CN101710722B - 一种充电电路以及led灯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于LED领域，提供了一种充电电路以及LED灯装置；充电电路包括：电压转换模块、储能元件、恒流模块以及恒压模块；恒压模块的一端通过储能元件连接至电压转换模块的输出端，恒压模块的另一端连接至充电电池的正极；恒流模块的一端连接至电压转换模块的反馈端，恒流模块的另一端连接至充电电池的负极。本发明提供的充电电路通过电压转换模块将输入的直流电压进行转换后通过恒流模块对充电电池进行恒流充电，当充电电池的电压达到设定值时，通过恒压模块对充电电池进行恒压充电；延长了充电电池的使用寿命；同时该电路简单可靠，节约了成本。

Description

一种充电电路以及LED灯装置
技术领域
本发明属于LED领域，尤其涉及一种充电电路以及LED灯装置。
背景技术
现有技术中采用锂电池作为应急电源的LED应急灯的设计中，有的用恒压的方式，这种方式电路本身的功耗大，且如果供电电压大于电池的保护电压时，即使电池带有保护板，也会大大降低电池的寿命，严重的会产生爆炸的危险；也有的用专用的锂电池充电芯片或用单片机控制，这种方式虽能做的安全可靠，但往往成本过高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充电电路以及LED灯装置，旨在解决现有的充电电路采用专用的锂电池充电芯片导致成本高以及现有的充电电路会降低充电电池的使用寿命的问题。
本发明是这样实现的，一种充电电路，所述充电电路包括：电压转换模块、储能元件、恒流模块以及恒压模块；所述恒压模块的一端通过所述储能元件连接至所述电压转换模块的输出端，所述恒压模块的另一端连接至充电电池的正极；所述恒流模块的一端连接至所述电压转换模块的反馈端，所述恒流模块的另一端连接至所述充电电池的负极；所述电压转换模块将输入的直流电压进行转换后通过所述恒流模块对所述充电电池进行恒流充电，当所述充电电池的电压达到设定值时，通过所述恒压模块对所述充电电池进行恒压充电。
其中，所述恒流模块进一步包括：运放模块、电流取样电阻以及第一单向导通元件；所述电流取样电阻的一端接地，所述电流取样电阻的另一端连接至所述充电电池的负极，且所述电流取样电阻的另一端还连接至所述运放模块的第一输入端；所述运放模块的第二输入端连接一参考电压；所述运放模块的输出端通过所述第一单向导通元件连接至所述电压转换模块的反馈端。
其中，所述恒流模块中，所述参考电压采用电阻串联结构获得，在所述运放模块的输出端与地之间依次串联连接第一电阻以及第二电阻；所述第一电阻与所述第二电阻的串联连接端连接至所述运放模块的第二输入端。
其中，所述恒压模块包括：第一箝位电阻、第二箝位电阻以及第二单向导通元件；所述第二单向导通元件的一端通过所述储能元件连接至所述电压转换模块的输出端，所述第二单向导通元件的另一端连接至所述充电电池的正极；所述第一箝位电阻与所述第二箝位电阻依次串联连接在所述第二单向导通元件的一端与地之间；所述第一箝位电阻与所述第二箝位电阻的串联连接端连接至所述电压转换模块的反馈端。
其中，所述充电电路还包括：整流滤波电路，其输出端连接至所述电压转换模块的输入端，将输入的直流电压进行整流滤波处理后输出给所述电压转换模块。
其中，所述整流滤波电路包括：二极管以及第一电容；所述二极管的阳极接收所述输入的直流电压，所述二极管的阴极连接至所述电压转换模块的输入端，所述二极管的阴极还通过所述第一电容接地。
其中，所述充电电路还包括：补偿电路，其第一端连接至所述电压转换模块的反馈端，所述补偿电路的第二端连接至所述恒流模块的一端，所述补偿电路的第三端连接至所述恒压模块的一端。
其中，所述补偿电路包括：第三电阻和第二电容，所述第三电阻的一端作为所述补偿电路的第一端连接至电压转换模块的反馈端FB，所述第三电阻的另一端连接所述第二电容的一端，且所述第三电阻与第二电容的串联连接端作为所述补偿电路的第二端连接至所述恒流模块的一端，所述第二电容的另一端作为所述补偿电路的第三端连接至所述恒压模块的一端。
其中，所述储能元件为电感，所述电感的一端连接至所述电压转换模块的输出端，所述电感的另一端连接至所述恒压模块的一端。
本发明实施例的另一目的还在于提供一种LED灯装置，包括LED灯、LED驱动电路、AC/DC电源转换电路、充电电池、充电电路以及用于控制所述AC/DC电源转换电路与所述充电电池之间切换的电源切换控制电路；所述充电电路的输入端连接至所述AC/DC电源转换电路的输出端，所述充电电路的输出端连接所述充电电池，用于给所述充电电池充电；所述充电电路为上述充电电路。
本发明提供的充电电路通过电压转换模块将输入的直流电压进行转换后通过恒流模块对充电电池进行恒流充电，当充电电池的电压达到设定值时，通过恒压模块对充电电池进行恒压充电；延长了充电电池的使用寿命；同时该电路简单可靠，节约了成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的LED灯装置的模块结构图；
图2是本发明实施例提供的充电电路的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的充电电路通过电压转换模块将输入的直流电压进行转换后通过恒流模块对充电电池进行恒流充电，当充电电池的电压达到设定值时，通过恒压模块对充电电池进行恒压充电；延长了充电电池的使用寿命；同时该电路简单可靠，节约了成本。
本发明实施例提供的充电电路主要应用于给LED灯装置中的充电电池进行充电；图1示出了本发明实施例提供的LED灯装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。
LED灯装置包括：AC/DC电源转换电路1、充电电池2、充电电路3、电源切换控制电路4、LED驱动电路5以及LED灯6；其中AC/DC电源转换电路1的输出端分别连接至充电电路3的输入端以及LED驱动电路5的第一输入端；充电电路3的输出端连接至充电电池2的输入端，充电电池2的输出端连接至LED驱动电路5的第二输入端；电源切换控制电路4的输出端分别连接至AC/DC电源转换电路1的控制端以及充电电池2的控制端；AC/DC电源转换电路1将输入的交流电源转换为直流电源后输出给充电电路3以及LED驱动电路5；电源切换控制电路4用于控制AC/DC电源转换电路1与充电电池2之间切换；LED驱动电路5用于驱动LED灯6工作。交流供电时，交流输入经整流滤波、AC/DC转换、LED驱动等电路，同时给电池充电；应急时，自动切换到电池供电。
上述充电电路3的电路图如图2所示，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。
充电电路3包括：电压转换模块32、储能元件L2、恒流模块33以及恒压模块34；其中，恒压模块34的一端通过储能元件L2连接至电压转换模块32的输出端SW，恒压模块34的另一端连接至充电电池2的正极；恒流模块33的一端连接至电压转换模块32的反馈端FB，恒流模块33的另一端连接至充电电池2的负极；电压转换模块32将输入的直流电压进行转换后通过恒流模块33对充电电池2进行恒流充电，当充电电池2的电压达到设定值时，通过恒压模块34对充电电池2进行恒压充电。这里的电压转换模块32采用常用的DC/DC降压(或升降压)芯片。
在本发明实施例中，恒流模块33包括：运放模块U6B、电流取样电阻R25以及第一单向导通元件；其中，电流取样电阻R25的一端接地，电流取样电阻R25的另一端连接至充电电池2的负极，且电流取样电阻R25的另一端还连接至运放模块U6B的第一输入端；运放模块U6B的第二输入端连接一参考电压；运放模块U6B的输出端通过第一单向导通元件连接至电压转换模块32的反馈端FB。其中，第一单向导通元件可以为二极管D11，二极管D11的阳极连接至运放模块U6B的输出端，二极管D11的阴极连接至电压转换模块32的反馈端FB。
作为本发明的一个实施例，恒流模块33中，上述参考电压采用电阻串联结构获得，在运放模块U6B的输出端与地之间依次串联连接第一电阻R46以及第二电阻R47；其中第一电阻R46与第二电阻R47的串联连接端S1连接至运放模块U6B的第二输入端，用于为运放模块U6B提供一参考电压，便于在电池的电压逐渐升高时，对运放模块U6B的反馈引脚4的电压进行钳制。
在本发明实施例中，恒压模块34包括：第一箝位电阻R24、第二箝位电阻R45以及第二单向导通元件；其中，第二单向导通元件的一端通过储能元件L2连接至电压转换模块32的输出端SW，第二单向导通元件的另一端连接至充电电池2的正极；第一箝位电阻R24与第二箝位电阻R45依次串联连接在第二单向导通元件的一端与地之间；第一箝位电阻R24与第二箝位电阻R45的串联连接端S2连接至电压转换模块32的反馈端FB。其中，第二单向导通元件可以为二极管D6，二极管D6的阳极通过储能元件L2连接至电压转换模块32的输出端SW，二极管D6的阴极连接至充电电池2的正极。通过外围元件R24、R45，可以很精确的设定电压转换模块32的输出电压，如8.4V，此电压为电池的过充保护电压。
在本发明实施例中，充电电路3还包括：整流滤波电路31，其输出端连接至电压转换模块32的输入端Vin，将输入的直流电压进行整流滤波处理后输出给电压转换模块32。
作为本发明的一个实施例，整流滤波电路31包括：二极管D4以及第一电容C11；其中，二极管D4的阳极接收输入的直流电压，二极管D4的阴极连接至电压转换模块32的输入端Vin，二极管D4的阴极还通过第一电容C11接地。其中，整流滤波电路31还包括与第一电容C11并联连接的电容C20。
在本发明实施例中，充电电路3进一步包括：补偿电路，其第一端连接至电压转换模块32的反馈端FB，补偿电路的第二端连接至恒流模块33的一端，补偿电路的第三端连接至恒压模块34的一端。此补偿电路的作用是为了确保在恒流和恒压充电情况下，电路的稳定工作。
作为本发明的一个实施例，补偿电路进一步包括：第三电阻R48和第二电容C17，第三电阻R48的一端作为补偿电路的第一端连接至电压转换模块32的反馈端FB，第三电阻R48的另一端连接所述第二电容C17的一端，且第三电阻R48与第二电容C17的串联连接端S3作为补偿电路的第二端连接至恒流模块33的一端，第二电容C17的另一端作为补偿电路的第三端连接至恒压模块34的一端。这里的恒压模块34的一端可以是第二单向导通元件的一端，比如图2中二极管D6的阳极；这里的恒流模块33的一端可以是第一单向导通元件位于电压转换模块32侧的一端，比如图2中二极管D11的阴极；另外，如图2所示，第三电阻R48与第二电容C17的串联连接端S3还与第一箝位电阻R24和第二箝位电阻R45的串联连接端S2相连。
在本发明实施例中，储能元件可以为电感L2，其中，电感L2的一端连接至电压转换模块32的输出端SW，电感L2的另一端连接至恒压模块34的一端。为了使电感L2两端的电压稳定以及滤除噪声，充电电路3还包括：稳压二极管ZD3以及电容C18，其中稳压二极管ZD3的阴极连接至电压转换模块32的输出端SW，稳压二极管ZD3的阳极接地；电容C18的一端连接至电感L2的另一端，电容C18的另一端接地。
作为本发明的一个实施例，充电电路3还包括连接在电压转换模块32的输出端SW与BST之间的电容C16。
为了更进一步说明本发明实施例提供的充电电路3，现结合图2详述本发明实施例提供的充电电路3的工作原理如下，为了便于说明，假设充电电池2采用锂电池，假设输入给充电电路3的直流电压为12V。
电压转换模块32的输入端Vin接收12V直流电压，开始锂电池的电压较低，采用恒流模块33对锂电池进行恒流充电；其中充电电流的大小由电流取样电阻R25的阻值来确定(可以设定充电电流为1A)，随着锂电池被充电，锂电池的电压逐渐升高，当锂电池的电压达到8.4V时，通过第一箝位电阻R24与第二箝位电阻R45可以将电压转换模块32得反馈端FB的电压固定在其参考电压上，输出电压不会增加，此时可以通过恒压模块34对锂电池进行恒压充电，而充电电流会逐渐减小，直至为零。其中，第三电阻R48以及第二电容C17构成了环路补偿电路，可以确保在恒流充电和恒压充电的情况下，整个电路稳定工作。另外，当没有交流电输入，由锂电池供电时，二极管D6和运放模块U6B的第一输入端反向偏置，可以防止锂电池通过充电电路放电。当采用恒压充电时，二极管D11反向偏置，可以防止电流流入运放模块U6B中。
本发明实施例提供的充电电路通过电压转换模块将输入的直流电压进行转换后通过恒流模块对充电电池进行恒流充电，当充电电池的电压达到设定值时，通过恒压模块对充电电池进行恒压充电；延长了充电电池的使用寿命；同时该电路简单可靠，节约了成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种充电电路，其特征在于，所述充电电路包括：电压转换模块、储能元件、恒流模块以及恒压模块；
所述恒压模块的一端通过所述储能元件连接至所述电压转换模块的输出端，所述恒压模块的另一端连接至充电电池的正极；
所述恒流模块的一端连接至所述电压转换模块的反馈端，所述恒流模块的另一端连接至所述充电电池的负极；
所述电压转换模块将输入的直流电压进行转换后通过所述恒流模块对所述充电电池进行恒流充电，当所述充电电池的电压达到设定值时，通过所述恒压模块对所述充电电池进行恒压充电；
其中，所述恒流模块包括：
运放模块、电流取样电阻以及第一单向导通元件；
所述电流取样电阻的一端接地，所述电流取样电阻的另一端连接至所述充电电池的负极，且所述电流取样电阻的另一端还连接至所述运放模块的第一输入端；
所述运放模块的第二输入端连接一参考电压；所述运放模块的输出端通过所述第一单向导通元件连接至所述电压转换模块的反馈端。
2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述恒流模块中，所述参考电压采用电阻串联结构获得，在所述运放模块的输出端与地之间依次串联连接第一电阻以及第二电阻；所述第一电阻与所述第二电阻的串联连接端连接至所述运放模块的第二输入端。
3.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述恒压模块包括：
第一箝位电阻、第二箝位电阻以及第二单向导通元件；
所述第二单向导通元件的一端通过所述储能元件连接至所述电压转换模块的输出端，所述第二单向导通元件的另一端连接至所述充电电池的正极；
所述第一箝位电阻与所述第二箝位电阻依次串联连接在所述第二单向导通元件的一端与地之间；
所述第一箝位电阻与所述第二箝位电阻的串联连接端连接至所述电压转换模块的反馈端。
4.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括：
整流滤波电路，其输出端连接至所述电压转换模块的输入端，将输入的直流电压进行整流滤波处理后输出给所述电压转换模块。
5.如权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括：二极管以及第一电容；
所述二极管的阳极接收所述输入的直流电压，所述二极管的阴极连接至所述电压转换模块的输入端，所述二极管的阴极还通过所述第一电容接地。
6.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括：
补偿电路，其第一端连接至所述电压转换模块的反馈端，所述补偿电路的第二端连接至所述恒流模块的一端，所述补偿电路的第三端连接至所述恒压模块的一端。
7.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述补偿电路包括：第三电阻和第二电容，所述第三电阻的一端作为所述补偿电路的第一端连接至电压转换模块的反馈端FB，所述第三电阻的另一端连接所述第二电容的一端，且所述第三电阻与第二电容的串联连接端作为所述补偿电路的第二端连接至所述恒流模块的一端，所述第二电容的另一端作为所述补偿电路的第三端连接至所述恒压模块的一端。
8.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述储能元件为电感，所述电感的一端连接至所述电压转换模块的输出端，所述电感的另一端连接至所述恒压模块的一端。
9.一种LED灯装置，包括LED灯、LED驱动电路、AC/DC电源转换电路、充电电池、充电电路以及用于控制所述AC/DC电源转换电路与所述充电电池之间切换的电源切换控制电路；所述充电电路的输入端连接至所述AC/DC电源转换电路的输出端，所述充电电路的输出端连接所述充电电池，用于给所述充电电池充电；其特征在于，所述充电电路为权利要求1-2、4-8任一项所述的充电电路。
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