CN112865271B - 一种用于交流充电桩的控制器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于交流充电桩的控制器电路，包括PCB板、电源控制电路、CPU控制电路、通信控制电路、板载控制电路、电压采集电路、PWM输出电路和漏电保护电路。本发明采用是隔离反激式电源拓扑结构，给内部元器件供电，开入检测的方式实现粘连检测和断路检测，交流充电桩控制器拥有大容量FLASH&RAM的同时集成2路开入、4路开出、6路通信和1路PWM输出，还具有板载交流接触器的功能，交流充电桩控制器能通过产生不同的PWM占空比信号来完成与车的充电交互，给出相应动作，收集运行数据，异常状态下自动停机，实现交流充电桩的充电控制、联网、刷卡、计费、显示、计量等功能。

Description

一种用于交流充电桩的控制器电路
技术领域
本发明涉及交流充电桩技术领域，具体为一种用于交流充电桩的控制器电路。
背景技术
充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩(栓)按充电方式可分为：直流充电桩(栓)，交流充电桩(栓)和交直流一体充电桩(栓)。交流电动汽车充电桩，俗称就是“慢充”，固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车车载充电机提供交流电源的供电装置。交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能，需连接车载充电机为电动汽车充电。
现有的交流充电桩的控制器电路，控制精准度不高，安全性能不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于交流充电桩的控制器电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于交流充电桩的控制器电路，包括PCB板，所述PCB板上设有电源控制电路、CPU控制电路、通信控制电路、板载控制电路、电压采集电路、PWM输出电路和漏电保护电路，所述电源控制电路、所述通信控制电路、所述板载控制电路、所述电压采集电路、所述PWM输出电路和所述漏电保护电路均分别与所述CPU控制电路电性连接。
进一步的，所述电压采集电路包括INPUT6开入采集点和INPUT7开入采集点，所述INPUT6开入采集点的输出端与第一光电耦合器的输入端电性连接，所述第一光电耦合器的输出端与第一放大器和第二放大器的输入端电性连接，所述第一放大器和所述第二放大器并联，所述第一放大器的输出端与第一电压采样点串联，所述第二放大器的输出端与第二电压采样点串联，所述INPUT7开入采集点的输出端与第二光电耦合器的输入端电性连接，所述第二光电耦合器的输出端与第三放大器和第四放大器的输入端电性连接，所述第三放大器与所述第四放大器并联，所述第三放大器的输出端与第三电压采样点串联，所述第四放大器的输出端与第四电压采样点串联。
进一步的，所述INPUT6开入采集点的输出端与所述第一光电耦合器的引脚和第一电阻串联，所述第一电阻与所述第一光电耦合器并联，所述第一光电耦合器的引脚与第一电压串联，所述第一光电耦合器的引脚与第二电阻串联，所述第一光电耦合器的引脚与第一三极管的引脚串联，所述第一三极管的引脚与第三电阻串联，所述第三电阻与所述第一放大器的引脚串联，所述第一放大器的引脚与第四电阻和第五电阻串联，所述第四电阻和所述第五电阻并联，所述第一放大器的引脚与所述第一电压采样点串联，所述第一放大器的引脚与第一电容串联，所述第一电容的输出端接地。
进一步的，所述INPUT7开入采集点的输出端与所述第二光电耦合器的引脚和第六电阻串联，所述第六电阻与所述第二光电耦合器并联，所述第二光电耦合器的引脚与第二电压串联，所述第二光电耦合器的引脚与第七电阻串联，所述第二光电耦合器的引脚与第二三极管的引脚串联，所述第二三极管的引脚与第八电阻串联，所述第八电阻的输出端与第二放大器的引脚串联，所述第二放大器的引脚与第九电阻和第十电阻串联，所述第九电阻和所述第十电阻并联，所述第二放大器的1引脚与所述第三电压采样点串联。
进一步的，所述第二三极管的引脚与第三三极管的引脚串联，所述第三三极管的引脚接地，所述第三三极管的引脚与第十一电阻串联，所述第十一电阻的输出端与所述第四放大器的引脚串联，所述第四放大器的引脚与第十二电阻和第十三电阻串联，所述第十二电阻与所述第十三电阻并联，所述第四放大器的引脚与所述第四电压采样点串联。
进一步的，所述板载控制电路包括第一二极管、第四三极管和两个继电器，两个所述继电器并联，所述第一二极管与所述第四三极管并联，所述第一二极管分别与两个所述继电器串联，所述第四三极管分别与两个所述继电器串联。
进一步的，所述通信控制电路包括芯片、第二二极管和两个光耦合器，所述芯片和所述第二二极管串联，两个所述光耦合器分别与所述芯片串联，两个所述第二二极管并联。
进一步的，所述PWM输出电路包括第三光电耦合器、第三二极管、第四二极管和两个第五三极管，两个所述第五三极管并联，所述第三二极管、所述第四二极管和两个所述第五三极管分别与所述第三光电耦合器串联，所述第三二极管和所述第四二极管并联。
进一步的，所述漏电保护电路包括漏电保护芯片、第六三极管和第五二极管，所述漏电保护芯片与所述第五二极管并联，所述漏电保护芯片与所述第六三极管串联。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、本发明采用是隔离反激式电源拓扑结构，给内部元器件供电，开入检测的方式实现粘连检测和断路检测，交流充电桩控制器拥有大容量FLASH&RAM的同时集成2路开入、4路开出、6路通信和1路PWM输出，还具有板载交流接触器的功能，交流充电桩控制器能通过产生不同的PWM占空比信号来完成与车的充电交互，给出相应动作，收集运行数据，异常状态下自动停机，控制精准度高，安全性能佳，能完成人机交互功能，刷卡充电，实现交流充电桩的充电控制、联网、刷卡、计费、显示、计量等功能的控制器，实现交流充电桩的充电控制、联网、刷卡、计费、显示、计量等功能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明中的电源控制电路的局部电路连接示意图一；
图2是本发明中的电源控制电路的局部电路连接示意图二；
图3是本发明中的CPU控制电路的局部电路连接示意图一；
图4是本发明中的CPU控制电路的局部电路连接示意图二；
图5是本发明中的CPU控制电路的局部电路连接示意图三；
图6是本发明中的CPU控制电路的局部电路连接示意图四；
图7是本发明中的通信控制电路的部分电路连接示意图；
图8是本发明中的通信控制电路的另一部分的电路连接示意图；
图9是本发明中的板载控制电路的部分电路连接示意图；
图10是本发明中的板载控制电路的另一部分电路连接示意图；
图11是本发明中的电压采集电路的部分电路连接示意图；
图12是本发明中的电压采集电路的另一部分电路连接示意图；
图13是本发明中的PWM输出电路的电路连接示意图；
图14是本发明中的漏电保护电路的电路连接示意图；
图15是本发明中的PCB的示意图；
图16是本发明中的电源控制电路的局部电路连接示意图三；
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1-16，本发明提供技术方案：一种用于交流充电桩的控制器电路，包括PCB板，所述PCB板上设有电源控制电路、CPU控制电路、通信控制电路、板载控制电路、电压采集电路、PWM输出电路和漏电保护电路，所述电源控制电路、所述通信控制电路、所述板载控制电路、所述电压采集电路、所述PWM输出电路和所述漏电保护电路均分别与所述CPU控制电路电性连接。
所述电压采集电路包括INPUT6开入采集点和INPUT7开入采集点，所述 INPUT6开入采集点的输出端与第一光电耦合器的输入端电性连接，所述第一光电耦合器的输出端与第一放大器和第二放大器的输入端电性连接，所述第一放大器和所述第二放大器并联，所述第一放大器的输出端与第一电压采样点串联，所述第二放大器的输出端与第二电压采样点串联，所述INPUT7开入采集点的输出端与第二光电耦合器的输入端电性连接，所述第二光电耦合器的输出端与第三放大器和第四放大器的输入端电性连接，所述第三放大器与所述第四放大器并联，所述第三放大器的输出端与第三电压采样点串联，所述第四放大器的输出端与第四电压采样点串联。
所述INPUT6开入采集点的输出端与所述第一光电耦合器的引脚和第一电阻串联，所述第一电阻与所述第一光电耦合器并联，所述第一光电耦合器的引脚与第一电压串联，所述第一光电耦合器的引脚与第二电阻串联，所述第一光电耦合器的引脚与第一三极管的引脚串联，所述第一三极管的引脚与第三电阻串联，所述第三电阻与所述第一放大器的引脚串联，所述第一放大器的引脚与第四电阻和第五电阻串联，所述第四电阻和所述第五电阻并联，所述第一放大器的引脚与所述第一电压采样点串联，所述第一放大器的引脚与第一电容串联，所述第一电容的输出端接地。
所述INPUT7开入采集点的输出端与所述第二光电耦合器的引脚和第六电阻串联，所述第六电阻与所述第二光电耦合器并联，所述第二光电耦合器的引脚与第二电压串联，所述第二光电耦合器的引脚与第七电阻串联，所述第二光电耦合器的引脚与第二三极管的引脚串联，所述第二三极管的引脚与第八电阻串联，所述第八电阻的输出端与第二放大器的引脚串联，所述第二放大器的引脚与第九电阻和第十电阻串联，所述第九电阻和所述第十电阻并联，所述第二放大器的1 引脚与所述第三电压采样点串联。
所述第二三极管的引脚与第三三极管的引脚串联，所述第三三极管的引脚接地，所述第三三极管的引脚与第十一电阻串联，所述第十一电阻的输出端与所述第四放大器的引脚串联，所述第四放大器的引脚与第十二电阻和第十三电阻串联，所述第十二电阻与所述第十三电阻并联，所述第四放大器的引脚与所述第四电压采样点串联。
所述板载控制电路包括第一二极管、第四三极管和两个继电器，两个所述继电器并联，所述第一二极管与所述第四三极管并联，所述第一二极管分别与两个所述继电器串联，所述第四三极管分别与两个所述继电器串联。
所述通信控制电路包括芯片、第二二极管和两个光耦合器，所述芯片和所述第二二极管串联，两个所述光耦合器分别与所述芯片串联，两个所述第二二极管并联。
所述PWM输出电路包括第三光电耦合器、第三二极管、第四二极管和两个第五三极管，两个所述第五三极管并联，所述第三二极管、所述第四二极管和两个所述第五三极管分别与所述第三光电耦合器串联，所述第三二极管和所述第四二极管并联。
所述漏电保护电路包括漏电保护芯片、第六三极管和第五二极管，所述漏电保护芯片与所述第五二极管并联，所述漏电保护芯片与所述第六三极管串联。
具体实施方式为：电源供电电路采用是隔离反激式电源拓扑结构，给内部元器件供电，以开入检测的方式实现短路检测和粘连检测，CPU控制电路对整体进行综合控制，通信控制电路以6路通信线路控制，保证通信信号的正常输入输出，板载控制电路可对板载控制器是使用CPU的数据来进行姿态的预测，并且实现姿态控制，电压采集电路，PWM_CK的点为PWM电压采样点，INPUT6、INPUT7为开入采集点，当采集点电压为6V时，INPUT6为高电平，INPUT7为低电平；当采集点电压为9V时，INPUT7为高电平，INPUT6为低电平；当采集点电压为12V时， INPUT6为低电平，INPUT7为低电平；根据开入电平的高低即可判断当前PWM电压；PWM电压转换成开入采集，可有效降低采集回路难度以及成本，PWM输出电路，DOUT0_S1为开关，控制是否输出PWM波形，PWM0_AH为PWM波形；利用FOD3150 的高速特性，可以实现将CPU输出的PWM波形快速隔离传输至PWM_OUT0的位置，且在输出端接正负12V的情况下，PWM_OUT0输出电压同样近乎达到正负12V，且上升下降沿为ns级别，完全可以达到规范的2us要求；漏电保护电路对控制器进行漏电保护处理，提高安全性能。
本发明的工作原理：
参照说明书附图1-16，本发明采用是隔离反激式电源拓扑结构，给内部元器件供电，开入检测的方式实现粘连检测和断路检测，交流充电桩控制器拥有大容量FLASH&RAM的同时集成2路开入、4路开出、6路通信和1路PWM输出，还具有板载交流接触器的功能，交流充电桩控制器能通过产生不同的PWM占空比信号来完成与车的充电交互，给出相应动作，收集运行数据，异常状态下自动停机，控制精准度高，安全性能佳，能完成人机交互功能，刷卡充电，实现交流充电桩的充电控制、联网、刷卡、计费、显示、计量等功能的控制器，实现交流充电桩的充电控制、联网、刷卡、计费、显示、计量等功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于交流充电桩的控制器电路，包括PCB板，其特征在于：所述PCB板上设有电源控制电路、CPU控制电路、通信控制电路、板载控制电路、电压采集电路、PWM输出电路和漏电保护电路，所述电源控制电路、所述通信控制电路、所述板载控制电路、所述电压采集电路、所述PWM输出电路和所述漏电保护电路均分别与所述CPU控制电路电性连接；所述电压采集电路包括INPUT6开入采集点和INPUT7开入采集点，所述INPUT6开入采集点的输出端与第一光电耦合器的输入端电性连接，所述第一光电耦合器的输出端与第一放大器和第二放大器的输入端电性连接，所述第一放大器和所述第二放大器并联，所述第一放大器的输出端与第一电压采样点串联，所述第二放大器的输出端与第二电压采样点串联，所述INPUT7开入采集点的输出端与第二光电耦合器的输入端电性连接，所述第二光电耦合器的输出端与第三放大器和第四放大器的输入端电性连接，所述第三放大器与所述第四放大器并联，所述第三放大器的输出端与第三电压采样点串联，所述第四放大器的输出端与第四电压采样点串联；所述INPUT6开入采集点的输出端与所述第一光电耦合器的引脚和第一电阻串联，所述第一电阻与所述第一光电耦合器并联，所述第一光电耦合器的引脚与第一电压串联，所述第一光电耦合器的引脚与第二电阻串联，所述第一光电耦合器的引脚与第一三极管的引脚串联，所述第一三极管的引脚与第三电阻串联，所述第三电阻与所述第一放大器的引脚串联，所述第一放大器的引脚与第四电阻和第五电阻串联，所述第四电阻和所述第五电阻并联，所述第一放大器的引脚与所述第一电压采样点串联，所述第一放大器的引脚与第一电容串联，所述第一电容的输出端接地。
2.根据权利要求1所述的一种用于交流充电桩的控制器电路，其特征在于：所述INPUT7开入采集点的输出端与所述第二光电耦合器的引脚和第六电阻串联，所述第六电阻与所述第二光电耦合器并联，所述第二光电耦合器的引脚与第二电压串联，所述第二光电耦合器的引脚与第七电阻串联，所述第二光电耦合器的引脚与第二三极管的引脚串联，所述第二三极管的引脚与第八电阻串联，所述第八电阻的输出端与第二放大器的引脚串联，所述第二放大器的引脚与第九电阻和第十电阻串联，所述第九电阻和所述第十电阻并联，所述第二放大器的1引脚与所述第三电压采样点串联。
3.根据权利要求2所述的一种用于交流充电桩的控制器电路，其特征在于：所述第二三极管的引脚与第三三极管的引脚串联，所述第三三极管的引脚接地，所述第三三极管的引脚与第十一电阻串联，所述第十一电阻的输出端与所述第四放大器的引脚串联，所述第四放大器的引脚与第十二电阻和第十三电阻串联，所述第十二电阻与所述第十三电阻并联，所述第四放大器的引脚与所述第四电压采样点串联。
4.根据权利要求1所述的一种用于交流充电桩的控制器电路，其特征在于：所述板载控制电路包括第一二极管、第四三极管和两个继电器，两个所述继电器并联，所述第一二极管与所述第四三极管并联，所述第一二极管分别与两个所述继电器串联，所述第四三极管分别与两个所述继电器串联。
5.根据权利要求1所述的一种用于交流充电桩的控制器电路，其特征在于：所述通信控制电路包括芯片、第二二极管和两个光耦合器，所述芯片和所述第二二极管串联，两个所述光耦合器分别与所述芯片串联，两个所述第二二极管并联。
6.根据权利要求1所述的一种用于交流充电桩的控制器电路，其特征在于：所述PWM输出电路包括第三光电耦合器、第三二极管、第四二极管和两个第五三极管。
7.根据权利要求6所述的一种用于交流充电桩的控制器电路，其特征在于：两个所述第五三极管并联，所述第三二极管、所述第四二极管和两个所述第五三极管分别与所述第三光电耦合器串联，所述第三二极管和所述第四二极管并联。
8.根据权利要求1所述的一种用于交流充电桩的控制器电路，其特征在于：所述漏电保护电路包括漏电保护芯片、第六三极管和第五二极管，所述漏电保护芯片与所述第五二极管并联，所述漏电保护芯片与所述第六三极管串联。
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