[实用新型]一种锂电池充电器

说明书

本实用新型公开了一种锂电池充电器，包括前级AC/DC变换器及第一控制回路、后级DC/DC变换器及第二控制回路、逻辑运算电路、辅助电源电路。以Boost AC/DC为前级，将市电转换为直流电，同时完成功率因数校正；以LLC谐振变换器为核心电路的后级DC/DC变换器，完成对输出功率的控制，并为电池充电。在核心电路中，采样LLC谐振变换器的输出电压，通过逻辑运算电路对其分段，并输出对应的控制信号控制谐振电容的接入量，实现对LLC谐振变换器谐振频率的适时调整，解决了LLC谐振变换器在开关频率偏离谐振频率较远时，变换器效率降低的问题，使得在完整的充电时间内，LLC谐振变换器的开关管都能处于更佳的软开关状态，进一步提高锂电池充电器的效能。

技术领域

本实用新型涉及一种锂电池充电器，具体涉及一种基于LLC谐振变换器，并可适应更宽工作范围的锂电池充电器。

背景技术

目前中小功率锂电池充电器中应用最广泛的拓扑结构是LLC谐振变换器。相比其他不可实现软开关的功率拓扑，LLC谐振变换器可实现更低的能量损耗和更高的能量密度，但LLC谐振变换器的谐振参数需要针对性地设计才能实现开关管最佳的软开关状态。

市场上基于LLC谐振变换器的高性能锂电池充电器，大多固定了谐振参数，即在完整的充电周期内，LLC谐振变换器的谐振频率是不变的。谐振参数由充电器额定功率、输入输出等指标确定，谐振频率由谐振参数确定，而锂电池在一个充电周期内的电压变化范围较大，这将导致在部分充电时间段内，开关频率偏离谐振频率较远，一定程度上影响了软开关的效果，降低了变换器性能和效率。由输入输出电压变化或负载变化所引起的变换器工作状态不理想，可统一归纳为LLC谐振变换器宽范围输入输出问题。针对这一问题，有方案通过改变变压器变比实现宽范围输入输出，如名称为基于变压器变比可调的宽范围输入LLC谐振变换器及调控方法的专利，申请号：CN201610549806.5，当输入电压低于设定阈值下限时，通过改变变压器副边分接头提高变压器变比，当输入电压高于设定阈值上限时，恢复额定变压器变比，从而保证开关频率总是维持在理想范围内。这类方案很好地解决了一定范围内输入电压变化所导致的问题，但在某些应用场合下的适用性较低，例如锂电池充电器，在充电初期输出电压小，负载低，仅依靠变压器变比的改变难以满足需要，且复杂的变压器设计与设备尺寸限制及变换器稳定性要求之间难以平衡，一定程度上加大了工程师的设计难度，也限制了产品的推广。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述问题，本实用新型提供一种基于LLC谐振变换器的锂电池充电器，其特点是LLC的谐振参数可调，可用以实现在锂电池充电过程中，谐振频率可根据输出电压范围进行合理调节，使得开关频率能够维持在谐振频率附近，保证LLC谐振变换器处于最佳的软开关状态。

技术方案：为实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种锂电池充电器，包括前级AC/DC变换器及第一控制回路、后级DC/DC变换器及第二控制回路、逻辑运算电路、辅助电源电路；

所述前级AC/DC变换器为Boost变换器，Boost变换器的输入电压、输出电流以及输出电压接入第一控制回路，第一控制回路与Boost变换器的开关管相连接；

所述后级DC/DC变换器为半桥隔离型LLC谐振变换器，在所述LLC谐振变换器的谐振电容C0上并联三个谐振电容C1、C2、C3，三个电容C1、C2、C3分别串联MOS管M1、M2、M3；所述LLC谐振变换器的输出电压和输出电流分别接入第二控制回路，第二控制回路与所述LLC谐振变换器的开关管相连接；

所述逻辑运算电路与所述LLC谐振变换器的输出电压端相连接，逻辑运算电路的输出控制信号端CON1、CON2、CON3分别连接MOS管M1、M2、M3；

所述辅助电源电路的电压输出端与第一、第二控制回路中的供电接口相连。