CN216564608U - 一种输出宽电压的电池充电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种输出宽电压的电池充电电路，其包括：AC输入模块、EMI滤波模块、输入整流滤波模块、LLC模块及DC输出模块，LLC模块连接有辅助电源模块和降压模块，DC输出模块连接有次级辅助电源模块，次级辅助电源模块连接有MCU控制模块，MCU控制模块通过电压监测模块连接DC输出模块，次级辅助电源模块通过光耦PC1与LLC模块连接，次级辅助电源模块通过光耦PC6与降压模块连接。本实用新型中由MCU控制模块根据电压监测模块检测到的电池电压大小判断向次级辅助电源模块输出不同高电位信号，再通过光耦PC1发出信号使LLC模块直接输出电流，或是通过光耦PC6发出信号使降压模块输出电流，从而确保电池电压无论是在高电压还是在低电压都能进行恒流充电。
Description
技术领域：
本实用新型涉及电池充电技术领域，特指一种输出宽电压的电池充电电路。
背景技术：
目前电池充电器为了提高充电效率，都使用输出大功率的技术实现快充，输出大功率一般的电路架构都是用半桥谐振电路来设计，半桥谐振电路主要好处就是效率高，但是半桥谐振电路缺点是输出电压不能输出很宽，一般为额定电压的 0.7倍到1.3倍。在给较低电压的电池充电会出现很大的电流纹波，不利于电池的充电，甚至在更低的电池电压下会导致不能充电。
有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种输出宽电压的电池充电电路。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：该输出宽电压的电池充电电路，包括：依次连接的AC输入模块、EMI滤波模块、输入整流滤波模块、LLC模块及DC输出模块，所述LLC模块连接有辅助电源模块和降压模块，所述DC输出模块连接有次级辅助电源模块，所述次级辅助电源模块连接有MCU 控制模块，所述MCU控制模块通过电压监测模块连接所述DC输出模块，所述次级辅助电源模块通过光耦PC1与所述LLC模块连接，所述次级辅助电源模块通过光耦PC6与所述降压模块连接。
进一步而言，上述技术方案中，所述LLC模块包括有与所述输入整流滤波模块连接的驱动器单元、与所述驱动器单元连接的变压器单元、设置于所述驱动器单元与所述变压器单元之间的谐振电容Cr1及连接所述变压器单元的继电器单元，所述DC输出模块与所述继电器单元连接，所述驱动器单元通过光耦PC1和光耦PC2与所述次级辅助电源模块连接，所述驱动器单元还通过光耦PC3与所述辅助电源模块连接。
进一步而言，上述技术方案中，所述次级辅助电源模块包括有恒流恒压控制单元、与所述MCU控制模块的第16引脚连接并用于触发所述LLC模块直接输出充电的第一激发单元及与所述MCU控制模块的第1引脚连接并用于触发所述降压模块输出充电的第二激发单元，所述恒流恒压控制单元包括有恒流恒压控制芯片 U41，该恒流恒压控制芯片U41的1引脚通过光耦PC2与所述驱动器单元连接，该恒流恒压控制芯片U41的7引脚连接电容C44和电阻R50及电阻R40后与所述DC输出模块的V-端连接。
进一步而言，上述技术方案中，所述第一激发单元包括有与所述MCU控制模块的第16引脚连接的MOS管Q129和MOS管Q192及光耦PC1，所述第二激发单元包括有与所述MCU控制模块的第1引脚连接的MOS管Q128和MOS管Q191及光耦PC6。
进一步而言，上述技术方案中，所述降压模块包括有脉宽调制控制芯片U2，该脉宽调制控制芯片U2通过光耦PC6与所述第二激发单元连接，所述脉宽调制控制芯片U2通过三极管Q5和电感L1与所述继电器单元的DD Vo端连接。
进一步而言，上述技术方案中，所述继电器单元通过三极管Q21连接所述 MCU控制模块的第15引脚，该继电器单元通过三极管Q22连接所述MCU控制模块的第11引脚。
进一步而言，上述技术方案中，所述电压监测模块包括有三极管Q94和三极管Q95，所述三极管Q94的e脚连接所述DC输出模块的V+脚，所述三极管Q94 的b脚连接二极管ZD91和电阻R97后连接所述DC输出模块的V+脚，所述二极管ZD91和所述电阻R97并联，所述三极管Q94的b脚连接电阻R98后与所述三极管Q95的c脚连接，所述三极管Q95的b脚连接电阻R99后连接所述MCU控制模块的8引脚，所述三极管Q95的b脚连接电阻R90后连接GND接地端，所述三极管Q95的e脚连接GND接地端，所述三极管Q94的c脚连接电阻R95后连接电阻R96和所述MCU控制模块的6引脚，所述R96连接GND接地端，所述MCU 控制模块的6引脚连接电容C93后连接GND接地端。
采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：本实用新型中通过在LLC模块的前端和后端分别加入辅助电源模块和降压模块，由 MCU控制模块根据电压监测模块检测到的电池电压大小判断向次级辅助电源模块输出不同高电位信号，再由次级辅助电源模块通过光耦PC1发出信号使LLC模块直接输出电流对电池进行充电，或是通过光耦PC6发出信号使降压模块输出电流对电池进行充电，从而确保电池电压无论是在高电压还是在低电压都能进行恒流充电，避免低电压下电池无法充满或充不进电。
附图说明：
图1是本实用新型的主电路图；
图2是本实用新型的输入电路图；
图3是本实用新型中降压模块的电路图；
图4是本实用新型中辅助电源模块的电路图；
图5是本实用新型中MCU控制模块的电路图；
图6是本实用新型中电压监测模块的电路图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。
见图1至图6所示，为一种输出宽电压的电池充电电路，其包括：依次连接的AC输入模块1、EMI滤波模块2、输入整流滤波模块3、LLC模块4及DC输出模块5，所述LLC模块4连接有辅助电源模块6和降压模块7，所述DC输出模块5连接有次级辅助电源模块8，所述次级辅助电源模块8连接有MCU控制模块9，所述MCU控制模块9通过电压监测模块91连接所述DC输出模块5，所述次级辅助电源模块8通过光耦PC1与所述LLC模块4连接，所述次级辅助电源模块8通过光耦PC6与所述降压模块7连接。通过在LLC模块4的前端和后端分别加入辅助电源模块6和降压模块7，由MCU控制模块9根据电压监测模块91检测到的电池电压大小判断向次级辅助电源模块8输出不同高电位信号，再由次级辅助电源模块8通过光耦PC1发出信号使LLC模块4直接输出电流对电池进行充电，或是通过光耦PC6发出信号使降压模块7输出电流对电池进行充电，从而确保电池电压无论是在高电压还是在低电压都能进行恒流充电，避免低电压下电池无法充满或充不进电。
所述LLC模块4包括有与所述输入整流滤波模块3连接的驱动器单元41、与所述驱动器单元41连接的变压器单元42、设置于所述驱动器单元41与所述变压器单元42之间的谐振电容Cr1及连接所述变压器单元42的继电器单元43，所述DC输出模块5与所述继电器单元43连接，所述驱动器单元41通过光耦PC1 和光耦PC2与所述次级辅助电源模块8连接，所述驱动器单元41还通过光耦PC3 与所述辅助电源模块6连接。所述变压器单元42与所述继电器单元43之间还设置有输出滤波模块44。
所述次级辅助电源模块8包括有恒流恒压控制单元81、与所述MCU控制模块9的第16引脚连接并用于触发所述LLC模块4直接输出充电的第一激发单元 82及与所述MCU控制模块9的第1引脚连接并用于触发所述降压模块7输出充电的第二激发单元83，所述恒流恒压控制单元81包括有恒流恒压控制芯片U41，该恒流恒压控制芯片U41的1引脚通过光耦PC2与所述驱动器单元41连接，该恒流恒压控制芯片U41的7引脚连接电容C44和电阻R50及电阻R40后与所述 DC输出模块5的V-端连接。
所述第一激发单元82包括有与所述MCU控制模块9的第16引脚连接的MOS 管Q129和MOS管Q192及光耦PC1，所述第二激发单元83包括有与所述MCU控制模块9的第1引脚连接的MOS管Q128和MOS管Q191及光耦PC6。
所述降压模块7包括有脉宽调制控制芯片U2，该脉宽调制控制芯片U2通过光耦PC6与所述第二激发单元83连接，所述脉宽调制控制芯片U2通过三极管 Q5和电感L1与所述继电器单元43的DD Vo端连接。
所述继电器单元43通过三极管Q21连接所述MCU控制模块9的第15引脚，该继电器单元43通过三极管Q22连接所述MCU控制模块9的第11引脚。所述辅助电源模块6通过光耦PC3与所述驱动器单元41连接。
所述电压监测模块91包括有三极管Q94和三极管Q95，所述三极管Q94的e 脚连接所述DC输出模块5的V+脚，所述三极管Q94的b脚连接二极管ZD91和电阻R97后连接所述DC输出模块5的V+脚，所述二极管ZD91和所述电阻R97 并联，所述三极管Q94的b脚连接电阻R98后与所述三极管Q95的c脚连接，所述三极管Q95的b脚连接电阻R99后连接所述MCU控制模块9的8引脚，所述三极管Q95的b脚连接电阻R90后连接GND接地端，所述三极管Q95的e脚连接GND接地端，所述三极管Q94的c脚连接电阻R95后连接电阻R96和所述MCU 控制模块9的6引脚，所述R96连接GND接地端，所述MCU控制模块9的6引脚连接电容C93后连接GND接地端。
由于电池电压在额定电压之内是千变万化甚至为0V电压都有可能，所以充电器在额定功率内的任何电压下都要进行充电，才能满足电池充电的需求。
在实施例中，主要电路是由半桥谐振架构组成，以LCS703集成MOS与IC和周边零件组成的电路，此T1变压器利用漏感当作谐振电感(Lr)，本身电感量为激磁电感(Lm)，加上Cr1谐振电容，这三颗零件组成的串联谐振号称LLC电路。次级变压器用的是中间抽头，整流管可以用两颗就可以完成整流电路的功能，LLC 电路具有初级MOS为零电压切换，和次级二极管有零电流切换，可以减小切换损耗，所以LLC效率较高，较适合拿来当作大功率充电器。U41(AP4310)其周边为恒压与恒流反馈电路，为两颗运放和一个基准电压组成的IC，输出恒压恒流透过U2反馈初级U1电路形成一个完整充电电路，但是对电池输出电压范围不广，这是LLC电路通病。
为此，本实用新型在上述充电电路上加上一个辅助电源模块6和一个降压模块7，并将继电器换成双信道的功能。
其中，辅助电源模块6由反激电路组成，以U51(GR9210)IC组成和周边组成的辅助电源，提供初级U1IC供电和次级U41(AP4310)IC供电，次极辅助电源模块8输出+12V经过LDO提供U6MCU电源。降压模块7由U2(TL494)IC组成和周边电路，TL494本身就可以有恒流恒压的功能，在这里恒流功能和主电路一起共享R38的电流侦测电阻，所以要加上PC6光藕来做恒流控制。
对于12V额定电压的电池，当电池电压在10V到15.6V之间，MCU监测输出电压，通过Q94、Q95和R95、R94的分压，此时U6MCU第14脚输出高电位，使 U1IC Vcc有电而启动动作起来，另外MCU第16脚输出高电位，使Q129、Q192 动作所以电流反馈经过PC1传达到U1IC，另外MCU第11脚输出高电位使继电器动作LLC模块4直接输出，降压模块7输出无回路故无功能。
而当电池电压小于10V时，MCU监测输出电压，通过Q94、Q95和R95、R94 的分压，此时U6MCU第14脚输出高电位，使U1IC Vcc有电而启动动作起来，则由LLC模块4输出供电给降压模块7输入，另外MCU第1脚输出高电位，使 Q128、Q191动作所以电流反馈经过PC6传达到U2IC，因位反馈电流环路没到 U1IC，所以电压环路到U1IC，此时LLC模块4进入恒压模式，另外MCU第15 脚输出高电位使继电器动作，降压模块7直接输出。此时电流反馈环路跟U2IC联系在一起，所以对电池充电是恒流的。
当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。
Claims (7)
1.一种输出宽电压的电池充电电路，其特征在于，包括：依次连接的AC输入模块(1)、EMI滤波模块(2)、输入整流滤波模块(3)、LLC模块(4)及DC输出模块(5)，所述LLC模块(4)连接有辅助电源模块(6)和降压模块(7)，所述DC输出模块(5)连接有次级辅助电源模块(8)，所述次级辅助电源模块(8)连接有MCU控制模块(9)，所述MCU控制模块(9)通过电压监测模块(91)连接所述DC输出模块(5)，所述次级辅助电源模块(8)通过光耦PC1与所述LLC模块(4)连接，所述次级辅助电源模块(8)通过光耦PC6与所述降压模块(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种输出宽电压的电池充电电路，其特征在于：所述LLC模块(4)包括有与所述输入整流滤波模块(3)连接的驱动器单元(41)、与所述驱动器单元(41)连接的变压器单元(42)、设置于所述驱动器单元(41)与所述变压器单元(42)之间的谐振电容Cr1及连接所述变压器单元(42)的继电器单元(43)，所述DC输出模块(5)与所述继电器单元(43)连接，所述驱动器单元(41)通过光耦PC1和光耦PC2与所述次级辅助电源模块(8)连接，所述驱动器单元(41)还通过光耦PC3与所述辅助电源模块(6)连接。
3.根据权利要求2所述的一种输出宽电压的电池充电电路，其特征在于：所述次级辅助电源模块(8)包括有恒流恒压控制单元(81)、与所述MCU控制模块(9)的第16引脚连接并用于触发所述LLC模块(4)直接输出充电的第一激发单元(82)及与所述MCU控制模块(9)的第1引脚连接并用于触发所述降压模块(7)输出充电的第二激发单元(83)，所述恒流恒压控制单元(81)包括有恒流恒压控制芯片U41，该恒流恒压控制芯片U41的1引脚通过光耦PC2与所述驱动器单元(41)连接，该恒流恒压控制芯片U41的7引脚连接电容C44和电阻R50及电阻R40后与所述DC输出模块(5)的V-端连接。
4.根据权利要求3所述的一种输出宽电压的电池充电电路，其特征在于：所述第一激发单元(82)包括有与所述MCU控制模块(9)的第16引脚连接的MOS管Q129和MOS管Q192及光耦PC1，所述第二激发单元(83)包括有与所述MCU控制模块(9)的第1引脚连接的MOS管Q128和MOS管Q191及光耦PC6。
5.根据权利要求4所述的一种输出宽电压的电池充电电路，其特征在于：所述降压模块(7)包括有脉宽调制控制芯片U2，该脉宽调制控制芯片U2通过光耦PC6与所述第二激发单元(83)连接，所述脉宽调制控制芯片U2通过三极管Q5和电感L1与所述继电器单元(43)的DDVo端连接。
6.根据权利要求4所述的一种输出宽电压的电池充电电路，其特征在于：所述继电器单元(43)通过三极管Q21连接所述MCU控制模块(9)的第15引脚，该继电器单元(43)通过三极管Q22连接所述MCU控制模块(9)的第11引脚。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种输出宽电压的电池充电电路，其特征在于：所述电压监测模块(91)包括有三极管Q94和三极管Q95，所述三极管Q94的e脚连接所述DC输出模块(5)的V+脚，所述三极管Q94的b脚连接二极管ZD91和电阻R97后连接所述DC输出模块(5)的V+脚，所述二极管ZD91和所述电阻R97并联，所述三极管Q94的b脚连接电阻R98后与所述三极管Q95的c脚连接，所述三极管Q95的b脚连接电阻R99后连接所述MCU控制模块(9)的8引脚，所述三极管Q95的b脚连接电阻R90后连接GND接地端，所述三极管Q95的e脚连接GND接地端，所述三极管Q94的c脚连接电阻R95后连接电阻R96和所述MCU控制模块(9)的6引脚，所述R96连接GND接地端，所述MCU 控制模块(9)的6引脚连接电容C93后连接GND接地端。
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