CN201797360U

CN201797360U - 一种高功率因数铅酸电池充电电路

Info

Publication number: CN201797360U
Application number: CN2010201840460U
Authority: CN
Inventors: 陆勇; 周晓强
Original assignee: WUXI XINCHANG ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: WUXI XINCHANG ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2020-05-10

Abstract

本实用新型公开一种高功率因数铅酸电池充电电路，其包括整流电路、功率变换电路以及充电管理电路，所述整流电路耦合功率变换电路，所述功率变换电路耦合充电管理电路，所述功率变换电路包括控制芯片，所述控制芯片耦合功率变压器和MOS管开关电路，所述控制芯片的型号为SG6961芯片，上述高功率因数铅酸电池充电电路的功率变换电路实现了PFC控制电路和PWM控制电路的结合，不仅电路结构简单，成本降低，而且有很高的转换效率，可以增加发电设备和变电设备发送的有功功率，使电力供电设备充分发挥作用，提高交流电源的利用率，同时能减小电力输送线上的电流，降低输送线路上的电压降落和功率损耗，节约电能。

Description

一种高功率因数铅酸电池充电电路

技术领域

本实用新型涉及一种充电电路，特别是涉及一种具有高功率因数的铅酸电池充电电路。

背景技术

功率因数(PFC)是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率，有用功率和系统消耗的总功率的比值就是功率因数，功率因数小的时候可能达到0.6以下(目前的充电器都是如此)，这就意味着40％以上的电能都损耗在线路上了，而这个电能是不会记录到一般的电度表上的，产生的费用是由国家承担的，所以国际标准、国家标准都越来越严格地对电器的功率因数作出限制，一般要求达到0.8以上，也就是说用电质量的好坏直接取决于功率因数的大小，目前节能环保已经成为全球经济发展的主旋律，随着国家电荒现状的日益凸显，消费者的节能意识也越来越强，提高用电设备的功率因数是实现节能环保的一大举措，也是必然趋势。

众所周知，电动车铅酸电池充电器是电动车的必配件之一，也是电动车的关键配件之一，请参阅图1所示，图1为传统的电动车铅酸电池充电电路的方块图，传统的电动车铅酸电池充电电路1交流输入到桥式整流电路10，所述桥式整流电路10的输出端连接PWM控制电路11的输入端，所述PWM控制电路11包括PWM控制芯片12，所述PWM控制芯片12连接功率变压器13以及MOS管开关电路14，所述PWM控制电路11的输出端连接充电管理电路15，但是传统的电动车铅酸电池充电电路没有功率因数校正补偿，用电质量较差。

目前提高功率因数的方法很多，高频PFC技术因为具有较突出的优点，电路形式多样，集成控制器件的品种齐全，在现有应用中占绝对优势，其实电动车充电电路从本质上讲都是由电源变换部分(开关电源部分)和充电控制部分两大块组合而成的，电源变换部分即开关电源部分是充电器的核心，充电器是否可靠，功率因数、效率的高低都取决于开关电源部分，请参阅图2所示，图2为传统具PFC校正的开关电源电路的方块图，传统具PFC校正的开关电源电路2交流输入到桥式整流电路20，所述桥式整流电路20的输出端连接PFC控制电路21，所述PFC控制电路21包括PFC控制芯片22，所述PFC控制芯片22连接升压变压器23，升压二级管24以及MOS管开关电路25，所述PFC控制电路21的输出端连接PWM控制电路26的输入端，所述PWM控制电路26包括PWM控制芯片27，所述PWM控制芯片27连接功率变压器28以及MOS管开关电路29，但是传统的具PFC校正的开关电源电路有电路结构复杂，成本也较高的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高功率因数铅酸电池充电电路，其不仅具有功率因数校正补偿，高功率因数的特点，而且其开关电源部分电路结构简单、成本降低，转换效率高。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种高功率因数铅酸电池充电电路，其包括整流电路、功率变换电路以及充电管理电路，所述整流电路耦合功率变换电路，所述功率变换电路耦合充电管理电路，其中，所述功率变换电路包括控制芯片，所述控制芯片耦合功率变压器和MOS管开关电路。

所述控制芯片的型号为SG6961芯片U1，其包括引脚1-引脚8，所述功率变压器T1包括变压器初级绕组，变压器次级绕组以及变压器辅佐绕组，所述整流电路的输出端通过滤波电容CC1以及电阻R3、R4、R5连接电压供给引脚8，所述电压供给引脚8连接辅佐电源电路，所述引脚1为芯片U1内误差放大器反向输入端，其通过电阻R8、R9，电容CC7、CC3以及EC2连接辅佐电源电路，所述引脚2为芯片U1内误差放大器反向输出端，其耦合补偿回路连接充电管理电路，所述引脚3连接接地电阻R11，所述引脚4为过电保护比较器的输入端，其耦合MOS管开关电路，所述引脚5为过零电流检测端，其通过电阻R13连接到变压器辅助绕组上，所述引脚6为接地引脚，所述引脚7连接MOS管开关电路，且所述变压器次级绕组通过整流二极管D7，电容EC3连接电池正极，并通过二极管D8，电容EC8连接充电管理电路。

所述辅佐电源电路由变压器辅佐绕组，二极管D5，电容EC1，电阻R7，三极管Q2，以及ZD1组成，所述三极管Q2的发射极连接引脚8，基极连接接地二极管ZD1，集电极通过二极管D5，电容EC1连接变压器辅佐绕组，且所述三极管Q2的基极与集电极之间偏置电阻R7。

所述补偿回路由电阻R10，电容CC5、CC6，芯片U2组成。

所述MOS管开关电路包括MOS管Q1，其栅极与引脚7之间连接二极管D6，电阻R14，R15，源极通过电阻R12连接引脚4，所述引脚4对地连接电容CC4，且源极还连接接地电阻RS。

本实用新型的有益效果为，所述高功率因数铅酸电池充电电路的开关电源部分采用SG6961芯片耦合功率变压器和MOS管开关电路将PFC控制电路和PWM控制和二为一，从而不仅使充电电路具有功率因数校正补偿，高功率因数；而且减少了一级转换，电路结构简单，成本降低，有很高的转换效率，可以增加发电设备和变电设备发送的有功功率，使电力供电设备充分发挥作用，提高交流电源的利用率，同时能减小电力输送线上的电流，降低输送线路上的电压降落和功率损耗，节约电能。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为传统的电动车铅酸电池充电电路的方块图，

图2为传统具PFC校正的开关电源电路的方块图，

图3为本实用新型高功率因数铅酸电池充电电路的方块图，

图4为本实用新型高功率因数铅酸电池充电电路的具体电路图。

具体实施方式

请参阅图3及图4所示，图3为本实用新型高功率因数铅酸电池充电电路的方块图，图4为本实用新型高功率因数铅酸电池充电电路的具体电路图。

一种高功率因数铅酸电池充电电路，所述高功率因数铅酸电池充电电路3包括桥式整流电路30、功率变换电路31以及充电管理电路35，所述桥式整流电路30耦合功率变换电路31，所述功率变换电路31耦合充电管理电路35，所述功率变换电路31包括控制芯片32，所述控制芯片32耦合功率变压器33和MOS管开关电路34，所述控制芯片32的型号为SG6961芯片U1，其包括引脚1-引脚8，所述功率变压器T1包括变压器初级绕组，变压器次级绕组以及变压器辅佐绕组，所述整流电路的输出端通过滤波电容CC1以及电阻R3、R4、R5连接电压供给引脚8，所述电压供给引脚8连接辅佐电源电路，所述引脚1为芯片U1内误差放大器反向输入端，其通过电阻R8、R9，电容CC7、CC3以及EC2连接辅佐电源电路，所述辅佐电源电路由变压器辅佐绕组，二极管D5，电容EC1，电阻R7，三极管Q2，以及ZD1组成，所述三极管Q2的发射极连接引脚8，基极连接接地二极管ZD1，集电极通过二极管D5，电容EC1连接变压器辅佐绕组，且所述三极管Q2的基极与集电极之间偏置电阻R7，所述引脚2为芯片U1内误差放大器反向输出端，其耦合补偿回路连接充电管理电路，所述补偿回路由电阻R10，电容CC5、CC6，芯片U2组成，所述引脚3连接接地电阻R11，所述引脚4为过电保护比较器的输入端，其连接MOS管开关电路，所述MOS管开关电路包括MOS管Q1，其栅极与引脚7之间连接二极管D6，电阻R14，R15，源极通过电阻R12连接引脚4，所述引脚4对地连接电容CC4，且源极还连接接地电阻RS，所述引脚5为过零电流检测端，其通过电阻R13连接到变压器辅助绕组上，所述引脚6为接地引脚，所述引脚7连接MOS管开关电路，且所述变压器次级绕组通过二极管D7，电容EC3连接电池正极，且通过二极管D8，电容EC8连接充电管理电路。

在接通交流供电电源后，电源先经过EMI、桥式整流滤波电路后通过电阻R3-R5对芯片U1的电压供给引脚8的电容EC2、CC3充电，同时有部分电流流入电压供给引脚8，在EC2上的电压达到欠电压关断电平(9.5V)之前，芯片U1的启动电流只有10uA，一旦电容EC2上的电压达到启动门限典型值12V，芯片U1则启动开始工作，EC2放电，在EC2上的电压降至芯片U1的关断阀值(典型值是9.5V)之前，变压器辅佐绕组、D5、EC1、R7、Q2、ZD1等组成辅佐电源电路给芯片U1的电压供给引脚8提供工作电流，因SG6961的启动电流很小R3-R5用0.25W的电阻就可以了。

当芯片U1的引脚5通过电阻R13检测到变压器辅佐绕组的电流过零信号时，芯片U1的引脚7就输出一个驱动脉冲推动开关MOS管Q1导通，流过变压器初级绕组的电流从零线性增加到峰值，而Q1开始截至。初级绕组中的储能因Q1的截至而释放，经耦合到次级绕组再由二极管D7、电容EC3整流滤波后加到电池的正极，同时二极管D8、电容EC8整流滤波后给充电管理回路供电，通过变压器初级的电流线性减小至零，MOS管Q1将再一次导通，新的开关周期开始，如此周而复始，在每一个开关周期中电感峰值电流都追踪交流输入电压的变化轨迹，高频电感电流被输入电容CC1滤波掉高频成分从而得到呈正弦波形的输入平均电流。

所述辅佐绕组、D5、EC1、R7、Q2、ZD1等组成的辅佐电源给芯片U1提供了稳定的工作电压，该电压经电阻R8、R9分压取样经芯片U1的引脚1送入芯片U1内部误差放大器的反相端，误差放大器的同相输入端连接内部2.5V的固定电压参考，二者的比较结果反映在芯片U1的引脚2，引脚2外接补偿回路及反馈回路的光耦，光耦将次级充电管理回路的充电信息输入到引脚2，引脚2的信号与引脚2设定的信号进行比较来控制MOS管Q1导通的时间从而决定输出电压高低，电流大小的变化，达到给电池充电的目的。

接地电阻RS是接在MOS管Q1源极上的用来检测开关电流，将检测到的开关电流送到芯片U1的引脚4，该脚上的逐周电流限制保护点门限为0.82V，只要引脚4上的输入电压高于这个阀值，电流开关周期则立即终止。

所述高功率因数铅酸电池充电电路不仅电路结构简单，成本降低，而且具有功率因数校正补偿，有很高的转换效率，可以增加发电设备和变电设备发送的有功功率，使电力供电设备充分发挥作用，提高交流电源的利用率，同时能减小电力输送线上的电流，降低输送线路上的电压降落和功率损耗，节约电能。

Claims

1.一种高功率因数铅酸电池充电电路，其包括整流电路、功率变换电路以及充电管理电路，所述整流电路耦合功率变换电路，所述功率变换电路耦合充电管理电路，其特征在于：所述功率变换电路包括控制芯片，所述控制芯片耦合功率变压器和MOS管开关电路。

2.根据权利要求1所述的高功率因数铅酸电池充电电路，其特征在于：所述控制芯片的型号为SG6961芯片U1，其包括引脚1-引脚8，所述功率变压器T1包括变压器初级绕组，变压器次级绕组以及变压器辅佐绕组，所述整流电路的输出端通过滤波电容CC1以及电阻R3、R4、R5连接电压供给引脚8，所述电压供给引脚8连接辅佐电源电路，所述引脚1为芯片U1内误差放大器反向输入端，其通过电阻R8、R9，电容CC7、CC 3以及EC2连接辅佐电源电路，所述引脚2为芯片U1内误差放大器反向输出端，其耦合补偿回路连接充电管理电路，所述引脚3连接接地电阻R11，所述引脚4为过电保护比较器的输入端，其耦合MOS管开关电路，所述引脚5为过零电流检测端，其通过电阻R13连接到变压器辅助绕组上，所述引脚6为接地引脚，所述引脚7连接MOS管开关电路，且所述变压器次级绕组通过整流二极管D7，电容EC3连接电池正极，并通过二极管D8，电容EC8连接充电管理电路。

3.根据权利要求2所述的高功率因数铅酸电池充电电路，其特征在于：所述辅佐电源电路由变压器辅佐绕组，二极管D5，电容EC1，电阻R7，三极管Q2，以及ZD1组成，所述三极管Q2的发射极连接引脚8，基极连接接地二极管ZD1，集电极通过二极管D5，电容EC1连接变压器辅佐绕组，且所述三极管Q2的基极与集电极之间偏置电阻R7。

4.根据权利要求2或3任一项所述的高功率因数铅酸电池充电电路，其特征在于：所述补偿回路由电阻R10，电容CC5、CC6，芯片U2组成。

5.根据权利要求4所述的高功率因数铅酸电池充电电路，其特征在于：所述MOS管开关电路包括MOS管Q1，其栅极与引脚7之间连接二极管D6，电阻R14，R15，源极通过电阻R12连接引脚4，所述引脚4对地连接电容CC4，且源极还连接接地电阻RS。