CN107888093A

CN107888093A - 一种多功能便携式充电电源

Info

Publication number: CN107888093A
Application number: CN201710986585.2A
Authority: CN
Inventors: 赵雨; 丁岚
Original assignee: HEFEI CHENGTEK ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEFEI CHENGTEK ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2018-04-06

Abstract

本发明公开了一种多功能便携式充电电源，包括主电路、控制电路、保护电路、蓄电池，该电源通过采用改进的ZVT双管正激变换主电路拓扑结构，电源效率提高了90%，并且有效地抑制了电压、电流的变化率，缩短了主开关管MOS管Q1与Q2开通和关断期间电压和电流的重叠时间，与硬开关相比减小了装置的开关损耗和电磁干扰，另外，控制电路采用的电压、电流双闭环控制方式，进一步提高了电源的可靠性，经实验验证输出波形良好，该充电电源具有体积小、重量轻、多功能、便携的特点。

Description

一种多功能便携式充电电源

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，具体是一种多功能便携式充电电源。

背景技术

目前，在车辆电气设备检查、维护和修理中，使用的外部电源体积和重量较大且移动困难，给实际工作带来了困难。因此，研制一种功率大、重量轻的便携式多功能车辆维修电源成为装备保障的迫切要求。

高频开关电源具有体积小、重量轻、效率高等优点，能够满足野外装备检修对电源的要求。大功率开关电源一般采用双管正激和全桥拓扑结构，但全桥电路存在直通和偏磁的问题，影响电源功率输出和且输出纹波大，电路中存在一定的开关损耗和电磁干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能便携式充电电源，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多功能便携式充电电源，包括主电路、控制电路、保护电路、蓄电池，所述主电路包括三相输入电路、三相整流滤波电路、高频功率变换电路、整流输出电路，所述三相输入电路连接三相整流滤波电路，三相整流滤波电路连接高频功率变换电路，高频功率变换电路通过整流输出电路连接蓄电池，所述高频功率变换电路输出端连接控制电路，控制电路连接高频功率变换电路输入端，整流输出电路连接控制电路与保护电路，三相整流滤波电路连接保护电路，保护电路连接控制电路。

作为本发明进一步的方案：所述高频功率变换电路包括ZTV双管正激变换器主电路图，所述ZTV双管正激变换器主电路图包括供电电源Vi、MOS管Qa、二极管Da1、二极管Da2、谐振电感L1、谐振电容Cr、二极管D1、二极管D2、二极管Z1、二极管Z2、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管Dq1、二极管Dq2、二极管Da3、二极管Da4、二极管Dr1、二极管Dr2、高频变压器T、晶体振荡器X、电感L2、电感L3、负载电源Vd，所述二极管Da1、MOS管Qa、二极管Da2、谐振电感L1、谐振电容Cr组成谐振电路，所述二极管D1负极接供电电源Vi正极，二极管D1正极接谐振电容Cr正极、二极管D2正极接供电电源Vi负极，二极管D2负极接谐振电容Cr负极，所述谐振电容Cr正极接二极管Da4负极，二极管Da4正极接MOS管Q2漏极，MOS管Q2源极接二极管D2正极，MOS管Q2两端并联二极管Dq2，且二极管Dq2正极接MOS管Q2源极，MOS管Q2漏极接高频变压器T输入端负极，高频变压器T输入端正极接MOS管Q2源极，MOS管Q2漏极接二极管D1负极、MOS管Q2源极接二极管Da3负极，二极管Da3正极接谐振电容Cr负极，MOS管Q2两端并联二极管二极管Dq1，高频变压器T输出端正极接电感L2一端，电感L2另一端接二极管Dr1正极，二极管Dr1负极接电感L3一端，电感L3另一端接负载电源Vd正极，负载电源Vd负极接高频变压器T输出端负极，晶体振荡器X并联在负载电源Vd两端，二极管Dr2负极接二极管Dr1负极，二极管Dr2正极接高频变压器T输出端负极。

作为本发明进一步的方案：所述谐振电路中二极管Da1作为辅助二极管并联在MOS管Qa两端，所述二极管Da2负极接MOS管Qa漏极，二极管Da2与谐振电感L1串联，谐振电感L1连接谐振电容Cr正极，谐振电容Cr负极连接在MOS管Qa源极。

作为本发明进一步的方案：所述二极管D1与二极管D2分别串联稳压二极管Z1和稳压二极管Z2，二极管D1负极接稳压二极管Z1负极，二极管D2正极接稳压二极管Z2正极。

作为本发明进一步的方案：所述控制电路采用带逐脉冲比较控制的双闭环控制方式，控制电路包括电压比较器、逐脉冲比较器、脉冲分配电路、驱动电路、软启动控制电路、反馈信号输出电路、三角波发出电路、原边电流取样电路、保护电路，谐振管驱动电路，所述电压比较器连接逐脉冲比较器，电压比较器设定有电压给定值，所述逐脉冲比较器连接脉冲分配电路，脉冲分配电路连接驱动电路，所述软启动控制电路与原边电流取样电路连接逐脉冲比较器，所述三角波发出电路分别连接逐脉冲比较器、脉冲分配电路及谐振管驱动电路，所述反馈信号输出电路通过电压反馈连接电压比较器，反馈信号输出电路通过电流反馈连接保护电路，再连接逐脉冲比较器；

作为本发明进一步的方案：所述保护电路包括输入过欠压和缺相保护电路、直流输出过压电路、过流保护电路、过温、轻载保护电路及显示单元与控制单元，所述显示单元用于各种工作模式和故障状态的显示,所述控制单元用于有启动、停止控制，工作模式转换控制，降容控制以及复位控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该充电电源通过采用改进的ZVT双管正激变换主电路拓扑结构，电源效率提高了90%，并且有效地抑制了电压、电流的变化率，缩短了主开关管MOS管Q1与Q2开通和关断期间电压和电流的重叠时间，与硬开关相比减小了装置的开关损耗和电磁干扰，另外，控制电路采用的电压、电流双闭环控制方式，进一步提高了电源的可靠性，经实验验证输出波形良好，该充电电源具有体积小、重量轻、多功能、便携的特点。

附图说明

图1为一种多功能便携式充电电源系统结构图；

图2为ZTV双管正激变换器主电路图；

图3为控制电路框图。

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做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。

请参阅图1-3，一种多功能便携式充电电源，包括主电路100、控制电路200、保护电路300、蓄电池400，所述主电路100包括三相输入电路110、三相整流滤波电路120、高频功率变换电路130、整流输出电路140，所述三相输入电路110连接三相整流滤波电路120，三相整流滤波电路120连接高频功率变换电路130，高频功率变换电路130通过整流输出电路140连接蓄电池400，所述高频功率变换电路130输出端连接控制电路200，控制电路200连接高频功率变换电路130输入端，整流输出电路140连接控制电路200与保护电路300，三相整流滤波电路120连接保护电路300，保护电路300连接控制电路200。

所述高频功率变换电路130包括ZTV双管正激变换器主电路图，所述ZTV双管正激变换器主电路图包括供电电源Vi、MOS管Qa、二极管Da1、二极管Da2、谐振电感L1、谐振电容Cr、二极管D1、二极管D2、二极管Z1、二极管Z2、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管Dq1、二极管Dq2、二极管Da3、二极管Da4、二极管Dr1、二极管Dr2、高频变压器T、晶体振荡器X、电感L2、电感L3、负载电源Vd，所述二极管Da1、MOS管Qa、二极管Da2、谐振电感L1、谐振电容Cr组成谐振电路，所述二极管D1负极接供电电源Vi正极，二极管D1正极接谐振电容Cr正极、二极管D2正极接供电电源Vi负极，二极管D2负极接谐振电容Cr负极，所述谐振电容Cr正极接二极管Da4负极，二极管Da4正极接MOS管Q2漏极，MOS管Q2源极接二极管D2正极，MOS管Q2两端并联二极管Dq2，且二极管Dq2正极接MOS管Q2源极，MOS管Q2漏极接高频变压器T输入端负极，高频变压器T输入端正极接MOS管Q2源极，MOS管Q2漏极接二极管D1负极、MOS管Q2源极接二极管Da3负极，二极管Da3正极接谐振电容Cr负极，MOS管Q2两端并联二极管二极管Dq1，高频变压器T输出端正极接电感L2一端，电感L2另一端接二极管Dr1正极，二极管Dr1负极接电感L3一端，电感L3另一端接负载电源Vd正极，负载电源Vd负极接高频变压器T输出端负极，晶体振荡器X并联在负载电源Vd两端，二极管Dr2负极接二极管Dr1负极，二极管Dr2正极接高频变压器T输出端负极。

所述谐振电路中二极管Da1作为辅助二极管并联在MOS管Qa两端，所述二极管Da2负极接MOS管Qa漏极，二极管Da2与谐振电感L1串联，谐振电感L1连接谐振电容Cr正极，谐振电容Cr负极连接在MOS管Qa源极。

所述二极管D1与二极管D2分别串联稳压二极管Z1和稳压二极管Z2，二极管D1负极接稳压二极管Z1负极，二极管D2正极接稳压二极管Z2正极，通过提高谐振电容Cr的钳位电压来提高谐振电容的正向充电电压，满足MOS管Q1与MOS管的零压导通条件。

所述控制电路200采用带逐脉冲比较控制的双闭环控制方式，控制电路200包括电压比较器210、逐脉冲比较器220、脉冲分配电路230、驱动电路240、软启动控制电路250、反馈信号输出电路260、三角波发出电路270、原边电流取样电路280、保护电路300，谐振管驱动电路290，所述电压比较器210连接逐脉冲比较器220，电压比较器210设定有电压给定值，所述逐脉冲比较器220连接脉冲分配电路230，脉冲分配电路230连接驱动电路240，所述软启动控制电路250与原边电流取样电路280连接逐脉冲比较器220，所述三角波发出电路270分别连接逐脉冲比较器220、脉冲分配电路230及谐振管驱动电路290，所述反馈信号输出电路260通过电压反馈连接电压比较器210，反馈信号输出电路260通过电流反馈连接保护电路，再连接逐脉冲比较器220；

在双环控制系统中，外环电压控制器210采用了PID控制方式，以保证输出电压的无静差调节；内环脉冲比较控制器220将电压比较器210的输出直流信号转换为脉冲宽度信号，并将该脉冲信号送至脉冲分配电路230，脉冲分配电路230将单路脉冲信号转换，由驱动电路240隔离放大 ,驱动MOS管Q1、MOS管Q2与MOS管Qa；所述带逐脉冲电流比较控制方式为在每个脉冲周期内，完成原边电流与电压外环输出的恒定值的比较，以决定输出的脉冲宽度，这样就实现了在每一控制脉冲周期内的电流控制，从而提高了整个电源装置的运行可靠性。

所述保护电路包括输入过欠压和缺相保护电路、直流输出过压电路、过流保护电路、过温、轻载保护电路及显示单元与控制单元，所述显示单元用于各种工作模式和故障状态的显示,以提示操作人员，同时为调试和检修提供方便，所述控制单元用于有启动、停止控制，工作模式转换控制，降容控制以及复位控制。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种多功能便携式充电电源，其特征在于，包括主电路（100）、控制电路（200）、保护电路（300）、蓄电池（400），所述主电路（100）包括三相输入电路（110）、三相整流滤波电路（120）、高频功率变换电路（130）、整流输出电路（140），所述三相输入电路（110）连接三相整流滤波电路（120），三相整流滤波电路（120）连接高频功率变换电路（130），高频功率变换电路（130）通过整流输出电路（140）连接蓄电池（400），所述高频功率变换电路（130）输出端连接控制电路（200），控制电路（200）连接高频功率变换电路（130）输入端，整流输出电路（140）连接控制电路（200）与保护电路（300），三相整流滤波电路（120）连接保护电路（300），保护电路（300）连接控制电路（200）。

2.根据权利要求1所述的一种多功能便携式充电电源，其特征在于，所述高频功率变换电路（130）包括ZTV双管正激变换器主电路图，所述ZTV双管正激变换器主电路图包括供电电源Vi、MOS管Qa、二极管Da1、二极管Da2、谐振电感L1、谐振电容Cr、二极管D1、二极管D2、二极管Z1、二极管Z2、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管Dq1、二极管Dq2、二极管Da3、二极管Da4、二极管Dr1、二极管Dr2、高频变压器T、晶体振荡器X、电感L2、电感L3、负载电源Vd，所述二极管Da1、MOS管Qa、二极管Da2、谐振电感L1、谐振电容Cr组成谐振电路，所述二极管D1负极接供电电源Vi正极，二极管D1正极接谐振电容Cr正极、二极管D2正极接供电电源Vi负极，二极管D2负极接谐振电容Cr负极，所述谐振电容Cr正极接二极管Da4负极，二极管Da4正极接MOS管Q2漏极，MOS管Q2源极接二极管D2正极，MOS管Q2两端并联二极管Dq2，且二极管Dq2正极接MOS管Q2源极，MOS管Q2漏极接高频变压器T输入端负极，高频变压器T输入端正极接MOS管Q2源极，MOS管Q2漏极接二极管D1负极、MOS管Q2源极接二极管Da3负极，二极管Da3正极接谐振电容Cr负极，MOS管Q2两端并联二极管二极管Dq1，高频变压器T输出端正极接电感L2一端，电感L2另一端接二极管Dr1正极，二极管Dr1负极接电感L3一端，电感L3另一端接负载电源Vd正极，负载电源Vd负极接高频变压器T输出端负极，晶体振荡器X并联在负载电源Vd两端，二极管Dr2负极接二极管Dr1负极，二极管Dr2正极接高频变压器T输出端负极。

3.根据权利要求2所述的一种多功能便携式充电电源，其特征在于，所述谐振电路中二极管Da1作为辅助二极管并联在MOS管Qa两端，所述二极管Da2负极接MOS管Qa漏极，二极管Da2与谐振电感L1串联，谐振电感L1连接谐振电容Cr正极，谐振电容Cr负极连接在MOS管Qa源极。

4.根据权利要求2所述的一种多功能便携式充电电源，其特征在于，所述二极管D1与二极管D2分别串联稳压二极管Z1和稳压二极管Z2，二极管D1负极接稳压二极管Z1负极，二极管D2正极接稳压二极管Z2正极。

5.根据权利要求1所述的一种多功能便携式充电电源，其特征在于，所述控制电路（200）采用带逐脉冲比较控制的双闭环控制方式，控制电路（200）包括电压比较器（210）、逐脉冲比较器（220）、脉冲分配电路（230）、驱动电路（240）、软启动控制电路（250）、反馈信号输出电路（260）、三角波发出电路（270）、原边电流取样电路（280）、保护电路（300），谐振管驱动电路（290），所述电压比较器（210）连接逐脉冲比较器（220），电压比较器（210）设定有电压给定值，所述逐脉冲比较器（220）连接脉冲分配电路（230），脉冲分配电路（230）连接驱动电路（240），所述软启动控制电路（250）与原边电流取样电路（280）连接逐脉冲比较器（220），所述三角波发出电路（270）分别连接逐脉冲比较器（220）、脉冲分配电路（230）及谐振管驱动电路（290），所述反馈信号输出电路（260）通过电压反馈连接电压比较器（210），反馈信号输出电路（260）通过电流反馈连接保护电路，再连接逐脉冲比较器（220）。

6.根据权利要求1或5所述的一种多功能便携式充电电源，其特征在于，所述保护电路包括输入过欠压和缺相保护电路、直流输出过压电路、过流保护电路、过温、轻载保护电路及显示单元与控制单元，所述显示单元用于各种工作模式和故障状态的显示,所述控制单元用于有启动、停止控制，工作模式转换控制，降容控制以及复位控制。