大功率智能开关电源充电机控制电路制造技术

一种大功率智能开关电源充电机的控制电路，其微控器分别与稳压／稳流切换电路、模数转换电路、数模转换电路、保护电路、实时时钟电路、键盘电路和ＬＥＤ电路连接；脉宽调制模块分别与主功率电路、稳压／稳流切换电路、数模转换电路和保护电路连接；电压／电流取样电路分别与主功率电路和稳压／稳流切换电路连接；稳压／稳流切换电路和模数转换电路连接。该电路能够实现对开关电源充电机的稳压、稳流输出，并对其进行监控、定时和自动切换，同时检测开关电源充电机输出电压、电流并同步显示，从而实现对铅酸蓄电池组的自动充电和智能保护。另外，还设有ＰＣ机接口电路，可以实现对充电机的高级管理。具有智能化、低功耗、高效率、实用方便等特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于集成电路
，具体涉及一种大功率智能开关电 源充电机的控制电路。
技术介绍
开关电源是利用现代电力电子技术，根据负载对电源提出的输出稳压 或稳流特性的要求，利用反馈控制电路，通过控制开关功率管来稳定输出电压或电流的一 种电源。开关电源以其体积小、重量轻、效率高、输出稳定等优点得到了广泛应用。目前，对蓄电池的充电就是开关电源的一种典型应用。合理的充电策略对有效延 长蓄电池的使用寿命起着至关重要的作用。常规铅酸蓄电池充电器充电控制策略过于简 单，容易造成过充、欠充，缩短电池的使用寿命，而且多采用小电流慢充方式，导致充电时间 长，效率低，使用很不方便。我国市场上所谓的数字式开关电源一般其实只具有数字显示， 其内部的控制系统还是普遍采用模拟控制，存在控制电路复杂、调试灵活性差、抗干扰能力 差、输出电压电流调节不方便等缺点。另外，目前对铅酸蓄电池充电器和数字开关稳压电源 的研究都是独立的，人们使用的铅酸蓄电池充电器只能给蓄电池充电，开关稳压电源也只 有稳压的功能，不具备对蓄电池的充电功能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种大功率智能开关电源充电机的控制 电路，实现对开关电源充电机的稳压、稳流输出，并对其进行监控、定时和自动切换，同时检 测开关电源充电机输出电压、电流并同步显示，从而实现对铅酸蓄电池组的自动充电和智 能保护。为实现上述目的，本技术采取的技术方案是一种大功率智能开关电源充电机的控制电路，其特征在于它包括主功率电路、电 源模块、脉宽调制模块、电压/电流取样电路、稳压/稳流切换电路、模数转换电路、微控器、 数模转换电路、保护电路、实时时钟电路、键盘电路和LED电路，其中微控器分别与稳压/ 稳流切换电路、模数转换电路、数模转换电路、保护电路、实时时钟电路、键盘电路和LED电 路连接；脉宽调制模块分别与主功率电路、稳压/稳流切换电路、数模转换电路和保护电路 连接；电压/电流取样电路分别与主功率电路和稳压/稳流切换电路连接；稳压/稳流切换 电路和模数转换电路连接。所述微控器还与PC机接口电路连接。本技术提供的上述大功率智能开关电源充电机的控制电路，通过反馈到脉宽 调制模块上的取样电压值或电流值和根据负载要求设置的输出电压值或电流值的比较，来 调节脉宽调制模块的输出占空比，从而达到稳压或者稳流输出的目的。具体来说，根据稳压 或稳流的输出要求，通过电压/电流取样电路和稳压/稳流切换电路将输出电压值或电流 值反馈至脉宽调制模块，和通过键盘、微控器、数模转换电路设置的电压值或电流值进行比 较，从而调节脉宽调制模块的PWM输出；同时，将取样电压或电流通过模数转换电路送入微 控器，通过LED电路实时显示当前输出电压值和电流值。本技术由于采用了稳压/稳 流切换电路，当切换至稳压或稳流其中一种输出状态时，在锁定当前输出状态的情况下，仍 可分时采样输出电压和电流，并通过LED电路同步显示。由于设有实时时钟电路，可以显示 工作时间和设定稳压或稳流输出的时间。由于设置的保护电路包括过流保护电路和电源输出短路保护电路，当系统过流或电源输出短路时可以进行自动保护，其中过流保护电路是 通过对输出电流和设定的最大电流的比较，来决定是否关断脉宽调制模块，以实现过流保 护；电源输出短路保护电路是通过检测到电源输出短路信号，自动关断脉宽调制模块，以实 现电源输出短路保护。另外，由于该大功率智能开关电源充电机的控制电路还设有PC机接 口电路，设计了与PC机进行通信的接口，可以实现对充电机的高级管理。本技术提供 的大功率智能开关电源充电机的控制电路具有智能化、低功耗、高效率、成本低、实用方便 等特点。附图说明图1是本技术的系统结构框图图2a、图2b是本技术的电压取样电路图和电流取样电路图图3是本技术的稳压/稳流切换电路图图4是本技术的模数转换电路图图5是本技术的数模转换电路图和过流保护电路图图6是本技术的电源输出短路保护电路图图7是本技术的实时时钟电路图具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明图1为本技术的系统结构框图。如图1所示，本技术提供的大功率智能 开关电源充电机的控制电路的实施例中，包括主功率电路、电源模块、脉宽调制模块、电压/ 电流取样电路、稳压/稳流切换电路、模数转换电路、微控器、数模转换电路、保护电路、实 时时钟电路、键盘电路、LED电路和PC机接口电路，其中微控器分别与稳压/稳流切换电 路、模数转换电路、数模转换电路、保护电路、实时时钟电路、键盘电路和LED电路连接；脉 宽调制模块分别与主功率电路、稳压/稳流切换电路、数模转换电路和保护电路连接；电压 /电流取样电路分别与主功率电路和稳压/稳流切换电路连接；稳压/稳流切换电路和模 数转换电路连接。需要说明的是与微控器相连的PC机接口电路是考虑到对充电机进行高 级管理的需要增设的，当不需要此功能时，上述PC机接口电路可以省略。该开关电源充电机控制电路中的电源模块、脉宽调制模块、LED电路、键盘电路和 PC机接口电路为本领域技术人员所公知的现有技术。一般情况下，微控器为单片机，本实施 例中，微控器采用89S52单片机。电源模块采用专用驱动电源JS158。脉宽调制模块采用 脉宽调制器SG3525。LED显示是通过单片机控制MAX7219驱动实现。键盘采用4*4矩阵键 盘，通过74LS21四输入与门接入单片机的外部中断口，采用中断方式编程以提高单片机的 响应速度，减少系统资源的消耗。PC机接口电路采用MAX232实现PC机和单片机之间的电 平转换。图2a、图2b为本技术的电压取样电路图和电流取样电路图。其中，电压取样 采用直接电阻分压的方法，由第一分压电阻R1、第二分压电阻R2组成的分压电路对输出的 直流电压Vsa分压，得到符合要求(满足模数转换的输入要求)的电压，即取样电压Vso。第 一分压电阻Rl —端与输出电压Vsa连接，另一端与第二分压电阻R2、滤波电容Cl连接，并 接至取样电压输出Vso;第二分压电阻另一端和滤波电容Cl另一端连接，共同接入地GND。电流取样电路由霍尔电流传感器和放大电路组成，输出的直流电流Isa经霍尔电 流传感器输出后，再经放大电路放大，得到取样电流Iso。采用霍尔元件对电流取样精度高、 线性度好，还可以有效的避免插入损耗。本实施例中采用的霍尔电流传感器是CHB-200S，其额定电流是200A，测量范围为0 士300A;放大电路采用放大器0P07。具体电路连接如 下(1)霍尔电流传感器部分CHB-200S的“ + ” “_”端为其双电源供电端，其中“ + ”连 接+15V电源，“_”连接-15V电源；“M”端为其电流输出端，直接接入第一放大器Fl的同相 输入端3脚。测量电阻Rm和滤波电容C2并接在一块，一端和CHB-200S的“M”端连接，另一端接地GND。(2)放大电路部分第一放大器Fl采用双电源供电，其4、7脚为-5V与+5V电源 端，分别接-5V与+5V电源，并通过0. IuF的滤波电容C3、C4接地GND ；1、8脚为其失调电压 调整端，通过电位器Rsl连接在一起，Rsl的可调端接至+5V电源；2、3脚为其差分输入端， 其中2脚为反相输入端，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率智能开关电源充电机的控制电路，其特征在于：它包括主功率电路、电源模块、脉宽调制模块、电压／电流取样电路、稳压／稳流切换电路、模数转换电路、微控器、数模转换电路、保护电路、实时时钟电路、键盘电路、ＬＥＤ电路和ＰＣ机接口电路，其中：微控器分别与稳压／稳流切换电路、模数转换电路、数模转换电路、保护电路、实时时钟电路、键盘电路和ＬＥＤ电路连接；脉宽调制模块分别与主功率电路、稳压／稳流切换电路、数模转换电路和保护电路连接；电压／电流取样电路分别与主功率电路和稳压／稳流切换电路连接；稳压／稳流切换电路和模数转换电路连接。

【技术特征摘要】
一种大功率智能开关电源充电机的控制电路，其特征在于它包括主功率电路、电源模块、脉宽调制模块、电压/电流取样电路、稳压/稳流切换电路、模数转换电路、微控器、数模转换电路、保护电路、实时时钟电路、键盘电路、LED电路和PC机接口电路，其中微控器分别与稳压/稳流切换电路、模数转换电路、数模转换电路、保护电路、实时时钟电路、键盘电路和LED电路连接；脉宽调制模块分别与主功率电路、稳压/稳流切换电路、数模转换电路和保护电路连接；电压/电流取样电路分别与主功率电路和稳压/稳流切换电路连接；稳压/稳流切换电路和模数转换电路连接。2.根据权利要求1所述的大功率智能开关电源充电机的控制电路，其特征在于所述 微控器还与PC机接口电路连接。3.根据权利要求1或2所述的大功率智能开关电源充电机的控制电路，其特征在于 所述的保护电路包括过流保护电路和电源输出短路保护电路，其中过流保护电路由第二 D/A转换器(U7)和比较放大器(F2)组成，取样电流(Iso)与第二 D/A转换器(U7)设定的 最大电流通过比较放大器(F2)进行比较，比较后输出脉宽调制器的关断控制信号；电源输 出短路保护电路由第二放大器(F3)、驱动器(F4)和光耦(U9)组成，取样电压(Vso)经第二 放大器(F3)、驱动器(F4)送至光耦(U9)，再由光耦(U9)输出脉宽调制器的关断控制信号。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马胜前，赵丹，王睿庭，佘乾顺，马智峰，郑杰，杨志民，马永杰，摆玉龙，张维昭，范满红，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：实用新型
国别省市：62[中国|甘肃]