实用新型内容
本申请的目的在于提供一种预充电路及电子设备,旨在解决传统的多端输入的充电电路存在的多输入端供电电路结构复杂的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种预充电路,用于对直流母线进行预充电,所述预充电路包括:
多个整流支路,各个所述整流支路的输入端用于分别与对应的供电电源连接,所述整流支路用于对所述供电电源提供的交流电进行整流并输出直流电;
预充开关电路,所述预充开关电路的输入端与各个所述整流支路的输出端连接,所述预充开关电路的输出端与所述直流母线连接,所述预充开关电路用于对各个整流支路输入的直流电进行限流后输出给所述直流母线进行充电;
辅源控制电路,与所述多个整流支路的输出端连接,且与所述预充开关电路的受控端连接,用于在检测到所述直流母线的母线电压达到预设电压范围时,控制所述预充开关电路停止对所述直流母线进行充电。
在一个实施例中,所述辅源控制电路包括电压检测模块、辅助电源模块和控制模块;
所述辅助电源模块的输入端与所述预充开关电路的输入端连接,所述辅助电源模块的输出端与所述控制模块连接,所述控制模块与所述预充开关电路的受控端连接;
电压检测模块,分别与所述直流母线和所述控制模块相连接,用于检测所述直流母线的母线电压,并将电压检测信号发送给所述控制模块;
所述辅助电源模块用于对所述直流电进行转换后为所述控制模块供电;
所述控制模块用于在完成上电后,在确定所述电压检测信号在所述预设电压范围内时,输出断开信号给所述预充开关电路,所述断开信号用于指示所述预充开关电路停止对所述直流母线进行充电。
在一个实施例中,所述辅源控制电路还包括电流检测模块;
所述电流检测模块,分别与所述直流母线和所述控制模块相连接,用于检测所述直流母线的母线电流,并将电流检测信号发送给所述控制模块;
所述控制模块,还用于在确定所述电流检测信号大于所述预设电流范围时,输出所述断开信号给所述预充开关电路。
在一个实施例中,所述辅助电源模块包括多个输入端,所述辅助电源模块的其中一个输入端与所述预充开关电路的输入端连接,所述辅助电源模块的其余输入端分别与对应的供电模块连接。
在一个实施例中,所述辅源控制电路还包括限流模块,所述限流模块的第一端连接所述预充开关电路的输入端,所述限流模块的第二端连接所述辅助电源模块的输入端,所述限流模块用于对所述直流电进行限流后输入所述辅助电源模块,其中,所述限流模块的阻值随着温度的升高而增大。
在一个实施例中,所述辅源控制电路还包括防反模块,所述防反模块的输入端连接所述预充开关电路的输入端,所述防反模块的输出端连接所述辅助电源模块的输入端,所述防反模块用于使所述直流电单向传输至所述辅助电源模块。
在一个实施例中,所述预充开关电路包括第一开关、第一限流电阻和第二限流电阻;
所述第一限流电阻的第一端连接所述预充开关电路的正极输入端,所述限流电阻的第二端通过所述第一开关连接所述预充开关电路的正极输出端;所述第二限流电阻的第一端与所述预充开关电路的负极输入端,所述第二限流电阻的第二端连接所述预充开关电路的负极输出端,所述第一开关的受控端与所述控制电路连接。
在一个实施例中,所述直流母线上设置有两个串联的母线电容,所述预充电路还包括调压开关电路,所述调压开关电路的第一端连接于两个所述母线电容中间,所述调压开关电路的第二端与任一个所述供电电源的负极连接,所述调压开关电路的控制端与所述控制电路连接,所述调压开关电路用于在所述辅源控制电路的控制下导通或者关断以对所述母线电容进行充电或者放电,以平衡两个所述母线电容的电压差。
在一个实施例中,所述调压开关电路包括第二开关;
所述第二开关的第一端用于连接所述调压开关电路的第一端,所述第二开关的第二端连接所述调压开关电路的第二端,所述第二开关的控制端与所述辅源控制电路连接。
本申请实施例第二方面还提供了一种电子设备,包括供电电路和上述任一项实施例所述的预充电路,所述供电电路用于通过直流母线与目标电路连接,所述预充电路用于对所述直流母线进行预充电。
本申请实施例存在的有益效果是:通过多个整流支路分别将对应的供电电源提供的交流电进行整流并输出直流电,然后由预充开关电路对各个整流支路输入的直流电进行限流后输出给所述直流母线进行充电,辅源控制电路在检测到所述直流母线的母线电压达到预设电压范围时,控制所述预充开关电路停止对所述直流母线进行充电,从而使得多个供电电源共用同一个预充开关电路对直流母线充电,通过复用预充开关电路节省了相关的开关器件,不仅简化了电路结构,也大大降低了供电设备的成本。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种预充电路的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的另一种预充电路的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的再一种预充电路的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的又一种预充电路的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的另一种预充电路的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的再一种预充电路的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的一种多输入端供电电路的电流流向示意图;
图8为本申请实施例提供的另一种多输入端供电电路的电流流向示意图;
图9为本申请实施例提供的再一种多输入端供电电路的电流流向示意图;
图10为本申请实施例提供的又一种多输入端供电电路的电流流向示意图;
图11为本申请实施例提供的一种多输入端供电电路的电流流向示意图;
图12为本申请实施例提供的另一种多输入端供电电路的电流流向示意图;
图13为本申请实施例提供的又一种多输入端供电电路的电流流向示意图;
图14为本申请实施例提供的再一种多输入端供电电路的电流流向示意图;
图15为本申请实施例提供的另一种多输入端供电电路的电流流向示意图;
图16为本申请实施例提供的又一种多输入端供电电路的电流流向示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“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申请和简化描述,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申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在具有多个输入端口的设备中,除了针对每个输入端口设计一个主充电电路之外,通常还需要针对每个输入端口分别设计一个预充电路,以避免在启动时主充电电路产生的过大的电流对后续的设备、电路造成损坏。
然而,每路供电支路增加预充电路会不仅会使得供电电路的电路结构复杂,也会导致供电设备的产品大大增加。
为了解决上述技术问题,本申请实施例提供了一种预充电路,该预充电路用于对直流母线501进行预充电,参见图1所示,本实施例中的预充电路包括:多个整流支路300、预充开关电路400以及辅源控制电路500。
各个整流支路300的输入端用于分别与对应的供电电源连接,整流支路300用于对供电电源提供的交流电进行整流并输出直流电,预充开关电路400的输入端与各个整流支路300的输出端连接,预充开关电路400的输出端与直流母线501连接,预充开关电路400用于对各个整流支路300输入的直流电进行限流后输出给直流母线501进行充电;辅源控制电路500与多个整流支路300的输出端连接,且与预充开关电路400的受控端连接,辅源控制电路500用于在检测到直流母线501的母线电压达到预设电压范围时,控制预充开关电路400停止对直流母线501进行充电。
在本实施例中,通过多个整流支路300分别将对应的供电电源提供的交流电进行整流并输出直流电,然后由预充开关电路400对各个整流支路300输入的直流电进行限流后输出给直流母线501进行充电,辅源控制电路500在检测到直流母线501的母线电压达到预设电压范围时,控制预充开关电路400停止对直流母线501进行充电,从而使得多个供电电源共用同一个预充开关电路400对直流母线501充电,通过复用预充开关电路400节省了相关的开关器件,不仅简化了电路结构,也大大降低了供电设备的成本。
在一个实施例中,参见图2所示,图2所示的预充电路与图1所示的预充电路的区别在于:在图2所示的预充电路中,辅源控制电路500包括电压检测模块510、辅助电源模块530和控制模块520。
具体的,辅助电源模块530的输入端与预充开关电路400的输入端连接,辅助电源模块530的输出端与控制模块520连接,控制模块520与预充开关电路400的受控端连接,电压检测模块510分别与直流母线501和控制模块520相连接。
在本实施例中,电压检测模块510用于检测直流母线501的母线电压,并将电压检测信号发送给控制模块520,辅助电源模块530用于对直流电进行转换后为控制模块520供电;控制模块520用于在完成上电后,在确定电压检测信号在预设电压范围内时,输出断开信号给预充开关电路400,断开信号用于指示预充开关电路400停止对直流母线501进行充电。
在本实施例中,辅助电源模块530的输入端连接至多个整流支路300的输出端,通过对多个整流支路300输出的直流电进行转换后为控制模块520供电,控制模块520在上电后启动,电压检测模块510检测直流母线501上的母线电压,并得到电压检测信号发送至控制模块520,此时整流支路300输出的直流电对直流母线501上的母线电容预充电,直流母线501上的电流和电压会逐渐增加,而控制模块520在电压检测信号位于预设电压范围内时,表示母线电容已经预充电到设定的电容量,则控制模块520输出断开信号给预充开关电路400,断开信号用于指示预充开关电路400停止对直流母线501进行充电,避免过充导致的安全隐患。
在一个实施例中,参见图3所示,图3所示的预充电路与图2所示的预充电路的区别在于:在图3所示的预充电路中,辅源控制电路500还包括电流检测模块540。
在本实施例中,电流检测模块540分别与直流母线501和控制模块520相连接,电流检测模块540用于检测直流母线501的母线电流,并将电流检测信号发送给控制模块520;控制模块520还用于在确定电流检测信号大于预设电流范围时,输出断开信号给预充开关电路400。
在本实施例中,辅助电源模块530的输入端连接至多个整流支路300的输出端,通过对多个整流支路300输出的直流电进行转换后为控制模块520供电,控制模块520在上电后启动,电压检测模块510检测直流母线501上的母线电压,并得到电压检测信号发送至控制模块520,此时整流支路300输出的直流电对直流母线501上的母线电容预充电,直流母线501上的电流和电压会逐渐增加,而控制模块520在电压检测信号位于预设电压范围内时,表示母线电容已经预充电到设定的电容量,则控制模块520输出断开信号给预充开关电路400,断开信号用于指示预充开关电路400停止对直流母线501进行充电,避免过充导致的安全隐患。因为可能在预充过程中会出现直流母线短路的情况,当该直流母线短路时,该直流母线上的电流会急剧增加。在本申请实施例中,该电流检测模块540检测到的电流检测信号会变大,当该控制模块520确定该电流检测信号大于预设电流范围时,将输出断开信号给该预充开关电路,以断开该预充开关电路,达到保护预充电路的目的。
在一个实施例中,参见图2所示,辅助电源模块530包括多个输入端,辅助电源模块530的其中一个输入端与预充开关电路400的输入端连接,辅助电源模块530的其余输入端分别与对应的供电模块连接。
在一个实施例中,参见图4所示,图4所示的预充电路与图2所示的预充电路的区别在于:在图4所示的预充电路中,辅源控制电路500还包括限流模块550,限流模块550的第一端连接预充开关电路400的输入端,限流模块550的第二端连接辅助电源模块530的输入端,限流模块550用于对直流电进行限流后输入辅助电源模块530,其中,限流模块550的阻值随着温度的升高而增大。
在本实施例中,通过设置限流模块550为正温度系数,当流过的电流越大,大热越严重,此时可以正向增加限流模块550的电阻,从而避免电流过大导致线路上的器件的损坏,同时也可以防止线路出现短路导致电阻烧坏的问题。
在一个实施例中,限流模块550可以包括至少一个正温度系数的热敏电阻,热敏电阻的第一端连接预充开关电路400的输入端,热敏电阻的第二端连接辅助电源模块530的输入端。
在一个实施例中,参见图5所示,图5所示的预充电路与图2所示的预充电路的区别在于:在图5所示的预充电路中,辅源控制电路500还包括防反模块560,防反模块560的输入端连接预充开关电路400的输入端,防反模块560的输出端连接辅助电源模块530的输入端,防反模块560用于使直流电单向传输至辅助电源模块530。
在本实施例中,通过在辅助电源模块530的输入端设置防反模块560,可以使得整流支路300的电流单向传输至辅助电源模块530,避免辅助电源模块530的电流倒灌至整流支路300或者预充开关电路400导致预充电过程出现干扰或者线路损坏。
在一个实施例中,防反模块560可以包括第一二极管D1。
在一个实施例中,限流模块550可以包括热敏电阻。
结合图6所示,辅助电源模块530的输入端和接地端之间还设有第三电容C3,热敏电阻RT的第一端连接多个整流支路300的输出端,热敏电阻RT的第二端与第一二极管D1的阳极连接,第一二极管D1的阴极连接辅助电源模块530的输入端,辅助电源模块530的接地端通过第三电容C3与直流母线501上的负极-BUS连接。
在一个实施例中,参见图2所示,辅助电源模块530的输入端还可以通过第三二极管D3与电池模块BAT+连接,第三二极管D3的阳极连接电池模块BAT+,第三二极管D3的阴极连接辅助电源模块530的输入端。
在本实施例中,当多个供电电源100、电池模块BAT+或者光伏组件PV+中任一项上电时,辅助电源模块530均可以启动,建立辅助电源为控制模块520供电。
在一个实施例中,当多个供电电源100、电池模块BAT+或者光伏组件PV+中同时由两个或者两个以上的电源输入时,则输入电压高的一路电源为辅助电源模块530供电,且由于第一二极管D1、第二二极管D2以及第三二极管D3的设置,可以避免多路电源之间的电流倒灌。
在一个实施例中,参见图6所示,预充开关电路400包括第一开关K1、第一限流电阻R1和第二限流电阻R2。
第一限流电阻R1的第一端连接预充开关电路400的正极输入端,限流电阻的第二端通过第一开关K1连接预充开关电路400的正极输出端;第二限流电阻R2的第一端与预充开关电路400的负极输入端,第二限流电阻R2的第二端连接预充开关电路400的负极输出端,第一开关K1的受控端与控制电路连接。
在本实施例中,第一开关K1可以为常闭开关,第一开关K1用于控制母线电容的充电过程,通过设置第一限流电阻R1连接于预充开关电路400的正极输入端和正极输出端之间,设置第二限流电阻R2连接于预充开关电路400的负极输入端和负极输出端之间,可以对流过直流母线501上的正极+BUS和负极-BUS的电流进行限流处理,且在预充开关电路400的正极输入端和正极输出端之间串联第一开关K1,由控制电路500基于直流母线501的电参数输出对应的第一开关K1控制信号,控制第一开关K1的通断,可以避免流过直流母线501上的正极+BUS和负极-BUS的电流过大导致电路元器件损坏。
在一个实施例中,第一开关K1可以为继电器或者MOS管。
在一个具体应用实施例中,其中一路供电电源可以为市电电源,该市电电源通过C20接口与第一整流支路310连接,本市实施例中的C20接口可以用于接入120V的交流电。
在一个具体应用实施例中,其中一路供电电源可以为三相电源,三相电源可以通过5+8输入接口与第二整流支路320连接,该5+8输入接口包括5个功率引脚和8个信号引脚,故称之为5+8输入口,本实施例中的5+8输入口可以用于输入240V的三相交流电。
在一个具体应用实施例中,在C20接口有电源输入或者在5+8输入接口有电源输入时,辅助电源模块530先建立,辅助电源模块530建立之后,给控制模块520(控制板的MCU)供电控制模块520读取检测模块510输入的电参数(多个电源接口100接入的外部电源的供电参数以及检测直流母线501的电参数),然后控制模块520基于接收的电参数计算此时的外部电源的输入电压,判断输入电压的范围,在正常输入范围内再闭合开关预充开关电路400,从而使得C20接口或5+8输入接口的供电经过对应的第一整流支路310(由二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14组成的第一全桥整流电路)或第二整流支路320(由二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24组成的第二全桥整流电路)进行整流后经过第一限流电阻R1、第一开关K1以及第二限流电阻R2后输出至直流母线501,从而利用第一限流电阻R1和第二限流电阻R2进行限流后对直流母线501上设置的母线电容进行预充。
在一个实施例中,参见图6所示,直流母线501上设置有两个串联的母线电容(母线电容Cb1和母线电容Cb2),预充电路还包括调压开关电路,调压开关电路的第一端连接于两个母线电容中间(即母线电容Cb1和母线电容Cb2的公共连接点),调压开关电路的第二端与任一个供电电源的负极连接,调压开关电路的控制端与控制电路连接,调压开关电路用于在辅源控制电路500的控制下导通或者关断以对母线电容进行充电或者放电,以平衡两个母线电容的电压差。
在一个实施例中,参见图6所示,调压开关电路包括第二开关K2。
第二开关K2的第一端用于连接调压开关电路的第一端,第二开关K2的第二端连接调压开关电路的第二端,第二开关K2的控制端与辅源控制电路500连接。
在本实施例中,第二开关K2的第一端连接于母线电容Cb1和母线电容Cb2的公共连接点,第二开关K2的第二端连接电源接口100的零线端子或负极端子。
在一个实施例中,第二开关K2可以为继电器或者MOS管。
参见图7和图8所示,当C20接口和5+8输入接口同时有电源输入时,第一开关K1闭合,由5+8输入接口接入的交流电通过第二整流支路320、第一限流电阻R1、第一开关K1、母线电容Cb1、母线电容Cb2、第二限流电阻R2以及第二整流支路320后对直流母线501充电。
在一个实施例中,参见图9和图10所示,当光伏组件PV+和电池模块BAT+无输入,则辅助电源模块530由5+8输入接口输入交流提供输入电源,当检测到直流母线501短路,则由控制模块520断开作为软启动开关的第一开关K1和作为调压开关的第二开关K2,这样软启动电阻(第一限流电阻R1、第二限流电阻R2)就不会一直烧掉或者冒烟。
在一个实施例中,参见图11和图12所示,当只有C20接口有电源输入时,关闭第一开关K1,由C20端口输入的交流电源通过第一整流支路310、第一限流电阻R1、第一开关K1、母线电容Cb1、母线电容Cb2、第二限流电阻R2以及第二整流支路320给直流母线501供电。
在一个实施例中,参见图13和图14所示,当光伏组件PV+和电池模块BAT+无输入,则辅助电源模块530由C20接口输入交流提供输入电源,当检测到直流母线501短路,则由控制模块520断开作为软启动开关的第一开关K1和作为调压开关的第二开关K2,这样软启动电阻(第一限流电阻R1、第二限流电阻R2)就不会一直烧掉或者冒烟。
在一个实施例中,参见图15所示,当母线电容Cb1的电压低于母线电容Cb2的电压一定阈值后,可以关闭第二开关K2,则利用母线电容Cb2的供电对电容母线电容Cb1进行充电,进而实现对母线电容Cb1和母线电容Cb2之间的电压均衡。
在一个实施例中,参见图16所示,当母线电容Cb1的电压高于母线电容Cb2的电压一定阈值后,可以关闭第二开关K2,则利用母线电容Cb1供电对电容母线电容Cb2进行充电,进而实现对母线电容Cb1和母线电容Cb2之间的电压均衡。
本申请实施例还提供了一种电子设备,包括供电电路和上述任一项实施例所述的预充电路,所述供电电路用于通过直流母线与目标电路连接,所述预充电路用于对所述直流母线进行预充电。
本申请实施例存在的有益效果是:通过多个整流支路分别将对应的供电电源提供的交流电进行整流并输出直流电,然后由预充开关电路对各个整流支路输入的直流电进行限流后输出给所述直流母线进行充电,辅源控制电路在检测到所述直流母线的母线电压达到预设电压范围时,控制所述预充开关电路停止对所述直流母线进行充电,从而使得多个供电电源共用同一个预充开关电路对直流母线充电,通过复用预充开关电路节省了预充电容以及相关的开关器件,不仅简化了电路结构,也大大降低了供电设备的成本。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成,即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中,上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。另外,各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。