一种基于PFC技术、无输入电解的电动自行车充电器的制备技术

张建治

摘  要：本文涉及电动自行车充电器的技术领域，采用一种基于PFC技术的无输入电解的电动自行车充电器的技术，技术成果具有使用寿命长、功率因素高、成本低等优点。

关键词：PFC技术;无输入电解;充电器

1. 背景

现有电动自行车充电器的输入整流滤波电路都是采用整流桥+高压滤波电解电容器组成，功率转换控制电路也都是采用传统的 384X 系列或者类似的电路组成。而由于输入滤波由于有个容量较大的电解电容器存在，会存在以下缺陷：1）输入电流仅在市电正弦波波峰时发生，电流波形发生畸变，对电网产生谐波污染，危害电网安全，降低了电网使用效率;2）输入滤波电路中由于有个容量较大的电解电容器存在，在充电器接入瞬间，相当于短路，对电网产生较大的冲击;3）输入滤波电路中的电解电容器本身使用寿命较短，且其使用寿命受环境温度、负载大小等多种因素影响，其使用寿命直接影响充电器的使用寿命;4）输入滤波电路中的电解电容器受其材料和生产工艺制约，使用成本较高。

2. 制备技术

本制备技术目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于PFC技术的无输入电解的电动自行车充电器，能够使电动自行车充电器的使用寿命长，功率因数高，使用成本低，电网安全性和使用效率高。

2.1 技术方案

这种基于PFC技术的无输入电解的电动自行车充电器，包括输入整流滤波电路、功率转换电路、中央处理器及充电控制电路、功率开关控制电路和恒压恒流控制电路，所述功率转换电路分别与输入整流滤波电路、功率开关控制电路、恒压恒流控制电路、中央处理器及充电控制电路相连，所述恒压恒流控制电路分别与功率开关控制电路、中央处理器及充电控制电路相连。其中，所述输入整流滤波电路包括小容量无极性非电解电容器，将输入充电器的交流电通过整流、滤波处理后变成直流电;所述功率转换电路包括功率开关管、与小容量无极性非电解电容器相连的功率变换变压器，将输入整流滤波电路产生的直流电转化为交变电流并通过整流、濾波处理后变成充电所需直流电;所述功率开关控制电路包括功率因数校正控制器、电解电容、光电耦合器和若干电阻，功率因数校正控制器与所述的功率开关管相连，功率因数校正控制器通过光电耦合器与恒压恒流控制电路相连。

技术原理示意图如下：

2.2 技术特征参数

1）小容量无极性非电解电容器的电容为0.47uF～2.5uF。

2）功率因数校正控制器的型号为 L6562A或NCP1654。

3）输入整流滤波电路包括输入整流二极管D01～D04和输入保险丝F1。

4）功率转换电路包括输出整流二极管DD1和滤波电容CD3。

5）功率开关控制上设有过温保护电路。

6）中央处理器及充电控制电路包括晶闸管SCR1、三极管Q2、控制芯片U2。

7）电动自行车充电器还包括壳体、指示灯、电流输入线安装口、电流输出线安装口、散热风扇，所述指示灯安装在壳体上，所述扇热风扇安装在壳体内部，所述壳体上设有若干通风栅。

8）电流输入线穿过壳体上的电流输入线安装口后与输入整流滤波电路相连，所述电流输出线穿过壳体上的电流输出线安装口后与中央处理器及充电控制电路相连。

2.3 技术方案工作过程

这种基于PFC技术的无输入电解的电动自行车充电器在工作过程中，将电流输入线接通市电，电流输出线与待充电的电动自行车蓄电池相连，市电经过输入整流滤波电路的整流、滤波处理后进入功率变换变压器BT1的脚再经初级侧到达脚并到达功率开关管QA1漏极，功率开关管QA1在功率因数校正控制器U01控制的驱动脉冲驱动下产生开关动作，从而在功率变换变压器BT1中形成交变电流，在其次级侧感应出与变压器匝比成正比的交变电压，经输出整流二极管DD1整流、极性电容CD3滤波后形成充电所需电压的直流电，再经恒压恒流控制电路中运算放大器U3A、运算放大器U3B进行恒流恒压处理，在中央处理器及充电控制电路中控制芯片U2的控制下完成对电动自行车蓄电池的充电过程，其中，指示灯用于充电指示或充满指示，控制芯片U2可控制扇热风扇的启停，该充电器的功率因数可达到90%，而传统的充电器最大功率因数低于60%。

3. 结语

本项制备技术的有益效果：通过将输入整流滤波电路采用小容量无极性非电解电容器，有效降低输入整流滤波电路中电容容量和电容使用成本，提高了充电器的使用寿命;将率开关控制电路采用带功率因数校正控制器的控制电路，功率转换电路包括功率开关管、与小容量无极性非电解电容器相连的功率变换变压器，输入整流滤波电路处理获得的高电压与功率转换电路相连，功率因数校正控制器与功率转换电路的功率开关管相连，功率因数校正控制器通过光电耦合器与恒压恒流控制电路相连，使得充电器的功率因数高，电网安全性和使用效率高，降低了对电网的污染。

参考文献

[1]郑强胜. 基于单片机技术的电动自行车快速充电器设计[J].《通信电源技术》，  2014年

[2]唐小洪，唐金勇. 基于MSP430单片机的电动自行车充电器设计 [J].《机械制造与自动化》， 2009年