CN212210576U - 一种低功耗的蓄电池充电器的供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗的蓄电池充电器的供电电路，提供高压直流端和蓄电池充电器的供电端的供电端，供电端所需求的电压预设标准供电电压；供电电路包括：直流‑交流转换模块；变压器；第一整流滤波模块，用于控制高频方波以经过整流滤波稳压后输出第一供电电压给供电端供电；第二整流滤波模块，用于控制高频方波以经过整流滤波后输出第二供电电压给供电端供电；当第二供电电压高于标准电压时，由第二整流滤波模块给供电端供电，当第二供电电压低于标准电压时，由第一整流滤波模块给供电端供电。上述技术方案的有益效果是：能够解决供电电压难以兼顾6V和12V蓄电池充电的问题，减少充电器功率损耗，提高充电转换效率，减少散热器件成本。

Description

一种低功耗的蓄电池充电器的供电电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种低功耗的蓄电池充电器的供电电路。

背景技术

蓄电池充电器将高频开关电源技术与嵌入式微机控制技术有机地结合，运用智能动态调整技术，实现优化充电特性曲线，有效延长蓄电池的使用寿命。它采用恒流/恒压/小恒流等多个阶段充电方式，具有可靠性高、操作简便，重量轻，体积小等特点。为了方便用户，节约资源，市面上出现了兼容6V/12V蓄电池的智能充电器。这种智能充电器通过MCU检测，可智能匹配6V或12V不同电压的蓄电池。为了给充电器内部的电源管理芯片等控制电路供电，需要单独提供一路供电电压。为了降低成本，目前通常的做法是从主变压器增加供电绕组，经整流滤波之后产生通常最低15V以上的供电电压，再通过线性稳压电路，降压稳到15V左右给电源管理芯片等控制电路供电。

现有的6V/12V智能充电器供电电源，通常的做法是从主变压器增加供电绕组，其电压比例跟随主输出充电电压。为了满足电源管理芯片的最低工作电压，这个供电电压通常不能低于15V。因此，现有的设计，通常是主输出为6V蓄电池充电时，供电电压15V左右。这样，当主输出为12V蓄电池充电时，供电电压对应主输出电压也会提高一倍变成了30V。这30V的电压通过线性稳压电路降到15V，其输入电压与输出电压相差高达15V，功率损耗很大，降低了充电器整机的充电转换效率。因此，针对上述问题，成为本领域技术人员亟待解决的难题。

实用新型内容

根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种低功耗的蓄电池充电器的供电电路，提供一高压直流端和蓄电池充电器的电源管理芯片的供电端，供电端所需求的电压预设一标准供电电压；

供电电路包括：

一直流-交流转换模块，用于将高压直流端输出的高压直流电压转化为第一高频交流电压；

一变压器，变压器的原边将电量传输至变压器的副边，以产生高频方波，高频方波包括第二高频交流电压、第三高频交流电压以及第四高频交流电压；

一第一整流滤波模块，用于控制高频方波以经过整流滤波以及稳压后输出一第一供电电压给电源管理芯片供电，第一整流滤波模块的输入端连接变压器的副边，第一整流滤波模块的输出端连接供电端；

一第二整流滤波模块，用于控制高频方波以经过整流滤波后输出一第二供电电压给电源管理芯片供电，第二整流滤波模块的输入端连接变压器的副边，第二整流滤波模块的输出端连接供电端；

当第二供电电压高于标准供电电压时，由第二整流滤波模块给电源管理芯片供电，当第二供电电压低于标准供电电压时，由第一整流滤波模块给电源管理芯片供电。

优选的，直流-交流转换模块包括：

一第一滤波电容，第一滤波电容的正极连接高压直流端，第一滤波电容的负极连接外壳接地端；

一第一开关管，第一开关管的源极连接第一滤波电容的负极，第一开关管的栅极连接一外部的控制单元，控制单元用于控制第一开关管高频通断以将高压直流电压转化为第一高频交流电压；

一第三二极管，第三二极管并联于第一开关的源极和漏极之间；

一第一绕组，第一绕组的输入端连接第一开关管的漏极，第一绕组的输出端连接第一滤波电容的正极。

优选的，第一整流滤波模块包括：

一第三绕组，用于感应产生第三高频交流电压；

一第一二极管，第一二极管的正极连接第三绕组的输出端；

一第二滤波电容，第二滤波电容的正极连接第一二极管的负极，第二滤波电容的负极连接外壳接地端；

一串联型稳压电路，串联型稳压电路的输入端连接第二滤波电容的负极，串联型稳压电路的输出端连接供电端。

优选的，串联型稳压电路包括：

一第一稳压二极管，第一稳压二极管的正极连接第二滤波电容的负极；

一第二开关管，第二开关管的基极连接第一稳压二极管的负极，第二开关管的集电极连接第一二极管的负极；

一第六电阻，第六电阻并联连接于第二开关管的基极和集电极之间。

一第四二极管，第四二极管的正极连接第二开关管的发射极，第四二极管的负极连接电源管理芯片的供电端。

优选的，第二整流滤波模块包括：

一第四绕组，用于感应产生第四高频交流电压；

一第二二极管，第二二极管的正极连接第四绕组的输出端，第二二极管的负极连接供电端；

一第三滤波电容，第三滤波电容的正极连接第二二极管的负极，第三滤波电容的负极分别连接第四绕组的输入端和外壳接地端。

优选的，供电电路还包括：

一充电器供电模块，充电器供电模块的输入端连接变压器的副边，充电器供电模块的输出端连接一外部电池的正极。

充电器供电模块包括：

一第二绕组，用于感应产生第二高频交流电压；

一第五二极管，第五二极管的正极连接第二绕组的输出端，第五二极管的负极连接外部电池的正极；

一第四滤波电容，第四滤波电容的正极连接第五二极管的负极，第四滤波电容的负极分别连接第二绕组的输入端和接地端。

优选的，变压器为高频变压器。

上述技术方案的有益效果是：提供一种低功耗的蓄电池充电器的供电电路，能够解决供电电压难以兼顾6V和12V蓄电池充电的问题，减少充电器功率损耗，提高充电转换效率，减少散热器件成本。

附图说明

图1是本实用新型的较佳的实施例中，一种低功耗的蓄电池充电器的供电电路的电路图。

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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

基于现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种低功耗的蓄电池充电器的供电电路，提供一高压直流端VIN和蓄电池充电器的电源管理芯片的供电端VCC，供电端VCC所需求的电压预设一标准供电电压；

供电电路包括：

一直流-交流转换模块1，用于将高压直流端VIN输出的高压直流电压转化为第一高频交流电压；

一变压器T1，变压器T1的原边将电量传输至变压器T1的副边，以产生高频方波，高频方波包括第二高频交流电压、第三高频交流电压以及第四高频交流电压；

一第一整流滤波模块3，用于控制高频方波以经过整流滤波以及稳压后输出一第一供电电压给电源管理芯片供电，第一整流滤波模块3的输入端连接变压器T1的副边，第一整流滤波模块3的输出端连接供电端VCC；

一第二整流滤波模块4，用于控制高频方波以经过整流滤波后输出一第二供电电压给电源管理芯片供电，第二整流滤波模块4的输入端连接变压器T1的副边，第二整流滤波模块4的输出端连接供电端VCC；

当第二供电电压高于标准供电电压时，由第二整流滤波模块4给电源管理芯片供电，当第二供电电压低于标准供电电压时，由第一整流滤波模块3给电源管理芯片供电。

变压器T1为高频变压器。

具体地，上述实施例中，如图1所示，提供一高压直流端VIN和蓄电池充电器的电源管理芯片的供电端VCC，供电端VCC所需求的电压预设一标准供电电压，供电电路中包括一直流-交流转换模块1、一变压器T1、一第一整流滤波模块3以及一第二整流滤波模块4。

进一步地，直流-交流转换模块1将高压直流端VIN输出的高压直流电压转化为第一高频交流电压。

进一步地，变压器T1为高频变压器，变压器T1的原边的电量通过开关变换耦合到变压器T1的副边以产生高频方波，高频方波包括第二高频交流电压、第三高频交流电压以及第四高频交流电压。

进一步地，在外部电池Batt的电压过低，造成供电电压不足的情况下，第一整流滤波模块3控制高频方波以经过整流滤波以及稳压后输出一第一供电电压给电源管理芯片供电，使得电源管理芯片继续正常工作，第一整流滤波模块3的输入端连接变压器T1的副边，第一整流滤波模块3的输出端连接供电端VCC。

进一步地，在外部电池Batt的电压过高，造成供电电压过高的情况下，第二整流滤波模块4控制高频方波以经过整流滤波后输出一第二供电电压给电源管理芯片供电，使得电源管理芯片继续正常工作，以降低功率损耗。第二整流滤波模块4的输入端连接变压器T1的副边，第二整流滤波模块4的输出端连接供电端VCC。

上述实施例中，当第二供电电压高于标准供电电压时，由第二整流滤波模块4给电源管理芯片供电，当第二供电电压低于标准供电电压时，由第一整流滤波模块3给电源管理芯片供电。

上述实施例中，第三高频交流电压以及第四高频交流电压比例跟随第二高频交流电压。本实用新型的较佳的实施例中，能够维持电源管理芯片的正常工作最低电压为15V，即标准供电电压为15V，当充电器给12V蓄电池充电时，由于供电电路中的第二整流滤波模块4输出的第一供电电压高于15V，因此第一整流滤波模块3不供电，由电压较高的第二整流滤波模块4直接为电源管理芯片供电，此时供电功率损耗大大降低。

当充电器给6V蓄电池充电时，此时第二整流滤波模块4上第二供电电压低于15V，则由第一整流滤波模块3经过对高频交流电压的整流稳压放大处理后输出的第二供电电压能够达到15V的标准供电电压，所以由第一整流滤波模块3为电源管理芯片供电，不会导致电源管理芯片供电不足。

本实用新型的较佳的实施例中，直流-交流转换模块1包括：

一第一滤波电容E1，第一滤波电容E1的正极连接高压直流端VIN，第一滤波电容E1的负极连接外壳接地端PGND；

一第一开关管Q1，第一开关管Q1的源极连接第一滤波电容E1的负极，第一开关管Q1的栅极连接一外部的控制单元，控制单元用于控制第一开关管Q1高频通断以将高压直流电压转化为第一高频交流电压；

一第三二极管D3，第三二极管D3并联于第一开关的源极和漏极之间；

一第一绕组N1，第一绕组N1的输入端连接第一开关管Q1的漏极，第一绕组N1的输出端连接第一滤波电容E1的正极。

具体地，上述实施例中，直流-交流转换模块1包括一第一滤波电容E1、一第一开关管Q1、一第三二极管D3以及一第一绕组N1。其中，第一滤波电容E1可以为极性电容，第一开关管Q1可以为场效应管，第三二极管D3可以为整流二极管。通过控制单元输出PWM信号控制第一开关管Q1的高频通断将高压直流电压变成高频交流电压，施加于变压器T1的第一绕组N1，在变压器T1的第二绕组N2、第三绕组N3、和第四绕组N4上产生感应电压。

进一步地，第一滤波电容E1对高压直流电压进行滤波处理，滤除高压直流电压中的交流成分，使得输出的高压直流电压更平滑，第一滤波电容E1的正极连接高压直流端VIN，第一滤波电容E1的负极连接外壳接地端PGND。滤波电容连接外壳接地端PGND是为了通过地产生回路，即通过地和正极才又能充电又能放电；也是为了捕获线路中尤其滤波电容负极飘逸的电子而避免在电路中产生画蛇添足的副作用。

进一步地，第一开关管Q1将高压直流电压变成第一高频交流电压，第一开关管Q1的源极连接第一滤波电容E1的负极，第一开关管Q1的栅极连接一外部的控制单元，控制单元用于控制第一开关管Q1高频通断以将高压直流电压转化为第一高频交流电压。

进一步地，第三二极管D3并联连接在第一开关的源极和漏极之间以防止第一开关的源极和漏极之间的高压直流电压过高击穿第一开关管Q1。

进一步地，第一高频交流电压使得第一绕组N1的磁通量发生变化而产生磁能，第一绕组N1的输入端连接第一开关管Q1的漏极，第一绕组N1的输出端连接第一滤波电容E1的正极。

本实用新型的较佳的实施例中，第一整流滤波模块3包括：

一第三绕组N3，用于感应产生第三高频交流电压；

一第一二极管D1，第一二极管D1的正极连接第三绕组N3的输出端；

一第二滤波电容E2，第二滤波电容E2的正极连接第一二极管D1的负极，第二滤波电容E2的负极连接外壳接地端PGND；

一串联型稳压电路5，串联型稳压电路5的输入端连接第二滤波电容E2的负极，串联型稳压电路5的输出端连接供电端VCC。

具体地，上述实施例中，第一整流滤波模块3包括一第三绕组N3、一第一二极管D1、一第二滤波电容E2以及一串联型稳压电路5。其中，第一二极管D1可以为整流二极管，第二滤波电容E2可以为极性电容。

进一步地，第三绕组N3根据第一绕组N1的磁场感应产生第三高频交流电压，第一二极管D1对第三高频交流电压进行整流处理并输出一第三高压直流电压，第一二极管D1的正极连接第三绕组N3的输出端。

进一步地，第二滤波电容E2对第三高压直流电压进行滤波处理，第二滤波电容E2的正极连接第一二极管D1的负极，第二滤波电容E2的负极连接外壳接地端PGND；

更进一步第，串联型稳压电路5对第三高压直流电压进行稳压放大处理并输出第一供电电压，串联型稳压电路5的输入端连接第二滤波电容E2的负极，串联型稳压电路5的输出端连接供电端VCC。

本实用新型的较佳的实施例中，串联型稳压电路5包括：

一第一稳压二极管Z1，第一稳压二极管Z1的正极连接第二滤波电容E2的负极；

一第二开关管Q2，第二开关管Q2的基极连接第一稳压二极管Z1的负极，第二开关管Q2的集电极连接第一二极管D1的负极；

一第六电阻R6，第六电阻R6并联连接于第二开关管Q2的基极和集电极之间。

一第四二极管D4，第四二极管D4的正极连接第二开关管Q2的发射极，第四二极管D4的负极连接电源管理芯片的供电端VCC。

具体地，上述实施例中，串联型稳压电路5包括一第一稳压二极管Z1、一第二开关管Q2、一第六电阻R6以及一第四二极管D4。其中，第二开关管Q2可以为三极管，第四二极管D4可以为整流二极管。

进一步地，第一稳压二极管Z1对第一高压直流电压进行稳压处理，第一稳压二极管Z1的正极连接第二滤波电容E2的负极，第二开关管Q2高压直流电压进行放大处理并输出第一供电电压，第二开关管Q2的基极连接第一稳压二极管Z1的负极，第二开关管Q2的集电极连接第一二极管D1的负极，第六电阻R6，用于对高压直流电压进行降压处理，防止电路中的电流过大，造成第二开关管Q2基极和集电极之间的电压差过大从而损坏第二开关管Q2，第六电阻R6并联连接于第二开关管Q2的基极和集电极之间以维持第一整流滤波模块3的正常工作。

上述实施例中，第三绕组N3产生的第三高频交流电压通过第一二极管D1整流处理和第二滤波电容E2滤波处理输出第一高压直流电压，再经过第一稳压二极管Z1、第六电阻R6和第二开关管Q2，对第一高压直流电压进行线性稳压并放大至标准供电电压给电源管理芯片供电电压提供能量。第四二极管D4和第六电阻R6保护第二开关不受损毁。

本实用新型的较佳的实施例中，第二整流滤波模块4包括：

一第四绕组N4，用于感应产生第四高频交流电压；

一第二二极管D2，第二二极管D2的正极连接第四绕组N4的输出端，第二二极管D2的负极连接供电端VCC；

一第三滤波电容E3，第三滤波电容E3的正极连接第二二极管D2的负极，第三滤波电容E3的负极分别连接第四绕组N4的输入端和外壳接地端PGND。

具体地，上述实施例中，第二整流滤波模块4包括：一第四绕组N4、一第二二极管D2以及一第三滤波电容E3。其中，第二二极管D2可以为整流二极管，第三滤波电容E3可以为极性电容。

进一步地，第二二极管D2对第四绕组N4产生的第四高频交流电压进行整流处理直接输出第二供电电压，第二二极管D2的正极连接第四绕组N4的输出端，第二二极管D2的负极连接供电端VCC，第三滤波电容E3对第二供电电压进行滤波处理，第三滤波电容E3的正极连接第二二极管D2的负极，第三滤波电容E3的负极分别连接第四绕组N4的输入端和外壳接地端PGND。

上述实施例中，第四绕组N4产生的第四高频交流电压通过第二二极管D2整流滤波后直接输出该给供电端VCC，为电源管理芯片正常工作提供能量。

进一步地，在第二供电电压高于标准供电电压时，通过第二整流滤波模块4直接给电源管理芯片电压提供能量，能够降低电源的功率损耗，提高充电器转换效率还降低成本。通过以下例子作详细说明：

以供电电压压差15V，供电电流0.1A计算，便可以节约功耗1.5W，100W充电器提高转换效率1.5％以上。由于仅增加一个第四绕组N4和一个小电流第二二极管D2，一共不超过0.2元，同时减少功率损耗对线性稳压电路的散热要求降低，可以减少散热成本，因此并不会造成成本的增加。

本实用新型的较佳的实施例中，供电电路还包括：

一充电器供电模块2，充电器供电模块2的输入端连接变压器T1的副边，充电器供电模块2的输出端连接一外部电池Batt的正极。

充电器供电模块2包括：

一第二绕组N2，用于感应产生第二高频交流电压；

一第五二极管D5，第五二极管D5的正极连接第二绕组N2的输出端，第五二极管D5的负极连接外部电池Batt的正极；

一第四滤波电容E4，第四滤波电容E4的正极连接第五二极管D5的负极，第四滤波电容E4的负极分别连接第二绕组N2的输入端和接地端GND。

具体地，上述实施例中，充电电路还包括一充电器供电模块2，用于控制高频方波经过整流滤波处理并输出给外部电池Batt供电，充电器供电模块2的输入端连接变压器T1的副边，充电器供电模块2的输出端连接一外部电池Batt的正极，充电器供电模块2包括一第二绕组N2、一第五二极管D5以及一一第四滤波电容E4。其中，第五二极管D5可以为稳压二极管，第四滤波电容E4可以为极性电容。

进一步地，第五二极管D5对第二绕组N2感应产生的第二高频交流电压进行整流处理并输出外部供电电压至外部电池Batt的正极，第五二极管D5的正极连接第二绕组N2的输出端，第五二极管D5的负极连接外部电池Batt的正极；

更进一步第，第四滤波电容E4对外部供电电压进行滤波处理，第四滤波电容E4的正极连接第五二极管D5的负极，第四滤波电容E4的负极分别连接第二绕组N2的输入端和接地端GND。

上述实施例中，第二绕组N2的感应产生的第二高频交流电压通过第五二极管D5整流处理直接输出给外部电池Batt充电提供能量。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种低功耗的蓄电池充电器的供电电路，其特征在于，提供一高压直流端和所述蓄电池充电器的电源管理芯片的供电端，所述供电端所需求的电压预设一标准供电电压；

所述供电电路包括：

一直流-交流转换模块，用于将所述高压直流端输出的高压直流电压转化为第一高频交流电压；

一变压器，所述变压器的原边将电量传输至所述变压器的副边，以产生高频方波，所述高频方波包括第二高频交流电压、第三高频交流电压以及第四高频交流电压；

一第一整流滤波模块，用于控制所述高频方波以经过整流滤波以及稳压后输出一第一供电电压给所述电源管理芯片供电，所述第一整流滤波模块的输入端连接所述变压器的副边，所述第一整流滤波模块的输出端连接所述供电端；

一第二整流滤波模块，用于控制所述高频方波以经过整流滤波后输出一第二供电电压给所述电源管理芯片供电，所述第二整流滤波模块的输入端连接所述变压器的副边，所述第二整流滤波模块的输出端连接所述供电端；

当所述第二供电电压高于所述标准供电电压时，由所述第二整流滤波模块给所述电源管理芯片供电，当所述第二供电电压低于所述标准供电电压时，由所述第一整流滤波模块给所述电源管理芯片供电。

2.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述直流-交流转换模块包括：

一第一滤波电容，所述第一滤波电容的正极连接所述高压直流端，所述第一滤波电容的负极连接外壳接地端；

一第一开关管，所述第一开关管的源极连接所述第一滤波电容的负极，所述第一开关管的栅极连接一外部的控制单元，所述控制单元用于控制所述第一开关管高频通断以将所述高压直流电压转化为所述第一高频交流电压；

一第三二极管，所述第三二极管并联于所述第一开关的源极和漏极之间；

一第一绕组，所述第一绕组的输入端连接所述第一开关管的漏极，所述第一绕组的输出端连接所述第一滤波电容的正极。

3.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第一整流滤波模块包括：

一第三绕组，用于感应产生所述第三高频交流电压；

一第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述第三绕组的输出端；

一第二滤波电容，所述第二滤波电容的正极连接所述第一二极管的负极，所述第二滤波电容的负极连接外壳接地端；

一串联型稳压电路，所述串联型稳压电路的输入端连接所述第二滤波电容的负极，所述串联型稳压电路的输出端连接所述供电端。

4.如权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述串联型稳压电路包括：

一第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的正极连接所述第二滤波电容的负极；

一第二开关管，所述第二开关管的基极连接所述第一稳压二极管的负极，所述第二开关管的集电极连接所述第一二极管的负极；

一第六电阻，所述第六电阻并联连接于所述第二开关管的基极和集电极之间；

一第四二极管，所述第四二极管的正极连接所述第二开关管的发射极，所述第四二极管的负极连接所述电源管理芯片的所述供电端。

5.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第二整流滤波模块包括：

一第四绕组，用于感应产生所述第四高频交流电压；

一第二二极管，所述第二二极管的正极连接所述第四绕组的输出端，所述第二二极管的负极连接所述供电端；

一第三滤波电容，所述第三滤波电容的正极连接所述第二二极管的负极，所述第三滤波电容的负极分别连接所述第四绕组的输入端和外壳接地端。

6.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，还包括：

一充电器供电模块，所述充电器供电模块的输入端连接所述变压器的副边，所述充电器供电模块的输出端连接一外部电池的正极；

所述充电器供电模块包括：

一第二绕组，用于感应产生所述第二高频交流电压；

一第五二极管，所述第五二极管的正极连接所述第二绕组的输出端，所述第五二极管的负极连接所述外部电池的正极；

一第四滤波电容，所述第四滤波电容的正极连接所述第五二极管的负极，所述第四滤波电容的负极分别连接所述第二绕组的输入端和接地端。

7.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述变压器为高频变压器。

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