充电电池用转换调节器的制作方法

本实用新型涉及应急电源装置技术领域，具体涉及一种充电电池用转换调节器。

背景技术：

应急照明电源和灯具配合，即可组成应急照明灯具，在市电正常时，将市电输出至外接的灯具，在应急照明电源监测到市电异常或掉电时，可充电电池通过高频功率变换电路将电压传输至切换输出电路，再供应给外接的灯具，进行照明。

但是，现有应急照明电源在为可充电电池充电时一般由电阻线性限流，在充电过程中，可充电电池会发生变化，造成损耗大、发热量大、调节范围小且不利于电压波动大的场合应用。充电电池的充电效率低，并且电池类型单一，若应急照明电源的充电电池类型改变，则会严重影响应急照明电源的稳定性。

如何提高应急照明电源中充电电池的充电效率及可靠性，扩展充电电池的类型，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种充电电池用转换调节器，能够提高应急照明电源中充电电池的充电效率及可靠性，扩展充电电池的类型。

本实用新型提供一种充电电池用转换调节器，包括依次连接的整流滤波电路、隔离变换电路、稳压输出电路、可编程调节电压电路和微控制器。整流滤波电路设有母线电压正极，整流滤波电路用于将接收的市电进行整流、滤波处理，形成直流母线电压。

隔离变换电路包括电源管理模块和高频变压器，电源管理模块设有启动端、反馈端和控制端，启动端连接于母线电压正极，反馈端连接于稳压输出电路，控制端连接于高频变压的初级绕组的第一端，高频变压器包括初级绕组和次级绕组，初级绕组的第二端连接于母线电压正极，次级绕组连接于稳压输出电路。

进一步地，本实施例充电电池用转换调节器还包括充电执行电路，充电执行电路的一端与稳压输出电路连接，另一端与充电电池连接。

基于上述任意充电电池用转换调节器实施例，进一步地，稳压输出电路包括第一电阻(R11)、第二电阻(R15)、第三电阻(R20)、第四电阻(R21)、电容(C4)、光耦和稳压二极管(U3)，第一电阻(R11)分别与光耦的初级侧的正极和负极连接，第二电阻(R15)的第一端与光耦的初级侧的负极连接，第二电阻(R15)的第二端与电容(C4)的第一端连接，第二电阻(R15)的第二端还与稳压二极管(U3)的负极连接，第三电阻(R20)的第一端与光耦的初级侧的正极连接，第三电阻(R20)的第二端与电容(C4)的第二端连接，第四电阻(R21)的第一端与电容(C4)的第二端连接，第四电阻(R21)的第二端与地线连接，光耦的次级侧的发射极与地线连接，光耦的次级侧的集电极与电源管理模块的反馈端连接，稳压二极管(U3)的正极与地线连接。

基于上述任意充电电池用转换调节器实施例，进一步地，本实施例充电电池用转换调节器还包括：电池类型选择电路，连接于微控制器。

进一步地，充电执行电路包括依次连接的场效应管(Q5)和二极管，场效应管(Q5)的漏极与光耦的初级侧的正极连接，场效应管(Q5)的栅极与充电保护电路连接，场效应管(Q5)的源极与二极管的正极连接，二极管的负极与充电电池连接。

进一步地，本实施例充电电池用转换调节器还包括：依次连接的控制开关、第一三极管(Q3)和第二三极管(Q8)，控制开关与微控制器连接，第一三极管(Q3)还与充电电池的负极连接，第二三极管(Q8)还与充电电池的正极连接，控制开关根据微控制器的放电参数，控制第一三极管(Q3)和第二三极管(Q8)导通，充电电池放电。

进一步地，本实施例充电电池用转换调节器还包括：电池电压采样电路，电池电压采样电路分别与第一三极管(Q3)、第二三极管(Q8)和微控制器连接。

由上述技术方案可知，本实用新型充电电池用转换调节器，采用整流滤波电路将市电进行整流、滤波处理，形成直流母线电压。可编程调节电压电路根据微控制器发送充电模式调节指令，调节工作参数。稳压输出电路根据可编程调节电压电路的工作参数和当前电压，向电源管理模块反馈调节参数，扩大了参数调节范围，电源管理模块即可根据该调节参数控制高频变压器，高频变压器根据调节参数，将直流母线电压转换为脉冲电压，经过滤波处理后即可为不同类型的充电电池进行充电。该充电电池用转换调节器能够根据微控制器的充电模式指令和当前电压，进行电压转换调节，大大提高充电效率，降低充电过程中的热量损耗。

并且，可编程调节电压电路采用高电平有效模式，能够防止微控制器失控而损坏充电电池。

因此，本实用新型充电电池用转换调节器，能够提高应急照明电源中充电电池的充电效率及可靠性，扩展充电电池的类型。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出了本实用新型所提供的一种充电电池用转换调节器的结构示意图；

图2示出了本实用新型所提供的一个整流滤波电路连接示意图；

图3示出了本实用新型所提供的一个隔离变换电路的连接示意图；

图4示出了本实用新型所提供的一个稳压输出电路的连接示意图；

图5示出了本实用新型所提供的一个可编程调节电压电路的连接示意图；

图6示出了本实用新型所提供的一个微控制器的各引脚示意图；

图7示出了本实用新型所提供的一个充电执行电路的连接示意图；

图8示出了本实用新型所提供的一个控制电路和监测电路的连接示意图；

图9示出了本实用新型所提供的一个光状态指示电路连接示意图；

图10示出了本实用新型所提供的一个声状态指示电路连接示意图；

图11示出了本实用新型所提供的一个测试开关电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

图1示出了本实用新型提供一种充电电池用转换调节器，包括依次连接的整流滤波电路1、隔离变换电路2、稳压输出电路3、可编程调节电压电路4和微控制器5。

结合图2，整流滤波电路1设有母线电压正极+300，整流滤波电路1 用于将接收的市电进行整流、滤波处理，形成直流母线电压。

结合图3，隔离变换电路2包括电源管理模块U5和高频变压器T1。电源管理模块U5设有启动端、反馈端和控制端。电源管理模块U5的第三管脚为启动端VCC，该启动端通过限流电阻R12和R13连接于母线电压正极，电源管理模块U5的第四管脚为反馈端FB，该反馈端连接于稳压输出电路3，电源管理模块U5的第六、七、八管脚为控制端，该控制端连接于初级绕组的第一端。高频变压器T1包括初级绕组和次级绕组，初级绕组的第二端连接于母线电压正极，次级绕组连接于稳压输出电路。

在实际应用时，微控制器5发送充电模式调节指令至可编程调节电压电路4，可编程调节电压电路4根据充电模式调节指令调节工作参数，稳压输出电路3根据工作参数和/或当前电压，反馈调节参数至电源管理模块，电源管理模块根据调节参数控制高频变压器将直流母线电压转换脉冲电压。

由上述技术方案可知，本实施例充电电池用转换调节器，采用整流滤波电路1将市电进行整流、滤波处理，形成直流母线电压。可编程调节电压电路4根据微控制器5发送充电模式调节指令，调节工作参数。稳压输出电路3根据可编程调节电压电路4的工作参数和当前电压，向电源管理模块反馈调节参数，扩大了参数调节范围，电源管理模块即可根据该调节参数控制高频变压器，高频变压器根据调节参数，将直流母线电压转换为脉冲电压，经过滤波处理后即可为不同类型的充电电池进行充电。该充电电池用转换调节器能够根据微控制器5的充电模式指令和当前电压，进行电压转换调节，大大提高充电效率，降低充电过程中的热量损耗。

并且，可编程调节电压电路4采用高电平有效模式，能够防止微控制器5失控而损坏充电电池。

因此，本实施例充电电池用转换调节器，能够提高应急照明电源中充电电池的充电效率及可靠性，扩展充电电池的类型。

为了进一步提高充电过程的可靠性和充电效率，具体地，在充电执行方面，结合图7，本实施例充电电池用转换调节器采用充电执行电路，图7示出了一种充电执行电路的实现方式，该充电执行电路包括依次连接的场效应管Q5、二极管D7和D8，场效应管Q5的漏极与光耦的初级侧的正极连接，二极管D8的负极与充电电池连接，用于在导通状态时将稳压输出电路3的直流电传输至充电电池。且二极管D7能够防止电池反向回流，二极管D8能够限制电阻R19的最大功耗电流，提高充电效率。

为了进一步确保高频变压器输出稳定的脉冲电压，具体地，结合图4，稳压输出电路3包括第一电阻R11、第二电阻R15、第三电阻R20、第四电阻R21、电容C4、光耦和稳压二极管U3。第一电阻R11分别与光耦的初级侧的正极和负极连接，第二电阻R15的第一端与光耦的初级侧U4A的负极连接，第二电阻R15的第二端与电容C4的第一端连接，第二电阻R15的第二端还与稳压二极管U3的负极连接，第三电阻R20的第一端与光耦的初级侧U4A的正极连接，第三电阻R20的第二端与电容C4的第二端连接，第四电阻R21的第一端与电容的第二端连接，第四电阻R21的第二端与地线连接。结合图3，光耦的次级侧U4B的发射极与地线连接，光耦的次级侧U4B的集电极与电源管理模块的反馈端连接。结合图4，稳压二极管U3的正极与地线连接。稳压输出电路3通过稳压二极管U3,控制光耦U4A/B工作，控制光耦U4A/B将高频变压器输出的脉冲电压大小反馈至电源管理模块U5，以使高频变压器T1调节转换出的脉冲电压的大小。

为了进一步提高与电池类型的兼容性，以便给不同类型的充电电池进行充电。本实施例充电电池用转换调节器还包括电池类型选择电路，电池类型选择电路连接于微控制器5，用于向微控制器5发送电池类型信息。微控制器5根据电池类型信息，向可编程调节电压电路4发送充电模式调节指令。该充电模式调节指令包括第一充电模式指令和第二充电模式指令，电池的类型包括镍镉、镍氢电池及锂电电池。

镍镉、镍氢电池在充电时选用第一充电模式指令，第一充电模式指令对应的各阶段工作状态为：在电池电压较低时，先设置小电流进行预充电，待充有一定电量时，设置恒定的电流进行充电，在电压达到一定数值时，再设置小电流进行补充电，在电压达到一定数值时，表示镍镉、镍氢电池已经充满。然后设置进入涓流充电模式。

锂电池在充电时选用第二充电模式指令，第一充电模式指令对应的各阶段工作状态为：在电池电压较低，则先设置小电流进行预充电，待有一定电量时，设置为恒定的大电流进行充电，在电压达到一定数值时，然后设置为恒定的电压进行充电，此时充电电流逐渐减小，R19的压降也逐渐减小，直至降低到设定值，然后设置进入涓流充电模式。采用本实施例充电电池用转换调节器，能够扩展充电电池的电池类型，为不同类型的充电电池提供电能够，并且能够提高充电效率。

具体地，在充电电池实时监测方面，结合图8，本实施例充电电池用转换调节器还包括依次连接的控制开关、第一三极管Q3和第二三极管Q8。控制开关即电阻R34，电阻R35的第一端与微控制器5连接，即管脚P0.1，电阻R35的第二端与微控制器5连接，即管脚AN4，电阻R34的第一端与微控制器5连接，即管脚AN4，电阻R34的第二端与地线连接。第一三极管Q3的基极与微控制器5连接，即管脚AN4，第一三极管Q3的发射极与地线连接，第一三极管Q3的集电极与电阻R36的第一端连接，电阻R36的第二端与第二三极管的基极连接。电阻R30的第一端与二极管D8的负极连接，电阻R30的第二端与第二三极管Q8的基极连接。微控制器5通过管脚AN4还能够监测第一三极管Q3的基极与集电极之间的电压，进而实现对温度监控，防止温度过高，对该充电电池用转换调节器形成过热保护，提高产品可靠性。控制开关根据微控制器5的放电参数，控制第一三极管Q3和第二三极管Q8导通，使充电电池放电，或实现对充电电池实时监测，例如，在充电过程中，该充电电池用转换调节器能够监测电池电压、充电电压、充电电流，以提高充电效率，在放电过程中，该充电电池用转换调节器能够监测放电电流，实现空载保护或过载保护，提高产品可靠性。

如在充电过程中，该充电电池用转换调节器实现监测充电电池的电池电压，具体使用电池电压采样电路实现，结合图8，电池电压采样电路包括第一采样电阻R37和第二采样电阻R38，第一采样电阻R37的第一端与第二三极管Q8的集电极连接，第一采样电阻R37的第二端与微控制器5的管脚AN0连接，第二采样电阻R38的第一端与微控制器5的管脚AN0连接，第二采样电阻R38的第二端与地线连接，微控制器5即可通过管脚AN0实现监测充电电池的电池电压。

具体地，结合图9，本实施例充电电池用转换调节器还包括状态指示灯，状态指示灯的光状态控制端与微控制器5连接，即LED-A管脚和LED-K管脚连接至微控制器5ASIC-03。状态指示灯用于指示各个工作状态，如红色表示电池在充电，绿色表示充电完成，黄色表示系统出现故障，绿色慢闪表示系统正在进行月检中，绿色快闪表示系统正在进行年检中等。

本实施例充电电池用转换调节器还包括蜂鸣器，结合图10，蜂鸣器的声状态控制端与微控制器5连接，即通过BUZ管脚连接至微控制器ASIC-03，在系统自检失败时，蜂鸣器发出声音，用于提示系统自检结果。同时，状态指示灯指示相应的颜色，如黄色，以便工作人员能够及时掌握当前电路的工作状况，若充电电池用转换调节器出现故障时，进行电路维护，以及实时掌握电池的充电状态。

本实施例充电电池用转换调节器还包括测试开关、测试开关的输入端与微控制器5连接，结合图11，即通过Key管脚连接至微控制器ASIC-03。在需要模拟断电检测或模拟月检、年检时使用，如按下小于三秒进行模拟断电检测，按下三至五秒进行模拟月检，按下大于五秒进行模拟年检等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。