一种变频式占空比扩展电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种变频式占空比扩展电路。


背景技术：

2.随着移动电子设备、手持工具的锂电池容量越来越大，对充放电电路的体积和成本的要求越来越严，多数锂电池充放电电路，均由一级高频双向电源来实现，而且需要越来越宽的充放电范围，以尽量完全利用锂电池的全部容量。其中，在放电时需要的占空比越宽越好，可是受必须有的固定的开关管死区时间(约200-500us)的影响，定频工作的放电开关管m2的占空比有个最大限制,大约在97-99％，电池最后10％左右能量因升压不足无法释放出来。以往对于该无法释放的10％容量有两种处理办法，一种是直接放弃这10％容量，使用容量更大的电芯来保证设计可用容量，但其体积大、成本高；另一是使用一个下降沿延时电路，当电池电压低占空比大到一定程度时，延时电路将占空比扩展到最大100％，但其主要缺陷在于当电路工作异常影响到调节环满输出时，可能让驱动长时间输出高电平，功率电路会有电感饱和功率电路严重短路的风险。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、成本低廉的能够将最大占空比进行扩展的变频式占空比扩展电路。
4.本实用新型包括电流感应器isen、差分放大器、运算放大器u1b、pwm控制器、电阻r1、电阻r2、电阻r3、三极管q1、定时电容ct以及定时电阻rt，电流感应器isen串联在外部充放电路中，差分放大器与电流感应器isen并联，差分放大器、运算放大器u1b以及pwm控制器的fb引脚依次电连接，pwm控制器的第一引脚、电容ct、定时电阻rt以及pwm控制器的第二引脚依次电连接，电阻r2与定时电容ct并联，电阻r2与三极管q1的集电极电连接，运算放大器u1b、电阻r1、三极管q1的基极、电阻r3、定时电阻rt依次电连接，三极管q1的发射极与定时电阻rt电连接，pwm控制器的第三引脚与外部充放电路中的驱动电路电连接。
5.pwm控制器的型号为uc3842。
6.差分放大器的型号为ina199。
7.运算放大器u1b的型号为lm324。
8.第一引脚为tc引脚。
9.第二引脚为tr引脚。
10.第三引脚为out引脚。
11.有益效果：本实用新型中，增加三极管q1、电阻r1、电阻r2、电阻r3，通过调整好r1/r3的值，保证只有fb引脚的值大于3.5v以后，三极管q1才会开始导通，此时三极管q1将定时电容ct的充电电流分流一部分，pwm控制器开关频率就会降低下来,假设开关频率降低到10k，因芯片的死区时间还是不变(例如为500ns)，此时能达到的最大占空比就能扩大到d＝(100us-500ns)/100us＝0.995,完成了将最大占空比扩展的目的。因为每个周期开关管还
是会关闭一个死区时间，电感有复位的时间，避免了在任何情况下，电感饱和电路短路的问题。而且整个降频过程是连续平滑进行的，电路的输出电流不会出现突变。
附图说明
12.图1是本实用新型的电路示意图。
具体实施方式
13.如图1所示，本实用新型包括电流感应器isen、差分放大器、运算放大器u1b、pwm控制器、电阻r1、电阻r2、电阻r3、三极管q1、定时电容ct以及定时电阻rt，电流感应器isen串联在外部充放电路中，差分放大器与电流感应器isen并联，差分放大器、运算放大器u1b以及pwm控制器的fb引脚依次电连接，pwm控制器的第一引脚、电容ct、定时电阻rt以及pwm控制器的第二引脚依次电连接，电阻r2与定时电容ct并联，电阻r2与三极管q1的集电极电连接，运算放大器u1b、电阻r1、三极管q1的基极、电阻r3、定时电阻rt依次电连接，三极管q1的发射极与定时电阻rt电连接，pwm控制器的第三引脚与外部充放电路中的驱动电路电连接。
14.在本具体实施例中，pwm控制器的型号为uc3842，差分放大器的型号为ina199，运算放大器u1b的型号为lm324，第一引脚为tc引脚，第二引脚为tr引脚，第三引脚为out引脚。
15.如图1所示，本实用新型与外部电池充放电路相连接。
16.在本实用新型中，定时电阻rt用以确定定时电容ct的充电电流，同时固定pwm控制器的开关频率。
17.多数通用型的定频pwm控制器，都有一个最小死区限制，例如500ns，设定开关频率100k,此时电路可能的最大占空比就只有d＝(10us-500ns)/10us＝0.95；当电池电压下降后，电路占空比达到0.95后，调节环输出的fb引脚已经超过pwm控制的最大有效输入值(典型值3.5v)，但此时电路占空比已经不能再增加,但fb引脚电压会继续上升，可是放电电流却会一直下降，电池最后的10％电量无法放出。因此，我们通过在充放电路中增加三极管q1，通过调整好电阻r1以及电阻r3的值，保证只有fb引脚的电压大于3.5v以后，三极管q1才会开始导通，此时三极管q1将定时电容ct的充电电流分流一部分，pwm控制器的开关频率就会降低下来,假设开关频率降低到10k，因芯片的死区时间还是500ns，此时能达到的最大占空比就能扩大到d＝(100us-500ns)/100us＝0.995,完成了将最大占空比扩展的目的。在此过程中，所述运算放大器u1b用以检测fb引脚的电压值。
18.本实用新型适用于电池充放电路的扩展领域。


技术特征：
1.一种变频式占空比扩展电路，其特征在于：包括电流感应器isen、差分放大器、运算放大器u1b、pwm控制器、电阻r1、电阻r2、电阻r3、三极管q1、定时电容ct以及定时电阻rt，所述电流感应器isen串联在外部充放电路中，所述差分放大器与所述电流感应器isen并联，所述差分放大器、所述运算放大器u1b以及所述pwm控制器的fb引脚依次电连接，所述pwm控制器的第一引脚、所述电容ct、所述定时电阻rt以及所述pwm控制器的第二引脚依次电连接，所述电阻r2与所述定时电容ct并联，所述电阻r2与所述三极管q1的集电极电连接，所述运算放大器u1b、所述电阻r1、所述三极管q1的基极、所述电阻r3、所述定时电阻rt依次电连接，所述三极管q1的发射极与所述定时电阻rt电连接，所述pwm控制器的第三引脚与外部充放电路中的驱动电路电连接。2.根据权利要求1所述的一种变频式占空比扩展电路，其特征在于：所述pwm控制器的型号为uc3842。3.根据权利要求1所述的一种变频式占空比扩展电路，其特征在于：所述差分放大器的型号为ina199。4.根据权利要求1所述的一种变频式占空比扩展电路，其特征在于：所述运算放大器u1b的型号为lm324。5.根据权利要求1所述的一种变频式占空比扩展电路，其特征在于：所述第一引脚为tc引脚。6.根据权利要求1所述的一种变频式占空比扩展电路，其特征在于：所述第二引脚为tr引脚。7.根据权利要求1所述的一种变频式占空比扩展电路，其特征在于：所述第三引脚为out引脚。

技术总结
本实用新型公开并提供了一种结构简单、成本低廉的能够将最大占空比进行扩展的变频式占空比扩展电路。本实用新型包括电流感应器ISEN、差分放大器、运算放大器U1B、PWM控制器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1、定时电容CT以及定时电阻RT，所述差分放大器、所述运算放大器U1B以及所述PWM控制器的FB引脚依次电连接，所述电阻R2与所述三极管Q1的集电极电连接，所述运算放大器U1B、所述电阻R1、所述三极管Q1的基极、所述电阻R3、所述定时电阻RT依次电连接，所述三极管Q1的发射极与所述定时电阻RT电连接，所述PWM控制器的第三引脚与外部充放电路中的驱动电路电连接。本实用新型适用于电池充放电路的扩展领域。电池充放电路的扩展领域。电池充放电路的扩展领域。


技术研发人员：陈健斌 陈凯 王进通 邓子珩
受保护的技术使用者：广东泰坦智能动力有限公司
技术研发日：2022.10.28
技术公布日：2023/1/31