CN115514071A - 一种低功耗的充电电路以及应用该充电电路的充电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种低功耗的充电电路以及应用该充电电路的充电装置，其涉及充电模块的领域，包括整流模块、升压模块、切换隔离模块、蓄电模块；所述整流模块，用于响应于交流端输出的交流信号，输出直流电平信号；所述升压模块，用于响应于直流电平信号，输出直流脉冲信号；所述切换隔离模块，用于响应于直流脉冲信号，输出单向直流信号；所述蓄电模块，用于响应于单向直流信号，向负载输出充电。本申请具有降低充电模块功耗的效果。

Description

一种低功耗的充电电路以及应用该充电电路的充电装置
技术领域
本申请涉及充电模块的领域，尤其是涉及一种低功耗的充电电路以及应用该充电电路的充电装置。
背景技术
目前，随着电动汽车的普及，充电桩也愈来愈多，使得充电桩的安全性、稳定性也受到人们的密切关注。
相关技术中，通常充电桩主要由充电模块向电动汽车蓄电池充电，充电模块会包括PFC拓扑电路以及DC-DC拓扑电路，PFC拓扑电路为三相三线制三电平VIENNA，DC-DC拓扑电路为三电平全桥移相ZVS。PFC拓扑电路用于将交流信号转换成直流电压。DC-DC拓扑电路用于将直流电压进行降压处理，并通过隔离变压器以及整流桥生成电压较低的直流电压，再将直流电压输出给蓄电电容，以使蓄电电容可以充电后向负载充电。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在有DC-DC拓扑电路将单向的直流电压输出给隔离变压器，由于直流电压电压较高，因此需要功率较高的隔离变压器，会导致充电模块的功耗也较高。
发明内容
为了改善功率较高的隔离变压器会导致充电模块的功耗，本申请提供一种低功耗的充电电路以及应用该充电电路的充电装置。
第一方面，本申请提供的一种低功耗的充电电路，采用如下的技术方案：
一种低功耗的充电电路，包括包括整流模块、升压模块、切换隔离模块、蓄电模块；
所述整流模块，用于响应于交流端输出的交流信号，输出直流电平信号；
所述升压模块，用于响应于直流电平信号，输出直流脉冲信号；
所述切换隔离模块，用于响应于直流脉冲信号，输出单向直流信号；
所述蓄电模块，用于响应于单向直流信号，向负载输出充电。
通过采用上述技术方案，交流端将交流电输入至整流模块，整流模块将交流电转换成直流电并输出给升压模块，升压模块将直流电升压后输出给切换隔离模块，由于交流端输出的为正弦交流电，因此整流后升压模块会输出具有周期性的正向直流电平信号以及反向直流电平信号。通过切换隔离模块，将双向的直流电平信号切换到对应的回路中，一方面，实现了单向的直流信号并输出给蓄电模块，以使蓄电模块可以对负载进行充电，另一方面，通过两个回路分别处理正反向的直流电平信号，减少了单回路中的变压器功耗较高的情况，有利于减低充电电路的功耗，提高充电电路的充电效率。
优选的，所述整流模块包括整流桥，所述整流桥交流输入端用于响应于交流端输出的交流信号。所述整流桥直流输出端用于输出直流电平信号。
通过采用上述技术方案，通过设置整流桥，可以将交流端输出的交流信号转换成直流电平信号，以实现向蓄电模块充能。
优选的，所述升压模块包括电感L1、L2以及开关管Q1、Q2，所述电感L1一端用于响应于直流电平信号，所述电感L1另一端和开关管Q1集电极的连接点与电感L2一端连接，所述开关管Q1发射极接地，所述电感L2另一端和开关管Q2集电极的连接点用于输出直流脉冲信号，所述开关管Q2另一端接地。
通过采用上述技术方案，当升压模块升压时，开关管Q1导通，直流电平信号流至电感L1以及电感L2，电感L1和电感L2存储电能，以实现升压。
优选的，所述切换隔离模块包括极性电容C1、C2、电感L3、L4、变压器T1、T2以及二极管D1、D2，所述极性电容C1正极和极性电容C2正极的连接点用于响应直流脉冲信号，所述极性电容C1负极与变压器T1的一次侧的第一端连接，所述极性电容C2负极与变压器T2的一次侧的第一端连接，所述电感L3和电感L4的连接点接地，所述电感L3另一端与变压器T1的一次侧的第二端连接，所述电感L4另一端与变压器T2的一次侧的第二端连接，所述变压器T1二次侧的第一端与二极管D1阳极连接，所述变压器T2二次侧的第一端与二极管D2阳极连接，所述二极管D1阴极和二极管D2阴极均用于输出单向直流信号
通过采用上述技术方案，极性电容C1和极性电容C2起到滤波作用，减少输入到蓄电模块的杂波，变压器T1和变压器T2起到隔离的作用，分别将极性电容C1和极性电容C2输出的电压输出给蓄电模块，使得蓄电模块可以向电动汽车充电。
优选的，所述蓄电模块包括极性电容C3、C4，所述极性电容C3正极与二极管D1阴极连接点用于与负载正极连接，所述电容C3负极和变压器T1的二次侧的第二端的连接点与电容C4正极和二极管D2阴极的连接点连接，所述电容C4负极与变压器T2的二次侧的第二端的连接点用于与负载负极连接
通过采用上述技术方案，极性电容C3与变压器T1配合，极性电容C4与变压器T2配合，以实现两个极性电容可以将变压器T1以及变压器T2输出电量进行存储，以提高交流端输出的交流信号的利用率。
第二方面，本申请提供一种充电装置，采用如下的技术方案：
一种充电装置，所述充电装置应用如第一方面的充电电路，以使三相电源对负载进行供电。
通过采用上述技术方案，三相电通过三个充电电路向负载供电，三个充电电路可以通过串联或者并联的方式连接，可以向电动汽车输出高电压或者低电压。
优选的，所述充电装置包括三个充电电路，所述三个充电电路分别用于响应三相电源的A相、B相以及C相输出的单相交流信号，所述三个充电电路的输出端依次串联并向负载输出串联稳压。
通过采用上述技术方案，当三个充电电路的输出端依次串联后，相应地，充电装置可以向电动汽车输出高电压，以实现电动汽车快速充电。
优选的，所述充电装置包括三个充电电路，所述三个充电电路的蓄电模块分别用于响应三相电源的A相、B相以及C相输出的单相交流信号，所述三个充电电路的输出端依次并联且向负载输出并联稳压。
通过采用上述技术方案，当三个充电电路的输出端依次并联后，相应地，充电装置可以向电动汽车提供低电压充电，以达到稳定充电的目的。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.交流端将交流电输入至整流模块，整流模块将交流电转换成直流电并输出给升压模块，升压模块将直流电升压后输出给切换隔离模块，由于交流端输出的为正弦交流电，因此整流后升压模块会输出具有周期性的正向直流电平信号以及反向直流电平信号。通过切换隔离模块，将双向的直流电平信号切换到对应的回路中，一方面，实现了单向的直流信号并输出给蓄电模块，以使蓄电模块可以对负载进行充电，另一方面，通过两个回路分别处理正反向的直流电平信号，减少了单回路中的变压器功耗较高的情况，有利于减低充电电路的功耗，提高充电电路的充电效率；
2.当升压模块升压时，开关管Q1导通，直流电平信号流至电感L1以及电感L2，电感L1和电感L2存储电能，以实现升压；
3.极性电容C1和极性电容C2起到滤波作用，减少输入到蓄电模块的杂波，变压器T1和变压器T2起到隔离的作用，分别将极性电容C1和极性电容C2输出的电压输出给蓄电模块，使得蓄电模块可以向电动汽车充电。
附图说明
图1是本申请实施例1的一种低功耗的充电电路的整体结构的流程框图图。
图2是本申请实施例1的一种低功耗的充电电路的整体结构的电路图。
图3是本申请实施例2的一种充电装置的电路图。
图4是本申请实施例3的一种充电装置的电路图。
附图标记说明：1、整流模块；11、整流桥；2、升压模块；3、切换隔离模块；4、蓄电模块；5、交流端；6、负载。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
实施例1：
本申请实施例公开一种低功耗的充电电路。参照图1，一种低功耗的充电电路包括整流模块1、升压模块2、切换隔离模块3、蓄电模块4。
工作时，交流端5输出的交流信号，整流模块1响应于交流端5输出的交流信号，对交流信号进行整流并输出直流电平信号。升压模块2响应于直流电平信号，对直流电平信号进行升压，并输出正向的以及反向的直流脉冲信号。切换隔离模块3响应于直流脉冲信号，将正向的和反向的直流脉冲信号生成单向直流信号。通过单向直流信号向蓄电模块4充电，以实现蓄电模块4可以向负载6充电。
参照图2，整流模块1包括整流桥11，升压模块2包括电感L1、L2以及开关管Q1、Q2。整流桥11交流输入端正极与交流端5正极连接，整流桥11交流输入端负极与交流端5负极连接。整流桥11可以将交流信号处理成直流信号，以通过直流电对蓄电模块4进行充电。升压模块2包括电感L1、L2以及开关管Q1、Q2，电感L1一端与整流桥11直流输出端正极连接，整流桥11直流输出端负极接地。电感L1另一端和开关管Q1集电极的连接点与电感L2一端连接，开关管Q1发射极接地，电感L2另一端与开关管Q2集电极连接，开关管Q2发射极接地。开关管Q1以及开关管Q2可以通过充电模块的MCU芯片控制，当充电时，MCU向开关管Q1以及开关管Q2输出高电平，使得开关管Q1以及开关管Q2导通，以实现电感L1和电感L2充电。
参照图2，切换隔离模块3包括极性电容C1、C2、电感L3、L4、变压器T1、T2以及二极管D1、D2，极性电容C1、C2起到滤波的作用，减小杂波输入到变压器T1、T2中。电感L2另一端和开关管Q2集电极的连接点与极性电容C1正极连接，极性电容C1负极与变压器T1的一次侧的第一端连接，变压器T1的一次侧的第二端与电感L3一端连接，电感L3另一端和开关管Q2的连接点与电感L4一端连接，电感L4另一端与变压器T2的一次侧的第二端连接，变压器T2的一次侧的第一端与极性电容C2负极连接，极性电容C2正极和极性电容C3正极连接。变压器T1二次侧的第一端与二极管D1阳极连接，变压器T2二次侧的第一端与二极管D2阳极连接。
参照图2，蓄电模块4包括极性电容C3、C4，电容C3正极与二极管D1阴极的连接点与负载6正极连接，电容C3负极和变压器T1的二次侧的第二端的连接点与电容C4正极和二极管D2阴极的连接点连接，电容C4负极与变压器T2的二次侧的第二端的连接点与负载6负极连接。
实施例1的实施原理为：交流端5将交流信号输出给整流桥11，整流桥11通过整流将交流信号转换成直流电平信号，整流桥11将直流电平信号输出给电感L1以及电感L2，与此同时，开关管Q1和开关管Q2导通，使得电感L1以及电感L2充电。随后，开关管Q1以及开关管Q2关断，电感L1以及电感L2放电，电感L1和电感L2向电感L3和电感L4充电，在变压器T1和变压器T2隔离的作用下，极性电容C3和极性电容C4获得单向直流信号，极性电容C3和极性电容C4可以向电动汽车的蓄电池（即负载6）进行充电。
实施例2：
本申请实施例公开一种充电装置。参照图3，一种充电装置包括三个充电电路，每一个充电电路对应三相电源中A相、B相、C相中的一个交流电源（即电源Ua、电源Ub以及电源Uc中的一个电源）。每一个交流电源可以向充电电路输出交流信号，三个充电电路输出端依次串联并向负载6输出串联稳压。例如：电源Ua向整流桥11输出交流信号，经过充电电路的处理，极性电容C3以及极性电容C4充电，电源Ub向极性电容C5以及极性电容C6充电，电源Uc向极性电容C7以及极性电容C8充电。串联连接的极性电容C3、C4、C5、C6、C7、C8，极性电容C3正极用于与负载6正极连接，极性电容C4负极用于与负载6负极连接，使得向负载6输出高电压达到快速充电的目的。
实施例2的实施原理为：电源Ua向整流桥11输出交流信号，经过充电电路的处理，极性电容C3、C4充电，电源Ub向极性电容C5、C6充电，电源Uc向极性电容C7、C8充电。负载6可以得到串联连接的极性电容C3、C4、C5、C6、C7、C8输出的高电压，以实现快速充电。
实施例3：
本申请实施例公开一种充电装置。参照图4，一种充电装置包括三个充电电路，每一个充电电路对应三相电源中A相、B相、C相中的一个交流电源（即电源Ua、电源Ub以及电源Uc中的一个电源）。每一个交流电源可以向充电电路输出交流信号，三个充电电路输出端依次并联并向负载6输出并联稳压。例如：电源Ua向电感L1输出交流信号，经过充电电路的处理，极性电容C3、C4充电，电源Ub向极性电容C5、C6充电，电源Uc向极性电容C7、C8充电。极性电容C3正极、极性电容C5正极以及极性电容C7正极依次连接，极性电容C4负极、极性电容C6负极以及极性电容C8负极依次连接，极性电容C3正极用于与负载6正极连接，极性电容C8负极用于与负载6负极连接，使得向负载6输出低电压，以实现稳定充电。
实施例3的实施原理为：电源Ua向整流桥11输出交流信号，经过充电电路的处理，极性电容C3、C4充电，电源Ub向极性电容C5、C6充电，电源Uc向极性电容C7、C8充电。负载6可以得到并联连接的极性电容C3、C4、C5、C6、C7、C8输出的低电压，以实现稳定充电。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低功耗的充电电路，其特征在于：包括整流模块(1)、升压模块(2)、切换隔离模块(3)、蓄电模块(4)；
所述整流模块(1)，用于响应于交流端(5)输出的交流信号，输出直流电平信号；
所述升压模块(2)，用于响应于直流电平信号，输出直流脉冲信号；
所述切换隔离模块(3)，用于响应于直流脉冲信号，输出单向直流信号；
所述蓄电模块(4)，用于响应于单向直流信号，向负载(6)输出充电。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗的充电电路，其特征在于：所述整流模块(1)包括整流桥(11)，所述整流桥(11)交流输入端用于响应于交流端(5)输出的交流信号。所述整流桥(11)直流输出端用于输出直流电平信号。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗的充电电路，其特征在于：所述升压模块(2)包括电感L1、L2以及开关管Q1、Q2，所述电感L1一端用于响应于直流电平信号，所述电感L1另一端和开关管Q1集电极的连接点与电感L2一端连接，所述开关管Q1发射极接地，所述电感L2另一端和开关管Q2集电极的连接点用于输出直流脉冲信号，所述开关管Q2另一端接地。
4.根据权利要求1所述的一种低功耗的充电电路，其特征在于：所述切换隔离模块(3)包括极性电容C1、C2、电感L3、L4、变压器T1、T2以及二极管D1、D2，所述极性电容C1正极和极性电容C2正极的连接点用于响应直流脉冲信号，所述极性电容C1负极与变压器T1的一次侧的第一端连接，所述极性电容C2负极与变压器T2的一次侧的第一端连接，所述电感L3和电感L4的连接点接地，所述电感L3另一端与变压器T1的一次侧的第二端连接，所述电感L4另一端与变压器T2的一次侧的第二端连接，所述变压器T1二次侧的第一端与二极管D1阳极连接，所述变压器T2二次侧的第一端与二极管D2阳极连接，所述二极管D1阴极和二极管D2阴极均用于输出单向直流信号。
5.根据权利要求4所述的一种低功耗的充电电路，其特征在于：所述蓄电模块(4)包括极性电容C3、C4，所述极性电容C3正极与二极管D1阴极连接点用于与负载(6)正极连接，所述电容C3负极和变压器T1的二次侧的第二端的连接点与电容C4正极和二极管D2阴极的连接点连接，所述电容C4负极与变压器T2的二次侧的第二端的连接点用于与负载(6)负极连接。
6.一种充电装置，其特征在于：所述充电装置应用权利要求1至5中任一项的充电电路，以使三相电源对负载(6)进行供电。
7.根据权利要求6所述的一种低功耗的充电电路，其特征在于：所述充电装置包括三个充电电路，所述三个充电电路分别用于响应三相电源的A相、B相以及C相输出的单相交流信号，所述三个充电电路的输出端依次串联并向负载(6)输出串联稳压。
8.根据权利要求6所述的一种低功耗的充电电路，其特征在于：所述充电装置包括三个充电电路，所述三个充电电路的蓄电模块(4)分别用于响应三相电源的A相、B相以及C相输出的单相交流信号，所述三个充电电路的输出端依次并联且向负载(6)输出并联稳压。
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