CN214543746U - 一种智能快充电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能快充电路，包括电源模块和控制器单元，电源模块包括交流输入端和直流输出端，电源模块用于将交流输入端输入的交流电变换为直流电并通过直流输出端输出，其特征在于，还包括功率切换单元、整流单元和功率电容器，直流输出端与控制器单元、功率切换单元相连接，功率电容器串联在整流电路的输入端，功率电容器通过功率切换单元与交流输入端相连，控制器单元通过控制功率切换单元改变功率电容器的容量；优点通过设置的功率切换单元可实现全功率和半功率电路的适应性切换，且通过控制器单元对功率切换单元的切换进行控制，可实现自动化快速同步响应。

Description

一种智能快充电路

技术领域

本实用新型涉及充电电路领域，具体涉及一种智能快充电路。

背景技术

随着充电电池的发展以及深度开发应用，同时为了节约不可再生能源，各国同样在大力发展绿色能源电池，因此充电电池被广泛应用在各个领域，如新能源汽车、移动终端如手机、平板，以及玩具电池等等。传统的电池充电方式使得充电效果较慢且不安全，随着技术以及社会的发展，充电的效率也逐步被用户所关注，尤其是在锂离子电池快充领域，快充即是锂离子电池在短时间内通过高电压大电流进行充电。现有的充电方式通常采用单一方式进行充电，无法应对不同功率的电池进行充电，尤其是当应对大功率充电时，普通或现有的电路无法满足要求，因此需要一种可应对不同功率要求的智能快充电路。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、响应速度快，且可适应不同功率之间切换的智能快充电路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种智能快充电路，包括电源模块、控制器单元、功率切换单元、整流单元和功率电容器，所述的电源模块包括交流输入端和直流输出端，所述的电源模块用于将交流输入端输入的交流电变换为直流电并通过直流输出端输出，所述的直流输出端与所述的控制器单元、功率切换单元相连接，所述的功率电容器串联在整流电路的输入端，所述的功率电容器通过功率切换单元与交流输入端相连，所述的控制器单元通过控制功率切换单元改变功率电容器的容量。

更进一步地，所述的功率电容器包括第一功率电容和第二功率电容，所述的第一功率电容的一端、第二功率电容的一端均与功率切换单元相连接，所述的第一功率电容的另一端、第二功率电容的另一端均与整流单元相连接。

更进一步地，所述的功率切换单元包括第一光耦器、第二光耦器和第三光耦器，所述的第一光耦器的正极输入端通过第一电阻与直流输出端的正极相连接，所述的第一光耦器的负极输入端通与第一三极管的集电极相连接，第一三极管的基极通过第二电阻与控制器单元相连接，第一三极管基极通过第三电阻与发射极相连接，所述第一三极管的发射极与直流输出端的负极相连接，所述的第一光耦器的第一输出端通过第四电阻与交流输入端的一端相连接，所述的第一光耦器的第二输出端与第五电阻的一端相连接，第五电阻的另一端与第一功率电容的一端相连接，交流输入端的一端与第五电阻的另一端之间连接有第一双向可控硅，所述的第一双向可控硅的栅极与第五电阻的一端相连；所述的第二光耦器的正极输入端通过第六电阻与直流输出端的正极相连接，所述的第二光耦器的负极输入端通与第二三极管的集电极相连接，第二三极管的基极通过第七电阻与控制器单元相连接，第二三极管基极通过第八电阻与发射极相连接，所述第二三极管的发射极与直流输出端的负极相连接，所述的第二光耦器的第一输出端通过第九电阻与交流输入端的一端相连接，所述的第二光耦器的第二输出端与第十电阻的一端相连接，第十电阻的另一端与第二功率电容的一端相连接，交流输入端的一端与第十电阻的另一端之间连接有第二双向可控硅，所述的第二双向可控硅的栅极与第十电阻的一端相连；所述的第三光耦器的正极输入端通过第十一电阻与直流输出端的正极相连接，所述的第三光耦器的负极输入端通与第三三极管的集电极相连接，第三三极管的基极通过第十二电阻与控制器单元相连接，第三三极管基极通过第十三电阻与发射极相连接，所述第三三极管的发射极与直流输出端的负极相连接，所述的第三光耦器的第一输出端通过第十四电阻与交流输入端的另一端相连接，所述的第三光耦器的第二输出端与第十五电阻的一端相连接，第十五电阻的另一端与整流单元相连接，交流输入端的另一端与第十五电阻的另一端之间连接有第三双向可控硅，所述的第三双向可控硅的栅极与第十五电阻的一端相连。

更进一步地，所述的整流单元包括由型号为D25XB芯片构成的第一整流芯片和第二整流芯片，所述第一整流芯片的1脚、2脚、3脚、4脚分别与第二整流芯片的1脚、2脚、3脚、4脚相连接，所述第一整流芯片的1脚与第一功率电容的另一端相连接，所述的第一整流芯片的4脚为充电输出端负极，第二整流芯片的2脚与第十五电阻的另一端相连接，第二整流芯片的4脚为充电输出端正极。

更进一步地，本实用新型还包括电压检测单元，具体为充电出输出端的正极与第二十电阻的一端相连接，第二十电阻的另一端与第二十一电阻相连接，第二十电阻的另一端还与控制器单元相连接，所述的第二十一电阻的另一端与直流输出端的负极相连接，所述的第二十一电阻还并联有第二电容。

更进一步地，本实用新型还包括散热电路，所述的散热电路包括相互并联的第一风机和第二风机，第一风机的一端、第一二极管的负极均与直流输出端的正极相连接，所述第一风机的另一端与第四三极管的集电极相连，第四三极管的基极通过第十八电阻与控制器单元相连接，所述的第四三极管的基极通过第十九电阻与发射极相连接，所述的第四三极管的发射极、第一二极管的正极均与直流输出端的负极相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点通过设置的功率切换单元可实现全功率和半功率电路的适应性切换，且通过控制器单元对功率切换单元的切换进行控制，可实现自动化快速同步响应，保证第一光耦器和第二光耦器的同步启动，使得交流电同步进入到整理单元。且设置的功率切换单元采用第一光耦器、第二光耦器和第三光耦器作为控制执行单元可有效将交流电和直流电进行分割，避免交直流之间的相互影响。且功率电电容器采用聚丙烯电容具有电性能优良，可靠性好，耐温度高，体积小，容量大且具有良好的自愈性能。本实用新型设置的第一风机和第二风机，通过控制器单元的控制可实现对元器件的散热，提高元器件的使用寿命，从而提高本实用新型的可靠性。本实用新型还设置有电压检测单元，通过电压检测单元可实现对待充电电池电压的实时检测，并可依据电压的变换准确控制功率切换单元。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型控制器单元的示意图；

图3为本实用新型功率切换单元的电路结构示意图；

图4为本实用新型整流单元的电路结构示意图；

图5为本实用新型散热电路的结构示意图；

图6为本实用新型电压检测单元的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

一种智能快充电路，包括电源模块、控制器单元、功率切换单元、整流单元和功率电容器，电源模块包括交流输入端和直流输出端，电源模块用于将交流输入端输入的交流电变换为直流电并通过直流输出端输出，直流输出端与控制器单元、功率切换单元相连接，功率电容器串联在整流电路的输入端，功率电容器通过功率切换单元与交流输入端相连，控制器单元通过控制功率切换单元改变功率电容器的容量，上述直流输出端包括5V电源、12V电源，并且共用负极，控制器单元有型号为HC89S003F4的芯片U1及其外围电路构成，芯片的9脚与5V电源的正极相连，芯片的7脚与直流输出端的负极相连，且芯片的9脚和7脚之间并联有第一电容C1。

其中功率电容器包括第一功率电容CBB1和第二功率电容CBB2，功率切换单元包括第一光耦器U2、第二光耦器U3和第三光耦器U4，第一光耦器U2的正极输入端通过第一电阻R1与5V电源的正极相连接，第一光耦器U2的负极输入端通与第一三极管Q1的集电极相连接，第一三极管Q1的基极通过第二电阻R2与控制器单元相连接，第一三极管Q1基极通过第三电阻R3与发射极相连接，所述第一三极管Q1的发射极与直流输出端的负极相连接，第一光耦器U2的第一输出端通过第四电阻R4与交流输入端的一端相连接，第一光耦器U2的第二输出端与第五电阻R5的一端相连接，第五电阻R5的另一端与第一功率电容CBB1的一端相连接，交流输入端的一端与第五电阻R5的另一端之间连接有第一双向可控硅TR1，第一双向可控硅TR1的栅极与第五电阻R5的一端相连；第二光耦器U3的正极输入端通过第六电阻R6与5V电源的正极相连接，第二光耦器U3的负极输入端通与第二三极管的集电极相连接，第二三极管的基极通过第七电阻R7与控制器单元相连接，第二三极管基极通过第八电阻R8与发射极相连接，所述第二三极管的发射极与直流输出端的负极相连接，第二光耦器U3的第一输出端通过第九电阻R9与交流输入端的一端相连接，第二光耦器U3的第二输出端与第十电阻R10的一端相连接，第十电阻R10的另一端与第二功率电容CBB2的一端相连接，交流输入端的一端与第十电阻R10的另一端之间连接有第二双向可控硅TR2，第二双向可控硅TR2的栅极与第十电阻R10的一端相连，第一功率电容CBB1的另一端、第二功率电容CBB2的另一端均与第一整流芯片BR1的1脚相连，且第一功率电容CBB1并联有第十六电阻R16，第二功率电容CBB2并联有第十七电阻R17。第三光耦器U4的正极输入端通过第十一电阻R11与5V电源的正极相连接，第三光耦器U4的负极输入端通与第三三极管的集电极相连接，第三三极管的基极通过第十二电阻R12与控制器单元相连接，第三三极管基极通过第十三电阻R13与发射极相连接，所述第三三极管的发射极与直流输出端的负极相连接，第三光耦器U4的第一输出端通过第十四电阻R14与交流输入端的另一端相连接，第三光耦器U4的第二输出端与第十五电阻R15的一端相连接，第十五电阻R15的另一端与整流单元相连接，交流输入端的另一端与第十五电阻R15的另一端之间连接有第三双向可控硅TR3，第三双向可控硅TR3的栅极与第十五电阻R15的一端相连。

整流单元包括由型号为D25XB芯片构成的第一整流芯片BR1和第二整流芯片BR2，所述第一整流芯片BR1的1脚、2脚、3脚、4脚分别与第二整流芯片BR2的1脚、2脚、3脚、4脚相连接，所述第一整流芯片BR1的1脚与第一功率电容CBB1的另一端相连接，第一整流芯片BR1的4脚为充电输出端负极，第二整流芯片BR2的2脚与第十五电阻R15的另一端相连接，第二整流芯片BR2的4脚为充电输出端正极。

本实用新型还包括电压检测单元，具体为充电出输出端的正极与第二十电阻的一端相连接，第二十电阻的另一端与第二十一电阻相连接，第二十电阻的另一端还与控制器单元相连接，第二十一电阻的另一端与直流输出端的负极相连接，第二十一电阻还并联有第二电容。

本实用新型还包括散热电路，散热电路包括相互并联的第一风机F1和第二风机F2，第一风机F1的一端、第一二极管D1的负极均与12V电源的正极相连接，所述第一风机F1的另一端与第四三极管Q4的集电极相连，第四三极管Q4的基极通过第十八电阻R18与控制器单元相连接，第四三极管Q4的基极通过第十九电阻R19与发射极相连接，第四三极管Q4的发射极、第一二极管D1的正极均与直流输出端的负极相连，所述的散热电路用于对外置的第一整流芯片、第二整流芯片以及本实用新型的其他元器件进行散热。

本实用新型工作原理为：当交流电接入后，控制器单元控制功率切换单元工作使得功率电容器的容量改变实现适应全功率或半功率充电，具体为：当需要适应半功率充电时，控制器单元控制第三光耦器U4导通，并且控制器单元控制第一光耦器U2或第二光耦器U3其中之一导通。第一光耦器U2导通的具体过程为控制器单元通过第二电阻R2向第一三极管Q1的基极输入高电平，使得第一三极管Q1导通，此时第一光耦器U2开始工作即驱动其4脚、6脚导通，接入的交流电同步使得第一双向可控硅TR1导通，交流电依次通过第一双向可控硅TR1、第一功率电容CBB1、整流单元、待充电电池。同时控制器单元驱动第三三极管导通使得第三光耦器U4工作，流过电池的电流通过整流单元、第三双向可控硅TR3后形成回路。

当需要适应全功率充电时，控制器单元控制第三光耦器U4导通，并且控制器单元控制第一光耦器U2和第二光耦器U3同时导通。第一光耦器U2导通的具体过程为控制器单元通过第二电阻R2向第一三极管Q1的基极输入高电平，使得第一三极管Q1导通，此时第一光耦器U2开始工作即驱动其4脚、6脚导通，接入的交流电同步使得第一双向可控硅TR1导通；第二光耦器U3导通的具体过程为控制器单元通过第七电阻R7向第二三极管的基极输入高电平，使得第二三极管导通，此时第二光耦器U3开始工作即驱动其4脚、6脚导通，接入的交流电同步使得第二双向可控硅TR2导通。交流电依次通过并列的第一双向可控硅TR1和第二双向可控硅TR2、第一功率电容CBB1和第二功率电容CBB2、整流单元、待充电电池。同时控制器单元驱动第三三极管导通使得第三光耦器U4工作，流过电池的电流通过整流单元、第三双向可控硅TR3后形成回路。当同时控制第一光耦器U2和第二光耦器U3导通是，第一功率电容CBB1和第二功率电容CBB2相互并联，增大功率电容的容量，提高通过的交流电电流的能力。从而实现全功率和半功率电路的切换。

以上所述实施例仅为本实用新型的优选实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干的变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能快充电路，包括电源模块和控制器单元，所述的电源模块包括交流输入端和直流输出端，所述的电源模块用于将交流输入端输入的交流电变换为直流电并通过直流输出端输出，其特征在于，还包括功率切换单元、整流单元和功率电容器，所述的直流输出端与所述的控制器单元、功率切换单元相连接，所述的功率电容器串联在整流电路的输入端，所述的功率电容器通过功率切换单元与交流输入端相连，所述的控制器单元通过控制功率切换单元改变功率电容器的容量。

2.根据权利要求1所述的一种智能快充电路，其特征在于，所述的功率电容器包括第一功率电容和第二功率电容，所述的第一功率电容的一端、第二功率电容的一端均与功率切换单元相连接，所述的第一功率电容的另一端、第二功率电容的另一端均与整流单元相连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能快充电路，其特征在于，所述的功率切换单元包括第一光耦器、第二光耦器和第三光耦器，所述的第一光耦器的正极输入端通过第一电阻与直流输出端的正极相连接，所述的第一光耦器的负极输入端通与第一三极管的集电极相连接，第一三极管的基极通过第二电阻与控制器单元相连接，第一三极管基极通过第三电阻与发射极相连接，所述第一三极管的发射极与直流输出端的负极相连接，所述的第一光耦器的第一输出端通过第四电阻与交流输入端的一端相连接，所述的第一光耦器的第二输出端与第五电阻的一端相连接，第五电阻的另一端与第一功率电容的一端相连接，交流输入端的一端与第五电阻的另一端之间连接有第一双向可控硅，所述的第一双向可控硅的栅极与第五电阻的一端相连；所述的第二光耦器的正极输入端通过第六电阻与直流输出端的正极相连接，所述的第二光耦器的负极输入端通与第二三极管的集电极相连接，第二三极管的基极通过第七电阻与控制器单元相连接，第二三极管基极通过第八电阻与发射极相连接，所述第二三极管的发射极与直流输出端的负极相连接，所述的第二光耦器的第一输出端通过第九电阻与交流输入端的一端相连接，所述的第二光耦器的第二输出端与第十电阻的一端相连接，第十电阻的另一端与第二功率电容的一端相连接，交流输入端的一端与第十电阻的另一端之间连接有第二双向可控硅，所述的第二双向可控硅的栅极与第十电阻的一端相连；所述的第三光耦器的正极输入端通过第十一电阻与直流输出端的正极相连接，所述的第三光耦器的负极输入端通与第三三极管的集电极相连接，第三三极管的基极通过第十二电阻与控制器单元相连接，第三三极管基极通过第十三电阻与发射极相连接，所述第三三极管的发射极与直流输出端的负极相连接，所述的第三光耦器的第一输出端通过第十四电阻与交流输入端的另一端相连接，所述的第三光耦器的第二输出端与第十五电阻的一端相连接，第十五电阻的另一端与整流单元相连接，交流输入端的另一端与第十五电阻的另一端之间连接有第三双向可控硅，所述的第三双向可控硅的栅极与第十五电阻的一端相连。

4.根据权利要求3所述的一种智能快充电路，其特征在于，所述的整流单元包括由型号为D25XB芯片构成的第一整流芯片和第二整流芯片，所述第一整流芯片的1脚、2脚、3脚、4脚分别与第二整流芯片的1脚、2脚、3脚、4脚相连接，所述第一整流芯片的1脚与第一功率电容的另一端相连接，所述的第一整流芯片的4脚为充电输出端负极，第二整流芯片的2脚与第十五电阻的另一端相连接，第二整流芯片的4脚为充电输出端正极。

5.根据权利要求4所述的一种智能快充电路，其特征在于，充电出输出端的正极与第二十电阻的一端相连接，第二十电阻的另一端与第二十一电阻相连接，第二十电阻的另一端还与控制器单元相连接，所述的第二十一电阻的另一端与直流输出端的负极相连接，所述的第二十一电阻还并联有第二电容。

6.根据权利要求1所述的一种智能快充电路，其特征在于，还包括散热电路，所述的散热电路包括相互并联的第一风机和第二风机，第一风机的一端、第一二极管的负极均与直流输出端的正极相连接，所述第一风机的另一端与第四三极管的集电极相连，第四三极管的基极通过第十八电阻与控制器单元相连接，所述的第四三极管的基极通过第十九电阻与发射极相连接，所述的第四三极管的发射极、第一二极管的正极均与直流输出端的负极相连。

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