CN216016489U - 一种降压型恒流充电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于充电管理的技术领域，公开了一种降压型恒流充电电路，包括充电电源，所述充电电源通过恒流单元与待充电器件连接，所述恒流单元包括连接在一起的使能触发模块和可恢复保险丝PPTC，所述待充电器件的两端还并联有电压检测模块，所述电压检测模块用于检测待充电器件两端的电压信号，所述电压检测模块、使能触发模块均与处理器连接，所述处理器用于接收电压信号，通过使能触发模块控制可恢复保险丝PPTC进入高阻状态，实施对待充电器件的恒流充电。本实用新型的电路结构简单，可实施性强，便于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型属于充电管理的技术领域，具体涉及一种降压型恒流充电电路。
背景技术
随着待充电器件的使用越来越普及，待充电器件的充放电管理变得越来越重要了，特别是在汽车电子领域，对待充电器件的充电电路的性能要求非常高，既要求极低的辐射和传导骚扰水平，又要求价格低、体积小，因此各种各样的新型低成本充电电路应用而生。
传统的降压型恒流充电电路基本上采用两种方式，一种是PWM控制的方式，例如BUCK,BUCK-BOOST等拓扑结构，对于小容量的待充电器件的充放管理(容量小于20F的超容)而言，其辐射和传导需要花费比较高的成本才能满足汽车电子的要求，而且体积较大，不是一种理想的方案；另外一种是线性的充电电路，缺点也很明显，当超容从0V开始充电时，输入电压到输出电压的压降比较大，压降和损耗全部由线性电路承担，因此线性电路的损耗是个大问题，同时需要比较大型的散热装置，所以体积和散热成为一个问题，而且线性电路的成本会随着充电电流的上升成倍增加，无法满足客户的需求。
实用新型内容
本实用新型提供了一种降压型恒流充电电路，既可以解决电磁辐射问题，又可以减少体积，降低成本，能够很好的满足客户的需求。
本实用新型可通过以下技术方案实现：
一种降压型恒流充电电路，包括充电电源，所述充电电源通过恒流单元与待充电器件连接，所述恒流单元包括连接在一起的使能触发模块和可恢复保险丝PPTC，所述待充电器件的两端还并联有电压检测模块，所述电压检测模块用于检测待充电器件两端的电压信号，所述电压检测模块、使能触发模块均与处理器连接，所述处理器用于接收电压信号，通过使能触发模块控制可恢复保险丝PPTC进入高阻状态，实现对待充电器件的恒流充电。
进一步，所述使能触发模块包括串联在一起的第一、第二分压电阻，其一端与处理器连接，另一端与充电电源的负极连接，其中间节点与第二场效应管的栅极连接，所述第二场效应管的源极与充电电源的负极连接，漏极通过第三分压电阻与带体二极管的第一场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的漏极与可恢复保险丝PPTC连接，源极与并联在一起的缓冲电容、稳压二极管、第四分压电阻的一端连接，另一端与第一场效应管的栅极连接；
所述电压检测模块包括串联在一起的两个分压电阻，其两端分别与待充电器件的两端对应连接，其中间节点与处理器连接。
进一步，所述处理器还与温度检测模块相连，所述温度检测模块用于检测环境温度。
进一步，所述待充电器件设置为超级电容。
本实用新型有益的技术效果如下：
借助进入高阻状态的可恢复保险丝PPTC，可以确保整个电路中的充电电流即可恢复保险丝PPTC的维持电流保持恒定不变，从而能够很好地实施对待充电器件的恒流充电，满足客户需要。本实用新型的电路结构简单，可实施性强，便于推广应用。
附图说明
图1为本实用新型的基础的降压型恒流充电电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施案例详细说明本实用新型的具体实施方式。
高分子可恢复保险丝PPTC又经常被人们称为自恢复保险丝，由于具有独特的正温度系数电阻特性，因而极为适合用作过流保护器件，其使用方法象普通保险丝一样，是串联在电路中使用的，当电路正常工作时，可恢复保险丝PPTC的温度与室温相近、电阻很小，串联在电路中不会阻碍电流通过；而当电路因故障而出现过电流时，可恢复保险丝PPTC由于发热功率增加导致温度上升，当温度超过开关温度ts时，其阻值瞬间剧增进入高阻状态，回路中的电流迅速减小到安全值。
但是可恢复保险丝PPTC的这一特性不仅仅可以作为保护器件使用，还可以用于恒流充电电路中，因此，参照附图1，本实用新型提供了一种包括充电电源，该充电电源通过恒流单元与待充电器件连接，该恒流单元包括连接在一起的使能触发模块和可恢复保险丝PPTC，该待充电器件的两端还并联有电压检测模块，该电压检测模块用于检测待充电器件两端的电压信号，该电压检测模块、使能触发模块均与处理器连接，该处理器用于接收电压信号，通过使能触发模块控制可恢复保险丝PPTC进入高阻状态，实现对待充电器件的恒流充电。
这样，借助进入高阻状态的可恢复保险丝PPTC，可以确保整个电路中的充电电流即可恢复保险丝PPTC的维持电流保持恒定不变，具体的充电电流可以根据待充电器件的要求，选择不同维持电流的可恢复保险丝PPTC，从而能够很好地实施对待充电器件的恒流充电。同时，由于没有开关电源的频繁开关MOSFET的PWM信号，因此可以有效的避免Di/Dt的变化引起的电磁传导和辐射问题，同时使用了器件通过自身发热而增大阻抗的特点，不需要像线性电路一样需要解决电压差导致的功率消耗，线性电路一般需要采用大体积的散热器才能解决初始充电时由于压差大而导致功率消耗。因此和采用开关电源的充电电路相比，解决了EMC问题，和线性电路相比解决了体积大的问题。
具体地，该使能触发模块包括串联在一起的第一、第二分压电阻R5、R6，其一端与处理器连接，另一端与充电电源的负极连接，其中间节点与第二场效应管M2的栅极连接，该第二场效应管M2的源极与充电电源的负极连接，漏极通过第三分压电阻R3与带体二极管的第一场效应管M1的栅极连接，第一场效应管M1的漏极与对应的可恢复保险丝PPTC连接，源极与并联在一起的缓冲电容C2、稳压二极管D1、第四分压电阻R4的一端连接，另一端与第一场效应管M1的栅极连接。
该电压检测模块包括串联在一起的两个分压电阻R1、R2，其两端分别对应连接在待充电器件的两端，其中间节点与处理器连接。
该待充电器件可以是超级电容、蓄电池等类似的电子器件。
由于可恢复保险丝PPTC是一种对温度敏感的直热式、阶跃型传感器电阻，其电阻变化过程与自身的发热和散热情况有关，因而其维持电流ihold、动作电流itrip及动作时间受环境温度影响，因此，我们增设了与处理器连接的温度检测模块，用于检测环境温度，以确保可恢复保险丝PPTC的正常工作。
下面我们介绍一下降压型恒流充电电路的工作原理：
分压电阻R1、R2组成待充电器件如待充电器件的电压采集模块，场效应管M1、M2，稳压二极管D1，分压电阻R3、R4、R5、R6、缓冲电容C2组成充电电路的使能触发模块，处理器Controller用于采集外部电压、环境温度、电流等信号，做相应的逻辑控制，NTC sensor用于采集环境温度，传送到处理器controller，其工作过程如下：
首次上电后，处理器先通过电阻R1和R2组成的分压电路检测待充电器件的电压，如果待充电器件的电压低于设定值，如我们设定为13.5V，然后通过输出高电平，驱动分压电阻R5、R6，打开M2，稳压二极管D1用于保护场效应管M1，C2用于缓慢开启M1，从而避免开通时峰值电流过大，当M2开通后，输入电压通过分压电阻R3、R4和M2形成通路，从而打开M1，此时开始充电，当Controller检测到超容的电压达到13.5V时，关断M1,从而关断M2，停止充电。
恒流充电工作过程如下：
初始状态下，超容的电压为0V，当打开M2后，由于可恢复保险丝PPTC在没有达到触发电流时，阻抗是0.15欧姆，在这个电路中，我们选择的PPTC性能如下：
触发电流：2.5A，维持电流：0.5A，常态阻抗：0.15欧姆。
由于电容C2和R4组成的电路使得M2缓慢开通,流过M2的电流会缓慢上升，直到达到可恢复保险丝PPTC的触发电流2.5A,然后可恢复保险丝PPTC开始进入高阻状态，维持电路中流过的电流为0.5A，阻抗根据功耗自动调整，根据下面的公式：
其中，输入电压为Uin，输出电压Ucap，可恢复保险丝PPTC触发后的维持电流为I，可恢复保险丝PPTC的阻抗为Rptc。
当输入电压为13.5V，而超容两端的电压大于13.425V时，维持电流才会小于0.5A，此时可恢复保险丝PPTC退出高阻模式，恢复低阻抗模式，在此之前整个充电过程是恒流的。如果需要改变充电电流的大小，可以通过选择具有不同维持电流的可恢复保险丝PPTC器件来实现。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (4)
1.一种降压型恒流充电电路，其特征在于：包括充电电源，所述充电电源通过恒流单元与待充电器件连接，所述恒流单元包括连接在一起的使能触发模块和可恢复保险丝PPTC，所述待充电器件的两端还并联有电压检测模块，所述电压检测模块用于检测待充电器件两端的电压信号，所述电压检测模块、使能触发模块均与处理器连接，所述处理器用于接收电压信号，通过使能触发模块控制可恢复保险丝PPTC进入高阻状态，实现对待充电器件的恒流充电。
2.根据权利要求1所述的降压型恒流充电电路，其特征在于：所述使能触发模块包括串联在一起的第一、第二分压电阻，其一端与处理器连接，另一端与充电电源的负极连接，其中间节点与第二场效应管的栅极连接，所述第二场效应管的源极与充电电源的负极连接，漏极通过第三分压电阻与带体二极管的第一场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的漏极与可恢复保险丝PPTC连接，源极与并联在一起的缓冲电容、稳压二极管、第四分压电阻的一端连接，另一端与第一场效应管的栅极连接；
所述电压检测模块包括串联在一起的两个分压电阻，其两端分别与待充电器件的两端对应连接，其中间节点与处理器连接。
3.根据权利要求1所述的降压型恒流充电电路，其特征在于：所述处理器还与温度检测模块相连，所述温度检测模块用于检测环境温度。
4.根据权利要求1所述的降压型恒流充电电路，其特征在于：所述待充电器件设置为超级电容。
Priority Applications (1)
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| CN202122177571.0U CN216016489U (zh) | 2021-09-09 | 2021-09-09 | 一种降压型恒流充电电路 |
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Publications (1)
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Family
ID=80592371
Family Applications (1)
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| CN202122177571.0U Active CN216016489U (zh) | 2021-09-09 | 2021-09-09 | 一种降压型恒流充电电路 |
Country Status (1)
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2021
- 2021-09-09 CN CN202122177571.0U patent/CN216016489U/zh active Active
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