一种高效率充电电路的制作方法

1.本发明涉及充电电路技术领域，尤其是一种高效率充电电路。


背景技术：

2.随着双碳要求的提出，高效节能的能源也飞速发展，特别是锂电池充电车翻倍增长，对高效率锂电池充电变换器提出新的要求，常用变换器拓扑包括移相全桥、硬开关全桥拓扑或者llc和buck/boost两级级联的结构，前两者虽然可以实现电池宽范围充电，但是效率低，开关频率低，难以实现高功率密度，限制了其应用范围；而后者采用两级级联的结构，llc工作在准谐振点，具有较高效率，buck/boost调压达到宽范围的输出，但是成本增加了，控制也变复杂。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供一种高效率充电电路，本发明能够提升电路的整体效率。
4.本发明的技术方案为：一种高效率充电电路，包括lc电路和电流调整电路，所述的lc电路包括电源dc1、开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4、开关管q5、开关管q6、变压器t，所述的电源dc1的正负极端连接有开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4，其中，所述的开关管q1、开关管q2与开关管q3、开关管q4并联连接，所述的开关管q1、开关管q2串联连接，所述的开关管q3、开关管q4串联连接；
5.所述的开关管q1、开关管q2的中节点、以及开关管q3、开关管q4的中节点分别与变压器t连接，所述的变压器t的副边分别连接有开关管q5、开关管q6，所述的开关管q5、开关管q6的另一端与电流调整电路连接。
6.所述的电流调整电路包括电池bat、开关管k1、开关管k2、开关管k3、开关管k4，所述开关管k1的一端分别变压器t的副边、以及电池bat的正极连接，所述电池bat的正极还分别与开关管k2、开关管k4的一端连接，
7.所述的开关管k1的另一端分别与开关管k2、开关管k3、开关管k4连接，所述的开关管k3的另一端与电池bat的负极连接。
8.作为优选的，所述的lc电路还包括谐振电感lr、谐振电容cr，所述的谐振电感lr设置在开关管q3、开关管q4与变压器t之间，所述的谐振电容cr设置在开关管k1、开关管k2与变压器t之间。
9.作为优选的，所述的谐振电感lr、谐振电容cr之间还连接有励磁电感lm。
10.作为优选的，所述的变压器t与开关管k2之间还设置有电容c1。
11.作为优选的，所述的开关管k2与开关管k3之间还设置有电感l1。
12.作为优选的，所述的电池bat的正极和负极之间还设置有电容c2。
13.作为优选的，所述的llc电路工作在谐振点附近，所述的llc电路的开关管开通时间为开关周期/2，所述的llc电路在最高效率工作点工作。
14.作为优选的，当电池bat的充电电流低于指令电流时，增加开关管k2、k3的导通时间，当电池bat的充电电流高于指令电流时，则减小开关管k2、k3的导通时间。
15.作为优选的，所述的开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4、开关管q5、开关管q6，以及开关管k1、开关管k2、开关管k3、开关管k4为gan器件或者sic器件或者igbt器件或者mos器件。
16.作为优选的，所述的lc电路还可以为无线功率电路，包括：半桥/全桥电路一，无线匹配网络一，无线线圈，无线匹配网络二，半桥/全桥电路二。
17.电流调整电路的工作原理：
18.步骤1：
19.开关管k3和开关管k2导通，开关管k1和开关管k4关断时，电容c2给电感l1充电，
20.步骤2：
21.接着开关管k2关断，电感l1的电流给开关管k1的寄生电容放电，给开关管k2的寄生电容充电，直到开关管k1的二极管导通；
22.步骤3：
23.开通开关管k1，开关管k1零电压开通，
24.步骤4：关断开关管k3，电感l1的电流给开关管k4的寄生电容放电，给开关管k3的寄生电容充电，直到开关管k4的二极管导通；
25.步骤5：开通开关管k4，开关管k4零电压开通；
26.步骤6：检测电感l1的电流，当电流方向变反向，关断开关管k1，电感l1的电流给开关管k2的寄生电容放电，给开关管k1的寄生电容充电，直到开关管k2的二极管导通；
27.步骤7：开通开关管k2，开关管k2零电压开通；
28.步骤8：关断开关管k4，电感l1的电流给开关管k3的寄生电容放电，给开关管k4的寄生电容充电，直到开关管k3的二极管导通；
29.步骤9：开通开关管k3，开关管k3零电压开通。
30.本发明的有益效果为：
31.1、本发明通过检测电池bat的电流，控制开关管k1-k4，当检测电池bat的充电电流低于指令电流时，增加开关管k2、k3的导通时间，当检测电池bat的充电电流高于指令电流时，则减小开关管k2、k3的导通时间；达到宽范围充电电流控制；
32.本发明的电流调整电路只走部分功率，器件成本降低50％以上，体积减小50％以上；
33.3、本发明的电流调整电路所有开关管都实现软开关，可实现高频高功率密度，体积进一步减小，效率提高11-17％。
附图说明
34.图1为本发明的电路图；
35.图2为本发明的电流调整电路的工作状态图；
具体实施方式
36.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
37.如图1所示，本发明一种高效率充电电路，包括lc电路和电流调整电路，所述的lc电路包括电源dc1、开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4、开关管q5、开关管q6、变压器t，所述的电源dc1的正负极端连接有开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4，其中，所述的开关管q1、开关管q2与开关管q3、开关管q4并联连接，所述的开关管q1、开关管q2串联连接，所述的开关管q3、开关管q4串联连接；
38.所述的开关管q1、开关管q2的中节点、以及开关管q3、开关管q4的中节点分别与变压器t连接，所述的变压器t的副边分别连接有开关管q5、开关管q6，所述的开关管q5、开关管q6的另一端与电流调整电路连接。
39.所述的电流调整电路包括电池bat、开关管k1、开关管k2、开关管k3、开关管k4，所述开关管k1的一端分别变压器t的副边、以及电池bat的正极连接，所述电池bat的正极还分别与开关管k2、开关管k4的一端连接，
40.所述的开关管k1的另一端分别与开关管k2、开关管k3、开关管k4连接，所述的开关管k3的另一端与电池bat的负极连接。
41.作为本实施例优选的，所述的lc电路还包括谐振电感lr、谐振电容cr，所述的谐振电感lr设置在开关管q3、开关管q4与变压器t之间，所述的谐振电容cr设置在开关管k1、开关管k2与变压器t之间。
42.作为本实施例优选的，所述的谐振电感lr、谐振电容cr之间还连接有励磁电感lm。
43.作为本实施例优选的，所述的变压器t与开关管k2之间还设置有电容c1。
44.作为本实施例优选的，所述的开关管k2与开关管k3之间还设置有电感l1。
45.作为本实施例优选的，所述的电池bat的正极和负极之间还设置有电容c2。
46.作为本实施例优选的，所述的llc电路工作在谐振点附近，所述的llc电路的开关管开通时间为开关周期/2，所述的llc电路在最高效率工作点工作。
47.作为本实施例优选的，当电池bat的充电电流低于指令电流时，增加开关管k2、k3的导通时间，当电池bat的充电电流高于指令电流时，则减小开关管k2、k3的导通时间。
48.作为本实施例优选的，所述的开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4、开关管q5、开关管q6，以及开关管k1、开关管k2、开关管k3、开关管k4为gan器件或者sic器件或者igbt器件或者mos器件。
49.如图2所示，本实施例假定，1为开关管开通，0为开关管关断，则电流调整电路的开关管k1、开关管k2、开关管k3、开关管k4的状态为：0110-0010-1010-1000-1001-0001-0101-0100-0110
[0050][0051]
具体如下：
[0052]
步骤1：
[0053]
开关管k3和开关管k2导通，开关管k1和开关管k4关断时，电容c2给电感l1充电，如图2(a)；
[0054]
步骤2：
[0055]
接着开关管k2关断，电感l1的电流给开关管k1的寄生电容放电，给开关管k2的寄生电容充电，直到开关管k1的二极管导通，如图2(b)；
[0056]
步骤3：
[0057]
开通开关管k1，开关管k1零电压开通，如图2(c)；
[0058]
步骤4：关断开关管k3，电感l1的电流给开关管k4的寄生电容放电，给开关管k3的寄生电容充电，直到开关管k4的二极管导通，如图2(d)；
[0059]
步骤5：开通开关管k4，开关管k4零电压开通，如图2(e)；
[0060]
步骤6：检测电感l1的电流，当电流方向变反向，关断开关管k1，电感l1的电流给开关管k2的寄生电容放电，给开关管k1的寄生电容充电，直到开关管k2的二极管导通，如图2(f)；
[0061]
步骤7：开通开关管k2，开关管k2零电压开通，如图2(g)；
[0062]
步骤8：关断开关管k4，电感l1的电流给开关管k3的寄生电容放电，给开关管k4的寄生电容充电，直到开关管k3的二极管导通，如图2(h)；
[0063]
步骤9：开通开关管k3，开关管k3零电压开通。
[0064]
和电流调整电路
[0065]
在额定输出电压500v情况下，lc电路的输出功率为12.03kw，损耗为293.5w，效率为97.56％；电流调整电路的输出功率为：
[0066]
10kw*u
c2
/u
c1
＝10kw*10/50＝2kw
[0067]
损耗为30w，效率为98.5％,总的损耗为323.5w，总的效率为96.8％。
[0068]
在输出电压为400v情况下，lc电路的输出功率为6.304kw，损耗为189w，效率为97.0％；电流调整电路的输出功率为：
[0069]
4.166kw*u
c2
/u
c1
＝4.166kw*2/4＝2.083kw
[0070]
损耗为55w，效率为97.4％,总的损耗为244w，总的效率为94.46％。
[0071]
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。