一種充電管理電路及電源適配裝置的製作方法

2023-11-07 01:31:37

專利名稱：一種充電管理電路及電源適配裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電池供電設備的技術領域，尤其涉及一種充電管理電路及電源適配裝置。
背景技術：
電源適配器是可攜式電子設備的供電電源變換設備，一般由外殼、電源變壓器和 整流電路組成，按其輸出類型可分為交流輸出型和直流輸出型；按連接方式可分為插牆式 和桌面式。在日常生活中，人們在對可攜式電子設備的充電電池進行充電時，通常會在電源 和充電電池之間連接有電源適配器，電源適配器將電源電壓進行轉換後輸出充電電壓給充 電電池。通常，電源適配器對充電電池輸出的充電電壓一般都是固定值，而充電電池的電 池電壓在充電的過程中卻是不斷變化的，當電池充電飽和時，電池兩端電壓為飽和電壓，但 是，當電源適配器輸出的充電電壓小於充電電池的飽和電壓時，充電電池的電量就不會被 充滿。

發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種充電管理電路，旨在解決現在的電源適配器輸 出的充電電壓無法與充電電池的飽和電壓相匹配的問題。本發明實施例是這樣實現的，一種充電管理電路，所述充電管理電路包括輸入端與電源適配器的輸出端連接，輸出端與充電電池連接的升/降壓單元；輸入端與所述充電電池連接，對充電電壓進行檢測的電壓檢測單元；以及輸入端接所述電壓檢測單元的輸出端，輸出端接所述升/降壓單元的控制端，根 據所述充電電壓與預知的飽和電壓，控制所述升/降壓單元調節所述電源適配器輸出的充 電電壓與飽和電壓相匹配的控制單元。本發明實施例的另一目的在於提供一種電源適配裝置，所述電源適配裝置包括電 源適配器和上述的充電管理電路。 在本發明實施例中，本充電管理電路將電源適配器輸出的充電電壓調節成與充電 電池的飽和電壓相匹配的電壓，這樣使得電源適配器輸出的充電電壓得到了有效地擴展， 電源適配器就不會因為其輸出的充電電壓小於充電電池的飽和電壓，而不能將電池電量充滿倆。


圖1是本發明實施例提供的充電管理電路的結構圖；圖2是本發明實施例提供的充電管理電路的電路示例圖。
具體實施例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。圖1示出了本發明實施例提供的充電管理電路的結構。充電管理電路包括升/降壓單元100、電壓檢測單元200和控制單元30 0。升/降壓單元100的輸入端與電源適配器的輸出端連接，輸出端與充電電池連 接；電壓檢測單元200的輸入端與充電電池連接，對充電電壓進行檢測；控制單元300的輸入端接電壓檢測單元200的輸出端，控制單元300的輸出端接 升/降壓單元100的控制端，根據充電電壓與預知的飽和電壓，控制單元300控制升/降壓 單元100調節電源適配器輸出的充電電壓與飽和電壓相匹配。作為本發明一實施例，充電管理電路還包括 連接在升/降壓單元100、充電電池以及控制單元300之間的充電電流檢測單元 400，充電電流檢測單元400的輸入端與升/降壓單元100的輸出端連接，充電電流檢測單 元400的輸出端與控制單元300的輸入端連接。在電源適配器的輸出端與升/降壓單元100的輸入端之間連接有防止電源適配器 的極性與充電電池的極性不相匹配的防反插單元500。在升/降壓單元100的輸出端與充電電流檢測單元400的輸入端之間連接有整流 濾波單元600。圖2示出了本發明實施例提供的充電管理電路的示例電路結構。作為本發明一實施例，升/降壓單元100包括升壓模塊101、第一驅動模塊102、第二驅動模塊103、第一開關模塊104、第二開關 模塊105和儲能模塊106 ；升壓模塊101的輸入端作為升/降壓單元100的控制端接控制單元300，升壓模 塊101的輸出端分別接第一驅動模塊102的輸入端和第二驅動模塊103的輸入端，第一驅 動模塊102的輸出端接第一開關模塊104的控制端，第二驅動模塊103的輸出端接第二開 關模塊105的控制端，第一開關模塊104的輸入端作為升/降壓單元100的輸入端通過防 反插單元500接電源適配器的輸出端，第一開關模塊104的輸出端接儲能模塊106的第一 端，第二開關模塊105的輸入端接儲能模塊106的第二端，儲能模塊106的第二端作為升/ 降壓單元100的輸出端，第二開關模塊105的輸出端接地。作為本發明一實施例，升壓模塊101為比較器U1，比較器Ul的第一比較負輸入端 INl-接控制單元300，比較器Ul的第二比較負輸入端IN2-接控制單元300，比較器Ul的第 一比較正輸入端INl+和第二比較正輸入端IN2+同時接固定電壓，比較器Ul的第一輸出端 OUTl接第一驅動模塊102的輸入端，比較器Ul的第二輸出端0UT2接第二驅動模塊103的 輸入端；第一驅動模塊102包括第一三極體Ql和第二三極體Q2，第一三極體Ql和第二三 極管Q2的基極同時接比較器Ul的第一輸出端0UT1，第一三極體Ql的發射極接第二三極體 Q2的發射極，第二三極體Q2的集電極接地；
第二驅動模塊103包括第三三極體Q3和第四三極體Q4，第三三極體Q3和第四三 極管Q4的基極同時接比較器Ul的第二輸出端0UT2，第三三極體Q3的發射極接第四三極體 Q4的發射極，第四三極體Q4的集電極接地；第一開關模塊104包括第一 MOS管Q5，第一 MOS管Q5的源極作為升/降壓單元100的輸入端通過防反插單元500接電源適配器的輸出端和第一三極體Ql的集電極，第一 MOS管Q5的柵極同時接第一三極體Ql和第二三極體Q2的發射極，第一 MOS管Q5的漏極接 儲能模塊106的第一端；第二開關模塊105包括第二 MOS管Q6，第二 MOS管Q6的柵極同時接第三三極體Q3和第四三極體Q4的發射極，第二 MOS管Q6的漏極接儲能模塊106的第二端，第二 MOS管 Q6的源極接地；儲能模塊106為電感Li，電感Ll的第一端接第一 MOS管Q5的漏極，電感Ll的第
二端接第二 MOS管Q6的漏極。作為本發明一實施例，控制單元300採用控制晶片U2，控制晶片U2的第一輸入端 1/01接電壓檢測單元200的輸出端，控制晶片U2的第一輸出端PWMl接比較器Ul的第一比 較負輸入端mi-，控制晶片U2的第二輸出端PWM2和第三輸出端PWM3接比較器Ul的第二 比較負輸入端IN2-。作為本發明一實施例，充電電流檢測單元400包括電流感測電阻401、第一分壓模塊402、第二分壓模塊403以及差分放大器404 ；電流感測電阻401的第一端作為充電電流檢測單元400的輸入端通過整流濾波單 元600接升/降壓單元100的輸出端，電流感測電阻401的第二端接充電電池，第一分壓模 塊402的輸入端接電流感測電阻401的第一端，第一分壓模塊402的輸出端接差分放大器 404的反相輸入端，第二分壓模塊403的輸入端接電流感測電阻401的第二端，第二分壓模 塊403的輸出端接差分放大器404的同相輸入端，差分放大器404的輸出端接控制單元300 的輸入端，具體為，差分放大器404的輸出端接控制晶片U2的第二輸入端1/02。本充電管理電路的工作過程為充電準備階段電壓檢測單元200檢測電源適配器輸出的充電電壓，控制單元300根據檢測到的 充電電壓與預知的飽和電壓進行比較，如果充電電壓大於飽和電壓，控制晶片U2的第三輸 出端PWM3輸出高電平，相當於關閉控制晶片U2的第二輸出端PWM2的輸出，第一輸出端 PWMl輸出降壓PWM信號，第一輸出端PWMl輸出的降壓PWM信號經過比較器Ul和第一驅動 模塊102後，發送到第一 MOS管Q5的柵極，第一 MOS管Q5開始導通，電感Ll有電流通過， 產生反激電壓，降低充電電壓，使得充電電壓與飽和電壓相匹配；如果充電電壓小於飽和電 壓，第一輸出端PWMl輸出恆定電壓信號，控制晶片U2的第三輸出端PWM3輸出低電平，第二 輸出端PWM2輸出升壓PWM信號，第二輸出端PWM2輸出的升壓PWM信號經過比較器Ul和第 二驅動模塊103後，發送到第二 MOS管Q6的柵極，第二 MOS管Q6開始導通，電感Ll有電流 通過，產生反激電壓，升高充電電壓，使得充電電壓與飽和電壓相匹配。充電進行階段電壓檢測單元200檢測充電電池的電池電壓，控制單元300根據檢測到的電池電 壓與預知的飽和電壓進行比較，如果電池電壓小於飽和電壓，控制單元300控制升/降壓單元100對電源適配器輸出的充電電壓進行調整，得到恆流電壓對充電電池進行充電，如果 電池電壓等於飽和電壓，控制單元300控制升/降壓單元100降低電源適配器輸出的充電 電流，充電電流檢測單元400開始檢測，當檢測到充電電流等於電池充電完成時的電流閾 值時，控制單元300中斷充電過程，充電結束。本發明實施例還提供一種電源適配裝置，電源適配裝置包括電源適配器和上述的 充電管理電路。在本發明實施例中，本充電管理電路將電源適配器輸出的充電電壓調節成與充電 電池的飽和電壓相匹配的電壓，這樣使得電源適配器輸出的充電電壓得到了有效地擴展， 電源適配器就不會因為其輸出的充電電壓小於充電電池的飽和電壓，而不能將電池電量充滿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。
權利要求
一種充電管理電路，其特徵在於，所述充電管理電路包括輸入端與電源適配器的輸出端連接，輸出端與充電電池連接的升/降壓單元；輸入端與所述充電電池連接，對充電電壓進行檢測的電壓檢測單元；以及輸入端接所述電壓檢測單元的輸出端，輸出端接所述升/降壓單元的控制端，根據所述充電電壓與預知的飽和電壓，控制所述升/降壓單元調節所述電源適配器輸出的充電電壓與飽和電壓相匹配的控制單元。
2.如權利要求1所述的充電管理電路，其特徵在於，所述升/降壓單元包括升壓模塊、第一驅動模塊、第二驅動模塊、第一開關模塊、第二開關模塊和儲能模塊；所述升壓模塊的輸入端作為所述升/降壓單元的控制端接所述控制單元，所述升壓 模塊的輸出端分別接所述第一驅動模塊的輸入端和第二驅動模塊的輸入端，所述第一驅動 模塊的輸出端接所述第一開關模塊的控制端，所述第二驅動模塊的輸出端接所述第二開關 模塊的控制端，所述第一開關模塊的輸入端作為所述升/降壓單元的輸入端接所述電源適 配器的輸出端，所述第一開關模塊的輸出端接所述儲能模塊的第一端，所述第二開關模塊 的輸入端接所述儲能模塊的第二端，所述儲能模塊的第二端作為所述升/降壓單元的輸出 端，所述第二開關模塊的輸出端接地。
3.如權利要求2所述的充電管理電路，其特徵在於，所述升壓模塊為比較器，所述比 較器的第一比較負輸入端接所述控制單元，所述比較器的第二比較負輸入端接所述控制單 元，所述比較器的第一比較正輸入端和第二比較正輸入端同時接固定電壓，所述比較器的 第一輸出端接所述第一驅動模塊的輸入端，所述比較器的第二輸出端接所述第二驅動模塊 的輸入端；所述第一驅動模塊包括第一三極體和第二三極體，第一三極體和第二三極體的基極同 時接所述比較器的第一輸出端，第一三極體的發射極接第二三極體的發射極，第二三極體 的集電極接地；所述第二驅動模塊包括第三三極體和第四三極體，第三三極體和第四三極體的基極同 時接所述比較器的第二輸出端，第三三極體的發射極接第四三極體的發射極，第四三極體 的集電極接地；所述第一開關模塊包括第一 MOS管，所述第一 MOS管的源極作為升/降壓單元的輸 入端接所述電源適配器的輸出端和第一三極體的集電極，所述第一 MOS管的柵極同時接第 一三極體和第二三極體的發射極，所述第一 MOS管的漏極接所述儲能模塊的第一端；所述第二開關模塊包括第二 MOS管，所述第二 MOS管的柵極同時接第三三極體和第 四三極體的發射極，所述第二 MOS管的漏極接所述儲能模塊的第二端，所述第二 MOS管的源 極接地；所述儲能模塊為電感，所述電感的第一端接第一 MOS管的漏極，所述電感的第二端接 第二 MOS管的漏極。
4.如權利要求3所述的充電管理電路，其特徵在於，所述控制單元採用控制晶片，所述 控制晶片的第一輸入端接所述電壓檢測單元的輸出端，所述控制晶片的第一輸出端接所述 比較器的第一比較負輸入端，所述控制晶片的第二輸出端和第三輸出端接所述比較器的第 二比較負輸入端。
5.如權利要求1所述的充電管理電路，其特徵在於，所述充電管理電路還包括連接在所述升/降壓單元、充電電池以及控制單元之間的充電電流檢測單元，所述充 電電流檢測單元的輸入端與所述升/降壓單元的輸出端連接，所述充電電流檢測單元的輸 出端與所述控制單元的輸入端連接。
6.如權利要求5所述的充電管理電路，其特徵在於，所述充電電流檢測單元包括電流感測電阻、第一分壓模塊、第二分壓模塊以及差分放大器；所述電流感測電阻的第一端作為充電電流檢測單元的輸入端接所述升/降壓單元的 輸出端，所述電流感測電阻的第二端接所述充電電池，所述第一分壓模塊的輸入端接所述 電流感測電阻的第一端，所述第一分壓模塊的輸出端接所述差分放大器的反相輸入端，所 述第二分壓模塊的輸入端接所述電流感測電阻的第二端，所述第二分壓模塊的輸出端接所 述差分放大器的同相輸入端，所述差分放大器的輸出端接所述控制單元的輸入端。
7.如權利要求6所述的充電管理電路，其特徵在於，在所述電源適配器的輸出端與升 /降壓單元的輸入端之間連接有防止所述電源適配器的極性與充電電池的極性不相匹配的 防反插單元。
8.如權利要求7所述的充電管理電路，其特徵在於，在所述升/降壓單元的輸出端與充 電電流檢測單元的輸入端之間連接有整流濾波單元。
9. 一種電源適配裝置，其特徵在於，所述電源適配裝置包括電源適配器和權利要求1 至8任一項所述的充電管理電路。
全文摘要
本發明適用於電池供電設備技術領域，提供了一種充電管理電路及電源適配裝置，該充電管理電路包括升/降壓單元、電壓檢測單元以及控制單元。在本發明中，本充電管理電路將電源適配器輸出的充電電壓調節成與充電電池的飽和電壓相匹配的電壓，這樣使得電源適配器輸出的充電電壓得到了有效地擴展，電源適配器就不會因為其輸出的充電電壓小於充電電池的飽和電壓，而不能將電池電量充滿。
文檔編號H02J7/00GK101807805SQ20101013735
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月26日 優先權日2010年3月26日
發明者孔令濤, 郭華龍, 龔小明 申請人:深圳市斯爾頓科技有限公司;深圳市莫廷影像技術有限公司