一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路的制作方法

1.本实用新型涉及镍氢电池的技术领域，尤其是涉及一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路。


背景技术：

2.常用的镍氢电池充电电路方案主要分为ac-dc、dc-dc两大类拓扑结构，目前带输入输出隔离的方案属ac-dc拓扑居多，常使用隔离开关变压器做输入输出隔离，主要原因是电源输入是市电，需要注意安全问题。
3.在某些应用场合中，镍氢电池凭借着良好的充放电性能、随冲随放、快充深放、无记忆效应、不含镉汞铅等有害物质、绿色环保，成为电路系统备用电池的首选，为其设计充放电电路的优劣，成为了关系到整个系统的安全性、可靠性的重要指标。
4.而在直流供电系统上，要实现宽电压、带隔离的充电方案较少，现有普通方案电路复杂，或功能局限，或元器件多，占用pcb板面积，使用专用充电芯片成本较高，供货来源不可控。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路，不仅能支持宽电压的直流输入，且实现隔离时无需开关变压器参与，做到相对较小的体积，灵活可配，稳定性高。
6.本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路，其特征在于：包括多层陶瓷电容c1、第一功率电感器l1、第二功率电感器l2、肖特基二极管d1、恒流芯片u1，所述第一功率电感l1一端与外部输入电源连接，另一端连接至恒流芯片u1的sw引脚，所述第一功率电感l1和恒流芯片u1的sw引脚连接至多层陶瓷电容c1一端，所述多层陶瓷电容c1的另一端与电源负极之间串联有第二功率电感器l2，所述肖特基二极管d1正极与多层陶瓷电容c1连接、负极与输出端vo连接，所述输出端vo对地并联有电容c2，所述镍氢电池正极与vo端连接、负极接地。
8.本实用新型进一步设置为：所述镍氢电池负极串联有电阻r1。
9.本实用新型进一步设置为：所述电阻r1为1％精度的贴片精密电阻。
10.本实用新型进一步设置为：所述恒流芯片内设有场效应管，所述第一功率电感器l通过恒流芯片u1的sw引脚与场效应管的漏极连接。
11.本实用新型进一步设置为：所述恒流芯片内设有比较器，所述电阻通过恒流芯片引脚与比较器输入端连接，所述比较器的输出端与场效应管的栅极连接，所述场效应管的源极接地。
12.本实用新型进一步设置为：所述恒流芯片上连接有pwm控制器。
13.综上所述，本实用新型的有益技术效果为：
14.1.本实用新型输入电源和输出端vo可以很好的隔离，防止电压直通导致的过充或电流倒灌，同时由于支持升压、降压恒流控制，故支持宽电压输入，既可以支持小电压，如usb电源的供电，亦可支持最大到36v的电压输入；
15.2.本实用新型提供了电流控制引脚、电流检测引脚给外部控制器pwm，外部控制器可灵活根据所选镍氢电池厂家的充电策略进行控制。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例的原理框图。
具体实施方式
17.以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
18.参照图1，为本实用新型公开的一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路，其特征在于：包括多层陶瓷电容c1、第一功率电感器l1、第二功率电感器l2、肖特基二极管d1、恒流芯片u1，第一功率电感l1一端与外部输入电源vin连接，另一端连接至恒流芯片u1的sw引脚，第一功率电感l1和恒流芯片u1的sw引脚连接至多层陶瓷电容c1一端，多层陶瓷电容c1的另一端与电源负极之间串联有第二功率电感器l2，肖特基二极管d1正极与多层陶瓷电容c1连接、负极与输出端vo连接，输出端vo对地并联有电容c2，镍氢电池正极与vo端连接、负极接地。
19.镍氢电池负极串联有电阻r1，用于检测电流，电阻r1为1％精度的贴片精密电阻。
20.恒流芯片内设有场效应管，第一功率电感器l通过恒流芯片u1的sw引脚与场效应管的漏极连接。
21.恒流芯片内设有比较器，电阻通过恒流芯片引脚与比较器输入端连接，比较器的输出端与场效应管的栅极连接，场效应管的源极接地。
22.恒流芯片上连接有pwm(脉宽调制)控制器。
23.当外部输入电源vin＝0v时，镍氢电池的正极通过vo给外部电路供电，且此时vo和vin通过肖特基二极管d1实现了隔离。当外部输入电源vin正常供电且恒流芯片u1的使能端被拉高时，电路开始工作。第一个周期，当恒流芯片内部的场效应管导通，电流流经l1到gnd，l1电感储能，当恒流芯片u1内部的场效应管截止，vin和电感l1串联，电流经过c1后，再通过肖特基二极管d1向负载镍氢电池供电，此过程中c1储能。第二个周期，当恒流芯片内部的场效应管再次开启后，c1上的电流通过恒流芯片u1-gnd-l2回路进行放电，此过程中l2储能，同时电流流经l1到gnd，l1电感储能。而后恒流芯片内部的场效应管再次关闭，此时vin-l1-c1-d1-负载电池-r1-gnd形成回路，同时，l2通过回路l2-d1-负载镍氢电池进行放电，两路同时向负载镍氢电池ni_mh充电。
24.输出端vo和负载镍氢电池、检流电阻r1串联，恒流芯片pin4是内部比较器的输入端，当r1上的电流过大，超过设定的阈值后，内部比较器输出控制电平停止调节电路的工作，反之，r1上的电压低于设定的阈值后，启动调节器工作。从而控制电流输出，达到恒流的目的。
25.在本实施例中，负载镍氢电池并联有稳压管(图中未画出)，是用于输出端限流保护的，当输出电压vo过大时，稳压管导通，电流从稳压管流经r1，使得r1超过电压阈值后关
闭输出。
26.恒流芯片的使能端引脚引出，连接有pwm控制器，可以提供给外部控制器，用于控制其充电电流大小，以获得更灵活的充策略。
27.本实施例的实施原理为：该电路的输入电源取自所属设备或pcb内部，取其正极输入，输入电压范围宽，电路将输入电源转换为电池充电所需性能要求。当外部电压vin存在时，且恒流芯片u1被使能时，充电电路正常工作，输入电压vin经过充电电路与输出电压vo形成回路。当输入vin有电压且充电电路的恒流芯片u1没有被使能，输入电压vin和输出电压vo被电容隔离。
28.本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路，其特征在于：包括多层陶瓷电容c1、第一功率电感器l1、第二功率电感器l2、肖特基二极管d1、恒流芯片u1，所述第一功率电感l1一端与外部输入电源连接，另一端连接至恒流芯片u1的sw引脚，所述第一功率电感l1和恒流芯片u1的sw引脚连接至多层陶瓷电容c1一端，所述多层陶瓷电容c1的另一端与电源负极之间串联有第二功率电感器l2，所述肖特基二极管d1正极与多层陶瓷电容c1连接、负极与输出端vo连接，所述输出端vo对地并联有电容c2，所述镍氢电池正极与vo端连接、负极接地。2.根据权利要求1所述的一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路，其特征在于：所述镍氢电池负极串联有电阻r1。3.根据权利要求2所述的一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路，其特征在于：所述电阻r1为1％精度的贴片精密电阻。4.根据权利要求3所述的一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路，其特征在于：所述恒流芯片内设有场效应管，所述第一功率电感器l通过恒流芯片u1的sw引脚与场效应管的漏极连接。5.根据权利要求4所述的一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路，其特征在于：所述恒流芯片内设有比较器，所述电阻通过恒流芯片引脚与比较器输入端连接，所述比较器的输出端与场效应管的栅极连接，所述场效应管的源极接地。6.根据权利要求5所述的一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路，其特征在于：所述恒流芯片上连接有pwm控制器。

技术总结
本实用新型公开了一种宽电压、带隔离的直流输入板载镍氢电池充电电路，涉及镍氢电池的技术领域，旨在解决现有技术中，电路复杂，占用PCB板面积，并且使用专用充电芯片成本较高，供货来源不可控的问题。其技术方案要点是第一功率电感L1一端与外部输入电源连接，另一端连接至恒流芯片U1，L1连接至多层陶瓷电容C1一端，C1的另一端与电源负极之间串联有第二功率电感器L2，肖特基二极管D1正极与C1连接、负极与输出端VO连接，VO对地并联有电容C2，镍氢电池正极与VO端连接、负极接地。本申请达到了不仅能支持宽电压的直流输入，且实现隔离时无需开关变压器参与，做到相对较小的体积，灵活可配，稳定性高。稳定性高。稳定性高。


技术研发人员：秦力平
受保护的技术使用者：鱼快创领智能科技（南京）有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/4/21