CN104753155B - 在线式集成一体化开关式恒流充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线式集成一体化开关式恒流充电器，包括工频变压器、整流和滤波电路、恒流充电功率电路、恒流充电控制电路和输出滤波电路。AC220伏交流经在线式工频变压器T1变压后输出给集成桥式整流器D1，经D1整流后经电容C1滤波输出稳定的直流电压VIN，直流电压VIN输出给恒流充电功率电路，恒流充电功率电路受恒流充电控制电路控制输出恒定电流给输出滤波电路，然后经输出滤波电路滤波形成恒定直流输出。本发明具有电网适应能力强，输出电压范围宽、充电速度快、自动浮充模式、可靠性高、环境适应能力强等特点。

Description

在线式集成一体化开关式恒流充电器
技术领域
本发明涉及一种恒流充电器，具体地说，涉及一种在线式集成一体化开关式恒流充电器。
背景技术
因为蓄电池在馈电时内阻很低，充电电流必须进行限制才能保证充电安全，所以一般采用专用充电器对蓄电池进行充电。传统的充电器采用输出端串联限流电阻器的方式限定充电电流，结构比较简单，但串联的限流电阻使充电器自身的功耗增大，影响充电效率。其次，蓄电池接近充饱时由于充电电流减小而使充电时间增长。并且这种充电器一般不支持浮充模式充电。
发明内容
本发明正是为了解决现有技术的缺陷，而设计的一种在线式集成一体化开关式恒流充电器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种在线式集成一体化开关式恒流充电器，包括工频变压器、整流和滤波电路、恒流充电功率电路、恒流充电控制电路和输出滤波电路。AC220伏交流经在线式工频变压器T1变压后输出给集成桥式整流器D1，经D1整流后经电容C1滤波输出稳定的直流电压VIN，直流电压VIN输出给恒流充电功率电路，恒流充电功率电路受恒流充电控制电路控制输出恒定电流给输出滤波电路，然后经输出滤波电路滤波形成恒定直流输出；输出滤波电路由稳压二极管D4和滤波电容C3、C4并联构成。
所述在线式集成一体化开关式恒流充电器，其恒流充电功率电路由开关斩波器、光电耦合器、采样电阻和外围电路组成，其电路连接关系是：直流电压VIN接入开关斩波器IC1的IN端，开关斩波器IC1的SG端连接-Vout端，开关斩波器IC1的VADJ端接光电耦合器IC2-A的次级4脚以及串联的电阻R*和R1的中间点，开关斩波器IC1的OUT端接二极管D2阴极和电感L30一端，二极管D2阳极接地；电感L30另一端接二极管D1阳极、电容C2和C3的正极、二极管D3阴极、电阻R*另一端、电容C4和C5正极、光电耦合器IC2-A的次级6脚，然后正向串接二极管D4连接至+Vout，二极管D1阴极接直流电压VIN；GND端与-Vout端之间串接电阻Rs；电容C2、C3 和C5负极、二极管D3阳极、电阻R1另一端接-Vout，并与连接点Ｒ相连；开关斩波器IC1为L4960，光电耦合器IC2为TIL117。
所述在线式集成一体化开关式恒流充电器，其恒流充电控制电路由三端稳压器、运算放大器、光电耦合器和外围电路组成，其电路连接关系是：直流电压VIN连接三端稳压器IC4的1脚，三端稳压器IC4的2脚接地，3脚接电阻R31一端、运算放大器IC3供电正端和电容C32正极，电容C32负极接地；运算放大器IC3同相端通过电阻R32与连接点R相连，反相端接在电阻R31另一端，电阻R3*串接在运算放大器IC3反相端和GND之间；运算放大器IC3供电负端接GND，运算放大器IC3输出端通过串联电阻R33和电感L31与光电耦合器IC2-B初级1脚相连，光电耦合器IC2-B初级2脚接GND，电容C31正向并联在光电耦合器IC2-B的初级1脚和2脚之间；三端稳压器IC4为LM7806，运算放大器IC3为LM358N。
本发明一种在线式集成一体化开关式恒流充电器，输入采用工频变压器降压，直流输出采用集成开关斩波器稳定电压。充电控制电路采用光耦反馈，电压比较器调整技术恒定限制充电电流。采用实体灌封全金属密闭结构提高环境适应能力。在充电功率电路部分，开关斩波器内部的调整管工作在开关状态，VADJ端通过输出端的分压电阻对输出电压采样，然后反馈到芯片控制电路，芯片控制电路对采样信号处理后，通过改变调整管的开关占空比控制输出电压，实现电压相对稳定。输出采样采用低阻值电阻器串联在输出线路上，通过检测采样电阻两端的电压变化检测输出电流变化，反馈给调整电路进行输出电压调整，使蓄电池逐渐充饱过程中输出电压同时适应性调整，实现了充电电流的相对恒定。
本发明的工作过程是：交流220V输入先经工频变压器进行隔离降压，以满足后级斩波器芯片的低压供电要求，经整流滤波电路转换为脉动直流，再经集成开关斩波器稳定电压输出，充电控制电路采用低阻值电阻采样、光耦反馈，电压比较器调整输出电流。其中，输出采样采用低阻值电阻器串联在输出线路上，通过检测采样电阻两端的电压变化检测输出电流变化，反馈给调整电路进行输出电压调整，使蓄电池逐渐充饱过程中输出电压同时适应性调整，实现了充电电流的相对恒定。
本发明与传统的线性电源相比有如下优点：
1、在线式工作模式，直接接入市电电网工作。
2、恒流充电模式，保证充电安全和快速充电需求。
3、电池充满后自动进入浮充模式。
4、全金属密封，实体灌封，耐苛刻使用环境。
5、 供电电网兼容性强。
本发明的有益效果是具有恒流充电输出，充电损耗小，自动浮充模式、充电时间短、电网适应能力强等特点。
附图说明
图1为本发明电路原理框图。
图2为本发明输入工频降压及整流和滤波电路原理图。
图3为本发明恒流充电功率电路原理图。
图4为本发明恒流充电控制电路原理图。
图5为本发明输出滤波电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1、2和5所示，本发明一种在线式集成一体化开关式恒流充电器，包括工频变压器、整流和滤波电路、恒流充电功率电路、恒流充电控制电路和输出滤波电路。AC220伏交流经在线式工频变压器T1变压后输出给集成桥式整流器D1，经D1整流后经电容C1滤波输出稳定的直流电压VIN，直流电压VIN输出给恒流充电功率电路，恒流充电功率电路受恒流充电控制电路控制输出恒定电流给输出滤波电路，然后经输出滤波电路滤波形成恒定直流输出；输出滤波电路由稳压二极管D4和滤波电容C3、C4并联构成。
如图3所示，所述在线式集成一体化开关式恒流充电器，其恒流充电功率电路由开关斩波器、光电耦合器、采样电阻和外围电路组成，其电路连接关系是：直流电压VIN接入开关斩波器IC1的IN端，开关斩波器IC1的SG端连接-Vout端，开关斩波器IC1的VADJ端接光电耦合器IC2-A的次级4脚以及串联的电阻R*和R1的中间点，开关斩波器IC1的OUT端接二极管D2阴极和电感L30一端，二极管D2阳极接地；电感L30另一端接二极管D1阳极、电容C2和C3的正极、二极管D3阴极、电阻R*另一端、电容C4和C5正极、光电耦合器IC2-A的次级6脚，然后正向串接二极管D4连接至+Vout，二极管D1阴极接直流电压VIN；GND端与-Vout端之间串接电阻Rs；电容C2、C3 和C5负极、二极管D3阳极、电阻R1另一端接-Vout，并与连接点Ｒ相连；开关斩波器IC1为L4960，光电耦合器IC2为TIL117。
如图4所示，所述在线式集成一体化开关式恒流充电器，其恒流充电控制电路由三端稳压器、运算放大器、光电耦合器和外围电路组成，其电路连接关系是：直流电压VIN连接三端稳压器IC4的1脚，三端稳压器IC4的2脚接地，3脚接电阻R31一端、运算放大器IC3供电正端和电容C32正极，电容C32负极接地；运算放大器IC3同相端通过电阻R32与连接点R相连，反相端接在电阻R31另一端，电阻R3*串接在运算放大器IC3反相端和GND之间；运算放大器IC3供电负端接GND，运算放大器IC3输出端通过串联电阻R33和电感L31与光电耦合器IC2-B初级1脚相连，光电耦合器IC2-B初级2脚接GND，电容C31正向并联在光电耦合器IC2-B的初级1脚和2脚之间；三端稳压器IC4为LM7806，运算放大器IC3为LM358N。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种在线式集成一体化开关式恒流充电器，包括工频变压器、整流和滤波电路、恒流充电功率电路、恒流充电控制电路和输出滤波电路；其特征在于：AC220伏交流经在线式工频变压器T1变压后输出给集成桥式整流器D1，经D1整流后经电容C1滤波输出稳定的直流电压VIN，直流电压VIN输出给恒流充电功率电路，恒流充电功率电路受恒流充电控制电路控制输出恒定电流给输出滤波电路，然后经输出滤波电路滤波形成恒定直流输出；输出滤波电路由稳压二极管D4和滤波电容C3、C4并联构成；恒流充电功率电路由开关斩波器、光电耦合器IC2-A、采样电阻和外围电路组成，恒流充电功率电路的电路连接关系是：直流电压VIN接入开关斩波器IC1的IN端，开关斩波器IC1的SG端连接-Vout端，开关斩波器IC1的VADJ端接光电耦合器IC2-A的次级4脚以及串联的电阻R*和R1的中间点，开关斩波器IC1的OUT端接二极管D2阴极和电感L30一端，二极管D2阳极接地；电感L30另一端接二极管D1阳极、电容C2和C3的正极、二极管D3阴极、电阻R*另一端、电容C4和C5正极、光电耦合器IC2-A的次级6脚，然后正向串接二极管D4连接至+Vout，二极管D1阴极接直流电压VIN；GND端与-Vout端之间串接电阻Rs；电容C2、C3 和C5负极、二极管D3阳极、电阻R1另一端接-Vout，并与连接点Ｒ相连；开关斩波器IC1为L4960，光电耦合器IC2为TIL117；恒流充电控制电路由三端稳压器、运算放大器、光电耦合器IC2-B和外围电路组成，恒流充电控制电路的电路连接关系是：直流电压VIN连接三端稳压器IC4的1脚，三端稳压器IC4的2脚接地，3脚接电阻R31一端、运算放大器IC3供电正端和电容C32正极，电容C32负极接地；运算放大器IC3同相端通过电阻R32与连接点R相连，反相端接在电阻R31另一端，电阻R3*串接在运算放大器IC3反相端和GND之间；运算放大器IC3供电负端接GND，运算放大器IC3输出端通过串联电阻R33和电感L31与光电耦合器IC2-B初级1脚相连，光电耦合器IC2-B初级2脚接GND，电容C31正向并联在光电耦合器IC2-B的初级1脚和2脚之间；三端稳压器IC4为LM7806，运算放大器IC3为LM358N。
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