一種具有自動斷電保護功能的大功率充電器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及充電器領域，具體為一種具有自動斷電保護功能的大功率充電器。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池是上世紀九十年代發(fā)展起來的一種新型可連續(xù)充放電的電池。鋰離子電池具有能量密度高和循環(huán)壽命長等一系列的優(yōu)點，在便攜式電子設備中獲得廣泛應用。隨著空間、微電子等高新技術的發(fā)展，對于移動能源，尤其是能夠提供高能量密度和較長壽命的二次電池(電池組)的需求量越來越大。目前可充電二次電池系統(tǒng)中，鋰離子電池具有提供能量密度大、節(jié)能環(huán)保、使用壽命長等特點，使得它在一些需要提供高密度能源的應用中已取代了鎳氫、鎳鎘電池系統(tǒng)，如電動機車、航空航天技術、電子設備等許多方面，特別是在家用、電動工具方面的廣泛應用很快成為歐美等發(fā)達國家及發(fā)展中國家的時尚。
[0003]由于充電器充電性能的好壞與被充電池的使用壽命、充電效率等息息相關。外界溫度變化和電網電壓波動，都會降低充電器的充電性能的穩(wěn)定性。因此，充電器需要有一種能自我調節(jié)的系統(tǒng)，遇到外界的干擾能實時做出回應，保證充電的穩(wěn)定性，從而避免損壞充電的電池。本發(fā)明提出一種大功率智能化鋰電池充電系統(tǒng)的設計技術和解決方案，該充電系統(tǒng)適用于10串鋰離子整組電池進行實時監(jiān)控充電，實現了對電池組ID識別，電池電壓檢測控制，充電計時等智能化技術。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所解決的技術問題在于提供一種具有自動斷電保護功能的大功率充電器，以解決上述問題。
[0005]本實用新型所解決的技術問題采用以下技術方案來實現:
[0006]一種具有自動斷電保護功能的大功率充電器，包括開關電源、PFC功率因素矯正控制電路、LLC諧振變換器、濾波輸出模塊、MCU單片機智能化充電管理芯片、自動斷電開關、電流取樣、PFC和LLC控制模塊、充電耦合模塊、CC/CV控制模塊，所述開關電源與AC輸入端連接，所述PFC功率因素矯正控制電路與開關電源連接，所述LLC諧振變換器與PFC功率因素矯正控制電路連接，所述濾波輸出模塊與LLC諧振變換器連接，所述MCU單片機智能化充電管理芯片通過PFC和LLC控制模塊、充電耦合模塊、CC/CV控制模塊與PFC功率因素矯正控制電路連接，所述自動斷電開關與濾波輸出模塊連接，所述電流取樣連接充電電池和自動斷電開關。
[0007]作為優(yōu)選，所述開關電源包括EMI整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路。
[0008]作為優(yōu)選，所述EMI整流濾波電路包括兩道EMI濾波電路，其中一路在電源插座處，另外一路在電源的PCB板上。
[0009]作為優(yōu)選，所述LLC諧振變換器由兩個主開關管Ql和Q2構成，其驅動信號是占空比固定為0.5的互補驅動信號，保證原邊功率場效應晶體管MOS管及副邊二極管的零電流開關ZCS都可以實現，LLC變換器工作在半個周期內可以分為三個工作模式。
[0010]作為優(yōu)選，所述MCU管理軟件設計除了完成充放電控制外，還具有ID_R、NTC檢測、過壓保護、過溫保護等功能模塊，電路采用高端進口專用充電管理芯片控制，電路具有高精度(輸出電壓精度+/-1%)、電池組識別ID-R檢測、電池組保護喚醒，預充電，恒流，恒壓充電及飽和關斷，定時等功能，當電壓超過設定值時，開啟關閉功能，彈開充電器與外界電源的連接，從而保護充電器和充電電池。
[0011]作為優(yōu)選，所述充電器中的交流電經過濾波整流后，流向PFC電路，集成的PFC是一款連續(xù)導通型(CCM)的功率因數校正(PFC)升壓式的控制電路，CCM可以有效地減少了升壓電感的峰值電流，減小了功率MOS管的電流應力，且極大地簡化了 CCM型的PFC的操作，它還集成了高可靠的電路保護功能，包括有反饋環(huán)路失效偵測、快速與低速事件輸入，以及可以避免在低輸入電壓下工作的電源電壓過低偵測等，再經過LLC諧振變換器進行轉化，集成的LLC控件內置了可調整且精確的最低開關頻率，可以對電流電壓實現優(yōu)化諧調功能。
[0012]作為優(yōu)選，所述充電器在反饋環(huán)節(jié)中引入PWM的方法控制充電，利用單片機的PWM端口，在不改變PWM波周期的前提下，通過電流及電壓的反饋，用軟件的方法調整充電開關，從而使電流或電壓按預定的充電流程進行，因系統(tǒng)進入充電工作狀態(tài)后，受鋰電池終止充電電壓的限制，其最高電壓不得高于42.5V，為保證采樣的準確，盡量避免由于ADC的讀數偏差和電源工作電壓等引入的波紋干擾，所有采樣點都經過阻容濾波處理，并在軟件PWM的調整過程中采用了數字濾波技術。
[0013]作為優(yōu)選，所述充電器的充電過程分四階段充電，零電池激活喚醒一低電壓預充電一寬電壓恒流充電--〖亙壓充電，零電池電壓激活是對BMS保護板動作或睡眠狀態(tài)的鋰電池組進行喚醒；預充電主要是完成對過放的鋰電池進行修復；在恒流階段充電器給電池提供大的恒定電流，同時電池電壓持續(xù)上升；當電池電壓臨近飽和時，充電器轉限壓充電，同時充電電流逐漸下降，當電流下降到約0.1C時關斷，結束充電。
[0014]作為優(yōu)選，所述充電器的電路圖中EMI整流濾波電路經過電橋和電阻連接PFC電感和諧振電容，再根據分壓電阻和電壓電流控制實現對充電器的安全性和電能轉換效率的控制。
[0015]本實用新型的EMI整流濾波電路采用兩道EMI電路，可以很好地濾除電網中的高頻雜波和同相干擾電流，同時把電源中產生的電磁輻射削減到最低限度，使泄漏到電源外的電磁輻射量不至于對人體或其它設備造成不良影響，充分考慮電池的安全性、智能識別功能、開關電源的運行低功耗和電能轉換效率，通過充電器，產品功率因數PF值約0.97，轉換效率達到90%以上，產品更節(jié)能環(huán)保，智能化控制可以實現對鋰電池的智能充電，方便于軟件的調試與升級。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的原理框架圖。
[0017]圖2為本實用新型的主程序軟件開發(fā)流程圖。
[0018]圖3為本實用新型的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的實現技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0020]如圖1所示，一種具有自動斷電保護功能的大功率充電器，包括開關電源1、PFC功率因素矯正控制電路2、LLC諧振變換器3、濾波輸出模塊4、MCU單片機智能化充電管理芯片5、自動斷電開關6、電流取樣7、PFC和LLC控制模塊8、充電耦合模塊9、CC/CV