一種用于集抄終端類(lèi)產(chǎn)品的電池充電電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多功能高效的用于集抄終端類(lèi)產(chǎn)品的電池充電電路。 技術(shù)背景
[0002] 電網(wǎng)并未對(duì)集抄終端類(lèi)產(chǎn)品的充電電池做出統(tǒng)一要求，但是電池還是以鎳氫電池 和鋰電池為主，且電池規(guī)格不一。集抄終端類(lèi)產(chǎn)品屬于工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，需要較高的安全等級(jí)而 現(xiàn)今并無(wú)較為合適的用于此類(lèi)產(chǎn)品的電池充電芯片，尤其缺少工業(yè)級(jí)芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種用于集抄終端類(lèi)產(chǎn)品的電池充電電路， 具有較高的效率和安全等級(jí)，既可獨(dú)立工作又可通過(guò)程序控制完成更復(fù)雜的充電過(guò)程。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0005] -種用于集抄終端類(lèi)產(chǎn)品的電池充電電路，其特征在于：它包括由mos管Q1、電感 L1、電容C4及二極管D2組成的BUCK電路，還包括電流控制回路、電壓控制回路及使能控制 電路；其中電流控制回路由電阻R1和電容C1將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)三極管 Q2與電阻R9和電阻R15共同組成的放大電路將電壓信號(hào)放大；電壓信號(hào)經(jīng)三極管Q7放大 后接二極管D4和二極管D5,再經(jīng)由電阻R6、電容C3和電容C5組成的RC延時(shí)網(wǎng)絡(luò)接mos管 Q1 ;電壓控制回路由電阻R4和電阻Rl1分壓輸出到二極管D3，再經(jīng)由電阻R6、電容C3和電 容C5組成的RC延時(shí)網(wǎng)絡(luò)接mos管驅(qū)動(dòng)電路用于電壓控制；由電阻R5、電阻R13分壓，再經(jīng) 電容C6濾波后輸入到單片機(jī)AD輸入端，用于電壓檢測(cè)；使能控制電路由電阻R16接三極管 Q6再經(jīng)由電阻R6、電容C3和電容C5組成的RC延時(shí)網(wǎng)絡(luò)接mos管Q1。
[0006] 一種用于集抄終端類(lèi)產(chǎn)品的電池充電電路，其特征在于：它包括由mos管Q1、電感 L1、電容C5及二極管D4組成的BUCK電路，還包括電流控制回路、電壓控制回路、mos管驅(qū)動(dòng) 電路及使能控制電路；其中電流控制回路由電阻R2和電容C3將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)， 再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器U1、電阻R9、電阻R10、電阻R20和電阻R4共同組成的差分放大電路，將 電壓信號(hào)放大；電壓信號(hào)經(jīng)電阻R12、二極管D3接TL431D5,再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路接mos管Q1 ;單 片機(jī)的DA1接電阻R14,再經(jīng)二極管D3接電壓基準(zhǔn)源D5,用于電流輸出量調(diào)節(jié)；運(yùn)算放大器 U1輸出經(jīng)電阻R13接AD1用于電流檢測(cè)；電壓控制回路由電阻R6和電阻R15分壓后經(jīng)二 極管D2輸出到電壓基準(zhǔn)源D5,再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制mos管Q1，用于電壓控制；單片機(jī)DA2接 電阻R17經(jīng)二極管D2接電壓基準(zhǔn)源D5,用于電壓輸出量調(diào)節(jié)；由電阻R7、電阻R18分壓，再 經(jīng)電容C7濾波后輸入到單片機(jī)的AD2,用于電壓檢測(cè)；mos管驅(qū)動(dòng)電路由三極管Q5、三極管 Q2組成的反向圖騰柱用以保證三極管Q3、三極管Q4組成的半H橋的上下橋臂不同時(shí)導(dǎo)通； 所述的半H橋經(jīng)電阻R11關(guān)斷mos，經(jīng)電阻R11與電阻R22開(kāi)啟mos，用于實(shí)現(xiàn)mos管的快 關(guān)斷和慢開(kāi)啟；使能控制電路由電阻R16經(jīng)三極管Q6接mos管驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，用于實(shí) 現(xiàn)充電電路的使能與失能功能。
[0007] 本發(fā)明的積極效果在于：本發(fā)明的電路是一種用分立器件設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)型充電電 路，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有線(xiàn)性電源方案做的充電電路，諸如LM317,LM7805等線(xiàn)性穩(wěn)壓器方案 的充電方案。本發(fā)明的充電電路功能豐富，既可獨(dú)立工作又可程序控制完成更復(fù)雜的充電 過(guò)程，完全勝任多種充電方案。
[0008] 本發(fā)明通過(guò)電壓反饋和電流反饋來(lái)調(diào)節(jié)MOS管的通斷并通過(guò)電感、電容濾除大部 分文波。在整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程中只存在控制回路耗能、MOS管ESR和電流檢測(cè)電阻耗能。其中 控制回路耗能僅占損耗的很小一部分，MOS管的ESR值與電流檢測(cè)電阻的值的和較小，故耗 能少。充電效率遠(yuǎn)高于現(xiàn)有線(xiàn)性電源方案。
[0009] 本發(fā)明具有可調(diào)電流模式充電，可調(diào)電壓模式充電，功能遠(yuǎn)勝于現(xiàn)有集抄終端類(lèi) 產(chǎn)品的充電方案?？梢葬槍?duì)不同規(guī)格的電池設(shè)置不同的充電方案，用以延長(zhǎng)電池使用壽命。
[0010] 本發(fā)明充電電路在恒流模式充電時(shí)，電壓可檢測(cè)并且可以進(jìn)行電壓限幅，當(dāng)前充 電電流也可檢測(cè)，帶有過(guò)流保護(hù)功能，防止輸出短路。而且本充電電路的充電電流可調(diào)，可 以根據(jù)電池容量以及電池電壓設(shè)定不同的充電電流。在恒壓充電時(shí)，亦可根據(jù)充電電流調(diào) 節(jié)充電電壓。
[0011] 當(dāng)電池電量較少時(shí)采用小電流充電（涓流充電），當(dāng)電池充到一定電量時(shí)再以較 大的電流充電（恒流充電），因此提高了充電效率，電池基本充滿(mǎn)時(shí)再切換到恒壓模式并檢 測(cè)充電電流，當(dāng)充電電流小于設(shè)定值時(shí)終止充電，完成充電過(guò)程。因此本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)復(fù)合充 電方式，進(jìn)一步延長(zhǎng)電池使用壽命。
[0012] 本發(fā)明既可受微處理器控制，完成精密復(fù)雜的充電過(guò)程，也可以獨(dú)立工作完成充 電過(guò)程，可向上兼容不同復(fù)雜等級(jí)的控制系統(tǒng)，完成不同復(fù)雜等級(jí)的充電過(guò)程；本發(fā)明可向 下兼容多種的不同種類(lèi)以及不同規(guī)格的電池，如不同容量、不同串聯(lián)節(jié)數(shù)的鎳鎘、鎳氫以及 鋰電池。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的邏輯框圖。
[0014] 圖2本發(fā)明完整版電路原理圖。
[0015] 圖3本發(fā)明精簡(jiǎn)版電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明的充電電路位于終端電源和備用電池之間，電路圖中"12V"接終端的內(nèi)部 電源，該電源范圍較廣（8-15V)大多數(shù)終端類(lèi)產(chǎn)品均可以提供此電壓；該充電電路的充電 電流可調(diào)，可根據(jù)電源的輸出能力以及電池規(guī)格選擇合適的充電電流。
[0018] 如圖1所示，本發(fā)明Ui為充電電路輸入電源，Uo接被充電電池。該充電電路的拓 撲結(jié)構(gòu)為BUCK電路。由開(kāi)關(guān)mos管、儲(chǔ)能電感、濾波電容及續(xù)流二極管組成。另外該電路 還包括電流檢測(cè)部分、電壓檢測(cè)部分；以上兩部分的輸出經(jīng)或非邏輯接mos管驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū) 動(dòng)mos管。電壓檢測(cè)部分和電流檢測(cè)部分留有模擬輸入和模擬輸出接口。模擬輸出接單片 機(jī)的AD輸入接口，完成電壓和電流量的檢測(cè)。單片機(jī)的DA輸出接口接上述模擬輸入接口 完成電壓和電流量的調(diào)節(jié)，并與電壓和電流檢測(cè)支路組成充電電路的控制外環(huán)，保證電壓 與電流的輸出精度。另外該充電電路還配有使能功能，可由單片機(jī)或系統(tǒng)CPU控制充電電 路的使能與失能。
[0019] 如圖2所示，BT1位被充的備用電池，由于本發(fā)明的輸出電壓與輸出電流均可調(diào) 節(jié)，被充電池可以是多種規(guī)格的。該電池的電壓規(guī)格可以是3S或者4S的鎳氫電池、3S或者 4S的鎳鎘電池也可以是1S的鋰電池；本發(fā)明能夠兼容任一電量（決定最大充電電流）規(guī) 格的電池。
[0020] 本發(fā)明電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由mos管Q1、電感L1、電容C5及肖特基二極管D4組成 的BUCK電路，該電路還包括電流控制回路、電壓控制回路及使能控制。
[0021] 該電路的電流檢測(cè)是由R2和C3將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器 U1與電阻R9、電阻R10、電阻R20、電阻R4共同組成的差分放大電路，將電壓信號(hào)放大。上 述電壓信號(hào)經(jīng)電阻R12、二極管D3接電壓基準(zhǔn)源TL431D5,再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制mos管Q1，完 成電流控制。單片機(jī)DA1接電阻R14經(jīng)二極管D3接TL431D5,完成電流輸出量調(diào)節(jié)；運(yùn)算 放大器U1輸出經(jīng)電阻R13接AD1完成電流檢測(cè)。
[0022] 該電路的電壓檢測(cè)是由電阻R6和電阻R15分壓經(jīng)二極管D2輸出到TL431D5,再經(jīng) 驅(qū)動(dòng)電路控制mos管Q1，完成電壓控制。單片機(jī)DA2接電阻R17經(jīng)二極管D2接TL431D5， 完成電壓輸出量調(diào)節(jié)；則由電阻R7、電阻R18分壓，經(jīng)電容C7濾波后輸入到AD2，完成電壓 檢測(cè)。
[0023] 該電路的mos管驅(qū)動(dòng)電路是由三極管Q5、三極管Q2組成的反向圖騰柱用以保證， 三極管Q3、三極管Q4組成的半H橋的上下橋臂不同時(shí)導(dǎo)通。Q3、Q4組成的半H橋經(jīng)R11關(guān) 斷mos，經(jīng)R11與R22開(kāi)啟mos，實(shí)現(xiàn)了mos管的快關(guān)斷、慢開(kāi)啟，減少了mos的關(guān)斷時(shí)間，也 保證了開(kāi)關(guān)電源的對(duì)外輻射不超標(biāo)。
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