CN108964203A - 充电继电器的压差调节电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池充电领域，尤其涉及充电继电器的压差调节电路，包括：滤波整流电路、变压电路、开关电路、检测控制电路、电压调节反馈电路、PWM驱动电路以及电池管理电路，变压电路连接滤波整流电路的输出端以及PWM驱动电路的输出端；开关电路连接变压电路的输出端、电池管理电路的输入端以及检测控制电路的输出端；电池管理电路连接变压电路的输出端、电池以及检测控制电路的输入端；检测控制电路连接变压电路的输出端以及电压调节反馈电路的输入端；电压调节反馈电路连接PWM驱动电路的输入端以及变压电路的输出端。本发明避免了在继电器RY1的打开瞬间，因为继电器RY1两端的电压差较大而导致在触点产生电弧现象而损坏。

Description

充电继电器的压差调节电路

技术领域

本发明涉及电池充电领域，尤其涉及充电继电器的压差调节电路。

背景技术

目前市场上电动工具，圆林工具类等锂电电池包充电器的输出电压超过安全电压充电器输出端都会采用一个常开式继电器作开关控制，目前为了满足给不同节数或不同电压电池包充电且避免继电器两接触片之间打火电弧而造成损坏，会在充电器输出端或电池包内部添加一个类似MOSFET作开关，增加了充电器的成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种充电继电器的压差调节电路。

充电继电器的压差调节电路，包括：滤波整流电路、变压电路、开关电路、检测控制电路、电压调节反馈电路、PWM驱动电路以及电池管理电路，

所述滤波整流电路的输入端连接电源的输出端；

所述变压电路连接滤波整流电路的输出端以及PWM驱动电路的输出端；

所述开关电路连接变压电路的输出端、电池管理电路的输入端以及检测控制电路的输出端，包括：

继电器RY1，包括线圈、第一触点以及第二触点，所述线圈的一端连接MOS管Q3的漏极，另一端连接检测控制电路，所述第一触点连接变压电路的输出端，所述第二触点连接检测控制电路的输入端以及电池管理电路的输入端；

MOS管Q3，其源极连接VSS端，其栅极连接检测控制电路的输出端；

所述电池管理电路连接变压电路的输出端、电池以及检测控制电路的输入端；

所述检测控制电路连接变压电路的输出端以及电压调节反馈电路的输入端；

所述电压调节反馈电路连接PWM驱动电路的输入端以及变压电路的输出端。

优选的，所述变压电路包括：

变压器，所述变压器包括输入主绕组、输出主绕组和输出辅助绕组，所述输入主绕组的第一端连接整流电路的输出端，第二端连接PWM驱动电路的输出端，输出主绕组的第一端连接电压调节反馈电路的输入端以及开关电路的输入端，第二端连接VSS端

所述输出辅助绕组的第一端连接VF端，第二端接地，第三端连接VS端，第四端连接VSS端。

优选的，所述电池管理电路包括：

稳压电源，其第一端连接电池的输入端和开关电路的输出端，其第二端连接第一MCU的第一端，其第三端连接B－端；

第一MCU，其第二端连接检测控制电路的输入端，第三端连接B－端。

优选的，所述检测控制电路包括：

第二MCU，其第一端连接电池管理电路的输出端；第二端、第三端连接开关电路，第四端连接开关电路的输出端，第五端连接VSS端，第六端连接电压调节反馈电路的输入端。

优选的，所述电压调节反馈电路包括：

光电耦合器，包括发光二极管和光敏三极管，所述发光二极管的正极通过电阻R1连接VS端，发光二极管的负极连接电压基准源的阴极；

电压基准源，其阳极连接VSS端，其参考端分别连接电阻R2、R3的一端；

电阻R2、R3，电阻R2的另一端连接变压电路的输出端，电阻R3的另一端连接MOS管Q2的漏极；

MOS管Q2，其栅极连接检测控制电路的输出端，其源极连接VSS端。

优选的，所述PWM驱动电路包括：

第三MCU，其第一端连接VF端，其第二端连接MOS管Q1的栅极，其第三端连接电压调节反馈电路的输出端，其第四端接地；

MOS管Q1，其源极接地以及输出辅助绕组的第二端，其漏极连接输入主绕组的第二端。

通过使用本发明，可以实现以下效果：在充电器插入电池包时，根据电池实时电压参数控制输出电压，使得输出电压与电池实时电压相接近，然后控制继电器RY1导通，避免了在继电器RY1的打开瞬间因为继电器RY1两端的电压差较大而导致在触点产生电弧现象而损坏；根据电池实时电压参数调节其输出PWM信号占空比，最终使得变压电路的输出电压随着电池电压的升高而升高，避免了充电器始终以最大输出电压进行充电，在不增加充电时间的同时，节省了电能；当检测到电池的电压达到其饱和电压时，控制继电器RY1打开，充电器停止给电池充电，避免了电池过充。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明提供了一种充电继电器的压差调节电路，如图1所示，包括：滤波整流电路、变压电路、开关电路、检测控制电路、电压调节反馈电路、PWM驱动电路以及电池管理电路。滤波整流电路的输入端连接电源的输出端；变压电路连接滤波整流电路的输出端以及PWM驱动电路的输出端；开关电路连接变压电路的输出端、电池管理电路的输入端以及检测控制电路的输出端；电池管理电路连接变压电路的输出端、电池以及检测控制电路的输入端；检测控制电路连接变压电路的输出端以及电压调节反馈电路的输入端；电压调节反馈电路连接PWM驱动电路的输入端以及变压电路的输出端。

其中，滤波整流电路用于对电源的输出端的交流电进行滤波整流；检测控制电路通过电池管理电路获取电池饱和电压信号，并通过检测获取电池实时电压参数；电压调节反馈电路根据电池饱和电压信号以及电池实时电压参数输出反馈信号；PWM驱动电路根据反馈信号控制变压电路输出电压，以实现输出电压随着电池电压的升高而线性升高，且不超过其饱和电压，以实现在不延长充电时间的前提下，给不同饱和电压的电池充电，同时节省了能耗。此外，在充电器插入电池包时，根据电池实时电压参数控制变压电路的输出电压，使得变压电路的输出电压与电池实时电压相接近，然后再打开开关电路，避免了在继电器RY1的打开瞬间因为继电器RY1两端的电压差较大而导致在触点产生电弧现象而损坏。

下面结合附图1和附图2，对滤波整流电路、变压电路、开关电路、检测控制电路、电压调节反馈电路、PWM驱动电路以及电池管理电路的电路连接及工作原理进行详细说明。

滤波整流电路包括：二极管D1、D2、D3、D4以及电容C1。二极管D1、D2、D3、D4组成整流电路对电源输出的交流电进行整流，电容C1起到对整流后的电流滤波的作用。

变压电路包括：变压器T1，作为优选还包括：二极管D5、D6、D7、电容C2、C3、C4、C5。变压器包括输入主绕组、输出主绕组和输出辅助绕组。输入主绕组的第一端连接整流电路的输出端，第二端连接PWM驱动电路的输出端，输出主绕组的第一端连接电压调节反馈电路的输入端以及开关电路的输入端，第二端连接VSS端；输出辅助绕组的第一端连接VF端，用于给PWM驱动电路供电，第二端接地，第三端连接VS端，第四端连接VSS端。二极管D7正向连接在输出辅助绕组的第一端，二极管D6正向连接在输出辅助绕组的第三端，二极管D6的负极连接VS公共端，VS公共端与电压调节反馈电路以及开关电路连接，用于给其供电。电容C2连接在输入主绕组的第一端和第二端之间，电容C4连接在输出主绕组的第二端和二极管D5的负极之间，电容C3连接在输出辅助绕组的第一端和第二端之间，电容C5连接在输出主绕组的第四端和二极管D6的负极之间。变压电路在输出电压Vout调节的同时，给电压调节反馈电路、PWM驱动电路以及开关电路供电。

开关电路包括：继电器RY1、电阻R4、MOS管Q3。继电器RY1，包括线圈、第一触点以及第二触点，所述线圈的一端连接MOS管Q3的漏极，另一端连接VS端以及电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接检测控制电路，MOS管Q3的源极连接VSS端，其栅极连接检测控制电路。MOS管Q3的是否导通受到检测控制电路的控制，在MOS管Q3导通的时候，继电器RY1闭合导通，在MOS管Q3断开的时候，继电器RY1断开不导通。

电池管理电路设于电池包，B－端和B+端为两个充电端子，ID端为信号端子。电池管理电路包括：稳压电源、第一MCU。稳压电源，其第一端连接电池的输入端和开关电路的输出端，其第二端连接第一MCU的第一端，其第三端连接B－端；第一MCU，其第二端连接检测控制电路的输入端，第三端连接B－端。第一MCU通过ID端连接检测控制电路，输出电池饱和电压信号。第一MCU内部存储有电池饱和电压信息，不同饱和电压的电池存储有不同的饱和电压信息，第一MCU将电池饱和电压信息转化为电信号通过ID端输出。

检测控制电路包括：第二MCU，其第一端连接电池管理电路的输出端；第二端、第三端连接开关电路，第四端连接开关电路的输出端，第五端连接VSS端，第六端连接电压调节反馈电路的输入端。作为优选，检测控制电路还包括：串联连接的电阻R5、R6，电阻R5、R6组成分压电路。电阻R5的一端连接第二MCU的第四端，另一端连接开关电路的输出端，电阻R6的一端连接电阻R5、第二MCU的第四端，另一端连接第二MCU的第五端以及VSS端。

第二MCU的第一端连接电池管理电路的输出端获取其电池饱和电压信号，并根据电池饱和电压信号设定第六端输出PWM信号占空比的范围，从而最终使得变压电路的输出电压不会超过电池饱和电压，从而保证了电池不会被过充。第二MCU的第二端和第三端与开关电路的MOS管Q3、继电器RY1、电阻R4构成回路。第二MCU的第四端经过电阻R5、R6的降压后获取电池实时电压参数。在充电器插入电池包时，检测控制电路根据电池实时电压参数控制变压电路的输出电压，使得变压电路的输出电压与电池实时电压相接近，然后通过第二端控制MOS管Q3闭合，此时继电器RY1闭合，避免了在继电器RY1的打开瞬间，因为继电器RY1两端的电压差较大而导致在触点产生电弧现象而损坏。另一方面，当检测到电池实时电压参数达到电池饱和电压时，通过MOS管Q3控制继电器RY1打开，充电器停止给电池充电。第二MCU的第六端根据电池实时电压参数调节其输出PWM信号占空比，最终使得变压电路的输出电压随着电池电压的升高而升高，避免了充电器始终以最大输出电压进行充电，在不增加充电时间的同时，节省了电能。

电压调节反馈电路包括：光电耦合器、电阻R1、R2、R3、电压基准源、MOS管Q2。光电耦合器包括发光二极管和光敏三极管。发光二极管的正极通过电阻R1连接VS端，发光二极管的负极连接电压基准源的阴极；电压基准源，其阳极连接VSS端，其参考端分别连接电阻R2、R3的一端，电阻R2的另一端连接变压电路的输出端，电阻R3的另一端连接MOS管Q2的漏极；MOS管Q2，其栅极连接检测控制电路的输出端，其源极连接VSS端。

电阻R2、R3构成电压分压网络。电阻R3上的电压和电压基准源U3中的基准电压进行比较，只有当电阻R3上的电压超过电压基准源U3中的基准电压，电压基准源才会有电流通过。当发光二极管导通时，光敏三极管才会导通。检测控制电路根据电池电压来输出PMW信号，通过MOS管Q2后，电阻R3上的电压增大，电压信号通过光电耦合器后，PWM驱动电路根据接收的反馈信号，控制变压器T1输出电压Vout增大，最后实现输出电压Vout随着电池电压的增大而增大。若电阻R3上的电压未超过电压基准源U3中的基准电压，则变压器T1的输出电压Vout固定。

PWM驱动电路包括：第三MCU、MOS管Q1。第三MCU，其第一端连接VF端，其第二端连接MOS管Q1的栅极，其第三端连接电压调节反馈电路的输出端，其第四端接地；MOS管Q1，其源极接地以及输出辅助绕组的第二端，其漏极连接输入主绕组的第二端。第三MCU通过判断反馈信号调整MOS管Q1PWM频率及占空比来获得适合给当前电池包充电的输出电压值Vout。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.充电继电器的压差调节电路，其特征在于，包括：滤波整流电路、变压电路、开关电路、检测控制电路、电压调节反馈电路、PWM驱动电路以及电池管理电路，

所述滤波整流电路的输入端连接电源的输出端；

所述变压电路连接滤波整流电路的输出端以及PWM驱动电路的输出端；

所述开关电路连接变压电路的输出端、电池管理电路的输入端以及检测控制电路的输出端，包括：

继电器RY1，包括线圈、第一触点以及第二触点，所述线圈的一端连接MOS管Q3的漏极，另一端连接检测控制电路，所述第一触点连接变压电路的输出端，所述第二触点连接检测控制电路的输入端以及电池管理电路的输入端；

MOS管Q3，其源极连接VSS端，其栅极连接检测控制电路的输出端；

所述电池管理电路连接变压电路的输出端、电池以及检测控制电路的输入端；

所述检测控制电路连接变压电路的输出端以及电压调节反馈电路的输入端；

所述电压调节反馈电路连接PWM驱动电路的输入端以及变压电路的输出端。

2.根据权利要求1所述的充电继电器的压差调节电路，其特征在于，所述变压电路包括：

变压器，所述变压器包括输入主绕组、输出主绕组和输出辅助绕组，所述输入主绕组的第一端连接整流电路的输出端，第二端连接PWM驱动电路的输出端，输出主绕组的第一端连接电压调节反馈电路的输入端以及开关电路的输入端，第二端连接VSS端；

所述输出辅助绕组的第一端连接VF端，第二端接地，第三端连接VS端，第四端连接VSS端。

3.根据权利要求1所述的充电继电器的压差调节电路，其特征在于，所述电池管理电路包括：

稳压电源，其第一端连接电池的输入端和开关电路的输出端，其第二端连接第一MCU的第一端，其第三端连接B－端；

第一MCU，其第二端连接检测控制电路的输入端，第三端连接B－端。

4.根据权利要求1所述的充电继电器的压差调节电路，其特征在于，所述检测控制电路包括：

第二MCU，其第一端连接电池管理电路的输出端；第二端、第三端连接开关电路，第四端连接开关电路的输出端，第五端连接VSS端，第六端连接电压调节反馈电路的输入端。

5.根据权利要求1所述的充电继电器的压差调节电路，其特征在于，所述电压调节反馈电路包括：

光电耦合器，包括发光二极管和光敏三极管，所述发光二极管的正极通过电阻R1连接VS端，发光二极管的负极连接电压基准源的阴极；

电压基准源，其阳极连接VSS端，其参考端分别连接电阻R2、R3的一端；

电阻R2、R3，电阻R2的另一端连接变压电路的输出端，电阻R3的另一端连接MOS管Q2的漏极；

MOS管Q2，其栅极连接检测控制电路的输出端，其源极连接VSS端。

6.根据权利要求2所述的充电继电器的压差调节电路，其特征在于，所述PWM驱动电路包括：

第三MCU，其第一端连接VF端，其第二端连接MOS管Q1的栅极，其第三端连接电压调节反馈电路的输出端，其第四端接地；

MOS管Q1，其源极接地以及输出辅助绕组的第二端，其漏极连接输入主绕组的第二端。