一种充电电路的控制电路、充电电路及充电器的制作方法

1.本实用新型涉及充电控制技术领域，尤其涉及一种充电电路的控制电路、充电电路及充电器。


背景技术：

2.充电器在即将充满的时候，会进入恒压充电阶段，此阶段电流逐渐减小，直到减小到设定的充饱电流时，会停止充电。
3.当前普遍精确检测充电器充饱电流的方法，是通过使用一个单独的运放或比较器，对比采样电阻电压与设定电压来确定电流是否达到预设值。而使用一个单独的运放或比较器会增加一定的成本，这对于成本控制严格的项目来说较为不利。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种充电电路的控制电路、充电电路及充电器，以提供一种电路结构简单、成本较低的充电装置。
5.根据本实用新型的一方面，提供了一种充电电路的控制电路，所述充电电路电连接于市电电源和负载之间；包括：第一控制器、第二控制器、调节电路和隔离传输电路；
6.所述调节电路的第一输入端与所述第一控制器的第一输出端电连接，所述调节电路的第二输入端与所述充电电路的电流检测端电连接，所述调节电路的输出端与所述隔离传输电路的输入端电连接，所述调节电路的输出端还与所述第一控制器的反馈输入端电连接；
7.所述第一控制器的检测输入端与负载电连接；所述第一控制器的第二输出端与所述充电电路的通断控制端电连接；
8.所述第二控制器的输入端与所述隔离传输电路的输出端电连接，所述第二控制器的输出端与所述充电电路的电流控制端电连接。
9.可选的，所述调节电路包括：比较电路、分压电路、限流电路和电流检测电路；
10.所述比较电路的第一输入端通过所述限流电路与所述第一控制器的第一输出端电连接，所述比较电路的第一输入端还与所述分压电路的输出端电连接，所述分压电路的输入端与外部电源电连接；
11.所述比较电路的第二输入端通过所述电流检测电路与所述充电电路的电流检测端电连接；
12.所述比较电路的输出端与所述隔离传输电路的输入端电连接。
13.可选的，所述比较电路包括：运算放大器、第一电容和第一电阻；
14.所述运算放大器的同相输入端通过所述限流电路与所述第一控制器的第一输出端电连接，所述运算放大器的同相输入端还与所述分压电路的输出端电连接；
15.所述运算放大器的反相输入端通过所述电流检测电路与所述充电电路的电流检测端电连接，所述运算放大器的反相输入端还通过串联连接的所述第一电容和所述第一电
阻与所述运算放大器的输出端电连接。
16.可选的，所述分压电路包括第二电阻和第三电阻；
17.所述第二电阻的第一端与所述外部电源电连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端、所述比较电路的第一输入端和所述限流电路电连接于第一节点，所述第三电阻的第二端接地。
18.可选的，所述限流电路包括第四电阻；
19.所述第四电阻的第一端与所述比较电路的第一输入端和所述分压电路的输出端电连接，所述第四电阻的第二端与所述第一控制器的第一输出端电连接。
20.可选的，所述电流检测电路包括第五电阻；
21.所述第五电阻电连接于所述比较电路的第二输入端和所述充电电路的电流检测端之间。
22.可选的，所述隔离传输电路包括光耦隔离器。
23.可选的，所述光耦隔离器包括发光二极管和光敏三极管；
24.所述发光二极管的阳极与外部电源电连接，所述发光二极管的阴极与所述调节电路的输出端电连接；
25.所述光敏三极管的第一端与所述第二控制器的输入端电连接，所述光敏三极管的第二端接地。
26.根据本实用新型的另一方面，提供了一种充电电路，包括：上述的充电电路的控制电路。
27.根据本实用新型的另一方面，提供了一种充电器，包括：上述的充电电路。
28.本实用新型实施例提供的充电电路的控制电路，使第一控制器在电池的电量较低时将第一输出端设置为与预设充电电流对应的电位，设置调节电路实时采集充电电路的充电电流和第一控制器的第一输出端输出的电位信号，以能够根据充电电流和电位信号输出调节信号，并设置隔离传输电路将调节信号作为反馈信号隔离传输至第二控制器，使得第二控制器能够根据调节信号调节pwm的占空比，使得在恒流充电阶段，第二控制器能够根据该调节信号稳定充电电路的充电电流，而在恒压充电阶段，能够根据该调解信号调节充电电路所传输的充电电流，使其与电池的充电状态相匹配，直至根据调节信号确定充电电流达到停止充电电流阈值时，第一控制器控制充电电路停止输出功率，从而能够有效的电池的电量能够达到饱和状态。本实用新型实施例提供的充电电路，其第一控制器和调节电路在恒流充电阶段用为控制充电电流稳定于预设充电电流的电流环电路，在恒压充电阶段用为判断充电电流是否达到停止充电电流阈值的电流环电路，使得恒流充电阶段和恒压充电阶段能够共用一个电流环，相较于现有技术恒压充电阶段和恒流充电阶段采用两种独立的电流控制电路的设置方式，大幅简化了电路结构，减少了电子元器件的使用，有效降低了电路成本。
29.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本实用新型实施例提供的一种充电电路的控制电路的结构示意图；
32.图2是本实用新型实施例提供的另一种充电电路的控制电路的结构示意图。
具体实施方式
33.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
34.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
35.图1为本实用新型实施例提供的一种充电电路的控制电路的结构示意图，如图1所示，充电电路10电连接于市电电源e0和负载20之间，该充电电路的控制电路包括：第一控制器u1、第二控制器u2、调节电路30和隔离传输电路40；调节电路30的第一输入端in1与第一控制器u1的第一输出端vo1电连接，调节电路30的第二输入端in2与充电电路10的电流检测端cs电连接，调节电路30的输出端out1与隔离传输电路40的输入端in3电连接，调节电路30的输出端out1还与第一控制器u1的反馈输入端sin1电连接；第一控制器u1的检测输入端sin2与负载20电连接；第一控制器u1的第二输出端vo2与充电电路10的通断控制端cd电连接；第二控制器u2的输入端fb与隔离传输电路40的输出端out2电连接，第二控制器u2的输出端vo3与充电电路10的电流控制端cc电连接。
36.具体的，充电电路10可以电连接于市电电源e0和负载20之间，能够箱负载20输出功率，当负载20为电池时，充电电路10可以为电池充电。充电电路10通常包括变压器t、位于变压器t一次侧的第一整流电路11和逆变电路12、以及位于变压器t二次侧的第二整流电路13，第一整流电路11和逆变电路12依次电连接于市电电源e0和变压器t的一次侧线圈l1之间，第二整流电路13电连接于变压器t的二次侧线圈l2和负载20之间，逆变电路12通常包括至少一个igbt(图中未示出)，通过调节igbt的导通时间可以调节传输至二次侧线圈l2的电流的大小，进而调节提供至负载20的电流的大小。因此，可以将电流控制端cc视为各igbt的栅极，电流采集端cs视为第二整流电路与负载其中一个供电端(例如负极端)的连接节点。另外，充电电路10中第二整流电路13与负载20所构成的充电回路之间可以设置一个mos管
(第一mos管q1)，第一mos管q1处于导通状态时，充电电路10能够向负载20传输功率，而当第一mos管q1断开时，充电电路10与负载20之间断路，充电电路10无法向负载20传输功率，因此该mos管的控制极可以视为充电电路10的通断控制端。
37.在电池的电量较低时，充电电路10处于恒流充电状态，此时充电电路10可以预设电流(例如3a)向电池充电，当电池的电量将要充满时，充电电路10以恒压充电的模式相电池充电，此时充电电流会逐渐减小，直至电池的电量充满时停止充电。第一控制器u1的检测输入端sin2与电池电连接，能够获取电池的电量信号，该电量信号可以为电压，第一控制器u1的反馈输入端sin1与调节电路30的输出端out1电连接，能够获取调节电路30输出调节信号，从而能够根据该调节信号调节和电池的电量信号设置其第一输出端vo的电位状态。调节电路30的第二输入端in2通过充电电路的电流检测端cs采集充电电路的充电电流，调节电路30的第一输入端in1接收第一控制器u1的第一输出端vo1输出的电位信号，调节电路30能够根据此时的充电电流和电位信号输出调节信号，该调节信号通过隔离传输电路40传输至第二控制器u2的输入端fb，从而第二控制器u2可以根据该调节信号调节输出至充电电路电流控制端的pwm信号。示例性的，在恒流充电阶段，电池的电量较低，第一控制器u1根据此时电量信号将其第一输出端vo1设置为与预设电流对应的电位信号，例如可以为高阻态，此时调节电路10根据该高阻态信号和预设电流输出调节信号，使得第二控制器u2能够根据该调节信号调节pwm信号的占空比，使得充电电流能够动态稳定于3a，即使得充电电路10以稳定的预设电流向电池充电。当进入恒压充电阶段时，电池的电量较高，达到即将充满的状态，同时，恒压充电阶段充电电路10上的充电电流逐渐减小，即此时调节电路10的第二输入端in2采集的电流信号逐渐减小，此时，第一控制器u1可以根据电池的电量信号和调节信号调节第一输出端vo1的电位状态，以使得调节电路10第一输入端in1的基准电压与充电电流相适应，从而调节电路10输出根据第一输入端in1的电压信号和第二输入端in2的电流信号调节输出的调节信号，使得控制器u1能够根据该调节信号调节pwm的占空比，使得充电电路的传输功率的能力与实际的充电电流相符，以逐渐降低向电池传输的功率；直至根据调节信号确定充电电流达到停止充电电流阈值时，第一控制器u1通过其第二输出端vo2输出控制第一mos管断开的控制信号，以使得充电电路10停止输出功率。
38.本实用新型实施例提供的充电电路的控制电路，使第一控制器在电池的电量较低时将第一输出端设置为与预设充电电流对应的电位，设置调节电路实时采集充电电路的充电电流和第一控制器的第一输出端输出的电位信号，以能够根据充电电流和电位信号输出调节信号，并设置隔离传输电路将调节信号作为反馈信号隔离传输至第二控制器，使得第二控制器能够根据调节信号调节pwm的占空比，使得在恒流充电阶段，第二控制器能够根据该调节信号稳定充电电路的充电电流，而在恒压充电阶段，能够根据该调解信号调节充电电路所传输的充电电流，使其与电池的充电状态相匹配，直至根据调节信号确定充电电流达到停止充电电流阈值时，第一控制器控制充电电路停止输出功率，从而能够有效的电池的电量能够达到饱和状态。本实用新型实施例提供的充电电路，其第一控制器和调节电路在恒流充电阶段用为控制充电电流稳定于预设充电电流的电流环电路，在恒压充电阶段用为判断充电电流是否达到停止充电电流阈值的电流环电路，使得恒流充电阶段和恒压充电阶段能够共用一个电流环，相较于现有技术恒压充电阶段和恒流充电阶段采用两种独立的电流控制电路的设置方式，大幅简化了电路结构，减少了电子元器件的使用，有效降低了电
路成本。
39.可选的，图2为本实用新型实施例提供的另一种充电电路的控制电路的结构示意图，如图2所示，调节电路30包括：比较电路31、分压电路32、限流电路33和电流检测电路34；比较电路31的第一输入端通过限流电路33与第一控制器u1的第一输出端vo1电连接，比较电路31的第一输入端还与分压电路32的输出端电连接，分压电路32的输入端与外部电源vcc电连接；比较电路31的第二输入端通过电流检测电路34与充电电路10的电流检测端cs电连接；比较电路31的输出端与隔离传输电路20的输入端电连接。
40.具体的，外部电源vcc通过分压电路32向比较电路31的第一输入端提供一个固定电压，并且该固定电压与第一控制器u1提供的电位信号叠加后作为基准电压信号传输至比较电路31的第一输入端，充电电路10的电流信号通过电流检测电路34转换为检测电压信号，从而能够根据第一输入端接收的基准电压信号和第二输入端采集的检测电压信号输出调节信号。
41.可选的，参考图2，比较电路31包括：运算放大器u3、第一电容c1和第一电阻r1；运算放大器u3的同相输入端通过限流电路33与第一控制器u1的输出端电连接，运算放大器u3的同相输入端还与分压电路32的输出端电连接；运算放大器u3的反相输入端通过电流检测电路34与充电电路10的电流检测端cs电连接，运算放大器u1的反相输入端还通过串联连接的第一电容c1和第一电阻r1与运算放大器u3的输出端电连接。
42.具体的，可以根据具体的电路设计设置第一电阻r1和第一电容c1的阻值，以提高控制电路的稳定性，运算放大器u3能够根据其同相输入端的基准电压信号和反相输入端的检测电压信号输出一个电压信号(即调节信号)。示例性的，在恒流充电阶段，运算放大器u3可以根据检测电压信号和基准电压信号输出0～5v的电压，基准电压信号的电压值为与预设充电电流对应的电压值，当其反相输入端接收的检测电压信号大于基准电压值时，运算放大器u3输出的电压减小，可以以2.5v为基准，若运算放大器u3输出的电压小于2.5v，则第一控制器u1根据该电压信号控制pwm的占空比减小，并可以根据运算放大器u3输出的电压与2.5v的差值调节pwm信号占空比的减小程度，以使得实际充电电流与预设充电电流相等，即使得检测电压信号与基准电压相等；当反相输入端接收的检测电压信号小于于基准电压值时，运算放大器u3输出的电压增大，同样的，若运算放大器u3输出的电压大于2.5v，则第一控制器u1根据该电压信号控制pwm的占空比增大，并可以根据运算放大器u3输出的电压与2.5v的差值调节pwm信号占空比的增大程度，使得实际充电电流与预设充电电流相等，即使得检测电压信号与基准电压相等，从而实现调节充电电流动态稳定于预设充电电流的功能。进入恒压充电阶段后，运算放大器u3可以作为比较器使用，此时检测电压信号逐渐减小，直至小于基准电压信号时，运算放大器u3输出的电压增大，此时第一控制器u1根据该电压信号和电池的电量信号控制器第一输出端vo1置低，运算放大器u3的同相输入端的基准电压信号减小，此时的基准电压信号可以为与停止充电阈值电流(例如0.5a)匹配的电压，若此时运算放大器u3输出的电压降为低电位，则说明充电电流仍大于停止充电阈值电流，为了避免第二控制器u2根据该低电位的电压信号将pwm占空比设置的过小，此时第一控制器u1再将其第一输出端vo1置位高阻态，此时运算放大器u3输出高电位的电压信号，第二控制器u2根据该高电位的电压信号增大pwm信号的占空比，使得充电电路10继续向电池输出功率，持续预设时间后第一控制器u1再次将第一电压信号置低，再检测运算放大器u3输出
的电位是否为高电位，若不是，则将第一输出端vo1置位高阻态并持续预设时间，重复上述动作，直至第一控制器u1再次将第一输出端vo1置低后，运算放大器u3输出的电位仍为高电位，则说明此时得充电电流已降低至停止充电阈值电流，为了避免误判，第一控制器u1再次将第一电压信号置低后检测运算放大器u3输出的电位仍为高电位后，第一控制器u1的反馈输入端sin1可以继续获取3个采样周期的电压信号，在确定3个采样周期的电压信号均为高电位后，则可以确定充电电路的充电电流已降低至停止充电阈值电流，则可以通过其第二输出端vo2输出控制第一mos管断开的控制信号。
43.可选的，继续参考图2，分压电路32包括第二电阻r2和第三电阻r3；第二电阻r2的第一端与外部电源vcc电连接，第二电阻r2的第二端与第三电阻r3的第一端、比较电路31的第一输入端和限流电路33电连接于第一节点a，第三电阻r3的第二端接地gnd1。
44.具体的，第二电阻r2和第三电阻r3将外部电源vcc提供的电压分压后传输至运算放大器u3的同相输入端，则分压电路32提供至运算放大器u3的同相输入端的固定电压为r2*vcc/(r2+r3)。
45.可选的，继续参考图2，限流电路33包括第四电阻r4；第四电阻r4的第一端与比较电路31的第一输入端和分压电路32的输出端电连接，第四电阻r4的第二端与第一控制器u1的第一输出端vo1电连接。
46.具体的，可以设置限流电路包括第四电阻r4，使第四电阻r4电连接于第一节点a和第一控制器u1的第一输出端vo1之间，用于避免第一控制器u1提供至运算放大器u3的电流过大。
47.可选的，继续参考图2，电流检测电路34包括第五电阻r5；第五电阻r5电连接于比较电路31的第二输入端和充电电路10的电流检测端cs之间。
48.具体的，充电电路10上流经的充电电流可以通过第五电阻r5转换为检测电压信号，可以将该检测电压信号提供至运算放大器u3的反相输入端。
49.可选的，继续参考图2，隔离传输电路40包括光耦隔离器41。
50.具体的，可以通过光耦隔离器41将运算放大器u3输出的电压信号隔离传输至第二控制器u2的输入端fb，以使得第二控制器u2能够根据接收的电压信号调节pwm的占空比。
51.示例性的，继续参考图2，光耦隔离器41包括发光二极管d1和光敏三极管q2；发光二极管d1的阳极与外部电源vcc电连接，发光二极管d1的阴极与调节电路30的输出端电连接；光敏三极管q2的第一端与第二控制器u2的输入端fb电连接，光敏三极管q2的第二端接地gnd2。
52.具体的，第二控制器u2中可以设置分压电阻r6电连接于固定电压v1与其输入端fb之间。在恒流充电阶段，运算放大器u3输出的电压可以在0～5v之间，运算放大器u3输出的电压不同，导致发光二极管d1的导通程度不同，即发光二极管d1的发光亮度不同，从而导致光敏三极管q2的导通程度不同，则第二控制器u2的输入端fb接收的电位不同，从而可以根据其输入端接收的电位光调节pwm信号。在恒压充电阶段，运算放大器u3作为比较器，在检测电压信号大于基准电压信号时输出低电平信号时，此时发光二极管d1导通发光，光敏三极管q2导通，第二控制器u2的输入端fb的电位通过光敏三极管q2接地，电位较小，此时可以减小pwm信号的占空比；同样的，在检测电压信号小于基准电压信号时输出低电平信号时，此时发光二极管d1不导通或导通程度较低，光敏三极管q2也相应的不导通或导通程度较
低，第二控制器u2的输入端fb的电位相当于固定电压v1的电压，电位较大，此时可以增大pwm信号的占空比。
53.其中，接地端gnd1为光耦隔离器41二次侧的次级信号地，接地端gnd2为光耦隔离器41一次侧的初级信号地，为两个独立的接地端。
54.基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供了一种充电电路，该充电电路包括本实用新型任一实施例提供的充电电路的控制电路，因此本实用新型实施例提供的充电电路包括本实用新型任一实施例提供的充电电路的控制电路的技术特征，能够达到本实用新型任一实施例提供的充电电路的控制电路的有益效果，相同之处可参照上述对本实用新型实施例提供的充电电路的控制电路的描述，在此不再赘述。
55.本实用新型实施例还提供了一种充电器，包括本实用新型实施例提供的充电电路。
56.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。