本實(shí)用新型涉及不間斷電源應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種BUCK充電裝置。

背景技術(shù)：

在一般工業(yè)用的不間斷電源應(yīng)用中，大多時(shí)候使用如96V或192V的單組電池作為不間斷電源的直流源。當(dāng)市電異常時(shí)，由不間斷電源中的單組電池為負(fù)載設(shè)備進(jìn)行供能。還有一些其它行業(yè)，如數(shù)據(jù)機(jī)房、通信等行業(yè)，多采用如360V的雙組電池作為UPS的直流源。當(dāng)市電異常時(shí)，由不間斷電源中的雙組電池為負(fù)載設(shè)備進(jìn)行供能，從而達(dá)到高效、長時(shí)間持續(xù)供能的優(yōu)點(diǎn)。

然而在目前使用的不間斷電源中的充電電路中，當(dāng)出現(xiàn)需對(duì)單組電池與雙組電池進(jìn)行充電的情況時(shí)，需開發(fā)不同的充電電路對(duì)電池進(jìn)行充電。

通常在實(shí)際開發(fā)應(yīng)用中，需要針對(duì)不同客戶的需求，針對(duì)不同的電池組個(gè)數(shù)而開發(fā)不同的充電裝置，造成產(chǎn)品型號(hào)繁多，不利于產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)以及維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種BUCK充電裝置，可適用于需對(duì)單組電池或雙組電池進(jìn)行充電的不間斷電源，滿足不同場(chǎng)合的充電功率應(yīng)用需求，適用場(chǎng)合廣。

本實(shí)用新型采用以下方案實(shí)現(xiàn)： 一種BUCK充電裝置，具體包括一整流升壓電路與一降壓充電電路；所述整流升壓電路的輸入端與市電相連，所述整流升壓電路的正母線電壓輸出端連接至所述降壓充電電路的正母線電壓輸入端，所述整流升壓電路的負(fù)母線電壓輸出端連接至所述降壓充電電路的負(fù)母線電壓輸入端，所述整流升壓電路的參考電平輸出端連接至所述降壓充電電路的參考電平輸入端；

所述降壓充電電路包括第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第一二極管、第二二極管、第一電感、第二電感以及控制開關(guān)；所述第一開關(guān)器件的集電極作為所述降壓充電電路的正母線電壓輸入端，所述第二開關(guān)器件的發(fā)射極作為所述降壓充電電路的負(fù)母線電壓輸入端；所述第一開關(guān)器件的發(fā)射極與所述第一電感的一端、第一二極管的陰極相連；所述第二開關(guān)器件的集電極與所述第二二極管的陽極、第二電感的一端相連；所述第一二極管的陽極、第二二極管的陰極、所述控制開關(guān)的一端相連并作為所述降壓充電電路的第二輸出端；所述第一電感的另一端作為所述降壓充電電路的第一輸出端；所述第二電感的另一端作為所述降壓充電電路的第三輸出端；所述控制開關(guān)的另一端作為所述降壓充電電路的參考電平輸入端。

進(jìn)一步地，所述整流升壓電路具體包括第一晶閘管、第二晶閘管、第三電感、第四電感、第三開關(guān)器件、第四開關(guān)器件、第三二極管、第四二極管、第一電容以及第二電容；所述第一晶閘管的陽極與所述第二晶閘管的陰極相連并作為所述整流升壓電路的第一輸入端；所述第三開關(guān)器件的發(fā)射極與所述第四開關(guān)器件的集電極相連并作為所述整流升壓電路的第二輸入端；所述第一晶閘管的陰極經(jīng)所述第三電感連接至所述第三開關(guān)器件的集電極以及所述第三二極管的陽極；所述第二晶閘管的陽極經(jīng)所述第四電感連接至所述第四開關(guān)器件的發(fā)射極以及所述第四二極管的陰極；所述第三二極管的陰極連接至所述第一電容的正極并作為所述整流升壓電路的正母線電壓輸出端，所述第四二極管的陽極連接至所述第二電容的負(fù)極并作為所述整流升壓電路的負(fù)母線電壓輸出端，所述第一電容的負(fù)極與所述第二電容的正極相連并作為所述整流升壓電路的參考電平輸出端。

進(jìn)一步地，所述控制開關(guān)包括繼電器、可控硅、MOS管。

較佳的，本實(shí)用新型的BUCK充電裝置應(yīng)用于雙母線拓?fù)洌须婋妷赫?fù)半波分別經(jīng)過整流升壓電路，生成正母線和負(fù)母線電壓。生成的正負(fù)母線電壓作為降壓充電電路的輸入。

當(dāng)充電對(duì)象為單組電池時(shí)，控制開關(guān)斷開，此時(shí)上下兩只充電開關(guān)管同驅(qū)動(dòng)，構(gòu)成單BUCK電路，對(duì)單組電池進(jìn)行充電。當(dāng)充電對(duì)象為雙組電池時(shí)，控制開關(guān)閉合。此時(shí)上下兩只充電開關(guān)管驅(qū)動(dòng)不同，構(gòu)成雙BUCK電路：

如果市電電壓處于正半波，則正母線升壓，雙BUCK電路中上行 BUCK電路的輸入為正母線電壓，對(duì)雙組電池中上行電池進(jìn)行充電；同理，如果市電電壓處于負(fù)半波，則負(fù)母線升壓，雙BUCK電路中下行 BUCK電路的輸入為負(fù)母線電壓，對(duì)雙組電池中下行電池進(jìn)行充電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可適用于需對(duì)單組電池或雙組電池進(jìn)行充電的不間斷電源，滿足不同場(chǎng)合的充電功率應(yīng)用需求，適用場(chǎng)合廣。同時(shí)本實(shí)用新型有利于不間斷電源產(chǎn)品的開發(fā)，減少相近似產(chǎn)品的重復(fù)開發(fā)，提高研發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)的工作效率。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中當(dāng)電池為單組電池、開關(guān)SA斷開時(shí)的等效電路圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中在兩管同時(shí)開通期間，對(duì)BUCK電路中的電感元件L1、L2進(jìn)行儲(chǔ)能的儲(chǔ)能回路示意圖。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中在兩管同時(shí)關(guān)斷期間，對(duì)BUCK電路中的單組電池進(jìn)行充電的續(xù)流回路示意圖。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中當(dāng)電池為雙組電池、開關(guān)SA閉合時(shí)的等效電路圖。

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中對(duì)上行 BUCK電路中的電感元件L1進(jìn)行儲(chǔ)能的儲(chǔ)能回路示意圖。

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中對(duì)降壓充電電路第一輸出端與第二輸出端所接入的上行電池組進(jìn)行充電的續(xù)流回路示意圖。

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例中對(duì)下行 BUCK電路中的電感元件L2進(jìn)行儲(chǔ)能的儲(chǔ)能回路示意圖。

圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例中對(duì)降壓充電電路第二輸出端與第三輸出端所接入的下行電池組進(jìn)行充電的續(xù)流回路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種BUCK充電裝置，包括一整流升壓電路與一降壓充電電路；所述整流升壓電路的輸入端與市電相連，所述整流升壓電路的正母線電壓輸出端連接至所述降壓充電電路的正母線電壓輸入端，所述整流升壓電路的負(fù)母線電壓輸出端連接至所述降壓充電電路的負(fù)母線電壓輸入端，所述整流升壓電路的參考電平輸出端連接至所述降壓充電電路的參考電平輸入端；

所述降壓充電電路包括第一開關(guān)器件Q1及其體二極管、第二開關(guān)器件Q2及其體二極管、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電感L1、第二電感L2以及控制開關(guān)SA；所述第一開關(guān)器件的集電極作為所述降壓充電電路的正母線電壓輸入端，所述第二開關(guān)器件的發(fā)射極作為所述降壓充電電路的負(fù)母線電壓輸入端；所述第一開關(guān)器件的發(fā)射極與所述第一電感的一端、第一二極管的陰極相連；所述第二開關(guān)器件的集電極與所述第二二極管的陽極、第二電感的一端相連；所述第一二極管的陽極、第二二極管的陰極、所述控制開關(guān)的一端相連并作為所述降壓充電電路的第二輸出端；所述第一電感的另一端作為所述降壓充電電路的第一輸出端；所述第二電感的另一端作為所述降壓充電電路的第三輸出端；所述控制開關(guān)的另一端作為所述降壓充電電路的參考電平輸入端。

在本實(shí)施例中，所述整流升壓電路包括一整流電路以及兩個(gè)獨(dú)立的升壓電路，具體包括第一晶閘管SCR1、第二晶閘管SCR2、第三電感L3、第四電感L4、第三開關(guān)器件Q3及其體二極管、第四開關(guān)器件Q4及其體二極管、第三二極管D3、第四二極管D4、第一電容C1以及第二電容C2；所述第一晶閘管的陽極與所述第二晶閘管的陰極相連并作為所述整流升壓電路的第一輸入端；所述第三開關(guān)器件的發(fā)射極與所述第四開關(guān)器件的集電極相連并作為所述整流升壓電路的第二輸入端；所述第一晶閘管的陰極經(jīng)所述第三電感連接至所述第三開關(guān)器件的集電極以及所述第三二極管的陽極；所述第二晶閘管的陽極經(jīng)所述第四電感連接至所述第四開關(guān)器件的發(fā)射極以及所述第四二極管的陰極；所述第三二極管的陰極連接至所述第一電容的正極并作為所述整流升壓電路的正母線電壓輸出端，所述第四二極管的陽極連接至所述第二電容的負(fù)極并作為所述整流升壓電路的負(fù)母線電壓輸出端，所述第一電容的負(fù)極與所述第二電容的正極相連并作為所述整流升壓電路的參考電平輸出端。

在本實(shí)施例中，所述控制開關(guān)包括繼電器、可控硅、MOS管。

下面具體闡述本實(shí)施例的工作過程。

（1）當(dāng)充電對(duì)象為單組電池時(shí)，開關(guān)SA斷開，構(gòu)成單BUCK充電電路，對(duì)單組電池進(jìn)行充電。此時(shí)等效電路如圖2所示，在一個(gè)供能工作周期內(nèi)，控制第一開關(guān)器件Q1及第二開關(guān)器件Q2的驅(qū)動(dòng)，使兩管驅(qū)動(dòng)相同，即同時(shí)開通，同時(shí)關(guān)斷。具體包括以下兩個(gè)階段：

第一階段：在兩管同時(shí)開通期間，對(duì)降壓充電電路中的第一電感L1、第二電感L2進(jìn)行儲(chǔ)能，其儲(chǔ)能回路如圖3所示。

第二階段：在兩管同時(shí)關(guān)斷期間，對(duì)降壓充電電路中的單組電池進(jìn)行充電，其續(xù)流回路如圖4所示。

通過單BUCK電路開關(guān)管的開通及關(guān)斷，完成電感儲(chǔ)能及二極管續(xù)流，實(shí)現(xiàn)對(duì)單組電池進(jìn)行充電。

（2）當(dāng)電池為雙組電池時(shí)，開關(guān)SA閉合。此時(shí)上下兩只充電開關(guān)管驅(qū)動(dòng)不同，即：

正母線升壓時(shí)，第一開關(guān)器件Q1的驅(qū)動(dòng)為高頻驅(qū)動(dòng)，Q1高頻切割正母線電壓，第二開關(guān)器件Q2關(guān)斷。實(shí)現(xiàn)對(duì)雙組電池中的上行電池組的充電。負(fù)母線升壓時(shí)，第一開關(guān)器件Q1關(guān)斷，第二開關(guān)器件Q2驅(qū)動(dòng)為高頻驅(qū)動(dòng)，Q2高頻切割正母線電壓。實(shí)現(xiàn)對(duì)雙組電池中的下行電池組的充電。

即通過閉合SA，控制Q1、Q2的驅(qū)動(dòng)，構(gòu)成雙BOOST電路，可實(shí)現(xiàn)對(duì)雙組電池的充電。其等效電路如圖5所示。

當(dāng)正母線升壓時(shí)，第一開關(guān)器件Q1驅(qū)動(dòng)為高頻驅(qū)動(dòng)，第一開關(guān)器件Q1高頻切割正母線電壓，第二開關(guān)器件Q2關(guān)斷。對(duì)雙組電池中的上行電池組的充電具體包括以下階段：

第一階段：對(duì)上行 BUCK電路中的第一電感L1進(jìn)行儲(chǔ)能，其儲(chǔ)能回路如圖6所示。

第二階段：對(duì)降壓充電電路第一輸出端與第三輸出端所接入的上行電池組進(jìn)行充電，其續(xù)流回路如圖7所示。

當(dāng)負(fù)母線升壓時(shí)，第一開關(guān)器件Q1關(guān)斷，第二開關(guān)器件Q2驅(qū)動(dòng)為高頻驅(qū)動(dòng)，第二開關(guān)器件Q2高頻切割正母線電壓。實(shí)現(xiàn)對(duì)雙組電池中的下行電池組的充電，其充電過程具體包括以下階段：

第一階段：對(duì)下行 BUCK電路中的第二電感L2進(jìn)行儲(chǔ)能，其儲(chǔ)能回路如圖8所示。

第二階段：對(duì)降壓充電電路第二輸出端與第三輸出端所接入的下行電池組進(jìn)行充電，其續(xù)流回路如圖9所示。

值得一提的是，本實(shí)用新型保護(hù)的是硬件結(jié)構(gòu)，至于設(shè)計(jì)通信軟體不要求保護(hù)。以上僅為本實(shí)用新型實(shí)施例中一個(gè)較佳的實(shí)施方案。但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方案，凡按本實(shí)用新型方案所做的任何均等變化和修飾，所產(chǎn)生的功能作用未超出本方案的范圍時(shí)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。