CN217307317U

CN217307317U - 一种提高充电速度的控制电路

Info

Publication number: CN217307317U
Application number: CN202221030710.5U
Authority: CN
Inventors: 艾纯; 侯春明
Original assignee: Chongqing Senci Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Chongqing Senci Electric Machinery Co Ltd
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2022-08-26
Anticipated expiration: 2032-04-29

Abstract

本实用新型公开一种提高充电速度的控制电路，充电器的负极接地，充电器的正极分别与电压比较电路的输入端、电压输出电路的电压输入端连接，电压比较电路的输出端、电流比较电路的输出端并联后与PWM控制电路的输入端连接，PWM控制电路的输出端与电压输出电路的信号输入端连接，电压输出电路的输出端与恒压取样电路并联后输出电压到充电电池正极，电流比较电路的输入端与充电电池负极连接。通过电压比较电路将充电电压维持在恒压，同时通过电流比较电路，实时检测充电电流，保证不会超过充电电池的最大允许充电电流，使得充电器以当前的最大功率进行充电，提高了充电速度，大大缩短了充电时间。

Description

一种提高充电速度的控制电路

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，特别涉及一种提高充电速度的控制电路。

背景技术

现在充电电池的技术不断取得重大突破，可以用高倍率大电流充电，充电速度快慢越来越受到人们的关注。传统的充电是由外接充电器，再由设备内的充电恒压、恒流DC/DC控制电路给电池充电。以传统的充电控制方式以48V/4A充电器给10串(42V)锂电池充电为例，在电池电量低的时候最低电压为30V时充电电流为：48V*4A*0.9(恒流DC/DC控制的效率)/42V＝4.1A，充电功率为：4.1A*30v＝123W。即传统充电方式是以充电的恒压值与充电器的功率来决定充电电流，随充电电池电压升高，充电电流变大，一直到恒压42v才能到达最大充电功率，这样充电时间较长。

实用新型内容

针对现有技术中充电时间较长的问题，本实用新型提出一种提高充电速度的控制电路，通过电压比较电路将充电器的输出电压维持在恒压，同时通过电流比较电路，实时检测充电电流，保证不会超过充电电池的最大允许充电电流的情况下，使得充电器以当前的最大功率进行充电，提高了充电速度，缩短了充电时间。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种提高充电速度的控制电路，还包括电压比较电路、电流比较电路、PWM控制电路、电压输出电路和恒压取样电路；

电压比较电路的输入端、电压输出电路的电压输入端分别与充电输入接口连接，电压比较电路的输出端、电流比较电路的输出端并联后与PWM控制电路的输入端连接，PWM控制电路的输出端与电压输出电路的信号输入端连接，电压输出电路的输出端与恒压取样电路并联后输出电压到充电电池正极，电流比较电路的输入端与充电电池负极连接。

优选地，所述电压比较电路包括比较器U1：

充电器的正极与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端、第二电阻的一端并联后与比较器U1的同相输入端连接；第二电阻的另一端与第四电阻的一端并联后接地，第四电阻的另一端、第三电阻的一端并联后与比较器U1的反相输入端连接，第三电阻的另一端与5V电压连接，比较器U1的输出端与PWM控制电路连接。

优选地，还包括第一补偿电路：

第四电阻的另一端与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端与第三电容的一端连接，第三电容的另一端与U1的输出端连接。

优选地，所述PWM控制电路包括PWM控制模块：

比较器U1的输出端与第一二极管的负极连接，第一二极管的正极分别与PWM控制模块的COMP端口、第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与第四电容的一端连接，第四电容的另一端与PWM控制模块的FB端连接，PWM控制模块的GND端接地。

优选地，所述电压输出电路包括DC/DC功率模块：

充电器的正极分别与DC/DC功率模块的电压输入端、第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；DC/DC功率模块的输出端、第二电容的一端并联后输出电压到充电电池的正极，充电电池的负极接地；第二电容的另一端接地。

优选地，所述恒压取样电路为：

第十一电阻的一端与充电电池的正极连接，第十一电阻的另一端、第十二电阻的一端并联后与PWM控制模块的FB端连接，第十二电阻的另一端与第二电容的另一端并联后接地。

优选地，所述电流比较电路包括比较器U2：

充电电池的负极分别与第十三电阻的一端、第十电阻的一端连接，第十三电阻的另一端接地；第十电阻的另一端与比较器U2的反相输入端连接，比较器U2的同相输入端分别与第八电阻的一端、第九电阻的一端连接，第八电阻的另一端接地，第九电阻的另一端与5V电压连接；比较器U2的输出端与第二二极管的负极连接，第二二极管的正极与PWM控制模块的COMP端口连接。

优选地，还包括第二补偿电路：

第十电阻的另一端还与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端与第五电容的一端连接，第五电容的另一端与U2的输出端连接。

优选地，所述控制电路的充电方式为恒功率、恒压方式充电，即以充电器的最大充电功率为充电电池进行充电。

综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

1.本实用新型通过将充电方式设置为恒压(充电器的输入电压)，充电电池当前允许的最大充电电流，即以充电器当前的最大功率为充电电池充电，相比与传统方式的恒压恒流充电，提高了充电速度，降低了充电时间。

2.通过电压比较电路将充电器的输入电压与电压设定值进行比较，当输入电压小于设定值时，PWM控制电路的占空比减小，从而降低充电电压，同时降低充电功率，使充电器的输入电压VIN始终稳定在设定值，达到充电器以最大功率输出的目的。

3.通过电流比较电路，实时检测充电电流，保证不会超过充电电池的最大允许充电电流，使得充电功率能以充电器当前的最大功率进行充电，同时提高充电功率，缩短了充电时间。

附图说明：

图1为根据本实用新型示例性实施例的一种提高充电速度的控制电路示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供一种提高充电速度的控制电路，包括电压比较电路、电流比较电路、PWM控制电路、电压输出电路和恒压取样电路。

充电器(例如充电输入接口1)的负极接地，充电器的正极分别与电压比较电路的输入端、电压输出电路的电压输入端连接，电压比较电路的输出端、电流比较电路的输出端并联后与PWM控制电路的输入端连接，PWM控制电路的输出端与电压输出电路的信号输入端连接，电压输出电路的输出端与恒压取样电路并联后输出电压到充电电池正极，电流比较电路的输入端与充电电池负极连接。

本实施例中，充电电池的充电方式设置为恒压42v，限制电流为电池的最大允许电流：48V*4A*0.9(恒流DC/DC控制的效率)/30V＝5.76A，最大充电功率：5.76A*30v＝172.8w，这是在充电电池电量最低的时候；随着充电时间的增加，充电电池的电量增加，即充电的电池的电压有30V慢慢增加到42V，即本实用新型中当充电电池的电压到达42V时，最小充电电流为48V*4A*0.9(恒流DC/DC控制的效率)/42V＝4.1A，最小充电功率为：4.1A*30v＝123W。

在传统充电方式是以充电的恒压值与充电器的功率来决定充电电流，充电功率小；本实用新型中根据充电器功率和电池的当前电压决定充电的电流(I＝P/U即充电电流＝充电器的最大功率/充电电池电压)，电池电压越低充电电流就越大，在充电开始时，是以充电器的最大功率对充电电池进行充电，直至进入恒压状态充电快要完成时，充电功率才降低。

因此相比与传统充电方式，本实用新型的充电功率为充电器当前的最大功率，将充电器的输出功率最大化，输出功率越大，充电速度越快，从而提高充电电池的充电速度。

本实施例中，为保障充电过程中充电器能以当前最大功率充电，在充电器的输入端口增加了电压比较电路，电压比较电路包括比较器U1：

充电器的正极与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端并联后与比较器U1的同相输入端连接；第二电阻R2的另一端与第四电阻R4的一端并联后接地(CHIGND)，第四电阻R4的另一端、第三电阻R3的一端并联后与比较器U1的反相输入端连接，第三电阻R3的另一端与5V(REF5V)连接，比较器U1的输出端与PWM控制电路连接。

本实施例中，R3、R4组成基准电压与R1、R2检测到的充电器输出电压(适当考虑减去线损，例如0.6V)进行比较，当充电器的输入电压VIN低于设定值即U1的同相输入端电压低于反相输入端，则U1的输出端输出低电平。

本实施例中，还包括第一补偿电路：

第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与U1的输出端连接。

本实施例中，PWM控制电路包括DC/DC_PWM控制模块11：

比较器U1的输出端与第一二极管D1的负极连接，第一二极管D1的正极分别与PWM控制模块11(现有PWM电路，用于调节占空比，可采用EG1186芯片)的COMP端口、第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端与第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端与PWM控制模块11的FB端连接，PWM控制模块的GND端接地。

当U1的输出端输出低电平，通过D1拉低PWM控制模块的COMP端口，减小占空比，发出PWM信号控制DC/DC功率模块降低输出电压VOUT，同时降低充电功率，使充电器的输入电压VIN始终稳定在设定值，也就是充电器的输出恒压值(48V)。

本实施例中，电压输出电路包括DC/DC功率模块12(用于对输入的电源电压进行DC/DC转变，为现有电路，由MOS、电感等等组成，根据设计要求可选择不同型号MOS)：

充电器的正极分别与DC/DC功率模块的电压输入端、第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地；DC/DC功率模块的接地端接地；DC/DC功率模块的输出端、第二电容C2的一端并联后输出电压VOUT到充电电池的正极(+)，充电电池的负极(-)接地；第二电容C2的另一端接地。

本实施例中，恒压取样电路用于决定充电电池的恒压值(42V)，具体电路为：

第十一电阻R11的一端与充电电池的正极连接，第十一电阻R11的另一端、第十二电阻R12的一端并联后与PWM控制模块的FB端连接，第十二电阻R12的另一端与第二电容C2的另一端并联后接地。

本实施例中，因为充电方式为恒压，充电电池实时允许的最大充电电流，因此需要设置电流比较电路来限制充电电池的最大充电电流，只要电池的充电电流没有超过充电电池的最大电流设定值，充电功率都是以充电器当前的最大功率进行充电，这样能提高充电电池的充电速度。

本实施例中，电流比较电路包括比较器U2：

充电电池的负极分别与第十三电阻R13的一端、第十电阻R10的一端连接，第十三电阻R13的另一端接地；第十电阻R10的另一端与比较器U2的反相输入端连接，比较器U2的同相输入端分别与第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端连接，第八电阻R8的另一端接地，第九电阻R9的另一端与5V电压连接；比较器U2的输出端与第二二极管D2的负极连接，第二二极管D2的正极与PWM控制模块的COMP端口连接。

R13是根据充电电池的充电特性，限制最大充电电流的检测电阻；R8、R9设置一个基准电压，决定充电电池的最大电流设定值。当充电电流大于最大电流设定值，U2反相输入端的电压大于同相输入端，U2输出低电平，通过D2拉低DC/DC_PWM控制模块的COMP端口，减小占空比，降低DC/DC功率器件DC/DC功率模块的输出电压，从而降低充电电流。

本实施例中，还包括第二补偿电路：

第十电阻R10的另一端还与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与第五电容C5的一端连接，第五电容C5的另一端与U2的输出端连接。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发实用新型的精神和范围。

Claims

1.一种提高充电速度的控制电路，其特征在于，还包括电压比较电路、电流比较电路、PWM控制电路、电压输出电路和恒压取样电路；

2.如权利要求1所述的一种提高充电速度的控制电路，其特征在于，所述电压比较电路包括比较器U1：

3.如权利要求2所述的一种提高充电速度的控制电路，其特征在于，还包括第一补偿电路：

4.如权利要求1所述的一种提高充电速度的控制电路，其特征在于，所述PWM控制电路包括PWM控制模块：

5.如权利要求1所述的一种提高充电速度的控制电路，其特征在于，所述电压输出电路包括DC/DC功率模块：

6.如权利要求1所述的一种提高充电速度的控制电路，其特征在于，所述恒压取样电路为：

7.如权利要求1所述的一种提高充电速度的控制电路，其特征在于，所述电流比较电路包括比较器U2：

8.如权利要求7所述的一种提高充电速度的控制电路，其特征在于，还包括第二补偿电路：

9.如权利要求1所述的一种提高充电速度的控制电路，其特征在于，所述控制电路的充电方式为恒功率、恒压方式充电，即以充电器的最大充电功率为充电电池进行充电。