本發(fā)明涉及應(yīng)急電源裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器。

背景技術(shù)：

應(yīng)急照明電源和燈具配合，即可組成應(yīng)急照明燈具，在市電正常時，將市電輸出至外接的燈具，在應(yīng)急照明電源監(jiān)測到市電異?；虻綦姇r，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(yīng)給外接的燈具，進行照明。

但是，現(xiàn)有應(yīng)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(fā)生變化，造成損耗大、發(fā)熱量大、調(diào)節(jié)范圍小且不利于電壓波動大的場合應(yīng)用。充電電池的充電效率低，并且電池類型單一，若應(yīng)急照明電源的充電電池類型改變，則會嚴(yán)重影響應(yīng)急照明電源的穩(wěn)定性。

如何提高應(yīng)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(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器，能夠提高應(yīng)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。

本發(fā)明提供一種充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器，包括依次連接的整流濾波電路、隔離變換電路、穩(wěn)壓輸出電路、可編程調(diào)節(jié)電壓電路和微控制器。整流濾波電路設(shè)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(shè)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(wěn)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(wěn)壓輸出電路。

微控制器發(fā)送充電模式調(diào)節(jié)指令至可編程調(diào)節(jié)電壓電路，可編程調(diào)節(jié)電壓電路根據(jù)充電模式調(diào)節(jié)指令調(diào)節(jié)工作參數(shù)，穩(wěn)壓輸出電路根據(jù)工作參數(shù)和/或當(dāng)前電壓，反饋調(diào)節(jié)參數(shù)至電源管理模塊，電源管理模塊根據(jù)調(diào)節(jié)參數(shù)控制高頻變壓器將直流母線電壓轉(zhuǎn)換脈沖電壓。

進一步地，本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器還包括充電執(zhí)行電路，充電執(zhí)行電路的一端與穩(wěn)壓輸出電路連接，另一端與充電電池連接，用于將穩(wěn)壓輸出電路的直流電傳輸至充電電池。

基于上述任意充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器實施例，進一步地，穩(wěn)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(wěn)壓二極管(U3)，第一電阻(R11)分別與光耦的初級側(cè)的正極和負(fù)極連接，第二電阻(R15)的第一端與光耦的初級側(cè)的負(fù)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(wěn)壓二極管(U3)的負(fù)極連接，第三電阻(R20)的第一端與光耦的初級側(cè)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(cè)的發(fā)射極與地線連接，光耦的次級側(cè)的集電極與電源管理模塊的反饋端連接，穩(wěn)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(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器實施例，進一步地，本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器還包括：電池類型選擇電路，連接于微控制器，用于向微控制器發(fā)送電池類型信息。

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

進一步地，本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器還包括：依次連接的控制開關(guān)、第一三極管(Q3)和第二三極管(Q8)，控制開關(guān)與微控制器連接，第一三級管(Q3)還與充電電池的負(fù)極連接，第二三極管(Q8)還與充電電池的正極連接，控制開關(guān)根據(jù)微控制器的放電參數(shù)，控制第一三極管(Q3)和第二三極管(Q8)導(dǎo)通，充電電池放電。

進一步地，本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)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，用于采集充電電池的電池電壓，并將電池電壓傳輸至微控制器。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)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?？删幊陶{(diào)節(jié)電壓電路根據(jù)微控制器發(fā)送充電模式調(diào)節(jié)指令，調(diào)節(jié)工作參數(shù)。穩(wěn)壓輸出電路根據(jù)可編程調(diào)節(jié)電壓電路的工作參數(shù)和當(dāng)前電壓，向電源管理模塊反饋調(diào)節(jié)參數(shù)，擴大了參數(shù)調(diào)節(jié)范圍，電源管理模塊即可根據(jù)該調(diào)節(jié)參數(shù)控制高頻變壓器，高頻變壓器根據(jù)調(diào)節(jié)參數(shù)，將直流母線電壓轉(zhuǎn)換為脈沖電壓，經(jīng)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(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器能夠根據(jù)微控制器的充電模式指令和當(dāng)前電壓，進行電壓轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)，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(diào)節(jié)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，本發(fā)明充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器，能夠提高應(yīng)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發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)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(biāo)記標(biāo)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示出了本發(fā)明所提供的一種充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明所提供的一個整流濾波電路連接示意圖；

圖3示出了本發(fā)明所提供的一個隔離變換電路的連接示意圖；

圖4示出了本發(fā)明所提供的一個穩(wěn)壓輸出電路的連接示意圖；

圖5示出了本發(fā)明所提供的一個可編程調(diào)節(jié)電壓電路的連接示意圖；

圖6示出了本發(fā)明所提供的一個微控制器的各引腳示意圖；

圖7示出了本發(fā)明所提供的一個充電執(zhí)行電路的連接示意圖；

圖8示出了本發(fā)明所提供的一個控制電路和監(jiān)測電路的連接示意圖；

圖9示出了本發(fā)明所提供的一個狀態(tài)聲光指示電路連接示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)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發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

圖1示出了本發(fā)明提供一種充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器，包括依次連接的整流濾波電路1、隔離變換電路2、穩(wěn)壓輸出電路3、可編程調(diào)節(jié)電壓電路4和微控制器5。

結(jié)合圖2，整流濾波電路1設(shè)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(jié)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(shè)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(wěn)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(wěn)壓輸出電路。

在實際應(yīng)用時，微控制器5發(fā)送充電模式調(diào)節(jié)指令至可編程調(diào)節(jié)電壓電路4，可編程調(diào)節(jié)電壓電路4根據(jù)充電模式調(diào)節(jié)指令調(diào)節(jié)工作參數(shù)，穩(wěn)壓輸出電路3根據(jù)工作參數(shù)和/或當(dāng)前電壓，反饋調(diào)節(jié)參數(shù)至電源管理模塊，電源管理模塊根據(jù)調(diào)節(jié)參數(shù)控制高頻變壓器將直流母線電壓轉(zhuǎn)換脈沖電壓。

由上述技術(shù)方案可知，本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)電壓電路4根據(jù)微控制器5發(fā)送充電模式調(diào)節(jié)指令，調(diào)節(jié)工作參數(shù)。穩(wěn)壓輸出電路3根據(jù)可編程調(diào)節(jié)電壓電路4的工作參數(shù)和當(dāng)前電壓，向電源管理模塊反饋調(diào)節(jié)參數(shù)，擴大了參數(shù)調(diào)節(jié)范圍，電源管理模塊即可根據(jù)該調(diào)節(jié)參數(shù)控制高頻變壓器，高頻變壓器根據(jù)調(diào)節(jié)參數(shù)，將直流母線電壓轉(zhuǎn)換為脈沖電壓，經(jīng)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(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器能夠根據(jù)微控制器5的充電模式指令和當(dāng)前電壓，進行電壓轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)，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(diào)節(jié)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(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器，能夠提高應(yīng)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(zhí)行方面，結(jié)合圖7，本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器采用充電執(zhí)行電路，圖7示出了一種充電執(zhí)行電路的實現(xiàn)方式，該充電執(zhí)行電路包括依次連接的場效應(yīng)管Q5、二極管D7和D8，場效應(yīng)管Q5的漏極與光耦的初級側(cè)的正極連接，二極管D8的負(fù)極與充電電池連接，用于在導(dǎo)通狀態(tài)時將穩(wěn)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(wěn)定的脈沖電壓，具體地，結(jié)合圖4，穩(wěn)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(wěn)壓二極管U3。第一電阻R11分別與光耦的初級側(cè)的正極和負(fù)極連接，第二電阻R15的第一端與光耦的初級側(cè)U4A的負(fù)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(wěn)壓二極管U3的負(fù)極連接，第三電阻R20的第一端與光耦的初級側(cè)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(jié)合圖3，光耦的次級側(cè)U4B的發(fā)射極與地線連接，光耦的次級側(cè)U4B的集電極與電源管理模塊的反饋端連接。結(jié)合圖4，穩(wěn)壓二極管U3的正極與地線連接。穩(wěn)壓輸出電路3通過穩(wěn)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換調(diào)節(jié)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(fā)送電池類型信息。微控制器5根據(jù)電池類型信息，向可編程調(diào)節(jié)電壓電路4發(fā)送充電模式調(diào)節(jié)指令。該充電模式調(diào)節(jié)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(yīng)的各階段工作狀態(tài)為：在電池電壓較低時，先設(shè)置小電流進行預(yù)充電，待充有一定電量時，設(shè)置恒定的電流進行充電，在電壓達到一定數(shù)值時，再設(shè)置小電流進行補充電，在電壓達到一定數(shù)值時，表示鎳鎘、鎳氫電池已經(jīng)充滿。然后設(shè)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(yīng)的各階段工作狀態(tài)為：在電池電壓較低，則先設(shè)置小電流進行預(yù)充電，待有一定電量時，設(shè)置為恒定的大電流進行充電，在電壓達到一定數(shù)值時，然后設(shè)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(shè)定值，然后設(shè)置進入涓流充電模式。采用本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)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(jiān)測方面，結(jié)合圖8，本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器還包括依次連接的控制開關(guān)、第一三極管Q3和第二三極管Q8?？刂崎_關(guān)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(fā)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(fù)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(jiān)測第一三極管Q3的基極與集電極之間的電壓，進而實現(xiàn)對溫度監(jiān)控，防止溫度過高，對該充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器形成過熱保護，提高產(chǎn)品可靠性?？刂崎_關(guān)根據(jù)微控制器5的放電參數(shù)，控制第一三極管Q3和第二三極管Q8導(dǎo)通，使充電電池放電，或?qū)崿F(xiàn)對充電電池實時監(jiān)測，例如，在充電過程中，該充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器能夠監(jiān)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(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器能夠監(jiān)測放電電流，實現(xiàn)空載保護或過載保護，提高產(chǎn)品可靠性。

如在充電過程中，該充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器實現(xiàn)監(jiān)測充電電池的電池電壓，具體使用電池電壓采樣電路實現(xiàn)，結(jié)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(xiàn)監(jiān)測充電電池的電池電壓。

具體地，結(jié)合圖9，本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器還包括狀態(tài)指示燈，狀態(tài)指示燈的光狀態(tài)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(tài)指示燈用于指示各個工作狀態(tài)，如紅色表示電池在充電，綠色表示充電完成，黃色表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障，綠色慢閃表示系統(tǒng)正在進行月檢中，綠色快閃表示系統(tǒng)正在進行年檢中等。

本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器還包括蜂鳴器，結(jié)合圖9，蜂鳴器的聲狀態(tài)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(tǒng)自檢失敗時，蜂鳴器發(fā)出聲音，用于提示系統(tǒng)自檢結(jié)果。同時，狀態(tài)指示燈指示相應(yīng)的顏色，如黃色，以便工作人員能夠及時掌握當(dāng)前電路的工作狀況，若充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障時，進行電路維護，以及實時掌握電池的充電狀態(tài)。

本實施例充電電池用轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器還包括測試開關(guān)、測試開關(guān)的輸入端與微控制器5連接，結(jié)合圖9，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(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。