稳压恒流充电控制电路制造技术

一种稳压恒流充电控制电路。其原边开关峰值电流采样反馈及单周期积分变换环路检测获得谐振主回路中瞬时变化的谐振电流信号，并将其还原为相应的电压信号形成锯齿波电压信号；副边输出电压采样反馈环路，用以检测获得输出电压的变化；输出电流信号采样与控制环路，用以检测获得输出充电回路的充电电流平均值，放大为相应的电压信号；即时变频控制及保护电路确保电路启动或故障发生时系统能够实现软启动，并快速的对系统所提出的增益要求进行频率响应；驱动电源电路则实现开关管的快速导通与关断。该电路可以跟随系统工作环境的变化快速调节工作频率来满足系统增益要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术技术属于电力电子技术应用领域，特别涉及一种稳压恒流充电控制电路。
技术介绍
越来越多的工业设备，新能源交通工具采用二次动力型高能电池供电，以减少对石油依赖的同时降低对大气环境的污染。二次动力电池包括铅酸蓄电池，磷酸铁锂电池，镍氢电池等可以反复进行充放电使用，这就需要数千瓦到数百千瓦的稳压恒流充电装置；而目前行业中95%以上的大功率充电装置均采用工频变压器降压后再整流斩波的控制方式，这样的充电装置需要大量的铜线和矽钢片，体积大，成本高且转换效率低至60%，大量的电能变为热量被白白浪费掉；其中有少部分的大功率充电装置采用开关电源方式，例如全桥、半桥、推挽或双管正激电路，这些电路拓扑的原边与副边的谐波电流都非常大，开关管不能够实现完全的软开关，因此损耗大，可靠性差，无故障使用寿命较短。现有的谐振式功率变换装置一般都采用单电压环反馈控制方式，主要是将输出电压采样信号与控制电路的电压基准进行比较，以输出误差信号来调节电路的工作频率，从而达到输出稳定的目的。但是，谐振式功率变换装置的谐振槽主回路由具有惯性特点的元器件组成，其本身具有相当大的惯性，对电路中出现的电压及电流的瞬时变化、外来的扰动信号或者反馈控制信号的响应速度很慢，其响应时间与元器件的固有参数相关，至少需要数个工作周期；当系统响应并进行调节时，这些有害的瞬时变化或信号对变换器造成的损坏已经形成了，因此自激振荡、波形畸变、ZVS功能丧失，甚至炸管等现象就会很容易发生，系统工作不可靠。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种稳压恒流充电控制电路解决高频充电装置响应速度慢的技术问题。一种稳压恒流充电控制电路，其包括:原边开关峰值电流采样反馈及单周期积分变换环路，用以检测获得谐振主回路中瞬时变化的谐振电流信号，将该谐振电流信号还原为相应的电压信号，并形成锯齿波电压信号；副边输出电压采样反馈环路，用以检测获得输出电压的变化；输出电流信号采样与控制环路，用以检测获得输出充电回路的充电电流平均值，放大为相应的电压信号后，在恒流充电过程中，使这个表征充电电流平均值的电压信号跟随电流设定值信号来变化；即时变频控制及保护电路，用以接收该锯齿波电压信号，以及该副边输出电压采样反馈环路以及该输出电流信号采样与控制环路的输出，确保电路启动或故障发生时，系统能够实现软启动，并快速的对系统所提出的增益要求进行频率响应；驱动电源电路，连接于该即时变频控制及保护电路与输出端之间，采用正激开关电源方式，用以实现开关管的快速导通与关断。本技术的具体实施方式通过采样原边开关峰值电流，输出电压及电流信号，使充电机装置在输入电网电压波动较大时，大容量蓄电池电压较低及输出浪涌电流很大时的恶劣工作环境下能够对瞬时变化的大电流峰值信号进行即时响应，使控制信号快速跟随系统工作环境的变化，快速调节工作频率来满足系统增益要求，从而，有效地改善了变频谐振电路对外界信号响应滞后的缺点，使谐振式稳压恒流充电装置在输出电压从低电压向高电压变化，输出电流从小电流向大电流变化的全过程中仍能保持低谐波干扰、高效率以及更好的动态响应及工作稳定性。附图说明图1是本技术稳压恒流充电控制电路的具体实时方式的原理方框图；图2是本技术稳压恒流充电控制电路的具体实时方式的原边开关峰值电流采样反馈环路及单周期积分环路的电路原理图；图3是本技术稳压恒流充电控制电路的具体实时方式的副边输出电压采样反馈环路的电路原理图；图4a是本技术稳压恒流充电控制电路的具体实时方式的输出电流信号采样与控制环路的部分电路原理图；图4b是本技术稳压恒流充电控制电路的具体实时方式的输出电流信号采样与控制环路的另一部分电路原理图；图5是本技术稳压恒流充电控制电路的具体实时方式的即时变频控制及保护电路的电路原理图；图6是本技术稳压恒流充电控制电路的具体实时方式的驱动电源电路的电路原理图。具体实施方式以下结合附图和实施例对专利技术进行详细的说明。如图1所示，本技术稳压恒流充电控制电路包括:原边开关峰值电流采样反馈及单周期积分变换电路102、副边输出电压采样反馈环路103、输出电流信号采样与控制环路104、即时变频控制及保护电路105、驱动电源电路106。其中，即时变频控制及保护电路105包括:开机软启动电路1051、驱动脉冲归零检测电路1052、即时频率调节电路1053以及双路输出的PWM电流型控制芯片1054。原边开关峰值电流采样反馈及单周期积分变换电路102，用以检测获得谐振主回路中瞬时变化的谐振电流信号，并将获得的谐振电流信号还原为相应的电压信号，并形成锯齿波电压信号后接入即时变频控制及保护电路105中；副边输出电压采样反馈环路103，用以检测获得输出电压的变化，送入PWM (PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)电流型控制芯片1054 ；输出电流信号采样与控制环路104，用以检测获得输出充电回路的充电电流平均值，放大为相应的电压信号后，在恒流充电过程中，使这个表征充电电流平均值的电压信号跟随电流设定值信号来变化；即时变频控制及保护电路105，用以确保电路启动是或故障发生时，系统能够实现软启动，并快速的对系统所提出的增益要求进行频率响应。其中包括:开机软启动电路1051、驱动脉冲归零检测电路1052、即时频率调节电路1053以及两路输出的PWM电流型控制芯1054 ;其中，开机软启动电路1051，确保电路启动时或故障发生时，系统能够实现软启动；驱动脉冲归零检测电路1052，以其检获的输出脉冲的归零信息帮助单周期积分变换电路中的积分电容复位，同时指示两路输出的PWM电流型控制芯片1054准备开始输出下一个半周的驱动脉冲信号；即时频率调节电路1053是充电控制电路实现变频控制的关键，其将驱动脉冲的下降沿信号用微分电路提取出来，在每半个周期的驱动脉冲结束时，使两路输出的PWM电流型控制芯片内部振荡器的工作状态在极短的时间内发生跳转，从而快速对系统所提出的增益要求进行频率响应；两路输出的PWM电流型控制芯片1054，由电压误差放大器、电流比较器、触发器、与门电路、分相器、振荡器及图腾柱驱动电路构成，提供两路驱动脉冲信号。驱动电源电路106，采用正激开关电源方式，提供足够大的脉冲电流，使被驱动的开关管(如:M0SFET，金氧半场效晶体管)的工作状态快速越过米勒电压平台，以实现开关管的快速导通与关断；同时确保在驱动脉冲信号归零后，开关管处于关断状态，即开关管的栅荷被快速释放掉，回复到高阻状态。工作时，原边开关峰值电流采样反馈及单周期积分变换电路102检测获得谐振主回路中瞬时变化的谐振电流信号，通过桥式整流器整流后，再经单周期积分变换还原为电压信号，并形成表征主谐振回路中谐振电流的平均值大小(i)及上升斜率(di/dt)的锯齿波电压信号，接入即时变频控制及保护电路105中。当原边开关峰值电流急剧增大时，原边开关峰值电流采样反馈电路会给单周期积分变换电路中的积分电容灌入大电流，此时锯齿波电压信号的上升斜率(di/dt)急剧增大呈饱和状，积分时间缩短，积分电容上的电压信号迅速增大，这样就快速响应了主回路中瞬时变化的谐振电流信号。这一点在避免谐振主回路中出现故障时电流失控的情形可以起到至关重要的作用。副边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳压恒流充电控制电路，其特征在于，所述稳压恒流充电控制电路包括：原边开关峰值电流采样反馈及单周期积分变换环路，用以检测获得谐振主回路中瞬时变化的谐振电流信号，将所述谐振电流信号还原为相应的电压信号，并形成锯齿波电压信号；副边输出电压采样反馈环路，用以检测获得输出电压的变化；输出电流信号采样与控制环路，用以检测获得输出充电回路的充电电流平均值，放大为相应的电压信号后，在恒流充电过程中，使这个表征充电电流平均值的电压信号跟随电流设定值信号来变化；即时变频控制及保护电路，用以接收所述锯齿波电压信号，以及所述副边输出电压采样反馈环路以及所述输出电流信号采样与控制环路的输出，确保电路启动或故障发生时，系统能够实现软启动，并快速的对系统所提出的增益要求进行频率响应；驱动电源电路，连接于所述即时变频控制及保护电路与输出端之间，采用正激开关电源方式，用以实现开关管的快速导通与关断。

【技术特征摘要】
1.一种稳压恒流充电控制电路，其特征在于，所述稳压恒流充电控制电路包括: 原边开关峰值电流采样反馈及单周期积分变换环路，用以检测获得谐振主回路中瞬时变化的谐振电流信号，将所述谐振电流信号还原为相应的电压信号，并形成锯齿波电压信号; 副边输出电压采样反馈环路，用以检测获得输出电压的变化； 输出电流信号采样与控制环路，用以检测获得输出充电回路的充电电流平均值，放大为相应的电压信号后，在恒流充电过程中，使这个表征充电电流平均值的电压信号跟随电流设定值信号来变化； 即时变频控制及保护电路，用以接收所述锯齿波电压信号，以及所述副边输出电压采样反馈环路以及所述输出电流信号采样与控制环路的输出，确保电路启动或故障发生时，系统能够实现软启动，并快速的对系统所提出的增益要求进行频率响应； 驱动电源电路，连接于所述即时变频控制及保护电路与输出端之间，采用正激开关电源方式，用以实现开关管的快速导通与关断。2.如权利要求1所述的稳压恒流充电控制电路，其特征在于，所述即时变频控制及保护电路包括:开机软启动电路、驱动脉冲归零检测电路、即时频率调节电路以及双路输出的PWM电流型控制芯片； 所述开机软启动电路，用于确保电路启动时或故障发生时，系统能够实现软启动； 所述驱动脉冲归零检测电路，用于以其检获的输出脉冲的归零信息帮助所述单周期积分变换电路中 的积分电容复位，同时指示所述两路输出的PWM电流型控制芯片准备开始输出下一个半周的驱动脉冲信号； 所述即时频率调节电路，用于将驱动脉冲的下降沿信号用微分电路提取出来，在每半个周期的驱动脉冲结束时，使两路输出的PWM电流型控制芯片内部振荡器的工作状态发生跳转，从而对系统所提出的增益要求进行频率响应； 所述两路输出的PWM电流型控制芯片，用于提供两路驱动脉冲信号。3.如权利要求2所述的稳压恒流充电控制电路，其特征在于， 所述驱动脉冲归零检测电路包括电阻R1、电阻R2、比较器U1A、二极管D 13与二极管D 14，驱动脉冲的归零信息通过二极管D 13与二极管D 14输入到比较器UlA的同相输入端，电源经过串联连接的电阻Rl与电阻R2分压后输入比较器UlA的反相输入端，比较器UlA的输出端则为所述原边开关峰值电流采样反馈及单周期积分变换环路中的积分电容提供复位信号，同时指示两路输出的PWM电流型控制芯片准备开始输出下一个半周的驱动脉冲信号。4.如权利要求3所述的稳压恒流充电控制电路，其特征在于， 所述即时频率调节电路包括电阻R4、电容C3、稳压二极管ZD 2、二极管D 1、三极管Q1、电容C22 ； 其中，电容C22是两路输出的PWM电流型控制芯片内部振荡器的振荡电容，灌入振荡电容C22的电流主要由两部分组成，一部分是由两路输出的PWM电流型控制芯片内部振荡器的恒流源提供，另一部分是由三极管Ql提供；通过电阻R4、电容C3、稳压二极管ZD2、二极管D 1、二极管D 13与二极管D 14将驱动脉冲信号倍频后接入负载电阻R4，经由电容C3、稳压二极管ZD 2与二极管D I构成的微分电路，将驱动脉冲的下降沿信号提取出来，在每半个周期的驱动脉冲结束时，使三极管Ql瞬间饱和导通，此时VDD经过Ql的集电极与发射极、电阻Rl I对振荡电容C22灌入大电流，造成两路输出的PWM电流型控制芯片内部振荡器的工作状态发生跳转。5.如权利要求2所述的稳压恒流充电控制电路，其特征在于， 所述原边开关峰值电流采样反馈及单周期积分环路包括二极管D2、稳压二极管ZD1、电阻R5、电容C23、电阻R43、电容C25、桥式整流器BRl、电容C26及电流互感器CTl ;通过电流互感器CTl采样瞬时变化的开关峰值电流，经由桥式整流器BR1、电容C25进行整流滤波，得到倍频的开关峰值电流波形，在积分电容C23上形成表征谐振主回路中谐振电流的平均值大小及上升斜率的锯齿波电压信号，接入所述两路输出的PWM电流型控制芯片内部电流放大器的同相输入端，所述电流放大器的输出端与所述两路输出的PWM电流型控制芯片的比较器的同相输入端连接；当原边开关峰值电流急剧增大到一设定值时，通过二极管D 2与稳压二极管ZDl给积分电容C23灌入大电流。6.如权利要求2所述的稳压恒流充电控制电路，其特征在于， 所述副边输出电压采样反馈环路包括电阻R26、电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周红艳，
申请(专利权)人：周红艳，
类型：实用新型
国别省市：