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
【技術領域】
[0001]本發明屬于電源技術領域，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】
[0002]在通信基站鋰電后備用電源控制系統中邏輯控制的硬件結構如圖1所示，主要由48V.AC/DC電源轉換模塊、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中對電池保護起到關鍵性作用。
[0003]電池組充電方式按照連續在線浮充方式，即恒流-恒壓充電，電池組并聯在電源系統的直流輸出端，充電電路根據各電池的電壓進行充電控制，控制電池和電池組的充電電壓滿足充電限制電壓要求，直到所有電池都充滿電。如圖2所示。
[0004]充電電流在充電過程中隨時間呈指數規律下降，不可能自動按恒流或恒壓充電。充電過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、環境溫度等的不同，都會使充電產生很大的差異。隨著放電狀態、使用和保存期的不同，即使是相同型號、相同容量的同類蓄電池的充電也大不一樣。1972年，美國科學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律。
[0005](I)對于任何給定的放電電流，蓄電池充電時的電流接受比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，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的對數成正比，S卩a=K21ogkId……(3);式中:K2為放電量常數，視放電量的多少而定，k為計算常數。
[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(可以等價于瓦格的質量作用定律)；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；為減小在充電過程中充電電流隨時間呈指數規律下降，設計了一種使用MCU產生PWM波形驅動控制開關MOS充電限流電路。
【發明內容】
[0010]針對現有技術的缺陷，本發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，旨在解決現有技術中因充電機充電電流過大而觸發電池管理系統的限流保護關斷充電的問題。
[0011]本發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、電流檢測運放模塊、脈寬調制模塊、雙路驅動器、兩路MOS開關模塊、蓄流二極管、扼流電感和儲能電容;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頻率信號F;所述電流檢測運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運放模塊的第一輸出端;所述脈寬調制模塊的輸入端連接至所述MCU的輸出端，所述雙路驅動器的輸入端連接至所述脈寬調制模塊的輸出端;所述兩路MOS管開關模塊的第一輸入端連接至所述電流檢測運放模塊的第二輸出端，所述兩路MOS管開關模塊的第二輸入端和第三輸入端分別連接至所述雙路驅動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管開關模塊的輸出端，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管開關模塊的輸出端，所述扼流電感的輸出端作為所述充電限流電路的輸出；所述儲能電容的輸入端連接至所述電池的正極，所述儲能電容的輸出端連接至所述扼流電感的輸出端。
[0012]更進一步地，所述電流檢測運放模塊包括電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9和運算放大器Ul;所述電阻R2和所述電阻R3并聯后，一端作為所述電流檢測運放模塊的輸入端，另一端依次通過串聯連接的電阻R5和電阻R6連接至所述運算放大器Ul的正相輸入端，所述運算放大器Ul的反相輸入端通過電阻R7接地，所述電阻R9的一端連接至所述運算放大器Ul的輸出端，所述電阻R9的另一端作為所述電流檢測運放模塊的輸出端，所述電阻R8的一端連接至所述運算放大器Ul的反相輸入端，所述電阻R8的另一端連接至所述運算放大器Ul的輸出端。
[0013]更進一步地，所述電阻R2和所述電阻R3為合金電阻。
[0014]更進一步地，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，而對線路正常傳輸的差模信號無影響。
[0015]更進一步地，所述MCU為Freescale系列的MMC9S08PA16芯片。
[0016]本發明具有如下優點:(I)能避免充電電流在充電過程中隨時間呈指數規律下降，可以自動按照所設定的恒定電流值進行充電，限定電流可調，電流采用精度高、能實現低功耗工作模式。(2)電池組與MCU控制電路使用了隔離保護方法，減少了電池在充放電過程中對控制電路的干擾，使得工作電源和輸出控制信號比較穩定。(3)在限流控制原理中引入了開關電源控制方法，通過閉環檢測電流大小來改變PWM波形的占空比和頻率信號控制MOS通斷，使用蓄流二極管、扼流電感和儲能電容來達到輸出電流的穩定，大大提高了系統可靠性。
【附圖說明】
[0017]圖1是現有技術中通信基站鋰電后備用電源控制系統中邏輯控制的硬件結構示意圖；
[0018]圖2是現有技術中恒流-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MOS開關的電流值的波形示意圖，(C)為通過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開路靜置示意圖；
[0021 ]圖5為本發明實施例提供的限流充電電路的原理框圖；
[0022]圖6為本發明實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。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0025]本發明提供了一種可以用于閉環邏輯輸出控制的可限定電流充電電路，其系統邏輯控制的硬件結構如圖5所示，主要由外圍控制信號、電流檢測電路、LDO電源電路、驅動和隔離電路、MOS開關控制電路、扼流電感和電容儲能電路；當電池管理系統電路輸入EN使能信號和F基準頻率信號給限流充電電路的MCU控制芯片工作，充電機打開，設定充電機輸出電壓大于電池總壓，電流流過電流檢測電路(合金電阻)，由歐姆定律U = I*R可知在電阻兩端產生一定壓降，該電壓經過運算放大電路(U