一种BUCK充电装置的制作方法

本实用新型涉及不间断电源应用领域，特别是一种BUCK充电装置。

背景技术：

在一般工业用的不间断电源应用中，大多时候使用如96V或192V的单组电池作为不间断电源的直流源。当市电异常时，由不间断电源中的单组电池为负载设备进行供能。还有一些其它行业，如数据机房、通信等行业，多采用如360V的双组电池作为UPS的直流源。当市电异常时，由不间断电源中的双组电池为负载设备进行供能，从而达到高效、长时间持续供能的优点。

然而在目前使用的不间断电源中的充电电路中，当出现需对单组电池与双组电池进行充电的情况时，需开发不同的充电电路对电池进行充电。

通常在实际开发应用中，需要针对不同客户的需求，针对不同的电池组个数而开发不同的充电装置，造成产品型号繁多，不利于产品开发、生产以及维护等各个环节的工作。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种BUCK充电装置，可适用于需对单组电池或双组电池进行充电的不间断电源，满足不同场合的充电功率应用需求，适用场合广。

本实用新型采用以下方案实现： 一种BUCK充电装置，具体包括一整流升压电路与一降压充电电路；所述整流升压电路的输入端与市电相连，所述整流升压电路的正母线电压输出端连接至所述降压充电电路的正母线电压输入端，所述整流升压电路的负母线电压输出端连接至所述降压充电电路的负母线电压输入端，所述整流升压电路的参考电平输出端连接至所述降压充电电路的参考电平输入端；

所述降压充电电路包括第一开关器件、第二开关器件、第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感以及控制开关；所述第一开关器件的集电极作为所述降压充电电路的正母线电压输入端，所述第二开关器件的发射极作为所述降压充电电路的负母线电压输入端；所述第一开关器件的发射极与所述第一电感的一端、第一二极管的阴极相连；所述第二开关器件的集电极与所述第二二极管的阳极、第二电感的一端相连；所述第一二极管的阳极、第二二极管的阴极、所述控制开关的一端相连并作为所述降压充电电路的第二输出端；所述第一电感的另一端作为所述降压充电电路的第一输出端；所述第二电感的另一端作为所述降压充电电路的第三输出端；所述控制开关的另一端作为所述降压充电电路的参考电平输入端。

进一步地，所述整流升压电路具体包括第一晶闸管、第二晶闸管、第三电感、第四电感、第三开关器件、第四开关器件、第三二极管、第四二极管、第一电容以及第二电容；所述第一晶闸管的阳极与所述第二晶闸管的阴极相连并作为所述整流升压电路的第一输入端；所述第三开关器件的发射极与所述第四开关器件的集电极相连并作为所述整流升压电路的第二输入端；所述第一晶闸管的阴极经所述第三电感连接至所述第三开关器件的集电极以及所述第三二极管的阳极；所述第二晶闸管的阳极经所述第四电感连接至所述第四开关器件的发射极以及所述第四二极管的阴极；所述第三二极管的阴极连接至所述第一电容的正极并作为所述整流升压电路的正母线电压输出端，所述第四二极管的阳极连接至所述第二电容的负极并作为所述整流升压电路的负母线电压输出端，所述第一电容的负极与所述第二电容的正极相连并作为所述整流升压电路的参考电平输出端。

进一步地，所述控制开关包括继电器、可控硅、MOS管。

较佳的，本实用新型的BUCK充电装置应用于双母线拓扑，市电电压正负半波分别经过整流升压电路，生成正母线和负母线电压。生成的正负母线电压作为降压充电电路的输入。

当充电对象为单组电池时，控制开关断开，此时上下两只充电开关管同驱动，构成单BUCK电路，对单组电池进行充电。当充电对象为双组电池时，控制开关闭合。此时上下两只充电开关管驱动不同，构成双BUCK电路：

如果市电电压处于正半波，则正母线升压，双BUCK电路中上行 BUCK电路的输入为正母线电压，对双组电池中上行电池进行充电；同理，如果市电电压处于负半波，则负母线升压，双BUCK电路中下行 BUCK电路的输入为负母线电压，对双组电池中下行电池进行充电。

与现有技术相比，本实用新型可适用于需对单组电池或双组电池进行充电的不间断电源，满足不同场合的充电功率应用需求，适用场合广。同时本实用新型有利于不间断电源产品的开发，减少相近似产品的重复开发，提高研发、生产、维护的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型实施例中当电池为单组电池、开关SA断开时的等效电路图。

图3为本实用新型实施例中在两管同时开通期间，对BUCK电路中的电感元件L1、L2进行储能的储能回路示意图。

图4为本实用新型实施例中在两管同时关断期间，对BUCK电路中的单组电池进行充电的续流回路示意图。

图5为本实用新型实施例中当电池为双组电池、开关SA闭合时的等效电路图。

图6为本实用新型实施例中对上行 BUCK电路中的电感元件L1进行储能的储能回路示意图。

图7为本实用新型实施例中对降压充电电路第一输出端与第二输出端所接入的上行电池组进行充电的续流回路示意图。

图8为本实用新型实施例中对下行 BUCK电路中的电感元件L2进行储能的储能回路示意图。

图9为本实用新型实施例中对降压充电电路第二输出端与第三输出端所接入的下行电池组进行充电的续流回路示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种BUCK充电装置，包括一整流升压电路与一降压充电电路；所述整流升压电路的输入端与市电相连，所述整流升压电路的正母线电压输出端连接至所述降压充电电路的正母线电压输入端，所述整流升压电路的负母线电压输出端连接至所述降压充电电路的负母线电压输入端，所述整流升压电路的参考电平输出端连接至所述降压充电电路的参考电平输入端；

所述降压充电电路包括第一开关器件Q1及其体二极管、第二开关器件Q2及其体二极管、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电感L1、第二电感L2以及控制开关SA；所述第一开关器件的集电极作为所述降压充电电路的正母线电压输入端，所述第二开关器件的发射极作为所述降压充电电路的负母线电压输入端；所述第一开关器件的发射极与所述第一电感的一端、第一二极管的阴极相连；所述第二开关器件的集电极与所述第二二极管的阳极、第二电感的一端相连；所述第一二极管的阳极、第二二极管的阴极、所述控制开关的一端相连并作为所述降压充电电路的第二输出端；所述第一电感的另一端作为所述降压充电电路的第一输出端；所述第二电感的另一端作为所述降压充电电路的第三输出端；所述控制开关的另一端作为所述降压充电电路的参考电平输入端。

在本实施例中，所述整流升压电路包括一整流电路以及两个独立的升压电路，具体包括第一晶闸管SCR1、第二晶闸管SCR2、第三电感L3、第四电感L4、第三开关器件Q3及其体二极管、第四开关器件Q4及其体二极管、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电容C1以及第二电容C2；所述第一晶闸管的阳极与所述第二晶闸管的阴极相连并作为所述整流升压电路的第一输入端；所述第三开关器件的发射极与所述第四开关器件的集电极相连并作为所述整流升压电路的第二输入端；所述第一晶闸管的阴极经所述第三电感连接至所述第三开关器件的集电极以及所述第三二极管的阳极；所述第二晶闸管的阳极经所述第四电感连接至所述第四开关器件的发射极以及所述第四二极管的阴极；所述第三二极管的阴极连接至所述第一电容的正极并作为所述整流升压电路的正母线电压输出端，所述第四二极管的阳极连接至所述第二电容的负极并作为所述整流升压电路的负母线电压输出端，所述第一电容的负极与所述第二电容的正极相连并作为所述整流升压电路的参考电平输出端。

在本实施例中，所述控制开关包括继电器、可控硅、MOS管。

下面具体阐述本实施例的工作过程。

（1）当充电对象为单组电池时，开关SA断开，构成单BUCK充电电路，对单组电池进行充电。此时等效电路如图2所示，在一个供能工作周期内，控制第一开关器件Q1及第二开关器件Q2的驱动，使两管驱动相同，即同时开通，同时关断。具体包括以下两个阶段：

第一阶段：在两管同时开通期间，对降压充电电路中的第一电感L1、第二电感L2进行储能，其储能回路如图3所示。

第二阶段：在两管同时关断期间，对降压充电电路中的单组电池进行充电，其续流回路如图4所示。

通过单BUCK电路开关管的开通及关断，完成电感储能及二极管续流，实现对单组电池进行充电。

（2）当电池为双组电池时，开关SA闭合。此时上下两只充电开关管驱动不同，即：

正母线升压时，第一开关器件Q1的驱动为高频驱动，Q1高频切割正母线电压，第二开关器件Q2关断。实现对双组电池中的上行电池组的充电。负母线升压时，第一开关器件Q1关断，第二开关器件Q2驱动为高频驱动，Q2高频切割正母线电压。实现对双组电池中的下行电池组的充电。

即通过闭合SA，控制Q1、Q2的驱动，构成双BOOST电路，可实现对双组电池的充电。其等效电路如图5所示。

当正母线升压时，第一开关器件Q1驱动为高频驱动，第一开关器件Q1高频切割正母线电压，第二开关器件Q2关断。对双组电池中的上行电池组的充电具体包括以下阶段：

第一阶段：对上行 BUCK电路中的第一电感L1进行储能，其储能回路如图6所示。

第二阶段：对降压充电电路第一输出端与第三输出端所接入的上行电池组进行充电，其续流回路如图7所示。

当负母线升压时，第一开关器件Q1关断，第二开关器件Q2驱动为高频驱动，第二开关器件Q2高频切割正母线电压。实现对双组电池中的下行电池组的充电，其充电过程具体包括以下阶段：

第一阶段：对下行 BUCK电路中的第二电感L2进行储能，其储能回路如图8所示。

第二阶段：对降压充电电路第二输出端与第三输出端所接入的下行电池组进行充电，其续流回路如图9所示。

值得一提的是，本实用新型保护的是硬件结构，至于设计通信软体不要求保护。以上仅为本实用新型实施例中一个较佳的实施方案。但是，本实用新型并不限于上述实施方案，凡按本实用新型方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。