一種電池恆流充電管理電路的製作方法

2023-06-11 18:19:01

本發明屬於電子電路設計領域，尤其涉及一種基於高邊電流檢測的電池恆流充電管理電路。

背景技術：

可充電電池以其優良的特性，被廣泛應用於手機、攝錄像機、筆記本電腦、無繩電話、電動工具、遙控或電動玩具、照相機等可攜式電子設備中。根據可充電電池的化學成分的不同，需要用到不同的充電方式，如半恆流充電、涓流充電、恆流充電、恆壓充電等。

在恆流充電方式下，為了保證充電電流恆定，並保證充電過程安全可靠，需要用到恆流充電管理電路。現有技術提供的恆流充電管理電路均為專用的集成晶片，成本較高，電池適配性差。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種電池恆流充電管理電路，旨在解決現有技術提供的恆流充電管理電路均為專用的集成晶片，成本較高，電池適配性差的問題。

本發明是這樣實現的，一種電池恆流充電管理電路，所述電池恆流充電管理電路包括陰極連接充電電池正極的第一穩壓管，還包括：

當所述充電電池的電壓超過閾值時切斷充電迴路的過充保護電路，所述過充保護電路的第三端連接所述第一穩壓管的陽極，所述過充保護電路的第四端連接充電電池負極；

生成基準電壓的基準電壓生成電路，所述基準電壓生成電路的第一端連接輸入接口的正輸出端，所述基準電壓生成電路的第二端連接輸入接口的負輸出端；

檢測充電電流並對檢測信號放大輸出的高邊電流檢測電路，所述高邊電流檢測電路的第三端連接所述過充保護電路的第一端，所述高邊電流檢測電路的第四端連接所述過充保護電路的第二端；

將所述高邊電流檢測電路輸出的檢測信號與所述基準電壓生成電路生成的基準電壓比較以調整充電電流保持恆定的充電電流調整電路，所述充電電流調整電路的第一端連接所述基準電壓生成電路的第一端，所述充電電流調整電路的第二端連接所述基準電壓生成電路的第二端，所述充電電流調整電路的第三端連接所述高邊電流檢測電路的第一端，所述充電電流調整電路的第四端連接所述高邊電流檢測電路的第二端，所述充電電流調整電路的第五端連接所述基準電壓生成電路的生成信號輸出端，所述充電電流調整電路的第六端連接所述高邊電流檢測電路的檢測電流輸出端，所述充電電流調整電路的第七端連接所述過充保護電路的控制信號輸出端。

其中，所述基準電壓生成電路可包括：第一電阻r1、第二電阻r2和第一穩壓源u1；

所述第一電阻r1的第一端作為所述基準電壓生成電路的第一端，所述第一電阻r1的第二端連接所述第一穩壓源u1的陰極和參考端、以及所述第二電阻r2的第一端，所述第一穩壓源u1的陽極作為所述基準電壓生成電路的第二端，所述第二電阻r2的第二端作為所述基準電壓生成電路的生成信號輸出端。

其中，所述充電電流調整電路可包括：第三電阻r3、第四電阻r4、第五電阻r5、第六電阻r6、第七電阻r7、第八電阻r8、第九電阻r9、npn型的第一三極體q1、pnp型的第二三極體q2、pnp型的第三二極體q3、第一電容c1、第二電容c2、比較器a1；

所述第二三極體q2的發射極作為所述充電電流調整電路的第一端，所述第二三極體q2的集電極作為所述充電電流調整電路的第三端，所述第二三極體q2的基極通過所述第三電阻r3連接所述第二三極體q2的發射極，所述第二三極體q2的基極還通過所述第四電阻r4連接所述第一三極體q1的集電極和所述第一電容c1的第一端，所述第一電容c1的第二端作為所述充電電流調整電路的第二端，所述第一三極體q1的發射極連接所述第一電容c1的第二端，所述第一三極體q1的基極通過所述第五電阻r5連接所述比較器a1的輸出端，所述比較器a1的電源引腳通過所述第二電容c2接地，所述比較器a1的電源引腳還連接所述第二三極體q2的發射極以及所述第六電阻r6的第一端，所述比較器a1的接地引腳連接所述第一三極體q1的發射極，所述比較器a1的同相端作為所述充電電流調整電路的第五端，所述比較器a1的同相端還連接所述第九電阻r9的第一端，所述第九電阻r9的第二端連接所述比較器a1的接地引腳、並作為所述充電電流調整電路的第四端，所述比較器a1的反相端連接所述第八電阻r8的第一端和所述第三三極體q3的集電極，所述第三三極體q3的發射極連接所述第六電阻r6的第一端，所述第八電阻r8的第二端作為所述充電電流調整電路的第六端，所述第三三極體q3的基極通過所述第七電阻r7連接所述第六電阻r6的第二端，所述第六電阻r6的第二端還作為所述充電電流調整電路的第七端。

其中，所述高邊電流檢測電路可包括：第十電阻r10、第十一電阻r11、第十二電阻r12、第十三電阻r13、第十四電阻r14、運算放大器a2；

所述運算放大器a2的輸出端作為所述高邊電流檢測電路的檢測電流輸出端、並通過所述第十電阻r10連接所述運算放大器a2的反相端和所述第十四電阻r14的第一端，所述運算放大器a2的同相端連接所述第十二電阻r12的第一端和所述第十三電阻r13的第一端，所述第十二電阻r12的第二端連接所述第十一電阻r11的第一端，所述第十四電阻r14的第二端連接所述第十一電阻r11的第二端，所述第十三電阻r13的第二端作為所述高邊電流檢測電路的第二端和第四端，所述第十一電阻r11的第一端作為所述高邊電流檢測電路的第一端，所述第十一電阻r11的第二端作為所述高邊電流檢測電路的第三端。

其中，所述過充保護電路可包括：第二穩壓源u2、第十五電阻r15、第十六電阻r16；

所述第二穩壓源u2的陰極作為所述過充保護電路的控制信號輸出端，所述第二穩壓源u2的陽極作為所述過充保護電路的第二端、並連接所述第十六電阻r16的第一端，所述第十六電阻r16的第一端還作為所述過充保護電路的第四端，所述第二穩壓源u2的參考端連接所述第十六電阻r16的第二端和所述第十五電阻r15的第一端，所述第十五電阻r15的第二端作為所述過充保護電路的第一端和第三端。

上述電池恆流充電管理電路還可包括：

當接入輸入接口的電壓超過額定值時切斷充電迴路的輸入過壓保護電路，所述輸入過壓保護電路設置在輸入接口和所述基準電壓生成電路之間，所述輸入過壓保護電路的第一端連接輸入接口的正輸出端和所述基準電壓生成電路的第一端，所述輸入過壓保護電路的第二端連接輸入接口的負輸出端和所述基準電壓生成電路的第二端，所述輸入過壓保護電路的控制輸出端連接所述基準電壓生成電路的第三端。

其中，所述輸入過壓保護電路可包括：第十七電阻r17、第十八電阻r18、第二穩壓管d2和npn型的第四三極體q4；

所述第四三極體q4的基極連接所述第二穩壓管d2的陽極和所述第十八電阻r18的第一端，所述第十八電阻r18的第二端作為所述輸入過壓保護電路的第二端、並連接所述第四三極體q4的發射極，所述第二穩壓管d2的陰極連接所述第十七電阻r17的第一端，所述第十七電阻r17的第二端作為所述輸入過壓保護電路的第一端，所述第四三極體q4的集電極作為所述輸入過壓保護電路的控制輸出端。

本發明提供的電池恆流充電管理電路基於高邊電流檢測技術，利用設置在負載與電源之間的檢測電阻實現充電電流檢測，進而調整充電電流保持恆定。相對於現有恆流充電管理電路採用的專用集成晶片，該電路結構簡單、物料通用、成本低、電池適配性好，並具有低壓差、電流大、輸入電壓範圍寬等優點。同時，設置過充保護電路，可在充電電流過大時切斷充電迴路，起到過充保護的作用，提高了電路工作的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明實施例一提供的電池恆流充電管理電路的電路原理圖；

圖2是本發明實施例一提供的電池恆流充電管理電路的電路圖；

圖3是本發明實施例二提供的電池恆流充電管理電路的電路原理圖；

圖4是本發明實施例二提供的電池恆流充電管理電路的電路圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明提供了一種電池恆流充電管理電路，該電路基於高邊電流檢測技術，利用設置在負載與電源之間的檢測電阻實現充電電流檢測，進而調整充電電流保持恆定。以下將結合實施例詳細說明：

實施例一

本發明實施例一提供了一種電池恆流充電管理電路，如圖1所示，包括陰極連接充電電池bt正極的第一穩壓管d1，還包括：當充電電池bt的電壓超過閾值時切斷充電迴路的過充保護電路4，過充保護電路4的第三端連接第一穩壓管d1的陽極，過充保護電路4的第四端連接充電電池bt負極；生成基準電壓的基準電壓生成電路1，基準電壓生成電路1的第一端連接輸入接口j1的正輸出端，基準電壓生成電路1的第二端連接輸入接口j1的負輸出端；檢測充電電流並對檢測信號放大輸出的高邊電流檢測電路3，高邊電流檢測電路3的第三端連接過充保護電路4的第一端，高邊電流檢測電路3的第四端連接過充保護電路4的第二端；將高邊電流檢測電路3輸出的檢測信號與基準電壓生成電路1生成的基準電壓比較以調整充電電流保持恆定的充電電流調整電路2，充電電流調整電路2的第一端連接基準電壓生成電路1的第一端，充電電流調整電路2的第二端連接基準電壓生成電路1的第二端，充電電流調整電路2的第三端連接高邊電流檢測電路3的第一端，充電電流調整電路2的第四端連接高邊電流檢測電路3的第二端，充電電流調整電路2的第五端連接基準電壓生成電路1的生成信號輸出端，充電電流調整電路2的第六端連接高邊電流檢測電路3的檢測電流輸出端，充電電流調整電路2的第七端連接過充保護電路4的控制信號輸出端。

其中，如圖2所示，基準電壓生成電路1可包括：第一電阻r1、第二電阻r2和第一穩壓源u1。其中，第一電阻r1的第一端作為基準電壓生成電路1的第一端，第一電阻r1的第二端連接第一穩壓源u1的陰極和參考端、以及第二電阻r2的第一端，第一穩壓源u1的陽極作為基準電壓生成電路1的第二端，第二電阻r2的第二端作為基準電壓生成電路1的生成信號輸出端。基準電壓生成電路1通過第一穩壓源u1提供一個高精度的基準電壓給充電電流調整電路2做比較和調整。

其中，如圖2所示，充電電流調整電路2可包括：第三電阻r3、第四電阻r4、第五電阻r5、第六電阻r6、第七電阻r7、第八電阻r8、第九電阻r9、npn型的第一三極體q1、pnp型的第二三極體q2、pnp型的第三二極體q3、第一電容c1、第二電容c2、比較器a1。其中，第二三極體q2的發射極作為充電電流調整電路2的第一端，第二三極體q2的集電極作為充電電流調整電路2的第三端，第二三極體q2的基極通過第三電阻r3連接第二三極體q2的發射極，第二三極體q2的基極還通過第四電阻r4連接第一三極體q1的集電極和第一電容c1的第一端，第一電容c1的第二端作為充電電流調整電路2的第二端，第一三極體q1的發射極連接第一電容c1的第二端，第一三極體q1的基極通過第五電阻r5連接比較器a1的輸出端，比較器a1的電源引腳通過第二電容c2接地，比較器a1的電源引腳還連接第二三極體q2的發射極以及第六電阻r6的第一端，比較器a1的接地引腳連接第一三極體q1的發射極，比較器a1的同相端作為充電電流調整電路2的第五端，比較器a1的同相端還連接第九電阻r9的第一端，第九電阻r9的第二端連接比較器a1的接地引腳、並作為充電電流調整電路2的第四端，比較器a1的反相端連接第八電阻r8的第一端和第三三極體q3的集電極，第三三極體q3的發射極連接第六電阻r6的第一端，第八電阻r8的第二端作為充電電流調整電路2的第六端，第三三極體q3的基極通過第七電阻r7連接第六電阻r6的第二端，第六電阻r6的第二端還作為充電電流調整電路2的第七端。充電電流調整電路2作為執行機構，由高邊電流檢測電路3輸出的檢測信號與基準電壓生成電路1生成的基準電壓進行比較，生產控制信號調整第二三極體q2的導通程度，從而實現了電流負反饋。

其中，如圖2所示，高邊電流檢測電路3可包括：第十電阻r10、第十一電阻r11、第十二電阻r12、第十三電阻r13、第十四電阻r14、運算放大器a2。其中，運算放大器a2的輸出端作為高邊電流檢測電路3的檢測電流輸出端、並通過第十電阻r10連接運算放大器a2的反相端和第十四電阻r14的第一端，運算放大器a2的同相端連接第十二電阻r12的第一端和第十三電阻r13的第一端，第十二電阻r12的第二端連接第十一電阻r11的第一端，第十四電阻r14的第二端連接第十一電阻r11的第二端，第十三電阻r13的第二端作為高邊電流檢測電路3的第二端和第四端，第十一電阻r11的第一端作為高邊電流檢測電路3的第一端，第十一電阻r11的第二端作為高邊電流檢測電路3的第三端。高邊電流檢測電路3是電池恆流充電管理電路的核單元。第十電阻r10、第十二電阻r12、第十三電阻r13、第十四電阻r14組成高邊電流檢測的橋電路，流過第十一電阻r11的細小電流誤差會造成細小的電壓誤差，這個電壓誤差通過運算放大器a2的放大後形成了檢測信號，此信號將送至充電電流調整電路2中進行比較和調整。當充電電流過大時，第十一電阻r11的電壓將變大，運算放大器a2輸出端的電壓將提高，控制第一三極體q1基極的電平將降低，從而使得第二三極體q2導通程度降低，最後會使得第十一電阻r11兩端電壓變小，從而充電電流又會變小，最後達到恆流調整的效果。

其中，如圖2所示，過充保護電路4可包括：第二穩壓源u2、第十五電阻r15、第十六電阻r16。其中，第二穩壓源u2的陰極作為過充保護電路4的控制信號輸出端，第二穩壓源u2的陽極作為過充保護電路4的第二端、並連接第十六電阻r16的第一端，第十六電阻r16的第一端還作為過充保護電路4的第四端，第二穩壓源u2的參考端連接第十六電阻r16的第二端和第十五電阻r15的第一端，第十五電阻r15的第二端作為過充保護電路4的第一端和第三端。過充保護電路4通過第二穩壓源u2，實時檢測電池兩端的電壓，當超過電池過充保護閥值時，將通過比較器a1控制關閉第二三極體q2，從而切斷充電迴路，.起到過充保護的作用。

本發明實施例一提供的電池恆流充電管理電路基於高邊電流檢測技術，利用設置在負載與電源之間的檢測電阻實現充電電流檢測，進而調整充電電流保持恆定。相對於現有恆流充電管理電路採用的專用集成晶片，該電路結構簡單、物料通用、成本低、電池適配性好，並具有低壓差、電流大、輸入電壓範圍寬等優點。

實施例二

本發明實施例二提供了一種電池恆流充電管理電路，如圖3所示。與實施例一不同，實施例二中，電池恆流充電管理電路還可包括：當接入輸入接口j1的電壓超過額定值時切斷充電迴路的輸入過壓保護電路5，輸入過壓保護電路5設置在輸入接口j1和基準電壓生成電路1之間，輸入過壓保護電路5的第一端連接輸入接口j1的正輸出端和基準電壓生成電路1的第一端，輸入過壓保護電路5的第二端連接輸入接口j1的負輸出端和基準電壓生成電路1的第二端，輸入過壓保護電路5的控制輸出端連接基準電壓生成電路1的第三端。

具體地，如圖4所示，輸入過壓保護電路5可包括：第十七電阻r17、第十八電阻r18、第二穩壓管d2和npn型的第四三極體q4。其中，第四三極體q4的基極連接第二穩壓管d2的陽極和第十八電阻r18的第一端，第十八電阻r18的第二端作為輸入過壓保護電路5的第二端、並連接第四三極體q4的發射極，第二穩壓管d2的陰極連接第十七電阻r17的第一端，第十七電阻r17的第二端作為輸入過壓保護電路5的第一端，第四三極體q4的集電極作為輸入過壓保護電路5的控制輸出端而連接基準電壓生成電路1中、第一穩壓源u1的參考端。電池恆流充電管理電路中，由於輸入接口j1是通用直流埠，為了確保消費者誤接入高壓電源，此處設置了輸入過壓保護電路5，使得電壓超過額定值時切斷充電迴路，確保後面的電路不因高壓燒壞。如果輸入接口j1是具有固定5v輸入的usb埠，則輸入過壓保護電路5可以取消，即如實施例一所示的電路。

相對於實施例一，實施例二提供的電池恆流充電管理電路具有放置高壓電源接入的輸入過壓保護電路5，進一步確保了電路工作的安全可靠性。

綜上所述，本發明提供的電池恆流充電管理電路基於高邊電流檢測技術，利用設置在負載與電源之間的檢測電阻實現充電電流檢測，進而調整充電電流保持恆定。相對於現有恆流充電管理電路採用的專用集成晶片，該電路結構簡單、物料通用、成本低、電池適配性好，並具有低壓差、電流大、輸入電壓範圍寬等優點。同時，設置過充保護電路4，可在充電電流過大時切斷充電迴路，起到過充保護的作用，提高了電路工作的可靠性。此外，還可設置輸入過壓保護電路5，在輸入電壓超過額定值時切斷充電迴路，確保後面的電路不因高壓燒壞，進一步提高了電路工作的可靠性。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。