一种电池预充电控制电路及控制方法技术

本发明专利技术公开一种电池预充电控制电路及控制方法，涉及电池预充电控制技术领域，包括隔离电源电路、控制电路和功率电路；所述控制电路包括高频滤波电路、RC定时器电路、PWM输出电路、主控芯片U1及其内部参考电压源。高频滤波电路一端与控制电路的主控芯片U1连接，另一端与功率电路的输出点连接，用于采集功率电路中的电压信号值经滤波后传输至主控芯片U1。本发明专利技术基于Buck电路原理，利用电感、电阻、MOS管等电气元器件特性进行电路设计，实现启动过程中避免因极性反接或瞬时冲击电流对其内部元器件的损坏，实现电流稳定输出及相对精准的控制，达到了预充电过程中充电安全稳定、充电时间快、整体功耗小的目的。整体功耗小的目的。整体功耗小的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种电池预充电控制电路及控制方法


[0001]本专利技术涉及电池预充电控制
，尤其是涉及一种电池预充电控制电路及控制方法。

技术介绍

[0002]充放电设备或仪器是电池制造、检测及应用行业必需的基础设施设备。随着电力、通信基础设施建设、储能、新能源汽车等行业的发展，电池的需求也在不断增长，相对应充放电仪器设备的需求也一路上行。
[0003]充放电设备或仪器与电池端连接启动前，为避免瞬间冲击大电流对充放电仪器中电路和元器件的损坏，需先对仪器设备内功率板上的电容进行预充电。现有的预充电装置或预充电电路中，主要通过预充电阻来防止由于高电流冲击而对开关元件产生过大的压力和损坏，同时通过控制限制充电电流，使电容器或电池逐渐充电，从而达到电池端电压与充放电设备中电容电压值平衡，保证充放电设备仪器能正常地进行充放电。
[0004]目前采用预充电阻的这种预充电装置或预充电路，其电阻值决定着预充电时间。过大的电阻值可能导致预充电时间过长，过小的电阻值有可能导致充电电流过大，对电源和负载造成冲击或损坏。另外预充电阻还存在着预充过程中的温升和功率消耗、不适用于大容量电容等问题。同时，随着预充次数的增多，预充电阻被反复冲击，容易造成寿命下降或遭到损坏，从而导致预充电发生故障或缺乏保护而引起电气事故。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种电池预充电控制电路及控制方法。采用如下的技术方案：
[0006]一种电池预充电控制电路，包括隔离电源电路、控制电路和功率电路；所述控制电路包括高频滤波电路、RC定时器电路、PWM输出电路和主控芯片U1；高频滤波电路一端与控制电路的主控芯片U1连接，另一端与功率电路的输出点连接，用于采集功率电路中的电压信号值经滤波后传输至主控芯片U1；
[0007]所述RC定时器电路与主控芯片U1连接，主控芯片U1根据RC定时器电路确定设置PWM的振荡频率；
[0008]所述PWM输出电路一端与主控芯片U1的连接，另一端与功率电路连接，为通过主控芯片U1输出PWM信号，并实现驱动功率电路中MOS管的导通与截止；
[0009]所述功率电路设有MOS管Q1，所述主控芯片U1控制MOS管Q1的通断；
[0010]所述主控芯片U1内部集成参考电压源和比较器，通过所采集到经高频滤波的电流信号值与参考电压值进行比较，调整PWM高低电平信号的输出周期和占空比，实现对MOS管Q1的通断的控制。
[0011]通过采用上述技术方案，通过预充电环节中预充电电路，使得充放电设备在和电池接入导通时，避免因极性反接或瞬时冲击电流对其内部元器件的损坏，延长了充放电设
备的元器件寿命。同时，预充电电路中经去耦滤波电流检测采样后，通过主控芯片所预设的PWM频率，控制PWM信号的输出，驱动功率电路中MOS管的导通与截止，从而实现对输出端电流进行控制并稳定输出，对充放电设备或负载中电容进行充电，使其电压能快速达到充放电设备或电容所需电压水平。
[0012]可选的，所述隔离电源电路是隔离电源模块，输入端与外部12V电源接口连接，输出端与控制电路中主控芯片U1连接，为主控芯片U1供电，用于将预充电电路中电源输入端和输出控制电路端完全隔离开。
[0013]通过采用上述技术方案，隔离电源电路主要元器件包括隔离电源模块，其输入端与外部12V电源接口连接，输出端与控制电路中主控芯片U1连接，为主控芯片U1供电。隔离电源电路主要用于将预充电电路中电源输入端和输出控制电路端完全隔离开来，解决因参考电平不同而带来的问题。
[0014]可选的，所述控制电路的元器件包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C3、电容C4、电容C5和主控芯片U1；
[0015]所述电阻R5和电容C4串联组成高频滤波电路，一端与主控芯片U1的CS引脚连接，另一端与功率电路的CS输出点连接；
[0016]所述电阻R6与电容C5串联组成RC定时器电路，与主控芯片U1的RT/CT引脚连接；
[0017]所述电容C3连接在主控芯片VREF引脚上；
[0018]PWM输出电路是电阻R7与电阻R8串联组成，一端与主控芯片U1的OUT引脚连接，另一端与功率电路中的PWM信号端连接。
[0019]通过采用上述技术方案，控制电路中电阻R5和电容C4串联，组成高频滤波电路。一端与主控芯片U1的CS引脚连接，另一端与功率电路中CS输出点连接，主要采集功率电路中的电压信号值经滤波后传输至主控芯片U1的CS引脚；
[0020]控制电路中电阻R6与电容C5串联，组成RC定时器电路，与主控芯片U1的RT/CT引脚连接。通过电阻和电容的数值，主控芯片会确定设置PWM的振荡频率；
[0021]VREF引脚能产生一个稳定的5V参考电压，该电压被作为芯片内部电路的参考电压。该参考电压可以用于作为IC内部的电压比较器的阈值、振荡器阈值。
[0022]可选的，主控芯片U1根据RC定时器电路充放电过程中电阻R5和电容C5的值来设置确定PWM脉冲的周期和频率，通过所采集到经高频滤波的电流信号值与主控芯片U1上的参考电压值进行比较，作为控制MOS管Q1的通断的依据。
[0023]通过采用上述技术方案，预充电电路中经去耦滤波电流检测采样后，通过主控芯片所预设的PWM频率，控制PWM信号的输出，驱动功率电路中MOS管的导通与截止，采集的信号值与芯片内部的电压基准值进行比较，当电压值超过基准值，通过PWM波关闭MOS管，R6和C5设定PWM的开关频率，芯片按照设定的频率输出PWM波，输出高电平，驱动MOS导通。当CS引脚的电压值超过芯片内部比较器的基准电压值时，将输出(out)信号转换成低电平，驱动MOS关闭。此过程在预充电过程中周而复始进行，从而实现对输出端电流进行控制并稳定输出，对充放电设备或负载中电容进行充电，使其电压能快速达到充放电设备或电容所需电压水平。
[0024]可选的，电容C3连接在主控芯片VREF引脚上，VREF引脚能产生一个稳定的5V参考电压，该电压被作为芯片内部电路的参考电压。
[0025]通过采用上述技术方案，控制电路中电容C3连接在主控芯片VREF引脚上，VREF引脚能产生一个稳定的5V参考电压，该电压被作为芯片内部电路的参考电压。该参考电压可以用于作为IC内部的电压比较器的阈值、振荡器阈值。
[0026]可选的，控制电路的元器件还包括滤波电容C6，滤波电容C6的一端连接在主控芯片U1的VCC引脚上，另一端与隔离电源电路中的引脚VO+连接，通过隔离电源电路给主控芯片U1提供工作电压。
[0027]通过采用上述技术方案，VCC引脚与滤波电容C6结合使用，以减少电源噪声和稳定芯片的工作电压。有助于保持芯片的稳定性和可靠性。
[0028]可选的，所述功率电路元器件包括二极管D1、二极管D2、尖峰电压抑制器件、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R3、电感L1和MOS管Q1；
[0029]所述二极管D1一端与充放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池预充电控制电路，其特征在于：包括隔离电源电路、控制电路和功率电路；所述控制电路包括高频滤波电路、RC定时器电路、PWM输出电路和主控芯片U1；高频滤波电路一端与控制电路的主控芯片U1连接，另一端与功率电路的输出点连接，用于采集功率电路中的电压信号值经滤波后传输至主控芯片U1；所述RC定时器电路与主控芯片U1连接，主控芯片U1根据RC定时器电路确定设置PWM的振荡频率；所述PWM输出电路一端与主控芯片U1的连接，另一端与功率电路连接，为通过主控芯片U1输出PWM信号，并实现驱动功率电路中MOS管的导通与截止；所述功率电路设有MOS管Q1所述主控芯片U1控制MOS管Q1的通断；所述主控芯片U1内部集成参考电压源和比较器，通过所采集到经高频滤波的电流信号值与参考电压值进行比较，调整PWM高低电平信号的输出周期和占空比，实现对MOS管Q1的通断的控制。2.根据权利要求1所述的一种电池预充电控制电路，其特征在于：所述隔离电源电路是隔离电源模块，输入端与外部12V电源接口连接，输出端与控制电路中主控芯片U1连接，为主控芯片U1供电，用于将预充电电路中电源输入端和输出控制电路端完全隔离开。3.根据权利要求2所述的一种电池预充电控制电路，其特征在于：所述控制电路的元器件包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C3、电容C4、电容C5和主控芯片U1；所述电阻R5和电容C4串联组成高频滤波电路，一端与主控芯片U1的CS引脚连接，另一端与功率电路的CS输出点连接；所述电阻R6与电容C5串联组成RC定时器电路，与主控芯片U1的RT/CT引脚连接；所述电容C3连接在主控芯片VREF引脚上；PWM输出电路是电阻R7与电阻R8串联组成，一端与主控芯片U1的OUT引脚连接，另一端与功率电路中的PWM信号端连接。4.根据权利要求3所述的一种电池预充电控制电路，其特征在于：主控芯片U1根据RC定时器电路充放电过程中电阻R5和电容C5的值来设置确定PWM脉冲的周期和频率，通过所采集到经高频滤波的电流信号值与主控芯片U1上的参考电压值进行比较，作为控制MOS管Q1的通断的依据。5.根据权利要求3所述的一种电池预充电控制电路，其特征在于：电容C3连接在主控芯片VREF引脚上，VREF引脚能产生一个稳定的5V参考电压，该电压被作为芯片内部电路的参考电压。6.根据权利要求3所述的一种电池预充电控制电路，其特征在于：控制电路的元器件还包括滤波电容C6，滤波电容C6的一端连接在主控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，林明星，彭吉幸，罗权，
申请(专利权)人：武汉源畅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：