CN206117268U - 基于cm6800芯片的数控动态输出充电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，包括整流电路、PFC+PWM控制器、boost升压电路、双管正激电路、主输出电路、电压电流反馈电路；整流电路、boost升压电路、双管正激电路、主输出电路和电压电流反馈电路依次连接，主输出电路输出充电用直流电至充电负载充电和电压电流反馈电路，PFC+PWM控制器连接整流电路、boost升压电路、双管正激电路和电压电流反馈电路，PFC+PWM控制器输出PFC控制信号控制boost升压电路进行升压和功率因数校正，输出PWM控制信号控制双管正激电路进行脉宽调节。使用兼具PFC与PWM控制功能的PFC+PWM控制器，结构简单且成本低。

Description

基于CM6800芯片的数控动态输出充电机

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，特别是涉及一种基于CM6800芯片的数控动态输出充电机。

背景技术

充电机通过接入电网的交流电并进行处理转换输出直流电供充电负载(如电池)充电使用。目前使用的充电机大多是基于开关电源的充电机，而基于开关电源的充电机在使用过程中会产生较大的谐波，功率因数较低，对电网污染严重，同时也加剧了电网线路的损耗。

为抑制谐波、提高功率因数，传统的充电机是采用两级处理，第一级是采用PFC(Power Factor Correction功率因数校正)芯片的PFC电路实现功率因数，第二级是采用PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)芯片的脉宽调制电路。因此，传统的充电机为实现功率因数校正至少需要两块控制芯片，两套控制系统，结构复杂复杂度且成本高。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种结构简单且成本低的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机。

一种基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，包括整流电路、PFC+PWM控制器、boost升压电路、双管正激电路、主输出电路和电压电流反馈电路；

所述整流电路的输入端连接交流电源，所述整流电路的输出端连接所述boost升压电路和所述PFC+PWM控制器，所述boost升压电路连接所述双管正激电路和所述PFC+PWM控制器，所述双管正激电路连接所述主输出电路和所述PFC+PWM控制器，所述主输出电路连接所述电压电流反馈电路，且用于连接充电负载，所述电压电流反馈电路连接所述PFC+PWM控制器。

整流电路接收交流电源输出的交流电后输出初始直流至boost升压电路和PFC+PWM控制器；boost升压电路接收PFC+PWM控制器输出的PFC控制信号对初始直流进行PFC处理及升压处理，输出升压电压至双管正激电路和PFC+PWM控制器，以及输出采样信号至PFC+PWM控制器；PFC+PWM控制器接收初始直流、采样信号和升压电压，并输出PFC控制信号至boost升压电路。

双管正激电路接收PFC+PWM控制器输出的PWM控制信号对升压电压进行脉宽调节后输出耦合电压至主输出电路；主输出电路对耦合电压进行整流滤波后输出充电用直流电至供电负载和电压电流反馈电路，电压电流反馈电路接收充电用直流电后输出反馈信号至PFC+PWM控制器，PFC+PWM控制器接收反馈信号后输出PWM控制信号至双管正激电路。

上述基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，整流电路、boost升压电路、双管正激电路、主输出电路和电压电流反馈电路依次连接，主输出电路用于输出充电用直流电供充电负载充电使用；PFC+PWM控制器分别连接整流电路、boost升压电路、双管正激电路和电压电流反馈电路；如此，PFC+PWM控制器可以根据整流电路输出的初始直流、boost升压电路输出的采样信号和升压电压输出PFC控制信号至boost升压电路，使boost升压电路进行升压和校正功率因数，PFC+PWM控制器同时可以根据电压电流反馈电路接收充电用直流电后输出的反馈信号，输出PWM控制信号控制双管正激电路进行脉宽调节，以稳定充电用直流电的电压或电流。通过采用兼具PFC控制与PWM控制功能的PFC+PWM控制器，在脉宽调节之前实现功率因数校正，降低对电网的污染程度，结构简单且成本低。

附图说明

图1为一实施例中基于CM6800芯片的数控动态输出充电机的结构框图；

图2为另一实施例中基于CM6800芯片的数控动态输出充电机的电路图；

图3为一实施例中电压比较电路和电流比较电路的电路图。

具体实施方式

参考图1，一实施例中的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，包括PFC+PWM控制器110、整流电路120、boost升压电路130、双管正激电路140、主输出电路150、电压电流反馈电路160，整流电路120的输入端连接交流电源，整流电路120的输出端连接boost升压电路130和PFC+PWM控制器110，boost升压电路130连接双管正激电路140和PFC+PWM控制器110，双管正激电路140连接主输出电路150和PFC+PWM控制器110，主输出电路150连接电压电流反馈电路160，且用于连接充电负载(图未示)，电压电流反馈电路160连接PFC+PWM控制器110。

整流电路120接收交流电源输出的交流电后输出初始直流至boost升压电路130和PFC+PWM控制器110，boost升压电路130接收PFC+PWM控制器110输出的PFC控制信号对初始直流进行PFC处理及升压处理，输出升压电压至双管正激电路140和PFC+PWM控制器110，以及输出采样信号至PFC+PWM控制器110，PFC+PWM控制器110接收初始直流、采样信号和升压电压，并输出PFC控制信号至boost升压电路130。本实施例中，交流电源输出的交流电为AC85V-265V(伏)。

双管正激电路140接收PFC+PWM控制器110输出的PWM控制信号对升压电压进行脉宽调节后输出耦合电压至主输出电路150，主输出电路150对耦合电压进行整流滤波后输出充电用直流电至供电负载和电压电流反馈电路160；电压电流反馈电路160接收充电用直流电后输出反馈信号至PFC+PWM控制器110，PFC+PWM控制器110接收反馈信号后输出PWM控制信号至双管正激电路140。

其中，PFC+PWM控制器110根据初始直流、采样信号和升压电压输出的PFC控制信号用于控制boost升压电路130实现升压稳压，校正功率因数。电压电流反馈电路160输出的反馈信号用于指示充电用直流电的电压或电流是否需要调整；反馈信号可以是电压信号，PFC+PWM控制器110可以根据电压信号的大小判断充电用直流电的电压或电流是否需要调整，例如，电压信号的电压值大于预设值，则表示充电用直流电的电压或电流过高，需要降低；否则表示充电用直流电的电压或电流过低，需要调高。PFC+PWM控制器110根据反馈信号输出的PWM控制信号用于控制双管正激电路140的调整脉宽大小，以稳定基于CM6800芯片的数控动态输出充电机的输出。具体地，若反馈信号对应的信息为充电用直流电的电压或电流过高，则PFC+PWM控制器110输出的PWM控制信号控制双管正激电路140减小脉宽，使主输出电路150输出的充电用直流电的电压或电流降低从而稳定输出；否则，控制双管正激电路140增大脉宽。

上述基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，整流电路120、boost升压电路130、双管正激电路140、主输出电路150和电压电流反馈电路160依次连接，主输出电路150用于输出充电用直流电供充电负载充电使用；PFC+PWM控制器110分别连接整流电路120、boost升压电路130、双管正激电路140和电压电流反馈电路160；如此，PFC+PWM控制器110可以根据整流电路120输出的初始直流、boost升压电路130输出的采样信号和升压电压输出PFC控制信号至boost升压电路130，使boost升压电路130进行升压和校正功率因数，PFC+PWM控制器110同时可以根据电压电流反馈电路160接收充电用直流电后输出的反馈信号，输出PWM控制信号控制双管正激电路140进行脉宽调节，以稳定充电用直流电的电压或电流。通过采用兼具PFC控制与PWM控制功能的PFC+PWM控制器110，在脉宽调节之前实现功率因数校正，降低对电网的污染程度，结构简单且成本低。

上述基于CM6800芯片的数控动态输出充电机由于其低成本，使得在同类功能的产品中更具有竞争力。同时，由于采用同一个PFC+PWM控制器110，PFC工作与PWM工作频率一致，可降低电磁干扰(EMI)，使得基于CM6800芯片的数控动态输出充电机在中小型同类功能的产品中具有更大先进性与可靠性。

在其中一实施例中，PFC+PWM控制器110包括CM6800芯片U1，CM6800芯片U1连接整流电路120、boost升压电路130、双管正激电路140和电压电流反馈电路160。兼具PFC控制与PWM控制功能的CM6800芯片U1，其PFC部分具有完善的保护功能，可提高使用的安全性和可靠性。

具体地，PFC+PWM控制器110还包括外围电路，外围电路用于支持CM6800芯片U1工作。参考图2，外围电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C42、电容C43、二极管VD1和二极管VD2。

CM6800芯片U1包括16个引脚，分别为：第1脚(PFC跨导电流的误差放大器输出IEAO)、第2脚(PFC增益控制基准输入IAC)、第3脚(PFC电流检测脚Isense)、第4脚(PFC有效电网电压补偿脚VRMS)、第5脚(PWM软启动脚SS)、第6脚(PWM电压反馈输入脚VDC)、第7脚(振荡器定时脚RAMP1)、第8脚(芯片工作模式选择脚RAMP2)、第9脚(PWM部分电流检测脚DC/LIMIT)、第10脚(芯片接地脚GND)、第11脚(PWM驱动脚PWM_OUT)、第12脚(PFC驱动脚PFC_OUT)、第13脚(供电脚VCC)、第14脚(芯片内部基准电压脚VREF)、第15脚(PFC跨导电压误差放大器输入脚VFB)、第16脚(PFC跨导电压误差放大器的输出脚VEAO)。本实施例中，CM6800芯片U1通过电阻R1、电阻R2、电阻R5和电阻R6采集初始直流的信号至第4脚，具体地，外围电路中的电阻R1、电阻R2、电阻R5和电阻R6依次串联，且电阻R1另一端连接整流电路120的输出端，电阻R5和电阻R6的公共端连接CM6800芯片U1的第4脚，电阻R6另一端接地。CM6800芯片U1通过电阻R3和电阻R4采集输入到boost升压电路130的瞬时电压(幅度及波形)的电流信号，具体地，电阻R3和电阻R4串联，电阻R3另一端连接整流电路120的输出端，电阻R4另一端连接CM6800芯片U1的第2脚。CM6800芯片U1的第12脚和第15脚连接boost升压电路130；CM6800芯片U1的第3脚通过电阻R7连接boost升压电路130；CM6800芯片U1的第9脚通过电阻R12连接双管正激电路140；CM6800芯片U1的第11脚连接双管正激电路140；CM6800芯片U1的第6脚连接电压电流反馈电路160。

在其中一实施例中，请继续参考图2，boost升压电路130包括电感L2、开关管Q1和电流采样电阻RS，电感L2的一端连接整流电路120的输出端，电感L2的另一端连接开关管Q1的输入端，且连接双管正激电路140和PFC+PWM控制器110，开关管Q1的控制端连接PFC+PWM控制器110，开关管Q1的输出端连接电流采样电阻RS一端且接地，电流采样电阻RS另一端连接PFC+PWM控制器110，且接地。

本实施例中，开关管Q1的控制端具体连接CM6800芯片U1的第12脚，电流采样电阻RS具体通过外围电路中的电阻R7连接到CM6800芯片U1的第3脚，且通过外围电阻中的电阻R7和电容C3接地。CM6800芯片U1控制boost升压电路130实现PFC的工作过程为如下：

CM6800芯片U1通过第12脚输出PFC控制信号以控制开关管Q1不停地通断，实现电感L2不停地存储与释放能量，最终使boost升压电路130输出的升压电压升高大于输入到boost升压电路130的电压。在此过程中，CM6800芯片U1通过第3脚对boost升压电路130中的电流进行检测，通过第4脚连接整流电路120的输出端，对整流电路120整流后的电网电压进行检测，再通过CM6800芯片U1内部电路计算调整，使得boost升压电路130的输入电流电压相位一致，从而达到提高功率因数降低谐波的目的。

开关管Q1可以为MOS(metal oxide semiconductor金属氧化物半导体)管，PFC+PWM控制器110通过连接MOS管的栅极，控制MOS管的导通与关断的时间，从而实现稳压。可以理解，在其他实施例中，开关管Q1还可以采用其他类型的开关管。

本实施例中，boost升压电路130还包括二极管D3，二极管D3的正极连接电感L2的开关管Q1的输入端，二极管D3的负极连接双管正激电路140和PFC+PWM控制器110。通过采用二极管D3，可提高boost升压电路130输出升压电压的稳定性。

在其中一实施例中，主输出电路150包括整流器(图未示)和滤波器(图未示)，整流器连接双管正激电路140和滤波器，滤波器连接电压电流反馈电路160，且用于连接充电负载。通过采用整流器和滤波器对双管正激电路140输出的耦合电压分别进行整流和滤波，得到的充电用直流电的电能质量佳。

在其中一实施例中，请继续参考图2，电压电流反馈电路160包括电压比较电路161、电流比较电路162和反馈电路163，反馈电路163分别通过电压比较电路161、电流比较电路162连接主输出电路150，反馈电路163还连接PFC+PWM控制器110。

电压比较电路161比较充电用直流电的电压与预设电压值的大小，在充电用直流电的电压大于预设电压值时输出第一电压比较信号至反馈电路163，在充电用直流电的电压小于预设电压值时输出第二电压比较信号至反馈电路163。

电流比较电路162比较充电用直流电的电流与预设电流值的大小，在充电用直流电的电流大于预设电流值时输出第一电流比较信号至反馈电路163，在充电用直流电的电流小于预设电流值时输出第二电流比较信号至反馈电路163。

电压电流反馈电路160输出的反馈信号包括过高反馈信号和过低反馈信号。反馈电路163接收第一电压比较信号或第一电流比较信号后输出过高反馈信号至PFC+PWM控制器110，反馈电路163接收第二电压比较信号或第二电流比较信号后输出过低反馈信号至PFC+PWM控制器110。

过高反馈信号用于指示当前输出的充电直流电的电压超出预设电压值，或指示当前输出的充电直流电的电流超出预设电流值，以使PFC+PWM控制器110控制双管正激电路140的脉宽变小，使输出的电压稳定。过低反馈信号用于指示当前输出的充电直流电的电压低于预设电压值，或指示当前输出的充电直流电的电流低于预设电流值，以使PFC+PWM控制器110控制双管正激电路140的脉宽变大，使输出的电流稳定。过高反馈信号和过低反馈信号可以是电压信号。

参考图3，为本实施例中电压比较电路161和电流比较电路162的具体电路图，其中，C点为电压检测点，用于连接主输出电路150；D点为电流检测点，用于连接主输出电路150；E点用于连接反馈电路163。

在其中一实施例中，请继续参考图2，反馈电路163包括光耦U2和输入电阻R17，输入电阻R17的一端通过电压比较电路161和电流比较电路162连接主输出电路150，输入电阻R17的另一端连接光耦U2的控制端，光耦U2的受控端连接PFC+PWM控制器110。

具体地，输入电阻R17连接光耦U2的发光二极管的输入端，光耦U2的发光二极管的输出端接地，光耦U2的受光器的输入端连接PFC+PWM控制器110，光耦U2的受光器的输出端接地。本实施例中，光耦U2的受光器的输入端通过端口VDC连接CM6800芯片U1的第6脚。

boost升压电路130正常工作后，基于CM6800芯片的数控动态输出充电机的工作过程如下：

当boost升压电路130进入正常工作后，CM6800芯片U1的第5脚上的软启动电容充电，当充电至5V后，CM6800芯片U1的PWM控制部分的软启动完成，开始启动工作。CM6800集成芯片1的第11脚开始控制双管正激电路140中的功率开关管通断达到斩波产生脉动电流的目的，所产生的脉动电流通过双管正激电路140中的变压器上位初级耦合到变压器的次级以得到耦合电压，再传输到主输出电路模块150进行整流滤波。若基于CM6800芯片的数控动态输出充电机处于恒压充电阶段，此时，电压比较电路161开始检测充电用直流电的电压，一旦电压比较电路161检测到充电用直流电的电压小于预设电压值时，输出的第一电压比较信号使反馈电路163中光耦U2的发光二级管的导通电流减小，通过光电耦合，使光耦U2受光器的导通能力减弱，进而使与光耦U2的受光器连接的CM6800芯片U1的第6脚的电压升高；CM6800芯片U1检测到第6脚上电压升高，通过内部电路调整第11脚PWM控制信号的占空比增大，双管正激电路140中的功率开关管导通时间增长，脉动电流维持时间增长，经变压器耦合之后，输出的耦合电压增大；当充电用直流电的电压大于预设电压值时，CM6800芯片U1的调整过程相反，减小双管正激电路140中功率开关管的导通时间，来稳定充电用直流电的电压输出。若基于CM6800芯片的数控动态输出充电机处于恒压充电阶段，电流比较电路162对充电用直流电进行电流检测，此时基于CM6800芯片的数控动态输出充电机的工作过程与电压比较电路161进行电压检测的过程相似，在此不做赘述。

在其中一实施例中，请继续参考图2，上述基于CM6800芯片的数控动态输出充电机还包括输出开关电路170，主输出电路150通过输出开关电路170连接充电负载。输出开关电路170断开时，充电负载与主输出电路150断开连接。

输出开关电路170用于控制主输出电路150与充电负载连接的通断，提高基于CM6800芯片的数控动态输出充电机使用的安全性。例如在充电负载正负极反接、充电负载未连接上或主输出电路150输出的电压或电流过高时，可以断开输出开关电路170，对充电负载进行保护。输出开关电路170可以是由人工控制通过，也可以采用处理器实现自动通断。

在其中一实施例中，输出开关电路170包括处理器(图未示)和开断装置(图未示)，开断装置的输入端连接主输出电路150，开断装置的输出端连接充电负载，开断装置的控制端连接处理器，处理器还连接主输出电路150和充电负载。具体地，处理器连接主输出电路150输出充电用直流的一端，用于检测充电用直流。本实施例中，开断装置为继电器。

处理器检测主输出电路150是否有输出，以及检测充电负载是否异常连接，具体可以是通过检测连接主输出电路150的端口是否有电压以检测主输出电路150是否输出，通过检测连接充电负载的端口是否有电压以检测充电负载是否异常连接，异常连接指充电负载没接上、正负极短路或正负极反接。处理器在主输出电路150无输出或充电负载异常连接时，控制开断装置关断。处理器检测主输出电路150输出的充电用直流电的电流小于设定电流时，表示充电负载充满，处理器控制开断装置断开，以关断输出。

通过采用处理器和开断装置实现自动导通和关断，提高基于CM6800芯片的数控动态输出充电机的使用便利性和高效性。

在其中一实施例中，请继续参考图2，上述基于CM6800芯片的数控动态输出充电机还包括电源模块180，电源模块180连接整流电路120的输出端和PFC+PWM控制器110。

电源模块180接收整流电路120输出的初始直流后进行电压调节，输出启动电压至PFC+PWM控制器110，用于为PFC+PWM控制器110供电。本实施例中，电源模块180通过端口VCC连接PFC+PWM控制器110。通过采用连接整流电路120的电源模块180，无需再引入其他的供电装置为PFC+PWM控制器110供电，使得结构简单且成本低。

在其中一实施例中，请继续参考图2，上述基于CM6800芯片的数控动态输出充电机还包括辅助电源电路190，辅助电源电路190连接电源模块180和双管正激电路140。

辅助电源电路190接收电源模块180输出的启动电压，并输出辅助电压至双管正激电路140，用于辅助双管正激电路140正常工作。本实施例中，辅助电源电路190通过端口VCC连接电源模块180。通过采用连接电源模块180的辅助电源电路190辅助双管正激电路140正常工作，无需再引入其他的供电装置，结构简单且成本低。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，其特征在于，包括整流电路、PFC+PWM控制器、boost升压电路、双管正激电路、主输出电路和电压电流反馈电路；

所述整流电路的输入端连接交流电源，所述整流电路的输出端连接所述boost升压电路和所述PFC+PWM控制器，所述boost升压电路连接所述双管正激电路和所述PFC+PWM控制器，所述双管正激电路连接所述主输出电路和所述PFC+PWM控制器，所述主输出电路连接所述电压电流反馈电路，且用于连接充电负载，所述电压电流反馈电路连接所述PFC+PWM控制器。

2.根据权利要求1所述的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，其特征在于，所述PFC+PWM控制器包括CM6800芯片，所述CM6800芯片连接所述整流电路、所述boost升压电路、所述双管正激电路和所述电压电流反馈电路。

3.根据权利要求1所述的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，其特征在于，所述boost升压电路包括电感、开关管和电流采样电阻，所述电感的一端连接所述整流电路的输出端，所述电感的另一端连接所述开关管的输入端，且连接所述双管正激电路和所述PFC+PWM控制器，所述开关管的控制端连接所述PFC+PWM控制器，所述开关管的输出端连接所述电流采样电阻一端且接地，所述电流采样电阻另一端连接所述PFC+PWM控制器，且接地。

4.根据权利要求1所述的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，其特征在于，所述主输出电路包括整流器和滤波器，所述整流器连接所述双管正激电路和所述滤波器，所述滤波器连接所述电压电流反馈电路，且用于连接所述充电负载。

5.根据权利要求1所述的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，其特征在于，所述电压电流反馈电路包括电压比较电路、电流比较电路和反馈电路，所述反馈电路分别通过所述电压比较电路、电流比较电路连接所述主输出电路，所述反馈电路还连接所述PFC+PWM控制器。

6.根据权利要求5所述的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，其特征在于，所述反馈电路包括光耦和输入电阻，所述输入电阻的一端通过所述电压比较电路和所述电流比较电路连接所述主输出电路，所述输入电阻的另一端连接所述光耦的控制端，所述光耦的受控端连接所述PFC+PWM控制器。

7.根据权利要求1所述的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，其特征在于，还包括输出开关电路，所述主输出电路通过所述输出开关电路连接所述充电负载；

所述输出开关电路断开时，所述充电负载与所述主输出电路断开连接。

8.根据权利要求7所述的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，其特征在于，所述输出开关电路包括处理器和开断装置，所述开断装置的输入端连接所述主输出电路，所述开断装置的输出端连接所述充电负载，所述开断装置的控制端连接所述处理器，所述处理器还连接所述主输出电路和所述充电负载。

9.根据权利要求1所述的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块连接所述整流电路的输出端和所述PFC+PWM控制器。

10.根据权利要求9所述的基于CM6800芯片的数控动态输出充电机，其特征在于，还包括辅助电源电路，所述辅助电源电路连接所述电源模块和所述双管正激电路。