一种用于恒压限流充电的控制电路的制作方法

本发明涉及控制电路技术领域，特别涉及到一种用于恒压限流充电的控制电路。

背景技术：

随着人类环境的变化和节能减排的呼声越来越高，绿色能源的开发成了当今社会的发展主题，而作为减少温室气体排放和减轻对原油进口依赖的解决方案之一，新能源汽车将成为各国汽车工业发展的大势所趋，其中尤以电动汽车受到世界各国的极大关注。

电动汽车是一种清洁、低碳型绿色车辆，主要采用动力蓄电池作为主要电源。现有的蓄电池充电机容量有限，市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100km至300km，然后需要更换新充满电池进行补给。随着人们对快速充电的迫切要求，大功率直流蓄电池充电机的使用越来越普遍。

由于蓄电池负载的特殊性，要想使充电机获得低的输出纹波电流或者输出纹波电压，通常是一项困难的事，尤其对于电压模式的控制方式，为了针对现有技术的不足，研发者有必要换一种设计思路，改变传统的恒流恒压控制采样方式。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明目的提供了一种设计合理、结构简单、控制性能较好，可降低输出电流纹波或输出电压纹波的用于恒压限流充电的控制电路。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案来实现的：

一种用于恒压限流充电的控制电路，其特征在于，包括开关电路和整流滤波电路，所述开关电路通过主变压器与整流滤波电路相连接，该用于恒压限流充电的控制电路还包括一通过采集整流滤波电路上的电流以及电压来调节开关电路的导通脉宽或开关频率的充电控制电路。

在本发明的一个优选实施例中，所述主变压器包括原边线圈、第一副边线圈和第二副边线圈，所述原边线圈的同名端与非名端分别与开关电路相连接，在所述第一副边线圈的非同名端与第二副边线圈的同名端之间设有中心抽头，所述整流滤波电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、滤波电感、电容、等效负载和电流采样电阻，所述第一整流二极管的阳极与主变压器的第一副边线圈的同名端相连接，所述第一整流二极管的阴极分别与第二整流二极管的阴极和滤波电感的一端相连接，所述滤波电感的另一端分别与电容的正极和等效负载的一端相连接，所述第二整流二极管的阳极与主变压器的第二副边线圈的非同名端相连接，所述电流采用电阻的一端与主变压器的中心抽头相连接，所述电流采用电阻的另一端、电容的负极和等效负载的另一端均接地。

在本发明的一个优选实施例中，所述主变压器包括原边线圈和副边线圈，所述原边线圈的同名端与非名端分别与开关电路相连接，所述整流滤波电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管、滤波电感、电容、等效负载和电流采样电阻，所述第一整流二极管的阳极与第二整流二极管的阴极分别与主变压器的副边线圈的非同名端相连接，所述第三整流二极管的阳极与第四整流二极管的阴极分别与主变压器的副边线圈的同名端相连接，所述第一整流二极管的阴极分别与第三整流二极管的阴极和滤波电感的一端相连接，所述滤波电感的另一端分别与电容的正极和等效负载的一端相连接，所述第二整流二极管的阳极分别与第四整流二极管的阳极和电流采样电阻的一端相连接，所述电流采用电阻的另一端、电容的负极和等效负载的另一端均接地。

在本发明的一个优选实施例中，所述充电控制电路包括模拟电压外环PID控制器和模拟电流内环PID控制器，所述模拟电压外环PID控制器的电流输出端与最小值电路相连接，所述模拟电流内环PID控制器的电流出入端与最小值电路相连接，所述模拟电流内环PID控制器通过PWM/PFM模块调节开关电路的导通脉宽。

在本发明的一个优选实施例中，所述模拟电压外环PID控制器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第一运算放大器，所述第一电阻的一端与输出电压的参考电压相连接，所述第一电阻的另一端与第一运算放大器的正向输入端相连接，所述第二电阻的一端分别与整流滤波电路的电压反馈端和第一电容的一端相连接，所述第二电阻的另一端分别与第一运算放大器的反向输入端、第三电阻的一端、第二电容的一端和第三电容的一端相连接，所述第三电阻的另一端与第一电容的另一端相连接，所述第二电容的另一端与第四电阻的一端相连接，所述第四电阻的另一端、第三电容的另一端和第一运算放大器的输出端分别与最小值电路的电流输入端相连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述模拟电流内环PID控制器包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第四电容、第五电容、第六电容和第二运算放大器，所述第五电阻的一端与最小值电路的电流输出端相连接，所述第五电阻的另一端与第二运算放大器的正向输入端相连接，所述第六电阻的一端分别与整流滤波电路的电流反馈端和第四电容的一端相连接，所述第六电阻的另一端分别与第二运算放大器的反向输入端、第七电阻的一端、第五电容的一端和第六电容的一端相连接，所述第七电阻的另一端与第四电容的另一端相连接，所述第五电容的另一端与第八电阻的一端相连接，所述第八电阻的另一端、第六电容的另一端和第二运算放大器的输出端分别与PWM/PFM模块的电流输入端相连接。

与现有技术相比，本发明还包括一通过采集整流滤波电路上的电流以及电压来调节开关电路的导通脉宽或开关频率的充电控制电路，采用上述结构，可降低输出电流纹波或输出电压纹波。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的开关电路和整流滤波电路实施一的结构示意图。

图2为本发明的开关电路和整流滤波电路实施二的结构示意图。

图3为本发明的充电控制电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一种用于恒压限流充电的控制电路，包括开关电路A和整流滤波电路，开关电路A通过主变压器T1与整流滤波电路相连接，该用于恒压限流充电的控制电路还包括一通过采集整流滤波电路上的电流以及电压来调节开关电路的导通脉宽或开关频率的充电控制电路，开关电路A为各种开关管变换电路。

开关电路A和整流滤波电路实施一，参照图1所示，主变压器T1包括原边线圈L1、第一副边线圈L2和第二副边线圈L3，原边线圈L1的同名端与非名端分别与开关电路A相连接，在第一副边线圈L2的非同名端与第二副边线圈L3的同名端之间设有中心抽头，整流滤波电路包括第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、滤波电感L11、电容C1、等效负载Rload和电流采样电阻Rshunt。

第一整流二极管D1的阳极与主变压器T1的第一副边线圈L1的同名端相连接，第一整流二极管D1的阴极分别与第二整流二极管D2的阴极和滤波电感L11的一端相连接，滤波电感L11的另一端分别与电容C1的正极和等效负载Rload的一端相连接，第二整流二极管D2的阳极与主变压器T1的第二副边线圈L3的非同名端相连接，电流采用电阻Rshunt的一端与主变压器T1的中心抽头相连接，电流采用电阻Rshunt的另一端、电容C1的负极和等效负载Rload的另一端均接地。

开关电路A和整流滤波电路实施二，参照图2所示，主变压器T1包括原边线圈L4和副边线圈L5，原边线圈L1的同名端与非名端分别与开关电路A相连接，整流滤波电路包括第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、滤波电感L11、电容C1、等效负载Rload和电流采样电阻Rshunt。

第一整流二极管D1的阳极与第二整流二极管D2的阴极分别与主变压器T1的副边线圈L5的非同名端相连接，第三整流二极管D3的阳极与第四整流二极管D4的阴极分别与主变压器T1的副边线圈L5的同名端相连接，第一整流二极管D1的阴极分别与第三整流二极管D3的阴极和滤波电感L11的一端相连接，滤波电感L11的另一端分别与电容C1的正极和等效负载Rload的一端相连接，第二整流二极管D2的阳极分别与第四整流二极管D4的阳极和电流采样电阻Rshunt的一端相连接，电流采用电阻Rshunt的另一端、电容C1的负极和等效负载Rload的另一端均接地。

参照图3所述，充电控制电路包括模拟电压外环PID控制器和模拟电流内环PID控制器，模拟电压外环PID控制器的电流输出端与最小值电路B相连接，模拟电流内环PID控制器的电流出入端与最小值电路B相连接，模拟电流内环PID控制器通过PWM/PFM模块调节开关电路A的导通脉宽。

模拟电压外环PID控制器包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第一运算放大器U1。

第一电阻R1的一端与输出电压的参考电压Voref相连接，第一电阻R1的另一端与第一运算放大器U1的正向输入端相连接，第二电阻R2的一端分别与整流滤波电路的电压反馈端Vofd和第一电容C1的一端相连接，第二电阻R2的另一端分别与第一运算放大器U1的反向输入端、第三电阻R3的一端、第二电容C2的一端和第三电容C3的一端相连接，第三电阻R3的另一端与第一电容C1的另一端相连接，第二电容C2的另一端与第四电阻R4的一端相连接，第四电阻R4的另一端、第三电容C3的另一端和第一运算放大器U1的输出端分别与最小值电路B的电流输入端相连接。

通过模拟电压外环PID控制器输入到最小值电路中的电流和整个电路拟达到的最大输出电流值Iomax经过最小值电路比较，最小值电路B的输出作为模拟电流内环PID控制器的输入给定。

模拟电流内环PID控制器包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6和第二运算放大器U2。

第五电阻R5的一端与最小值电路B的电流输出端相连接，第五电阻R5的另一端与第二运算放大器U2的正向输入端相连接，第六电阻R6的一端分别与整流滤波电路的电流反馈端Vrshunt和第四电容C4的一端相连接，第六电阻R6的另一端分别与第二运算放大器U2的反向输入端、第七电阻R7的一端、第五电容C5的一端和第六电容C6的一端相连接，第七电阻R7的另一端与第四电容C4的另一端相连接，第五电容C5的另一端与第八电阻R8的一端相连接，第八电阻R8的另一端、第六电容C6的另一端和第二运算放大器U2的输出端分别与PWM/PFM模块的电流输入端相连接。

综上所述本发明还包括一通过采集整流滤波电路上的电流以及电压来调节开关电路的导通脉宽的充电控制电路，采用上述结构不但提高了控制性能，而且不易损坏连接在系电池充电机上的进行充电的动力系电池，使控制电路整体较为简单，从而降低了蓄电池充电机的体积以及功耗。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。