CN204967397U - 车载充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及充电器技术领域，尤其是一种车载充电器。包括整流滤波电路、APFC电路、LLC半桥谐振电路、MCU、高频变压器；整流滤波电路、APFC电路、LLC半桥谐振电路和高频变压器依次串联，MCU分别连接APFC电路和LLC半桥谐振电路，其中，APFC电路为LLC半桥谐振电路提供直流电，LLC半桥谐振电路将直流经高频变压器转化为方波电压输出，MCU对APFC电路和LLC半桥谐振电路进行反馈及充电曲线控制。本实用新型采用APFC电路和LLC半桥谐电路将直流经高频变压器转化为方波电压输出，并通过MCU对APFC电路与LLC半桥谐电路进行反馈及充电曲线控制，能有效地减小开关损耗，提高充电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及充电器技术领域，尤其是一种车载充电器。
背景技术
国家对低碳、环保、高效节能的新能源大力倡导，使得电动汽车业发展迅速，但是配套的专用充电器价格昂贵，普及的城市很少，远远落后于目前的新能源发展速度，车载充电器能有效的解决这一问题，使得电动汽车普及率大大的提升。
目前国内外多款电动汽车都配置车载充电器，但充电效率低，充电电池发热量高，损耗大，电池长时间充不满等问题随之而来。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种充电效率高、损耗小的车载充电器。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种车载充电器，包括整流滤波电路、APFC电路、LLC半桥谐振电路、MCU、高频变压器；所述整流滤波电路、APFC电路、LLC半桥谐振电路和高频变压器依次串联，所述MCU分别连接所述APFC电路和LLC半桥谐振电路，其中，所述APFC电路为LLC半桥谐振电路提供直流电，LLC半桥谐振电路将直流经过所述高频变压器转化为方波电压输出，MCU对APFC电路和LLC半桥谐振电路进行反馈控制及充电曲线控制。
优选地，所述APFC电路包括第一NMOS管、升压电感、续流二极管、保护二极管、第一电阻和继电器、第一储能电容和第二储能电容；
所述升压电感与第一NMOS管的源极通过整流滤波连接220V交流电，所述第一NMOS管的栅极连接所述MCU、漏极分别连接所述升压电感的一端和续流二极管的正极，所述保护二极管连接在所述升压电感的另一端和续流二极管的负极，所述续流二极管的负极还与第一NMOS管的源极之间并联有第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电阻和继电器并联后连接在所述第一NMOS管的源极和第一储能电容与第二储能电容的一端，第一储能电容与第二储能电容的另一端连接所述续流二极管的负极。
优选地，所述LLC半桥谐振电路包括第一高频变压器、第二高频变压器、第二NMOS管、第三NMOS管；
所述第一高频变压器的初级线圈依次通过TC4424A驱动芯片和准谐控制芯片连接所述MCU，所述第一高频变压器的次级线圈通过保护电路后连接所述第二NMOS管与第三NMOS管的栅极，所述第二NMOS管的漏极和源极之间连接有第五电容，所述第二NMOS管的漏极还经过第六电容连接所述第二高频变压器的初级线圈的b端并通过第七电容连接于第三NMOS管的源极，所述第二高频变压器的初级线圈的a端与b端之间连接有第一电感，所述第二高频变压器的初级线圈的a端还通过第二电感连接所述第一高频变压器的次级线圈、c端通过第一二极管连接负载、d端连接负载、e端通过第二二极管连接所述第一二极管的负极和负载。
优选地，所述第一NMOS管采用低导通电阻的SPW35N60CFD型MOS管，所述续流二极管采用STPSC606D型二极管。
由于采用了上述方案，本实用新型采用APFC电路和LLC半桥谐电路将直流经高频变压器转化为方波电压输出，并通过MCU对APFC电路与LLC半桥谐电路进行反馈控制及充电曲线控制，能有效地减小开关损耗，提高充电效率。同时，半桥拓扑相比于全桥移相电路拓扑结构具有驱动电路结构简单、成本低、抗不平衡能力强等优点。
附图说明
图1是本实用新型实施例的整体原理图。
图2是本实用新型实施例的APFC电路结构图。
图3是本实用新型实施例的LLC半桥谐振电路结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，一种车载充电器，包括整流滤波电路1、APFC电路2、LLC半桥谐振电路3、MCU6、高频变压器4；整流滤波电路1、APFC电路2、LLC半桥谐振电路3和高频变压器4依次串联，MCU6分别连接APFC电路2和LLC半桥谐振电路3，其中，APFC电路2为LLC半桥谐振电路3提供直流电，LLC半桥谐振电路3将直流经过高频变压器4转化为方波电压输出，MCU6对APFC电路2和LLC半桥谐振电路3进行反馈控制及充电曲线控制，从而实现该车载充电器的充电控制。
如图2所示，本实用新型实施例的APFC电路2包括第一NMOS管Q1、升压电感L、续流二极管D、保护二极管ZD、第一电阻R1和继电器、第一储能电容C0和第二储能电容C；
其中，升压电感L与第一NMOS管Q1的源极通过整流滤波连接220V交流电，第一NMOS管Q1的栅极连接MCU6、漏极分别连接升压电感L的一端和续流二极管D的正极，保护二极管ZD连接在升压电感L的另一端和续流二极管D的负极，续流二极管D的负极还与第一NMOS管Q1的源极之间并联有第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，第一电阻R1和继电器S并联后连接在第一NMOS管Q1的源极和第一储能电容C0与第二储能电容C的一端，第一储能电容C0与第二储能电容C的另一端连接续流二极管D的负极。
由于该车载充电器在启动时有较大的纹波和过冲电压，为了保护电路的稳定性，在升压电感L和续流二极管D的两端并联一个保护二极管ZD,在刚启动电源时保护二极管ZD先导通，升压电感L和续流二极管D短路，同时给第一储能电容C0和第二储能电容C充电，避免电路发生振荡。在电路正常工作时，保护二极管ZD不再起短路作用，另外在第一储能电容C0和第二储能电容C的一端连接第一电阻R1，与继电器S并联，继电器S常态断开，当该车载充电器启动时，电压电流检测稳定后自动吸合，减小功耗，提高效率。
本实施例中，为了进一步提高效率，减小开关损耗，第一NMOS管Q1采用低导通电阻的SPW35N60CFD型MOS管，续流二极管D采用STPSC606D型二极管。
如图3所示，本实用新型实施例的LLC半桥谐振电路3包括第一高频变压器T1、第二高频变压器T2、第二NMOS管Q2、第三NMOS管Q3。
其中，第一高频变压器T1的初级线圈依次通过TC4424A驱动芯片U2和准谐控制芯片U1连接MCU6，第一高频变压器T1的次级线圈通过保护电路A后连接第二NMOS管Q2与第三NMOS管Q3的栅极，第二NMOS管Q2的漏极和源极之间连接有第五电容C5，第二NMOS管Q2的漏极还经过第六电容C6连接第二高频变压器T2的初级线圈的b端并通过第七电容C7连接于第三NMOS管Q3的源极，第二高频变压器T2的初级线圈的a端与b端之间连接有第一电感L1，第二高频变压器T2的初级线圈的a端还通过第二电感L2连接第一高频变压器T1的次级线圈、c端通过第一二极管D1连接负载、d端连接负载、e端通过第二二极管D2连接第一二极管D1的负极和负载。
该LLC半桥谐振电路3主要由MOSFET驱动控制电路、半桥对称谐振网络和整流滤波网络构成，由于谐振元件工作在正弦谐振状态，第二NMOS管Q2和第三NMOS管Q3上的电压自然过零，使其工作在零电压导通状态，此时损耗最小。拓扑结构采用变频调制(简称PFM)方式，采用改变频率的方式来稳定输出电压，其原理为谐振电容与电感的阻抗随工作频率变化而使得第六电容C6、第七电容C7与第一电感L1、第二电感L2的分压发生变化，从而得到稳定输出电压。采用该LLC半桥变换拓扑结构的电路，能够工作在零电压，零电流的软开关模式，极大的减少了开关损耗。相比较全桥拓扑结构，半桥拓扑结构简单，抗不平衡能力强，实现了充电器高频化，高效率，体积小等优势。
综上所述，本实用新型通过APFC电路2和LLC半桥谐电路3将直流经高频变压器转化为方波电压输出，并通过MCU6对APFC电路2与LLC半桥谐电路3进行反馈控制及充电曲线控制，能有效地减小开关损耗，提高充电效率。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种车载充电器，其特征在于：包括整流滤波电路、APFC电路、LLC半桥谐振电路、MCU、高频变压器；所述整流滤波电路、APFC电路、LLC半桥谐振电路和高频变压器依次串联，所述MCU分别连接所述APFC电路和LLC半桥谐振电路，其中，所述APFC电路为LLC半桥谐振电路提供直流电，所述LLC半桥谐振电路将直流经过所述高频变压器转化为方波电压输出，所述MCU对APFC电路和LLC半桥谐振电路进行反馈控制及充电曲线控制。
2.如权利要求1所述的车载充电器，其特征在于：所述APFC电路包括第一NMOS管、升压电感、续流二极管、保护二极管、第一电阻和继电器、第一储能电容和第二储能电容；
所述升压电感与第一NMOS管的源极通过整流滤波连接220V交流电，所述第一NMOS管的栅极连接所述MCU、漏极分别连接所述升压电感的一端和续流二极管的正极，所述保护二极管连接在所述升压电感的另一端和续流二极管的负极，所述续流二极管的负极还与第一NMOS管的源极之间并联有第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电阻和继电器并联后连接在所述第一NMOS管的源极和第一储能电容与第二储能电容的一端，第一储能电容与第二储能电容的另一端连接所述续流二极管的负极。
3.如权利要求1所述的车载充电器，其特征在于：所述LLC半桥谐振电路包括第一高频变压器、第二高频变压器、第二NMOS管、第三NMOS管；
所述第一高频变压器的初级线圈依次通过TC4424A驱动芯片和准谐控制芯片连接所述MCU，所述第一高频变压器的次级线圈通过保护电路后连接所述第二NMOS管与第三NMOS管的栅极，所述第二NMOS管的漏极和源极之间连接有第五电容，所述第二NMOS管的漏极还经过第六电容连接所述第二高频变压器的初级线圈的b端并通过第七电容连接于所述第三NMOS管的源极，所述第二高频变压器的初级线圈的a端与b端之间连接有第一电感，所述第二高频变压器的初级线圈的a端还通过第二电感连接所述第一高频变压器的次级线圈、c端通过第一二极管连接负载、d端连接负载、e端通过第二二极管连接所述第一二极管的负极和负载。
4.如权利要求2所述的车载充电器，其特征在于：所述第一NMOS管采用低导通电阻的SPW35N60CFD型MOS管，所述续流二极管采用STPSC606D型二极管。
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| CN111600366A (zh) * | 2019-02-20 | 2020-08-28 | 联合汽车电子有限公司 | 车辆充电机软启动方法 |
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