CN202737505U - 蓄电池升压充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种蓄电池升压充电电路，解决了现有的风能和光阳能互补的控制器只有在直流电源电压高于蓄电池电压时才能进行充电的问题。一种蓄电池升压充电电路，包括：用于对输入电压进行滤波的第一滤波电路、电感器、用于控制电流单向流动的单向开关电路、第二滤波电路、用于采样蓄电池工作电压的反馈电路、升压电路和控制器。本实用新型的蓄电池升压充电电路，能够实现对蓄电池充电电压的自适应控制和远程控制，全时间段对蓄电池进行充电。

Description

蓄电池升压充电电路

技术领域

本实用新型涉及电学技术领域，特别涉及一种蓄电池升压充电电路。

背景技术

当前，低碳经济成为世界经济发展的潮流，节能省电已成全球共识，风能和太阳能作为清洁能源已广泛应用于人类生活的各个方面。

现有的风能和光阳能互补的控制器对蓄电池的充电过程，基本上都是将风力发电机发出的三相交流电进行整流滤波后得到直流电压，通过功率开关管直接对蓄电池进行充电；或者，太阳能电池板输出的直流电压通过功率开关管直接对蓄电池进行充电。这两种对蓄电池进行充电的方法，直流电源电压只有高于蓄电池电压时才能进行充电，在直流电源电压未高于蓄电池电压之前的发电量全部浪费。

电源管理芯片已广泛应用于功率变换技术领域，将开关管与控制电路集成在一个半导体芯片中，芯片内部的控制电路根据反馈端接收到的信号控制开关管的导通和关断，实现功率变换的目的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的风能和光阳能互补的控制器只有在直流电源电压高于蓄电池电压时才能进行充电。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种蓄电池升压充电电路，包括：用于对输入电压进行滤波的第一滤波电路，第一端耦接到输入电压，第二端耦接到地电位；电感器，电感器的第一端耦接到第一滤波电路的第一端，电感器的第二端耦接到单向开关电路的第一端；用于控制电流单向流动的单向开关电路，单向开关电路的第一端耦接到电感器的第二端，单向开关电路的第二端耦接到第二滤波电路的第一端；第二滤波电路，第二滤波电路的第一端耦接到单向开关电路的第二端和蓄电池的正极，第二滤波电路的第二端耦接到地电位；用于采样蓄电池工作电压的反馈电路，包括串联连接的第一电阻器和第二电阻器，第一电阻器的第一端耦接到蓄电池的正极，第一电阻器的第二端连接到第二电阻器的第一端，第二电阻器的第二端耦接到地电位，第一电阻器和第二电阻器的公共端输出反馈信号；升压电路，包括供电端、接地端、输出端、使能端和反馈端，其中，供电端耦接到第一滤波电路的第一端，接地端耦接到地电位，输出端耦接到电感器的第二端和单向开关电路的第一端，使能端耦接到控制器的输出端，反馈端耦接到第一电阻器和第二电阻器的公共端，输出端通过开关管耦接到接地端；控制器，输出控制信号到升压电路的使能端。

可选地，所述单向开关电路具体为二极管，二极管的正极耦接到电感器的第二端，二极管的负极耦接到第二滤波器的第一端。

可选地，所述反馈电路还包括运算放大器，运算放大器的正向输入端耦接到第一电阻器和第二电阻器的公共端，运算放大器的反向输入端通过第三电阻器耦接到地电位、且通过第四电阻器耦接到运算放大器的输出端，运算放大器的输出端耦接到升压电路的反馈端。

可选地，所述第一滤波电路包括并联连接的第一电容器和第二电容器，第一电容器和第二电容器的第一公共端耦接到输入电压，第二公共端耦接到地电位。

可选地，所述第一电容器为电解电容器，第二电容器为高频电容器。

可选地，所述第二滤波电路包括并联连接的第三电容器和第四电容器，第三电容器和第四电容器的第一公共端耦接到蓄电池的正极，第二公共端耦接到地电位。

可选地，所述第三电容器为电解电容器，第四电容器为高频电容器。

可选地，所述升压电路是XL6005集成芯片。

可选地，所述控制器是单片机。

本实用新型的有益效果是：

（1）蓄电池升压充电电路将直流电源电压转换至高于蓄电池两端电压，以实现全时间段对蓄电池进行充电的目的；

（2）能够实现对蓄电池充电电压的自适应控制和远程控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的蓄电池升压充电电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型的蓄电池升压充电电路的电路原理图。

如图1所示，直流电源100可以是风力发电机发出的三相交流电进行整流滤波后得到的直流电压，也可以是太阳能电池板输出的直流电压。蓄电池升压充电电路200将输入的直流电压转换为蓄电池300可用形式的电能输出到蓄电池300的正极，蓄电池300的负极耦接到地电位。

蓄电池升压充电电路200包括：第一滤波电路、电感器、单向开关电路、第二滤波电路、反馈电路、升压电路和控制器。

第一滤波电路的第一端耦接到输入电压，第二端耦接到地电位，如图1所示，并联连接的电容器201和电容器202构成了第一滤波电路，用于对输入电压进行滤波，将直流电源100提供的输入电压过滤成稳定的直流电压。电容器201和电容器202的第一公共端耦接到输入电压，第二公共端耦接到地电位。电容器201为电解电容器，电容器202为高频电容器。

电感器203用于存储直流电源100输出的能量，电感器203的第一端耦接到电容器201和电容器202的第一公共端，电感器203的第二端耦接到单向开关电路的第一端。

单向开关电路用于控制电流单向流动，单向开关电路的第一端耦接到电感器203的第二端，单向开关电路的第二端耦接到第二滤波电路的第一端，向第二滤波电路输出脉冲电压。如图1所示，单向开关电路具体为二极管204，二极管204的阳极耦接到电感器203的第二端，二极管204的阴极耦接到第二滤波器的第一端。

第二滤波电路用于将二极管204阴极输出的脉冲电压过滤成稳定的直流电压以提供给蓄电池300。第二滤波电路的第一端耦接到单向开关电路的第二端和蓄电池的正极，第二滤波电路的第二端耦接到地电位。如图1所示，第二滤波电路包括并联连接的电容器205和电容器206，电容器205和电容器206的第一公共端耦接到蓄电池300的正极，第二公共端耦接到地电位。电容器205为电解电容器，电容器206为高频电容器。

反馈电路耦接到蓄电池300的正极，用于采样蓄电池300的工作电压以提供给升压电路209。如图1所示，反馈电路包括电阻器207和电阻器208，电阻器207的第一端耦接到蓄电池300的正极，电阻器207的第二端连接到电阻器208的第一端，电阻器208的第二端耦接到地电位，电阻器207和电阻器208的公共端耦接到升压电路209的反馈端，将蓄电池300的工作电压反馈到升压电路209。通过改变电阻器207和电阻器208的阻值，改变反馈信号的大小，从而改变蓄电池升压充电电路200的输出电压，实现对蓄电池300充电电压的调整，以满足不同规格蓄电池的充电要求。

反馈电路还可以包括信号放大电路，对反馈信号进行信号放大。如图1所示，信号放大电路211包括运算放大器2111，运算放大器2111的正向输入端耦接到电阻器207和电阻器208的公共端，运算放大器2111的反向输入端通过电阻器2113耦接到地电位、且通过电阻器2112耦接到运算放大器2111的输出端，运算放大器2111的输出端耦接到升压电路209的反馈端。

如图1所示，升压电路209包括供电端IN、接地端GND、输出端SW、使能端EN和反馈端FB，其中，供电端IN耦接到电容器201和电容器202的第一公共端，接收经过滤波的直流电压，接地端GND耦接到地电位，输出端SW耦接到电感器203的第二端和二极管204的阳极，使能端EN耦接到控制器210的输出端，反馈端FB耦接到反馈电路。升压电路209还包括控制电路和开关管（图1中未示出），升压电路209的输出端SW通过开关管耦接到接地端GND，控制电路根据反馈端FB接收到的信号控制开关管的导通和关断，进而改变升压电路209的输出端SW的电位，实现对蓄电池300工作电压的自适应调节。

升压电路209可以通过现有的电源管理芯片来实现，也可以通过分立元件来实现。例如升压电路可以选用但不局限于XL6005集成芯片，XL6005集成芯片包括供电端IN、接地端GND、输出端SW、使能端EN和反馈端FB，输出端SW通过芯片内部的开关管耦接到接地端GND，XL6005集成芯片内部的控制电路根据反馈端的信号控制开关管的导通和关断，以实现输出端SW的电压变换的目的。当升压电路209的开关管导通时，升压电路209输出端SW的电位为地电位；当升压电路209的开关管关断时，升压电路209输出端SW的电位为输入电压和电感器203电压之和。

控制器210输出PWM（脉冲宽度调制）信号到升压电路209的使能端EN，当PWM信号为高电平时，升压电路209处于正常工作状态；当PWM信号为低电平时，升压电路209处于关断状态。控制器210还可以通过有线或者无线网络与计算机相连接，用户可以远程实现对控制器210输出的PWM信号的控制，进而实现对蓄电池300的充电电压的远程控制。控制器210可以是单片机，单片机的输出端输出PWM信号。

本实用新型的蓄电池升压充电电路，能够实现对蓄电池的充电电压自适应控制和远程控制，全时间段对蓄电池进行充电。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种蓄电池升压充电电路，其特征在于，包括：

用于对输入电压进行滤波的第一滤波电路，第一端耦接到输入电压，第二端耦接到地电位；

电感器，电感器的第一端耦接到第一滤波电路的第一端，电感器的第二端耦接到单向开关电路的第一端；

用于控制电流单向流动的单向开关电路，单向开关电路的第一端耦接到电感器的第二端，单向开关电路的第二端耦接到第二滤波电路的第一端；

第二滤波电路，第二滤波电路的第一端耦接到单向开关电路的第二端和蓄电池的正极，第二滤波电路的第二端耦接到地电位；

用于采样蓄电池工作电压的反馈电路，包括串联连接的第一电阻器和第二电阻器，第一电阻器的第一端耦接到蓄电池的正极，第一电阻器的第二端连接到第二电阻器的第一端，第二电阻器的第二端耦接到地电位，第一电阻器和第二电阻器的公共端输出反馈信号；

升压电路，包括供电端、接地端、输出端、使能端和反馈端，其中，供电端耦接到第一滤波电路的第一端，接地端耦接到地电位，输出端耦接到电感器的第二端和单向开关电路的第一端，使能端耦接到控制器的输出端，反馈端耦接到第一电阻器和第二电阻器的公共端，输出端通过开关管耦接到接地端；

控制器，输出控制信号到升压电路的使能端。

2.如权利要求1所述的蓄电池升压充电电路，其特征在于，所述单向开关电路具体为二极管，二极管的正极耦接到电感器的第二端，二极管的负极耦接到第二滤波器的第一端。

3.如权利要求2所述的蓄电池升压充电电路，其特征在于，所述反馈电路还包括运算放大器，运算放大器的正向输入端耦接到第一电阻器和第二电阻器的公共端，运算放大器的反向输入端通过第三电阻器耦接到地电位、且通过第四电阻器耦接到运算放大器的输出端，运算放大器的输出端耦接到升压电路的反馈端。

4.如权利要求3所述的蓄电池升压充电电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括并联连接的第一电容器和第二电容器，第一电容器和第二电容器的第一公共端耦接到输入电压，第二公共端耦接到地电位。

5.如权利要求4所述的蓄电池升压充电电路，其特征在于，所述第一电容器为电解电容器，第二电容器为高频电容器。

6.如权利要求3所述的蓄电池升压充电电路，其特征在于，所述第二滤波电路包括并联连接的第三电容器和第四电容器，第三电容器和第四电容器的第一公共端耦接到蓄电池的正极，第二公共端耦接到地电位。

7.如权利要求6所述的蓄电池升压充电电路，其特征在于，所述第三电容器为电解电容器，第四电容器为高频电容器。

8.如权利要求1至7任一项所述的蓄电池升压充电电路，其特征在于，所述升压电路是XL6005集成芯片。

9.如权利要求8所述的蓄电池升压充电电路，其特征在于，所述控制器是单片机。

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