CN221509145U - 一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及充电技术领域，公开了一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路，其技术方案包括一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路，包括输入滤波电路、开关稳压器电路、输出储能滤波电路、限流限压反馈电路。本实用新型通过第一开关稳压管D1即可完成对铅酸蓄电池的恒流恒压充电功能，无需增加反激电源相关电路，仅需一个开关稳压器即可，降低设计难度，降低成本，电路简单；限流限压电路设计使用简单的无源器件，减小电路损耗，降低成本，简化电路。

Description

一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路。

背景技术

铅酸蓄电池作为电力工业中重要的组成部分，一直是我国造船、冶金、化工等大型企业的配套产品，也是目前最常见的储能设备。当铅酸蓄电池用作一种储能备电电源时，蓄电池的寿命和性能尤其重要，对蓄电池的充电要采用科学的充电方法，防止因过充和充电不足引起寿命急剧降低。目前馈线终端设备中使用的备电电源有电池和电容两种，而电池备电方式的电池类型普遍采用铅酸蓄电池。馈线终端的电源模块可提供27V的直流电源，因此可作为铅酸蓄电池的充电电源，但此27V电源无法控制电流大小，当电池初始电量较低时，充电电流过大可能导致电池过充，影响使用寿命，严重时可能会导致电池损坏而引发火灾。因此需设计一种新的应用于馈线终端或智能断路器的备电电池充电电路来解决上述问题。

现有技术（CN202211265552.6）提供一种用于铅酸蓄电池的恒压限流充电电路，包括铅酸蓄电池；其特征在于，还包括电压稳压单元、电流缓冲单元、限流控制单元和电流采样放大单元；电流采样放大单元用于对铅酸蓄电池的采样信号进行放大；限流控制单元用于对铅酸蓄电池的放大的充电电流进行比较从而确定充电电流大小。主要是利用反激电源产生的直流电源，经电流缓冲、限流、采样后给蓄电池充电，此技术电路设计复杂，需设计反激电源相关电路参数，采样流程复杂，加大了设计难度和电路复杂度。馈线终端设备的电源模块可以输出27V的充电电压，需设计更加简易的恒流恒压电池充电电路。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路，实现了馈线终端备电电池的充电功能，可完成对铅酸蓄电池的恒流恒压充电，提高了铅酸蓄电池的使用寿命。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路，包括输入滤波电路、开关稳压器电路、输出储能滤波电路、限流限压反馈电路。

输入滤波电路包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，三个电容并联增大输入电容，可减小输入电压纹波，提高电压稳定性。

所述第一电容C1的一端接27V的直流电压，另一端接地；第二电容C2、第三电容C3同第一电容C1并联。

开关稳压器电路，包括第一电阻R1、第四电容C4、第二电阻R2、第五电容C5、第六电容C6、第一开关稳压器D1，开关稳压器电路提供恒压恒流充电功能；

所述第四电容C4和第一电阻R1并联，一端接第一开关稳压器D1的RT管脚，另一端接地；第一开关稳压管D1的VIN管脚、PIN管脚、EN管脚并联接第三电容C3的非接地端，两个GND管脚接地，VC管脚连接第二电阻R2一端，第二电阻R2另一端连接第五电容C5，第五电容C5另一端接地；第六电容C6的一端接第一开关稳压管D1的VC管脚，另一端接地。

输出储能滤波电路包括第一二极管VD1、第一电感L1、第一电解电容E1、第七电容C7、第八电容C8，此电路为典型的BUCK电路，提高输出储能能力，提高滤波效果，减小输出电压纹波，用来实现稳定直流输出；

第一二极管VD1阴极接第一开关稳压管D1的SW管脚，阳极接地；第一电感L1的一端接第一二极管VD1的阴极，另一端接第一电解电容E1的一端；第一电解电容E1和第七电容C7和第八电容C8并联接第一电感L1与地之间。

限流限压反馈电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管VT1、第八电阻R8、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第九电容C9、第十电容C10，第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11，第二电解电容E2；

第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7并联，一端接第八电容C8非接地端和第一三极管VT1的发射极，另一端接第八电阻R8和第二二极管VD2的阳极；第二二极管VD2的阴极接第九电容C9的一端；第一二极管VD1的基极接第八电阻R8的另一端，集电极接第十电阻R10和第十电容C10的一端；第九电阻R9和第十一电阻R11串联，并联接第九电容C9两端；第十电阻R10和第十电容C10并联，一端接第一开关稳压管D1的FB管脚，另一端接地；第二电解电容E2阳极接第二二极管VD2的阴极，阴极接地。

进一步地，馈线终端电源模块输出27V直流电压。

进一步地，开关稳压器D1的型号为BD90620EFJ-CE2。

进一步地，第一三极管VT1型号为SST2907AMGT116。

进一步地，通过第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3构成输入滤波电路，为开关稳压器D1提供输入电压和使能电压。

进一步地，第一电阻R1用来设置开关频率，第四电容C4用来稳定开关频率，典型的电容值为100pF。

进一步地，第二电阻R2和第五电容C5用来进行相位补偿，提高稳定性。

进一步地，电流采样电阻为第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，使用五个小电阻并联，可以降低采样电阻功耗。

进一步地，第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管VT1、第八电阻R8、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第九电容C9、第十电容C10实现限流反馈功能，用来采集输出电流大小，反馈给开关稳压器，实现限流充电，第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11实现限压反馈功能。第二电解电容E2用来防止电池投入时的电压尖峰。

本实用新型的有益效果：通过第一开关稳压管D1即可完成对铅酸蓄电池的恒流恒压充电功能，无需增加反激电源相关电路，仅需一个开关稳压器即可，降低设计难度，降低成本，电路简单；限流限压电路设计使用简单的无源器件，减小电路损耗，降低成本，简化电路。

附图说明

图1为本实用新型一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路整体连接图。

图2为本实用新型一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。

实施例：如图1所示的一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路，包括输入滤波电路、开关稳压器电路、输出储能滤波电路、限流限压反馈电路。

如图2所示的一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路原理图，输入滤波电路包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，三个电容并联增大输入电容，可减小输入电压纹波，提高电压稳定性。

所述第一电容C1的一端接27V的直流电压，另一端接地；第二电容C2、第三电容C3同第一电容C1并联。

开关稳压器电路，包括第一电阻R1、第四电容C4、第二电阻R2、第五电容C5、第六电容C6、第一开关稳压器D1，开关稳压器电路提供恒压恒流充电功能；

所述第四电容C4和第一电阻R1并联，一端接第一开关稳压器D1的RT管脚，另一端接地；第一开关稳压管D1的VIN管脚、PIN管脚、EN管脚并联接第三电容C3的非接地端，两个GND管脚接地，VC管脚连接第二电阻R2一端，第二电阻R2另一端连接第五电容C5，第五电容C5另一端接地；第六电容C6的一端接第一开关稳压管D1的VC管脚，另一端接地。

输出储能滤波电路包括第一二极管VD1、第一电感L1、第一电解电容E1、第七电容C7、第八电容C8，此电路为典型的BUCK电路，提高输出储能能力，提高滤波效果，减小输出电压纹波，用来实现稳定直流输出；

第一二极管VD1阴极接第一开关稳压管D1的SW管脚，阳极接地；第一电感L1的一端接第一二极管VD1的阴极，另一端接第一电解电容E1的一端；第一电解电容E1和第七电容C7和第八电容C8并联接第一电感L1与地之间。

限流限压反馈电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管VT1、第八电阻R8、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第九电容C9、第十电容C10，第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11，第二电解电容E2；

第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7并联，一端接第八电容C8非接地端和第一三极管VT1的发射极，另一端接第八电阻R8和第二二极管VD2的阳极；第二二极管VD2的阴极接第九电容C9的一端；第一二极管VD1的基极接第八电阻R8的另一端，集电极接第十电阻R10和第十电容C10的一端；第九电阻R9和第十一电阻R11串联，并联接第九电容C9两端；第十电阻R10和第十电容C10并联，一端接第一开关稳压管D1的FB管脚，另一端接地；第二电解电容E2阳极接第二二极管VD2的阴极，阴极接地。

馈线终端电源模块输出27V直流电压。

通过第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3构成输入滤波电路，为开关稳压器D1提供输入电压和使能电压。

第一电阻R1用来设置开关频率，第四电容C4用来稳定开关频率，典型的电容值为100pF。

第二电阻R2和第五电容C5用来进行相位补偿，提高稳定性。

电流采样电阻为第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，使用五个小电阻并联，可以降低采样电阻功耗。

第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管VT1、第八电阻R8、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第九电容C9、第十电容C10实现限流反馈功能，用来采集输出电流大小，反馈给开关稳压器，实现限流充电，第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11实现限压反馈功能。第二电解电容E2用来防止电池投入时的电压尖峰。

当投入电池的电压较低时，输出电流不断增大，输出电流流经采样电阻R3,R4,R5,R6，在采样电阻R3, 采样电阻R4, 采样电阻R5, 采样电阻R6两端产生压差，当压差达到第一三极管VT1的基极-发射极导通电压时，第一三极管VT1的集电极-发射极导通，第一开关稳压器D1的FB管脚被拉高，第一开关稳压管D1的FB被拉高时停止输出，输出电流减小。

当采样电阻R3, 采样电阻R4, 采样电阻R5, 采样电阻R6两端压差小于第一三极管VT1的基极-发射极导通电压时，第一三极管VT1的集电极-发射极关断，FB管脚此时的电压与电池电压相关，如电池电压未达到设定值，则FB管脚不起作用，第一开关稳压管D1继续输出。此过程循环往复，保证输出电流被限制在设定值内。

第二电解电容E2两端的电压即输出电压，被分配在第十一电阻R11、第九电阻R9、第十电阻R10上，FB管脚电压值即为第十电阻R10两端的电压值，当输出电压达到设定值时，FB管脚电压值超过第一开关稳压管D1内的参考电压值，第一开关稳压管D1停止输出，当输出电压低于设定值时，第一开关稳压管D1恢复输出，保证输出电压被限制在设定值内。

上述实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本实用新型的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路，其特征在于，包括输入滤波电路、开关稳压器电路、输出储能滤波电路、限流限压反馈电路；

所述输入滤波电路，包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，三个电容并联增大输入电容，可减小输入电压纹波，提高电压稳定性；

所述第一电容C1的一端接27V的直流电压，另一端接地；第二电容C2、第三电容C3同第一电容C1并联；

所述开关稳压器电路，包括第一电阻R1、第四电容C4、第二电阻R2、第五电容C5、第六电容C6、第一开关稳压器D1，开关稳压器电路提供恒压恒流充电功能；

所述第四电容C4和第一电阻R1并联，一端接第一开关稳压器D1的RT管脚，另一端接地；第一开关稳压管D1的VIN管脚、PIN管脚、EN管脚并联接第三电容C3的非接地端，两个GND管脚接地，VC管脚连接第二电阻R2一端，第二电阻R2另一端连接第五电容C5，第五电容C5另一端接地；第六电容C6的一端接第一开关稳压管D1的VC管脚，另一端接地；

所述输出储能滤波电路，包括第一二极管VD1、第一电感L1、第一电解电容E1、第七电容C7、第八电容C8，此电路为典型的BUCK电路，提高输出储能能力，提高滤波效果，减小输出电压纹波，用来实现稳定直流输出；

第一二极管VD1阴极接第一开关稳压管D1的SW管脚，阳极接地；第一电感L1的一端接第一二极管VD1的阴极，另一端接第一电解电容E1的一端；第一电解电容E1和第七电容C7和第八电容C8并联接第一电感L1与地之间；

所述限流限压反馈电路，包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管VT1、第八电阻R8、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第九电容C9、第十电容C10，第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11，第二电解电容E2；

第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7并联，一端接第八电容C8非接地端和第一三极管VT1的发射极，另一端接第八电阻R8和第二二极管VD2的阳极；第二二极管VD2的阴极接第九电容C9的一端；第一二极管VD1的基极接第八电阻R8的另一端，集电极接第十电阻R10和第十电容C10的一端；第九电阻R9和第十一电阻R11串联，并联接第九电容C9两端；第十电阻R10和第十电容C10并联，一端接第一开关稳压管D1的FB管脚，另一端接地；第二电解电容E2阳极接第二二极管VD2的阴极，阴极接地。

2.根据权利要求1所述的一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路，其特征在于，所述开关稳压器D1的型号为BD90620EFJ-CE2。

3.根据权利要求1所述的一种应用于配电终端和智能断路器的备电电池充电电路，其特征在于，所述第一三极管VT1型号为SST2907AMGT116。