基于TOPSwitch-GX系列集成芯片控制充電器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源充電器領(lǐng)域，尤其涉及一種使用微控制器作為檢測與控制，能夠根據(jù)電池荷電狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整充電電流、充電電壓的充電器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的電池基本分鉛酸和鋰電兩大種，從移動數(shù)碼產(chǎn)品、電動工具、電動自行車、電動汽車、高爾夫球車到電動大巴等均有所應(yīng)用。如何快速對電池充滿電，并使電池放電時間長、壽命長，以及功能性、安全性等方面，是判斷充電器優(yōu)劣的重要標志。
[0003]然而充電器電路主要是以電源管理芯片加功率開關(guān)管的方式來實現(xiàn)開關(guān)電源初級電路的PWM調(diào)節(jié)，由于使用元件較多，因此此類產(chǎn)品中的產(chǎn)品不良率、成本都比較高，同時充電方式比較單一，這些無法滿足市場對產(chǎn)品要求的高效能、低成本、安全性和智能化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題與缺點，本發(fā)明實用提出了一種基于集成度高、外部元件少和自身所帶的過溫、過流等保護功能的TOPSwitch-GX系列集成芯片單片機控制技術(shù)和MCU微型控制器的充電器，能有效的降低成本和EMI，同時也使得生產(chǎn)工藝更加簡便、安全性和可靠性更高，并能實時檢測與控制，從而實現(xiàn)充電多樣化的充電器。
[0005]為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于TOPSwitch-GX系列集成芯片單片機控制技術(shù)的智能充電器，包括輸入整流模塊電路1、TOPSwitch-GX系列集成芯片2、主輸出電路模塊3、輸出開關(guān)裝置模塊4、恒壓恒流電路模塊5、MCU檢測與控制器6、電池組7、充電器8和電壓信號采集模塊9 ；
所述的輸入整流模塊電路I為充電器8提供工作電源；
所述的TOPSwitch-GX系列集成芯片2對充電器8進行智能控制；
所述的主輸出電路模塊3米集充電器8的輸出電壓；
所述的輸出開關(guān)裝置模塊4用于開啟和關(guān)閉充電器8的；
采集充電器8的充電狀態(tài)以便判斷電池是否充滿的充電信號采集模塊9 ;
輸入整流電路模塊1，可以衰減或抑制EMI干擾，以滿足EMC標準要求；
主輸出電路模塊3和恒壓恒流電路模塊5用于檢測輸出電壓(電流)值，當輸出電壓(電流)大于設(shè)置的電壓(電流)值時，產(chǎn)生一個反饋信號到TOPSwitch-GX系列集成芯片2，使漏極和源極開通的占空比減小，從而降低電壓(電流)效果，反之升高；
MCU檢測與控制器6、輸出開關(guān)裝置模塊4和電池組7，用于檢測電池組7電壓狀況和充電器狀態(tài)，當符合程序執(zhí)行語句時，MCU檢測與控制電路模塊6給定信號去控制輸出開關(guān)裝置模塊4或者恒壓恒流電路模塊5，比如降低恒流(恒壓)值或者方波間歇式充電。MCU檢測與控制器6完全可以通過檢測恒壓恒流電路模塊5和電池組7數(shù)據(jù)來控制輸出開關(guān)裝置模塊4工作方式，如采用變頻方波間歇式智能充電方式，其體現(xiàn)在于電流方波的頻率隨著所充電池的荷電狀態(tài)變化而變化，即電流方波的單位周期隨著所充電池的荷電狀態(tài)變化而變化；還可以直接控制恒壓恒流電路模塊5設(shè)定多段式恒壓恒流充電方式，其體現(xiàn)在于根據(jù)電池不同階段的電壓值，設(shè)定不同大小的恒流值充電，以至達到最好的充電效果。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點:
1、TOPSwitCh-GX產(chǎn)品系列輸出功率更大、設(shè)計靈活性更強、高效節(jié)能的集成離線式開關(guān)IC，TOPSwitch-GX除了像三端TOPSwitch —樣，具有高壓啟動、逐周期電流限制、環(huán)路補償電路、自動重啟動、熱關(guān)斷等特性，還綜合了多項能降低系統(tǒng)成本、提高電源性能和設(shè)計靈活性的附加功能。此外，TOPSwitch-GX還采用了專利高壓CMOS技術(shù)，能以高性價比將高壓功率MOSFET和所有低壓控制電路集成到一片集成電路中。TOPSwitch-GX還集成了多項新功能，可以降低系統(tǒng)成本，提高了設(shè)計靈活性及效率。具有降低系統(tǒng)成本，提高設(shè)計靈活性的特性:
2、輸出功率更大以適應(yīng)更高功率的應(yīng)用
3、節(jié)約外圍元件成本
4、完全集成的緩啟動電路降低了器件的應(yīng)力及輸出電壓過沖
5、輸入欠壓(UV)檢測可以防止關(guān)機時輸出的不良波動
6、輸入過壓(OV)關(guān)斷電路提高了對輸入浪涌的耐受力
7、頻率調(diào)制降低EMI及EMI濾波器成本
8、在零負載時實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)壓而無需假負載
9、遲滯熱關(guān)斷提供自動故障恢復(fù)功能，防止電路板過熱
10、本發(fā)明同時使用于TOPSwitch-HX產(chǎn)品系列(具有性能更豐富、功率范圍更大、EcoSmart?功能更強大的集成離線式開關(guān)IC)和TOPSwitch-JX產(chǎn)品系列(采用EcoSmart?節(jié)能技術(shù)、可設(shè)計高效率電源的集成離線式開關(guān)1C)。
[0007]11、本發(fā)明是在TOPSwitc-GX系列集成芯片成熟的開關(guān)電源電路上加入了充電器所需的恒壓恒流以及MCU檢測與控制等功能。
【附圖說明】
[0008]附圖1為本發(fā)明的原理框圖；
附圖2為本發(fā)明的具體電路圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合圖1和圖2所示，詳細說明發(fā)明的最佳實施例:
本發(fā)明基于TOPSwitch-GX系列集成芯片單片機控制技術(shù)充電器，能夠根據(jù)鉛酸或鋰電池荷電狀態(tài)和充電狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整充電電流、充電電壓，并設(shè)定不同電壓(電流)值執(zhí)行多樣化的充電方式，如設(shè)定不同的電流方波可在對電池充電過程中給予不同時間的停頓間歇，或者設(shè)定電壓等級執(zhí)行多段式恒流充電。
[0010]本發(fā)明基于TOPSwitCh-GX系列集成芯片單片機控制技術(shù)充電器包括輸入整流模塊電路1、TOPSwitch-GX系列集成芯片2、主輸出電路模塊3、輸出開關(guān)裝置模塊4、恒壓恒流電路模塊5、MCU檢測與控制器6、電池組7、充電器8和電壓信號采集模塊9 ;所述的輸入整流模塊電路I可以衰減或抑制EMI干擾，以滿足EMC標準要求；所述的TOPSwitch-GX系列集成芯片2對充電器8進行智能控制；所述的主輸出電路模塊3采集充電器8的輸出電壓和電流；所述的輸出開關(guān)裝置模塊4用于開啟和關(guān)閉充電器8 ;所述的恒壓恒流電路模塊5用于檢測輸出電壓(電流)值，當輸出電壓(電流)大于設(shè)置的電壓(電流)值時，產(chǎn)生一個反饋信號到TOPSwitch-GX系列集成芯片2，使漏極和源極開通的占空比減小，從而降低電壓(電流)效果，反之升高；
所述的MCU檢測與控制器6用于檢測電池組7電壓狀況和充電器狀態(tài)，當符合程序執(zhí)行語句時，MCU檢測與控制電路模塊6給定信號去控制輸出開關(guān)裝置模塊4或者恒壓恒流電路模塊5，比如降低恒流(恒壓)值或者方波間歇式充電；采集充電器8的充電狀態(tài)以便判斷電池是否充滿的充電信號采集模塊9 ;
所述充電器8由所述TOPSwitch-GX系列集成芯片2控制，并且具有用于在MCU檢測與控制器6控制下通過輸出開關(guān)裝置模塊4給電池7充電的主要電壓輸出端14、用于為MCU檢測與控制器6供電的輔助電壓輸出端16及具有充電狀態(tài)指示的充電狀態(tài)輸出端18 ；所述的恒壓恒流電路模塊5包恒壓恒流反饋電路51、電壓控制電路52和電流控制電路53，所述恒壓恒流反饋電路51具有第一輸入端511、第二輸入端512、第三輸入端513和輸出端514,所述第一輸入端511與充電器8主輸出端14連接以將其輸出的電流和電壓值通過輸出端54反饋給所述TOPSwitch-GX系列集成芯片2，所述恒壓恒流反饋電路51第二輸入端512與電壓控制電路52連接用于外部電壓控制和設(shè)定，所述恒壓恒流反饋電路51第三輸入端513與電流控制電路53連接用于外部電流控制和設(shè)定。所述的充電器8主要通過TOPSwitch-GX系列集成芯片2完成AC-DC轉(zhuǎn)換以及恒壓恒流控制電路模塊5，由于采用具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、高效率轉(zhuǎn)換等優(yōu)點，同時通過恒壓恒流電路模塊5反饋給TOPSwitch-GX系列集成芯片2來調(diào)節(jié)PWM達到充電器8恒壓恒流輸出的目的。
[0011]所述MCU檢測與控制器6具有第一輸入輸出端61、第二輸入輸出端62、第三輸入輸出端63、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換端64、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換端65及電源輸入端66。
[0012]充電信號采集模塊9包括電阻R1、電阻R4、電阻R2及電容Cl ;所述電阻Rl的一端接充電器8的充電狀態(tài)輸出端18，另一端經(jīng)電阻R4接地；電阻R4的非接地端經(jīng)電阻R2接至MCU檢測與控制器6的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換端65，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換端65經(jīng)電容Cl接地。該模塊9與主輸出電路模塊3結(jié)合可判斷充電器正在充電、已充滿電或未接電池的各種情況。
[0013]所述的輸入開關(guān)裝置模塊4具有輸入端42、輸出端44及控制端46 ;所述輸入端42與充電器8的主要電壓輸出端14連接，而輸出端44作為變頻充電器的電壓輸出端與電池組7連接；所述控制端46與MCU檢測與控制器6的第三輸入輸出端63連接。其能夠受MCU檢測與控制器6的控制，開啟或關(guān)閉充電器8的主要電壓輸出端14，實現(xiàn)對電池的充電和停頓。
[0014]所述主輸出電路模塊3包括電阻R3、電阻R6、電阻R5及電容C2 ;所述電阻R3的一端接輸出開關(guān)裝置模塊4的輸出端44，另一端經(jīng)電阻R6接地，電阻R6的非接地端經(jīng)電阻R3與MCU檢測與控制器6的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換端64連接，同時所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換端64經(jīng)電容C2接地。充電器8的主要電壓輸出端14的電壓經(jīng)電阻R3和電阻R6分壓后，轉(zhuǎn)變?yōu)镸CU檢測與控制器6可以識別的電壓大小。所述電容C2具有濾除雜波、為微控制器7提供穩(wěn)定的輸入電壓信號的作用。MCU檢測與控制器6在輸入開關(guān)裝置模塊2處于開啟狀態(tài)下檢測出充電器8的主要電壓輸出端14的電壓值；并且在開關(guān)裝置模塊2處于關(guān)閉狀態(tài)下檢測出所連接的電池的實際電壓值。