專利名稱：一種用于激光測(cè)繪儀器上的可邊充邊用的鋰電池充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光測(cè)繪儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于激光測(cè)繪儀器上的可邊充邊用的鋰電池充電電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的測(cè)繪儀器，有的采用鎳氫、鎳鎘充電電池供電，有的采用堿性干電池供電。而傳統(tǒng)的鎳氫、鎳鎘充電電池容量小，體積大，并且具有記憶效應(yīng)。堿性干電池容量更小，為易耗品，需要長期更換，更換的電池對(duì)環(huán)境又產(chǎn)生嚴(yán)重污染。如今，測(cè)繪儀器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)裝修、室外道路建設(shè)、工程安裝、建筑施工、工程監(jiān)理等方面，甚至還有應(yīng)用于無人居住的偏遠(yuǎn)山區(qū)等特殊環(huán)境。復(fù)雜多變的應(yīng)用環(huán)境對(duì)測(cè)繪儀器的電源供電系統(tǒng)提出了更高要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服上述測(cè)繪儀器供電電源在實(shí)際應(yīng)用中存在的諸多不便，提供一種使用方便，用于測(cè)繪儀器上可邊充邊用的鋰電池充電電路方案，完全解決了測(cè)繪儀器儀表在復(fù)雜多變的應(yīng)用環(huán)境中電源使用時(shí)間短，需經(jīng)常更換或充電，測(cè)繪儀器儀表室內(nèi)作業(yè)不能使用外接的220V交流市電、及室外作業(yè)不能使用外接高容量電瓶等問題提高了測(cè)繪作業(yè)的工作效率。本實(shí)用新型將筆記本，手機(jī)等電子產(chǎn)品的電源解決方案應(yīng)用在測(cè)繪儀器方面，采用現(xiàn)在可靠性高，容量大，無污染的鋰離子電池組進(jìn)行供電，可以方便外接各種供電電源，如高容量鉛酸蓄電瓶，220V交流市電等。另外，由于鋰電池沒有記憶效應(yīng)，此實(shí)用新型還可以在儀器使用過程中同時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行充電，延長了測(cè)繪儀器的測(cè)繪作業(yè)時(shí)間。完全解決了測(cè)繪儀器在各種應(yīng)用場(chǎng)合給儀器供電的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種可邊充邊用的鋰電池充電電路包括外接電源接口 I、鋰電池充電管理單元2、8. 4V鋰離子電池組3、電源切換電路4、測(cè)繪儀器儀表接口 5 ;所述的外接電源接口 I與接口 Jl相連接；8. 4V鋰離子電池組3的正端接口與接口 J3相連接，鋰離子充電電池組負(fù)端接口與接口 J4相連接，鋰離子充電電池組熱敏電阻接口與接口 J5相連接；測(cè)繪儀器儀表接口 5的供電電源正端接口與接口 J2相連接；測(cè)繪儀器儀接口 5的供電電源負(fù)端接口與接口J6相連接。所述的鋰電池充電管理單元2包括鋰離子電池組充電管理芯片Ul，電源濾波電容C1、C2、C3、C6，自舉電容C4，停止充電時(shí)間編程電容C5，電壓環(huán)路補(bǔ)償電容C7，電流環(huán)路補(bǔ)償電容C8，防電源反接肖特基二極管Dl，共陰極雙肖特基二極管D3，整流二極管D4，共陽極雙色發(fā)光二極管D5，發(fā)光管限流電阻R3、R4，充電電流設(shè)置電阻R5，溫度采樣分壓電阻R6，電壓環(huán)路補(bǔ)償電阻R7，電流環(huán)路補(bǔ)償電阻R8，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RNTC，濾波電感LI，外部電源輸入接插件J1，鋰離子充電電池組正端接口 J3，鋰離子充電電池組負(fù)端接口 J4，鋰離子充電電池組熱敏電阻接口 J5，儀器供電電源負(fù)端接口 J6。其中a、所述的鋰離子電池組充電管理芯片Ul的第I腳與電阻R6 —端、熱敏電阻RNTC一端及接口 J5相連接，第2腳與電阻R3 —端相連接，第3腳與電阻R4 —端相連接，第4腳與電容C3 —端相連接，第6腳與電容C3另一端相連接并接地，第7腳與第4腳、電阻R6的另一端及雙色發(fā)光二極管D5的第2腳相連接，第8腳與電阻R7 —端相連接，第9腳與電阻R8 一端相連接，第10腳與電阻R5 —端、電容C6 —端及接口 J3相連接，第11腳與電感LI一端及電阻R5的另一端相連接，第12腳與電容C5 —端相連接并接地，第13腳與電容C5的另一端相連接，第14腳與電容C4 一端相連接，第15腳與電容C4的另一端及二極管D3的第I腳、第3腳相連接，第16腳與電容C2的一端及二極管Dl的負(fù)極相連接。b、所述的防電源反接肖特基二極管Dl的正極與電容Cl的一端及外部電源輸入接插件Jl的第I腳相連接；電容Cl的另一端與接插件Jl的第2腳相連接并接地；電阻R3的另一端與雙色發(fā)光二極管D5的第3腳相連接；電阻R4的另一端與雙色發(fā)光二極管D5的第I腳相連接；電阻R7的另一端與電容C7 —端相連接；電容C7的另一端接地；電阻R8的另一端與電容C8 —端相連接；電容C8的另一端與接口 J6相連接并接地；電感LI的另一端與二極管D3的第2腳及整流二極管D4負(fù)極相連接；整流二極管D4負(fù)極接地；電容C6的另一端與接口 J4相連接；電容C2的另一端接地。所述的電源切換電路4包括防電流倒灌保護(hù)肖特基二極管D2，分壓電阻Rl、R2，P-MOS場(chǎng)效應(yīng)管Q1，儀器供電電源正端接口 J2。其中所述的二極管D2正極與電阻Rl的一端及外部電源輸入接插件Jl的第I腳相連接；二極管D2負(fù)極與P-MOS場(chǎng)效應(yīng)管Ql的D端及儀器供電電源正端接口 J2相連接；P_M0S場(chǎng)效應(yīng)管Ql的S端與鋰離子充電電池組正端接口 J3相連接；P_M0S場(chǎng)效應(yīng)管Ql的G端與電阻Rl的另一端及電阻R2的一端相連接；R2的另一端接地。其中外接電源I可以是220V交流轉(zhuǎn)12V直流的電源適配器，也可以是12V大容量鉛酸蓄電瓶等，它的作用是提供給鋰離子電池充電的能源；鋰電池充電管理單元2由一種集成度較高的充電管理芯片及部分外圍元器件構(gòu)成，它主要完成對(duì)鋰離子電池的充電管理工作，包括充電電流編程，充電狀態(tài)指示，電池溫度監(jiān)測(cè)，充電電流限制，充電熱開關(guān)管理及可編程停止充電時(shí)間設(shè)定等等；8. 4V鋰離子電池組3是由2個(gè)3. 7V/2200mAh的18650電芯串聯(lián)，然后再和另外一組2個(gè)3. 7V/2200mAh的18650電芯并聯(lián)構(gòu)成，整體組成8. 4V/4400mAh高電量的鋰離子電池組，它內(nèi)部還包括短路保護(hù)電路單元，過放保護(hù)電路單元以延長鋰離子電池組的使用壽命；電源切換電路4由一個(gè)低導(dǎo)通電阻的P-MOS場(chǎng)效應(yīng)管開關(guān)電路構(gòu)成，用于使用外部電源給鋰電池充電的時(shí)候斷開原鋰電池給測(cè)繪儀器放電，并切換至外部電源給測(cè)繪儀器供電，實(shí)現(xiàn)邊給鋰離子電池組充電的同時(shí)又給測(cè)繪儀器供電的功能；測(cè)繪儀器儀表5內(nèi)部包含一個(gè)穩(wěn)壓管理芯片，讓測(cè)繪儀器能同時(shí)適應(yīng)8. 4V鋰離子電池組及12V外接直流電源供電。本實(shí)用新型的基本工作原理對(duì)儀器電源供電，可以采用鋰離子存余電量給儀器供電方式，也可以采用外接電源給儀器供電。當(dāng)Jl 口無外接電源時(shí)，P-MOS管Ql的G端為低電平，Vgs為低電平，場(chǎng)效應(yīng)管Ql開通，J2接口輸出為鋰電池電壓。此處選用的是導(dǎo)通電阻Rgd非常小的P-MOS場(chǎng)效應(yīng)管，減小了開關(guān)管上的功率損耗。當(dāng)Jl 口插入外接電源時(shí)，G端電壓為12V左右，S端電壓為鋰電池輸出，最大輸出為8. 4V，Vgs為高電平，場(chǎng)效應(yīng)管Ql截止，外接電源電壓經(jīng)過二極管D2到J2 口，此時(shí)，儀器供電即為外接電源電量。在插入外接電源的同時(shí)，鋰電池充電管理芯片開始給鋰電池組充電。由于鋰電池沒有記憶效應(yīng)，所以可以及時(shí)充電，其充電次數(shù)是有限的，但是注意，這個(gè)充電次數(shù)壽命是指完全充放次數(shù)，換言之，它有500次完全充電壽命，若你每次都只用一半就充電，它就有1000次的充電壽命，這種充電方式已經(jīng)非常廣泛的應(yīng)用在便攜式電子產(chǎn)品中，如手機(jī)及筆記本電腦等等。此設(shè)計(jì)用于鋰電池充電的過程中，斷開鋰電池對(duì)外放電,避免了鋰電池組充電的過程中又放電的問題，有效的延長了鋰電池組的使用壽命。綜上所述，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)、可以邊充邊用，使用靈活方便，能適應(yīng)各種場(chǎng)合本實(shí)用新型一種可邊充邊用的鋰電池充電電路可在室內(nèi)、室外隨處便攜移動(dòng)使用；在室內(nèi)可以外接220V交流市電長時(shí)間方便的使用，省去頻繁更換電池的麻煩；在室外特殊環(huán)境，也可以配備大容量的鉛酸蓄電瓶延長使用時(shí)間，省去電池?zé)o法充電的麻煩。(2)、體積小，高容量對(duì)比干電池，鎳氫、鎳鎘充電電池，鋰離子電池組，重要的是在相同電量情況下，鋰離子電池組體積比干電池和鎳氫、鎳鎘充電電池體積要小很多。這一優(yōu)勢(shì)尤為突出，它體現(xiàn)了該便攜式產(chǎn)品攜帶方便、使用時(shí)間更長的顯著優(yōu)勢(shì)。(3)、高效率鋰離子充電電池內(nèi)阻比鎳氫、鎳鎘充電電池小很多，這樣可有效減小電池自身的損耗。提高了能源的轉(zhuǎn)換使用效率。(4)、無記憶效應(yīng)相比較鎳氫、鎳鎘充電電池，鋰離子電池的記憶效應(yīng)更小，完全可以忽略不記。如果電池屬鎳鎘電池長期不徹底充電、放電，由于電池記憶效應(yīng)易在電池內(nèi)留下痕跡，且降低電池容量。而鋰離子電池不存在這種效應(yīng)。(5)、延長測(cè)繪儀器的測(cè)繪作業(yè)時(shí)間，提高了測(cè)繪儀器作業(yè)的工作效率。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)邊充邊用的原理框圖。圖2為本實(shí)用新型邊充邊用電路原理圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖I所示，一種可邊充邊用的鋰電池充電電路，包括，外接電源接口 I、鋰電池充電管理單元2、8. 4V鋰離子電池組3、電源切換電路4、測(cè)繪儀器儀表接口 5;所述的外接電源接口 I與接口 Jl相連接；8.4V鋰離子電池組3的正端接口與接口 J3相連接，鋰離子充電電池組負(fù)端接口與接口 J4相連接，鋰離子充電電池組熱敏電阻接口與接口 J5相連接；測(cè)繪儀器儀表接口 5的供電電源正端接口與接口 J2相連接；測(cè)繪儀器儀接口 5的供電電源負(fù)端接口與接口 J6相連接。根據(jù)圖2所示，一種可邊充邊用的鋰電池充電電路的工作過程是采用Ul作為MP2610ER作為鋰離子電池組充電管理芯片，當(dāng)外部電源插入Jl 口時(shí)，Jl 口外接12V電源經(jīng)過二極管Dl給芯片Ul上電，芯片首先會(huì)對(duì)鋰電池組進(jìn)行預(yù)充電，預(yù)充電采用PWM模式輸出脈動(dòng)的8. 4V電平。當(dāng)鋰電池經(jīng)過預(yù)充電過程電壓回升以后，芯片進(jìn)入恒壓充電模式，充電過程通過雙色發(fā)光二級(jí)管D5指示，當(dāng)發(fā)光二極管顏色為橙色時(shí)，表示正在充電；當(dāng)發(fā)光二極管顏色為綠色時(shí)，表示完成充電；當(dāng)發(fā)光二級(jí)管熄滅時(shí)，表示外接電源欠壓鎖定、或者熱關(guān)斷停止工作、或超出設(shè)定時(shí)間即停止充電、或禁止充電使能。充電電流可由電阻R5確定，具體計(jì)算方式為200mV/R5，最大充電電流不得超過2A。當(dāng)電池電量快滿時(shí)，進(jìn)入涓流充電過程，涓流充電時(shí)間和停止充電時(shí)間由電容C5設(shè)置，具體設(shè)置關(guān)系為涓流充電時(shí)間等于(30分鐘xC5)/0. luF，停止充電時(shí)間等于(30小時(shí)xC5)/0. IuF0充電過程中芯片通過負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻對(duì)電池溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)充電環(huán)境溫度過高時(shí)，芯片會(huì)停止對(duì)電池充電。當(dāng)Jl 口無外接電源時(shí)，P-MOS管Ql的G端為低電平，Vgs為低電平，場(chǎng)效應(yīng)管Ql開通，J2接口輸出為鋰電池電壓。此處選用的是導(dǎo)通電阻Rgd非常小的P-MOS場(chǎng)效應(yīng)管，減小了開關(guān)管上的功率損耗。當(dāng)Jl 口插入外接電源時(shí)，G端電壓為12V左右，S端電壓為鋰電池輸出，最大輸出為8. 4V，Vgs為高電平，場(chǎng)效應(yīng)管Ql截止，外接電源電壓經(jīng)過二極管D2到J2 口，此時(shí)，儀器供電即為外接電源電量。在插入外接電源的同時(shí)，鋰電池充電管理芯片Ul開始給鋰電池組充電。
權(quán)利要求1.一種可邊充邊用的鋰電池充電電路可放置于激光測(cè)繪儀器電池盒內(nèi)，其包括外接電源接口( I)、鋰電池充電管理單元(2 )、8. 4V鋰離子電池組(3 )、電源切換電路(4)、測(cè)繪儀器儀表接口(5);所述的外接電源接口(I)與接口 Jl相連接；8. 4V鋰離子電池組(3)的正端接口與接口 J3相連接，鋰離子充電電池組負(fù)端接口與接口 J4相連接，鋰離子充電電池組熱敏電阻接口與接口 J5相連接；測(cè)繪儀器儀表接口(5)的供電電源正端接口與接口 J2相連接；測(cè)繪儀器儀接口(5)的供電電源負(fù)端接口與接口 J6相連接。
2.根椐權(quán)利要求I所述的一種可邊充邊用的鋰電池充電電路，其特征在于所述的鋰電池充電管理單元(2)包括鋰離子電池組充電管理芯片Ul，電源濾波電容Cl、C2、C3、C6，自舉電容C4，停止充電時(shí)間編程電容C5，電壓環(huán)路補(bǔ)償電容C7，電流環(huán)路補(bǔ)償電容C8，防電源反接肖特基二極管D1，共陰極雙肖特基二極管D3，整流二極管D4，共陽極雙色發(fā)光二極管D5，發(fā)光管限流電阻R3、R4，充電電流設(shè)置電阻R5，溫度采樣分壓電阻R6，電壓環(huán)路補(bǔ)償電阻R7，電流環(huán)路補(bǔ)償電阻R8，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RNTC，濾波電感LI，外部電源輸入接插件J1，鋰離子充電電池組正端接口 J3，鋰離子充電電池組負(fù)端接口 J4，鋰離子充電電池組熱敏電阻接口 J5，儀器供電電源負(fù)端接口 J6，其中 a.所述的鋰離子電池組充電管理芯片Ul的第I腳與電阻R6—端、熱敏電阻RNTC—端及接口 J5相連接，第2腳與電阻R3 —端相連接，第3腳與電阻R4 —端相連接，第4腳與電容C3 —端相連接，第6腳與電容C3另一端相連接并接地，第7腳與第4腳、電阻R6的另一端及雙色發(fā)光二極管D5的第2腳相連接，第8腳與電阻R7 —端相連接，第9腳與電阻R8一端相連接，第10腳與電阻R5 —端、電容C6 —端及接口 J3相連接，第11腳與電感LI 一端及電阻R5的另一端相連接，第12腳與電容C5 —端相連接并接地，第13腳與電容C5的另一端相連接，第14腳與電容C4 一端相連接，第15腳與電容C4的另一端及二極管D3的第I腳、第3腳相連接，第16腳與電容C2的一端及二極管Dl的負(fù)極相連接； b.所述的防電源反接肖特基二極管Dl的正極與電容Cl的一端及外部電源輸入接插件Jl的第I腳相連接；電容Cl的另一端與接插件Jl的第2腳相連接并接地；電阻R3的另一端與雙色發(fā)光二極管D5的第3腳相連接；電阻R4的另一端與雙色發(fā)光二極管D5的第I腳相連接；電阻R7的另一端與電容C7 —端相連接；電容C7的另一端接地；電阻R8的另一端與電容C8 —端相連接；電容C8的另一端與接口 J6相連接并接地；電感LI的另一端與二極管D3的第2腳及整流二極管D4負(fù)極相連接；整流二極管D4負(fù)極接地；電容C6的另一端與接口 J4相連接；電容C2的另一端接地。
3.根椐權(quán)利要求I所述的一種可邊充邊用的鋰電池充電電路，其特征在于所述的電源切換電路(4)包括防電流倒灌保護(hù)肖特基二極管D2，分壓電阻Rl、R2，P-MOS場(chǎng)效應(yīng)管Q1，儀器供電電源正端接口 J2;其中所述的二極管D2正極與電阻Rl的一端及外部電源輸入接插件Jl的第I腳相連接；二極管D2負(fù)極與P-MOS場(chǎng)效應(yīng)管Ql的D端及儀器供電電源正端接口 J2相連接；P_M0S場(chǎng)效應(yīng)管Ql的S端與鋰離子充電電池組正端接口 J3相連接；P-MOS場(chǎng)效應(yīng)管Ql的G端與電阻Rl的另一端及電阻R2的一端相連接；R2的另一端接地。
專利摘要一種可邊充邊用的鋰電池充電電路可放置于激光測(cè)繪儀器電池盒內(nèi)，其包括外接電源接口(1)、鋰電池充電管理單元(2)、8.4V鋰離子電池組(3)、電源切換電路(4)、測(cè)繪儀器儀表接口(5)；其優(yōu)點(diǎn)是可以邊充邊用，使用靈活方便，適應(yīng)各種場(chǎng)合對(duì)比干電池，鎳氫、鎳鎘充電電池，鋰離子電池組，重要的是在相同電量情況下，鋰離子電池組體積比干電池和鎳氫、鎳鎘充電電池體積要小很多；鋰離子充電電池內(nèi)阻比鎳氫、鎳鎘充電電池小很多，這樣可有效減小電池自身的損耗，提高了能源的轉(zhuǎn)換使用效率；相比較鎳氫、鎳鎘充電電池，鋰離子電池的記憶效應(yīng)更小，完全可以忽略不記；延長測(cè)繪儀器的測(cè)繪作業(yè)時(shí)間，提高了測(cè)繪儀器作業(yè)的工作效率。
文檔編號(hào)H02J9/06GK202817843SQ20122050157
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者劉宏 申請(qǐng)人:武漢天宇光電儀器有限公司