CN100361369C - 一种智能充电电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能充电电路，包括充电电源和充电电池，特点是充电电源和充电电池之间设置有充电控制电路，充电控制电路包括一个第一开关电路和与充电电池的正端连接的电池电压检测电路，第一开关电路的控制端与一个单片机的第一信号接口连接，单片机设置有第一开关电路控制程序，当充电电池的电压小于4.9伏，单片机控制第一开关电路以比值1∶3来间隔导通和断开，当充电电池的电压大于4.9伏且小于5.8伏时，单片机控制第一开关电路连续导通，当充电电池的电压大于5.8伏，单片机控制第一开关电路断开，优点在于提供了一种成本低、充电快、耗电省，使用安全、可靠、简单，无过充过放之忧，电池使用寿命长，真正免维护的智能充电电路。

Description

一种智能充电电路

技术领域

本发明涉及一种充电电路，尤其是涉及一种智能充电电路。

背景技术

现在越来越多的小型电器使用多节镍氢/铬多节电池包作为内置免维护后备电池，其优点是成本低，容量大，寿命长。但是过去电源部分从静态功耗和成本的角度考虑绝大部分采用浮充电方式，用这种方式对电池的影响主要有如下几点：充电电流I_charg＝(V_charg-V_batt)/R，其中I_charg：充电电流；V_charg：充电电压为固定值；V_batt：电池电压，每节电池放空时为1.2V，充满时为1.45V；R：限流电阻为固定值；从上面公式可看出，浮充电方式存在以下缺陷：1.电池在完全放空的情况下，当电池电压过低，同时因充电电压和限流电阻固定，会导致起始充电电流过大，会减短电池寿命；2.当电池发生异常时无保护措施，例如内部有二节短路会导致充电电流严重加大，最终会使电池过度发热而损坏电池，严重时会使电池爆炸或引起火灾；3.当电池节数过多，因充满和放空时电池电压压差变大，要想使充满时电流小于1/20C(C为电池额定容量)，则起始充电电流会过大，使电池寿命缩短；4.电池充满后再长期浮充会消耗内部电解液，使电池容量减小，严重影响电池使用寿命。在上述的情况下，如无完善的充电电路和充电保护装置，电池容易产生爆炸损坏设备，更有可能引起火灾，同时过充过放现象会使电池寿命严重缩短。为了解决上述技术所存在的缺陷，人们在电池中设置了一块专门的控制芯片来制成一种专用的智能电池，但是，这种专用芯片的成本较高，且在不充电时存在较严重的“关机漏电现象”，电池会从专用芯片的电压检测部分放电，从而使电池的静态耗电过大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种成本低、充电快、耗电省，使用安全、可靠、简单，无过充过放之忧，真正免维护的智能充电电路。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种智能充电电路，包括充电电源和充电电池，所述的充电电源和所述的充电电池之间设置有充电控制电路，所述的充电控制电路包括一个第一开关电路和与所述的充电电池的正端连接的电池电压检测电路，所述的第一开关电路的控制端与一个单片机的第一信号接口连接，所述的单片机设置有第一开关电路控制程序，当所述的充电电池的电压小于4.9伏，所述的单片机控制所述的第一开关电路间隔导通和断开，所述的第一开关电路的导通时间与所述的第一开关电路的断开时间的比值为1∶3，当所述的充电电池的电压大于4.9伏且小于5.8伏时，所述的单片机控制所述的第一开关电路连续导通，当所述的充电电池的电压大于5.8伏，所述的单片机控制所述的第一开关电路断开。

所述的电池电压检测电路包括充放电电路和比较器，所述的充放电电路包括一个第一电阻和第一电容，所述的第一电容一端接地，所述的第一电容的另一端与所述的第一电阻的一端连接，所述的第一电容的另一端同时连接到所述的比较器的正输入端，所述的第一电阻的另一端与第二电阻的一端连接，所述的第二电阻的另一端与所述的充电电池的正端连接，所述的第一电阻同时通过第二开关电路接地，所述的第二开关电路的控制端与所述的单片机的第二信号接口连接，所述的比较器的负输入端连接有比较电压，所述的比较器的输出端通过第九电阻与所述的单片机的第三信号接口连接，所述的单片机设置有电池电压检测程序，电池电压检测程序如下：断开所述的第一开关电路；导通所述的第二开关电路，等待足够长的时间使所述的第一电容放电完毕；断开所述的第二开关电路使所述的充电电池对所述的第一电容充电；等待足够长的时间使所述的第一电容充电到所述的充电电池的电压；导通所述的第二开关电路并开始计时；当所述的比较器的输出端的信号为0时，停止计时并断开所述的第二开关电路；将所测时间与时间基准值比较算出所测电压，完成电压检测；导通所述的第一开关电路返回充电程序。

所述的比较器通过一个第三开关电路与负载连接，在负载工作时，所述的第三开关电路导通，在负载关闭时，所述的第三开关电路断开。

所述的第一开关电路包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管，所述的第一金属氧化物半导体场效应晶体管的源极通过第三电阻和第一二极管与所述的充电电池的正端连接，所述的第一金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述的充电电源连接，所述的第一金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极通过一个第四电阻与所述的第一金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极连接后并接于第一三极管的集电极，所述的第一三极管的发射极接地，所述的第一三极管的基极通过第五电阻与型号为89C51的单片机的第一信号接口连接。

所述的第二开关电路为一个第二三极管，所述的第二三极管的集电极与所述的第一电阻连接，所述的第二三极管的发射极接地，所述的第二三极管的基极通过第六电阻与所述的型号为89C51的单片机的第二信号接口连接。

所述的第三开关电路包括第三三极管，所述的第三三极管的集电极与所述的比较器连接，在所述的第三三极管的集电极与所述的比较器之间通过第二电容接地连接，所述的第三三极管的发射极与所述的充电电池的正端连接，所述的第三三极管的基极通过第七电阻与第四三极管的集电极连接，所述的第四三极管的发射极接地，所述的第四三极管的基极通过第八电阻与负载连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于提供了一种成本低、充电快、耗电省，使用安全、可靠、简单，无过充过放之忧，电池使用寿命长，真正免维护的智能充电电路；设置的第一开关电路可以在电池电压小于4.9伏时，以1∶3的脉宽比例导通和断开，从而使这种状态下的用一个较小的平均充电电流对充电电池充电，可以防止起始充电电流过大而减短电池的寿命；电池电压检测电路可以随时检测电池的电压，与充电控制电路结合可以防止电池的过充和过放；电池充电完毕后彻底切断充电电路，避免对内部电解液的消耗；设置第三开关电路可以防止在负载关闭(话机关机)的情况下电池从电池电压检测电路放电，减少“静态漏电现象”。

附图说明

图1为本发明充电控制电路的原理图；

图2为本发明充电控制电路的电路图；

图3为本发明的充电控制程序；

图4为本发明的电池电压检测程序。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图所示，一种智能充电电路，包括充电电源1和充电电池2，充电电源1和充电电池2之间设置有充电控制电路3，充电控制电路3包括一个第一开关电路31，第一开关电路31包括一个第一金属氧化物半导体场效应晶体管TM1，第一金属氧化物半导体场效应晶体管TM1的源极通过第三电阻R3和第一二极管D1与充电电池2的正端连接，第一金属氧化物半导体场效应晶体管TM1的漏极与充电电源1连接，第一金属氧化物半导体场效应晶体管TM1的漏极通过一个第四电阻R4与第一金属氧化物半导体场效应晶体管TM1的栅极连接后并接于第一三极管T1的集电极，第一三极管T1的发射极接地，第一三极管T1的基极通过第五电阻R5与型号为89C51的单片机(图中未显示)的第一信号接口IO1连接，充电电池2的正端连接有电池电压检测电路4，电池电压检测电路4包括充放电电路41和比较器42，充放电电路41包括一个第一电阻R1和第一电容C1，第一电容C1一端接地，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电容C1的另一端同时连接到比较器42的正输入端，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与充电电池2的正端连接，第一电阻R1同时通过第二开关电路43接地，第二开关电路43包括一个第二三极管T2，第二三极管T2的集电极与第一电阻R1连接，第二三极管T2的发射极接地，第二三极管T2的基极通过第六电阻R6与型号为89C51的单片机的第二信号接口IO2连接，比较器42的负输入端连接有比较电压，比较器42的输出端通过第九电阻R9与单片机的第三信号接口IO3连接，比较器42通过一个第三开关电路5与负载连接，第三开关电路5包括第三三极管T3，第三三极管T3的集电极与比较器42连接，在第三三极管T3的集电极与比较器42之间通过第二电容C2接地连接，第三三极管T3的发射极与充电电池2的正端连接，第三三极管T3的基极通过第七电阻R7与第四三极管T4的集电极连接，第四三极管T4的发射极接地，第四三极管T4的基极通过第八电阻R8与负载连接，在负载工作时，第三开关电路5导通，在负载关闭(如话机关机)时，第三开关电路5断开。单片机整个充电控制程序如图所示：开始充电时，首先进入电池电压检测程序，电池电压检测程序如下：断开第一开关电路31，导通第二开关电路43，等待足够长的时间使第一电容C1放电完毕，断开第二开关电路43使充电电池2对第一电容C1充电，等待足够长的时间使第一电容C1充电到充电电池2的电压，导通第二开关电路43并开始计时，当比较器42的输出端的信号为IO3＝0时，停止计时并断开第二开关电路43，将所测时间与时间基准值比较算出所测电压，完成电压检测，时间基准值可以放进单片机的高端内存，如无高端内存则可用24C64代用，导通第一开关电路31返回充电程序；在完成电池电压检测程序后，充电控制程序判断充电电路是否充电中，是则进入第一开关电路控制程序，否则判断电池电压是否小于5.3伏，是则进入第一开关电路控制程序，否则回到电池电压检测程序；第一开关电路控制程序为：当充电电池2的电压小于4.9伏，单片机控制第一开关电路31间隔导通和断开，第一开关电路31的导通时间与第一开关电路31的断开时间的比值为1∶3，当充电电池2的电压大于4.9伏且小于5.8伏时，单片机控制第一开关电路31连续导通；接下来判断充电电池2的电压是否小于5.8伏，是则继续充电，并且全充方式定时器开始计时，否则启动延时停充定时器，并在下述三种情况下单片机控制第一开关电路31断开：①延时停充定时器计时等于1小时，或②全充方式充电时间大于8小时，或③-dV＞0.05伏；此时充电电路停止充电。

Claims (6)

1、一种智能充电电路，包括充电电源和充电电池，其特征在于所述的充电电源和所述的充电电池之间设置有充电控制电路，所述的充电控制电路包括一个第一开关电路和与所述的充电电池的正端连接的电池电压检测电路，所述的第一开关电路的控制端与一个单片机的第一信号接口连接，所述的单片机设置有第一开关电路控制程序，当所述的充电电池的电压小于4.9伏，所述的单片机控制所述的第一开关电路间隔导通和断开，所述的第一开关电路的导通时间与所述的第一开关电路的断开时间的比值为1∶3，当所述的充电电池的电压大于4.9伏且小于5.8伏时，所述的单片机控制所述的第一开关电路连续导通，当所述的充电电池的电压大于5.8伏，所述的单片机控制所述的第一开关电路断开。

2、如权利要求1所述的一种智能充电电路，其特征在于所述的电池电压检测电路包括充放电电路和比较器，所述的充放电电路包括一个第一电阻和第一电容，所述的第一电容一端接地，所述的第一电容的另一端与所述的第一电阻的一端连接，所述的第一电容的另一端同时连接到所述的比较器的正输入端，所述的第一电阻的另一端与第二电阻的一端连接，所述的第二电阻的另一端与所述的充电电池的正端连接，所述的第一电阻同时通过第二开关电路接地，所述的第二开关电路的控制端与所述的单片机的第二信号接口连接，所述的比较器的负输入端连接有比较电压，所述的比较器的输出端通过第九电阻与所述的单片机的第三信号接口连接，所述的单片机设置有电池电压检测程序，电池电压检测程序如下：断开所述的第一开关电路；导通所述的第二开关电路，等待足够长的时间使所述的第一电容放电完毕；断开所述的第二开关电路使所述的充电电池对所述的第一电容充电；等待足够长的时间使所述的第一电容充电到所述的充电电池的电压；导通所述的第二开关电路并开始计时；当所述的比较器的输出端的信号为0时，停止计时并断开所述的第二开关电路；将所测时间与时间基准值比较算出所测电压，完成电压检测；导通所述的第一开关电路返回充电程序。

3、如权利要求2所述的一种智能充电电路，其特征在于所述的比较器的电源输入端通过一个第三开关电路与负载连接，在负载工作时，所述的第三开关电路导通，在负载关闭时，所述的第三开关电路断开。

4、如权利要求1所述的一种智能充电电路，其特征在于所述的第一开关电路包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管，所述的第一金属氧化物半导体场效应晶体管的源极通过第三电阻和第一二极管与所述的充电电池的正端连接，所述的第一金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述的充电电源连接，所述的第一金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极通过一个第四电阻与所述的第一金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极连接后并接于第一三极管的集电极，所述的第一三极管的发射极接地，所述的第一三极管的基极通过第五电阻与所述的单片机的第一信号接口连接，所述的单片机型号为89C51。

5、如权利要求2所述的一种智能充电电路，其特征在于所述的第二开关电路为一个第二三极管，所述的第二三极管的集电极与所述的第一电阻连接，所述的第二三极管的发射极接地，所述的第二三极管的基极通过第六电阻与所述的单片机的第二信号接口连接，所述的单片机型号为89C51。

6、如权利要求3所述的一种智能充电电路，其特征在于所述的第三开关电路包括第三三极管，所述的第三三极管的集电极与所述的比较器的电源输入端连接，在所述的第三三极管的集电极与所述的比较器的电源输入端之间通过第二电容接地连接，所述的第三三极管的发射极与所述的充电电池的正端连接，所述的第三三极管的基极通过第七电阻与第四三极管的集电极连接，所述的第四三极管的发射极接地，所述的第四三极管的基极通过第八电阻与负载连接。

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