一种双重pwm调制的无感充电器制造技术

本发明专利技术公开了一种双重pwm调制的无感充电器。充电器包括mcu控制电路、双重pwm高频开关电路、高频功率变压器电路、C滤波输出电路；所述双重pwm高频开关电路的控制模式是在传统的功率pwm调制的基础上，再增加一重间歇pwm，由此构成双重pwm调制。由于双重pwm的应用，输出整流滤波电路里可以不需要L滤波电感，从而节省了成本，增加了充电器可靠性。还由于双重pwm的应用产生了间歇充电脉冲，这样的充电器有利于去硫化、减少析氢、减少失水、控制热平衡、增强蓄电池的电化学反应、延长电池的使用寿命、增大充电功率缩短充电时间、提高电池容量、同时增加电动车的续行里程。

A dual PWM modulated inductance-free charger

【技术实现步骤摘要】
一种双重pwm调制的无感充电器
电子
，具体为充电器。
技术介绍
为了叙述方便，本专利技术使用以下简称：“功率pwm”指传统的功率脉宽调制；“间歇pwm”指本专利技术约定的用于产生间歇脉冲的广义脉宽调制；“间歇系数”指指本专利技术约定的间歇pwm占空比随充电时间变化的系数；“间歇指数包”指指本专利技术约定的双重pwm在各充电状态的初始Ton、Toff系数，它是一个数组。图4为传统的单重PWM调制的充电器功率电路模块图。从图中看出，变压器是单重PWM调制的，而且是按图1的功率pwm模式持续工作的。目前的充电器，基本硬件结构都是差不多的，在这个传统的充电器领域，它们都有一个共同的特性——单重pwm调制。在整个充电过程中，高频功率变压器的输入控制，都是用开关管来完成的。这个开关管的控制，都采用一种功率pwm脉宽调制。它的问题是周期很短(50us以下)，而且是持续的工作，无法实现持续的长周期的间歇脉冲。这对铅酸电池或免维护电池的维护不利。有的充电器只是在开始和结束阶段，附加一个简单的充电关停操作，也号称是脉冲充电了，显然效果很差。图6为单重充电器输出LC滤波电路，其输出滤波电路是LC滤波器，里面有个大大的L滤波电感，这就增加了成本和充电器的重量，降低了充电器可靠性和充电效率。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是为了解决上述两个不足：一个是增强对蓄电池的维护；另一个是节省L滤波电感，降低充电器成本，提高充电器可靠性。所述充电器包括mcu控制电路、双重pwm高频开关电路、高频功率变压器电路、C滤波输出电路。所述mcu控制电路连接所述双重pwm高频开关电路。所述mcu控制电路是整个充电器的管理中心。所述双重pwm高频开关电路连接所述高频功率变压器电路。所述高频功率变压器的初级开关完全由所述mcu通过所述双重pwm高频开关电路控制。所述双重pwm高频开关电路是一种应用MOS管或IGBT组成的高频PWM脉宽调试电路。所述双重pwm高频开关电路的控制模式是在传统的功率pwm调制的基础上，再增加一重间歇pwm，由此构成双重pwm调制。所述双重pwm调制是指在一个周期里，Ton为充电时间，以传统功率pwm工作，属于传统充电器的模式，Toff为关闭时间，功率pwm完全关闭。所述双重pwm调制是在整个充电的过程中，增加了一重间歇pwm调制，根据蓄电池不同的充电阶段和本身的充电特性，调整间歇pwm的参数而得到不同的间歇充电脉冲，以此来延长电池的使用寿命、增大充电功率缩短充电时间、提高电池容量、增加电动车的续行里程。以此解决上述传统充电器遇到的问题。在整个充电过程中，还要不断采集输出电流。此时，所述mcu控制电路连接电流采集电路。充电器限流的值是通过所述电流采集电路在整个周期中的平均值来判断的。在整个充电过程中，还要不断采集充电器内外的温度。此时，所述mcu控制电路连接温度采集电路。所述温度采集电路包含内部功率部件的温度和外部蓄电池的温度。因为这些温度的值是所述双重pwm的重要参数。所述外部蓄电池的温度主要用于充电器的温度补偿。所述高频功率变压器电路连接所述C滤波输出电路。所述高频功率变压器使用的材料是铁氧体。所述C滤波输出电路可以不含L滤波电感。图7为双重PWM调制的充电器输出C滤波电路。与传统的充电器比较，本专利技术在变压器的控制和输出整流滤波的结构有重大区别。由于双重pwm的应用，所述输出整流滤波电路里可以不需要L滤波电感，从而节省了成本，增加了充电器可靠性，提高了充电效率，减轻了充电器的重量。当需要放电功能时，所述mcu控制电路连接放电电路。当需要负脉冲功能时，所述mcu控制电路连接负脉冲电路。所述温度采集电路包括充电器内部散热器温度和外部电池温度。本专利技术的效果：有利于去硫化、减少析氢、减少失水、控制热平衡、增强蓄电池的电化学反应、增大充电功率缩短充电时间、提高电池容量、同时增加电动车的续行里程。而且本专利技术的充电器的输出滤波电路可以不用L滤波电感，节省了成本，增加了充电器可靠性，提高了充电效率，减轻了充电器的重量。附图说明图1为传统功率pwm时序图；图2为双重pwm时序图；图3为双重pwm工作流程图；图4为单重PWM调制的充电器功率电路模块图；图5为双重PWM调制的充电器功率电路模块图；图6为单重充电器输出LC滤波电路；图7为双重PWM调制的充电器输出C滤波电路。具体实施方式图5为双重PWM调制的充电器功率电路模块图。包括AC/DC变换电路1、前级整流与PFC电路2、高频功率变压器电路3、C滤波输出电路4、双重PWM高频开关电路5、mcu6控制电路。下面结合附图，对本专利技术的工作过程详细介绍。AC/DC1变换电路连接前级整流与PFC电路2。AC/DC1变换电路功能是把市电的交流变为直流。交流来源包含220v单相输入，或380v三相输入。其核心部件是整流桥。前级整流电路与PFC2连接AC/DC变换电路1、高频功率变压器电路3。前级整流与PFC电路2，是把前级得到的脉冲直流电变成纹波较小的直流电。其核心部件是滤波电容。对于要求高的应用，其核心电路是PFC电路。高频功率变压器电路3连接前级整流与PFC电路2、双重PWM高频开关电路5、C滤波输出电路4。高频功率变压器电路3是充电器前后极功率转换的器件，前后极电器隔离。高频功率变压器3电路的开关受双重PWM高频开关电路5的控制。C滤波输出电路4连接高频功率变压器电路3。C滤波输出电路4的输入来源于高频功率变压器电路3，其输出连接蓄电池。C滤波输出电路4，是把高频功率变压器电路3输出的脉冲电压转换成小纹波的电压。其实现见图7。图7为双重PWM调制的充电器输出C滤波电路，与图6所示的单重充电器输出LC滤波电路相比，直接去掉了L滤波电感。C滤波输出电路4的核心部件是电解电容。而传统滤波电路是LC滤波电路，其核心部件是电感和电解电容。但这里要特别说明的是，本专利技术所述C滤波输出电路4可以不含L滤波电感。如果非要加一个L滤波电感，系统也能工作。但如果要恶意增加这个L滤波电感来回避本专利的保护，那是徒劳的。双重PWM高频开关电路5连接高频功率变压器电路3、mcu控制电路6。双重PWM高频开关电路5的工作模式就是双重pwm调制，详述如下：图1为传统功率pwm时序图。在一个周期t内，t1为开关管开启时间，t2为开关管关闭时间。充电时有两种控制模式:一种是周期t不变调整t1的大小，这叫调宽；一种是t1不变调整t的大小，这叫调频。调频和调宽根本上讲都属于脉宽调制，其实就是调占空比。这里t的大小是微秒uS级的，高频开关电源的来源就在这里。本专利技术的特征是在此基础上增加了一重间歇pwm。图2为双重pwm时序图。在一个周期里，Ton为充电时间，以功率pwm工作，功率管在不停的开关操作，属于传统充电器的范畴；Toff为关闭时间，功率pwm完全关闭，充电器没有任何功率输出。在Toff时间内，根据成本和客户要求还可以增加两种功能：放电功能和负脉冲功能。但这两种功能都是瞬间完成的，时间是微秒uS级的。所以在Toff时间内可以有三个动作:完全关闭、放电、负脉冲。Toff的时间可以很长，一般取10ms到3s，是传统脉冲间歇时间的1000倍以上，而且整个充电过程都是这个机制。这完全能满足蓄电池的技术要求，达到维护电池的目的。在充电过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双重pwm调制的无感充电器，其特征在于：所述充电器包括mcu控制电路、双重pwm高频开关电路、高频功率变压器电路、C滤波输出电路；所述mcu控制电路连接所述双重pwm高频开关电路；所述双重pwm高频开关电路连接所述高频功率变压器电路；所述高频功率变压器电路连接所述C滤波输出电路；所述双重pwm高频开关电路的控制模式是在传统的功率pwm调制的基础上，再增加一重间歇pwm，由此构成双重pwm调制。

【技术特征摘要】
2018.03.02 CN 20181017615061.一种双重pwm调制的无感充电器，其特征在于：所述充电器包括mcu控制电路、双重pwm高频开关电路、高频功率变压器电路、C滤波输出电路；所述mcu控制电路连接所述双重pwm高频开关电路；所述双重pwm高频开关电路连接所述高频功率变压器电路；所述高频功率变压器电路连接所述C滤波输出电路；所述双重pwm高...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：天津九九电子有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12