一種用于通信基站后備用電源的充電限流電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于通信基站后備用電源的充電限流電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在通信基站鋰電后備用電源控制系統(tǒng)中邏輯控制的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由48V.AC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊、鋰電池組、鋰電控制器、限流充電電路、線束組成。其中充放電控制在鋰電控制系統(tǒng)中對(duì)電池保護(hù)起到關(guān)鍵性作用。
[0003]電池組充電方式按照連續(xù)在線浮充方式，即恒流-恒壓充電，電池組并聯(lián)在電源系統(tǒng)的直流輸出端，充電電路根據(jù)各電池的電壓進(jìn)行充電控制，控制電池和電池組的充電電壓滿(mǎn)足充電限制電壓要求，直到所有電池都充滿(mǎn)電。如圖2所示。
[0004]充電電流在充電過(guò)程中隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律下降，不可能自動(dòng)按恒流或恒壓充電。充電過(guò)程中影響充電的因素很多，諸如電解液的濃度、極板活性物的濃度、環(huán)境溫度等的不同，都會(huì)使充電產(chǎn)生很大的差異。隨著放電狀態(tài)、使用和保存期的不同，即使是相同型號(hào)、相同容量的同類(lèi)蓄電池的充電也大不一樣。1972年，美國(guó)科學(xué)家馬斯提出了著名的馬斯三定律，馬斯三定律是以蓄電池的最低析氣率為前提，提出電池能夠接受的最大充電電流，而得出的電池充電的三大規(guī)律。
[0005](I)對(duì)于任何給定的放電電流，蓄電池充電時(shí)的電流接受比a與電池放出的容量的平方根成反比，即a = Kl/C……(I)式中:Kl為放電電流常數(shù)，視放電電流的大小而定，C為蓄電池放出的容量。由于蓄電池的初始接受電流1 = aC，所以1 = aC=Kl......(2)。
[0006](2)對(duì)于任何給定的放電量，蓄電池充電電流接受比a與放電電流Id的對(duì)數(shù)成正比，S卩a=K21ogkId……(3);式中:K2為放電量常數(shù)，視放電量的多少而定，k為計(jì)算常數(shù)。
[0007](3)蓄電池在以不同的放電率放電后，其最終的允許充電電流It (接受能力)是各個(gè)放電率下的允許充電電流的總和，g卩:It = Il + I2+I3+I4+In……(4)式中:11、12、13、14……In為各個(gè)放電率下的允許充電電流。
[0008]綜合馬斯三定律可以推出，蓄電池的總電流接受比可表示為a= It/Ct......(5);式中:Ct = CI+C2+C3+C4+……為各次放電量的總和，即蓄電池放出的全部電量。
[0009]馬斯第一定律表明隨放電深度不同，其充電接受能力和放電深度成正比(可以等價(jià)于瓦格的質(zhì)量作用定律)；第二定律表明放出電量相等的條件下，其充電接受能力和放電率成正比；為減小在充電過(guò)程中充電電流隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律下降，設(shè)計(jì)了一種使用MCU產(chǎn)生PWM波形驅(qū)動(dòng)控制開(kāi)關(guān)MOS充電限流電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于通信基站后備用電源的充電限流電路，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中因充電機(jī)充電電流過(guò)大而觸發(fā)電池管理系統(tǒng)的限流保護(hù)關(guān)斷充電的問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明提供了一種用于通信基站后備用電源的充電限流電路，包括LDO電源、第一隔離光耦、第二隔離光耦、MCU、電流檢測(cè)運(yùn)放模塊、脈寬調(diào)制模塊、雙路驅(qū)動(dòng)器、兩路MOS開(kāi)關(guān)模塊、蓄流二極管、扼流電感和儲(chǔ)能電容;所述第一隔離光耦的輸入端用于接收外部的使能信號(hào)EN，所述LDO電源的電源端連接電池的輸出端，所述LDO電源的輸入端連接至所述第一隔離光耦的輸出端;所述第二隔離光耦的輸入端用于接收外部的基準(zhǔn)頻率信號(hào)F;所述電流檢測(cè)運(yùn)放模塊的電源端連接至所述LDO電源的輸出端，所述MCU的電源端連接至所述LDO電源的輸出端，所述MCU的第一輸入端連接至所述第二隔離光耦的輸出端，所述MCU的第二輸入端連接至所述電流檢測(cè)運(yùn)放模塊的第一輸出端;所述脈寬調(diào)制模塊的輸入端連接至所述MCU的輸出端，所述雙路驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接至所述脈寬調(diào)制模塊的輸出端;所述兩路MOS管開(kāi)關(guān)模塊的第一輸入端連接至所述電流檢測(cè)運(yùn)放模塊的第二輸出端，所述兩路MOS管開(kāi)關(guān)模塊的第二輸入端和第三輸入端分別連接至所述雙路驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端和第二輸出端;所述蓄流二極管的輸入端連接至所述兩路MOS管開(kāi)關(guān)模塊的輸出端，所述蓄流二極管的輸出端連接至電池正極;所述扼流電感的輸入端連接至所述兩路MOS管開(kāi)關(guān)模塊的輸出端，所述扼流電感的輸出端作為所述充電限流電路的輸出；所述儲(chǔ)能電容的輸入端連接至所述電池的正極，所述儲(chǔ)能電容的輸出端連接至所述扼流電感的輸出端。
[0012]更進(jìn)一步地，所述電流檢測(cè)運(yùn)放模塊包括電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9和運(yùn)算放大器Ul;所述電阻R2和所述電阻R3并聯(lián)后，一端作為所述電流檢測(cè)運(yùn)放模塊的輸入端，另一端依次通過(guò)串聯(lián)連接的電阻R5和電阻R6連接至所述運(yùn)算放大器Ul的正相輸入端，所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端通過(guò)電阻R7接地，所述電阻R9的一端連接至所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端，所述電阻R9的另一端作為所述電流檢測(cè)運(yùn)放模塊的輸出端，所述電阻R8的一端連接至所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端，所述電阻R8的另一端連接至所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端。
[0013]更進(jìn)一步地，所述電阻R2和所述電阻R3為合金電阻。
[0014]更進(jìn)一步地，所述扼流電感為以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，在平衡線路中能有效地抑制共模信號(hào)，而對(duì)線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘?hào)無(wú)影響。
[0015]更進(jìn)一步地，所述MCU為Freescale系列的MMC9S08PA16芯片。
[0016]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)能避免充電電流在充電過(guò)程中隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律下降，可以自動(dòng)按照所設(shè)定的恒定電流值進(jìn)行充電，限定電流可調(diào)，電流采用精度高、能實(shí)現(xiàn)低功耗工作模式。(2)電池組與MCU控制電路使用了隔離保護(hù)方法，減少了電池在充放電過(guò)程中對(duì)控制電路的干擾，使得工作電源和輸出控制信號(hào)比較穩(wěn)定。(3)在限流控制原理中引入了開(kāi)關(guān)電源控制方法，通過(guò)閉環(huán)檢測(cè)電流大小來(lái)改變PWM波形的占空比和頻率信號(hào)控制MOS通斷，使用蓄流二極管、扼流電感和儲(chǔ)能電容來(lái)達(dá)到輸出電流的穩(wěn)定，大大提高了系統(tǒng)可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中通信基站鋰電后備用電源控制系統(tǒng)中邏輯控制的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中恒流-恒壓充電方式示意圖；
[0019]圖3中(a)為Ugs輸出電平的波形示意圖，(b)為通過(guò)MOS開(kāi)關(guān)的電流值的波形示意圖，(C)為通過(guò)扼流電感電流曲線的波形示意圖，(d)為最終得到輸出限流值的波形示意圖；
[0020]圖4為BMS開(kāi)路靜置示意圖；
[0021 ]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的限流充電電路的原理框圖；
[0022]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的限流充電電路的具體電路圖；
[0023]圖7為程序處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]本發(fā)明提供了一種可以用于閉環(huán)邏輯輸出控制的可限定電流充電電路，其系統(tǒng)邏輯控制的硬件結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要由外圍控制信號(hào)、電流檢測(cè)電路、LDO電源電路、驅(qū)動(dòng)和隔離電路、MOS開(kāi)關(guān)控制電路、扼流電感和電容儲(chǔ)能電路；當(dāng)電池管理系統(tǒng)電路輸入EN使能信號(hào)和F基準(zhǔn)頻率信號(hào)給限流充電電路的MCU控制芯片工作，充電機(jī)打開(kāi)，設(shè)定充電機(jī)輸出電壓大于電池總壓，電流流過(guò)電流檢測(cè)電路(合金電阻)，由歐姆定律U = I*R可知在電阻兩端產(chǎn)生一定壓降，該電壓經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大電路(U