一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及浪涌防護【技術領域】，特別是涉及一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路，包括電源端電壓檢測電路、電池端電壓檢測電路和平衡電路，所述平衡電路分別與電源端電壓檢測電路和電池端電壓檢測電路連接，所述平衡電路包括平衡電壓電阻R5、N溝道MOS開關管Q1、以及體二極管D1。本實用新型的充電電源在給電池正常充電時，由于N溝道MOS開關管Q1的觸發(fā)信號QG已經使能，電流從體二極管D1流過，在體二極管D1產生的電壓降為電流與N溝道MOS開關管Q1的體電阻之積，采用體電阻極低的N溝道MOS開關管Q1，其產生的損耗極小，既滿足了防浪涌的功能，又實現(xiàn)了充電電源的低損耗。
【專利說明】一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及浪涌防護【技術領域】，特別是涉及一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路。

【背景技術】
[0002]充電電源是當今電力系統(tǒng)、電動汽車等行業(yè)的重要供電設備，它將交流電經AC-DC變換、DC-DC變換后變成直流電，給電池充電。根據(jù)使用的場合不同，充電電源分成了不同的輸出電壓等級與電流等級，但不管是何種電壓、電流等級的電源，由于其輸出端濾波電容不帶電，在與電池連接時，將會形成很大的浪涌電流，從而瞬時燒毀導線或電路板。
[0003]目前解決這種浪涌的傳統(tǒng)方法是:增加一個防浪涌二極管，二極管的P極連接電源的輸出電容正極，N極連接電池正極，這種方法在小電流的場合得到普遍應用，但在大電流的場合，卻因二極管壓降較大而存在損耗大的缺點，以電源輸出為120V，100A為例，若二極管的壓降為IV，輸出電流為100A時，其損耗為100W，這使得整機的效率降低近1%。
[0004]在大電流的場合，也有使用繼電器的方法，但繼電器通流能力有限，往往大電流的場合中需要多個繼電器并聯(lián)使用，使得體積與成本增加。
[0005]目前也有一些防浪涌的技術，例如專利號為“201110131942.X ”、名稱為“浪涌充電的移動終端”的專利，包括充電器接口、電源管理模塊和用于防護充電浪涌的浪涌防護模塊，所述充電器接口、浪涌防護模塊和電源管理模塊依次串聯(lián)；其采用了在充電器接口和電源管理模塊之間設置一浪涌防護模塊，在浪涌輸入時間內關斷該浪涌防護塊，從而避免電源管理模塊通過到浪涌的襲擊，延長了移動終端的使用壽命；但是它的浪涌防護模塊主要采用P溝道MOS器件與其外圍電路，解決小功率充電電源的浪涌問題，該電路損耗較大，不適用于大電流充電電源。
[0006]另外，例如專利號為“200410022451.1 ”、名稱為“并聯(lián)同步整流變換器的同步整流防倒灌電路及其方法”的專利，包括輔助電源、電壓檢測與比較電路、PWM驅動電路和轉換開關，輔助電源的輸出電壓端接于電壓檢測與比較電路的輸入端，電壓檢測與比較電路的輸出端接至轉換開關的控制端，PWM驅動電路中的PWM驅動信號耦合至轉換開關的輸入端，轉換開關的輸出端耦合至同步整流管的控制端；由于檢測變換器的原邊或副邊輔助電源電平，經與參考電壓比較后控制同步整流管在起機時的精確關斷與導通，使同步整流變換器在并聯(lián)運行時無預起機、輸出電壓無過沖與凹坑等問題，變換器并聯(lián)效率高；但是該電路采用多個MOS器件組合與外圍電路解決低壓大電流電源的防浪涌問題，但其實現(xiàn)電路較為復雜，成本較高。
[0007]因此，針對現(xiàn)有技術中的存在問題，亟需提供一種電路簡單，損耗較低，并且可以適用于大電流充電電源中的防浪涌電路顯得尤為重要。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術中的不足之處而提供一種電路簡單、低損耗，并且可以適用于大電流充電電源中的防浪涌電路。
[0009]本實用新型的目的通過以下技術方案實現(xiàn):
[0010]一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路，包括電源端電壓檢測電路、電池端電壓檢測電路和平衡電路，所述平衡電路分別與電源端電壓檢測電路和電池端電壓檢測電路連接，所述平衡電路包括平衡電壓電阻R5、N溝道MOS開關管Q1、以及為充電電流提供正向通路的體二極管D1，所述平衡電壓電阻R5的一端分別與電源端電壓檢測電路、充電電源輸出電容Cl正極連接，所述平衡電壓電阻R5的另一端分別與電池端電壓檢測電路、電池正極Vb+連接；所述N溝道MOS開關管Ql的源極分別與電源端電壓檢測電路、充電電源輸出電容Cl正極連接，所述N溝道MOS開關管Ql的漏極分別與電池端電壓檢測電路、電池正極Vb+連接，所述N溝道MOS開關管Ql的柵極的使能信號為QG，由充電電源的控制電路提供。
[0011]其中，所述電源端電壓檢測電路包括檢測電阻Rl和檢測電阻R2，R1的I端分別與電容Cl的正極、N溝道MOS開關管Ql的源極、平衡電壓電阻R5的I端連接，Rl的2端與R2的I端連接，R2的2端分別與電容Cl的負極、檢測電阻R4的2端與電池負極Vb-連接。
[0012]其中，所述電池端電壓檢測電路包括檢測電阻R3和檢測電阻R4，R3的I端分別與電池的正極Vb+、N溝道MOS開關管Ql的漏極、平衡電壓電阻R5的2端連接，R3的2端與R4的I端連接，R4的2端分別與電容Cl的負極、檢測電阻R2的2端與電池負極Vb-連接。
[0013]其中，所述N溝道MOS開關管Ql的型號為IRFP4568。
[0014]其中，所述N溝道MOS開關管Ql采用低導通電阻的功率型MOS開關管。
[0015]其中，所述平衡電壓電阻R5的阻值為20-100 Ω，額定功率為2_5W。
[0016]本實用新型的有益效果:本實用新型的充電電源在給電池正常充電時，由于N溝道MOS開關管Ql的觸發(fā)信號QG已經使能，電流從體二極管Dl流過，在體二極管Dl產生的電壓降為電流與N溝道MOS開關管Ql的體電阻之積，采用體電阻極低的N溝道MOS開關管Q1，其產生的損耗極小，既滿足了防浪涌的功能，又實現(xiàn)了充電電源的低損耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]利用附圖對本實用新型做進一步說明，但附圖中的內容不構成對本實用新型的任何限制。
[0018]圖1是本實用新型的充電電源的低損耗輸出防浪涌電路的電路圖。

【具體實施方式】
[0019]結合以下實施例對本實用新型作進一步說明。
[0020]實施例1:
[0021]如圖1所示，一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路，包括電源端電壓檢測電路、電池端電壓檢測電路和平衡電路，平衡電路分別與電源端電壓檢測電路和電池端電壓檢測電路連接，平衡電路包括平衡電壓電阻R5、N溝道MOS開關管Q1、以及為充電電流提供正向通路的體二極管D1，平衡電壓電阻R5的一端分別與電源端電壓檢測電路、充電電源輸出電容Cl正極連接，平衡電壓電阻R5的另一端分別與電池端電壓檢測電路、電池正極Vb+連接；N溝道MOS開關管Ql的源極分別與電源端電壓檢測電路、充電電源輸出電容Cl正極連接，N溝道MOS開關管Ql的漏極分別與電池端電壓檢測電路、電池正極Vb+連接，N溝道MOS開關管Ql的柵極的使能信號為QG，由充電電源的控制電路提供。
[0022]N溝道MOS開關管Ql采用低導通電阻的功率型MOS開關管。充電電源在給電池正常充電時，由于N溝道MOS開關管Ql的觸發(fā)信號QG已經使能，電流從體二極管Dl流過，在體二極管Dl產生的電壓降為電流與N溝道MOS開關管Ql的體電阻之積，采用體電阻極低的N溝道MOS開關管Q1，其產生的損耗極小，既滿足了防浪涌的功能，又實現(xiàn)了充電電源的低損耗。當電源端電容Cl的電壓與電池電壓相差不超過電池電壓的5%時，才能使能N溝道MOS開關管Ql的觸發(fā)信號QG。
[0023]其中，電源端電壓檢測電路包括檢測電阻Rl和檢測電阻R2，R1的I端分別與電容Cl的正極、N溝道MOS開關管Ql的源極、平衡電壓電阻R5的I端連接，Rl的2端與R2的I端連接，R2的2端分別與電容Cl的負極、檢測電阻R4的2端與電池負極Vb-連接。
[0024]其中，電池端電壓檢測電路包括檢測電阻R3和檢測電阻R4，R3的I端分別與電池的正極Vb+、N溝道MOS開關管Ql的漏極、平衡電壓電阻R5的2端連接，R3的2端與R4的I端連接，R4的2端分別與電容Cl的負極、檢測電阻R2的2端與電池負極Vb-連接。
[0025]其中，平衡電壓電阻R5的阻值為20-100 Ω，額定功率為2_5W。
[0026]實施例2:
[0027]下面通過120V，100A的充電電源作為具體實施例結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
[0028]如圖1所示，其中Cl為電源的輸出濾波電容，在120V，100A的充電電源中，其容值為13200uf ；R1與R2為電源端電壓檢測電阻，Rl與R2的取值符合100V* R2/(R1+R2)=2.5V ；R3與R4為電池端電壓檢測電阻，R3與R4的取值符合100V* R4/ (R3+R4) =2.5V ;平衡電壓電阻R5，其阻值為5.1k,電阻功率為3W ；Q1為N型MOS開關器件，Dl為體二極管，采用3個型號為IRFP4568的功率MOSFET并聯(lián)。Ql的漏極與平衡電壓電阻R5的引腳2均連接至電池正極Vb+，Ql的源極與平衡電壓電阻R5的引腳I均連接至充電電源輸出電容正極。
[0029]當電源控制電路上電后，首先通過電池端電壓檢測電阻R3與R4的分壓信號VB，判斷電池是否接通，如果檢測到電池電壓大于電池的最小電壓值，則電池已連接；此時電池將通過R5給Cl充電，若干時間后，Cl的電壓將達到電池電壓，通過電源端電壓檢測電阻Rl與R2的分壓信號VC，判斷電容Cl電壓是否達到電池電壓，若VB與VC趨于一致，則防浪涌過程完成，此時使能N型MOS開關器件IRFP4568的觸發(fā)信號QG，并啟動電源給電池充電，由于IRFP4568的導通電阻約為6毫歐姆，三個IRFP4568并聯(lián)后其導通電阻約為2毫歐姆，100A的輸出電流在其上產生的導通損耗約為20W，遠遠小于采用二極管作為防浪涌器件的電路。
[0030]本實施電路使用器件少，具有簡單可靠的優(yōu)點，同時由于可以選擇導通電阻很低的N型MOS開關器件，在大電流輸出的場合可以采用多個N溝道MOS開關器件并聯(lián)的方式使損耗進一步降低，因此可推廣應用到大電流充電領域。
[0031]最后應當說明的是，以上實施例僅用于說明本實用新型的技術方案而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的實質和范圍。
【權利要求】
1.一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路，其特征在于:包括電源端電壓檢測電路、電池端電壓檢測電路和平衡電路，所述平衡電路分別與電源端電壓檢測電路和電池端電壓檢測電路連接，所述平衡電路包括平衡電壓電阻R5、N溝道MOS開關管Q1、以及為充電電流提供正向通路的體二極管D1，所述平衡電壓電阻R5的一端分別與電源端電壓檢測電路、充電電源輸出電容Cl正極連接，所述平衡電壓電阻R5的另一端分別與電池端電壓檢測電路、電池正極Vb+連接；所述N溝道MOS開關管Ql的源極分別與電源端電壓檢測電路、充電電源輸出電容Cl正極連接，所述N溝道MOS開關管Ql的漏極分別與電池端電壓檢測電路、電池正極Vb+連接，所述N溝道MOS開關管Ql的柵極的使能信號為QG，由充電電源的控制電路提供。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路，其特征在于:所述電源端電壓檢測電路包括檢測電阻Rl和檢測電阻R2，Rl的I端分別與電容Cl的正極、N溝道MOS開關管Ql的源極、平衡電壓電阻R5的I端連接，Rl的2端與R2的I端連接，R2的2端分別與電容Cl的負極、檢測電阻R4的2端與電池負極Vb-連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路，其特征在于:所述電池端電壓檢測電路包括檢測電阻R3和檢測電阻R4，R3的I端分別與電池的正極Vb+、N溝道MOS開關管Ql的漏極、平衡電壓電阻R5的2端連接，R3的2端與R4的I端連接，R4的2端分別與電容Cl的負極、檢測電阻R2的2端與電池負極Vb-連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路，其特征在于:所述N溝道MOS開關管Ql采用低導通電阻的功率型MOS開關管。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種充電電源的低損耗輸出防浪涌電路，其特征在于:所述平衡電壓電阻R5的阻值為20-100 Ω，額定功率為2-5W。
【文檔編號】H02H9/02GK203942270SQ201420334708
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權日:2014年6月23日
【發(fā)明者】周映虹, 黃熙, 陳小琴 申請人:廣東工業(yè)大學