一种充电桩装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种充电桩装置，该装置包括：电源单元、直流充电单元和状态监测单元；用于接收外部供电，对输入电压进行处理后输出稳定的直流电的所述电源单元与用于接收所述电源单元输出的直流电并为外接蓄电池充电的所述直流充电单元相连；用于采集所述电源单元和所述直流充电单元的状态信息，并对所述直流充电单元的充电过程进行监测的所述状态监测单元与所述电源单元和所述直流充电单元相连。
【专利说明】一种充电粧装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力【技术领域】，特别涉及一种充电桩装置。
【背景技术】
[0002]为了缓解资源环境约束，应对全球气候变化，促进经济发展方式转变，建设资源节约型、环境友好型社会，增强可持续发展能力，我国正在大力加强节能减排工作。LED路灯代替传统路灯，以及电动汽车的推广都是节约能源的值得倡导的方式。但是，电动汽车在全国范围的推广和普及十分有限，究其主要原因，基础设施特别是充电桩的缺乏、以及充电站建设的严重滞后，致使充电十分不便并直接导致消费者对电动汽车的认同度不高。而且，为了适应交流供电的现状，目前绝大部分的电动汽车，特别是家用电动汽车均带有车载充电机，其充电模式如图1所示。由于为电动汽车的蓄电池充电需要车载充电机，这样一方面车载充电机增加了电动汽车的成本和负重，另一方面车载充电机属于谐波源负荷，会产生谐波电流注入公用电网，影响电能质量。
实用新型内容
[0003]本实用新型是为了克服现有技术中电动汽车充电不方便的缺陷，根据本实用新型的一个方面，提出一种充电桩装置。
[0004]根据本实用新型实施例提供的一种充电桩装置，包括:电源单元、直流充电单元和状态监测单元；
[0005]用于接收外部供电，对输入电压进行处理后输出稳定的直流电的电源单元与用于接收电源单元输出的直流电并为外接蓄电池充电的直流充电单元相连；
[0006]用于采集电源单元和直流充电单元的状态信息，并对直流充电单元的充电过程进行监测的状态监测单元与电源单元和直流充电单元相连。
[0007]在上述技术方案中，电源单元包括:整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、电流检测电阻R6、场效应管Q2、第一电感L2和滤波电容C2 ;状态检测单元包括:PFC控制芯片；
[0008]交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，交流电压检测电路的输出端与PFC控制芯片的交流电压检测端相连；直流电压检测电路的一端与电压输出端相连，另一端接地，且直流电压检测电路的输出端与PFC控制芯片的直流电压检测端相连；整流电路的输入端与外部交流输入端口相连；
[0009]场效应管的漏极与整流电路的正向输出端相连，源极通过电流检测电阻与整流电路的反向输出端相连，且源极还接地；场效应管的漏极还通过第一电感与电压输出端相连，栅极与PFC控制芯片的驱动端相连；滤波电容一端与电压输出端相连，另一端接地；整流电路的反向输出端还与PFC控制芯片的电流输入端相连。
[0010]在上述技术方案中，直流充电单元包括:第一控制场效应管、第二控制场效应管、第一电容、第二电容、第二电感、第三电感、变压器、第一二极管、第二二极管和电阻；
[0011]第一控制场效应管的漏极与电压输出端相连，第一控制场效应管源极与第二控制场效应管的漏极相连，第二控制场效应管的源极接地；变压器的初级线圈的同名端与第二控制场效应管的源极相连，初级线圈的异名端通过第二电容与第一控制场效应管源极相连；变压器的第一次级线圈的同名端与第一二极管的阳极相连，变压器的第二次级线圈的同名端与第二二极管的阳极相连；变压器的第一次级线圈的异名端与第二次级线圈的异名端相连，连接节点为电流输出端；第一二极管的阴极与第二二极管的阴极相连，并通过第二电感与正电源端相连，第一次级线圈的异名端通过电阻与负电源端相连，且第一电容一端与正电源端相连，另一端与负电源端相连。
[0012]在上述技术方案中，状态检测单元还包括:半桥控制电路和充电控制电路；
[0013]充电控制电路包括两级放大器1、光耦合器以及可调节稳压器；直流充电单元的电流输出端依次通过两级放大器后与光耦合器的输入端相连，且可调节稳压器与光耦合器的输入端相连；光耦合器IC3的输出端与半桥控制电路的反馈端相连；
[0014]半桥控制电路的第一控制端与第一控制场效应管的栅极相连，第二控制端与第二控制场效应管的栅极相连，半桥控制电路的反馈端与充电控制电路的输出端相连。
[0015]在上述技术方案中，电源单元包括整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路；状态监测单元包括脉宽调制集成电路；
[0016]交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连；直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，直流电压检测电路的输出端与脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与PFC电路的输入端、DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与整流电路的输出端相连；PFC电路的输出端和DC/DC升压电路的输出端与直流充电单元连接；脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端与PFC电路相连，脉宽调制集成电路的第二 PWM驱动端与DC/DC升压电路相连。
[0017]在上述技术方案中，PFC电路包括:第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容；
[0018]第一场效应管的漏极通过第一电感与整流电路的正向输出端相连，源极与整流电路的反向输出端相连，且第一场效应管的漏极还与第一二极管的阳极相连，栅极与脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端相连；第一滤波电容一端与第一二极管的阴极相连，另一端与第一场效应管的源极相连；
[0019]DC/DC升压电路包括:第二场效应管、第二电感、第二二极管和第二滤波电容;第二场效应管的漏极通过第二电感与整流电路的正向输出端相连，源极接地，且第二场效应管的漏极还与第二二极管的阳极相连，栅极与脉宽调制集成电路的第二 PWM驱动端相连；第二滤波电容一端与第二二极管的阴极相连，另一端接地。
[0020]在上述技术方案中，状态监测单元还包括MOSFET驱动器；脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端通过MOSFET驱动器的第一驱动电路与PFC电路相连；脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端通过MOSFET驱动器的第二驱动电路与DC/DC升压电路相连。
[0021]在上述技术方案中，该充电桩装置还包括:照明单元；电源单元与照明单元相连，且状态监测单元与照明单元相连。
[0022]在上述技术方案中，照明单元包括LED驱动器和LED路灯；LED驱动器的输入端为PWM ON/OFF端，输出端通过场效应管与LED路灯相连。
[0023]本实用新型实施例的充电桩装置，通过直接为外接蓄电池提供直流电，可以直接对电动汽车的蓄电池进行充电，不需要经过车载充电机，使得电动汽车无需安装车载充电机，从而节约了电动汽车的生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为现有技术中的电动汽车充电模式的示意图；
[0025]图2为本实用新型实施例中充电桩装置的第一结构示意图；
[0026]图3为本实用新型实施例中充电桩装置的第二结构示意图；
[0027]图4为实施例一中充电桩装置的部分结构电路图；
[0028]图5为实施例一中半桥控制电路的电路图；
[0029]图6为实施例一中充电控制电路的电路图；
[0030]图7为实施例一中照明单元的电路图
[0031]图8为实施例二中充电桩装置的部分结构电路图；
[0032]图9为实施例二中电源单元和状态监测单元的部分结构电路图；
[0033]图10为实施例二中单片机STM32R)51的详细结构图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图，对本实用新型的一个【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0035]根据本实用新型实施例，提供了一种充电桩装置，图2为充电桩装置的结构示意图，包括:电源单元101、直流充电单元102和状态监测单元103，其中:
[0036]电源单元101，用于接收外部供电，对输入电压进行处理后输出稳定的直流电，并与直流充电单元102相连为直流充电单元102提供直流电。上述外部供电的输入电压可以是220V交流电，也可以是300V直流电，无论输入电压为交流电还是为直流电，电源单元101输出稳定的直流电。电源单兀101输出的稳定直流电主要用于为直流充电单兀102供电，同时电源单元101还可以设有多种工作电压的接口，用于为LED路灯等其他需要直流供电的设备供电。
[0037]直流充电单元102，用于接收电源单元101输出的直流电并为外接蓄电池充电。其中外接蓄电池包括电动汽车蓄电池、电动摩托车蓄电池和电动自行车蓄电池等，当电动汽车或电动自行车的蓄电池需要充电时，蓄电池直接与直流充电单元102连接，这样不需要电动汽车自带车载充电机即可对电动汽车的蓄电池进行充电。
[0038]状态监测单元103，与电源单元101和直流充电单元102相连，用于采集电源单元101和直流充电单元102的状态信息，并对直流充电单元102的充电过程进行监测。状态监测单元103实时监测电源单元101的输入电压和输出电压，以及实时监测直流充电单元102的状态信息；特别当直流充电单元102用于为外接蓄电池充电时，状态监测单元103实时监测充电电压、充电电流，进而可以判断出是否继续为蓄电池充电。
[0039]本实用新型实施例中，充电桩输出稳定的直流电压为外部设备供电，这样外部设备不需要额外的整流和滤波模块，从而减少交直流转换次数，能够提高能源利用率；同时，在对外接电动汽车进行充电时，可以直接对电动汽车的蓄电池进行充电，不需要经过车载充电机，使得电动汽车无需安装车载充电机，从而节约了电动汽车的生产成本；而且电动汽车重量减轻，耗能减少。
[0040]优选的，上述装置还包括:照明单元104。电源单元101为照明单元104提供直流电。该照明单元104具体可以为LED路灯，由于电源单元101直接为LED路灯提供直流电，因此根据本实施例提供的充电桩装置，LED路灯不需要整流和滤波模块，一方面简化了 LED路灯的结构并节省了成本，另一方面还避免了在LED路灯内部整流过程中的能量损耗。通过增加照明单元可以实现LED路灯充电桩的一体化。
[0041]下面通过两个实施例详细介绍充电桩装置的结构及充电桩装置的充电过程。
[0042]实施例一
[0043]在实施例一中，照明单元104为LED路灯，实施例一提供的装置为LED路灯充电桩一体化装置。
[0044]如图4所示，电源单元101包括整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、电流检测电阻R6、场效应管Q2、第一电感L2和滤波电容C2。直流充电单元102包括第一控制场效应管Q1、第二控制场效应管Q3、第一电容Cl、第二电容C3、第二电感L1、第三电感L3、变压器Tl、第一二极管D3、第二二极管D6和电阻R3 ;状态监测单元103主要包括PFC控制芯片，该控制芯片具体可以为UCC28019或UCC28070。
[0045]具体的，如图4所示，交流电压检测电路与外部交流输入端口 L和N相连(L为交流电源，N为中性线)，交流电压检测电路的输出端与PFC控制芯片的交流电压检测端Vac相连；直流电压检测电路的一端与电压输出端Vout相连，另一端接地，且直流电压检测电路的输出端与PFC控制芯片的直流电压检测端Vdc相连；整流电路的输入端与外部交流输入端口 L和N相连。
[0046]其中，如图4所示，交流电压检测电路包括串联的电阻Rl和R4，电阻Rl和R4的中间连接节点即为交流电压检测电路的输出端，其与PFC控制芯片的交流电压检测端Vac相连。直流电压检测电路包括串联的电阻R2和R5，电阻R2和R5的中间连接节点即为直流电压检测电路的输出端，其与PFC控制芯片的直流电压检测端Vdc相连。
[0047]在实施例一中，整流电路具体为全波整流电路(如图4所示，全波整流电路由D1、D2、D4和D5组成)。场效应管Q2的漏极与全波整流电路的正向输出端(即D2与D5的公共端)相连，源极通过电流检测电阻R6与全波整流电路的反向输出端(即Dl与D4的公共端)相连，且源极还接地；场效应管Q2的漏极还通过第一电感L2与电压输出端Vout相连，栅极与PFC控制芯片的驱动端相连。滤波电容C2 —端与电压输出端Vout相连，另一端接地。此外，全波整流电路的反向输出端还与PFC控制芯片的电流输入端相连。
[0048]在直流充电单元102中，如图4所示，第一控制场效应管Ql的漏极与电压输出端Vout相连，第一控制场效应管Ql源极与第二控制场效应管Q3的漏极相连，第二控制场效应管Q3的源极接地。变压器Tl的初级线圈的同名端(即图4中的端I)与第二控制场效应管Q3的源极相连，初级线圈的异名端(即图4中的端2)通过第二电容C3与第一控制场效应管Ql源极相连。变压器Tl的第一次级线圈的同名端与第一二极管D3的阳极相连，变压器Tl的第二次级线圈的同名端与第二二极管D6的阳极相连；变压器Tl的第一次级线圈的异名端与第二次级线圈的异名端相连，该连接节点为电流输出端CURRTNT ;第一二极管D3的阴极与第二二极管D6的阴极相连，并通过第二电感LI与正电源端VBAT+相连，第一次级线圈的异名端通过电阻R3与负电源端VBAT-相连，且第一电容Cl 一端与正电源端VBAT+相连，另一端与负电源端VBAT-相连。
[0049]在实施例一中，状态监测单元103还包括半桥控制电路和充电控制电路。如图5所示，在实施例一中，半桥控制电路的第一控制端与第一控制场效应管Ql的栅极相连，第二控制端与第二控制场效应管Q3的栅极相连，半桥控制电路的反馈端与充电控制电路的输出端相连。半桥控制电路具体由半桥控制芯片IR21531组成，其结构参见图5所示。
[0050]如图6所示，该充电控制电路具体包括两级放大器ICIA和ICIB、光耦合器IC3以及可调节稳压器IC4。其中，电流输出端⑶RRTNT依次通过两级放大器ICIA和ICIB后与光耦合器IC3的输入端相连，且可调节稳压器IC4与光耦合器IC3的输入端相连，用于稳压。该可调节稳压器IC4具体可采用TL431AQD芯片来实现。光耦合器IC3的输出端即为充电控制电路的输出端，其与半桥控制电路的反馈端相连。
[0051]实施例一提供的电源单元101可接收外部供电，例如300V直流电或220V交流电，交流电源通过控制芯片UCC28019或者UCC28070控制的功率因数校正电路输出稳定直流电源，R6采样回路电流，使回路电流波形跟随电压波形变化，PFC控制芯片可以提高电源的功率因数；R2、R5采样直流输出电压，稳定VO+电压输出。直流电源300V可以直接接入V0+。Ql、Q3、C3、L3、Tl、D3、D6、L1、Cl、R3构成LLC谐振半桥拓扑，转换为汽车充电所需的电压和电流。
[0052]半桥控制电路作为LLC谐振半桥拓扑的控制芯片，控制VGl和VG2输出占空比互补的约为45%的占空比的方波，驱动Ql、Q3。充电控制电路中⑶RRENT SET端电压值的不同可以控制不同的输出电流，IC4和外围电路作为输出电压过高保护使用。
[0053]在实施例一中，照明单元104具体包括LED驱动器UCC28811，该LED驱动器的输入端VIN为PWM 0N/0FF端，其输出端DR通过场效应管Q4控制LED路灯的开关，具体结构参见图7所示。
[0054]该PWM 0N/0FF端根据开关量的占空比不同可以调节路灯的亮度，拉低后路灯熄灭，可以根据不同的季节采用不同的开关时间，相同的季节因为不同的天气情况进行机动调整路灯亮度，另外，北京、上海等大城市的雾霾情况十分严重，也能明显的对能见度产生影响，也可以因此机动的进行管理。
[0055]实施例一中的LED路灯不需要整流和滤波模块，一方面简化了 LED路灯的结构并节省了成本，另一方面还避免了在LED路灯内部整流过程中的能量损耗，大大提高产品的可靠性。
[0056]实施例一中，充电桩装置和LED路灯实现一体化，可以同时实现充电桩为电动汽车充电的功能以及路灯照明的功能，充电桩装置的资源得到有效利用，同时减少LED路灯线路的铺设。电源单元101直接输出直流电为LED路灯供电，因此LED路灯不需要整流和滤波电路模块，这样不仅减少了 LED路灯的结构，同时可以解决传统LED路灯整流器易坏的问题。
[0057]实施例二
[0058]在实施例二中，如图8所示，电源单元101包括整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC (Power Factor Correct1n，功率因数校正)电路、DC/DC升压电路。状态监测单元103包括脉宽调制集成电路。
[0059]其中，交流电压检测电路与外部交流输入端口 L和N相连(L为交流电源，N为中性线)，输出端与脉宽调制集成电路的交流电压检测端Vac相连；直流电压检测电路与外部直流输入端口 NCl和NC2相连，其中，NCl为正输入端、NC2为负输入端，且NC2接地，直流电压检测电路的输出端与脉宽调制集成电路的直流电压检测端Vdc相连；整流电路10的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与PFC电路的输入端、DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与整流电路10的输出端相连。
[0060]同时，PFC电路的输出端和DC/DC升压电路的输出端与直流充电单元连接；脉宽调制集成电路的第一 PWM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)驱动端DPWMl与PFC电路相连，脉宽调制集成电路的第二 PWM驱动端DPWM2与DC/DC升压电路相连。其中，第一场效应管Ql和第二场效应管Q2的基底都为内部连接形式，即衬底和源极相连。
[0061]在实施例二中，状态监测单元103还包括MOSFET驱动器。具体的，脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端DPWMl通过MOSFET驱动器的第一驱动电路与PFC电路相连；脉宽调制集成电路的第二 PWM驱动端DPWM2通过MOSFET驱动器的第二驱动电路与DC/DC升压电路相连。
[0062]通过MOSFET驱动器驱动PFC电路和DC/DC升压电路，可以高效地驱动MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半场效晶体管)和IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)电源开关。
[0063]具体的，如图9所示，DC/DC升压电路具体为BOOST升压电路，且BOOST升压电路与PFC电路单独工作。
[0064]整流电路10采用全波整流电路D2 ;PFC电路包括:第一场效应管Q1、第一电感L1、第一二极管D3和第一滤波电容Cl ;其中，第一场效应管Ql的漏极通过第一电感LI与全波整流电路D2的正向输出端(即全波整流电路D2的A端)相连，源极与全波整流电路D2的反向输出端(即全波整流电路D2的B端)相连，且第一场效应管Ql的漏极还与第一二极管D3的阳极相连，栅极通过MOSFET驱动器与脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端DPWMl相连；第一滤波电容Cl 一端与第一二极管D3的阴极相连，另一端与第一场效应管Ql的源极相连。
[0065]其中，全波整流电路D2的反向输出端通过电流检测电阻Rl与第一场效应管Ql的源极相连，并与脉宽调制集成电路的第一电流输入端相连。
[0066]BOOST升压电路包括:第二场效应管Q2、第二电感L1、第二二极管D3、第二滤波电容Cl和电流采样电阻R2 ;第二场效应管Q2的漏极通过第二电感LI与全波整流电路D2的正向输出端相连，源极通过电流采样电阻R2接地，且第二场效应管Q2的漏极还与第二二极管D3的阳极相连，栅极通过MOSFET驱动器与脉宽调制集成电路的第二 PWM驱动端相连；第二滤波电容Cl 一端与第二二极管D3的阴极相连，另一端接地。
[0067]需要说明的是，由于在PFC电路和BOOST升压电路中，电感、二极管和滤波电容的作用相似，故如上所述，第一电感与第二电感采用同一个电感，即LI ;第一二极管与第二二极管采用同一个二极管，即D3 ;第一滤波电容与第二滤波电容采用同一个电容，即Cl。
[0068]在实施例二中，交流电压检测电路为电压互感器PT1，电压互感器PTl的一次侧与外部交流输入端口 L和N相连，二次侧的Vac端与脉宽调制集成电路的交流电压检测端(具体为图10中单片机STM32R)51的14脚)相连。其中，电压互感器PTl的二次侧接地。
[0069]直流电压检测电路包括串联的电阻R6和R7，电阻R6和R7的中间连接节点与脉宽调制集成电路的直流电压检测端(具体为图10中单片机STM32R)51的15脚)相连。
[0070]该交直流兼容型车载充电机前级电路还包括第一电压采样电路、第二电压采样电路、反相放大器和正向放大器。
[0071]其中，第一电压采样电路包括串联的电阻R8和R9，电阻R8的一端与全波整流电路D2的正向输出端(即A)相连，另一端与电阻R9相连并将采集的电压Vl发送至脉宽调制集成电路的电压比较端；电阻R9的另一端与全波整流电路D2的反向输出端(即B)相连。第二电压采样电路包括串联的电阻RlO和Rl I，电阻RlO和Rl I与滤波电容Cl并联连接，第二电压采样电路的输出端(即电阻RlO和Rll的中间连接节点)与脉宽调制集成电路的电压反馈端(即U⑶3138的AD05端)相连，具体连接关系参见图6所示。
[0072]与全波整流电路D2的反向输出端相连的节点1-PFC通过反相放大器IClA与脉宽调制集成电路的第一电流输入端(即U⑶3138的ADOl端)相连；第二场效应管Q2的源极通过正向放大器IClB与脉宽调制集成电路的第二电流输入端(即U⑶3138的AD02端)相连，具体连接关系参见图6所示。
[0073]同时，在实施例二中，MOSFET驱动器具体为UCC27324高速低侧栅极MOSFET驱动器；通过MOSFET驱动器可以高效地驱动第一场效应管Ql和第二场效应管Q2。脉宽调制集成电路由数字电源控制器UCD3138和单片机STM32R)51组成，其中，单片机STM32R)51的详细电路图参见图7所示。单片机STM32R)51主要用于完成选择性驱动脉宽调制集成电路的作用，该单片机完全可以由数据选择器及其外围电路(如与非门电路等)来代替。
[0074]具体的，数字电源控制器U⑶3138的第一 PWM驱动端DPWMl通过MOSFET驱动器的第一驱动电路与第一场效应管Ql的栅极相连；数字电源控制器U⑶3138的第二 PWM驱动端DPWM2通过MOSFET驱动器的第二驱动电路与第二场效应管Q2的栅极相连。
[0075]数字电源控制器U⑶3138的ADOl端子即为上述的第一电流输入端，AD02端子即为上述的第二电流输入端，AD05端子即为电压反馈端。
[0076]同时，数字电源控制器UCD3138的AD03端子与单片机STM32R)51的35脚相连，AD04端子与单片机STM32R)51的32脚相连。单片机STM32R)51的14脚为上述脉宽调制集成电路的交流电压检测端，15脚为上述脉宽调制集成电路的直流电压检测端。
[0077]在实施例二中，电源单元101的输出端Vout进而与直流充电单元102相连，并为其提供稳定的直流电。由于直流充电单元102与照明单元104的结构与实施例一中描述的结构完全相同，此处不做详述。
[0078]本实用新型实施例的充电桩装置，通过直接为外接蓄电池提供直流电，可以直接对电动汽车的蓄电池进行充电，不需要经过车载充电机，使得电动汽车无需安装车载充电机，从而节约了电动汽车的生产成本。
[0079]以上公开的仅为本实用新型的一个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种充电桩装置，其特征在于，包括:电源单元、直流充电单元和状态监测单元； 用于接收外部供电、对输入电压进行处理后输出稳定的直流电的所述电源单元与用于接收所述电源单元输出的直流电并为外接蓄电池充电的所述直流充电单元相连； 用于采集所述电源单元和所述直流充电单元的状态信息，并对所述直流充电单元的充电过程进行监测的所述状态监测单元与所述电源单元和所述直流充电单元相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源单元包括:整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、电流检测电阻R6、场效应管Q2、第一电感L2和滤波电容C2 ；所述状态检测单元包括=PFC控制芯片； 交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，交流电压检测电路的输出端与PFC控制芯片的交流电压检测端相连；直流电压检测电路的一端与电压输出端相连，另一端接地，且直流电压检测电路的输出端与PFC控制芯片的直流电压检测端相连；整流电路的输入端与外部交流输入端口相连； 场效应管的漏极与整流电路的正向输出端相连，源极通过电流检测电阻与整流电路的反向输出端相连，且源极还接地；场效应管的漏极还通过第一电感与电压输出端相连，栅极与PFC控制芯片的驱动端相连；滤波电容一端与电压输出端相连，另一端接地；整流电路的反向输出端还与PFC控制芯片的电流输入端相连。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述直流充电单元包括:第一控制场效应管、第二控制场效应管、第一电容、第二电容、第二电感、第三电感、变压器、第一二极管、第二二极管和电阻； 第一控制场效应管的漏极与电压输出端相连，第一控制场效应管源极与第二控制场效应管的漏极相连，第二控制场效应管的源极接地；变压器的初级线圈的同名端与第二控制场效应管的源极相连，初级线圈的异名端通过第二电容与第一控制场效应管源极相连；变压器的第一次级线圈的同名端与第一二极管的阳极相连，变压器的第二次级线圈的同名端与第二二极管的阳极相连；变压器的第一次级线圈的异名端与第二次级线圈的异名端相连，连接节点为电流输出端；第一二极管的阴极与第二二极管的阴极相连，并通过第二电感与正电源端相连，第一次级线圈的异名端通过电阻与负电源端相连，且第一电容一端与正电源端相连，另一端与负电源端相连。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述状态检测单元还包括:半桥控制电路和充电控制电路； 充电控制电路包括两级放大器1、光耦合器以及可调节稳压器；直流充电单元的电流输出端依次通过两级放大器后与光耦合器的输入端相连，且可调节稳压器与光耦合器的输入端相连；光耦合器IC3的输出端与半桥控制电路的反馈端相连； 半桥控制电路的第一控制端与第一控制场效应管的栅极相连，第二控制端与第二控制场效应管的栅极相连，半桥控制电路的反馈端与充电控制电路的输出端相连。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源单元包括整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路；所述状态监测单元包括脉宽调制集成电路； 所述交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连； 所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连； 所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入端、所述DC/DC升压电路的输入端相连； 外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连； 所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与所述直流充电单元连接； 所述脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电路的第二 PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述PFC电路包括:第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容； 所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端相连；所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的源极相连； 所述DC/DC升压电路包括:第二场效应管、第二电感、第二二极管和第二滤波电容； 所述第二场效应管的漏极通过所述第二电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极接地，且所述第二场效应管的漏极还与所述第二二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第二 PWM驱动端相连； 所述第二滤波电容一端与所述第二二极管的阴极相连，另一端接地。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述状态监测单元还包括MOSFET驱动器； 所述脉宽调制集成电路的第一 PWM驱动端通过所述MOSFET驱动器的第一驱动电路与所述PFC电路相连； 所述脉宽调制集成电路的第二 PWM驱动端通过所述MOSFET驱动器的第二驱动电路与所述DC/DC升压电路相连。
8.根据权利要求1-7任一所述的装置，其特征在于，还包括:照明单元； 所述电源单元与所述照明单元相连，且所述状态监测单元与所述照明单元相连。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述照明单元包括LED驱动器和LED路灯； 所述LED驱动器的输入端为PWM 0N/0FF端，输出端通过场效应管与LED路灯相连。
【文档编号】H02J7/00GK204103555SQ201420569170
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】赵羡龙, 殷树刚, 郭正雄, 龚桃荣, 梁小斌, 刘晓巍 申请人:国家电网公司, 北京南瑞智芯微电子科技有限公司