一种锂电池专用分充器的制作方法

本发明涉及隔离电源转化系统领域，尤其涉及一种锂电池专用分充器。

背景技术：

各种电子产品需要具有不同电压或电流的特定功率才能正确操作。例如，通用集成电路(ic)需要5v或3v，电动机需要12vdc电源，但对于lcd监视器的灯，1150v等更高的电压才能足够。因此，合适的电源转换器非常需要满足实际应用的要求。

锂电池专用分充器用于给锂电池供电，可以进行充电或者直接供电使用，二很多情况下，分充器连接插座需要将交流电转换层相应电压的稳定的直流电，将输入电源和负载分开，以防止负载因输入电源产生的异常浪涌电流而损坏，安全并且电路设计更简单

申请号cn201620783340.0为实用新型专利，公开了一种多路隔离电源电路，包括dc/dc变换器功率单元、第一变压器以及控制单元，且第一变压器的原边绕组连接到dc/dc变换器功率单元的输出端，所述控制单元的输出端连接到dc/dc变换器功率单元的控制端，所述电源电路还包括至少一个第二变压器且该第二变压器包括至少一个副边绕组；所述第一变压器包括有至少一个副边绕组，且所述第二变压器的原边绕组连接到第一变压器的副边绕组。实用新型通过将第一变压器的副边绕组连接到一个或多个第二变压器的原边绕组并由第二变压器的副边绕组精确实现多路互相隔离的电源输出。但是该电路不能获得恒定电压和恒定电流，且产生的反馈信号是模拟信号，容易受到外部电噪声的干扰，使得噪声容限较差。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中……的缺点，提供一种锂电池专用分充器。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种锂电池专用分充器，包括壳体和安装在壳体内的电源转换系统，电源转换系统包括整流单元、变压器、开关晶体管、输出单元、pwm控制器和信号拦截单元；

整流单元用于将ac电力转换为dc电力；整流单元用于将ac电力vac变换为dc电力vdc，整流单元可以通过传统的桥式整流装置实现，但并不意图限制本发明的范围，其他类型的整流电子设备也包括在本发明中。

变压器包括初级线圈，辅助线圈和次级线圈，初级线圈接收直流电源，辅助线圈通过感应流过初级线圈的电流产生辅助感应电流，辅助感应电流流过串联电阻器和产生辅助信号，次级线圈通过感应初级线圈的电流产生次级感应电流；

开关晶体管为mos晶体管，具有漏极、栅极和源极或bjt、集电极、基极和发射极，漏极或集电极连接到初级线圈，栅极或基极连接到传感电阻的一端，传感电阻的另一端接地，源极或发射极产生感应信号；mos晶体管为金属氧化物半导体晶体管，bjt为双极结晶体管；

输出单元包括输出晶体管，输出二极管和输出电容器，输出二极管的正端分别与输出晶体管的漏极和输出电容器的一端连接，输出二极管的负端与输出晶体管的源极连接，输出电容器的另一端与次级线圈连接，输出电容器并联连接到负载并产生输出功率；

第一pwm控制器包括第一端、第二端、第三端、第四端、发送端和接收端，第一端浮接，第二端通过驱动串联电阻与开关晶体管的栅极或基极连接，第三端接收辅助信号，第四端通过感应串联电阻与开关晶体管的源极或发射极连接并用于接收感应信号；第二pwm控制器包括第一端、第二端、第三端、第四端、发送端和接收端，第一端与输出二极管的负端连接，第二端与输出晶体管的栅极端连接，第三端与输出二极管的正端连接，第四端与负载连接；

信号拦截单元连接在第一pwm控制器和第二pwm控制器之间，变压器中还设有信号传感线圈，信号拦截单元通过信号传感线圈实现初级线圈和次级线圈的双向信号通信；第一pwm控制器和第二pwm控制器都为脉冲宽度调制控制器；

第一pwm控制器基于感应信号和辅助信号和第一pwm控制器接收端的电信号执行第一控制过程，产生具有pwm特征的驱动信号，第一pwm控制器的第二端将驱动信号传输至开关晶体管的栅极或基极驱动开关晶体管，第一pwm控制器产生第一数字输出信号，第一pwm控制器的发送端通过信号阻断单元将第一数字输出信号传输至第二pwm控制器的接收端；

作为优选，第二pwm控制器根据第二pwm控制器中第一端、第三端、第四端和第二pwm控制器的接收端的电信号执行第二控制过程，产生次级线圈调节信号，第二pwm控制器的第二端控制器将次级线圈调节信号传送到输出晶体管的栅极，第二pwm控制器产生第二数字输出信号，第二pwm控制器的发送端通过信号拦截单元将第二数字输出信号传输至第一pwm控制器的接收端，第二pwm控制器为信号拦截单元提供连接接口。连接接口使第一pwm控制器和第二pwm控制器之间的通信通过数字信号实现。

作为优选，第一pwm控制器包括数字控制器，pwm驱动器和adc，数字控制器为cpu或执行固件程序软件的mcu，数字控制器电连接到pwm驱动器和adc，数字控制器从第一pwm控制器的接收端接收数字输入信号并通过第一pwm控制器的发送端传输数字输入信号，第一pwm控制器的第一端、第三端和第四端与adc连接并将第一端、第三端和第四端的模拟信号转换成相应的数字信号，数字信号提供数字控制器产生数字pwm驱动信号，pwm驱动器的输入端接收数字pwm驱动信号，pwm驱动产生模拟驱动信号并通过pwm驱动器的输出端传输到第一pwm控制器的第二端。adc为模数转换器，cpu为中央处理单元，mcu为微控制器。

作为优选，第一pwm控制器的数字控制器实现第一控制过程实现pfc和/或llc的特性。pfc为功率因数校正，llc为逻辑链路控制。

作为优选，第二pwm控制器包括数字控制器，pwm驱动器和adc，数字控制器为cpu或执行固件程序软件的mcu，数字控制器电连接到pwm驱动器和adc，数字控制器从第二pwm控制器的接收端接收数字输入信号并通过第二pwm控制器的发送端传输数字输入信号，第二pwm控制器的第一端、第三端和第四端与adc连接并将第一端、第三端和第四端的模拟信号转换成相应的数字信号，数字信号提供数字控制器产生数字pwm驱动信号，pwm驱动器的输入端接收数字pwm驱动信号，pwm驱动产生模拟驱动信号并通过pwm驱动器的输出端传输到第二pwm控制器的第二端。adc为模数转换器，cpu为中央处理单元，mcu为微控制器。

作为优选，采用第二pwm控制器的数字控制器实现第二控制过程实现恒压、恒流、同步整流和线端补偿的特性。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

第一pwm控制器基于感应信号和辅助信号执行第一控制过程以产生具有pwm特征的驱动信号，第一pwm控制器的第二端将驱动信号传输到开关晶体管的栅极，开关晶体管驱动开关晶体管，第一pwm控制器产生第一数字输出信号，第一pwm控制器的发送端通过信号阻断单元将第一数字输出信号传送至第二pwm控制器的接收端。次级线圈调整信号到输出晶体管的栅极，第二pwm控制器产生第二数字输出信号，第二pwm控制器的发送端通过信号将第二数字输出信号传输到第一pwm控制器的接收端阻止单位。

系统采用信号拦截单元作为第一pwm控制器和第二pwm控制器之间的连接接口，以实现数字通信，从而提高抗噪能力，改善电气操作的稳定性，避免故障和保证信号质量，同时第二pwm控制器具有恒定电压/电流特征特别适合于对锂电池的充电/放电控制的应用，能够保护电池。

附图说明

图1是发明的结构示意图。

图2是本发明的第一pwm控制器或第二pwm控制器的功能方框图.

图3是根据本发明的电操作的示例性波形。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，1—整流单元、2—变压器、3—开关晶体管、4—输出单元、5—第一pwm控制器、6—第二pwm控制器、7—信号拦截单元、8—负载、21—初级线圈、22—辅助线圈、23—次级线圈、41—输出晶体管、42—输出二极管、43—输出电容器、51—pwm驱动器、52—数字控制器、53—adc。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种锂电池专用分充器，包括壳体和安装在壳体内的电源转换系统，电源转换系统包括整流单元1、变压器2、开关晶体管3、输出单元4、第一pwm控制器5、第二pwm控制器6、信号拦截单元7和负载8；

整流单元1用于将ac电力转换为dc电力；

变压器2包括初级线圈21，辅助线圈22和次级线圈23，初级线圈21接收直流电源，辅助线圈22通过感应流过初级线圈21的电流产生辅助感应电流，辅助感应电流流过串联电阻器和产生辅助信号，次级线圈23通过感应初级线圈21的电流产生次级感应电流；

开关晶体管3为mos晶体管，具有漏极、栅极和源极或bjt、集电极、基极和发射极，漏极或集电极连接到初级线圈21，栅极或基极连接到传感电阻的一端，传感电阻的另一端接地，源极或发射极产生感应信号；

输出单元4包括输出晶体管41，输出二极管42和输出电容器43，输出二极管42的正端分别与输出晶体管41的漏极和输出电容器43的一端连接，输出二极管42的负端与输出晶体管41的源极连接，输出电容器43的另一端与次级线圈23连接，输出电容器43并联连接到负载8并产生输出功率；

第一pwm控制器5包括第一端、第二端、第三端、第四端、发送端和接收端，第一端浮接，第二端通过驱动串联电阻与开关晶体管3的栅极或基极连接，第三端接收辅助信号，第四端通过感应串联电阻与开关晶体管3的源极或发射极连接并用于接收感应信号；

第二pwm控制器6包括第一端、第二端、第三端、第四端、发送端和接收端，第一端与输出二极管42的负端连接，第二端与输出晶体管41的栅极端连接，第三端与输出二极管42的正端连接，第四端与负载8连接；

信号拦截单元7连接在第一pwm控制器5和第二pwm控制器6之间，变压器2中还设有信号传感线圈，信号拦截单元7通过信号传感线圈实现初级线圈21和次级线圈23的双向信号通信。

第一pwm控制器5基于感应信号和辅助信号和第一pwm控制器5接收端的电信号执行第一控制过程，产生具有pwm特征的驱动信号，第一pwm控制器5的第二端将驱动信号传输至开关晶体管3的栅极或基极驱动开关晶体管3，第一pwm控制器5产生第一数字输出信号，第一pwm控制器5的发送端通过信号阻断单元将第一数字输出信号传输至第二pwm控制器6的接收端。

第二pwm控制器6根据第二pwm控制器6中第一端、第三端、第四端和第二pwm控制器6的接收端的电信号执行第二控制过程，产生次级线圈调节信号，第二pwm控制器6的第二端控制器将次级线圈调节信号传送到输出晶体管41的栅极，第二pwm控制器6产生第二数字输出信号，第二pwm控制器6的发送端通过信号拦截单元7将第二数字输出信号传输至第一pwm控制器5的接收端，第二pwm控制器6为信号拦截单元7提供连接接口。

第一pwm控制器5包括数字控制器52，pwm驱动器51和adc53，数字控制器52为cpu，数字控制器52电连接到pwm驱动器51和adc53，数字控制器52从第一pwm控制器5的接收端接收数字输入信号并通过第一pwm控制器5的发送端传输数字输入信号，第一pwm控制器5的第一端、第三端和第四端与adc53连接并将第一端、第三端和第四端的模拟信号转换成相应的数字信号，数字信号提供数字控制器52产生数字pwm驱动信号，pwm驱动器51的输入端接收数字pwm驱动信号，pwm驱动产生模拟驱动信号并通过pwm驱动器51的输出端传输到第一pwm控制器5的第二端。

第一pwm控制器5的数字控制器52实现第一控制过程实现pfc和/或llc的特性。

第二pwm控制器6包括数字控制器52，pwm驱动器51和adc53，数字控制器52为cpu，数字控制器52电连接到pwm驱动器51和adc53，数字控制器52从第二pwm控制器6的接收端接收数字输入信号并通过第二pwm控制器6的发送端传输数字输入信号，第二pwm控制器6的第一端、第三端和第四端与adc53连接并将第一端、第三端和第四端的模拟信号转换成相应的数字信号，数字信号提供数字控制器52产生数字pwm驱动信号，pwm驱动器51的输入端接收数字pwm驱动信号，pwm驱动产生模拟驱动信号并通过pwm驱动器51的输出端传输到第二pwm控制器6的第二端。

采用第二pwm控制器6的数字控制器52实现第二控制过程实现恒压、恒流、同步整流和线端补偿的特性。

实施例2

一种锂电池专用分充器，包括壳体和安装在壳体内的电源转换系统，电源转换系统包括整流单元1、变压器2、开关晶体管3、输出单元4、第一pwm控制器5、第二pwm控制器6、信号拦截单元7和负载8；

整流单元1用于将ac电力转换为dc电力；

变压器2包括初级线圈21，辅助线圈22和次级线圈23，初级线圈21接收直流电源，辅助线圈22通过感应流过初级线圈21的电流产生辅助感应电流，辅助感应电流流过串联电阻器和产生辅助信号，次级线圈23通过感应初级线圈21的电流产生次级感应电流；

开关晶体管3为mos晶体管，具有漏极、栅极和源极或bjt、集电极、基极和发射极，漏极或集电极连接到初级线圈21，栅极或基极连接到传感电阻的一端，传感电阻的另一端接地，源极或发射极产生感应信号；

输出单元4包括输出晶体管41，输出二极管42和输出电容器43，输出二极管42的正端分别与输出晶体管41的漏极和输出电容器43的一端连接，输出二极管42的负端与输出晶体管41的源极连接，输出电容器43的另一端与次级线圈23连接，输出电容器43并联连接到负载8并产生输出功率；

第一pwm控制器5包括第一端、第二端、第三端、第四端、发送端和接收端，第一端浮接，第二端通过驱动串联电阻与开关晶体管3的栅极或基极连接，第三端接收辅助信号，第四端通过感应串联电阻与开关晶体管3的源极或发射极连接并用于接收感应信号；

第二pwm控制器6包括第一端、第二端、第三端、第四端、发送端和接收端，第一端与输出二极管42的负端连接，第二端与输出晶体管41的栅极端连接，第三端与输出二极管42的正端连接，第四端与负载8连接；

信号拦截单元7连接在第一pwm控制器5和第二pwm控制器6之间，变压器2中还设有信号传感线圈，信号拦截单元7通过信号传感线圈实现初级线圈21和次级线圈23的双向信号通信。

第一pwm控制器5基于感应信号和辅助信号和第一pwm控制器5接收端的电信号执行第一控制过程，产生具有pwm特征的驱动信号，第一pwm控制器5的第二端将驱动信号传输至开关晶体管3的栅极或基极驱动开关晶体管3，第一pwm控制器5产生第一数字输出信号，第一pwm控制器5的发送端通过信号阻断单元将第一数字输出信号传输至第二pwm控制器6的接收端。

第二pwm控制器6根据第二pwm控制器6中第一端、第三端、第四端和第二pwm控制器6的接收端的电信号执行第二控制过程，产生次级线圈调节信号，第二pwm控制器6的第二端控制器将次级线圈调节信号传送到输出晶体管41的栅极，第二pwm控制器6产生第二数字输出信号，第二pwm控制器6的发送端通过信号拦截单元7将第二数字输出信号传输至第一pwm控制器5的接收端，第二pwm控制器6为信号拦截单元7提供连接接口。

第一pwm控制器5包括数字控制器52，pwm驱动器51和adc53，数字控制器52为执行固件程序软件的mcu，数字控制器52电连接到pwm驱动器51和adc53，数字控制器52从第一pwm控制器5的接收端接收数字输入信号并通过第一pwm控制器5的发送端传输数字输入信号，第一pwm控制器5的第一端、第三端和第四端与adc53连接并将第一端、第三端和第四端的模拟信号转换成相应的数字信号，数字信号提供数字控制器52产生数字pwm驱动信号，pwm驱动器51的输入端接收数字pwm驱动信号，pwm驱动产生模拟驱动信号并通过pwm驱动器51的输出端传输到第一pwm控制器5的第二端。

第一pwm控制器5的数字控制器52实现第一控制过程实现pfc和/或llc的特性。

第二pwm控制器6包括数字控制器52，pwm驱动器51和adc53，数字控制器52为执行固件程序软件的mcu，数字控制器52电连接到pwm驱动器51和adc53，数字控制器52从第二pwm控制器6的接收端接收数字输入信号并通过第二pwm控制器6的发送端传输数字输入信号，第二pwm控制器6的第一端、第三端和第四端与adc53连接并将第一端、第三端和第四端的模拟信号转换成相应的数字信号，数字信号提供数字控制器52产生数字pwm驱动信号，pwm驱动器51的输入端接收数字pwm驱动信号，pwm驱动产生模拟驱动信号并通过pwm驱动器51的输出端传输到第二pwm控制器6的第二端。

采用第二pwm控制器6的数字控制器52实现第二控制过程实现恒压、恒流、同步整流和线端补偿的特性。

实施例3

一种锂电池专用分充器，如图1-2所示，变压器2基本上包括初级线圈21，辅助线圈22和次级线圈23。初级线圈21被配置为接收dc电力vdc，并且辅助线圈22通过感应流过初级线圈211的电流来产生辅助感应电流。辅助感应电流进一步流过串联电阻器r1x并产生辅助信号vaux。另外，由于感应到初级线圈的电流，次级线圈23产生次级感应电流，然后传输到输出单元50。

开关晶体管3在下文中由mos晶体管实现。开关晶体管3的漏极，栅极和源极分别与集电极，基极和发射极相同。漏极连接到初级线圈21，栅极连接到感测电阻器rcs的一端，并且感测电阻器rcs的另一端接地。开关晶体管3的源极和感测电阻器rcs的连接点产生感应信号vcs。

第一pwm控制器5具有第一端p1，第二端p2，第三端p3，第四端p4，发送端tx和接收端rx。第一pwm控制器5基于感应信号vcs和辅助信号vaux执行第一控制过程以产生具有pwm特征的驱动信号，第一pwm控制器5的第二端p2将驱动信号传输到开关晶体管的栅极，开关晶体管3驱动开关晶体管3，第一pwm控制器5产生第一数字输出信号，第一pwm控制器的发送端通过信号阻断单元将第一数字输出信号传送至第二pwm控制器的接收端。次级线圈调整信号到输出晶体管的栅极，第二pwm控制器产生第二数字输出信号，第二pwm控制器的发送端通过信号将第二数字输出信号传输到第一pwm控制器5的接收端。

实施例4

本发明的隔离电力转换系统的电操作的一个示例性波形，如图3所示。在图3中，iq是初级线圈21的导通电流，idout是辅助线圈22的导通电流，ton是接通初级线圈21的时间，toff是idou不为零的时间，ts是驱动信号vpwm的周期。此外，同步整流信号sr来自第一pwm控制器5的接收端rx。

上述同步整流功能有效地减少了二次侧输出二极管42引起的损耗，从而提高了功率转换效率。

由第二pwm控制器提供的恒定电压/电流特征特别适合于对可充电电池的充电/放电控制的应用。这是因为在充电的初始阶段，传统电池具有较低的电压并且优选地需要恒定电流充电。当电池的电压在恒定电流充电时达到最高值时，执行恒定电压充电并且电池电压逐渐减小到零。因此，第二pwm控制器被配置为在开始时执行恒定电流充电，然后在电池电压最高时切换到恒定电压充电，以满足实际要求，具有保护电池的作用。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。