CN106953393A - 一种恒流充电电路、储能电源及恒流充电方法 - Google Patents

一种恒流充电电路、储能电源及恒流充电方法 Download PDF

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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

本发明公开了一种恒流充电电路、储能电源及恒流充电方法,恒流充电电路包括恒压驱动芯片和电流反馈电路;(1)恒压驱动芯片的电压输出端为恒流充电电路的正输出端VOUT+;恒压驱动芯片的负输出端接地;恒压驱动芯片由直流电压供电端VIN+和VIN‑供电;(2)所述的电流反馈电路包括电阻R1、R2和R5和参考电压端VREF+;参考电压端VREF+通过依次串联的电阻R1、R2和R5接地;电阻R5与R2的连接点为恒流充电电路的负输出端VOUT‑;电阻R1与R2的连接点接恒压驱动芯片的反馈端FB。该恒流充电电路易于实施,灵活性好,稳定性好,且成本低。

Description

一种恒流充电电路、储能电源及恒流充电方法
技术领域
本发明涉及一种恒流充电电路、储能电源及恒流充电方法。
背景技术
现在锂电池的充电,由于需要恒流充电,特别是大电流的恒流充电,基本上没有专用的IC可以去实现,锂电池的充电现在有三种方法来实现:
A.采用专用恒流IC方案
B.恒压IC加运放的解决方案来。
C.电压反馈的取样电阻和电流取样电阻串联法。
A.专用恒流IC方案存在下面几个缺点:
1.成本高,一般一个输出2A的IC的价格在3元以上。
2.电压电流参数受限制,能选的IC太少,可选性太差,可替代性几乎为零。
B.恒压IC加运放的方案:
1.成本较高,一般一个普通运放IC需要0.6元左右,再加上其它外围元件的成本会增加在1元左右。
2.线路复杂,电路控制环的稳定性差。
C.电压反馈的取样电阻和电流取样电阻串联法。
1.控制特性差,在负载变化范围大时,输出电流会不能做到恒流。
2.稳定性差,电流输出随着输出电压的变化而变化。
因此,有必要设计一种新的恒流充电电路及恒流充电方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种恒流充电电路、储能电源及恒流充电方法,该恒流充电电路易于实施,灵活性好,稳定性好,且成本低。
发明的技术解决方案如下:
一种恒流充电电路,包括恒压驱动芯片和电流反馈电路;
(1)恒压驱动芯片的电压输出端为恒流充电电路的正输出端VOUT+;恒压驱动芯片的负输出端接地;
恒压驱动芯片由直流电压供电端VIN+和VIN-供电;
(2)所述的电流反馈电路包括电阻R1、R2和R5和参考电压端VREF+;
参考电压端VREF+通过依次串联的电阻R1、R2和R5接地;
电阻R5与R2的连接点为恒流充电电路的负输出端VOUT-;
电阻R1与R2的连接点接恒压驱动芯片的反馈端FB。
所述的恒流充电电路还包括电压反馈电路;
电压反馈电路包括电阻R3和R4以及二极管D1;
电阻R3和R4串联后接在恒流充电电路的正输出端VOUT+与地之间;电阻R3和R4的连接点接二极管D1的阳极;二极管D1的阴极接恒压驱动芯片的反馈端FB。
在恒流充电电路的正输出端VOUT+和负输入端之间跨接有电容C2。
在直流电压供电端VIN+和VIN-之间跨接有电容C1。
所述的恒压驱动芯片采用ZTP7192器件。也可以是市场上其他的恒压驱动芯片。如MP1495,MP1593,RT8296,MC34063,FP5138…………。
一种储能电源,包括储能模块和为储能模块充电的恒流充电电路;所述的恒流充电电路采用前述的恒流充电电路。
所述的储能模块为锂电池或超级电容。
一种恒流充电方法,通过恒压驱动芯片及电流反馈电流实现恒流驱动;
(1)恒压驱动芯片的电压输出端为恒流充电电路的正输出端VOUT+;恒压驱动芯片的负输出端接地;
恒压驱动芯片由直流电压供电端VIN+和VIN-供电;
(2)所述的电流反馈电路包括电阻R1、R2和R5和参考电压端VREF+;
参考电压端VREF+通过依次串联的电阻R1、R2和R5接地;
电阻R5与R2的连接点为恒流充电电路的负输出端VOUT-;
电阻R1与R2的连接点接恒压驱动芯片的反馈端FB。
采用电压反馈电路与恒压驱动芯片相结合实现过压保护;
电压反馈电路包括电阻R3和R4以及二极管D1;
电阻R3和R4串联后接在恒流充电电路的正输出端VOUT+与地之间;电阻R3和R4的连接点接二极管D1的阳极;二极管D1的阴极接恒压驱动芯片的反馈端FB。
在恒流充电电路的正输出端VOUT+和负输入端之间跨接有电容C2;
在直流电压供电端VIN+和VIN-之间跨接有电容C1。
FB与地之间接有电容C3。
本发明采用一个参考电源分压和取样电阻一起组成电流反馈环去控制电压反馈的方式去实现电流的恒流,称这种方法为参考电压恒流法。
有益效果:
本发明的恒流充电电路、储能电源及恒流充电方法,是一种全新的恒流实现方案。其核心是通过用恒压芯片实现恒流。而且,输出电流的大小可以灵活设定,灵活性好。比原来的采用恒流芯片应用效果好。实践表明,本发明的充电电路控制效果突出,成本显著降低。
附图说明
图1为恒流充电电路的原理图。
图2为具体应用场景图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明:
实施例1:如图1的原理图,各元件或标号说明:
VIN+-----输入电源正极。
VIN------输入电源负极。
VOUT+-----输出电源正极。
VOUT-----输出电源负极。
VREF+-----参考电源的正极
C1为输入滤波电容。
C2为输出滤波电容。
C3为电流采样反馈滤波。
R1,R2,R5,C3组成电流采样反馈线路。
R3,R4,为电压采样反馈电路。
D1为隔离二级管。
工作原理说明:
采用稳定参考电源作为基准电压,采用R1,R2,R5分压得到与FB相等的电压,从而通过FB去调整DCDC IC的内部PWM而控制输出电流的大小。例如,当输出电流变大,在取样电阻R5上的电压就会升高,由于VRFE+是固定的值,从而是FB电压变大,FB变大,占空比就会减少,从而是输出电流减少,而完成一个完整的反馈,达到稳定电流输出的目的。
恒流计算:
设R5上流过电流产生的电压为VIo,输出电流为Io
参考电压为VREF+=2.5V,
FB电压为VFB=0.6V,
R5=0.1Ω,R1=40KΩ,R2=10KΩ
则:
VIo=Io*R5
VFB=VIo+((VREF+-VIo)*R2/(R1+R2))
计算得:
Io=(VFB*(R1+R2)-R2*VREF+)/R1*R5
如果取K=(VFB*(R1+R2)-R2*VREF+)/R1则等式
Io=K/R5
从计算公式看,Io输出电流与输出电压和输入电压没有任何关系,只与VFB.R1,R2,VREF有关,而这些参数在具体的设计中,它们都是固定的(VFB在稳态时是固定的,对于芯片fp7192恒压芯片,其稳态值为0.6v),所以K必然为一个固定的值,所以算式:
Io=K/R5具有极好的线性度,及具有优良的可控性。
把上面的参数赋予上面设定的具体值可得:
Io=(VFB*(R1+R2)-R2*VREF+)/R1*R5
=(0.6*(40+10)-10*2.5)/40*0.1
=1.25A
恒压芯片。成本约0.8元
从以上的等式中可以看到,此方案引入固定的VREF+,从而使Io变成一个只与R5取样电阻成线性关系的等式,使Io变成恒定,从而达到恒流的目的。
本方案参考电压恒流法的特点如下:
1.使用稳定固定VREF+电压,便于精度的控制和稳定性控制。
2.使用将电流采样变成电阻分压反馈,更简单可靠。
3.适用性广,任何需要恒流的线路都可以使用。
4.成本大幅降低,例如使用IC恒流方案做12V/1A输出要3元以上,而使用本方案在1元以内。

Claims (10)

1.一种恒流充电电路,其特征在于,包括恒压驱动芯片和电流反馈电路;
(1)恒压驱动芯片的电压输出端为恒流充电电路的正输出端VOUT+;恒压驱动芯片的负输出端接地;
恒压驱动芯片由直流电压供电端VIN+和VIN-供电;
(2)所述的电流反馈电路包括电阻R1、R2和R5和参考电压端VREF+;
参考电压端VREF+通过依次串联的电阻R1、R2和R5接地;
电阻R5与R2的连接点为恒流充电电路的负输出端VOUT-;
电阻R1与R2的连接点接恒压驱动芯片的反馈端FB。
2.根据权利要求1所述的恒流充电电路,其特征在于,还包括电压反馈电路;
电压反馈电路包括电阻R3和R4以及二极管D1;
电阻R3和R4串联后接在恒流充电电路的正输出端VOUT+与地之间;电阻R3和R4的连接点接二极管D1的阳极;二极管D1的阴极接恒压驱动芯片的反馈端FB。
3.根据权利要求1所述的恒流充电电路,其特征在于,在恒流充电电路的正输出端VOUT+和负输入端之间跨接有电容C2。
4.根据权利要求1所述的恒流充电电路,其特征在于,在直流电压供电端VIN+和VIN-之间跨接有电容C1。
5.根据权利要求1-4任一项所述的恒流充电电路,其特征在于,所述的恒压驱动芯片采用ZTP7192器件。
6.一种储能电源,其特征在于,包括储能模块和为储能模块充电的恒流充电电路;所述的恒流充电电路采用权利要求1-4任一项所述的恒流充电电路。
7.根据权利要求6所述的储能电源,其特征在于,所述的储能模块为锂电池或超级电容。
8.一种恒流充电方法,其特征在于,通过恒压驱动芯片及电流反馈电流实现恒流驱动;
(1)恒压驱动芯片的电压输出端为恒流充电电路的正输出端VOUT+;恒压驱动芯片的负输出端接地;
恒压驱动芯片由直流电压供电端VIN+和VIN-供电;
(2)所述的电流反馈电路包括电阻R1、R2和R5和参考电压端VREF+;
参考电压端VREF+通过依次串联的电阻R1、R2和R5接地;
电阻R5与R2的连接点为恒流充电电路的负输出端VOUT-;
电阻R1与R2的连接点接恒压驱动芯片的反馈端FB。
9.根据权利要求8所述的恒流充电方法,其特征在于,采用电压反馈电路与恒压驱动芯片相结合实现过压保护;
电压反馈电路包括电阻R3和R4以及二极管D1;
电阻R3和R4串联后接在恒流充电电路的正输出端VOUT+与地之间;电阻R3和R4的连接点接二极管D1的阳极;二极管D1的阴极接恒压驱动芯片的反馈端FB。
10.根据权利要求9所述的恒流充电方法,其特征在于,在恒流充电电路的正输出端VOUT+和负输入端之间跨接有电容C2;
在直流电压供电端VIN+和VIN-之间跨接有电容C1。
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