一种大功率电池充电器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种大功率电池充电器及其控制方法，充电器包括控制面板、充电电路和控制电路，充电电路包括电压输入端子、半桥上开关管、半桥下开关管和变压器，变压器原边线圈与原边谐振电感、原边谐振电容串联在半桥下开关管S极与D极之间；变压器副边第一线圈与副边第二线圈串联，副边第一线圈与副边第二线圈的自由端分别与第一整流开关管D极、第二整流开关管D极连接，两个整流开关管的S极相互连接，第一整流开关管D极与第二整流开关管D极形成两个同步整流检测输入端；控制电路根据控制面板、两个同步整流检测输入端的信号控制半桥上开关管、半桥下开关管、第一整流开关管和第二整流开关管的导通。充电器体积小，同步整流检测准确。测准确。测准确。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率电池充电器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种大功率电池充电器及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展，电动车等设备的储能电池容量越来越大，为了加快充电速度，需要采用大功率充电器对设备进行充电。近年来，为了减小充电器损耗和体积，谐振软开关技术在大功率充电器中得到了广泛应用。LCC谐振变换器不仅具有软开关特性，而且当输出电压变化时，频率变化范围很小，具有良好的恒流特性，非常适合作为锂电池充电器的主电路。由于锂电池充电器一般输出电压较低、输出电流较大，因此需要采用同步整流方式以减小输出整流二极管的损耗。目前常用的同步整流电路为电流型同步整流和电压型同步整流电路两大类，但这两种同步整流电路均有其缺点：电流型同步整流电路需要采用电流互感器检测变压器副边电流，电路体积较大，并且存在检测精度不高，控制不精准的问题；电压型同步整流采用检测副边同步整流MOSFET的压降来控制MOSFET导通以实现同步整流，检测MOSFET两端压降的方法存在检测精度依赖于MOSFET寄生参数的问题，当MOSFET导通电阻较小时，由于MOSFET压降小，检测精度差，使同步整流MOSFET误触发，而当MOSFET导通电阻较大时，同步整流损耗较大。并且当副边电流断续时，同步整流MOSFET的寄生电容和变压器漏感将产生震荡，使检测电路误动作。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种大功率电池充电器及其控制方法，用以解决现有技术中电池充电电路中LCC谐振变换器的同步整流电路体积大、检测精度差的问题。<br/>[0004]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种大功率电池充电器，包括控制面板、充电电路和控制电路，其特征在于：所述充电电路包括电压输入端子、变压器和电压输出端子，电压输入端子的一端与半桥上开关管的D极连接，电压输入端子的另一端与半桥下开关管的S极连接并形成第二结点，半桥上开关管的S极与半桥下开关管的D极连接并形成第一结点，第一结点与第二结点之间连接有串联连接的原边谐振电感、原边谐振电容和变压器的原边线圈，变压器的副边设有副边第一线圈和副边第二线圈，副边第一线圈的一端与第一整流开关管的D极连接，副边第一线圈的另一端与副边第二线圈连接并形成第三结点，副边第二线圈的另一端与第二整流开关管的D极连接，第一整流开关管的S极与第二整流开关管的S极连接并形成地端，第三结点、地端分别与电压输出端子连接，电压输出端子的两端还并联有滤波电容和滤波电阻，第一整流开关管的D极与第二整流开关管的D极之间连接有副边谐振电容，第一整流开关管的D极、第二整流开关管的D极形成第一同步整流检测输入端和第二同步整流检测输入端；控制电路设有三个输入端和四个输出端，三个输入端分别与控制面板、第一同步整流检测输入端和第二同步整流检测输入端连接，四个输出端中的第一输出端与半桥上开关管的G极连接，第二输出端与半桥下开关管的G极连接，第三输出端与第一
整流开关管的G极连接，第四输出端与第二整流开关管的G极连接；通过第一输出端和第二输出端控制正向主开关管、半桥下开关管的开关频率实现输出电压电流的调节，通过第三输出端和第四输出端控制第一整流开关管、第二整流开关管的导通实现同步整流控制。
[0006]上述所述控制电路包括差分放大子电路、微分子电路和单片机芯片，第一同步整流检测输入端和第二同步整流检测输入端分别与差分放大子电路的两个输入端连接，差分放大子电路的输出端与微分子电路的输入端连接，单片机芯片的第一输入端与所述控制面板连接，单片机芯片的第二输入端、第三输入端分别与差分放大子电路的输出端、微分子电路的输出端连接，控制电路的四个输出端设置在单片机芯片上。
[0007]上述所述差分放大子电路包括第一分压电阻、第三分压电阻、第一钳位二极管和第二钳位二极管，第一分压电阻的一端与第一同步整流检测输入端连接，第一分压电阻的另一端与第二分压电阻连接，第二分压电阻的另一端与地端连接，第一分压电阻与第二分压电阻的接点与第一跟随放大器的同相输入端连接，第一跟随放大器的反相输入端与第一跟随放大器的输出端连接，第一跟随放大器的输出端还与第五电阻连接，第五电阻的另一端与差分放大器的同相输入端连接，差分放大器的同相输入端与地端之间还连接有第六电阻；第三分压电阻的一端与第二同步整流检测输入端连接，第三分压电阻的另一端与第四分压电阻连接，第四分压电阻的另一端与地端连接，第三分压电阻与第四分压电阻的接点与第二跟随放大器的同相输入端连接，第二跟随放大器的反相输入端与第二跟随放大器的输出端连接，第二跟随放大器的输出端还与第七电阻连接，第七电阻的另一端与差分放大器的反相输入端连接，差分放大器的反相输入端与差分放大器输出端之间连接有反馈电阻，差分放大器输出端还与第九电阻连接，第九电阻的另一端形成差分放大子电路的输出端，第一钳位二极管的阴极与稳压电源连接，第一钳位二极管的阳极与第二钳位二极管的阴极、差分放大子电路的输出端连接，第二钳位二极管的阳极与地端连接。
[0008]上述所述微分子电路包括微分电容、第四放大器、第三钳位二极管和第四钳位二极管，微分电容的一端与差分放大子电路的输出端连接，微分电容的另一端与第四放大器的反相输入端连接，第四放大器的同相输入端与地端之间连接有第十电阻,第四放大器的反相输入端与第四放大器的输出端之间还连接有第十一电阻，第四放大器的输出端与第十二电阻连接，第十二电阻的另一端形成微分子电路的输出端，第三钳位二极管的阴极与稳压电源连接，第三钳位二极管的阳极与第四钳位二极管的阴极、微分子电路的输出端连接，第四钳位二极管的阳极与地端连接。
[0009]本专利技术的第二个目的是提供一种大功率电池充电器的控制方法，其大功率电池充电器为上述所述的大功率电池充电器，其特征在于，控制方法包括：步骤A，根据控制面板发出的信号控制控制电路的第一输出端和第二输出端，以调节半桥上开关管、半桥下开关管的开关频率；步骤B，检测第一同步整流检测输入端和第二同步整流检测输入端的电压值，得到同步整流导通值；步骤C，当同步整流导通值等于第一预设值时，控制电路的第三输出端输出高电平，第一整流开关管导通，当同步整流导通值不等于第一预设值时，第三输出端输出低电平，第一整流开关管截止；步骤D，当同步整流导通值等于第二预设值时，控制电路的第四输出端输出高电平，第二整流开关管导通，当同步整流导通值不等于第二预设值时，第四输出端输出低电平，第二整流开关管截止。
[0010]上述所述步骤B，检测第一同步整流检测输入端和第二同步整流检测输入端Us2的
电压值，得到同步整流导通值中，同步整流导通值包括第一同步整流检测输入端与第二同步整流检测输入端之间的电压差，以及电压差的变化率。
[0011]上述所述步骤B，检测第一同步整流检测输入端和第二同步整流检测输入端的电压值，得到同步整流导通值中，同步整流导通值也可包括第一同步整流检测输入端与第二同步整流检测输入端之间的电压差分信号V01，以及电压差分信号的微分信号V02。
[0012]上述所述步骤C，当同步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率电池充电器，包括控制面板(1)、充电电路(2)和控制电路(3)，其特征在于：所述充电电路(21)包括电压输入端子Uin、变压器和电压输出端子Uout，电压输入端子Uin的一端与半桥上开关管S1的D极连接，电压输入端子Uin的另一端与半桥下开关管S2的S极连接并形成第二结点A2，半桥上开关管S1的S极与半桥下开关管S2的D极连接并形成第一结点A1，第一结点A1与第二结点A2之间连接有串联连接的原边谐振电感Lr、原边谐振电容Cs和变压器的原边线圈La，变压器的副边设有副边第一线圈Lb和副边第二线圈Lc，副边第一线圈Lb的一端与第一整流开关管Ss1的D极连接，副边第一线圈Lb的另一端与副边第二线圈Lc连接并形成第三结点A3，副边第二线圈Lc的另一端与第二整流开关管Ss2的D极连接，第一整流开关管Ss1的S极与第二整流开关管Ss2的S极连接并形成地端GND，第三结点A3、地端GND分别与电压输出端子Uout连接，电压输出端子Uout的两端还并联有滤波电容Co和滤波电阻RL，第一整流开关管Ss1的D极与第二整流开关管Ss2的D极之间连接有副边谐振电容Cp，第一整流开关管Ss1的D极、第二整流开关管Ss2的D极形成第一同步整流检测输入端Us1和第二同步整流检测输入端Us2；控制电路(3)设有三个输入端和四个输出端，三个输入端分别与控制面板(1)、第一同步整流检测输入端Us1和第二同步整流检测输入端Us2连接，四个输出端中的第一输出端O1与半桥上开关管S1的G极连接，第二输出端O2与半桥下开关管S2的G极连接，第三输出端O3与第一整流开关管Ss1的G极连接，第四输出端O4与第二整流开关管Ss2的G极连接；通过第一输出端O1和第二输出端O2控制正向主开关管S1、半桥下开关管S2的开关频率实现输出电压电流的调节，通过第三输出端O3和第四输出端O4控制第一整流开关管Ss1、第二整流开关管Ss2的导通实现同步整流控制。2.根据权利要求1所述的一种大功率电池充电器，其特征在于：所述控制电路(3)包括差分放大子电路(31)、微分子电路(32)和单片机芯片(33)，第一同步整流检测输入端Us1和第二同步整流检测输入端Us2分别与差分放大子电路(31)的两个输入端连接，差分放大子电路(31)的输出端Uo1与微分子电路(32)的输入端连接，单片机芯片(33)的第一输入端In1与所述控制面板(1)连接，单片机芯片(33)的第二输入端In2、第三输入端In3分别与差分放大子电路(31)的输出端Uo1、微分子电路(32)的输出端Uo2连接，控制电路(3)的四个输出端设置在单片机芯片(33)上。3.根据权利要求2所述的一种大功率电池充电器，其特征在于：所述差分放大子电路(31)包括第一分压电阻R1、第三分压电阻R3、第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D2，第一分压电阻R1的一端与第一同步整流检测输入端Us1连接，第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2连接，第二分压电阻R2的另一端与地端GND连接，第一分压电阻R1与第二分压电阻R2的接点与第一跟随放大器IC1的同相输入端连接，第一跟随放大器IC1的反相输入端与第一跟随放大器IC1的输出端连接，第一跟随放大器IC1的输出端还与第五电阻R5连接，第五电阻R5的另一端与差分放大器IC3的同相输入端连接，差分放大器IC3的同相输入端与地端GND之间还连接有第六电阻R6；第三分压电阻R3的一端与第二同步整流检测输入端Us2连接，第三分压电阻R3的另一端与第四分压电阻R4连接，第四分压电阻R4的另一端与地端GND连接，第三分压电阻R3与第四分压电阻R4的接点与第二跟随放大器IC2的同相输入端连接，第二跟随放大器IC2的反相输入端与第二跟随放大器IC2的输出端连接，第二跟随放大器
IC2的输出端还与第七电阻R7连接，第七...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖鸿飞，张福成，吴曜丞，
申请(专利权)人：中山市浩成自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：