一种具有过流保护的充电系统的制作方法

本实用新型涉及充电器技术领域，尤其涉及一种具有过流保护的充电系统。

背景技术：

现有的充电器种类繁多，充电性能却不佳，尤其是为电动车蓄电池充电的充电器，实现充电功能的电路结构复杂且充电效率低，电能损耗大，同时对电池造成损伤，减少电池使用寿命。当输出电流过大时，充电电池温度升高，电池性能差，容易导致电器元件过热损坏。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种具有过流保护的充电系统。

本实用新型提供一种具有过流保护的充电系统，包括依次连接的桥式整流电路、方波产生电路、LLC谐振变换电路、LC滤波电路、正负脉冲电路、充电电池，以及连接在所述LC滤波电路输出端与所述方波产生电路之间的过流保护电路；交流输入端经桥式整流电路输出直流给方波产生电路；其中，所述LLC谐振变换电路包括变压器、设于变压器原边侧的谐振电容、第一电感、第二电感，所述谐振电容与所述第一电感串联在所述方波产生电路和变压器原边侧之间，所述第二电感并联在变压器原边侧，变压器副边侧与所述正负脉冲电路连接；所述正负脉冲电路包括第三三极管、第四三极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第四电容，所述第三三极管的基极和发射极均连接所述LLC谐振变换电路，所述第三三极管的集电极经所述第五电阻连接所述第四三极管的基极，所述第三三极管的发射极接地；所述第四三极管的发射极经所述第六电阻、以及还依次经所述第四电容和所述第七电阻与输出端连接，所述第四三极管的集电极经所述第八电阻接地；所述过流保护电路包括第五三极管、第六电容、功率控制电路、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第二基准电源；所述LC滤波电路经所述第十六电阻与所述第二基准电源的阴极连接，所述第二基准电源的阴极与所述第二基准电源的参考极连接，所述第二基准电源的参考极经所述第十七电阻与所述第五三极管的基极连接，所述第二基准电源的阳极经所述第十五电阻接地，所述第二基准电源的阳极经所述第十八电阻与所述第五三极管的基极连接，所述第五三极管的发射极和基极之间并联有所述第六电容，所述第五三极管的发射极接地，所述第五三极管的集电极连接所述功率控制电路。

该充电系统，利用LLC谐振变换电路，使得充电电池全程工作在软开关模式下，负载和输入变化较大时，频率变化仍很小，且全负载范围内切换零电压转换。充电效果好，具有一定的电池修复功能。同时利用正负脉冲电路的正脉冲电路达到去硫化作用，和负脉冲电路加快充电速度和降低电池温升，进一步提高了电池的充电效率和性能。并且通过过流保护电路对输出给电池的电流进行过流保护，以免损坏电池，影响充电性能。

作为优选，所述功率控制电路包括PFM波发生器。

作为优选，所述第五三极管为NPN三极管。

作为优选，所述LC滤波电路包括第三电感、第三电容；所述第三电感串联在变压器副边侧与所述正负脉冲电路之间，所述第三电容并联在变压器副边侧。

作为优选，所述方波产生电路包括开关电源驱动电路、第一MOS管、第二MOS管、第二二极管、第三二极管，所述第二二极管的阴极与所述第一MOS管的漏极相连，所述第二二极管的阳极连接所述第一MOS管的源极；所述第一MOS管的漏极连接所述桥式整流电路；所述第二MOS管的漏极、所述第一MOS管的源极分别与所述谐振电容连接；所述第二MOS管的源极连接所述第二电感并接地；所述第二MOS管的漏极连接所述第三二极管的阴极，所述第三二极管的阳极连接所述第二MOS管的源极；所述第一MOS管的门极、所述第二MOS管的门极连接所述开关电源驱动电路。

作为优选，所述开关电源驱动电路包括驱动芯片及其外围电路。

作为优选，所述开关电源驱动电路还包括欠压保护电路，所述欠压保护电路包括连接在驱动芯片与所述桥式整流电路之间的第十二电阻、第十三电阻，以及与第十三电阻连接并接地的第十四电阻。

作为优选，一种具有过流保护的充电系统还包括具有熔断器的过温保护电路。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型一种具有过流保护的充电系统，结构简单，采用人性化设计高频软开关电路和正负脉冲电路，充电效果好，具有一定的电池修复功能，并且利用过流保护电路对输出给充电电池的电流进行保护，并调整输出电流，提高电池性能。

附图说明

图1为本实用新型一种具有过流保护的充电系统的系统框图；

图2为图1中方波产生电路、LLC谐振变换电路、LC滤波电路的电路图；

图3为图1中正负脉冲电路的电路图；

图4为图1中过流保护电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1所示为一种具有过流保护的充电系统的系统框图。所述具有过流保护的充电系统包括桥式整流电路、方波产生电路、LLC谐振变换电路、LC滤波电路、正负脉冲电路、充电电池、过流保护电路。外界输入的交流电经所述桥式整流电路整流、滤波处理后转换为直流输出给方波产生电路。所述方波产生电路依次连接所述LLC谐振变换电路、所述正负脉冲电路、充电电池。所述过流保护电路连接在所述LC滤波电路输出端与所述方波产生电路之间，用以检测LC滤波电路输出电流并调整方波产生电路的电流输出。

如图2，所述方波产生电路用以产生一个频率符合要求的方波信号，所述方波产生电路包括开关电源驱动电路、第一MOS管M1、第二MOS管M2、第二二极管D2、第三二极管D3。所述第二二极管D2的阴极与所述第一MOS管M1的漏极相连，所述第二二极管D2的阳极连接所述第一MOS管M1的源极，所述第一MOS管M1的漏极连接所述桥式整流电路。所述第二MOS管M2的漏极、所述第一MOS管M1的源极分别与所述谐振电容Cx连接，所述第二MOS管M2的源极连接所述第二电感L2并接地，所述第二MOS管M2的漏极连接所述第三二极管D3的阴极，所述第三二极管D3的阳极连接所述第二MOS管M2的源极,所述第一MOS管M1的门极、所述第二MOS管M2的门极连接所述开关电源驱动电路。

所述开关电源驱动电路包括驱动芯片及其外围电路。所述驱动芯片采用L6599D,通过其15、11引脚驱动第一MOS管M1、第二MOS管M2的开闭，驱动LLC谐振变换电路工作。该开关电源驱动电路还包括欠压保护电路，所述欠压保护电路包括连接在驱动芯片与所述桥式整流电路之间的第十二电阻、第十三电阻，以及与第十三电阻连接并接地的第十四电阻。驱动芯片的7脚处连接有欠压保护电路，当电压过低时系统自动进入保护状态。

所述LLC谐振变换电路包括变压器、设于变压器原边侧的谐振电容Cx、第一电感L1、第二电感L2。所述谐振电容Cx与所述第一电感L1串联在所述方波产生电路和变压器原边侧之间，所述第二电感L2并联在变压器原边侧，变压器副边侧与所述正负脉冲电路连接。其中，变压器的变比n：1可根据需要预先设定，通过LLC谐振变换电路得到当前设定功率对应的电流。

为了滤除LLC谐振变换电路输出电流的高频和尖峰，在所述LLC谐振变换电路和所述正负脉冲电路之间连接有LC滤波电路。所述滤波电路包括第三电感L3、第三电容C3。所述第三电感L3串联在变压器副边侧与所述正负脉冲电路之间，所述第三电容C3并联在变压器副边侧。

如图3，所述正负脉冲电路接收处理后的电流，将处理后的电流变换为正负脉冲电流，并将正负脉冲电流输出至充电电池，以阻止和消除电池极板上的结晶硫化物，从而延长电池的寿命。所述正负脉冲电路包括第三三极管Q3、第四三极管Q4、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。所述第三三极管Q3的基极和发射极均连接所述LLC谐振变换电路，所述第三三极管Q3的集电极经所述第五电阻R5连接所述第四三极管Q3的基极，所述第三三极管Q3的发射极接地。所述第四三极管Q4的发射极经所述第六电阻R6与输出端连接，所述第四三极管Q4的发射极依次所述第四电容C4和所述第七电阻R7与输出端连接，所述第四三极管Q4的集电极经所述第八电阻R8接地。充电过程中电池产生的极化电压会阻碍电池本身的充电，利用正负脉冲电路在电池充电过程中，适当暂停充电，并适当加入负脉冲，负脉冲是用来消除电化学极化影响的放电通道，从而可以迅速消除各种极化电压，使得电池允许在充电阶段使用较大的电流充电，提高了充电速度和效率。

如图4，所述过流保护电路包括第五三极管Q5、第六电容C6、功率控制电路、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第二基准电源U2。所述LC滤波电路经所述第十六电阻R16与所述第二基准电源U2的阴极连接，所述第二基准电源U2的阴极与所述第二基准电源U1的参考极连接，所述第二基准电源U2的参考极经所述第十七电阻R17与所述第五三极管Q5的基极连接，所述第二基准电源U2的阳极经所述第十五电阻R15接地，所述第二基准电源U2的阳极经所述第十八电阻R18与所述第五三极管Q5的基极连接，所述第五三极管Q5的发射极和基极之间并联有所述第六电容C6，所述第五三极管Q5的发射极接地，所述第五三极管Q5的集电极连接所述功率控制电路。其中，所述功率控制电路包括PFM波发生器，将采集的电流信号与参考电流信号比较，经PI调节后输出给PFM波发生器，生成PFM波驱动LLC谐振变换电路。或者，所述功率控制电路可以由具有PWM功能的控制芯片及其外围电路实现，如STM8S003F3，其20脚通过采样电阻R15采集电流，利用1脚产生PWM信号以调整充电电流。另外，所述第五三极管为NPN三极管。所述第二基准电源U2为三端可调电流的基准电源，如AZ432ANTR-E1。当所述第十七电阻R17和所述第十八电阻R18之间的电压大于参考电压时，参考电压约为0.6V，所述第五三极管Q5导通，将过流信号传输给所述功率控制电路，由功率控制电路输出功率对电路进行过流保护。

为了避免充电电池过热损坏，本实用新型充电系统还包括过温保护电路。所述过温保护电路包括温度采集器、比较器、开关电路。所述温度采集器采集电池温度送入比较器的一输入端，比较器的另一输入端设有参考温度电压值，比较器输出温度比较信号经开关电路连接MCU芯片，若温度过高，则开关电路高电平导通，触发MCU芯片发送温度控制信号至所述正负脉冲电路。所述正负脉冲电路内设有温度补偿电路，在外界环境温度发生变化后，通过电路自动调节，输出不同的电压值，降低输出电压来减少电路发热。若温度未超出参考温度，则开关电路低电平不导通，不触发MCU芯片进行温度控制。其中，开关电路参照相关技术，利用晶体管的关断特性实现。另外，还可采用过热保护切断通路的方式，在与充电电池连通的通路上设有熔断器。

上述未详述的电路，均采用现有技术的常用电路，在此不再赘述。

上面所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。