用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電路的製作方法
2023-05-15 17:30:41 1
專利名稱：用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種充電電路，尤其涉及一種用於負荷監測儀三路控制的帶自動 調節功能的恆流、恆壓鎳氫電池充電電路。
背景技術：
目前市面上使用充電鎳氫電池的電子設備比較多，但市面上很多充電電路的結構 簡單，功能過於單一，缺乏必要的檢測和保護。給日常使用帶來了安全隱患。因此採用一種 電壓和溫度雙層自動控制的充電電路，有著很好的安全性和應用前景。對於目前市面上大多充電器採用固定電壓充電造成的，它存在充電效果差、充電 時間長、長時間充電電池溫度過高、固定電壓受外界電壓幹擾大、適用性差、電池狀態很難 判斷等問題。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的缺陷而提供一種用於負荷監測儀的三路 控制鎳氫電池充電電路，該電路具有自動恆流、恆壓調節功能，保證了電池的充電效果以及 充電安全性，能夠消除充電過程中存在的安全隱患，具有很強的安全性和適用性。實現上述目的的技術方案是一種用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電 路，其中，包括依次相連的電源模塊、鎳氫電池充電管理模塊以及MCU模塊，所述的電源模 塊還與所述的MCU模塊相連以給MCU模塊供電，所述的MCU模塊的輸出端與所述的鎳氫電 池充電管理模塊的一輸入端相連。上述的用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電路，其中，所述的鎳氫電池充 電管理模塊包括相連的穩壓器模塊、自動控制模塊以及MCU電壓採樣模塊，其中所述的穩壓器模塊包括一電源穩壓器，該電源穩壓器的輸入端Vin與所述的電源 模塊的輸出端相連，調整端Vadj通過一第七電阻RB7與所述的自動控制模塊相連，輸出端 通過串聯的一第八電阻RB8和一第一二極體DB1與所述的MCU電壓採樣模塊相連，還包括 一第六電阻RB6，該第六電阻RB6的一端連接於所述的第八電阻RB8和第一二極體DB1之 間，另一端與所述的調整端Vadj相連；所述的MCU電壓採樣模塊包括第三三極體VB3、第四三極體VB4以及鎳氫電池組， 所述的第三三極體VB3的基極通過一第十七電阻RB17與所述的MCU模塊的輸出端相連，發 射極通過串聯的第四電阻RB4和第五電阻RB5與所述的鎳氫電池組相連，集電極與所述的 第四三極體VB4的基極相連，該第四三極體VB4的集電極與所述的穩壓器模塊中的第一二 極管DB1的輸出端相連，發射極與所述的鎳氫電池組相連，所述的MCU電壓採樣模塊還包括 連接於所述的電源穩壓器的輸入端與第三三極體VB3的集電極之間的第十五電阻RB15、連 接於所述的第三三極體VB3的集電極與其發射極之間的第十六電阻RB16，並且該第十六電 阻RB16的與第三三極體VB3的發射極連接的一端還接地；所述的自動控制模塊包括第二三極體VB2、溫度控制模塊以及四路比較器，所述的第二二極體VB2的集電極與所述的第七電阻RB7相連，發射極與所述的溫度控制模塊相連 且接地，基極通過並聯的第十四電阻R14和第十三電阻R13與所述的電源模塊的輸出端相 連並且基極還與所述的四路比較器相連，所述的溫度控制模塊的一端與所述的電源模塊的 輸出端相連，另一端與所述的四路比較器相連，所述的四路比較器的一埠連接於所述的 第四、第五電阻RB4、RB5之間並且還與所述的MCU模塊的輸入端相連，所述的自動控制模塊 還包括連接於所述的電源模塊的輸出端與地之間的串聯連接的第九電阻RB9和第三電阻 RB3、以及並聯於所述的第九電阻RB9和第三電阻RB3兩端的第一電阻RBl和第二電阻RB2， 所述的第三電阻RB3和第九電阻RB9、第一電阻RBl和第二電阻RB2之間分別與所述的四路 比較器的兩個不同的埠相連。上述 的用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電路，其中，所述的四路比較器 具有十四個埠，其中端1和端14分別與所述的第十四電阻RB14和第十三電阻RB13相 連，端3與所述的電源模塊的輸出端相連，端6連接於所述的第一、第二電阻RB1、RB2之間， 端7與所述的MCU模塊的輸入端相連並且還連接於所述的第四、第五電阻RB4、RB5之間，端 8連接於所述的第九電阻RB9和第三電阻RB3之間，端9與所述的溫度控制模塊相連。本實用新型的有益效果是本實用新型電路具有電壓檢測充電自動控制功能，當 檢測電壓超過設定閾值時自動切斷充電迴路，保證充電安全型；具有溫度檢測充電自動控 制功能，當溫度超過設定閾值時，自動切斷充電迴路，保證電池的充電安全性，進一步消除 了充電過程中存在的安全隱患。另外還具有主動充電控制功能，用戶可以根據需要，靈活的 控制充電過程。該實用新型具有很強的安全性和適用性。對於安裝在變壓器的低壓側的負 荷監測儀，應對變壓器停電的情況，電池可以有效保證GPRS通信，向監控主站報告停送電 fn息ο
圖1是本實用新型的用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電路的結構示意 圖；圖2是本實用新型中的鎳氫電池充電管理模塊的電路圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。請參閱圖1，圖中示出了本實用新型的一種用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池 充電電路，包括依次相連的電源模塊1、鎳氫電池充電管理模塊2以及MCU(微控制單元)模 塊3，電源模塊1還與MCU模塊3相連以給MCU模塊3供電，MCU模塊3的輸出端與鎳氫電 池充電管理模塊2的一輸入端相連。請參閱圖2，圖中示出了本實用新型中的鎳氫電池充電管理模塊2的電路圖，鎳氫 電池充電管理模塊2包括相連的穩壓器模塊21、自動控制模塊22以及MCU電壓採樣模塊 23，其中穩壓器模塊21包括一電源穩壓器UBl，該電源穩壓器UBl的輸入端Vin與電源模 塊1的輸出端相連，調整端Vadj通過一第七電阻RB7與自動控制模塊22相連，輸出端通過 串聯的一第八電阻RB8和一第一二極體DBl與MCU電壓採樣模塊23相連，還包括一第六電阻RB6，該第六電阻RB6的一端連接於第八電阻RB8和第一二極體DB1之間，另一端與調整 端Vadj相連；MCU電壓採樣模塊23包括第三三極體VB3、第四三極體VB4以及鎳氫電池組PB1， 第三三極體VB3的基極通過一第十七電阻RB17與MCU模塊3的輸出端CPUCTR相連，發射 極通過串聯的第四電阻RB4和第五電阻RB5與鎳氫電池組PB1的端1相連，集電極與第四三 極管VB4的基極相連，該第四三極體VB4的集電極與穩壓器模塊21中的第一二極體DB1的 輸出端相連，發射極與鎳氫電池組PB1的端1相連，MCU電壓採樣模塊23還包括連接於電 源穩壓器UB1的輸入端與第三三極體VB3的集電極之間的第十五電阻RB15、連接於第三三 極管VB3的集電極與其發射極之間的第十六電阻RB16，並且該第十六電阻RB16的與第三三 極管VB3的發射極連接的一端還接地，鎳氫電池組PB1的端2接地；自動控制模塊22包括第二三極體VB2、溫度控制模塊UB以及四路比較器UB2,第 二二極體VB2的集電極與第七電阻RB7相連，發射極與溫度控制模塊UB相連且接地，基極 通過並聯的第十四電阻R14和第十三電阻R13與電源模塊1的輸出端VCC相連並且基極還 與四路比較器UB2相連，溫度控制模塊UB的一端與電源模塊1的輸出端VCC相連，另一端 與四路比較器UB2相連，四路比較器UB2的一埠連接於第四、第五電阻RB4、RB5之間並且 還與MCU模塊3的輸入端CPUAD相連，自動控制模塊22還包括連接於電源模塊1的輸出端 VCC與地之間的串聯連接的第九電阻RB9和第三電阻RB3、以及並聯於第九電阻RB9和第三 電阻RB3兩端的第一電阻RB1和第二電阻RB2，第三電阻RB3和第九電阻RB9、第一電阻RB1 和第二電阻RB2之間分別與四路比較器UB2的兩個不同的埠相連。四路比較器具有十四個埠，其中端1和端14分別與第十四電阻RB14和第十三 電阻RB13相連，端3與電源模塊1的輸出端VCC相連，端6連接於第一、第二電阻RB1、RB2 之間，端7與MCU模塊3的輸入端CPUAD相連並且還連接於第四、第五電阻RB4、RB5之間， 端8連接於第九電阻RB9和第三電阻RB3之間，端9與溫度控制模塊UB相連。本實用新型中，電源模塊1採用220V交流電，通過電源模塊1輸出兩路直流電源， 一路給鎳氫電池充電管理模塊2使用VIN，一路給MCU模塊3以及四路比較器UB2等晶片使 用；鎳氫電池充電管理模塊2具體實現了溫度檢測自動控制、電壓檢測自動控制和MCU電壓 採樣控制3路充電管理控制方法；MCU模塊3在充電管理中負責充電電壓的AD採樣、閾值 控制。電源穩壓器UB1為電池提供恆壓或者恆流電源；溫度控制模塊UB當溫度高於設定 閾值時，控制電路啟動；四路比較器UB2對溫度和電壓檢測信號和閾值進行比較，控制充電 開關。在穩壓器模塊21中，電源穩壓器UB1為電池充電提供恆壓或者恆流電源，恆壓值 由第六電阻RB6、第七電阻RB7決定，具體參數根據實際需要選擇。恆流充電電流由第八電 阻RB8控制，具體參數根據實際需要選擇。本實用新型實現了自動控制功能，2路自動控制實現了溫度檢測自動控制、電壓檢 測自動控制。電壓檢測自動控制第一電阻RB1、第二電阻RB2、第四電阻RB4、第五電阻RB5、第十四電阻RB14、四路 比較器UB2和第二三極體VB2實現了電壓檢測自動控制，電壓檢測的電壓閾值由第一電阻RBI、第二電阻RB2決定，參數根據需要選擇，當第四電阻RB4、第五電阻RB5組成的分壓電路 電壓值高於電壓閾值時，四路比較器UB2的第一路比較器工作輸出高電平，第二三極體VB2 導通，電源穩壓器UBl轉換為恆壓充電，第四電阻RB4、第五電阻RB5的參數根據需要選擇， 並和第一電阻RBl、第二電阻RB2參數匹配。溫度檢測自動控制第三電阻RB3、第九RB9、溫度控制模塊UB、鎳氫電池組PBl、四路比較器UB2和第 二三極體VB2實現溫度檢測自動控制，溫度檢測閾值由第三電阻RB3、第九電阻RB9決定，參 數根據需要選擇，當鎳氫電池組PBl溫度升高到溫度檢測閾值時，四路比較器UB2的第一路 比較器工作輸出高電平，第二三極體VB2導通，電源穩壓器UBl轉換為恆壓充電。本實用新型還實現了 MCU電壓採樣功能，由第四電阻RB4、第五電阻RB5、第十五電 阻RB15、第十六電阻RB16、第十七電阻RB17、第三三極體VB3、第四三極體VB4和帶AD模塊 (圖中未示出)的MCU模塊3實現。當第四電阻RB4、第五電阻RB5組成分壓採樣電路的採 樣值大於設定閾值，蓋閾值根據需要設定，MCU模塊3通用IO輸出口 CPUCTR輸出高電平， 第三三極體VB3導通、第四三極體VB4截止，充電迴路斷開，停止給鎳氫電池組PBl充電。綜上所述，本實用新型針對固定電壓，採用前期穩定大電流充電，充電基本飽和時涓流充電，最後恆壓充電的方案。另外對充電電壓和電池溫度也進行了檢測，以保證充電的 安全進行。還採用一路MCU充電控制電路，實現靈活的充電檢測和控制。本實用新型的充 電電路屬於負荷監測儀的一個組成部分，在停電時，保證監測儀通信模塊正常供電，並上報 停電信息。以上結合附圖實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根 據上述說明對本實用新型做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節不應構成對本實用 新型的限定，本實用新型將以所附權利要求書界定的範圍作為本實用新型的保護範圍。
權利要求一種用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電路，其特徵在於，包括依次相連的電源模塊、鎳氫電池充電管理模塊以及MCU模塊，所述的電源模塊還與所述的MCU模塊相連以給MCU模塊供電，所述的MCU模塊的輸出端與所述的鎳氫電池充電管理模塊的一輸入端相連。
2.根據權利要求1所述的用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電路，其特徵在 於，所述的鎳氫電池充電管理模塊包括相連的穩壓器模塊、自動控制模塊以及MCU電壓採 樣模塊，其中所述的穩壓器模塊包括一電源穩壓器，該電源穩壓器的輸入端Vin與所述的電源模塊 的輸出端相連，調整端Vadj通過一第七電阻RB7與所述的自動控制模塊相連，輸出端通過 串聯的一第八電阻RB8和一第一二極體DB1與所述的MCU電壓採樣模塊相連，還包括一第 六電阻RB6，該第六電阻RB6的一端連接於所述的第八電阻RB8和第一二極體DB1之間，另 一端與所述的調整端Vadj相連；所述的MCU電壓採樣模塊包括第三三極體VB3、第四三極體VB4以及鎳氫電池組，所述 的第三三極體VB3的基極通過一第十七電阻RB17與所述的MCU模塊的輸出端相連，發射 極通過串聯的第四電阻RB4和第五電阻RB5與所述的鎳氫電池組相連，集電極與所述的第 四三極體VB4的基極相連，該第四三極體VB4的集電極與所述的穩壓器模塊中的第一二極 管DB1的輸出端相連，發射極與所述的鎳氫電池組相連，所述的MCU電壓採樣模塊還包括連 接於所述的電源穩壓器的輸入端與第三三極體VB3的集電極之間的第十五電阻RB15、連接 於所述的第三三極體VB3的集電極與其發射極之間的第十六電阻RB16，並且該第十六電阻 RB16的與第三三極體VB3的發射極連接的一端還接地；所述的自動控制模塊包括第二三極體VB2、溫度控制模塊以及四路比較器，所述的第 二二極體VB2的集電極與所述的第七電阻RB7相連，發射極與所述的溫度控制模塊相連且 接地，基極通過並聯的第十四電阻R14和第十三電阻R13與所述的電源模塊的輸出端相連 並且基極還與所述的四路比較器相連，所述的溫度控制模塊的一端與所述的電源模塊的輸 出端相連，另一端與所述的四路比較器相連，所述的四路比較器的一埠連接於所述的第 四、第五電阻RB4、RB5之間並且還與所述的MCU模塊的輸入端相連，所述的自動控制模塊 還包括連接於所述的電源模塊的輸出端與地之間的串聯連接的第九電阻RB9和第三電阻 RB3、以及並聯於所述的第九電阻RB9和第三電阻RB3兩端的第一電阻RB1和第二電阻RB2， 所述的第三電阻RB3和第九電阻RB9、第一電阻RB1和第二電阻RB2之間分別與所述的四路 比較器的兩個不同的埠相連。
3.根據權利要求2所述的用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電路，其特徵在 於，所述的四路比較器具有十四個埠，其中端1和端14分別與所述的第十四電阻RB14 和第十三電阻RB13相連，端3與所述的電源模塊的輸出端相連，端6連接於所述的第一、第 二電阻RB1、RB2之間，端7與所述的MCU模塊的輸入端相連並且還連接於所述的第四、第五 電阻RB4、RB5之間，端8連接於所述的第九電阻RB9和第三電阻RB3之間，端9與所述的溫 度控制模塊相連。
專利摘要本實用新型公開了一種用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電路，包括依次相連的電源模塊、鎳氫電池充電管理模塊以及MCU模塊，所述的電源模塊還與所述的MCU模塊相連以給MCU模塊供電，所述的MCU模塊的輸出端與所述的鎳氫電池充電管理模塊的一輸入端相連。本實用新型的用於負荷監測儀的三路控制鎳氫電池充電電路具有自動恆流、恆壓調節功能，保證了電池的充電效果以及充電安全性，能夠消除充電過程中存在的安全隱患，具有很強的安全性和適用性。
文檔編號H02J7/00GK201616687SQ20102000442
公開日2010年10月27日 申請日期2010年1月14日 優先權日2009年6月3日
發明者吳軍生, 燕存良, 王紅雨 申請人:上海資和通信科技有限公司