可控電池充電電路和充電器的製作方法

2023-10-10 21:13:04 1

本實用新型涉及電池充電電路，更具體地，涉及一種可控電池充電電路和充電器。

背景技術：

現有的電池充電電路和充電器通常採用二極體來防止反接和倒灌。由於二極體存在壓降，使得電池埠電壓並不能達到充滿的電池電壓，並且影響電池的壽命。此外，這種壓降會降低電源電路的效率，增加系統的總體功率耗散。因此，有必要開發一種能夠提高充電電量、減小系統功耗的電池充電電路和充電器。

公開於本實用新型背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本公開的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

技術實現要素：

本實用新型提出了一種可控電池充電電路和充電器，其通過將兩個MOS管反向連接，減小了充電時電路產生的正向壓降，從而提高了電池充電電量並減小了系統功耗。

根據本實用新型的一方面，提出了一種可控電池充電電路。該電路可以包括：保護單元，所述保護單元包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和電阻R1、R2，所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2反向連接並且串聯連接在電路輸入正極CHR+和電路輸出正極BAT+之間，電阻R1的一端與第一MOS管Q1的柵極連接，另一端作為所述保護單元的第一控制端，電阻R2的一端與第二MOS管Q2的柵極連接，另一端作為所述保護單元的第二控制端；開關單元，所述開關單元連接在電路輸入正極CHR+和電路輸入負極CHR-之間，輸出端與所述保護單元的第一控制端連接，所述開關單元控制所述第一MOS管Q1的通斷；啟動控制單元，所述啟動控制單元的輸入端輸入使能信號EN，輸出端與所述保護單元的第二控制端連接，所述啟動控制單元控制所述第二MOS管Q2的通斷；以及電壓採樣單元，所述電壓採樣單元對電路輸入正極CHR+和電路輸入負極CHR-之間的充電裝置電壓進行採樣。

根據本實用新型的另一方面，提出了一種包括上述可控電池充電電路的充電器。

本實用新型通過減小充電時電路產生的正向壓降從而降低了系統功耗，並使得電池充電電量可以達到百分百。並且，根據本實用新型的可控電池充電電路使得輸入埠短路時不會發生電池短路放電，實現在電路插入充電裝置的瞬間避免打火以及對充電裝置電壓進行採樣判斷並決定是否進行充電。

附圖說明

通過結合附圖對本實用新型示例性實施例進行更詳細的描述，本實用新型的上述以及其它目的、特徵和優勢將變得更加明顯，其中，在本實用新型示例性實施例中，相同的參考標號通常代表相同部件。

圖1示出了根據本實用新型的可控電池充電電路的示意圖。

圖2示出了根據本實用新型的一個實施例的可控電池充電電路的電路圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本實用新型。雖然附圖中顯示了本實用新型的優選實施例，然而應該理解，可以以各種形式實現本實用新型而不應被這裡闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本實用新型更加透徹和完整，並且能夠將本實用新型的範圍完整地傳達給本領域的技術人員。

實施例1

圖1示出了根據本實用新型的一個實施例的可控電池充電電路的示意圖。

在該實施例中，根據本實用新型的可控電池充電電路可以包括：保護單元10、開關單元20、啟動控制單元30和電壓採樣單元40。保護單元10包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和電阻R1、R2，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2反向連接，串聯連接在電路輸入正極CHR+和電路輸出正極BAT+之間，電阻R1的一端與第一MOS管Q1的柵極連接，另一端作為保護單元10的第一控制端，電阻R2的一端與第二MOS管Q2的柵極連接，另一端作為保護單元10的第二控制端。開關單元20連接在電路輸入正極CHR+和電路輸入負極CHR-之間，輸出端與保護單元10的第一控制端連接，開關單元20控制第一MOS管Q1的通斷。啟動控制單元30，啟動控制單元30的輸入端輸入使能信號EN，輸出端與保護單元10的第二控制端連接，啟動控制單元30控制第二MOS管Q2的通斷；以及電壓採樣單元40，電壓採樣單元40對電路輸入正極CHR+和電路輸入負極CHR-之間的充電裝置電壓進行採樣。

本實施例通過將兩個MOS管反向連接，減小了充電時電路產生的正向壓降，從而降低了系統功耗、提高了充電電量。

下面詳細說明根據本實用新型的可控電池充電電路。

開關單元20控制第一MOS管Q1的通斷，啟動控制單元30的輸入端輸入使能信號EN以控制第二MOS管Q2的通斷。在充電時，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2都導通，因此電流可以通過保護單元10對電池進行充電。由於MOS管導通時的內阻很小，因此在兩個MOS管上產生的壓降遠遠小於現有技術中防反二極體所產生的壓降，大大降低了系統的功耗，並且提高了電池充電電量。

可選地，第一使能信號EN1和第二使能信號EN2可以由內部單片機給出。本領域技術人員應當理解，第一使能信號EN1和第二使能信號EN2可以以任意適當的方式給出。

當根據本實用新型的可控電池充電電路離開充電裝置時，通過使能信號EN將第二MOS管Q2控制為關斷。當電路輸入正極CHR+與電路輸入負極CHR-短接時，由於第二MOS管Q2關斷，並且其寄生二極體相對於電路輸出正極BAT+流出的電流是反向連接的，因此電流無法流通，使得輸入埠短路時不會發生電池短路放電現象。

通過電壓採樣單元40對充電裝置電壓進行採樣，可以判斷該電路是否與充電裝置的正負極接觸上，也即可以確定該電路是否在充電裝置上。通過採樣電壓也可以判斷充電裝置的電壓是否正常。在確定正常後再充電，避免了由於充電裝置電壓異常對電池造成損壞。

圖2示出了根據本實用新型的一個實施例的可控電池充電電路的電路圖。

可選地，保護單元10可以進一步包括電容C1、C2和電阻R8、R9。如圖2所示，電容C1和電阻R8並聯連接在電路輸入正極CHR+和保護單元10的第一控制端之間，電容C2和電阻R9並聯連接在電路輸出正極BAT+和保護單元10的第二控制端之間。

由於充電裝置與運行的內部電池系統有電壓差，而充電裝置內部輸出有大電解電容，電池充電電路輸入中也有電解電容並且電池系統內阻很小，因此充電裝置接上電池充電電路時會產生瞬態大電流，而導致打火現象。

根據本實用新型的一個實施例的可控充電電池電路，在輸入埠被充電的瞬間，三極體Q3導通。由於電容兩端電壓不能突變，瞬態下第一MOS管Q1的柵源極電壓相等即電容C1兩端的電壓為零，但由於三極體Q3的導通使得電容C1通過R3充電，而電阻R8對其放電，因此電容C1兩端的電壓由零開始慢慢上升，最終達到電阻R8和電阻R3對充電電壓的分壓值。由於第一MOS管Q1的柵源極電壓由低到高慢慢增加，使得第一MOS管在線性狀態下工作，低壓時其導通電阻較大，從而起到抑制瞬態電流的作用。因而根據本實用新型的一個實施例的可控充電電池電路能夠避免在充電裝置接上該電路的瞬間產生打火現象。

可選地，開關單元20可以包括三極體Q3和電阻R3、R4、R5。如圖2所示，電阻R4和R5串聯連接在電路輸入正極CHR+和電路輸入負極CHR-之間，電阻R4和R5的連接點為開關單元20的輸入端，三極體Q3的基極與開關單元20的輸入端連接並且集電極與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端為開關單元20的輸出端，三極體Q3控制第一MOS管Q1的通斷。

在電池完全沒電的情況下，電池充電電路內部沒有控制信號，但在電路連接到充電裝置時，電阻R4和R5之間的分壓使得Q3導通，因此第一MOS管導通，並且由於第二MOS管Q2與Q1反向連接，因此第二MOS管Q2的寄生二極體直接導通，所以電流仍然可以流過保護單元10對電池進行充電。因此，該實施例的可控充電電池電路在電池完全沒電時也可以工作，對電池進行充電。

可選地，啟動控制單元30可以包括三極體Q5和電阻R6、R7。如圖2所示，電阻R7並聯連接在三極體Q5的基極與發射極之間，三極體Q5的基極為啟動控制單元30的輸入端，輸入使能信號EN，集電極與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端為啟動控制單元30的輸出端，與保護電路10的第二控制端連接.使能信號EN控制第二MOS管Q2的通斷。

當使能信號EN為低電平時，啟動控制單元30中的三極體Q5關斷，使得保護單元10中的第二MOS管Q2關斷。即該充電電池電路的短路保護控制信號為使能信號EN為低電平。

可選地，電壓採樣單元40可以包括電阻R10、R11和二極體D1以及瞬態抑制二極體Z1，二極體D1和電阻R10、R11串聯連接在電路輸入正極CHR+和電路輸入負極CHR-之間，電阻R10和R11之間的連接點為所述電壓採樣單元的輸出端VS，瞬態抑制二極體Z1並聯連接在輸出端VS與電路輸入負極CHR-之間。

本方明還提供一種包括上述結構的可控電池充電電路的充電器。

本領域技術人員應理解，上面對本實用新型的實施例的描述的目的僅為了示例性地說明本實用新型的實施例的有益效果，並不意在將本實用新型的實施例限制於所給出的任何示例。

以上已經描述了本實用新型的各實施例，上述說明是示例性的，並非窮盡性的，並且也不限於所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的範圍和精神的情況下，對於本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中的技術的改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。