CN105098860A - 利用top24x集成芯片实现恒流恒压的充电器控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用TOP24X集成芯片实现恒流恒压的充电器控制系统，主要由TOP24X集成芯片、充电电路模块、恒压恒流控制电路模块组成；本发明利用了TOP24X集成芯片具有高功率、高集成效能的特点，实现恒流、恒压和自动识别关断输出等功能，而且外部元件少、EMI低和自身保护功能强大等优点，使得产品具有了成本低、生产方便、抗干扰能力强、安全性和可靠性高等优点。

Description

利用TOP24X集成芯片实现恒流恒压的充电器控制系统

技术领域

本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，而电池充电器基本上都是用开关电源方式来实现的。因此判断一个电池充电器产品的优劣就在于其成本、安全性和可靠性等方面。

目前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，由于使用元件较多，因此此类产品中的产品不良率、成本和EMI都比较高。还有一些是以RCC的方式来实现的，此类电路虽然省掉了电源管理芯片，但依然需要较多的元件来实现，其产品的不良率、EMI问题依然较高，以及效率低等缺点。

目前TOP24X集成芯片以其高集成效能（将MOSFET、PWM控制、故障保护、电路检测和其他功能集于一体）以及外部元件少、EMI低、保护功能强大等优点在开关电源领域中已经得到广泛应用，但由于充电器在功能要求上的特殊性使得其在充电器领域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利用TOP24X集成芯片实现恒流恒压的充电器控制系统，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，能有效的降低成本和EMI，同时也使得生产工艺更加简便、安全性和可靠性更高。

本新型实用的技术方案如下：一种利用TOP24X集成芯片实现恒流恒压的充电器控制系统，TOP24X集成芯片、充电电路模块、恒压恒流控制电路模块；所述的TOP24X集成芯片与充电电路模块、恒压恒流控制电路模块电连接；

TOP24X集成芯片，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、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回控制脚，控制脚再通过其内部集成的一系列控制电路产生一个PWM驱动信号控制漏极和源极的通断时间。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。利用开关频率选择端（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，一些特殊场合下，可以选择频率为66KHz，以减小对外频率干扰。此外TOP24X集成芯片还内置了过温保护；

恒压恒流控制电路模块，用于检测输出电压和检测输出电流，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1，使漏极和源极开通的占空比减小，从而达到了恒压效果；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1，使漏极和源极开通的占空比减小，从而达到了恒流效果。

采用本发明所提供的充电器，与背景技术提到的开关电源管理芯片加功率开关管方案和RCC方案相比，其电路简单、外围元器件少、EMI低，TOP24X集成芯片高集成效能（将MOSFET、PWM控制、故障保护、电路检测和其他功能集于一体）的特点，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。

本发明是在TOP24X集成芯片成熟的开关电源电路上加入了充电器所需的恒流、恒压等功能将TOP24X集成芯片的优点应用于充电器上。

附图说明

附图1为本发明的原理框图；

附图2为本发明的具体电路图。

具体实施方式

下面结合图1、2对本发明工作原理作进一步说明：

本发明专利是一种基于TOP24X集成芯片的充电器，包括TOP24X集成芯片1、充电电路模块2、恒压恒流控制电路模块3，TOP24X集成芯片1，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、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回控制脚，控制脚再通过其内部集成的一系列控制电路产生一个PWM驱动信号控制漏极和源极的通断时间。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。利用开关频率选择端（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，一些特殊场合下，可以选择频率为66KHz，以减小对外频率干扰。此外TOP24X集成芯片还内置了过温保护；

当电源上电时，AC85～265V交流电通过整流滤波电路变为直流电，通过变压器T1初级到TOP24X集成芯片，当TOP24X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，再通过充电电路模块2，同时恒压恒流电路模块3也开始起作用一旦检测到输出直流电压超过设定值时，恒压恒流控制电路就会产生产生一个高于2.5V或设定的电流的反馈信号到TL431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第1脚和第2脚电流增大，通过耦合使光电耦合器U2第3脚和第4脚间电流增大，同时通过TOP24X集成芯片第1脚到地的电流增大，使得TOP24X集成芯片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或电流的最大值，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集成芯片和输出反馈电路供电。

当充电器上电后，输出关断电路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，输出关断电路关断输出。

本发明所提供的基于TOP24X集成芯片充电器具有外部元件少、保护功能强大、EMI低等优点，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。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用TOP24X集成芯片实现恒流恒压的充电器控制系统，其特征在于包括：TOP24X集成芯片、充电电路模块、恒压恒流控制电路模块；所述的TOP24X集成芯片与充电电路模块、恒压恒流控制电路模块电连接；

所述的TOP24X集成芯片，用于接收和处理充电电路模块反馈信号，再通过调节开通时间来控制充电器的输出；

所述的恒压恒流控制电路模块，用于检测和处理输出电压和电流信号并反馈给TOP24X集成芯片。

2.根据权利要求1所述的利用TOP24X集成芯片实现恒流恒压的充电器控制系统，其特征在于包括：所述TOP24X集成芯片共有六个引线端，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。