CN102684282B - 电动车充电器的恒流恒压控制集成电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于集成电路领域，具体是电动车充电器的恒流恒压控制集成电路。通过内置参考电压源设置电流环路和电压环路的参考电压，电流环路控制充电电流，实现初期的恒流充电，电压环路控制充电电压，实现后期的恒压充电，并增加充电器状态指示功能。将原来由运算放大器和精密参考电源以及大量的分立器件实现的恒流恒压功能，由新发明的集成电路替代，大大的简化了外围电路的复杂程度，降低了电动车充电器的成本。
Description
技术领域
本发明涉及到集成电路领域，具体是电动车充电器的恒流恒压控制集成电路。
背景技术
随着现代高新技术的发展和当今世界环境、能源两大难题的日益突出，电力驱动车辆又成为汽车工业研究、开发和使用的热点。电动车所具有的舒适、干净、无噪声，污染很小等优点是交通工具的一个巨大革新。但是电动车电池成为制约电动车发展的一个瓶颈,电池的续航能力决定电动汽车的行驶里程，电池的使用寿命决定电动的汽车的后期维护成本。经过研究表明，电池的充电过程对电池的使用寿命影响最大，放电的过程影响较小，可以说绝大多数电池不是被用坏的，还是被“充坏”的。由此可见一款好的充电器对电池的使用寿命有着举足轻重的作用。
电池的充电方法有很多，一般常规的充电方法有三种：恒流充电法、恒压充电法、阶段充电法。研究表明阶段充电法可以有效的延长电池的使用寿命，因此现在市面比较好的充电器一般都采用阶段充电法。如图1所示，传统的阶段性充电器电路，采用UC3842、场效应管、变压器实现AC-DC的转换，模块101主要由运放LM324、精密电源TL431、光电耦合器AP817等组成，实现恒流恒压控制。由于市面上没有专门针对充电器的恒压恒流集成电路，传统的充电器设计方案中，只能大量的采用运算放大器和独立的参考电压源以及分立器件来实现阶段充电的恒流恒压控制。这样就造成外围电路比较复杂，而且成本比较高，PCB版的面积也比较大。
如果发明一款专门用于电动车充电器的恒流恒压控制集成电路，可以不用运算放大器和独立的参考电压源，并大量的减少分立器件的使用。这样可以有效的降低成本。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种电动车充电器的恒流恒压集成电路，实现电动车充电器的输出的恒流恒压控制，并且增加了充电状态指示灯的驱动电路。
本发明的特征在于：一种电动车充电器的恒流恒压控制集成电路，其特征在于，包括：
一电流环路和电压环路的输出驱动电路；
一电流比较器，实现恒流控制；
一电压比较器，实现恒压控制；
一指示灯驱动电路，实现充电状态的指示；以及
一内部参考电压源，提供恒流恒压和充电状态监测的参考电压。
在本发明一实施例中，所述电流环路和电压环路的输出驱动电路包括四个晶体管、两个电阻、两个恒流源以及两个电容；所述第一、第二晶体管的集电极同时跟第一恒流源相连，第一晶体管的基极与所述的电压比较器的输出相连，第二晶体管的基极与所述的电流比较器的输出相连，第一、第二晶体管的发射极分别跟第一、第二电阻相连并分别跟第三、第四晶体管的基极相连，第一、第二电阻电阻的另一端跟地相连接；第三、第四晶体管的集电极同时跟第二恒流源、第一、第二电容的一端相连，第三第、四晶体管的发射极连接到地，第一、第二电容的另一端分别与第一、第二晶体管的基极相连，第一、第二恒流源的另外一端跟电源相连。
在本发明一实施例中，所述内部参考电压源包括一个2.5V基准电压源和六个电阻组成，分别提供65mV，190mV和1.25V的参考电压。
在本发明一实施例中，所述指示灯驱动电路，包括两个运算放大器，第一运算放大器的负输入端与上述所述的内部参考电压源相连，输出与第二运算放大器的正输入端相连，第二运算放大器的负输入端与上述所述的内部参考电压源相连。
本发明的优点：本发明的集成电路只需要很少的外围电路，就可以实现电动车充电器的恒流恒压控制功能，并增加了充电器状态指示功能，大大的减少了分立器件的使用，有效的降低了电动车充电器的成本。
附图说明
图1常见的电动车充电器电路。
图2本实用新型实施例的方框图。
图3采用本实用新型的集成电路设计的电动车充电器电路。
其中：FUSE1/FUSE2：保险丝 EC35：变压器
UTC UC3824:集成电路芯片 LM324：集成电路芯片
AP817：光电耦合器 101：恒流恒压控制电路
UTC 8N60：场效应管 D108/D104：发光二极管
201：内部参考电压源 202：电流环路和电压环路的输出驱动电路
203：指示灯驱动电路 A201/A202:第一/第二运算放大器
Q201/Q202/Q203/Q204：第一/第二/第三/第四晶体管 R207/R208:第一/第二电阻
C206/C207:第一/第二电容 A203：电流比较器
A204：电压比较器 OC：光电耦合器
I201/I202：第一/第二恒流源 UTC UM608：本发明的集成电路
BT+/BT-：电池充电输出端口。
具体实施方式
参考图1和图2，本发明涉及一种电动车充电器的恒流恒压控制集成电路，其特征在于，包括：
一电流环路和电压环路的输出驱动电路；
一电流比较器，实现恒流控制；
一电压比较器，实现恒压控制；
一指示灯驱动电路，实现充电状态的指示；以及
一内部参考电压源，提供恒流恒压和充电状态监测的参考电压。
上述电流环路和电压环路的输出驱动电路包括四个晶体管、两个电阻、两个恒流源以及两个电容；所述第一、第二晶体管的集电极同时跟第一恒流源相连，第一晶体管的基极与所述的电压比较器的输出相连，第二晶体管的基极与所述的电流比较器的输出相连，第一、第二晶体管的发射极分别跟第一、第二电阻相连并分别跟第三、第四晶体管的基极相连，第一、第二电阻电阻的另一端跟地相连接；第三、第四晶体管的集电极同时跟第二恒流源、第一、第二电容的一端相连，第三第、四晶体管的发射极连接到地，第一、第二电容的另一端分别与第一、第二晶体管的基极相连，第一、第二恒流源的另外一端跟电源相连。
上述内部参考电压源包括一个2.5V基准电压源和六个电阻组成，分别提供65mV，190mV和1.25V的参考电压。
上述指示灯驱动电路，包括两个运算放大器，第一运算放大器的负输入端与上述所述的内部参考电压源相连，输出与第二运算放大器的正输入端相连，第二运算放大器的负输入端与上述所述的内部参考电压源相连。
具体实施过程：请参照图2，图2是整个集成电路的设计方框图，本实施例提供一种电动车充电器的恒流恒压控制集成电路，其包括：一电流环路和电压环路的输出驱动电路；一电流比较器，实现恒流控制；一电压比较器，实现恒压控制；一指示灯驱动电路，实现充电状态的指示；以及一内部参考电压源，提供恒流恒压和充电状态监测的参考电压。
为了让一般技术人员更好的理解本发明，下面我们将详细叙述整个电路的工作过程。
参照图2，刚开始充电时，R214和R212检测电池电压，由于刚开始充电，此时的输出电压较低，因此R214和R212分压的电位要低于有R203和R204分压获得的参考电压，A204输出为低，Q201不导通，Q203处于截止状态，电压控制环路此时不起作用。而R213检测充电电流，检测电压通过与R205和R206分压获得的参考电压相比较，如果电流超过一定值，A203输出变高，Q202、Q204导通。OC光电耦合器导通，控制AC-DC的控制电路，此时电流环路工作，实现恒流充电。随着电池电压的不断升高，A204输出变为高电位，Q201、Q203导通，同时由于充电电流减小，A203输出变为低电位，Q202、Q204截止，此时电压环路工作，而电流环路截止，实现恒压充电。对于充电状态指示功能，通过INPUT引脚监测充电电流，刚开始充电时，充电电流较大，A201输出电压为高，D203 LED指示灯工作，A202输出电压为低，D204 LED指示灯不工作。当电池充电到一定程度，电流降到很低，此时可以认为充电结束，A201输出变为低电平，D203 LED指示灯不工作，A202输出为高电平，D204 LED指示灯工作。
图3是采用新发明的集成电路设计的电动车充电器电路，用新的集成电路UM608之后，恒流恒压模块明显要比图1中的简单很多。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种电动车充电器的恒流恒压控制集成电路，其特征在于，包括：
一电流环路和电压环路的输出驱动电路；
一电流比较器，实现恒流控制；
一电压比较器，实现恒压控制；
一指示灯驱动电路，实现充电状态的指示；以及
一内部参考电压源，提供恒流恒压和充电状态监测的参考电压；
所述电流环路和电压环路的输出驱动电路包括四个晶体管、两个电阻、两个恒流源以及两个电容；所述四个晶体管中的第一、第二晶体管的集电极同时跟第一恒流源相连，第一晶体管的基极与所述的电压比较器的输出相连，第二晶体管的基极与所述的电流比较器的输出相连，第一、第二晶体管的发射极分别跟第一、第二电阻相连并分别跟第三、第四晶体管的基极相连，第一、第二电阻电阻的另一端跟地相连接；第三、第四晶体管的集电极同时跟第二恒流源、第一、第二电容的一端相连，第三、第四晶体管的发射极连接到地，第一、第二电容的另一端分别与第一、第二晶体管的基极相连，第一、第二恒流源的另外一端跟电源相连。
2.根据权利要求1所述的电动车充电器的恒流恒压控制集成电路，其特征在于：所述内部参考电压源包括一个2.5V基准电压源和六个电阻，分别提供65mV，190mV和1.25V的参考电压。
3.根据权利要求1所述的电动车充电器的恒流恒压控制集成电路，其特征在于：所述指示灯驱动电路，包括两个运算放大器，第一运算放大器的负输入端与上述所述的内部参考电压源相连，输出与第二运算放大器的正输入端相连，第二运算放大器的负输入端与上述所述的内部参考电压源相连。
4.根据权利要求2所述的电动车充电器的恒流恒压控制集成电路，其特征在于：所述指示灯驱动电路，包括两个运算放大器，第一运算放大器的负输入端与上述所述的内部参考电压源相连，输出与第二运算放大器的正输入端相连，第二运算放大器的负输入端与上述所述的内部参考电压源相连。
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