專利名稱：基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及供電電路技術(shù)領(lǐng)域，特指基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路。
技術(shù)背景目前，在一些電器鋰電池充電技術(shù)領(lǐng)域，使用低壓直流電源的鋰電池充電器，一般 采用專業(yè)充電IC或者使用單片機對其進行恒流恒壓充電，此方案效果較好，但成本較高。還有使用其他線性電路直接對鋰電池充電，此方案成本低，但發(fā)熱量大，充電效率 低，容易損壞電池
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供基于比較器的限流限壓鋰電池 充電電路，其結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單科學(xué)，本電路僅使用一個含4個比較器的IC、一個電壓基準IC及 一些簡單驅(qū)動電路模塊，完成開關(guān)模式控制的限流，限壓，充電指示等功能，其成本低，效率
高，可靠性高。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案，其包括電源、驅(qū)動電路模塊、續(xù) 流電路模塊、電池組、充電指示模塊、電壓基準源模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊、關(guān)斷 信號延時模塊，電源、驅(qū)動電路模塊、續(xù)流電路模塊、電池組串聯(lián)，電池組分別與充電指示模 塊、電壓比較模塊、電流比較模塊的電連接，電壓基準源模塊分別與充電指示模塊、電壓比 較模塊、電流比較模塊電連接，電壓比較模塊、電流比較模塊分別與關(guān)斷信號延時模塊的輸 入端電連接，關(guān)斷信號延時模塊輸出端與驅(qū)動電路模塊電連接。所述的關(guān)斷信號延時模塊具有關(guān)斷信號延時比較器實現(xiàn)功能。所述的電壓比較模塊、電流比較模塊分別對電池組進行電流采樣分析與電壓采樣 分析。所述的關(guān)斷信號延時模塊具有關(guān)斷控制驅(qū)動電路模塊的功能。本實用新型有益效果為電源、驅(qū)動電路模塊、續(xù)流電路模塊、電池組串聯(lián)，電池組 分別與充電指示模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊的電連接，電壓基準源模塊分別與充電 指示模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊電連接，電壓比較模塊、電流比較模塊分別與關(guān)斷 信號延時模塊的輸入端電連接，關(guān)斷信號延時模塊輸出端與驅(qū)動電路模塊電連接；其結(jié)構(gòu) 設(shè)計簡單科學(xué)，本電路的通過兩個比較器，比較充電過程中電壓和電流，一旦電流或者電壓 超過基準值，回路在極短時間內(nèi)關(guān)斷對電池組的供電，然后等電流或者電壓回落和短時間 延時以后，再打開電源對電池組的供電，再接著下一個關(guān)斷循環(huán)，從而形成振蕩回路，其成 本低，效率高，可靠性高。

圖1是本實用新型的電路工作原理示意圖；[0011]圖2是本實用新型的電壓基準源模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的電壓比較模塊、電流比較模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型的關(guān)斷信號延時模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型的驅(qū)動電路模塊模塊、續(xù)流電路模塊模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型的充電指示模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
見圖1至圖6所示本實用新型包括電源1、驅(qū)動電路模塊2、續(xù)流電路模塊3、電 池組4、充電指示模塊5、電壓基準源模塊6、電壓比較模塊7、電流比較模塊8、關(guān)斷信號延時 模塊9，電源1、驅(qū)動電路模塊2、續(xù)流電路模塊3、電池組4串聯(lián)，電池組4分別與充電指示 模塊5、電壓比較模塊7、電流比較模塊8的電連接，電壓基準源模塊6分別與充電指示模塊 5、電壓比較模塊7、電流比較模塊8電連接，電壓比較模塊7、電流比較模塊8分別與關(guān)斷信 號延時模塊9的輸入端電連接，關(guān)斷信號延時模塊9輸出端與驅(qū)動電路模塊2電連接。所述的關(guān)斷信號延時模塊9具有關(guān)斷信號延時比較器實現(xiàn)功能。所述的電壓比較模塊7、電流比較模塊8分別對電池組4進行電流采樣分析與電壓 采樣分析。所述的關(guān)斷信號延時模塊9具有關(guān)斷控制驅(qū)動電路模塊2的功能。如圖1所示，本電路的通過兩個比較器，比較充電過程中電壓和電流，當(dāng)電流或者 電壓超過基準值，回路在極短時間內(nèi)關(guān)斷對電池組的供電，然后等電流或者電壓回落和短 時間延時以后，再打開電源對電池組的供電，再接著下一個關(guān)斷循環(huán)，從而形成振蕩回路； 其中，關(guān)斷信號延時模塊9(聯(lián)合關(guān)斷信號延時器)決定了整個回路的頻率，由一個比較器 和阻容元件實現(xiàn)。開關(guān)過程中，通過續(xù)流，形成一個高效開關(guān)的降壓電路。其中的充電指示 模塊5 (充電指示電路)，通過比較電流是否達到閥值來判斷是否在進行充電，該指示有回 差控制特性。充電過程是電池組4在限定電流下充電，電流達到了指示的閥值，指示燈亮 正在充電，當(dāng)電池組4達到限定電壓后電流逐漸減少，電流小于指示的閥值指示燈滅表示 電池已充滿。圖2電壓基準源模塊電路工作原理如下Q4為并聯(lián)型三端基準IC，與R27，R28聯(lián) 合使用產(chǎn)生一個標準的4. 2V電壓Vref，該電壓作為比較電池電壓的電壓基準，在基準電壓 Vref基礎(chǔ)上，R34與R35分壓出VI，作為比較電流的電壓基準；R2與R3分壓出V2，作為關(guān) 斷信號延時的基準比較電壓。圖3是本實用新型的電壓比較模塊、電流比較模塊電路工作原理如下比較器 CMP1A，用于比較電池的充電電壓，Vb是電池的電壓，通過R33和R14分壓得出單個鋰電的電 壓Vbs，經(jīng)過Cll濾波，再與Vref比較，當(dāng)比較得到電池的單個電壓Vbs高于標準鋰電電壓 Vref,比較器V4輸出低電平；當(dāng)比較得到電池的單個電壓Vbs低于于標準鋰電電壓Vref， 比較器V4開漏輸出；比較器CMP2A，用于比較電池的充電電流，Va是電池的充電電流采樣電 壓，經(jīng)過R8和ClO濾波，再與充電基準電壓Vl比較，當(dāng)電池的充電電流采樣電壓Va大于電 基準電壓Vl，比較器V3輸出低電平；當(dāng)電池的充電電流采樣電壓Va小于于電基準電壓Vl， 比較器V3開漏輸出。圖4是本實用新型的關(guān)斷信號延時模塊工作原理如下圖中V2約為Vref的一半。開始時，充電電壓和電流沒超基準值，V3和V4為開漏輸出，這時R4向C16充電，當(dāng)V7高于 V2時，使比較器CMP3A輸出V5為低電平，后級驅(qū)動電路向電池供電。在供電后，充電電壓 和電流超過基準值，V3或者V4輸出為低電平，電容C16放電，使V7為低電平，比V2電平要 低，故比較器CMP3A的V5輸出高電平，后級驅(qū)動電路停止向電池供電。停止供電后充電電 壓和電流低于基準值，V3和V4恢復(fù)開漏輸出，進入下一個循環(huán)。控制過程的循環(huán)的時間很 短，一般只有幾十個微秒。而該循環(huán)關(guān)斷時間主要由C16的充電到超過V2電壓的時間來決 定。而開通的時間則由充電電池的電壓，電源供電的情況來確定。圖5是本實用新型的驅(qū)動電路模塊模塊、續(xù)流電路模塊模塊電路工作原理如下 Q2和Q3是一組三級管推挽，把V5信號放大，驅(qū)動場效應(yīng)管Ql。當(dāng)V5為開漏輸出時，R7吧 V5電平拉高，推挽輸出高電平，使Ql截止，停止對電池供電。當(dāng)V5為低電平時，推挽輸出低 電平，使Ql導(dǎo)通，對電池供電。D5、Ll和C12組成一個續(xù)流電路，當(dāng)Ql導(dǎo)通，電流通過Li， 對C12和電池充電，由于Ll的電感產(chǎn)生磁場，使電流上升的速度變慢。當(dāng)Ql關(guān)斷時，Ll的 電磁能量再變成電流，通過D5續(xù)流，電流減少的速度變慢，同時C12向電池放電。通過續(xù)流 電路，高效地把輸入電壓+V變成所需要的電壓，同時產(chǎn)生了一個相對穩(wěn)定的電流對電池充 H1^ ο圖6是本實用新型的充電指示模塊電路工作原理如下由Rl和R36從基準電壓 Vref分壓得到一個充電電流的閥值電壓Vd。R12和Cl對Va進行濾波。當(dāng)充電電路采樣電 壓Va大于閥值電壓Vd時，比較器CMP4A輸出底電平，使顯示燈D6發(fā)亮，表示正在充電。R20 為正反饋電阻，當(dāng)比較器CMP4A輸出底電平時，閥值電壓Vd也同時降低，使指示燈不會因為 電流的小量偏移而重新熄滅。當(dāng)充電電路采樣電壓Va小于閥值電壓Vd時，比較器CMP4A 開漏輸出，Rl 1拉低D6的兩端電平，使顯示燈D6熄滅，表示充電完成。同時，閥值電壓Vd也 同時升高，使指示燈不會因為電流的小量偏移重新發(fā)亮。本發(fā)明用在鋰電池充電電器技術(shù)領(lǐng)域。以上所述僅是本實用新型的較佳實施例，故凡依本實用新型專利申請范圍所述的 構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本實用新型專利申請范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，其包括電源(1)、驅(qū)動電路模塊O)、續(xù)流 電路模塊⑶、電池組⑷、充電指示模塊(5)、電壓基準源模塊(6)、電壓比較模塊(7)、電流 比較模塊(8)、關(guān)斷信號延時模塊(9)，其特征在于電源(1)、驅(qū)動電路模塊O)、續(xù)流電路 模塊(3)、電池組(4)串聯(lián)，電池組⑷分別與充電指示模塊(5)、電壓比較模塊(7)、電流 比較模塊⑶的電連接，電壓基準源模塊(6)分別與充電指示模塊(5)、電壓比較模塊(7)、 電流比較模塊(8)電連接，電壓比較模塊(7)、電流比較模塊(8)分別與關(guān)斷信號延時模塊 (9)的輸入端電連接，關(guān)斷信號延時模塊(9)輸出端與驅(qū)動電路模塊O)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，其特征在于所述 的關(guān)斷信號延時模塊(9)具有關(guān)斷信號延時比較器實現(xiàn)功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，其特征在于所述 的電壓比較模塊(7)、電流比較模塊(8)分別對電池組(4)進行電流采樣分析與電壓采樣分 析。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，其特征在于所述 的關(guān)斷信號延時模塊(9)具有關(guān)斷控制驅(qū)動電路模塊O)的功能。
專利摘要本實用新型涉及供電電路技術(shù)領(lǐng)域，特指基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，電源、驅(qū)動電路模塊、續(xù)流電路模塊、電池組串聯(lián)，電池組分別與充電指示模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊的電連接，電壓基準源模塊分別與充電指示模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊電連接，電壓比較模塊、電流比較模塊分別與關(guān)斷信號延時模塊的輸入端電連接，關(guān)斷信號延時模塊輸出端與驅(qū)動電路模塊電連接。其結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單科學(xué)，完成開關(guān)模式控制的限流，限壓，充電指示等功能，其成本低，效率高，可靠性高。
文檔編號H02J7/00GK201904632SQ20102068101
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者張耀霞 申請人:東莞市妙達電動工具制造有限公司