一种正激型智能电子充电机主电路制造技术

本发明专利技术公开了一种正激型智能电子充电机的主电路，采用正激型工作原理，嵌入了单片机进行智能控制，具有可靠性好、抗干扰能力强、转换效率高、制造成本低的优点，能将220V的交流市电转换成蓄电池(瓶)充电所需的直流电源，可以适用于铅酸水蓄电池(瓶)、全密封免维护电池(瓶)、磷酸铁锂电池(瓶)的充电。额定输出电压有36、48、60、72伏特，额定输出电流有12、15、18、22、25、30安培等多种范围，最高输出功率可达2500瓦特。2500瓦特。2500瓦特。

【技术实现步骤摘要】
一种正激型智能电子充电机主电路


[0001]本专利技术的
属于2020年《国家重点支持的高新
》中：
[0002]第六类、新能源与节能(四)高效节能技术7.能源系统管理、优化与控制技术范畴。

技术介绍

[0003]随着国家新能源政策的实施，低碳环保的电动车己充斥市场，椐不完全统计，2018
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2021年，电动车市场保有量分别是3278
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3609
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3735
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3896(万辆)，年平均增长率为5.966％。《中国传统燃油车退出时间表研究》指出，中国在2050年前将实现燃油车完全退出市场，预计电动车年增长率会更加速。
[0004]电动车市场产品根据充电功率约可粗略分为三类。第一类为二轮家庭用单人车，其充电功率约数百瓦特；第二类为三轮商用载货车，以及四轮单位用车(叉车、牵引车、观光车、执法车、环卫车)，其充电功率约1000～2500瓦特；第三类为四轮轿车，其充电功率约6000瓦特及以上。
[0005]每部电动车需配备一个充电机，用于将市电电源充到车用蓄电池(瓶)内。第一类及第二类电动车由于充电功率较小，采用单体式充电机，使用220V市电为能源；第三类由于电动车充电功率最大，采用固定式充电桩，使用380V市电为能源。
[0006]第一类电动车用充电机功率最小、结构简单，多采用技术含量较低的“反激型”充电技术。第二类电动车用充电机功率较大、结构复杂，多采用技术含量较高的“正激型”充电技术。第三类电动车用充电桩功率更大，技术更复杂，需与三相四线电源配接，又需划路规划安装，国内现以政府与企业集团联合形式开发，并且要纳入各地方发展规划。
[0007]电动车的蓄电池充电，多采用了电子结构式充电机，简称电子充电机。这是由于电子充电机具有效率高、体积小、智能化的原因。其工作原理简述为：先是将交流市电通过低频整流电路转变为直流电，再通过电子电路控制功率半导体器件(MOSFET或IGBT)，对直流电进行通断式斩波，转变为高频交流电，后使用高频变压器转换为低压高频交流，最后用高频整流电路整流为低压直流电，即可对电动车蓄电池(瓶)进行充电。因为采用的高频交流的频率高达数万甚至数十万赫兹，远高于交流市电频率的50赫兹，所以电子充电机的高频变压器可以做得很小，使电子充电机具有了效率高、体积小的优点；电子充电机的电子电路都采用了嵌入单片机控制，所以又具有了智能充电的优点。
[0008]所谓正激型，是指当功率半导体功率器件将高频变压器初级接通直流电源时，高频变压器次级同时接通蓄电池(瓶)，高频变压器初级接通直流电源的能量通过变压器耦合的形式进入高频变压器的次级，直接对蓄电池(瓶)充电；当功率半导体器件断路时，高频变压器次级不对蓄电池(瓶)充电，其工作模式与普通电力变压器相类似。这种模式，由于无需变压器储能，所以充电功率可以做得较大。
[0009]正激型智能电子充电机的主电路，包含有多种电子元器件，其电路架构已有多种版本。如何提高电路的可靠性和智能化程度，增加抗干扰能力，降低制造成本，并能与嵌入式单片机密切配合，仍是人们不断探索和研究的课题。

技术实现思路

[0010]本专利技术公开了一种正激型智能电子充电机的主电路，采用正激型工作原理，嵌入了单片机进行智能控制，具有可靠性好、抗干扰能力强、转换效率高、制造成本低的优点，能将220V的交流市电转换成蓄电池(瓶)充电所需的直流电源，可以适用于铅酸水蓄电池(瓶)、全密封免维护电池(瓶)、磷酸铁锂电池(瓶)的充电。额定输出电压有36、48、60、72伏特，额定输出电流有12、15、18、22、25、30安培等多种范围，最高输出功率可达2500瓦特。
[0011]本主电路包含了(一)电源供给、(二)脉冲放大、(三)整形驱动、(四)斩波变频、(五)高频整流、(六)输出电流采样、(七)输出电压采样、(八)温度及用户反馈采样、(九)继电器风扇指示灯驱动和(十)嵌入式单片机等十部分。这十部分的信号能源流向关系标示在说明书附图1中；第(一)～(九)部分的电原理图标示在说明书附图2中，九部分之间已用虚线分隔开来；第(十)部分嵌入式单片机标示在说明书附图3中。
[0012]电源供给部分(一)，其功用是将220V交流市电进行整流滤波，产生约300V直流高压及12V、3.3V等三种直流电源，作为其它部分工作的能源。
[0013]电源供给部分(一)，包含有市电输入交流端子AC二只，保险丝P11一只，安规电容C11一只，电源滤波器B11一只，单相桥式整流器D11一只，高压储能电容C12一只，高压滤波电容C13一只，12V换压模块M11一只，12V储能电容C14一只，12V滤波电容C15一只，3.3V稳压模块M12一只，3.3V储能电容C16一只，3.3V滤波电容C17一只。
[0014]电源供给部分(一)，工作原理如下：交流端子AC接交流市电220V，从外界引入本机能量；P11串联在电路中，起过流保护作用；C11与B11组成电源抗干扰电路，不但防止市电源中的干扰脉冲干扰充电机电路正常工作，也防止本机的高频脉冲外窜，影响同电源线的其它电器工作；D11将220V市电交流整流成约300V的高压直流，送到C12中存储起来，为斩波变频电路提供能源，C13起高频旁路作用；M11是一个反激型电源模块，能将高压直流电源转换为12V直流电源VCC，C14和C15分别对12V直流起储能和滤波作用；M12是一个稳压电源模块，能将12V直流降为3.3V(VDD)，以供给单片机使用，C16和C17分别对3.3V直流起储能和滤波作用。
[0015]脉冲放大部分(二)，其功用是将单片机产生的高频方波脉冲信号进行功率放大，包括电压放大和电流放大，使之可靠地推动功率器件MOS管的通断。
[0016]脉冲放大部分(二)，包含有电阻R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28八只，电容C21、C22二只，三极管S21、S22、S23、S24四只，运算放大器模块M21一只，高频二极管模块M22、M23二只，高频推动变压器B21一只。
[0017]脉冲放大部分(二)，工作原理如下：高频脉冲的二个方波信号通过单片机的PA8、PB13的二个IO口送入脉冲放大部分，这二个信号互错开相位180度，且中间间隔有无信号的死区时间，信号的电压幅度约3.3V，电流约10mA，因此必须将其放大。信号经R21、R22、R23、R24分压后，分别送入M21的二个单元的输入端，经M21整形放大后，分别从二个输出端输出，又经R25、R26、R27、R38分压后，分别送到S21、S22、S23、S24的基极上，S21、S22、S23、S24与B21接成射极输出推挽模式，放大后的高频脉冲的二个方波信号就进入了B21的初级，又在B21的二个的次级线圈中形成二个倒相信号，后送入整形驱动部分。C21、C22的作用是本部分的滤波电路，防止本部分的高频脉冲干扰其它电路工作。M22、M23为B21初级线圈起箝制电源电位作用。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正激型智能电子充电机主电路，其特征在于：包含有(一)电源供给、(二)脉冲放大、(三)整形驱动、(四)斩波变频、(五)高频整流、(六)输出电流采样、(七)输出电压采样、(八)温度及用户反馈采样、(九)继电器风扇指示灯驱动和(十)嵌入式单片机等十部分；电源供给部分将220V交流市电进行整流滤波，产生300V及12V、3.3V三种直流电源；脉冲放大部分将单片机产生的高频方波脉冲信号进行功率放大；整形驱动部分对功率MOS管提供整形后的驱动信号；斩波变频部分的二只MOS管按驱动信号进行推挽通断斩波，将直流高压电源转变成高频的交流电能；高频整流部分将输出变压器次级的类正弦波高频交流电源，整流成直流电源；输出电流采样部分对输出电流采样，并将信号整形放大；输出电压采样部分对输出的直流充电电压采样；温度及用户反馈部分对机外环境温度和机内散热器温度进行采样，对用户反馈信号采样；继电器风扇指示灯驱动部分根据单片机输出指令，启动输出继电器、风扇及红绿指示灯；嵌入式单片机部分对充电机工作全过程实行智能化管理。2.根据权利要求1所述的一种正激型智能电子充电机主电路，其特征在于：电源供给部分，包含有市电输入交流端子AC二只，保险丝P11一只，安规电容C11一只，电源滤波器B11一只，单相桥式整流器D11一只，高压储能电容C12一只，高压滤波电容C13一只，12V换压模块M11一只，12V储能电容C14一只，12V滤波电容C15一只，3.3V稳压模块M12一只，3.3V储能电容C16一只，3.3V滤波电容C17一只；脉冲放大部分，包含有电阻R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28八只，电容C21、C22二只，三极管S21、S22、S23、S24四只，运算放大器模块M21一只，高频二极管模块M22、M23二只，高频推动变压器B21一只；整形驱动部分，包含有稳压二...

【专利技术属性】
技术研发人员：程德明，
申请(专利权)人：程德明，
类型：发明
国别省市：