充電電池用轉換調節器的制作方法

本實用新型涉及應急電源裝置技術領域，具體涉及一種充電電池用轉換調節器。

背景技術：

應急照明電源和燈具配合，即可組成應急照明燈具，在市電正常時，將市電輸出至外接的燈具，在應急照明電源監測到市電異常或掉電時，可充電電池通過高頻功率變換電路將電壓傳輸至切換輸出電路，再供應給外接的燈具，進行照明。

但是，現有應急照明電源在為可充電電池充電時一般由電阻線性限流，在充電過程中，可充電電池會發生變化，造成損耗大、發熱量大、調節范圍小且不利于電壓波動大的場合應用。充電電池的充電效率低，并且電池類型單一，若應急照明電源的充電電池類型改變，則會嚴重影響應急照明電源的穩定性。

如何提高應急照明電源中充電電池的充電效率及可靠性，擴展充電電池的類型，是本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本實用新型提供一種充電電池用轉換調節器，能夠提高應急照明電源中充電電池的充電效率及可靠性，擴展充電電池的類型。

本實用新型提供一種充電電池用轉換調節器，包括依次連接的整流濾波電路、隔離變換電路、穩壓輸出電路、可編程調節電壓電路和微控制器。整流濾波電路設有母線電壓正極，整流濾波電路用于將接收的市電進行整流、濾波處理，形成直流母線電壓。

隔離變換電路包括電源管理模塊和高頻變壓器，電源管理模塊設有啟動端、反饋端和控制端，啟動端連接于母線電壓正極，反饋端連接于穩壓輸出電路，控制端連接于高頻變壓的初級繞組的第一端，高頻變壓器包括初級繞組和次級繞組，初級繞組的第二端連接于母線電壓正極，次級繞組連接于穩壓輸出電路。

進一步地，本實施例充電電池用轉換調節器還包括充電執行電路，充電執行電路的一端與穩壓輸出電路連接，另一端與充電電池連接。

基于上述任意充電電池用轉換調節器實施例，進一步地，穩壓輸出電路包括第一電阻(R11)、第二電阻(R15)、第三電阻(R20)、第四電阻(R21)、電容(C4)、光耦和穩壓二極管(U3)，第一電阻(R11)分別與光耦的初級側的正極和負極連接，第二電阻(R15)的第一端與光耦的初級側的負極連接，第二電阻(R15)的第二端與電容(C4)的第一端連接，第二電阻(R15)的第二端還與穩壓二極管(U3)的負極連接，第三電阻(R20)的第一端與光耦的初級側的正極連接，第三電阻(R20)的第二端與電容(C4)的第二端連接，第四電阻(R21)的第一端與電容(C4)的第二端連接，第四電阻(R21)的第二端與地線連接，光耦的次級側的發射極與地線連接，光耦的次級側的集電極與電源管理模塊的反饋端連接，穩壓二極管(U3)的正極與地線連接。

基于上述任意充電電池用轉換調節器實施例，進一步地，本實施例充電電池用轉換調節器還包括：電池類型選擇電路，連接于微控制器。

進一步地，充電執行電路包括依次連接的場效應管(Q5)和二極管，場效應管(Q5)的漏極與光耦的初級側的正極連接，場效應管(Q5)的柵極與充電保護電路連接，場效應管(Q5)的源極與二極管的正極連接，二極管的負極與充電電池連接。

進一步地，本實施例充電電池用轉換調節器還包括：依次連接的控制開關、第一三極管(Q3)和第二三極管(Q8)，控制開關與微控制器連接，第一三極管(Q3)還與充電電池的負極連接，第二三極管(Q8)還與充電電池的正極連接，控制開關根據微控制器的放電參數，控制第一三極管(Q3)和第二三極管(Q8)導通，充電電池放電。

進一步地，本實施例充電電池用轉換調節器還包括：電池電壓采樣電路，電池電壓采樣電路分別與第一三極管(Q3)、第二三極管(Q8)和微控制器連接。

由上述技術方案可知，本實用新型充電電池用轉換調節器，采用整流濾波電路將市電進行整流、濾波處理，形成直流母線電壓。可編程調節電壓電路根據微控制器發送充電模式調節指令，調節工作參數。穩壓輸出電路根據可編程調節電壓電路的工作參數和當前電壓，向電源管理模塊反饋調節參數，擴大了參數調節范圍，電源管理模塊即可根據該調節參數控制高頻變壓器，高頻變壓器根據調節參數，將直流母線電壓轉換為脈沖電壓，經過濾波處理后即可為不同類型的充電電池進行充電。該充電電池用轉換調節器能夠根據微控制器的充電模式指令和當前電壓，進行電壓轉換調節，大大提高充電效率，降低充電過程中的熱量損耗。

并且，可編程調節電壓電路采用高電平有效模式，能夠防止微控制器失控而損壞充電電池。

因此，本實用新型充電電池用轉換調節器，能夠提高應急照明電源中充電電池的充電效率及可靠性，擴展充電電池的類型。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1示出了本實用新型所提供的一種充電電池用轉換調節器的結構示意圖；

圖2示出了本實用新型所提供的一個整流濾波電路連接示意圖；

圖3示出了本實用新型所提供的一個隔離變換電路的連接示意圖；

圖4示出了本實用新型所提供的一個穩壓輸出電路的連接示意圖；

圖5示出了本實用新型所提供的一個可編程調節電壓電路的連接示意圖；

圖6示出了本實用新型所提供的一個微控制器的各引腳示意圖；

圖7示出了本實用新型所提供的一個充電執行電路的連接示意圖；

圖8示出了本實用新型所提供的一個控制電路和監測電路的連接示意圖；

圖9示出了本實用新型所提供的一個光狀態指示電路連接示意圖；

圖10示出了本實用新型所提供的一個聲狀態指示電路連接示意圖；

圖11示出了本實用新型所提供的一個測試開關電路連接示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術術語或者科學術語應當為本實用新型所屬領域技術人員所理解的通常意義。

圖1示出了本實用新型提供一種充電電池用轉換調節器，包括依次連接的整流濾波電路1、隔離變換電路2、穩壓輸出電路3、可編程調節電壓電路4和微控制器5。

結合圖2，整流濾波電路1設有母線電壓正極+300，整流濾波電路1 用于將接收的市電進行整流、濾波處理，形成直流母線電壓。

結合圖3，隔離變換電路2包括電源管理模塊U5和高頻變壓器T1。電源管理模塊U5設有啟動端、反饋端和控制端。電源管理模塊U5的第三管腳為啟動端VCC，該啟動端通過限流電阻R12和R13連接于母線電壓正極，電源管理模塊U5的第四管腳為反饋端FB，該反饋端連接于穩壓輸出電路3，電源管理模塊U5的第六、七、八管腳為控制端，該控制端連接于初級繞組的第一端。高頻變壓器T1包括初級繞組和次級繞組，初級繞組的第二端連接于母線電壓正極，次級繞組連接于穩壓輸出電路。

在實際應用時，微控制器5發送充電模式調節指令至可編程調節電壓電路4，可編程調節電壓電路4根據充電模式調節指令調節工作參數，穩壓輸出電路3根據工作參數和/或當前電壓，反饋調節參數至電源管理模塊，電源管理模塊根據調節參數控制高頻變壓器將直流母線電壓轉換脈沖電壓。

由上述技術方案可知，本實施例充電電池用轉換調節器，采用整流濾波電路1將市電進行整流、濾波處理，形成直流母線電壓。可編程調節電壓電路4根據微控制器5發送充電模式調節指令，調節工作參數。穩壓輸出電路3根據可編程調節電壓電路4的工作參數和當前電壓，向電源管理模塊反饋調節參數，擴大了參數調節范圍，電源管理模塊即可根據該調節參數控制高頻變壓器，高頻變壓器根據調節參數，將直流母線電壓轉換為脈沖電壓，經過濾波處理后即可為不同類型的充電電池進行充電。該充電電池用轉換調節器能夠根據微控制器5的充電模式指令和當前電壓，進行電壓轉換調節，大大提高充電效率，降低充電過程中的熱量損耗。

并且，可編程調節電壓電路4采用高電平有效模式，能夠防止微控制器5失控而損壞充電電池。

因此，本實施例充電電池用轉換調節器，能夠提高應急照明電源中充電電池的充電效率及可靠性，擴展充電電池的類型。

為了進一步提高充電過程的可靠性和充電效率，具體地，在充電執行方面，結合圖7，本實施例充電電池用轉換調節器采用充電執行電路，圖7示出了一種充電執行電路的實現方式，該充電執行電路包括依次連接的場效應管Q5、二極管D7和D8，場效應管Q5的漏極與光耦的初級側的正極連接，二極管D8的負極與充電電池連接，用于在導通狀態時將穩壓輸出電路3的直流電傳輸至充電電池。且二極管D7能夠防止電池反向回流，二極管D8能夠限制電阻R19的最大功耗電流，提高充電效率。

為了進一步確保高頻變壓器輸出穩定的脈沖電壓，具體地，結合圖4，穩壓輸出電路3包括第一電阻R11、第二電阻R15、第三電阻R20、第四電阻R21、電容C4、光耦和穩壓二極管U3。第一電阻R11分別與光耦的初級側的正極和負極連接，第二電阻R15的第一端與光耦的初級側U4A的負極連接，第二電阻R15的第二端與電容C4的第一端連接，第二電阻R15的第二端還與穩壓二極管U3的負極連接，第三電阻R20的第一端與光耦的初級側U4A的正極連接，第三電阻R20的第二端與電容C4的第二端連接，第四電阻R21的第一端與電容的第二端連接，第四電阻R21的第二端與地線連接。結合圖3，光耦的次級側U4B的發射極與地線連接，光耦的次級側U4B的集電極與電源管理模塊的反饋端連接。結合圖4，穩壓二極管U3的正極與地線連接。穩壓輸出電路3通過穩壓二極管U3,控制光耦U4A/B工作，控制光耦U4A/B將高頻變壓器輸出的脈沖電壓大小反饋至電源管理模塊U5，以使高頻變壓器T1調節轉換出的脈沖電壓的大小。

為了進一步提高與電池類型的兼容性，以便給不同類型的充電電池進行充電。本實施例充電電池用轉換調節器還包括電池類型選擇電路，電池類型選擇電路連接于微控制器5，用于向微控制器5發送電池類型信息。微控制器5根據電池類型信息，向可編程調節電壓電路4發送充電模式調節指令。該充電模式調節指令包括第一充電模式指令和第二充電模式指令，電池的類型包括鎳鎘、鎳氫電池及鋰電電池。

鎳鎘、鎳氫電池在充電時選用第一充電模式指令，第一充電模式指令對應的各階段工作狀態為：在電池電壓較低時，先設置小電流進行預充電，待充有一定電量時，設置恒定的電流進行充電，在電壓達到一定數值時，再設置小電流進行補充電，在電壓達到一定數值時，表示鎳鎘、鎳氫電池已經充滿。然后設置進入涓流充電模式。

鋰電池在充電時選用第二充電模式指令，第一充電模式指令對應的各階段工作狀態為：在電池電壓較低，則先設置小電流進行預充電，待有一定電量時，設置為恒定的大電流進行充電，在電壓達到一定數值時，然后設置為恒定的電壓進行充電，此時充電電流逐漸減小，R19的壓降也逐漸減小，直至降低到設定值，然后設置進入涓流充電模式。采用本實施例充電電池用轉換調節器，能夠擴展充電電池的電池類型，為不同類型的充電電池提供電能夠，并且能夠提高充電效率。

具體地，在充電電池實時監測方面，結合圖8，本實施例充電電池用轉換調節器還包括依次連接的控制開關、第一三極管Q3和第二三極管Q8。控制開關即電阻R34，電阻R35的第一端與微控制器5連接，即管腳P0.1，電阻R35的第二端與微控制器5連接，即管腳AN4，電阻R34的第一端與微控制器5連接，即管腳AN4，電阻R34的第二端與地線連接。第一三極管Q3的基極與微控制器5連接，即管腳AN4，第一三極管Q3的發射極與地線連接，第一三極管Q3的集電極與電阻R36的第一端連接，電阻R36的第二端與第二三極管的基極連接。電阻R30的第一端與二極管D8的負極連接，電阻R30的第二端與第二三極管Q8的基極連接。微控制器5通過管腳AN4還能夠監測第一三極管Q3的基極與集電極之間的電壓，進而實現對溫度監控，防止溫度過高，對該充電電池用轉換調節器形成過熱保護，提高產品可靠性。控制開關根據微控制器5的放電參數，控制第一三極管Q3和第二三極管Q8導通，使充電電池放電，或實現對充電電池實時監測，例如，在充電過程中，該充電電池用轉換調節器能夠監測電池電壓、充電電壓、充電電流，以提高充電效率，在放電過程中，該充電電池用轉換調節器能夠監測放電電流，實現空載保護或過載保護，提高產品可靠性。

如在充電過程中，該充電電池用轉換調節器實現監測充電電池的電池電壓，具體使用電池電壓采樣電路實現，結合圖8，電池電壓采樣電路包括第一采樣電阻R37和第二采樣電阻R38，第一采樣電阻R37的第一端與第二三極管Q8的集電極連接，第一采樣電阻R37的第二端與微控制器5的管腳AN0連接，第二采樣電阻R38的第一端與微控制器5的管腳AN0連接，第二采樣電阻R38的第二端與地線連接，微控制器5即可通過管腳AN0實現監測充電電池的電池電壓。

具體地，結合圖9，本實施例充電電池用轉換調節器還包括狀態指示燈，狀態指示燈的光狀態控制端與微控制器5連接，即LED-A管腳和LED-K管腳連接至微控制器5ASIC-03。狀態指示燈用于指示各個工作狀態，如紅色表示電池在充電，綠色表示充電完成，黃色表示系統出現故障，綠色慢閃表示系統正在進行月檢中，綠色快閃表示系統正在進行年檢中等。

本實施例充電電池用轉換調節器還包括蜂鳴器，結合圖10，蜂鳴器的聲狀態控制端與微控制器5連接，即通過BUZ管腳連接至微控制器ASIC-03，在系統自檢失敗時，蜂鳴器發出聲音，用于提示系統自檢結果。同時，狀態指示燈指示相應的顏色，如黃色，以便工作人員能夠及時掌握當前電路的工作狀況，若充電電池用轉換調節器出現故障時，進行電路維護，以及實時掌握電池的充電狀態。

本實施例充電電池用轉換調節器還包括測試開關、測試開關的輸入端與微控制器5連接，結合圖11，即通過Key管腳連接至微控制器ASIC-03。在需要模擬斷電檢測或模擬月檢、年檢時使用，如按下小于三秒進行模擬斷電檢測，按下三至五秒進行模擬月檢，按下大于五秒進行模擬年檢等。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求和說明書的范圍當中。