CN113364077A - 一种后备电源的充电功率控制电路及充电电路 - Google Patents
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Abstract
本公开公开的一种后备电源的充电功率控制电路及充电电路,包括:输入电源、稳压控制单元和电压反馈电路;电压反馈电路包括电压比较器,电压比较器的正向输入端与稳压控制单元的基准电源电压相连接,反向输入端与稳压控制单元电压输出端连接,电压比较器的输出端与稳压控制单元的电流控制端连接,电压反馈电路采集稳压控制单元电压输出端的输出电压,将该输出电压与基准电源电压比较,输出调整后电压,调整后电压作为稳压控制单元电流控制端的输入电压,调整稳压控制单元电压输出端输出的平均电流,使稳压控制单元输出功率稳定,稳压控制单元的电压输入端与输入电源连接。在保证电源效率的前提下限制输出功率,提高了电源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及充电电路技术领域,尤其涉及一种后备电源的充电功率控制电路及充电电路。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。
长距离低电压直流供电应用中,因导线电阻造成的压降限制了供电距离,所以接在供电总线上的设备需要限制设备功率,若设备工作时需求的功率过大,则需要采用间歇式工作方式。间歇式工作方式即配备超级电容作为后备电源,在设备休眠期间对超级电容充电,当设备工作时采用超级电容供电。如此,则需要限制超级电容的充电功率,以防止超级电容充电时供电总线上电流过大拉低总线电压。发明人认为,以往的限制功率电路一般在固定电压的前提下通过限制电流来实现,然而限流电流则会降低的电源利用效率。
发明内容
本公开为了解决上述问题,提出了一种后备电源的充电功率控制电路及充电电路,在保证电源效率的前提下限制输出功率,提高了电源利用率。
为实现上述目的,本公开采用如下技术方案:
第一方面,提出了一种后备电源的充电功率控制电路,包括:输入电源、稳压控制单元和电压反馈电路;
电压反馈电路包括电压比较器,电压比较器的正向输入端与稳压控制单元的基准电源电压相连接,反向输入端与稳压控制单元电压输出端连接,电压比较器的输出端与稳压控制单元的电流控制端连接,电压反馈电路采集稳压控制单元电压输出端的输出电压,将该输出电压与基准电源电压比较,输出调整后电压,调整后电压作为稳压控制单元电流控制端的输入电压,调整稳压控制单元电压输出端输出的平均电流,使稳压控制单元输出功率稳定,稳压控制单元的电压输入端与输入电源连接。
第二方面,提出了一种后备电源的充电电路,包括第一方面公开的一种后备电源的充电功率控制电路。
与现有技术相比,本公开的有益效果为:
1、本公开通过设置电压反馈电路采集稳压控制单元的动态输出电压,根据动态输出电压动态调整稳压控制单元的输出平均电流,从而在保证电源效率的前提下限制输出功率,提高了电源利用率。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本公开实施例1公开的电路框图;
图2为本公开实施例2公开的电路连接图。
具体实施方式:
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中,术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词,并非特指本公开中任一部件或元件,不能理解为对本公开的限制。
本公开中,术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解,表示可以是固定连接,也可以是一体地连接或可拆卸连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员,可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义,不能理解为对本公开的限制。
实施例1
在该实施例中,公开了一种后备电源的充电功率控制电路,包括:输入电源、稳压控制单元和电压反馈电路;
电压反馈电路包括电压比较器,电压比较器的正向输入端与稳压控制单元的基准电源电压相连接,反向输入端与稳压控制单元电压输出端连接,电压比较器的输出端与稳压控制单元的电流控制端连接,电压反馈电路采集稳压控制单元电压输出端的输出电压,将该输出电压与基准电源电压比较,输出调整后电压,调整后电压作为稳压控制单元电流控制端的输入电压,调整稳压控制单元电压输出端输出的平均电流,使稳压控制单元输出功率稳定,稳压控制单元的电压输入端与输入电源连接。
进一步的,电压反馈电路包括电压比较器,电压比较器的正向输入端经电阻R13与稳压控制单元的基准电源电压相连接,电阻R13与正向端之间连接电阻R15的一端,电阻R15的另一端接地,反向输入端分别与电阻R12和电阻R16的一端连接,电阻R12的另一端与稳压控制单元的电压输出端连接,电压比较器的输出端与稳压控制单元的电流控制端连接,电阻R16的另一端接至电压比较器的输出端与稳压控制单元的电流控制端之间。
进一步的,电阻R15上并联电容C9。
进一步的,稳压控制单元包括稳压控制器,稳压控制单元的基准电源电压由稳压控制器的基准电源电压输出引脚INTVcc提供,稳压控制器的电源输入引脚VIN与稳压控制单元的电压输入端连接,稳压控制器的开关控制脚SW连接电感L1的一端,电感L1的另一端连接稳压控制单元的电压输出端。
进一步的,稳压控制器的电流控制引脚Ictrl与稳压控制单元的电流控制端连接。
进一步的,稳压控制器的反馈引脚Vfb分别与电阻R3和电阻R11的一端连接,电阻R11的另一端接地,电阻R3的另一端连接稳压控制单元的电压输出端;稳压控制器的编程电压输出引脚Vprg1连接电阻R8的一端,编程电压输出引脚Vprg2连接电阻R7的一端,电阻R8的另一端与稳压控制器的基准电源电压输出引脚INTVcc连接,电阻R7的另一端接地。
进一步的,稳压控制器的同步控制引脚SS经电阻R6与供电电源连接,控制引脚SS与电阻R6之间连接电容C5的一端,电容C5的另一端接地。
进一步的,稳压控制器的基准电源电压输出引脚INTVcc并联电容C7和电容C8,电容C7和电容C8均接地。
进一步的,稳压控制单元的电压输出端与后备电源连接。
结合图1、2对本实施例公开的一种后备电源的充电功率控制电路进行详细说明。
如图1所示,一种后备电源的充电功率控制电路包括稳压控制单元,稳压控制单元的电压输出单元经反馈回路与输出电流限定单元连接,稳压控制单元中还设置输出电压设定单元。
其中,稳压控制单元为同步降压单元,包括同步降压稳压控制器。
在具体实施时,同步降压稳压控制器采用ADI公司的LT7101同步降压稳压控制器,LT7101同步降压稳压控制器具有限流功能,即输出的平均电流Ii小于(Vb-0.4)/0.811,其中,Vb为LT7101第16脚电流控制引脚Ictrl电压,即经电压反馈电路对稳压控制器输出电压Vd调整后的电压。同时,电压控制器具有稳压作用,即当输出电流小于设定电流时,输出稳定电压Vs可由LT7101第10脚反馈引脚Vfb、第18脚编程电压输出引脚Vprg1和第19脚编程电压输出引脚Vprg2设定。当后备电源充满电时,LT7101平均输出电压即为稳定电压Vs。当后备电源未充满时,LT7101平均输出电压小于Vs。
为了保证供电电源利用效率的前提下限制后备电源的充电功率,即限制稳压控制单元的输出功率,设置了电压反馈电路,通过电压反馈电路采样稳压控制单元的输出电压Vd,根据输出电压Vd来动态调整电压反馈电路的输出电压Vb从而动态调整稳压控制单元输出的平均电流Ii,进而在保证供电电源效率的前提下限制稳压控制单元的输出功率。
如图2所示,稳压控制单元包括LT7101同步降压稳压控制器,稳压控制单元的基准电源电压intVcc由LT7101同步降压稳压控制器的第21脚基准电源电压输出引脚INTVcc提供,稳压控制器与电压输出单元连接,电压输出单元包括电感L1,稳压控制器的开关控制脚SW连接电感L1的一端,电感L1的另一端连接稳压控制单元的电压输出端。
其中,开关控制脚SW包括第24脚、25脚和26脚,第24脚、25脚和26脚短接在一起后与电感L1连接,电感L1的另一端连接稳压控制单元的电压输出端,该电压输出端的输出电压为Vd,输出的平均电流为Ii,电压输出端还与后备电源连接,为后备电源供电,输出电压Vd为后备电源的充电电压,随充电过程发生变化。
后备电源被充的最大电压即为稳压控制单元的输出稳定电压Vs,由输出电压设定单元设定,其中,输出电压设定单元包括电阻R3、R11、R7和R8。电阻R3一端连接LT7101同步降压稳压控制器的第10脚反馈引脚Vfb,电阻R3的另一端连接稳压控制单元的基准电源电压intVcc。电阻R11一端连接LT7101同步降压稳压控制器的第10脚反馈引脚Vfb,电阻R11的另一端连接GND,电阻R3上并联电容C4,电容C4起到提高反馈电路频率响应的作用。电阻R7的一端连接LT7101同步降压稳压控制器的第19脚编程电压输出引脚Vprg2,另外一端连接GND。电阻R8的一端连接LT7101同步降压稳压控制器的第18脚编程电压输出引脚Vprg1,另外一端连接LT7101同步降压稳压控制器的第21脚基准电源电压输出引脚INTVCC。
输出电流限定单元为LT7101同步降压稳压控制器的第16脚电流控制引脚Ictrl,第16脚电流控制引脚Ictrl连接稳压控制单元的电流控制端,稳压控制单元的输出平均电流Ii受LT7101同步降压稳压控制器第16脚电压Vb控制,即输出平均电流Ii小于(Vb-0.4)/0.811。
稳压控制单元的电压输出端与LT7101同步降压稳压控制器的第16脚电流控制引脚Ictrl之间连接电压反馈电路,LT7101同步降压稳压控制器第16脚电压Vb为电压反馈电路输出的调整后电压。
电压反馈电路采集稳压控制单元电压输出端的输出电压,将该输出电压与基准电源电压比较,输出调整后电压。
电压反馈电路包括包括电压比较器U8,电压比较器U8的第3脚正向输入端分别连接电阻R13的一端和电阻R15的一端,电阻R13的另一端与稳压控制单元的基准电源电压intVcc连接,电阻R15的另一端接地,电压比较器U8的第4脚反向输入端分别连接电阻R12的一端和电阻R16的一端,电阻R12的另一端与稳压控制单元的电压输出端连接,电压比较器U8的输出端与稳压控制单元的电流控制端连接,电阻R16的另一端接至电压比较器的第1脚输出端与稳压控制单元的电流控制端之间,电阻R16为反馈电阻。
电阻R15上并联电容C9,电阻R12与稳压控制单元的电压输出端之间连接电容C12的一端,电容C12的另一端接地,通过电容C9、C12降低负载瞬时变化对平均功率输出的影响,从而使得对输出功率的限制更准确,进一步提高电源利用率。
在该实施例中,稳压控制单元的基准电源电压intVcc即LT7101第21脚基准电源电压输出引脚INTVCC输出电压IntVcc为3.5V。
INTVcc为芯片LT7101内部使用的3.5V基准电压源,供LT7101内部电路使用,也可为芯片LT7101外部的电路提供一定的驱动能力。由于本实施例的电压反馈电路功耗较低,所以可以直接使用INTVcc提供的3.5V基准电压作为供电电压和基准电压。
LT7101同步降压稳压控制器第16脚电压Vb由电压反馈电路中的电阻R12,R13,R15,R16设定,具体的Vb=3.5V*R13/(R13+R15)+(Vd*R12/R16)。
则,稳压控制单元电压输出端的平均输出电流为Ii=(3.5V*R13/(R13+R15)+(Vd*R12/R16)-0.4)/0.811。
对后备电源充电时的功率为:Wc=Vd*(3.5V*R13/(R13+R15)+(Vd*R12/R16)-0.4)/0.811。
有效实现了接近恒功率充电的效果,即在设定功率限制W的情况下,在后备电源整个电压范围内尽量接近设定功率W进行充电,并且电源利用效率达到85%以上。
LT7101同步降压稳压控制器的第15脚同步控制引脚SS经电阻R6与供电电源连接,控制引脚SS与电阻R6之间连接电容C5的一端,电容C5的另一端接地。
LT7101同步降压稳压控制器的第21引脚基准电源电压输出引脚INTVcc并联电容C7和电容C8,电容C7和电容C8均接地。
LT7101同步降压稳压控制器的第20引脚EXTVcc连接电阻R10.
LT7101同步降压稳压控制器的同步控制引脚PLL/MODE连接电阻R5的一端,引脚PREQ连接电阻R4的一端,电阻R4的另一端与电阻R5的另一端连接后接地。
LT7101同步降压稳压控制器的第6脚引脚SGND、第35脚、36脚和37脚均接地,其中,第35脚、36脚和37脚均为PGND引脚。
LT7101同步降压稳压控制器的第9脚引脚Ith连接第21引脚基准电源电压输出引脚INTVcc。
LT7101同步降压稳压控制器的第30脚、31脚、32脚均连接稳压控制单元的电压输入端,该电压输入端连接输入电源Vin。第30脚、31脚、32脚均为VIN引脚。
LT7101同步降压稳压控制器的第3脚引脚RUN串联电阻R1和电阻R2后接地,第7脚引脚OVLO接入电阻R1和电阻R2之间,第3脚引脚RUN与电阻R2之间连接输入电源Vin。
LT7101同步降压稳压控制器的第27脚引脚BOOST连接电容C6的一端,电容C6的另一端连接电感L1的一端。
本实施例公开的一种后备电源的充电功率控制电路,同步降压器设定电压稳定时的输出电压Vs,通过输出电流限定单元限制输出电流。电压反馈回路将后备电源的充电电压,动态反馈到输出电流限定单元,以限制电路整体功率,保证电源效率的前提下限制输出功率,提高了电源的利用效率。
实施例2
在该实施例中,公开了一种后备电源的充电电路,包括实施例1公开的一种后备电源的充电功率控制电路。
以上仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种后备电源的充电功率控制电路,其特征在于,包括:输入电源、稳压控制单元和电压反馈电路;
电压反馈电路包括电压比较器,电压比较器的正向输入端与稳压控制单元的基准电源电压相连接,反向输入端与稳压控制单元电压输出端连接,电压比较器的输出端与稳压控制单元的电流控制端连接,电压反馈电路采集稳压控制单元电压输出端的输出电压,将该输出电压与基准电源电压比较,输出调整后电压,调整后电压作为稳压控制单元电流控制端的输入电压,调整稳压控制单元电压输出端输出的平均电流,使稳压控制单元输出功率稳定,稳压控制单元的电压输入端与输入电源连接。
2.如权利要求1所述的一种后备电源的充电功率控制电路,其特征在于,电压反馈电路包括电压比较器,电压比较器的正向输入端经电阻R13与稳压控制单元的基准电源电压相连接,电阻R13与正向端之间连接电阻R15的一端,电阻R15的另一端接地,反向输入端分别与电阻R12和电阻R16的一端连接,电阻R12的另一端与稳压控制单元的电压输出端连接,电压比较器的输出端与稳压控制单元的电流控制端连接,电阻R16的另一端接至电压比较器的输出端与稳压控制单元的电流控制端之间。
3.如权利要求1所述的一种后备电源的充电功率控制电路,其特征在于,电阻R15上并联电容C9。
4.如权利要求1所述的一种后备电源的充电功率控制电路,其特征在于,稳压控制单元包括稳压控制器,稳压控制单元的基准电源电压由稳压控制器的基准电源电压输出引脚INTVcc提供,稳压控制器的电源输入引脚VIN与稳压控制单元的电压输入端连接,稳压控制器的开关控制脚SW连接电感L1的一端,电感L1的另一端连接稳压控制单元的电压输出端。
5.如权利要求4所述的一种后备电源的充电功率控制电路,其特征在于,稳压控制器的电流控制引脚Ictrl与稳压控制单元的电流控制端连接。
6.如权利要求4所述的一种后备电源的充电功率控制电路,其特征在于,稳压控制器的反馈引脚Vfb分别与电阻R3和电阻R11的一端连接,电阻R11的另一端接地,电阻R3的另一端连接稳压控制单元的电压输出端;稳压控制器的编程电压输出引脚Vprg1连接电阻R8的一端,编程电压输出引脚Vprg2连接电阻R7的一端,电阻R8的另一端与稳压控制器的基准电源电压输出引脚INTVcc连接,电阻R7的另一端接地。
7.如权利要求4所述的一种后备电源的充电功率控制电路,其特征在于,稳压控制器的同步控制引脚SS经电阻R6与供电电源连接,控制引脚SS与电阻R6之间连接电容C5的一端,电容C5的另一端接地。
8.如权利要求4所述的一种后备电源的充电功率控制电路,其特征在于,稳压控制器的基准电源电压输出引脚INTVcc并联电容C7和电容C8,电容C7和电容C8均接地。
9.如权利要求1所述的一种后备电源的充电功率控制电路,其特征在于,稳压控制单元的电压输出端与后备电源连接。
10.一种后备电源的充电电路,其特征在于,包括权利要求1-9任一项所述的一种后备电源的充电功率控制电路。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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