基于TOPSwitch-GX系列集成芯片控制充电器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源充电器领域，尤其涉及一种使用微控制器作为检测与控制，能够根据电池荷电状态，动态调整充电电流、充电电压的充电器。
【背景技术】
[0002]目前市场上的电池基本分铅酸和锂电两大种，从移动数码产品、电动工具、电动自行车、电动汽车、高尔夫球车到电动大巴等均有所应用。如何快速对电池充满电，并使电池放电时间长、寿命长，以及功能性、安全性等方面，是判断充电器优劣的重要标志。
[0003]然而充电器电路主要是以电源管理芯片加功率开关管的方式来实现开关电源初级电路的PWM调节，由于使用元件较多，因此此类产品中的产品不良率、成本都比较高，同时充电方式比较单一，这些无法满足市场对产品要求的高效能、低成本、安全性和智能化。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中的问题与缺点，本发明实用提出了一种基于集成度高、外部元件少和自身所带的过温、过流等保护功能的TOPSwitch-GX系列集成芯片单片机控制技术和MCU微型控制器的充电器，能有效的降低成本和EMI，同时也使得生产工艺更加简便、安全性和可靠性更高，并能实时检测与控制，从而实现充电多样化的充电器。
[0005]为实现该目的，本发明采用如下技术方案:
一种基于TOPSwitch-GX系列集成芯片单片机控制技术的智能充电器，包括输入整流模块电路1、TOPSwitch-GX系列集成芯片2、主输出电路模块3、输出开关装置模块4、恒压恒流电路模块5、MCU检测与控制器6、电池组7、充电器8和电压信号采集模块9 ；
所述的输入整流模块电路I为充电器8提供工作电源；
所述的TOPSwitch-GX系列集成芯片2对充电器8进行智能控制；
所述的主输出电路模块3米集充电器8的输出电压；
所述的输出开关装置模块4用于开启和关闭充电器8的；
采集充电器8的充电状态以便判断电池是否充满的充电信号采集模块9 ;
输入整流电路模块1，可以衰减或抑制EMI干扰，以满足EMC标准要求；
主输出电路模块3和恒压恒流电路模块5用于检测输出电压(电流)值，当输出电压(电流)大于设置的电压(电流)值时，产生一个反馈信号到TOPSwitch-GX系列集成芯片2，使漏极和源极开通的占空比减小，从而降低电压(电流)效果，反之升高；
MCU检测与控制器6、输出开关装置模块4和电池组7，用于检测电池组7电压状况和充电器状态，当符合程序执行语句时，MCU检测与控制电路模块6给定信号去控制输出开关装置模块4或者恒压恒流电路模块5，比如降低恒流(恒压)值或者方波间歇式充电。MCU检测与控制器6完全可以通过检测恒压恒流电路模块5和电池组7数据来控制输出开关装置模块4工作方式，如采用变频方波间歇式智能充电方式，其体现在于电流方波的频率随着所充电池的荷电状态变化而变化，即电流方波的单位周期随着所充电池的荷电状态变化而变化；还可以直接控制恒压恒流电路模块5设定多段式恒压恒流充电方式，其体现在于根据电池不同阶段的电压值，设定不同大小的恒流值充电，以至达到最好的充电效果。
[0006]与现有技术相比，本发明具备如下优点:
1、TOPSwitCh-GX产品系列输出功率更大、设计灵活性更强、高效节能的集成离线式开关IC，TOPSwitch-GX除了像三端TOPSwitch —样，具有高压启动、逐周期电流限制、环路补偿电路、自动重启动、热关断等特性，还综合了多项能降低系统成本、提高电源性能和设计灵活性的附加功能。此外，TOPSwitch-GX还采用了专利高压CMOS技术，能以高性价比将高压功率MOSFET和所有低压控制电路集成到一片集成电路中。TOPSwitch-GX还集成了多项新功能，可以降低系统成本，提高了设计灵活性及效率。具有降低系统成本，提高设计灵活性的特性:
2、输出功率更大以适应更高功率的应用
3、节约外围元件成本
4、完全集成的缓启动电路降低了器件的应力及输出电压过冲
5、输入欠压(UV)检测可以防止关机时输出的不良波动
6、输入过压(OV)关断电路提高了对输入浪涌的耐受力
7、频率调制降低EMI及EMI滤波器成本
8、在零负载时实现输出电压的稳压而无需假负载
9、迟滞热关断提供自动故障恢复功能，防止电路板过热
10、本发明同时使用于TOPSwitch-HX产品系列(具有性能更丰富、功率范围更大、EcoSmart?功能更强大的集成离线式开关IC)和TOPSwitch-JX产品系列(采用EcoSmart?节能技术、可设计高效率电源的集成离线式开关1C)。
[0007]11、本发明是在TOPSwitc-GX系列集成芯片成熟的开关电源电路上加入了充电器所需的恒压恒流以及MCU检测与控制等功能。
【附图说明】
[0008]附图1为本发明的原理框图；
附图2为本发明的具体电路图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合图1和图2所示，详细说明发明的最佳实施例:
本发明基于TOPSwitch-GX系列集成芯片单片机控制技术充电器，能够根据铅酸或锂电池荷电状态和充电状态，动态调整充电电流、充电电压，并设定不同电压(电流)值执行多样化的充电方式，如设定不同的电流方波可在对电池充电过程中给予不同时间的停顿间歇，或者设定电压等级执行多段式恒流充电。
[0010]本发明基于TOPSwitCh-GX系列集成芯片单片机控制技术充电器包括输入整流模块电路1、TOPSwitch-GX系列集成芯片2、主输出电路模块3、输出开关装置模块4、恒压恒流电路模块5、MCU检测与控制器6、电池组7、充电器8和电压信号采集模块9 ;所述的输入整流模块电路I可以衰减或抑制EMI干扰，以满足EMC标准要求；所述的TOPSwitch-GX系列集成芯片2对充电器8进行智能控制；所述的主输出电路模块3采集充电器8的输出电压和电流；所述的输出开关装置模块4用于开启和关闭充电器8 ;所述的恒压恒流电路模块5用于检测输出电压(电流)值，当输出电压(电流)大于设置的电压(电流)值时，产生一个反馈信号到TOPSwitch-GX系列集成芯片2，使漏极和源极开通的占空比减小，从而降低电压(电流)效果，反之升高；
所述的MCU检测与控制器6用于检测电池组7电压状况和充电器状态，当符合程序执行语句时，MCU检测与控制电路模块6给定信号去控制输出开关装置模块4或者恒压恒流电路模块5，比如降低恒流(恒压)值或者方波间歇式充电；采集充电器8的充电状态以便判断电池是否充满的充电信号采集模块9 ;
所述充电器8由所述TOPSwitch-GX系列集成芯片2控制，并且具有用于在MCU检测与控制器6控制下通过输出开关装置模块4给电池7充电的主要电压输出端14、用于为MCU检测与控制器6供电的辅助电压输出端16及具有充电状态指示的充电状态输出端18 ；所述的恒压恒流电路模块5包恒压恒流反馈电路51、电压控制电路52和电流控制电路53，所述恒压恒流反馈电路51具有第一输入端511、第二输入端512、第三输入端513和输出端514,所述第一输入端511与充电器8主输出端14连接以将其输出的电流和电压值通过输出端54反馈给所述TOPSwitch-GX系列集成芯片2，所述恒压恒流反馈电路51第二输入端512与电压控制电路52连接用于外部电压控制和设定，所述恒压恒流反馈电路51第三输入端513与电流控制电路53连接用于外部电流控制和设定。所述的充电器8主要通过TOPSwitch-GX系列集成芯片2完成AC-DC转换以及恒压恒流控制电路模块5，由于采用具有结构简单、成本低、高效率转换等优点，同时通过恒压恒流电路模块5反馈给TOPSwitch-GX系列集成芯片2来调节PWM达到充电器8恒压恒流输出的目的。
[0011]所述MCU检测与控制器6具有第一输入输出端61、第二输入输出端62、第三输入输出端63、第一模数转换端64、第二模数转换端65及电源输入端66。
[0012]充电信号采集模块9包括电阻R1、电阻R4、电阻R2及电容Cl ;所述电阻Rl的一端接充电器8的充电状态输出端18，另一端经电阻R4接地；电阻R4的非接地端经电阻R2接至MCU检测与控制器6的第二模数转换端65，第二模数转换端65经电容Cl接地。该模块9与主输出电路模块3结合可判断充电器正在充电、已充满电或未接电池的各种情况。
[0013]所述的输入开关装置模块4具有输入端42、输出端44及控制端46 ;所述输入端42与充电器8的主要电压输出端14连接，而输出端44作为变频充电器的电压输出端与电池组7连接；所述控制端46与MCU检测与控制器6的第三输入输出端63连接。其能够受MCU检测与控制器6的控制，开启或关闭充电器8的主要电压输出端14，实现对电池的充电和停顿。
[0014]所述主输出电路模块3包括电阻R3、电阻R6、电阻R5及电容C2 ;所述电阻R3的一端接输出开关装置模块4的输出端44，另一端经电阻R6接地，电阻R6的非接地端经电阻R3与MCU检测与控制器6的第一模数转换端64连接，同时所述第一模数转换端64经电容C2接地。充电器8的主要电压输出端14的电压经电阻R3和电阻R6分压后，转变为MCU检测与控制器6可以识别的电压大小。所述电容C2具有滤除杂波、为微控制器7提供稳定的输入电压信号的作用。MCU检测与控制器6在输入开关装置模块2处于开启状态下检测出充电器8的主要电压输出端14的电压值；并且在开关装置模块2处于关闭状态下检测出所连接的电池的实际电压值。