基于谐振控制器的充电电路及装置的制作方法

1.本实用新型涉及电源电路技术领域，特别是涉及一种基于谐振控制器的充电电路及装置。


背景技术：

2.随着电子产品的日益发展，各类电子产品层出不穷。其中，各类电子产品一般均需要通过充电器连接市电，以获得充电或供电。而为新能源领域的动力电池或储能电池充电，例如为agv(automated guided vehicle)、rgv(rail guided vehicle有轨制导小车)、机器人、无人机、无人艇等动力电池充电。
3.其中，llc谐振半桥式充电电路是一类常用的充电器电路构成。然而，llc谐振半桥式充电电路在llc在轻载或空载时，输出电压不稳定，且转换效率低，在遭遇充电器动态输出特质时，llc谐振半桥式充电电路的瞬态响应滞后易导致充电器出现可靠性差、空载高功耗以及效率低等诸多弊端。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对llc谐振半桥式充电电路在llc在轻载或空载时，输出电压不稳定，且转换效率低，在遭遇充电器动态输出特质时，llc谐振半桥式充电电路的瞬态响应滞后易导致充电器出现可靠性差、空载高功耗以及效率低等不足，提供一种基于谐振控制器的充电电路及装置。
5.一种基于谐振控制器的充电电路，包括：
6.滤波模块，用于接入交流电；
7.前置整流模块，连接滤波模块；
8.开关模块，连接前置整流模块；
9.变压整流模块，连接开关模块；
10.直流输出数控模块，连接变压整流模块，并用于输出直流电以及控制信号；
11.功率因数校正模块，用于向前置整流模块输出驱动信号，调整前置整流模块的整流过程；
12.谐振控制器，用于根据直流输出数控模块的控制信号，调整驱动信号和开关模块。
13.上述的基于谐振控制器的充电电路，包括了滤波模块、前置整流模块、开关模块、变压整流模块、直流输出数控模块、功率因数校正模块和谐振控制器，基于谐振控制器的特性，利用谐振控制器的出色的瞬态性能和简化补偿，同时通过谐振控制器实现在突发模式下的低待机功率，提高基于谐振控制器的充电电路的可靠性和效率，并有利于降低基于谐振控制器的充电电路的功耗。
14.在其中一个实施例中，谐振控制器包括ucc256304谐振控制器。
15.在其中一个实施例中，功率因数校正模块包括ncp1654功率因数控制器。
16.在其中一个实施例中，滤波模块包括低通滤波器。
17.在其中一个实施例中，前置整流模块包括工频整流单元。
18.在其中一个实施例中，开关模块包括半桥开关单元。
19.在其中一个实施例中，半桥开关单元包括氮化镓mos管。
20.在其中一个实施例中，变压整流模块包括：
21.高频变压单元，连接开关模块；
22.高频整流单元，分别连接高频变压单元和直流输出数控模块。
23.在其中一个实施例中，直流输出数控模块包括：
24.电采集单元，用于采集直流电，生成采集信号；
25.微处理器，连接电采集单元，用于根据采集信号输出控制信号。
26.一种基于谐振控制器的充电装置，包括装置壳体、交流电接口、直流电接口以及设置在装置壳体内部空间的基于谐振控制器的充电电路；
27.其中，基于谐振控制器的充电电路包括：
28.滤波模块，用于通过交流电接口接入交流电；
29.前置整流模块，连接滤波模块；
30.开关模块，连接前置整流模块；
31.变压整流模块，连接开关模块；
32.直流输出数控模块，连接变压整流模块，并用于输出控制信号以及通过直流电接口输出直流电；
33.功率因数校正模块，用于向前置整流模块输出驱动信号，调整前置整流模块的整流过程；
34.谐振控制器，用于根据直流输出数控模块的控制信号，调整驱动信号和开关模块。
35.上述的基于谐振控制器的充电装置，设置在装置壳体内的基于谐振控制器的充电电路包括了滤波模块、前置整流模块、开关模块、变压整流模块、直流输出数控模块、功率因数校正模块和谐振控制器，基于谐振控制器的特性，利用谐振控制器的出色的瞬态性能和简化补偿，同时通过谐振控制器实现在突发模式下的低待机功率，提高基于谐振控制器的充电电路的可靠性和效率，并有利于降低基于谐振控制器的充电电路的功耗。
附图说明
36.图1为一实施方式的基于谐振控制器的充电电路模块结构图；
37.图2为另一实施方式的基于谐振控制器的充电电路模块结构图；
38.图3为一实施方式的基于谐振控制器的充电装置模块结构图。
具体实施方式
39.为了更好地理解本实用新型的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
40.本实用新型实施例提供了一种基于谐振控制器106的充电电路。
41.图1为一实施方式的基于谐振控制器106的充电电路模块结构图，如图1所示，一实施方式的基于谐振控制器106的充电电路包括滤波模块100、前置整流模块101、开关模块
102、变压整流模块103、直流输出数控模块104、功率因数校正模块105和谐振控制器106：
42.滤波模块100，用于接入交流电；
43.其中，滤波模块100用于接入交流电，例如市电，用于为基于谐振控制器106的充电电路提供基础供电。在其中一个实施例中，滤波模块100包括低通滤波器，用于构建llc谐振的基于谐振控制器106的充电电路。
44.前置整流模块101，连接滤波模块100；
45.前置整流模块101连接滤波模块100，接收滤波模块100执行滤波处理后的交流电，进行前置整流，将交流电转换为直流电，作为基于谐振控制器106的充电电路的直流电供电基础。在其中一个实施例中，前置整流模块101包括工频整流单元，用于对滤波模块100输出的交流电进行工频整流，满足基于谐振控制器106的充电电路的工业或日常使用基础。
46.开关模块102，连接前置整流模块101；
47.开关模块102通过多个开关器件的配合，将前置整流模块101整流后的直流电进行推挽输出。在其中一个实施例中，开关模块102包括半桥开关单元，通过半桥开关单元，实现半桥式的基于谐振控制器106的充电电路推挽。作为一个较优的实施方式，半桥开关单元包括氮化镓mos管，即开关模块102内的开关器件由氮化镓mos管构成。通过氮化镓mos管的选定，降低基于谐振控制器106的充电电路的体积并提高基于谐振控制器106的充电电路的响应。
48.变压整流模块103，连接开关模块102；
49.变压整流模块103连接开关模块102，接收开关模块102的推挽输出，并对推挽输出的直流电进行变压处理以及二次整流处理，改变开关模块102的推挽输出直流电压大小，以适应基于谐振控制器106的充电电路的直流电供电需求。
50.在其中一个实施例中，图2为另一实施方式的基于谐振控制器106的充电电路模块结构图，如图2所示，变压整流模块103包括：
51.高频变压单元200，连接开关模块102；
52.高频整流单元201，分别连接高频变压单元200和直流输出数控模块104。
53.高频变压单元200接收开关模块102的推挽输出，并对推挽输出的直流电进行高频变压处理，进一步地由高频整流单元201进行二次的高频整流，以构建llc谐振的基于谐振控制器106的充电电路。
54.直流输出数控模块104，连接变压整流模块103，并用于输出直流电以及控制信号；
55.其中，直流输出数控模块104将变压整流模块103的输出作最终的直流电供电输出，并监测直流电供电输出，执行相应反馈调整。
56.在其中一个实施例中，如图2所示，直流输出数控模块104包括：
57.电采集单元300，用于采集直流电，生成采集信号；
58.微处理器301，连接电采集单元300，用于根据采集信号输出控制信号。
59.电采集单元300可选用电压采集芯片或电流采集芯片，采集直流输出数控模块104的直流电输出，生成采集信号。
60.微处理器301连接电采集单元，并接收采集信号进行相应的数据处理，得到控制信号并将控制信号输出至谐振控制器106。在其中一个实施例中，微处理器301包括单片机或fpga等。
61.功率因数校正模块105，用于向前置整流模块101输出驱动信号，调整前置整流模块101的整流过程；
62.功率因数校正模块105向前置整流模块101输出驱动信号，以调整前置整流模块101的整流过程；功率因数校正模块105通过pfc驱动信号控制前置整流模块101的整流。在其中一个实施例中，功率因数校正模块105包括ncp1654功率因数控制器。
63.谐振控制器106，用于根据直流输出数控模块104的控制信号，调整驱动信号和开关模块102。
64.谐振控制器106作为控制核心，分别调整驱动信号和开关模块102，以调整前置整流模块101的整流和开关模块102的推挽输出。在其中一个实施例中，谐振控制器106包括ucc256304谐振控制器106。ucc256304谐振控制器106，在输出低压恒流和恒压减流阶段，输出功率明显较低时，能自动转换到轻载突发模式，在突发模式开启期间，llc等效负载电络电平是一个可编程的值，两次突发之间的空白周期由基于fb引脚电压的次级电压稳压器环络终止。在突发模式期间，谐振电容器电压受到监控，以便及时对首次和末次突发脉宽进行全优化，这就使得基于ucc256304的充电电路具有更高的轻载效率和更低的空载功耗。
65.在其中一个实施例中，ucc256304集成高压jfet,支持充电电路输入端电源电压出现在pfc级输入处的1秒钟内开始调节其输出电压，ucc256304为llc和pfc提供启动电源而无需独立电源为llc、pfc供电。开始运行后jfet关闭，以限制ucc256304封装中的功率损耗，同时由于取消芯片独立供电，使得ucc256304llc半桥充电机机油极地的待机功耗——75mw—150mw。
66.上述任一实施例的基于谐振控制器106的充电电路，包括了滤波模块100、前置整流模块101、开关模块102、变压整流模块103、直流输出数控模块104、功率因数校正模块105和谐振控制器106，基于谐振控制器106的特性，利用谐振控制器106的出色的瞬态性能和简化补偿，同时通过谐振控制器106实现在突发模式下的低待机功率，提高基于谐振控制器106的充电电路的可靠性和效率，并有利于降低基于谐振控制器106的充电电路的功耗。
67.本实用新型实施例提供了一种基于谐振控制器106的充电装置。
68.图3为一实施方式的基于谐振控制器106的充电装置模块结构图，如图3所示，一实施方式的基于谐振控制器106的充电装置包括装置壳体1000、交流电接口1001、直流电接口1002以及设置在装置壳体1000内部空间的基于谐振控制器106的充电电路；
69.其中，基于谐振控制器106的充电电路包括：
70.滤波模块100，用于通过交流电接口1001接入交流电；
71.前置整流模块101，连接滤波模块100；
72.开关模块102，连接前置整流模块101；
73.变压整流模块103，连接开关模块102；
74.直流输出数控模块104，连接变压整流模块103，并用于输出控制信号以及通过直流电接口1002输出直流电；
75.功率因数校正模块105，用于向前置整流模块101输出驱动信号，调整前置整流模块101的整流过程；
76.谐振控制器106，用于根据直流输出数控模块104的控制信号，调整驱动信号和开关模块102。
77.在其中一个实施例中，交流电接口1001包括插头、接线端子或接线钳等接口，便于将外部交流市电引入滤波模块100。
78.在其中一个实施例中，直流电接口1002包括插座、接线端子、usb充电接口等，便于将直流电输出至外部待供电设备。
79.上述的基于谐振控制器106的充电装置，包括了滤波模块100、前置整流模块101、开关模块102、变压整流模块103、直流输出数控模块104、功率因数校正模块105和谐振控制器106，基于谐振控制器106的特性，利用谐振控制器106的出色的瞬态性能和简化补偿，同时通过谐振控制器106实现在突发模式下的低待机功率，提高基于谐振控制器106的充电电路的可靠性和效率，并有利于降低基于谐振控制器106的充电电路的功耗。
80.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
81.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。