结合图1和图3, 控制芯片STM32F407IG输出的PWM控制信号的高电平为3.3V,经过芯片HCPL3120将3.3V的电压转变为15V的电压,来驱动IGBT工作,并实现控制电路与主电路的隔离。
实施例4
图4为本发明的程序结构流程图；当系统上电后开始进行系统的初始化，包括时钟配置、I/O端口配置、中断优先级管理配置、看门狗设置、定时器配置、ADC设置；然后AD进行采样，进行逻辑判断；对于一个待充电电池来说，充电初期采样电压低于设定值，为恒流充电，充电后期，当采样电压高于设定值，则为恒压充电，若电压传感器测得电压异常，则控制器关断所有开关管。
Claims (3)
1.一种基于移相全桥的智能充电器，其特征在于：采用两阶段的恒压恒流充电方式，基于STM32F407IG控制的移相全桥智能充电器，包括充电主电路和充电器控制回路。
2.根据权利要求1所述的一种基于移相全桥的智能充电器，其特征在于：所述充电主电路为移相全桥变换器，单相交流输入电源经输入单相整流变成直流，全桥变换电路经过DC/AC变换，然后经高频变压器变压隔离，经全波整流电路，滤波电路转换成48V的直流输出。
3.根据权利要求1所述的一种基于移相全桥的智能充电器，其特征在于：所述的充电器控制回路采用STM32F407IG数字处理芯片结合软件实现的数字控制方案，控制和调节驱动器产生输出电压所对应移相角的驱动信号。
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| CN105305584A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-02-03 | 许继电源有限公司 | 一种大功率激光器能源组件 |
| CN106849294A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-06-13 | 华北科技学院 | 一种矿用铅酸蓄电池高频智能快充充电方法 |
| CN107086631A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-08-22 | 西安富立叶微电子有限责任公司 | 一种优先级可选的多路电流自适应充电装置 |
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| CN107086631B (zh) * | 2017-05-24 | 2023-12-05 | 西安富立叶微电子有限责任公司 | 一种优先级可选的多路电流自适应充电装置 |
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Application publication date: 20150128 |