專利名稱：充電控制電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池充電控制技術(shù)，尤其是涉及一種對蓄電池進行智能充電控制的充電控制電路及方法。
背景技術(shù)：
隨著電池成本不斷的增加，人們對充電板電池管理這一塊的要求也是越來越高，充電器已經(jīng)朝著更加智能化、合理化的方向發(fā)展。針對電池管理技術(shù)，不外乎是對充電器電流環(huán)和電壓環(huán)的控制，使其對蓄電池更加合理的充電，提高電池的使用壽命。現(xiàn)有用IC控制的充電器通過對電壓環(huán)的控制，保證最大充電電壓不超過設定值，而通過對電流環(huán)的控制保證充電電流不超過設定的最大電流值。但是，針對蓄電池的特性，不管是多大容量的電池，當電池放到一個比較低的電壓時，充電器總是以最大的電流充電。雖然使用大電流充電能減少充電的時間，而根據(jù)蓄電池的特點，小容量的電池的內(nèi)阻比大容量的電池較大，如果持續(xù)的用大電流充電，那么電池將發(fā)熱，損耗增大，將會大大縮短電池的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種針對不同容量的電池采用不同充電電流進行充電的充電控制電路及充電控制方法，以增長電池的使用壽命。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn):一種充電控制方法，其包括步驟:對不同容量的蓄電池預設不同的最大充電電流；由微控制器發(fā)出PWM信號給充電控制電路，由充電電路輸出充電電流給蓄電池充電；對充電電路輸出的充電電流進行采樣，反饋采樣充電電流給微控制器；由微控制器根據(jù)蓄電池的電壓及采樣充電電流，以限定充電功率的方式動態(tài)調(diào)整PWM信號的脈寬來調(diào)節(jié)充電電流的大小，且控制最大充電電流不超過該蓄電池容量對應的最大充電電流。所述以限定充電功率的方式動態(tài)調(diào)整PWM信號的脈寬來調(diào)節(jié)充電電流的大小是指:當蓄電池的電壓較小時，由微控制器控制輸出的PWM信號具有較大占空比，以較大的充電電流給蓄電池充電，反之，當蓄電池的電壓大時，由微控制器減小輸出的PWM波形信號的占空比以較小的充電電流給蓄電池充電?！N充電控制電路，其特征在于，包括:微控制器，用于對不同容量的蓄電池預設不同的最大充電電流，并發(fā)出PWM信號；連接在微控制器的PWM輸出端的PWM波形處理電路，用于將PWM信號處理成電壓信號；耦接在蓄電池與PWM波形處理電路輸出端之間的充電電路，用于輸出充電電流給蓄電池充電；連接在充電電路與微控制器之間的電流采樣電路，用于對充電電路輸出的充電電流進行采樣，反饋采樣充電電流給微控制器；由微控制器根據(jù)蓄電池的電壓及采樣充電電流，以限定充電功率的方式動態(tài)調(diào)整PWM信號的脈寬來調(diào)節(jié)充電電流的大小，且控制最大充電電流不超過該蓄電池容量對應的最大充電電流。其中，PWM波形處理電路包括:連接微控制器的PWM輸出端的RC濾波電路，連接在RC濾波電路輸出端的電壓跟隨器，電壓跟隨器的輸出端通過耦合電路連接充電電路。其中，耦合電路包括光耦、連接在光耦中三極管的發(fā)射極的二極管D503及電阻R524。其中，充電電路包括:電流模式控制器，其電流采樣端耦接PWM波形處理電路、輸出端耦接變壓器Tl的一次側(cè)，該變壓器Tl的二次側(cè)通過反激輸出電路連接蓄電池。在，電流采樣電路包括:用于對采樣充電電流進行放大處理的放大器UlOA ;連接在放大器UlOA輸出端的比較器U10B，以及連接在比較器UlOB輸出端的二極管D13，用于將采樣充電電流整流處理為直流信號；二極管D13通過RC濾波電路輸出電流采樣信號送至微處理器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明針對不同容量的蓄電池采用不同脈寬的PWM波形信號來設定不同的充電電流，并通過采樣充電電流來調(diào)整PWM波形信號的脈寬，從而確保對蓄電池采用最匹配的充電電流進行充電，不僅有利于提高充電效率，更能有效地保證蓄電池的使用壽命。
圖1是本發(fā)明充電控制電路的框 圖2是PWM波形處理電路的不意 圖3是稱合電路的不意 圖4是充電電路的不意 圖5是電流米樣電路的不意圖。
具體實施例方式如圖1所示,本發(fā)明提出的充電控制電路包括:連接顯示模塊(比如包括IXD驅(qū)動電路及相連的LCD顯示屏)和鍵盤的微控制器(比如由單片機來實現(xiàn))、連接在微控制器的PWM輸出端的PWM波形處理電路、連接蓄電池的充電電路以及連接在充電電路與微控制器之間的電流采樣電路。在微控制器中針對每一個常用的電池容量值設定對應的一個最大充電電流值(以下又稱為設定充電電流)，用戶可以通過顯示模塊和鍵盤配合選擇當前正使用的電池容量，比如說，可以選擇7AH、65AH、100AH或120AH等容量的電池。當電池容量選擇以后，微控制器針對不同的電池容量將對應發(fā)出一個預設占空比的PWM波形信號，不同電池容量對應不同占空比的PWM信號，由PWM波形處理電路將P麗波形信號處理成電壓信號后提供給充電電路，由充電電路對蓄電池進行充電。同時，由電流采樣電路對充電電流進行實時的采樣，輸出采樣充電電流至微控制器，由微控制器根據(jù)蓄電池電壓及采樣充電電流以限定充電功率(充電功率為蓄電池電壓和充電電流決定)對蓄電池進行充電控制:蓄電池的電壓小時，由微控制器控制輸出的PWM信號具有較大占空比，以較大的充電電流給蓄電池充電(但是，如果采樣充電電流大于預設充電電流，那么由微控制器減小輸出的PWM波形信號的占空比，進一步減小充電電流，直到滿足要求，反之則增大輸出的PWM波形信號的占空比以增大實際的充電電流，使采樣充電電流不能大于預設充電電流)，而蓄電池的電壓大時，由微控制器減小輸出的PWM波形信號的占空比以較小的充電電流給蓄電池充電。
結(jié)合圖2所示為PWM波形處理電路的示意圖。PWM波形處理電路包括:連接微控制器的PWM輸出端的RC濾波電路，該RC濾波電路由電阻R520、電阻R521電容C529和電容C530構(gòu)成；連接在RC濾波電路輸出端的電壓跟隨器UllB (采用LM2904D芯片實現(xiàn))；電壓跟隨器UllB的輸出端(輸出信號CSl)串接電阻R523后通過耦合電路連接充電電路。微控制器輸出的PWM波形信號通過RC濾波電路將其平滑成一條直線。不同占空比的PWM波形信號，經(jīng)過RC濾波電路進行濾波后的電壓值都將不一樣，比如說設置為50%的占空比，那么電壓跟隨器Ul IB的正輸入端的輸入電壓為輸入PWM電壓的一半。結(jié)合圖3所示，耦合電路包括光耦U03、連接在光耦U03中三極管的發(fā)射極的二極管D503及電阻R524。電壓跟隨器UllB輸出信號CSl將光耦U03的二極管導通，然后光耦U03的三極管導通，通過二極管D503的陰極輸出信號CS至充電電路，從而控制充電電流的大小。另外，光耦U03中三極管的發(fā)射極與地之間連接一個阻值0.5K的電阻R525，將光耦的光耦U03中三極管的發(fā)射極電壓抬高了 500mv。結(jié)合圖4所示，充電電路包括:電流模式控制器U06，比如，該電流模式控制器U06采用UC3843BN芯片或UC3845芯片來實現(xiàn)；該電流模式控制器U06的電流采樣端(第3接腳)連接耦合電路輸出的輸出信號CS，而電流模式控制器U06的輸出端(第接腳)耦接變壓器Tl的一次側(cè)，該變壓器Tl的二次側(cè)通過反激輸出電路連接蓄電池BAT+。根據(jù)電流模式控制器U06的特性，當其電流采樣端(第3接腳)的電壓增大時，將會其輸出端(第6接腳)輸出PWM信號的脈寬，從而使充電電流減小。如果電流采樣端的電壓信號電壓超過IV，那么電流模式控制器U06的輸出端將會關(guān)斷PWM信號的輸出。電流模式控制器U06的電流采樣端(第3接腳)連接電阻R507，該電阻R507與地之間連接2個并聯(lián)的限功電阻R511和R512，電流模式控制器U06的電流采樣端采樣限功電阻R511和R512上的電壓值，根據(jù)采樣值控制調(diào)整輸出PWM信號的脈寬大小對蓄電池進行充電控制。根據(jù)蓄電池的特性:在電池容量比較空(可通過檢測蓄電池的電壓進行判斷)時，充電控制電路輸出的充電電壓將會拉低，給電池充電時的電流是最大電流，所以為了不讓大電流給小容量電池充電，本申請對充電電流進行實時采樣，然后判斷現(xiàn)在用戶選擇的電池容量與充電電流是否對應，每一種容量的電池都將對應一個最大充電電流，如果采樣到的充電電流比我們設定的最大值都大，那么將減小輸出PWM波形的占空比，進一步減小充電電流，直到滿足要求。在反激輸出電路中設有電流采樣電阻RS1，流過電流采樣電阻RSl的采樣電流-1S，該采樣電流-1S通過電流采樣電路傳送至微控制器。結(jié)合圖5所示，電流采樣電路，電流采樣電路主要是對采樣電流信號-1s進行放大處理并傳送，一開始采樣到的-1S信號為饅頭波，由放大器UlOA進行放大處理，再由比較器UlOB配合連接在比較器UlOB輸出端的二極管D13對信號進行精密整流處理為直流信號，并通過RC濾波電路(電阻R53、電阻R56和電容C42)輸出電流采樣信號CHG_I送至微處理器。反激輸出電路是對充電進行限功率處理，隨著充電的持續(xù)進行，蓄電池的電壓將逐漸上升，電流將逐漸減小，當電池充滿時，電池電壓已經(jīng)很接近充電電壓，而電流已經(jīng)是相當?shù)男×耍敳蓸拥降碾娏餍∮陬A設的最大充電電流時，將不會對PWM信號的脈寬進行調(diào)整，比如說:對12V/7AH的電池充電，3節(jié)電池為I組，充電電壓固定為41.25V，電池電壓比較空時(31V)，充電電壓將會拉低接近電池電壓(由于電池內(nèi)阻的存在會稍高一點)，此時充電電流將會是最大的(比如說1.5A)，所以我們主要是限制這個最大充電電流的大小，不能超過1.5A，隨著充電的進行蓄電池電壓上升，而充電電流將下降，一般情況下，電池可以充電到40.6V，此時電池已經(jīng)差不多充滿了，由于電壓差已經(jīng)很小了，所以充電電流也就差不多0.1A或0.2A。所以，微控制器輸出PWM信號對電流模式控制器U06的調(diào)節(jié)實際是對限定功率的大小調(diào)節(jié):蓄電池的電壓小時充電電流大，而蓄電池的電壓大時充電電流小。因此，只要保證總的充電功率不變和最大充電電流不變即可。微控制器判斷現(xiàn)在用戶選擇的電池容量與充電電流是否對應，如果采樣充電電流大于預設充電電流，那么由微控制器減小輸出的PWM波形信號的占空比，進一步減小充電電流，直到滿足要求，反之則增大輸出的PWM波形信號的占空比以增大實際的充電電流。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種充電控制方法，其特征在于，包括步驟: 對不同容量的蓄電池預設不同的最大充電電流； 由微控制器發(fā)出PWM信號給充電控制電路，由充電電路輸出充電電流給蓄電池充電； 對充電電路輸出的充電電流進行采樣，反饋采樣充電電流給微控制器； 由微控制器根據(jù)蓄電池的電壓及采樣充電電流，以限定充電功率的方式動態(tài)調(diào)整PWM信號的脈寬來調(diào)節(jié)充電電流的大小，且控制最大充電電流不超過該蓄電池容量對應的最大充電電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述充電控制方法，其特征在于，所述以限定充電功率的方式動態(tài)調(diào)整PWM信號的脈寬來調(diào)節(jié)充電電流的大小是指:當蓄電池的電壓較小時，由微控制器控制輸出的PWM信號具有較大占空比，以較大的充電電流給蓄電池充電，反之，當蓄電池的電壓大時，由微控制器減小輸出的PWM波形信號的占空比以較小的充電電流給蓄電池充電。
3.一種充電控制電路，其特征在于，包括: 微控制器，用于對不同容量的蓄電池預設不同的最大充電電流，并發(fā)出PWM信號； 連接在微控制器的PWM輸出端的PWM波形處理電路，用于將PWM信號處理成電壓信號； 耦接在蓄電池與PWM波形處理電路輸出端之間的充電電路，用于輸出充電電流給蓄電池充電； 連接在充電電路與微控制器之間的電流采樣電路，用于對充電電路輸出的充電電流進行采樣，反饋采樣充電電流給微控制器； 由微控制器根據(jù)蓄電池的電壓及采樣充電電流，以限定充電功率的方式動態(tài)調(diào)整PWM信號的脈寬來調(diào)節(jié)充電電流的大小，且控制最大充電電流不超過該蓄電池容量對應的最大充電電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述充電控制電路，其特征在于，PWM波形處理電路包括:連接微控制器的PWM輸出端的RC濾波電路，連接在RC濾波電路輸出端的電壓跟隨器，電壓跟隨器的輸出端通過耦合電路連接充電電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述充電控制電路，其特征在于，耦合電路包括光耦、連接在光耦中三極管的發(fā)射極的二極管D503及電阻R524。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述充電控制電路，其特征在于，充電電路包括:電流模式控制器，其電流采樣端耦接PWM波形處理電路、輸出端耦接變壓器Tl的一次側(cè)，該變壓器Tl的二次側(cè)通過反激輸出電路連接蓄電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述充電控制電路，其特征在于，電流采樣電路包括:用于對采樣充電電流進行放大處理的放大器UlOA ;連接在放大器UlOA輸出端的比較器U10B，以及連接在比較器UlOB輸出端的二極管D13，用于將采樣充電電流整流處理為直流信號；二極管D13通過RC濾波電路輸出電流采樣信號送至微處理器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種充電控制電路及方法。其中，所述充電控制方法包括步驟對不同容量的蓄電池預設不同的最大充電電流；由微控制器發(fā)出PWM信號給充電控制電路，由充電電路輸出充電電流給蓄電池充電；對充電電路輸出的充電電流進行采樣，反饋采樣充電電流給微控制器；由微控制器根據(jù)蓄電池的電壓及采樣充電電流，以限定充電功率的方式動態(tài)調(diào)整PWM信號的脈寬來調(diào)節(jié)充電電流的大小，且控制最大充電電流不超過該蓄電池容量對應的最大充電電流。本發(fā)明不僅有利于提高充電效率，更能有效地保證蓄電池的使用壽命。
文檔編號H02J7/10GK103199600SQ20131011373
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者茍文波, 周征武, 陳恒留 申請人:深圳市晶福源電子技術(shù)有限公司