CN210839043U - 低压大电流型电动叉车充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种低压大电流型电动叉车充电器，包括DC/DC降压变换器、Buck电路，本实用新型的开关管Q1、开关管Q2、电感L1构成一Buck电路，开关管Q3、开关管Q4、电感L2构成一Buck电路，两Buck电路构成并联关系，这样加载到Buck电路上的大电流被两并联的Buck电路分摊，从而降低了单个Buck电路中开关管承受的应力，提高了充电器的可靠性。

Description

低压大电流型电动叉车充电器

技术领域

本实用新型涉及充电器技术领域，尤其涉及一种低压大电流型电动叉车充电器。

背景技术

随着现代物流业的飞速发展，电动叉车作为物料搬运的主力军，其需求日益增长。现有电动叉车的动力电池以铅酸电池和锂电池为主，保证动力电池的充电质量尤为重要。随着大规模集成芯片的不断发展，低电压大电流型电动叉车充电器的使用越来越广泛，低电压大电流工作有利于降低开关管上的整体功耗，有利于提高电路的整体功率，从而可以大大提高充电器的可靠性，但采用低电压工作必须加大电流，电流往往大于50A。电动叉车充电器一般通过DC/DC降压变换器和单个的Buck电路输出低压大电流，大电流全部加载到单个的Buck电路，对开关管施加的应力过大可能会损坏开关管，进而影响电路的可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种低压大电流型电动叉车充电器，以解决传统电动叉车充电器中大电流全部加载到单个的Buck电路，对开关管施加的应力过大可能会损坏开关管，进而影响电路可靠性的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种低压大电流型电动叉车充电器，包括DC/DC降压变换器，还包括Buck电路，所述Buck电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电感L1、电感L2、电容C1，所述DC/DC降压变换器的输出端正极依次经开关管Q1、电感L1与叉车蓄电池的正极相连，开关管Q1、电感L1的公共端经开关管Q2接地，电容C1与叉车蓄电池并联；所述DC/DC降压变换器的输出端正极还依次经开关管Q3、电感L2与叉车蓄电池的正极相连，开关管Q3、电感L2的公共端经开关管Q4接地，叉车蓄电池的负极、所述DC/DC降压变换器的输出端负极均接地。

可选的，所述DC/DC降压变换器为VICORDC/DC变换器V300A系列。

可选的，低压大电流型电动叉车充电器还包括电压补偿电路，所述电压补偿电路包括差分放大器U1、运算放大器U2、TL431芯片U3、电阻R1、电阻R2、电阻R4；叉车蓄电池的正极依次经电阻R1、电阻R2接地，电阻R1、电阻R2的公共端与差分放大器U1的同相输入端相连，差分放大器U1的反相输入端接地，差分放大器U1的参考电压端与所述DC/DC降压变换器的遥感-S引脚相连；叉车蓄电池的正极还分别与差分放大器U1的供电端、运算放大器U2的供电端相连，叉车蓄电池的正极还依次经电阻R4、TL431芯片U3的负极、TL431芯片U3的正极与所述-S引脚相连；差分放大器U1的输出端与运算放大器U2的同相输入端相连，运算放大器U2的反相输入端与TL431芯片U3的参考极相连，运算放大器U2的输出端与所述DC/DC降压变换器的遥感SC引脚相连。

可选的，所述电压补偿电路还包括光电耦合器U4，光电耦合器U4接入运算放大器U2输出端与所述DC/DC降压变换器的遥感端之间。

可选的，电阻R2为电位器。

可选的，所述电压补偿电路还包括电容C4，运算放大器U2的输出端经电容C4与其反相输入端相连。

可选的，所述电压补偿电路还包括电阻R5、电阻R6，电阻R6接入运算放大器U2输出端与光电耦合器U4的输入端之间，电阻R5接入差分放大器U1的输出端与运算放大器U2同相输入端之间。

本实用新型的低压大电流型电动叉车充电器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型的开关管Q1、开关管Q2、电感L1构成一Buck电路，开关管Q3、开关管Q4、电感L2构成一Buck电路，两Buck电路构成并联关系，这样加载到Buck电路上的大电流被两并联的Buck电路分摊，从而降低了单个Buck电路中开关管承受的应力，提高了充电器的可靠性；

(2)本实用新型的电压补偿电路可在输出大电流时对负载线上的线压降进行补偿，保证电动叉车充电器的稳定性和可靠性。

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为本实用新型的低压大电流型电动叉车充电器的结构框图；

图2为本实用新型的Buck电路的电路图；

图3为本实用新型的电压补偿电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2，本实用新型的低压大电流型电动叉车充电器，包括DC/DC降压变换器和Buck电路，所述Buck电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电感L1、电感L2、电容C1，所述DC/DC降压变换器的输出端正极依次经开关管Q1、电感L1与叉车蓄电池的正极相连，开关管Q1、电感L1的公共端经开关管Q2接地，电容C1与叉车蓄电池并联；所述DC/DC降压变换器的输出端正极还依次经开关管Q3、电感L2与叉车蓄电池的正极相连，开关管Q3、电感L2的公共端经开关管Q4接地，叉车蓄电池的负极、所述DC/DC降压变换器的输出端负极均接地。

如图1所示，电动叉车充电器一般还包括整流器，整流器将市电220V交流电转化为高压直流电，DC/DC降压变换器用于将整流器输出的高压直流电进行降压处理并经Buck电路输出低压大电流，从而对电动叉车的蓄电池进行充电。上述过程的控制原理均较为常见，在此不再赘述。

本实施例中，开关管Q1、开关管Q2、电感L1构成一Buck电路，开关管Q3、开关管Q4、电感L2构成一Buck电路，两Buck电路构成并联关系，这样加载到Buck电路上的大电流被两并联的Buck电路分摊，从而降低了单个Buck电路中开关管承受的应力，提高了充电器的可靠性。

一般的，充电器中低压大电流由Buck电路降压而来，输入电压一般取值12～15V，而提高Buck电路动态响应速度必须减小Buck电路中电感感值，降低输出电感和电容的寄生参数对电压的扰动，同时保证大电流输出。本实施例中采用移相交错并联的Buck电路能有效降低输出电压和电流纹波幅值，提高纹波频率。

可选的，所述DC/DC降压变换器为VICORDC/DC变换器V300A系列。

V300A系列DC/DC变换器采用低噪声的零电流及零电压开关架构，以及半导体功率组件封装，降低了温升，提高了功率密度。V300A系列DC/DC变换器设置了电压调节管脚SC，遥感端+S、-S，SC与-S之间的电压(以下称为Vsc)为基准电压，如果输出电压不需要调节，则SC与-S之间处于悬空状态，此时DC-DC降压变换器的输出电压为标称值输出电压Vb。DC/DC降压变换器的输出电压Vout与Vsc成正比例关系变化，即Vout＝Vsc×Vb。当引脚SC与-S之间串入电阻R时，Vsc电压为Vsc＝R/R+1×1.23，即Vsc降低，输出电压Vout相应降低，所以SC与-S之间接入的电阻叫下调电阻，若通过外部电压和模块内部的SC脚电路组成分压系统，升高SC脚电压Vsc，即可升高输出电压Vout。由此可以看出，通过调节SC脚电压Vsc，即可动态调节输出电压Vout。

可选的，如图1所示，低压大电流型电动叉车充电器还包括电压补偿电路，如图3所示，所述电压补偿电路包括差分放大器U1、运算放大器U2、TL431芯片U3、电阻R1、电阻R2、电阻R4；叉车蓄电池的正极依次经电阻R1、电阻R2接地，电阻R1、电阻R2的公共端与差分放大器U1的同相输入端相连，差分放大器U1的反相输入端接地，差分放大器U1的参考电压端与所述DC/DC降压变换器的遥感-S引脚相连；叉车蓄电池的正极还分别与差分放大器U1的供电端、运算放大器U2的供电端相连，叉车蓄电池的正极还依次经电阻R4、TL431芯片U3的负极、TL431芯片U3的正极与所述-S引脚相连；差分放大器U1的输出端与运算放大器U2的同相输入端相连，运算放大器U2的反相输入端与TL431芯片U3的参考极相连，运算放大器U2的输出端与所述DC/DC降压变换器的遥感SC引脚相连。

由于DC/DC降压变换器输出电压较低、传输线上输出电流较大，会导致传输线上的压降较大，这样就使得输出电压相同情况下输出电流越大则从整流器输出端到叉车蓄电池的压降就越大，压降过大可能会导致不能正常对叉车蓄电池进行充电。尽管本实施例中的V300A系列DC/DC降压变换器具有遥感端(+S、-S)，但能补偿的电压范围很有限，一般为0.5V，远远不能满足输出为大电流且远距离传输时负载线上的线压降。

本实施例中，由于叉车充电器采用5V输出电源本身供电，但采样的负载点电压信号是以-S为参考电压地，且叉车蓄电池采集的参考电压与-S由于电压降的问题而不是一个电位，采用差分放大器U1的情况下，可以在采集叉车蓄电池的电压后，通过差分运放输出后，差分运放的输出电压以-S为参考电压，解决了参考地不一致的问题。运算放大器U2的输出电压等于差分放大器U1的3脚和2脚的电压差，该输出电压可以实时线性的反映输出负载点的电压值。差分放大器U1的6脚输出的电压和TL431芯片U3产生的基准电压2.5V进行比较，以此控制运算放大器U2输出电压在高、低之间变换。采样输出电压低于基准电压时，运算放大器U2输出低电平，相当于在DC/DC降压变换器的SC与-S之间直接加了一个阻值很大的下调电阻，则输出电压相当于进行的较小幅度的下调。当采样输出电压高于基准电压时，运算放大器U2输出高电平，相当于给DC/DC降压变换器SC与-S之间提供一个很小的下调电阻，使输出电压进行较大幅度的下调。如此往复，通过调节运算放大器U2的输出调节SC脚电压Vsc，相应调节充电器输出电压，即可达到稳定输出电压的目的。

可选的，如图3所示，所述电压补偿电路还包括光电耦合器U4，光电耦合器U4接入运算放大器U2输出端与所述DC/DC降压变换器的遥感端之间。

其中，光电耦合器U4的发光二极管的正极与运算放大器U2输出端相连，发光二极管的负极与DC/DC降压变换器遥感端的-S引脚相连，光电耦合器U4的光敏三极管的集电极与DC/DC降压变换器遥感端的SC引脚相连，光敏三极管的发射极与-S引脚相连。采样输出电压低于基准电压时，运算放大器U2输出低电平，光电耦合器U4截止，采样输出电压高于基准电压时，运算放大器U2输出高电平，光电耦合器U4导通。光电耦合器U4用于对电压补偿电路与DC/DC降压变换器之间进行电信号隔离，提高电路的抗干扰能力，进而提高电路的稳定性。

可选的，电阻R2为电位器。这样可根据实际需要自由调节输入到差分放大器U1的采样电压，电压补偿幅度可调。

可选的，所述电压补偿电路还包括电容C4，运算放大器U2的输出端经电容C4与其反相输入端相连。电容C4用于滤波，过滤电路中的高频干扰。

可选的，所述电压补偿电路还包括电阻R5、电阻R6，电阻R6接入运算放大器U2输出端与光电耦合器U4的输入端之间，电阻R5接入差分放大器U1的输出端与运算放大器U2同相输入端之间。电阻R5、电阻R6均用于限流，避免过流烧毁元器件。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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 (7)

1.一种低压大电流型电动叉车充电器，包括DC/DC降压变换器，其特征在于，还包括Buck电路，所述Buck电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电感L1、电感L2、电容C1，所述DC/DC降压变换器的输出端正极依次经开关管Q1、电感L1与叉车蓄电池的正极相连，开关管Q1、电感L1的公共端经开关管Q2接地，电容C1与叉车蓄电池并联；所述DC/DC降压变换器的输出端正极还依次经开关管Q3、电感L2与叉车蓄电池的正极相连，开关管Q3、电感L2的公共端经开关管Q4接地，叉车蓄电池的负极、所述DC/DC降压变换器的输出端负极均接地。

2.如权利要求1所述的低压大电流型电动叉车充电器，其特征在于，所述DC/DC降压变换器为VICOR DC/DC变换器V300A系列。

3.如权利要求2所述的低压大电流型电动叉车充电器，其特征在于，还包括电压补偿电路，所述电压补偿电路包括差分放大器U1、运算放大器U2、TL431芯片U3、电阻R1、电阻R2、电阻R4；叉车蓄电池的正极依次经电阻R1、电阻R2接地，电阻R1、电阻R2的公共端与差分放大器U1的同相输入端相连，差分放大器U1的反相输入端接地，差分放大器U1的参考电压端与所述DC/DC降压变换器的遥感-S引脚相连；叉车蓄电池的正极还分别与差分放大器U1的供电端、运算放大器U2的供电端相连，叉车蓄电池的正极还依次经电阻R4、TL431芯片U3的负极、TL431芯片U3的正极与所述-S引脚相连；差分放大器U1的输出端与运算放大器U2的同相输入端相连，运算放大器U2的反相输入端与TL431芯片U3的参考极相连，运算放大器U2的输出端与所述DC/DC降压变换器的遥感SC引脚相连。

4.如权利要求3所述的低压大电流型电动叉车充电器，其特征在于，所述电压补偿电路还包括光电耦合器U4，光电耦合器U4接入运算放大器U2输出端与所述DC/DC降压变换器的遥感端之间。

5.如权利要求3所述的低压大电流型电动叉车充电器，其特征在于，电阻R2为电位器。

6.如权利要求3所述的低压大电流型电动叉车充电器，其特征在于，所述电压补偿电路还包括电容C4，运算放大器U2的输出端经电容C4与其反相输入端相连。

7.如权利要求4所述的低压大电流型电动叉车充电器，其特征在于，所述电压补偿电路还包括电阻R5、电阻R6，电阻R6接入运算放大器U2输出端与光电耦合器U4的输入端之间，电阻R5接入差分放大器U1的输出端与运算放大器U2同相输入端之间。

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