通信电池限流充电系统的制作方法

本发明涉及不间断电源，特别涉及一种通信电池限流充电系统。

背景技术：

1、在基站通信设备和通信机房不间断电源的应用中，限流充电系统通常涉及emc(电池兼容性)问题，限流充电dc/dc模块是emc干扰源所在。现有emc解决方案，主要是将emc滤波电路接在电源主回路上(如图1所示)，在电源主回路路径上滤除传导干扰，在快速充电、限流充电和大电流放电三种工作模式下均要经过滤波电感：快速充电时，路径为充电器正端p+→emc滤波电路→电池组正极b+，电池组负极b-→负端开关(放电、充电)→emc滤波电路→充电器负端p-，充电电流为100a；限流充电时，路径为充电器正端p+→emc滤波电路→电池组正极b+，电池组负极b-→负端开关(放电)→限流充电dc/dc模块→emc滤波电路→充电器负端p-，充电电流限制在10a；大电流放电时，电池组正极b+→emc滤波电路→充电器正端p+→充电器负端p-→emc滤波电路→负端开关(放电、充电)→电池组负极b-，放电电流为100a。其中，防反开关的作用：一方面通过导通将输入输出的滤波电容和续流二极管连接到电池组正极b+，保证buck电路拓扑正常工作；另一方面在充电器反接的异常情况下控制断开，防止电路损坏。

2、上述emc解决方案中emc滤波电路的器件须等同电源主回路进行大功率设计，而功率越大，则体积越大，成本越高。如电流达100a时，基本都面临系统空间的局限和成本陡增的压力，故某些情况下甚至需通过降功率的方式来妥协设计，显然不能真正满足客户需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种结构设计简单，pcba体积小，成本低，且能够有效解决限流充电的emc问题的通信电池限流充电系统。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种通信电池限流充电系统，包括充电器、充电限流dc-dc转换电路、负端开关和电池组，还包括输入emc滤波电路、输出emc滤波电路、正端开关和防反开关，所述充电器的正端通过正端开关接入电池组的正极，且其负端通过负端开关接入电池组的负极，所述输入emc滤波电路的第一端通过防反开关接入充电器正端与正端开关的公共端，且其输出emc端接入充电器的负端，所述输出emc滤波电路的第一端接入电池组的正极，且其第二端接入负端开关，所述输入emc滤波电路通过充电限流dc-dc转换电路与输出emc滤波电路连接。

3、进一步地，所述充电限流dc-dc转换电路包括空心电感l、晶体管q、二极管d、滤波器c1、c2、、电阻r、控制芯片、第一驱动芯片和辅助电源，所述空心电感l的引脚1接入晶体管q的漏极，且其引脚2依次通过滤波器c1、c2和电阻r接入晶体管q的源极，所述二极管d的一端接入空心电感l与晶体管q的公共端，且其另一端接入滤波器c1与c2的公共端，所述空心电感l与滤波器c1的公共端接入输出emc滤波电路，所述晶体管q与滤波器c2的公共端接入输入emc滤波电路，所述滤波器c1与c2的公共端分别接入输入emc滤波电路和输出emc滤波电路，所述电阻r的两端分别接入控制芯片，所述控制芯片分别连接第一驱动芯片和辅助电源，所述辅助电源接入滤波器c1与c2的公共端，所述第一驱动芯片分别接入晶体管q的栅极和辅助电源。

4、进一步地，所述负端开关和正端开关为晶体管、继电器或开关电路。

5、进一步地，所述输入emc滤波电路包括共模电感l1、电容c3、c4、c5、c6、c7、c8，所述共模电感l1的引脚1通过防反开关接入充电器正端与正端开关的公共端，且其引脚2接入充电器负端，所述电容c3的一端接入共模电感l1的引脚1，且其另一端接入共模电感l1的引脚2，所述电容c4的一端接入共模电感l1的引脚1，且其另一端通过电容c5接入共模电感l1的引脚2，所述共模电感l1的引脚3和4分别接入充电限流dc-dc转换电路，所述电容c6的一端接入共模电感l1的引脚3，且其另一端接入共模电感l1的引脚4，所述电容c7的一端接入共模电感l1的引脚3，且其另一端通过电容c8接入共模电感l1的引脚4。

6、进一步地，所述输出emc滤波电路包括共模电感l2、电容c9、c10、c11、c12、c13、c14，所述共模电感l2的引脚1和2分别接入充电限流dc-dc转换电路，所述电容c9的一端接入共模电感l2的引脚1，且其另一端接入共模电感l2的引脚2，所述电容c10的一端接入共模电感l2的引脚1，且其另一端通过电容c11接入共模电感l2的引脚2，所述共模电感l2的引脚3接入电池组正极，且其引脚4接入负端开关，所述电容c12的一端接入共模电感l2的引脚3，且其另一端接入共模电感l2的引脚4，所述电容c13的一端接入共模电感l2的引脚3，且其另一端通过电容c14接入共模电感l2的引脚4。

7、进一步地，所述负端开关包括放电开关q1和充电开关q2，所述放电开关q1的源极接入电池组的负极，且其漏极与充电开关q2的漏极连接，所述充电开关q2的源极接入充电器的负端，所述共模电感l2的引脚4接入放电开关q1与充电开关q2的公共端。

8、进一步地，还包括控制电路，所述控制电路包括主控芯片、第二驱动芯片、第一驱动电路和第二驱动电路，所述正端开关通过第二驱动芯片接入主控芯片，所述防反开关通过第一驱动电路接入主控芯片，所述负端开关通过第二驱动电路接入主控芯片。

9、本发明的有益效果是：

10、(1)本发明增加正端开关与正端滤波并联旁路，原电路负端开关与负端滤波并联旁路，切断正端开关和负端开关(充电)，使充电路径只通过中间带滤波旁路的充电限流dc-dc转换电路，启动充电限流dc-dc转换电路并导通防反开关，使流经输入emc滤波电路和输出emc滤波电路的电流为小电流(如10a)，则输入emc滤波电路和输出emc滤波电路的器件只需满足小电流设计即可，减小了pcba体积，大幅降低了材料成本，容易实现，在性能、交付和成本上都有竞争力。

11、(2)本发明在主功率回路保留负端开关的基础上，增加了正端开关，以切断充电器正端回路，阻断了内部电路可能沿充电器正端漏出的传导干扰；同时，正端开关作为保护器件，符合更高的安规标准，在负端开关失效击穿(即保护器件单点失效)的故障情形下，起到二级保护作用，增强了电池组的使用安全性。

12、(3)本发明在充电限流dc-dc转换电路的输出端增加了输出emc滤波电路，使得充电限流dc-dc转换电路所产生的干扰围堵在其输入和输出的两端之间不漏出，在干扰源内部更加彻底滤除传导干扰。

13、(4)本发明在保证防反开关原有作用的基础上，防反开关、正端开关以及emc滤波器件在选型和控制逻辑上兼顾了可靠性设计，防反开关和正端开关做同步反逻辑控制，即正端开关导通时，防反开关断开，则限流充电停止；正端开关断开时，防反开关导通，则限流充电启动；上述控制保证了快速充电与限流充电之间切换工作的稳定性，尤其考虑到备电场景，在市电断电后，当限流充电转放电工作时，在正端开关转导通、防反开关转断开还没来得及执行的过渡瞬间，防反开关、emc滤波器件及其所在线路，能承受100a以上的过电流能力，以满足不间断供电的需求。