一种充电装置及其控制方法、充电系统与流程

一种充电装置及其控制方法、充电系统
1.本技术是分案申请，原申请的申请号是202010279469.9，原申请日是2020年04月10日，原申请的全部内容通过引用结合在本技术中。
技术领域
2.本技术涉及终端设备充电技术领域，尤其涉及一种充电装置及其控制方法、充电系统。


背景技术：

3.充电装置领域半桥应用较多，例如有源钳位反激(active clamp flyback，acf)拓扑。而具有半桥的充电装置在使用过程中往往存在一些问题，例如，该半桥电路结构中的钳位电容由于上桥开关未导通而导致其电压过高，超出其耐压值。这样一来，会导致钳位电容出现短路或者开路，从而存在起火或过热等安全隐患。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种充电装置及其控制方法、充电系统，用于避免钳位电容电压过高，而出现短路或开路等问题。
5.为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
6.本技术实施例的第一方面，提供一种充电装置，其用于向负载供电。该充电装置包括整流电路、变压器、下桥开关、钳位电容和上桥开关。其中，整流电路用于对接收到的交流电进行整流。变压器用于将整流电路的输出电压降压后提供至所述负载。此外，变压器包括初级线圈和至少一个次级线圈，初级线圈的第一端与整流电路电连接。下桥开关的第一端与初级线圈的第二端电连接，下桥开关的第二端与接地电连接。下桥开关用于在充电装置的充电周期的第一阶段导通，使得整流电路输出的电流传输至初级线圈，对初级线圈进行充电。此外，钳位电容的第一端与初级线圈的第一端电连接。上桥开关的第一端与钳位电容的第二端电连接。上桥开关的第二端与初级线圈的第二端电连接。上桥开关用于在充电周期的第二阶段导通，使得初级线圈的漏感向钳位电容充电，且使得钳位电容向初级线圈放电。该充电装置还包括控制器。该处理器用于在第一阶段和第二阶段，控制上桥开关和下桥开关交错导通。控制器还用于在下桥开关关断时在控制器和变压器的电连接处，获取取样波形，在当前充电周期的取样波形出现异常时，控制器在下一个充电周期的第一阶段关断下桥开关。其中，该取样波形包括初级线圈的电压波形或次级线圈的电压波形。从而防止初级线圈中的漏感再向钳位电容充电，避免了钳位电容的电压过高，出现短路或开路等问题。
7.可选的，控制器和变压器的电连接处位于初级线圈的第二端与下桥开关的第一端之间，或者上桥开关的第二端与下桥开关的第一端之间，通过测试下管开关关断时的vds电压值，判断取样波形是否为异常波形。
8.可选的，变压器包括第一次级线圈，变压器还包括第一整流二极管。其中，第一次级线圈的第一端与第一整流二极管的阳极电连接，第一整流二极管的阴极用于与负载电连
接，第一次级线圈的第二端接地。基于此，第一次级线圈和初级线圈用于通过电磁感应对初级线圈的电压进行降压，并生成第一输出电压。控制器和变压器的电连接处取样点位于第一次级线圈的第一端。由于第一输出电压与初级线圈的电压波形同步，因此，可以在下桥开关关断时，通过采集第一输出电压的波形图，判断取样波形是否为异常波形。
9.可选的，充电装置还包括供电电路，供电电路与控制器电连接，用于向控制器供电。此外，变压器还包括第二次级线圈和第二整流二极管，其中，第二次级线圈的第一端与第二整流二极管的阳极电连接，第二整流二极管的阴极与供电电路电连接，第二次级线圈的第二极接地。基于此，第二次级线圈和初级线圈用于通过电磁感应对初级线圈的电压进行降压，并生成第二输出电压，第二输出电压用于向供电电路供电。在此情况下，控制器和变压器的电连接处位于第二次级线圈的第一端。由于第二输出电压与初级线圈的电压波形同步，因此，可以在下桥开关关断时，通过采集第二输出电压的波形图，判断取样波形是否为异常波形。
10.可选的，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器获取取样波形在第n个充电周期的第二阶段的平台电压vt。在第二阶段，检测到取样波形的峰值电压vp大于平台电压vt；或者，在第二阶段，计算取样波形中，超出平台电压vt的部分在第二阶段的积分面积s，且s＞0。其中，n≥1，n为正数。这样一来，在异常波形时，峰值电压vp相比于平台电压vt会变大，因此，可以通过检测同一周期vp或者超出平台电压部分的面积来判断取样波形是否为异常波形。
11.可选的，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器获取取样波形在第n个充电周期的第二阶段的平台电压vt，连续获取第n个充电周期，以及第n个充电周期之前的m个充电周期的第二阶段中，超出平台电压vt的部分在第二阶段的积分面积s，并从m+1个积分面积s中，计算相邻两个充电周期的积分面积s之间的面积差
△
s，且
△
s≠0。其中，n≥1，n为正数，m≥1，m为正数。在异常波形时，峰值电压vp相比于平台电压vt会变大，因此，可以通过检测不同周期超出平台电压部分的面积来判断取样波形是否为异常波形。
12.可选的，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器获取取样波形在第n-1个充电周期的第二阶段的平台电压vt，并获取第n个充电周期的第二阶段中，取样波形的峰值电压vp，且vp＞vt。其中，n≥2，n为正数。在异常波形时，峰值电压vp相比于平台电压vt会变大，因此，可以通过检测前后两个周期的vt和vp来判断取样波形是否为异常波形。
13.可选的，当控制器与初级线圈电连接时，平台电压vt＝(vo+vo1
×
t1)。其中，vo为整流电路的输出电压，vo1为变压器向负载提供的输出电压，t1为变压器中初级线圈和与用于向负载供电的次级线圈的匝数比。或者，当控制器与次级线圈电连接时，平台电压vt＝-vo/t2。其中，t2为变压器中初级线圈和与控制器电连接的次级线圈的匝数比。如此一来，可以利用平台电压的值，确定出异常波形。
14.可选的，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器连续获取第n个充电周期，以及第n个充电周期之前的m个充电周期的第二阶段中，取样波形的峰值电压vp，并从m+1个峰值电压vp中，计算相邻两个充电周期的取样波形的峰值电压vp之间的电压差
△
v，且
△
v≠0。其中，n≥1，n为正数，m≥1，m为正数。异常波形相比于正常波形的峰值电压值不同，因此，可以通过不同周期的峰值电压vp的运算来判断取样波形是否为异常波形。
15.可选的，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器获取第n个充电周期的第
三阶段末端，取样波形的电压大于或等于30v。n≥1，n为正数。由于正常波形时，第n个充电周期的第三阶段末端的电压，即第n+1个周期的第一阶段起始端的电压会因为上桥开关的开通，而在初级线圈的位置产生一个负向的电流，在该电流的作用下，抽走下桥开关中寄生电容中的电量，从而使得电压值快速降为0或接近0，而异常波形时。上桥开关关断，并不存在上述负向电流，从而导致第n个充电周期的第三阶段末端的电压较大，因此，可以通过检测第n个充电周期的第三阶段末端的电压值来判断当前充电周期的取样波形是否为异常波形。
16.可选的，充电装置还包括取样电路，该取样电路电连接于控制器和变压器之间。取样电路用于将取样电路和变压器电连接处的电压降低后提供至控制器。从而可以保证取样电路和变压器电连接处的电压值不会超过控制器的耐压值。
17.可选的，取样电路包括第一电阻和第二电阻，其中，第一电阻的第一端与变压器电连接。第二电阻的第一端与第一电阻的第二端以及控制器电连接，此外，第二电阻的第二端接地。可以通过调整第一电阻和第二电阻阻值比来改变控制器采集到电压值，以确保电压值不会超过控制器的耐压值。当第一电阻和第二电阻阻值比越大时，采集到的电压值越小。
18.可选的，取样电路包括第一线圈和第二线圈，其中，第一线圈的第一端与变压器电连接，第一线圈的第二端接地。第二线圈的第一端与控制器电连接，另一端接地。此外，第一线圈的匝数大于第二线圈的匝数。可以通过控制第一线圈和第二线圈的匝数比来改变控制器采集到的电压值，当第一线圈和第二线圈的匝数比值越大时，采集到的电压值越小。
19.可选的，取样电路包括第三电阻和第二电容，其中，第三电阻的第一端与控制器电连接，第三电阻的第二端接地。第二电容的第一端与变压器电连接，第二电容的第二端与控制器电连接。可以通过调整第二电容的容值或者第三电阻的阻值来改变控制器采集到的电压值，当第二电容的容值或者第三电阻的阻值越大时，采集到的电压值越大。
20.本技术实施例的第二方面，提供一种充电系统，该充电系统包括电子设备，以及如上所述的任意一种充电装置，其中，电子设备包括电池，电池与充电装置电连接。
21.本技术实施例的第三方面，提供一种充电装置的控制方法，该充电装置的控制方法应用于充电装置。该充电装置包括整流电路、变压器、下桥开关、钳位电容、上桥开关以及控制器。其中，变压器包括初级线圈和至少一个次级线圈，初级线圈的第一端与整流电路电连接。控制器与变压器电连接。此外，下桥开关的第一端与初级线圈的第二端电连接，下桥开关的第二端与接地端电连接。钳位电容的第一端与初级线圈的第一端电连接。上桥开关的第一端与钳位电容的第二端电连接，上桥开关的第二端与初级线圈的第二端电连接。该充电装置的控制方法包括：在充电装置的充电周期的第一阶段，控制器控制下桥开关导通、上桥开关关断，以使得整流电路输出的电流对初级线圈进行充电。在充电周期的第二阶段，控制器控制下桥开关关断、上桥开关导通，以使得初级线圈放电，变压器将整流电路的输出电压降压，并提供至负载，初级线圈的漏感向钳位电容充电。当漏感无电流输出时，钳位电容向初级线圈放电。充电装置的控制方法还包括波形处理步骤：在充电周期的第二阶段，控制器获取控制器和所述变压器的电连接处的取样波形，其中，取样波形包括初级线圈的电压波形或次级线圈的电压波形。在当前充电周期的取样波形出现异常时，控制器在下一个充电周期的第一阶段关断下桥开关。如此一来，可以及时发现上桥开关是否异常，并关断下个周期的下桥开关，从而防止初级线圈中的漏感再向钳位电容充电，避免了钳位电容的电
压过高，出现短路或开路等问题。
22.可选的，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器获取取样波形在第n个充电周期的第二阶段的平台电压vt，在第二阶段，检测到取样波形的峰值电压vp大于平台电压vt；或者，在第二阶段，计算取样波形中，超出平台电压vt的部分在第二阶段的积分面积s，且s＞0。其中，n≥1，n为正数。在异常波形时，峰值电压vp相比于平台电压vt会变大，因此，可以通过检测同一周期vp或者超出平台电压部分的面积来判断取样波形是否为异常波形。
23.可选的，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器获取取样波形在第n个充电周期的第二阶段的平台电压vt，连续获取所第n个充电周期，以及第n个充电周期之前的m个充电周期的第二阶段中，超出平台电压vt的部分在第二阶段的积分面积s，并从m+1个积分面积s中，计算相邻两个充电周期的积分面积s之间的面积差
△
s，且
△
s≠0。其中，n≥1，n为正数，m≥1，m为正数。在异常波形时，峰值电压vp相比于平台电压vt会变大，因此，可以通过检测不同周期超出平台电压部分的面积来判断取样波形是否为异常波形。
24.可选的，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器获取取样波形在第n-1个充电周期的第二阶段的平台电压vt，并获取第n个充电周期的第二阶段中，取样波形的峰值电压vp，且vp＞vt。其中，n≥2，n为正数。在异常波形时，峰值电压vp相比于平台电压vt会变大，因此，可以通过检测前后两个周期的vt和vp来判断取样波形是否为异常波形。
25.可选的，当控制器与初级线圈电连接时，平台电压vt＝(vo+vo1
×
t1)。其中，vo为整流电路的输出电压，vo1为变压器向负载提供的输出电压，t1为变压器中初级线圈和与用于向负载供电的次级线圈的匝数比。或者，当控制器与次级线圈电连接时，平台电压vt＝-vo/t2。其中，t2为变压器中初级线圈和与控制器电连接的次级线圈的匝数比。如此一来，可以利用平台电压的值，确定出异常波形。
26.可选的，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器连续获取第n个充电周期，以及第n个充电周期之前的m个充电周期的第二阶段中，取样波形的峰值电压vp，并从m+1个峰值电压vp中，计算相邻两个充电周期的取样波形的峰值电压vp之间的电压差
△
v，且
△
v≠0。其中，n≥1，n为正数，m≥1，m为正数。异常波形相比于正常波形的峰值电压值不同，因此，可以通过不同周期的峰值电压vp的运算来判断取样波形是否为异常波形。
27.可选的，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器获取第n个充电周期的第三阶段末端，取样波形的电压大于或等于30v。n≥1，n为正数。由于正常波形时，第n个充电周期的第三阶段末端的电压，即第n+1个周期的第一阶段起始端的电压会因为上桥开关的开通，而在初级线圈的位置产生一个负向的电流，在该电流的作用下，抽走下桥开关中寄生电容中的电量，从而使得电压值快速降为0或接近0，而异常波形时。上桥开关关断，并不存在上述负向电流，从而导致第n个充电周期的第三阶段末端的电压较大，因此，可以通过检测第n个充电周期的第三阶段末端的电压值来判断当前充电周期的取样波形是否为异常波形。
附图说明
28.图1为本技术实施例提供的一种充电系统结构示意图；
29.图2a为本技术实施例提供的一种充电装置结构示意图；
30.图2b为本技术实施例提供的另一种充电装置结构示意图；
31.图2c为图2b中一种上桥开关的结构示意图；
32.图3a为本技术实施例提供的另一种充电装置结构示意图；
33.图3b为本技术实施例提供的一种下桥开关对应的vds电压与周期t的波形图(上半部分)和钳位电容cq的电流与周期的波形图(下半部分)；
34.图3c为本技术实施例提供的另一种充电装置结构示意图；
35.图3d为本技术实施例提供的另一种充电装置结构示意图；
36.图4a为本技术实施例提供的另一种充电装置结构示意图；
37.图4b为本技术实施例提供的另一种充电装置结构示意图；
38.图5为本技术实施例提供的另一种充电装置结构示意图；
39.图6a为本技术实施例提供的另一种下桥开关对应的vds电压与周期t的波形图(上半部分)和钳位电容cq的电流与周期的波形图(下半部分)；
40.图6b为本技术实施例提供的另一种下桥开关对应的vds电压与周期t的波形图(上半部分)和钳位电容cq的电流与周期的波形图(下半部分)；
41.图7a为本技术实施例提供的另一种充电装置结构示意图；
42.图7b为本技术实施例提供的一种取样电路的结构示意图；
43.图7c为本技术实施例提供的另一种取样电路的结构示意图；
44.图7d为本技术实施例提供的另一种取样电路的结构示意图；
45.图8a为本技术实施例提供的另一种下桥开关对应的vds电压与周期t的波形图(上半部分)和钳位电容cq的电流与周期的波形图(下半部分)；
46.图8b为本技术实施例提供的另一种下桥开关对应的vds电压与周期t的波形图(上半部分)和钳位电容cq的电流与周期的波形图(下半部分)；
47.图8c为本技术实施例提供的另一种下桥开关对应的vds电压与周期t的波形图(上半部分)和钳位电容cq的电流与周期的波形图(下半部分)；
48.图8d为本技术实施例提供的另一种下桥开关对应的vds电压与周期t的波形图(上半部分)和钳位电容cq的电流与周期的波形图(下半部分)；
49.图9a为本技术实施例提供的一种判断波形方法的流程图；
50.图9b为本技术实施例提供的另一种判断波形方法的流程图。
51.附图标记：
52.01-电子设备；02-充电装置；101-连接器；102-电池；301-供电接口一；302-供电接口二；201-整流电路；202-变压器；204-上桥驱动电路；205-下桥驱动电路；fb-全桥整流电路；cst-电容；cq-钳位电容；lr-漏感；lm-初级线圈；ld-第一次级线圈；tc-上桥开关；cj1-寄生电容一；cj2-寄生电容二；g-栅极；d-漏极；s-源极；d1-第一整流二极管；qvt-晶体管；d-二极管；l-火线；n-零线；203-控制器；501-供电电路；502-上桥供电单元；503-下桥供电单元；d2-第一整流二极管；lf-第二次级线圈；701-取样电路；td-下桥开关；r1-第一电阻；r2-第二电阻；l1-第一线圈；l2-第二线圈；c2-第二电容；r3-第三电阻。
具体实施方式
53.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述，显
然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
54.以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
55.此外，本技术中，“左”、“右”等方位术语可以包括但不限于相对附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语可以是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件附图所放置的方位的变化而相应地发生变化。
56.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，术语“电连接”可以是实现信号传输的电性连接的方式。“电连接”可以是直接的电性连接，也可以通过中间媒介间接电性连接。
57.本技术实施例提供一种充电系统，如图1所示，该充电系统可以包括电子设备01和充电装置02。其中，电子设备01可以包括手机、平板电脑、计算机、智能手表、相机等，本技术对此不做限定。电子设备01内的电池102通过与连接器101、供电接口一301、供电接口二302连接，实现与充电装置02的电连接。此外，充电装置02接入220v的交流电，并将交流电转化成适合电子设备01工作的直流电，进而给电子设备01内的电池102充电。由电池102向电子设备01中与该电池102电连接的负载电路提供所需要的电量，实现电子设备01的正常运行。
58.以下对图1中的充电装置02的结构进行详细的说明。如图2a所示，该充电装置02可以包括整流电路201和变压器202，其中，整流电路201与变压器202电连接，变压器202的右侧与负载01电连接。整流电路201用于对接收到的交流电进行整流，向变压器202提供电压，变压器202用于将电压转化成负载01适用的工作电压，并传输给负载01。因此，变压器202起到了降压的作用。
59.如图2b所示，整流电路201可以通过火线(live wire，l)和零线(neutral wire，n)与外接供电网络电连接，从而对接入的交流电进行整流。此外，整流电路201可以包括全桥整流电路fb和电容cst。接入的220v交流电，经过全桥整流电路fb后将交流电转化成直流电，并储存在电容cst中，而电容cst用于为与其电连接的变压器202提供电压，该电压称为整流电路201的输出电压vo。
60.为了使变压器202起到降压的作用，变压器202可以包括初级线圈lm和至少一个次级线圈。其中，变压器202可以包括第一次级线圈ld，在此情况下，初级线圈lm的第一端(上端)与整流电路201电连接，第一次级线圈ld的第一端(上端)与供电接口一301电连接，并通过供电接口二302与负载01电连接。基于此，第一次级线圈ld和初级线圈lm用于通过电磁感应对初级线圈lm的电压vb进行降压，并生成第一输出电压vo1，即第一次级线圈ld的电压。由于初级线圈lm的电压vb和第一次级线圈ld的电压vo1与初级线圈lm和第一次级线圈ld对应的匝数成正比，因此，可以通过控制初级线圈lm和第一次级线圈ld的匝数来调整第一次级线圈ld上的电压，同时，为了使变压器202起到降压作用，初级线圈lm的匝数应该大于第一次级线圈ld的匝数。
61.此外，变压器202还可以包括第一整流二极管d1，其用于对传输至负载01的电流起到整流的作用。其中，第一次级线圈ld的第一端(上端)与第一整流二极管d1的阳极电连接，
第一整流二极管d1的阴极用于与负载01电连接，此外，第一次级线圈ld的第二端(下端)接地。
62.需要说明的是，由于经过变压器202变压的电压，只是因为线圈的匝数不同而同比例的改变电压值，并不改变电压的变化趋势，因此，理论上初级线圈lm的电压vb和第一次级线圈ld的电压vo1波形同步，且相位相差180
°
。其中，波形同步是指波形随着时间的改变同时发生变化。例如，同一时刻，当初级线圈lm的电压波形向正向电压的方向增大时，第一次级线圈ld的电压vo1向负向电压的方向增大。
63.基于此，该充电装置02还可以包括钳位电容cq、上桥开关tc和下桥开关td，其中，初级线圈lm的第一端(上端)与钳位电容cq的第一端(上端)电连接，初级线圈lm的第二端(下端)与上桥开关tc的第二端(下端)电连接，而上桥开关tc的第一端(上端)与钳位电容cq的第二端(下端)电连接。此外，下桥开关td的第一端(上端)与初级线圈lm的第二端(下端)电连接，下桥开关td的第二端(下端)与地电连接。
64.需要说明的是，上述上桥开关tc包括如图2c所示的一个晶体管qvt和一个与晶体管qvt的源极(source，s)和漏极(drain，d)电连接的二极管d。其中，该晶体管qvt可以为p型晶体管，也可以为n型晶体管(图中所示为n型晶体管，上端对应漏极d，下端对应源极s)。在此情况下，该上桥开关tc具有单项关断的功能，即当该上桥开关tc的栅极(gate，g)接收到的信号用于控制晶体管qvt截止时，只有当二极管d阴极的电压大于阳极时，该二极管d截止，整个下桥开关关断。上述晶体管qvt可以为场效应晶体管(field effect transistor，fet)。此外，当上桥开关tc关断时，还存在一个如图2c中所示的寄生电容一cj1。
65.下桥开关td与上桥开关tc结构相同，此处不再赘述。
66.为了驱动上桥开关tc和下桥开关td的导通，该充电装置02还可以包括上桥驱动电路204和下桥驱动电路205。当上桥驱动电路204或下桥驱动电路205提供给上桥开关tc或下桥开关td栅极(gate，g)相应的电压时，在该电压的作用下，上桥开关tc或者下桥开关td可以导通。
67.基于此，充电装置02在对变压器202进行充电的过程中，可以经过n个充电周期，其中，n≥1，n为正数。该n个充电周期中的任意一个充电周期可以包括如图3b所示的第一阶段p1、第二阶段p2以及第三阶段p3。以下对上述n个充电周期中的任意一个充电周期t内，该充电装置02的工作过程进行说明。
68.在该充电周期t的第一阶段p1，如图3a所示，下桥开关td导通，上桥开关tc关断。此时，整流电路201的输出电压vo传输至初级线圈lm，对初级线圈lm进行充电。图3b为下桥开关td关断时，下桥开关td对应的源漏电压，即vds电压与周期t对应的波形图(图3b的上半部分)和钳位电容cq的电流与周期对应的波形图(图3b的下半部分)，其中vds的波形图与钳位电容cq电流的波形图上下对应。
69.在第一阶段p1，由于下桥开关td导通，不在vds电压与周期对应的波形图范围内，此处用0表示，同样，在钳位电容cq电流与周期对应的波形图中也用0表示。
70.在充电周期t的第二阶段p2，如图3c所示，下桥开关td关断，上桥开关tc开通。在此情况下，首先，初级线圈lm通过电磁感应向第一次级线圈ld放电，而在放电的过程中，由于存在一部分磁通没有通过磁芯耦合到第一次级线圈ld，通过空气闭合返回到初级线圈lm，从而导致初级线圈lm上产生如图3c所示的漏感lr。基于此，在初级线圈lm向第一次级线圈
ld放电的同时，初级线圈lm上的漏感lr向钳位电容cq充电，产生如图3b所示的正向电流，之后，当漏感lr无电流输出时，钳位电容cq向初级线圈lm放电，而产生如图3b所示的负向电流。
71.在vds电压值与周期对应的波形图中，由于此阶段，初级线圈lm向第一次级线圈ld放电，其电压值保持不变，而初级线圈lm中的漏感lr向钳位电容cq充放电，由于钳位电容cq的容量较大，漏感lr对应的电压值可忽略，因此，vds电压值的电压值在第二阶段p2可以一直保持不变。
72.在充电周期t的第三阶段p3，如图3d所示，下桥开关td关断，上桥开关tc关断，即死区时间。由于在充电周期t的第二阶段p2，初级线圈lm的位置存在自下而上的电流，因此，当上桥开关tc关断时，在该电流的作用下，可以抽走下桥开关td中寄生电容cj2中的电量，而产生一个负向的电流。所以，在第三阶段p3阶段，钳位电容cq电流与周期对应的波形图中，有一个负向的小电流。又由于下桥开关td中寄生电容二cj2中的电量被抽走，因此，此时vds的电压值快速降为0或接近0。
73.上述是以一个充电周期对充电装置02的充电过程中进行的说明，充电装置02对变压器202进行充电时，可以包括多个上述充电周期，每个充电周期的充电过程同上所述，此处不再赘述。
74.此外，如图4a所示，本技术实施例提供的充电装置02还包括控制器203。在本技术的一些实施例中，该控制器203可以与下桥开关td的选通端、上桥开关tc的选通端通过下桥驱动电路205和上桥驱动电路204电连接。其中，选通端用于控制开关开启或关断。当开关为晶体管时，选通端就是晶体管的栅极g。控制器203在充电周期的第一阶段p1和第二阶段p2通过hin和lin端口输出逻辑信号，驱动上桥驱动电路204和下桥驱动电路205，从而控制上桥开关tc和下桥开关td交错导通。
75.基于此，为了方便说明，在该充电装置02中，可以将控制器203和变压器202的电连接处称为取样点。控制器203可以在该取样点的位置，获得控制器203和变压器202电连接处的电压波形作为取样波形。例如，如图4a所示，取样点a可以位于初级线圈lm的第二端(下端)与下桥开关td的第一端(上端)之间，或者上桥开关tc的第二端(下端)与下桥开关td的第一端(上端)之间，需要说明的是，图4a中仅为示例的位置。
76.由上述可知，若在充电周期的第二阶段p2，上桥开关tc本来应该导通而未导通，此时，初级线圈lm的漏感lr只能向钳位电容cq充电，而钳位电容cq无法通过上桥开关tc向初级线圈lm放电，从而导致钳位电容cq电压过高，出现短路或开路等问题。
77.基于此，控制器203通过sn端口获取取样点a处的取样波形。在充电周期的第二阶段p2，下桥开关td关断时，该取样点a处取样波形的电压等于整流电路201的输出电压vo和初级线圈lm的电压vb之和。其中，整流电路201的输出电压vo为直流电压，因此不会对初级线圈lm的电压波形的变化趋势产生影响。在此情况下，控制器203在取样点a获得的取样波形可以包括上述初级线圈lm的电压波形，从而使得的取样点a的取样波形能够与初级线圈lm的电压波形随着时间的改变，同时发生变化。
78.这样一来，若在当前充电周期该取样波形出现异常时，控制器203在下一个充电周期的第一阶段p1关断下桥开关td。从而防止初级线圈lm中的漏感lr再向钳位电容cq充电，避免了钳位电容cq的电压过高，出现短路或开路等问题。
79.需要说明的是，上述下一个充电周期是指，与判断取样波形是否出现异常的当前充电周期，例如第n个充电周期相邻的，且按照时间顺序在该第n个充电周期之后出现的一个充电周期，例如第n+1个充电周期，即为上述第n个充电周期的下一个充电周期。
80.此外，由于若当上桥开关tc未开通时，上桥开关tc本身自带的寄生电容cj1会与钳位电容cq串联，此时，其等效电容的容值小于寄生电容一cj1和钳位电容cq中的任意一个，相比于上桥开关tc开通时的容值(即钳位电容cq的容值)大幅度下降。所以，在上桥开关tc未开通时，漏感lr可以快速的进行充放电，从而产生较高的电动势，如此一来，会使整流电路201的输出电压vo和初级线圈lm的电压vb之和的波形发生变化，因此，可以通过检测整流电路201的输出电压vo和初级线圈lm的电压vb之和的波形，来判断钳位电容cq的电压是否过高。
81.上述是以取样点设置在初级线圈lm的第二端(下端)与下桥开关td的第一端(上端)之间为例进行的说明。在本技术的另一些实施例中，由于初级线圈lm的电压vb的波形与第一次级线圈ld的电压vo1的波形同步，而整流电路201的输出电压vo值保持不变，因此，如图4b所示，取样点还可以设置于变压器202的输出电压一侧，即第一次级线圈ld的第一端c端(以下称为取样点c)。在此情况下，控制器203在取样点c获得的取样波形可以包括第一次级线圈ld的电压波形，从而使得的取样点c的取样波形能够与第一次级线圈ld的电压波形随着时间的改变，同时发生变化。
82.由上述可知，控制器203能够控制上桥开关tc和下桥开关td的通断，为了能够向控制器203供电，本技术实施例提供的充电装置02还可以包括如图5所示的供电电路501，其中，供电电路501与控制器203通过vcc端口电连接，此外，控制器203内部设置gnd端口，vcc端口和gnd端口之间形成压差，从而实现向控制器203提供电压。
83.基于此，为了向供电电路501供电，变压器202还可以包括第二次级线圈lf和第二整流二极管d2。其中，第二次级线圈lf的第一端(上端)与第二整流二极管d2的阳极电连接，第二整流二极管d2的阴极与供电电路501电连接。此外，第二次级线圈lf的第二极接地。
84.在此情况下，第二次级线圈lf和初级线圈lm用于通过电磁感应对初级线圈lm的电压vb进行降压，并生成第二输出电压vo2。其中，第二输出电压vo2用于向供电电路501供电，供电电路501将该电压转化成控制器203的工作电压后，传输给控制器203中的vcc端口。
85.为了给上桥驱动电路204和下桥驱动电路205供电，该充电装置02还包括上桥供电单元502和下桥供电单元503，其中，上桥供电单元502分别与供电电路501和上桥驱动电路204电连接，下桥供电单元503分别与供电电路501和下桥驱动电路205电连接。在此情况下，上桥供电单元502和下桥供电单元503分别经供电电路501转化成上桥驱动电路204和下桥驱动电路205的工作电压后，传输给上桥供电单元502和下桥供电单元503。
86.此外，控制器203还包括cs、o1和o2端口，其中，cs端口用于监测在下桥开关td导通时，电路中的电流，防止出现异常。o1和o2端口用于其它用途，具体可根据情况来进行设定。
87.基于此，在本技术的另一些实施例中，取样点还可以位于如图5所示的第二次级线圈lf的第一端b处(以下称为取样点b)。由于第二次级线圈lf的第二输出电压vo2只是通过变压器202的初级线圈lm的电磁感应感应得到的。同理，在同一时间，初级线圈lm的电压vb和第二次级线圈lf的电压vo2只会因线圈的匝数不同而不同，所以，初级线圈lm的电压vb和第二次级线圈lf的电压vo2的波形同步，且相位相差180
°
。因此，也可以在下桥开关td关断
时，通过第二输出电压vo2的波形来判断上桥开关tc是否异常。在此情况下，控制器203在取样点b获得的取样波形可以包括第二次级线圈lf的电压波形，从而使得的取样点b的取样波形能够与第二次级线圈lf的电压波形随着时间的改变，同时发生变化。
88.以下，以取样点设置在初级线圈lm的第二端(下端)与下桥开关td的第一端(上端)之间为例，对控制器203获取到取样波形后如何判断波形异常进行说明：
89.示例一
90.本示例，当前充电周期的取样波形出现异常包括：在第n个充电周期的第二阶段p2，控制器203获取取样波形的峰值电压vp，峰值电压vp大于电压阈值vth。在此情况下，本技术实施例中的当前充电周期为第n个充电周期。
91.其中，异常波形是指如图6a所示，在第二阶段p2与图3b(由于下桥开关td关断时，下桥开关td的源极s端对应的电压为0，因此，下桥开关td的漏极d端对应的电压即为下桥开关的vds电压。所以取样点a在下桥开关td关断时对应的电压与周期和钳位电容cq的电流与周期的波形图，即为图3b中下桥开关td对应的vds电压与周期t和钳位电容cq的电流与周期对应的波形图)形状不同对应的波形。图6a中第n-1周期和第n-2周期为正常波形，第n周期为异常波形。
92.需要说明的是，此处为了方便说明，n为大于等于3的整数。此外，异常波形时，相比于正常波形，同样，在第二阶段p2，初级线圈lm向第一次级线圈ld放电，其电压值保持不变，但当初级线圈lm中的漏感lr向钳位电容cq充放电时，由于上桥开关tc未开通，因此，会产生一个寄生电容一cj1，寄生电容一cj1和钳位电容cq串联后等效于一个比寄生电容一cj1和钳位电容cq任意一个都小的电容，漏感lr可进行快速的充放电，因此，会产生一个较高的电动势，所以，在图6a中异常波形第二阶段p2电压值会增大，而当漏感lr因为阻尼作用逐渐减小，最终为0时，电压恢复到和正常波形相同。
93.在钳位电容电流与周期对应的波形中，初级线圈lm中的漏感lr只向钳位电容cq充电，产生正向的电流，由于上桥开关tc未开通，漏感lr不能放电，因此，不能产生负向的电流，从而导致钳位电容cq的电压过高，可能出现短路或者开路的问题。
94.在本技术的一些实施例中，如图6a所示，电压阈值vth可以为平台电压vt。由于此时控制器203和变压器200的电连接处，即上述取样点为取样点a。控制器203可以通过取样点a与初级线圈lm电连接，因此，平台电压vt＝vo+vo1
×
t1。
95.其中，vo为整流电路201的输出电压，vo1为变压器202向负载01提供的输出电压，即第一次级线圈ld的电压，t1为变压器中初级线圈和与用于向负载供电的次级线圈的匝数比(即初级线圈lm和第一次级线圈ld的匝数比)。
96.需要说明的是，当控制器203通过取样点与次级线圈电连接时，平台电压vt＝-vo/t2，其中，t2为变压器中初级线圈lm通过取样点与控制器203电连接的次级线圈的匝数比。例如，当取样点为如图5所示的取样点b时，t2为初级线圈lm和第二次级线圈lf的匝数比，当取样点为如图4b所示的取样点c时，t2为初级线圈lm和第一次级线圈ld的匝数比。
97.需要说明的是，由于受到控制器203运算精度等因素的影响，电压阈值vth可以为平台电压vt附近的值，例如平台电压
±
20v，本技术对此不做限定。
98.在此情况下，控制器203可以包括比较器，通过将峰值电压vp与电压阈值vth比较后输出逻辑信号，驱动下桥驱动电路205动作。
99.在本技术的另一些实施例中，如图6b所示，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器203可以在获取取样波形后，计算第二阶段p2取样波形中，超出电压阈值vth的部分在第二阶段p2的积分面积s(图中阴影部分对应的部分)，且s＞0。同上，电压阈值vth可以为平台电压vt(即为图6b所示的方式)，也可以为比平台电压vt附近的值，本技术对此不做限定，设置方法同上所述，此处不再赘述。
100.在此情况下，控制器203可以包括积分单元和比较单元，其中，积分单元用于对面积积分，比较单元用于将积分的面积值与零进行比较后输出逻辑信号，驱动下桥驱动电路205动作。
101.为了获取取样点的波形，充电装置02还可以包括如图7a所示的取样电路701，其一端可以与控制器203电连接，另一端可以通过上述取样点a与变压器202中初级线圈lm的下端电连接。取样电路701用于将取样电路701和变压器202电连接处，即上述取样点a处的电压降低后提供至控制器203。需要说明的是，若取样点处的电压值不会超过控制器203的耐压值，可以不设置取样电路701，本技术对此不做限定。
102.在本技术的一些实施例中，取样电路701可以包括如图7b所示的第一电阻r1和第二电阻r2，其中，第一电阻r1的第一端(上端)与变压器202电连接，第二电阻r2的第一端(上端)与第一电阻r1的第二端(下端)以及控制器203电连接，此外，第二电阻r2的第二端(下端)接地。基于此，可以通过调整第一电阻r1和第二电阻r2阻值比来改变控制器203采集到电压值，以确保电压值不会超过控制器的耐压值。当第一电阻r1和第二电阻r2阻值比越大时，采集到的电压值越小。
103.在本技术的另一些实施例中，取样电路701可以包括如图7c所示的第一线圈l1和第二线圈l2，其中，第一线圈l1的第一端(上端)与变压器202电连接，第一线圈l1的第二端(下端)接地。第二线圈l2的第一端m与控制器203电连接，另一端接地。此外，为了使取样电路701起到降压作用，第一线圈l1的匝数大于第二线圈l2的匝数。可以通过控制第一线圈l1和第二线圈l2的匝数比来改变控制器203采集到的电压值，当第一线圈l1和第二线圈l2的匝数比值越大时，采集到的电压值越小。
104.在本技术的另一些实施例中，取样电路701可以包括如图7d所示的第三电阻r3和第二电容c2，其中，第三电阻r3的第一端(上端)与控制器203电连接，第三电阻r3的第二端(下端)接地。第二电容c2的第一端(右端)与变压器202电连接，第二电容c2的第二端(左端)与控制器203电连接。可以通过调整第二电容c2的容值或者第三电阻r3的阻值来改变控制器203采集到的电压值，当第二电容c2的容值或者第三电阻r3的阻值越大时，采集到的电压值越大。
105.需要说明的是，上述实施例仅仅是几个取样电路701可实施的例子，只要能够实现降压的作用，取样电路701的其他设置方式也可以，本技术对此不做限定。
106.示例二
107.本示例，与示例一相同，上述取样波形是否出现异常是指，第n个周期中第二阶段p2取样波形是否异常，来判断上桥开关tc是否导通。与示例一不同之处在于本示例中，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器203连续获取如图8a所示的第n个充电周期，以及第n个充电周期之前的m个(如图中所示，m为2)充电周期的第二阶段p2中，取样波形的峰值电压vp，并且，从m+1个峰值电压vp中，计算相邻两个充电周期的取样波形的峰值电压vp
之间的电压差
△
v，即
△
v＝vp
n-vp
n-1
，且
△
v≠0。在此情况下，当上述计算结果中
△
v≠0时，可以说明作为当前充电周期(即第n个充电周期)中第二阶段p2的取样波形存在异常，该第n个充电周期中的第二阶段p2，上桥开关tc未导通。其中，n的取值同上所述，m≥1，m为正数。例如第n-2、n-1、n周期的第二阶段p2中，取样波形的峰值电压分别是vp1，vp2和vp3，则：
108.△
v2＝vp3-vp2，
109.△
v1＝vp2-vp1，
110.由于
△
v1和
△
v2都不为零，因此，可以判断第n个充电周期的波形为异常波形。
111.在本技术的另一些实施例中，也可以计算相邻两个充电周期的取样波形的峰值电压vp之商，即w＝vpn/vp
n-1
，若比值w不为1，则断出所述取样波形为异常波形。
112.在此情况下，控制器203用于将峰值电压vp运算后输出逻辑信号，驱动下桥驱动电路205动作。需要说明的是，本技术对具体的运算方式不做限定，只要能判别出异常波形即可。
113.在本技术的另一些实施例中，如图8b所示，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器203可以连续获取第n个充电周期，以及第n个充电周期之前的m个(如图中所示，m为2)充电周期的第二阶段p2中，超出电压阈值vth的部分在第二阶段的积分面积s。并且，从m+1个积分面积s(m+1指第n个充电周期以及第n个充电周期之前的m个充电周期，如图8b所示，m+1为3)中，计算相邻两个充电周期的积分面积s之间的面积差
△
s，即
△
s＝s
n-s
n-1
，且
△
s≠0。在此情况下，当上述计算结果中
△
s≠0时，可以说明作为当前充电周期(即第n个充电周期)中第二阶段p2的取样波形存在异常，该第n个充电周期中的第二阶段p2，上桥开关tc未导通。
114.其中，m≥1，m为正数。需要说明的是，电压阈值vth可以是平台电压vt(图中以此为例)，也可以是为平台电压vt附近的数值，本技术对此不做限定，具体设置方式同示例一，此处不再赘述。
115.例如第n-2、n-1、n周期的第二阶段p2中，取样波形的积分面积s分别是s1，s2和s3，
116.△
s1＝s2-s1＝s2，
117.△
s2＝s3-s2，
118.由于
△
s1和
△
s2都不为零，因此，可以判断n个充电周期的波形为异常波形。
119.在本技术的另一些实施例中，也可以计算相邻两个充电周期的积分面积s之和，即n＝sn+s
n-1
，若和n不为0，则断出所述取样波形为异常波形。
120.同上，本技术对具体的运算方式不做限定，只要能判别出异常波形即可。
121.在此情况下，控制器203可以包括积分单元和处理单元，其中，积分单元用于对面积的积分，处理单元用于将积分的面积值进行运算后输出逻辑信号，驱动下桥驱动电路205动作。
122.本示例中，也可以设置上述取样电路。取样电路的设置方式同上所述，此处不再赘述。
123.示例三
124.本示例，与示例一相同，上述取样波形是否出现异常是指，第n个周期中第二阶段p2取样波形是否异常，来判断上桥开关tc是否导通。与示例一不同之处在于本示例中，如图8c所示，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器203获取取样波形在第n-1个充电
周期的第二阶段p2的平台电压vt和第n个充电周期的第二阶段p2中取样波形的峰值电压vp，且vp＞vt。如图8c所示，当前充电周期，即第n个充电周期的第二阶段p2中取样波形的峰值电压vp满足vp＞vt的情况，因此，可以得出第n个充电周期为异常波形。其中，n≥2，n为整数。
125.在此情况下，控制器203用于获取并比较峰值电压vp和平台电压vt后输出逻辑信号，驱动下桥驱动电路205动作。
126.本示例中，也可以设置上述取样电路。取样电路的设置方式同上所述，此处不再赘述。
127.示例四
128.本示例，与示例一相同，上述取样波形是否出现异常是指，第n个周期中第二阶段p2取样波形是否异常，来判断上桥开关tc是否导通。与示例一不同之处在于本示例中，如图8d所示，当前充电周期的取样波形出现异常包括：控制器203获取第n个充电周期的第三阶段p3末端(即第n+1个充电周期的第一阶段p1的起始端)，取样波形的电压vq大于或等于电压阈值vth(例如30v)。其中，当取样波形在第三阶段p3末端的电压vq大于30v时，会导致下桥开关td开通时损耗较大。
129.例如图8d中，第n个充电周期的第三阶段p3末端的电压为vq2，在n-1个充电周期中，第三阶段p3末端的电压为vq1。其中，vq2＞30v，vq1＝0v，因此，当前充电周期，即第n个充电周期所对的波形为异常波形，n-1个充电周期所对的波形为正常波形。n的取值同上所述。
130.正常波形时，第n个充电周期的第三阶段p3末端的电压(即第n+1个充电周期的第一阶段p1的起始端)会因为上桥开关tc的开通，而在初级线圈lm的位置产生一个负向的电流，在该电流的作用下，抽走下桥开关td中寄生电容中的电量，从而使得取样波形的电压值快速降为0或接近0。而异常波形时，上桥开关tc关断，并不存在上述负向电流，从而导致第n个充电周期的第三阶段p3末端的电压较大，因此，可以通过检测第n个充电周期的第三阶段p3末端的电压值来判断当前充电周期的取样波形是否为异常波形。此外，本技术对电压阈值vth不做限定，也可以根据需求进行设定。
131.在此情况下，控制器203可以包括比较器，将取样波形在第三阶段p3末端的电压vq与电压阈值vth，例如上述30v比较后输出逻辑信号，驱动下桥驱动电路205动作。
132.在本技术的另一些实施例中，还可以将上述四种方式中至少选取两种混合使用，例如图9a所示，判断波形的方法可以包括以下步骤：
133.s101、控制器203获取取样点第n个充电周期的波形，其中，n为整数。
134.s102、任意选取示例一至示例四中的m种方式对波形进行同步判定。m大于等于2，m为整数。其中，示例一为针对同一周期的波形的峰值电压vp或者积分面积s与阈值进行比较的方式，示例二为将连续至少两个周期的波形的峰值电压vp或者积分面积s做运算后与阈值进行对比的方式，示例三为前一周期的平台电压vt与后一周期的峰值电压vp作比较的方式，示例四为将充电周期第三阶段p3末端的电压vq与阈值作对比的方式，例如，可以选取示例一、示例二和示例三的三种方式同步判定。
135.s103、m种方式的判定结果中n次都为异常波形(m大于等于n)。例如，对上述m种方式进行判定，查看m种方式中的几次，例如n次判定结果均为异常波形。
136.s104、最终判定结果为异常波形。
137.其中，若n次判定结果为异常波形，则最终判定结果为异常波形。例如，n为3，3次判定结果都为异常波形，则最终判定结果为异常波形。
138.s105、驱动第n+1个充电周期下桥开关td关断。
139.s106、最终判定结果为正常波形。
140.其中，若小于n次(小于3次)判定结果为异常波形，则最终判定结果为正常波形。需要说明的是，可以根据需求设定m和n的值，本技术对此不做限定。
141.此外，又例如图9b所示，判断波形的方法还可以包括以下步骤：
142.s201、控制器203获取取样点第n个充电周期的波形，其中，n为整数。
143.s202、任意选取示例一至示例四中的一种方式对波形进行判定。其中，示例一为针对同一周期的波形的峰值电压vp或者积分面积s与阈值进行对比的方式，示例二为将连续至少两个周期的波形的峰值电压vp或者积分面积s做运算后与阈值进行对比的方式，示例三为前一周期的平台电压vt与后一周期的峰值电压vp作比较的方式，示例四为将充电周期第三阶段p3末端的电压vq与阈值作对比的方式，例如，可以选取示例一的方式进行判定。
144.s203、判定结果是否为异常波形。具体的，对s202中的方式进行判定，查看判定结果是否为异常波形。
145.s204、任意选取示例一至示例四中的另一种方式进行判定。若s203的判定结果为异常波形，则触发另一种方式进行判定，例如，选取示例二的方式进行再次判定。
146.s205、判定结果是否为异常波形。具体的，执行s204步骤后，查看判定结果是否为异常波形。
147.s206、最终判定结果为正常波形。具体的，若s203和s205的判定结果为正常波形，则最终判定结果为正常波形。
148.s207、最终判定结果为异常波形。若s205判定结果为异常波形，则最终判定结果为异常波形。
149.s208、驱动第n+1个充电周期下桥开关td关断。
150.需要说明的是，本技术对具体混合使用的方法不做限定，只要能够通过混合上述方法，判定出结果为异常波形即可。
151.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何在本技术揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。