[发明专利]多支路反馈充电器电路及充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字控制充电器技术领域，尤其涉及一种多支路反馈充电器电路及充电方法。

背景技术

市场上常见的数字控制充电器，如TL431（可控精密稳压源）配合微控制器MCU的充电器，该类充电器在充电时一般包括恒流、恒压和浮充三种充电模式。若以该充电器给规格为48V17AH的电池充电，可见如下描述的具体充电过程，如果电池的端电压较低，在接入充电器的时候，工作在恒流充电的模式，即充电器输出电流恒定，一般为2.5A，输出电压随着充电的持续而慢慢上升，直到输出电压达到设定值58V，则进入恒压充电模式，这时候，充电器的输出电压维持在58V不变，随着充电的进行，电池的电量逐渐上升，即电池的端电压越来越大，故系统的输出电流就越来越小，当充电电流降到500mA的时候，系统将输出电压由58V调整至55V并维持不变，进入浮充模式，一直到充电结束。该充电器的具体电路见图1，具体包括功率转换电路2’和闭环反馈电路，闭环反馈电路包括原边控制器1’、电流检测器8’、微控制器5’、电平转换器7’、电压控制器6’、低通滤波器4’和光电耦合器3’。闭环反馈电路根据功率转换电路2’的输出电压和输出电流，提供反馈信号，使功率转换电路2’的输出电压恒定。其中，电平转换器7’将输出电压稳定在58V或者55V,即恒压或者浮充模式。微控制器5’主要是通过电流检测器8’采集输出电流，如果系统输出电流小于500mA，则控制电平转换器7’将输出电压稳定在55V；如果系统输出电流在500mA～2.5A，则控制电平转换器7’将输出电压稳定在58V。

上述充电器在恒压或者浮充模式下，微控制器5’不会产生PWM（脉冲宽度调制）反馈信号，功率转换电路2’的反馈只能由电压控制器6’来完成。当电流检测器8’采样到的输出电流大于2.5A时，微控制器5’才产生PWM反馈信号，该信号经过低通滤波器4’后变成较平稳的电压信号，该电压信号又经过单向导通器输出端与电压反馈信号进行叠加，使得传入电压控制器6’的反馈信号总量增大，从而减小输出电压值，最终达到维持输出电流恒定的效果，即恒流充电模式。

该充电电路在系统刚上电的时候，微控制器5’并没有完成启动和软件初始化过程，不能进行信号反馈，所以，功率转换电路2’的输出电压是55V或58V，输出电压根据微控制器5’缺省的IO状态不同，电压不一样。参照图2的电压电流波形图，以55V为例，若负载电池等效电阻为15Ω，则输出电流为3.67A，比2.5A额定值高出很多，如果电池电量更小，则其输出电流会更大，对负载电池寿命和性能有较大影响。而该大电流的持续时间直接取决于微控制器5’的启动时间和运算速度，比较难把握。另外，如果该系统在运行过程中遇到微控制器5’不工作的情况，在功率允许的范围内，则其输出电压会一直维持55V，若负载电池等效电阻为15Ω，则在很长的一段时间内，充电电流都会维持在3.67A，其电压电流波形图参照图3，这会严重影响电池寿命和性能，甚至发生电池鼓包、损坏甚至爆炸；还有，由于此系统的电压反馈由模拟电路来实现，微控制器5’并没有采集输出电压并进行实时调节，所以需要额外的反馈控制电路进行闭环控制，一般采用以TL431为核心的反馈电路结构，成本较高，电路器件较多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有充电器存在因微控制器启动时间限制或不工作等因素造成充电器的输出电流大、大电流持续时间长的问题，提供了一种在微控制器不工作情况下，能限制充电输出电流过大，并且成本较低的多支路反馈充电器电路和多支路反馈充电器的充电方法。

为解决上述问题，本发明的一种技术方案是：