專利名稱：一種高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電電路，特別是涉及一種具有高功率因數(shù)的鉛酸電池充電電路。
背景技術(shù)：
功率因數(shù)(PFC)是供用電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，用電設(shè)備在消耗有功功 率的同時(shí)，還需大量的無功功率由電源送往負(fù)荷，功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備在消耗一定 的有功功率的同時(shí)所需的無功功率，有用功率和系統(tǒng)消耗的總功率的比值就是功率因數(shù)， 功率因數(shù)小的時(shí)候可能達(dá)到0.6以下(目前的充電器都是如此)，這就意味著40%以上的 電能都損耗在線路上了，而這個(gè)電能是不會(huì)記錄到一般的電度表上的，產(chǎn)生的費(fèi)用是由國 家承擔(dān)的，所以國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)都越來越嚴(yán)格地對(duì)電器的功率因數(shù)作出限制，一般要求 達(dá)到0.8以上，也就是說用電質(zhì)量的好壞直接取決于功率因數(shù)的大小，目前節(jié)能環(huán)保已經(jīng) 成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主旋律，隨著國家電荒現(xiàn)狀的日益凸顯，消費(fèi)者的節(jié)能意識(shí)也越來越 強(qiáng)，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的一大舉措，也是必然趨勢。眾所周知，電動(dòng)車鉛酸電池充電器是電動(dòng)車的必配件之一，也是電動(dòng)車的關(guān)鍵配 件之一，請(qǐng)參閱圖1所示，圖1為傳統(tǒng)的電動(dòng)車鉛酸電池充電電路的方塊圖，傳統(tǒng)的電動(dòng)車 鉛酸電池充電電路1交流輸入到橋式整流電路10，所述橋式整流電路10的輸出端連接PWM 控制電路11的輸入端，所述PWM控制電路11包括PWM控制芯片12，所述PWM控制芯片12 連接功率變壓器13以及MOS管開關(guān)電路14，所述PWM控制電路11的輸出端連接充電管理 電路15，但是傳統(tǒng)的電動(dòng)車鉛酸電池充電電路沒有功率因數(shù)校正補(bǔ)償，用電質(zhì)量較差。目前提高功率因數(shù)的方法很多，高頻PFC技術(shù)因?yàn)榫哂休^突出的優(yōu)點(diǎn)，電路形式 多樣，集成控制器件的品種齊全，在現(xiàn)有應(yīng)用中占絕對(duì)優(yōu)勢，其實(shí)電動(dòng)車充電電路從本質(zhì)上 講都是由電源變換部分(開關(guān)電源部分)和充電控制部分兩大塊組合而成的，電源變換部 分即開關(guān)電源部分是充電器的核心，充電器是否可靠，功率因數(shù)、效率的高低都取決于開關(guān) 電源部分，請(qǐng)參閱圖2所示，圖2為傳統(tǒng)具PFC校正的開關(guān)電源電路的方塊圖，傳統(tǒng)具PFC 校正的開關(guān)電源電路2交流輸入到橋式整流電路20，所述橋式整流電路20的輸出端連接 PFC控制電路21，所述PFC控制電路21包括PFC控制芯片22，所述PFC控制芯片22連接升 壓變壓器23，升壓二級(jí)管24以及MOS管開關(guān)電路25，所述PFC控制電路21的輸出端連接 PWM控制電路26的輸入端，所述PWM控制電路26包括PWM控制芯片27，所述PWM控制芯片 27連接功率變壓器28以及MOS管開關(guān)電路29，但是傳統(tǒng)的具PFC校正的開關(guān)電源電路有 電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也較高的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路，其不僅具有功率因數(shù) 校正補(bǔ)償，高功率因數(shù)的特點(diǎn)，而且其開關(guān)電源部分電路結(jié)構(gòu)簡單、成本降低，轉(zhuǎn)換效率高。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
—種高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路，其包括整流電路、功率變換電路以及充電管理電路，所述整流電路耦合功率變換電路，所述功率變換電路耦合充電管理電路，其中，所 述功率變換電路包括控制芯片，所述控制芯片耦合功率變壓器和MOS管開關(guān)電路。所述控制芯片的型號(hào)為SG6961芯片U1，其包括引腳1-引腳8，所述功率變壓器Tl 包括變壓器初級(jí)繞組，變壓器次級(jí)繞組以及變壓器輔佐繞組，所述整流電路的輸出端通過 濾波電容CCl以及電阻R3、R4、R5連接電壓供給引腳8，所述電壓供給引腳8連接輔佐電源 電路，所述引腳1為芯片Ul內(nèi)誤差放大器反向輸入端，其通過電阻R8、R9，電容CC7、CC3以 及EC2連接輔佐電源電路，所述引腳2為芯片Ul內(nèi)誤差放大器反向輸出端，其耦合補(bǔ)償回 路連接充電管理電路，所述引腳3連接接地電阻R11，所述引腳4為過電保護(hù)比較器的輸入 端，其耦合MOS管開關(guān)電路，所述引腳5為過零電流檢測端，其通過電阻R13連接到變壓器 輔助繞組上，所述引腳6為接地引腳，所述引腳7連接MOS管開關(guān)電路，且所述變壓器次級(jí) 繞組通過整流二極管D7，電容EC3連接電池正極，并通過二極管D8，電容EC8連接充電管理 電路。所述輔佐電源電路由變壓器輔佐繞組，二極管D5，電容EC1，電阻R7，三極管Q2， 以及ZDl組成，所述三極管Q2的發(fā)射極連接引腳8，基極連接接地二極管ZD1，集電極通過 二極管D5，電容ECl連接變壓器輔佐繞組，且所述三極管Q2的基極與集電極之間偏置電阻 R7。所述補(bǔ)償回路由電阻RlO，電容CC5、CC6，芯片U2組成。所述MOS管開關(guān)電路包括MOS管Q1，其柵極與引腳7之間連接二極管D6，電阻R14， R15，源極通過電阻R12連接引腳4，所述引腳4對(duì)地連接電容CC4，且源極還連接接地電阻 RS0本發(fā)明的有益效果為，所述高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路的開關(guān)電源部分采用 SG6961芯片耦合功率變壓器和MOS管開關(guān)電路將PFC控制電路和PWM控制和二為一，從 而不僅使充電電路具有功率因數(shù)校正補(bǔ)償，高功率因數(shù)；而且減少了一級(jí)轉(zhuǎn)換，電路結(jié)構(gòu)簡 單，成本降低，有很高的轉(zhuǎn)換效率，可以增加發(fā)電設(shè)備和變電設(shè)備發(fā)送的有功功率，使電力 供電設(shè)備充分發(fā)揮作用，提高交流電源的利用率，同時(shí)能減小電力輸送線上的電流，降低輸 送線路上的電壓降落和功率損耗，節(jié)約電能。


下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為傳統(tǒng)的電動(dòng)車鉛酸電池充電電路的方塊圖，圖2為傳統(tǒng)具PFC校正的開關(guān)電源電路的方塊圖，圖3為本發(fā)明高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路的方塊圖，圖4為本發(fā)明高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路的具體電路圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖3及圖4所示，圖3為本發(fā)明高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路的方塊圖，圖 4為本發(fā)明高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路的具體電路圖。一種高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路，所述高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路3包括橋式整流電路30、功率變換電路31以及充電管理電路35，所述橋式整流電路30耦合功率變 換電路31，所述功率變換電路31耦合充電管理電路35，所述功率變換電路31包括控制芯 片32，所述控制芯片32耦合功率變壓器33和MOS管開關(guān)電路34，所述控制芯片32的型號(hào) 為SG6961芯片U1，其包括引腳1-引腳8，所述功率變壓器Tl包括變壓器初級(jí)繞組，變壓器 次級(jí)繞組以及變壓器輔佐繞組，所述整流電路的輸出端通過濾波電容CCl以及電阻R3、R4、 R5連接電壓供給引腳8，所述電壓供給引腳8連接輔佐電源電路，所述引腳1為芯片Ul內(nèi)誤 差放大器反向輸入端，其通過電阻R8、R9，電容CC7、CC3以及EC2連接輔佐電源電路，所述 輔佐電源電路由變壓器輔佐繞組，二極管D5，電容EC1，電阻R7，三極管Q2，以及ZDl組成， 所述三極管Q2的發(fā)射極連接引腳8，基極連接接地二極管ZD1，集電極通過二極管D5，電容 ECl連接變壓器輔佐繞組，且所述三極管Q2的基極與集電極之間偏置電阻R7，所述引腳2 為芯片Ul內(nèi)誤差放大器反向輸出端，其耦合補(bǔ)償回路連接充電管理電路，所述補(bǔ)償回路由 電阻R10，電容CC5、CC6，芯片U2組成，所述引腳3連接接地電阻Rl 1，所述引腳4為過電保 護(hù)比較器的輸入端，其連接MOS管開關(guān)電路，所述MOS管開關(guān)電路包括MOS管Ql，其柵極與 引腳7之間連接二極管D6，電阻R14，R15，源極通過電阻R12連接引腳4，所述引腳4對(duì)地連 接電容CC4，且源極還連接接地電阻RS，所述引腳5為過零電流檢測端，其通過電阻R13連 接到變壓器輔助繞組上，所述引腳6為接地引腳，所述引腳7連接MOS管開關(guān)電路，且所述 變壓器次級(jí)繞組通過二極管D7，電容EC3連接電池正極，且通過二極管D8，電容EC8連接充 電管理電路。在接通交流供電電源后，電源先經(jīng)過EMI、橋式整流濾波電路后通過電阻R3-R5對(duì) 芯片Ul的電壓供給引腳8的電容EC2、CC3充電，同時(shí)有部分電流流入電壓供給引腳8，在 EC2上的電壓達(dá)到欠電壓關(guān)斷電平(9. 5V)之前，芯片Ul的啟動(dòng)電流只有10uA，一旦電容 EC2上的電壓達(dá)到啟動(dòng)門限典型值12V，芯片Ul則啟動(dòng)開始工作，EC2放電，在EC2上的電壓 降至芯片Ul的關(guān)斷閥值(典型值是9. 5V)之前，變壓器輔佐繞組、D5、EC1、R7、Q2、ZD1等 組成輔佐電源電路給芯片Ul的電壓供給引腳8提供工作電流，因SG6961的啟動(dòng)電流很小 R3-R5用0. 25W的電阻就可以了。當(dāng)芯片Ul的引腳5通過電阻R13檢測到變壓器輔佐繞組的電流過零信號(hào)時(shí)，芯片 Ul的引腳7就輸出一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖推動(dòng)開關(guān)MOS管Ql導(dǎo)通，流過變壓器初級(jí)繞組的電流從零 線性增加到峰值，而Ql開始截至。初級(jí)繞組中的儲(chǔ)能因Ql的截至而釋放，經(jīng)耦合到次級(jí)繞 組再由二極管D7、電容EC3整流濾波后加到電池的正極，同時(shí)二極管D8、電容EC8整流濾波 后給充電管理回路供電，通過變壓器初級(jí)的電流線性減小至零，MOS管Ql將再一次導(dǎo)通，新 的開關(guān)周期開始，如此周而復(fù)始，在每一個(gè)開關(guān)周期中電感峰值電流都追蹤交流輸入電壓 的變化軌跡，高頻電感電流被輸入電容CCl濾波掉高頻成分從而得到呈正弦波形的輸入平 均電流。所述輔佐繞組、D5、EC1、R7、Q2、ZD1等組成的輔佐電源給芯片Ul提供了穩(wěn)定的工 作電壓，該電壓經(jīng)電阻R8、R9分壓取樣經(jīng)芯片Ul的引腳1送入芯片Ul內(nèi)部誤差放大器的 反相端，誤差放大器的同相輸入端連接內(nèi)部2. 5V的固定電壓參考，二者的比較結(jié)果反映在 芯片Ul的引腳2，引腳2外接補(bǔ)償回路及反饋回路的光耦，光耦將次級(jí)充電管理回路的充電 信息輸入到引腳2，引腳2的信號(hào)與引腳2設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較來控制MOS管Ql導(dǎo)通的時(shí) 間從而決定輸出電壓高低，電流大小的變化，達(dá)到給電池充電的目的。
接地電阻RS是接在MOS管Ql源極上的用來檢測開關(guān)電流，將檢測到的開關(guān)電流送到芯片Ul的引腳4，該腳上的逐周電流限制保護(hù)點(diǎn)門限為0. 82V，只要引腳4上的輸入電 壓高于這個(gè)閥值，電流開關(guān)周期則立即終止。所述高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路不僅電路結(jié)構(gòu)簡單，成本降低，而且具有功率 因數(shù)校正補(bǔ)償，有很高的轉(zhuǎn)換效率，可以增加發(fā)電設(shè)備和變電設(shè)備發(fā)送的有功功率，使電力 供電設(shè)備充分發(fā)揮作用，提高交流電源的利用率，同時(shí)能減小電力輸送線上的電流，降低輸 送線路上的電壓降落和功率損耗，節(jié)約電能。
權(quán)利要求
一種高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路，其包括整流電路、功率變換電路以及充電管理電路，所述整流電路耦合功率變換電路，所述功率變換電路耦合充電管理電路，其特征在于所述功率變換電路包括控制芯片，所述控制芯片耦合功率變壓器和MOS管開關(guān)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路，其特征在于所述控制芯片 的型號(hào)為SG6961芯片(U1)，其包括引腳(1)-引腳(8)，所述功率變壓器(Tl)包括變壓器初 級(jí)繞組，變壓器次級(jí)繞組以及變壓器輔佐繞組，所述整流電路的輸出端通過濾波電容(CCl) 以及電阻(R3)、(R4)、(R5)連接電壓供給引腳(8)，所述電壓供給引腳(8)連接輔佐電源 電路，所述引腳(1)為芯片(Ul)內(nèi)誤差放大器反向輸入端，其通過電阻(R8)、(R9)，電容 (CC7)、(CC3)以及(EC2)連接輔佐電源電路，所述引腳(2)為芯片(Ul)內(nèi)誤差放大器反向 輸出端，其耦合補(bǔ)償回路連接充電管理電路，所述引腳⑶連接接地電阻(Rll)，所述引腳 (4)為過電保護(hù)比較器的輸入端，其耦合MOS管開關(guān)電路，所述引腳(5)為過零電流檢測端， 其通過電阻(R13)連接到變壓器輔助繞組上，所述引腳(6)為接地引腳，所述引腳(7)連接 MOS管開關(guān)電路，且所述變壓器次級(jí)繞組通過整流二極管(D7)，電容(EC3)連接電池正極， 并通過二極管(D8)，電容(EC8)連接充電管理電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路，其特征在于所述輔佐電源 電路由變壓器輔佐繞組，二極管(D5)，電容(EC1)，電阻(R7)，三極管(Q2)，以及(ZDl)組 成，所述三極管(Q2)的發(fā)射極連接引腳(8)，基極連接接地二極管(ZDl)，集電極通過二極 管(D5)，電容(ECl)連接變壓器輔佐繞組，且所述三極管(Q2)的基極與集電極之間偏置電 阻(R7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3任一項(xiàng)所述的高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路，其特征在于所 述補(bǔ)償回路由電阻(RlO)，電容(CC5)、(CC6)，芯片(U2)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路，其特征在于所述MOS管開 關(guān)電路包括MOS管(Ql)，其柵極與引腳(7)之間連接二極管(D6)，電阻(R14)，(R15)，源極 通過電阻(R12)連接引腳(4)，所述引腳(4)對(duì)地連接電容(CC4)，且源極還連接接地電阻 (RS)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路，其包括整流電路、功率變換電路以及充電管理電路，所述整流電路耦合功率變換電路，所述功率變換電路耦合充電管理電路，所述功率變換電路包括控制芯片，所述控制芯片耦合功率變壓器和MOS管開關(guān)電路，所述控制芯片的型號(hào)為SG6961芯片，上述高功率因數(shù)鉛酸電池充電電路的功率變換電路實(shí)現(xiàn)了PFC控制電路和PWM控制電路的結(jié)合，不僅電路結(jié)構(gòu)簡單，成本降低，而且有很高的轉(zhuǎn)換效率，可以增加發(fā)電設(shè)備和變電設(shè)備發(fā)送的有功功率，使電力供電設(shè)備充分發(fā)揮作用，提高交流電源的利用率，同時(shí)能減小電力輸送線上的電流，降低輸送線路上的電壓降落和功率損耗，節(jié)約電能。
文檔編號(hào)H02M1/42GK101807809SQ201010166928
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者周曉強(qiáng), 陸勇 申請(qǐng)人:無錫新暢電子有限公司