CN101783519A - 一种充电器管理电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种充电器管理电路，其中，该充电器管理电路包括：电源上电检测电路，电池极性检测电路，电池状态检测电路，电池电压检测电路，充电控制电路，功率管充电输出电路，LED指示灯控制电路，所述LED指示灯控制电路，用于根据各个检测电路的检测结果控制指示灯的工作状态；所述充电控制电路，用于根据各个检测电路的检测结果控制功率管充电输出电路是否对锂离子电池充电。能有效地实时监测锂离子电池的状态，并控制对锂离子电池的充电电流，进而大大提高锂离子电池充电的安全性和可靠性，延长锂离子电池的使用寿命。

Description

一种充电器管理电路
技术领域
本发明涉及一种电池充电器，尤其涉及一种适合各种型号锂离子电池的充电管理电路。
背景技术
锂离子电池由于其容量大和电压高于AA电池，因此被应用在越来越多的场合，同时又因为锂离子电池本身的化学特性，充电环境容易引起发生爆炸，所以对充电管理电路要求很高，一般用锂离子电池的电子产品都配有专门的充电器。这样当一个家庭具有多种不同的电子产品时，例如不同型号不同厂商的手机，就需要多个专用的锂离子充电器，遗失或损坏其中一个都必须重新配置。因此，市场上出现了一种称为万能的充电器，这种万能充电器能对各种型号的锂离子电池充电，但它是由简单的分立器件搭建而成，有致命的缺点：不能对锂离子电池实行实时监测，容易发生电池爆炸现象。
因此，随着不同电子产品技术的普及以及其匹配的充电器的日趋成熟和不断丰富，以及电子产品用户的海量增长，如何提高锂离子电池充电的安全性和可靠性，延长锂离子电池的使用寿命，使充电器产品更具有市场竞争力，成为急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充电器管理电路，能有效地实时监测锂离子电池的状态，并控制对锂离子电池的充电电流，进而大大提高锂离子电池充电的安全性和可靠性，延长锂离子电池的使用寿命。
为解决本发明的技术问题，本发明公开一种充电器管理电路，其中，该充电器管理电路包括：电源上电检测电路，电池极性检测电路，电池状态检测电路，电池电压检测电路，充电控制电路，功率管充电输出电路，LED指示灯控制电路；其中
所述电源上电检测电路，电池极性检测电路，电池状态检测电路，电池电压检测电路均分别与所述LED指示灯控制电路及充电控制电路相连，所述充电控制电路还与所述功率管充电输出电路；
所述电源上电检测电路，用于检测所述锂离子电池当前是否上电；
所述电池极性检测电路，用于检测锂离子电池放入锂离子万能充电器时的电池极性；
所述电池状态检测电路，用于检测锂离子电池的当前电池状态；
所述电池电压检测电路，用于检测锂离子电池当前的电压；
所述LED指示灯控制电路，用于根据各个检测电路的检测结果控制指示灯的工作状态；
所述充电控制电路，用于根据各个检测电路的检测结果控制功率管充电输出电路是否对锂离子电池充电。
较优的，当所述电池电压检测电路检测电池电压充到约4.15V时，所述电池电压检测电路进一步用于将检测结果发送到所述充电控制电路，由所述充电控制电路控制功率管充电输出电路由恒流充电转为恒压充电。
较优的，当所述电池电压检测电路检测电池电压充到4.2V时，所述电池电压检测电路进一步用于将检测结果发送到所述LED指示灯控制电路，由LED指示灯控制电路控制饱和指示灯点亮，所述充电控制电路进一步用于根据检测结果控制功率管充电输出电路为充电停止。
较优的，所述充电器管理电路还包括过热保护电路，所述过热保护电路与所述充电控制电路连接，用于将当前温度传给所述充电控制电路，由所述充电控制电路控制功率管充电输出电路当温度达到某个预设温度值时，不对所述锂离子电池充电。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明公开的充电器管理电路，所述LED指示灯控制电路，用于根据各个检测电路的检测结果控制指示灯的工作状态；所述充电控制电路，用于根据各个检测电路的检测结果控制功率管充电输出电路是否对锂离子电池充电。能有效地实时监测锂离子电池的状态，并控制对锂离子电池的充电电流，进而大大提高锂离子电池充电的安全性和可靠性，延长锂离子电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例之一种锂离子万能充电器管理电路框图；
图2为本发明实施例之一种电池正负极充电控制模块电路原理图；
图3为本发明实施例之一种电池状态及电池正负级判断模块电路原理图；
图4为本发明实施例之一种电路内部的电源上电检测电路原理图；
图5为本发明实施例之一种电路内部恒流充电控制模块电路原理图；
图6为本发明实施例之一种电路内部过热保护电路原理图。
具体实施例
下面结合说明书附图对本发明的锂离子万能充电器管理电路进行具体说明。
请参阅图1，为本发明实施例之一种锂离子万能充电器管理电路框图，该锂离子万能充电器管理电路可以包括：电源上电检测电路11，电池极性检测电路12，电池状态检测电路13，电池电压检测电路14，充电控制电路15，功率管充电输出电路16，LED指示灯控制电路17。
该电源上电检测电路11、电池极性检测电路12、电池状态检测电路13以及电池电压检测电路14均与LED指示灯控制电路17连接，分别输出各自的检测信号到LED指示灯控制电路17，LED指示灯控制电路17分别可以连接指示灯L1、L2、L3，不同的指示灯可以表示不同的检测状态。电池极性检测电路12、电池状态检测电路13以及电池电压检测电路14还可以均与充电控制电路15连接，分别输出检测信号至充电控制电路15，由充电控制电路15根据不同的检测结果控制锂离子电池是否充电。同时，充电控制电路15还连接功率管充电输出电路16，控制功率管充电输出电路16的工作状态，即充电控制电路15控制功率管充电输出电路16是否给锂离子电池充电。
该锂离子万能充电器管理电路的工作流程可以如下所述，当该锂离子电池放到充电器上时，如果此时电源电压没有接入，该锂离子万能充电器管理电路由锂离子电池供电，由于这时锂离子电池作为供电电源，锂离子电池以约0.8mA的电流放电。该锂离子万能充电器管理电路对电池状态进行检测，例如电源上电检测电路11检测锂离子电池当前是否上电，电池极性检测电路12检测锂离子电池放入锂离子万能充电器时的电池极性，电池状态检测电路13检测锂离子电池的当前电池状态，电池电压检测电路14检测锂离子电池当前的电压等。
如果锂离子电池已损坏，电池状态检测电路13将检测到的检测结果发送到LED指示灯控制电路17；或者当锂离子电池电压过低，电池电压检测电路14将检测到的检测结果发送到LED指示灯控制电路17，由LED指示灯控制电路17控制电池指示灯L1为熄灭。如果锂离子电池是满的，电池状态检测电路13将检测到的检测结果发送到LED指示灯控制电路17，由LED指示灯控制电路17控制指示灯L3点亮表示不用充电。如果电池状态正常且电池电量未满，电池状态检测电路13将检测到的检测结果发送到LED指示灯控制电路17，由LED指示灯控制电路17控制电池指示灯L1点亮，同时，充电控制电路15根据检测结果控制功率管充电输出电路16给锂离子电池充电。
该锂离子万能充电器接上电源电压后，该该锂离子万能充电器管理电路内的各个检测电路也对锂离子电池进行检测，电池指示灯L1熄灭表示锂离子电池已损坏，不对锂离子电池充电。当电池电压检测电路14检测到电池电压大于4.2V时，将检测结果发送到LED指示灯控制电路17，由LED指示灯控制电路17控制饱和指示灯L3亮，同时，充电控制电路15根据检测结果控制功率管充电输出电路1不对锂离子电池充电。当电池电压检测电路14检测到电池电压大于1.5V小于4.2V时，将检测结果发送到LED指示灯控制电路17，由LED指示灯控制电路17控制充电指示灯L2闪烁，这时，充电控制电路15根据检测结果控制功率管充电输出电路16对锂离子电池正常充电，充电电流恒定为200mA。
当电池电压检测电路14检测电池电压充到约4.15V时，将检测结果发送到充电控制电路15，由充电控制电路15控制功率管充电输出电路16由恒流充电转为恒压充电。
当电池电压检测电路14检测电池电压充到4.2V时，将检测结果发送到LED指示灯控制电路17，由LED指示灯控制电路17控制饱和指示灯L3点亮，充电控制电路15根据检测结果控制功率管充电输出电路16为充电停止。
为防止充电出现过热状态，电路还可以增加过热保护电路，该过热保护电路与充电控制电路15连接，可以将当前温度传给充电控制电路15，由充电控制电路15控制功率管充电输出电路16当温度达到某个预设温度值时，不对锂离子电池充电，例如，当电路温度超过一定温度时，例如100℃时，切断充电电流。
下面分别对上述的检测电路的结构和工作过程进行详细的描述。
请参阅图2，为本发明实施例的电池正负极充电控制电路原理图，本发明的锂离子万能充电器被设计成能适合各种型号的锂离子电池的充电管理电路，所以电池在装入充电器时，有可能正、负级接反，该锂离子万能充电器电路内部设计了自动极性判别模块，并输出一个控制信号给充电的MOS功率管，充电MOS功率管设计为两对PMOS和两对NMOS管，如图2所示，一个控制器(control)连接分别连接两对PMOS和两对NMOS管，当电池正接时，由PMOS管P35和NMOS管N30对电池(battery)充电，当电池反接时，由PMOS管P34和NMOS管N31对电池(battery)充电。
请参阅图3，为本发明实施例之电池状态及电池正负级判断电路原理图，这是对电池状态及电池正负级判断的电路，图中的PIN1和PIN7分别为电池的两极，当PIN1和PIN7的电压差小于1.5V时，输出控制信号A50，A50控制电路断开充电电流，同时这个电路还比较PIN1和PIN7的电平，当PIN7的电平高于PIN1时，判断电池为正接，反之，判断电池为反接。
请参阅图4，为本发明实施例之上电判断电路示意图，VCC为电源电压，在没有接通外加电源电压时，在电路内部电池电压Vbat和VCC之间有一个正向二极管，VCC＝Vbat-0.6V，电池电压Vbat的值一般在4.2V以下，而VCC的额定工作值在5V以上，根据这个差值设计了一个比较器，对电源电压是否上电做判别，当外接电压没加时，比较器输出信号CX1会关断部分模块的工作，只保留对L1，L3提供驱动的模块工作，以此来减小电路的功耗，即减小电池的耗电。
请参阅图5，为本发明实施例之电路内部恒流充电控制电路示意图，图中NMOS管N42的栅极电压1.88V是外接的基准电压(由LED灯导通时的电压1.88V作为基准)，NMOS管N41的栅极电压是电池电压经电阻分压而得，它能实时反应电池的充电电平，当电池电压小于4.15V时，P45、P46、P47、P48、N38和电阻R7组成一个恒流源，恒流源的设计值是1mA，P45、P46和充电功率管P34，P35(见图2)组成电流镜，P34、P35的宽长比是P45、P46的宽长比的200倍，因此对锂离子电池的充电电流就恒定为200mA.
请参阅图6，为本发明实施例之电路内部温度保护电路示意图，主要是一个比较器，图中的Vref3是一个内部参考电压，设计值是400mV，作为比较器差分输入的一端，比较器差分输入的另一端是一个PN结二极管，根据PN结二极管的温度特性即PN结正向压降随温度升高而下降，PN结正向压降在常温下约为600mV，当结温超过100℃时，比较器翻转，输出一个信号关断充电电流，以保护电路和电池。
在上述具体实施方式介绍锂离子万能充电器管理电路中，其设计参数如下表1所述：
表1
Figure G2009101082239D00041

Claims (4)

1.一种充电器管理电路，其特征在于，该充电器管理电路包括：电源上电检测电路，电池极性检测电路，电池状态检测电路，电池电压检测电路，充电控制电路，功率管充电输出电路，LED指示灯控制电路；其中
所述电源上电检测电路，电池极性检测电路，电池状态检测电路，电池电压检测电路均分别与所述LED指示灯控制电路及充电控制电路相连，所述充电控制电路还与所述功率管充电输出电路；
所述电源上电检测电路，用于检测所述锂离子电池当前是否上电；
所述电池极性检测电路，用于检测锂离子电池放入锂离子万能充电器时的电池极性；
所述电池状态检测电路，用于检测锂离子电池的当前电池状态；
所述电池电压检测电路，用于检测锂离子电池当前的电压；
所述LED指示灯控制电路，用于根据各个检测电路的检测结果控制指示灯的工作状态；
所述充电控制电路，用于根据各个检测电路的检测结果控制功率管充电输出电路是否对锂离子电池充电。
2.如权利要求1所述的充电器管理电路，其特征在于，当所述电池电压检测电路检测电池电压充到约4.15V时，所述电池电压检测电路进一步用于将检测结果发送到所述充电控制电路，由所述充电控制电路控制功率管充电输出电路由恒流充电转为恒压充电。
3.如权利要求1所述的充电器管理电路，其特征在于，当所述电池电压检测电路检测电池电压充到4.2V时，所述电池电压检测电路进一步用于将检测结果发送到所述LED指示灯控制电路，由LED指示灯控制电路控制饱和指示灯点亮，所述充电控制电路进一步用于根据检测结果控制功率管充电输出电路为充电停止。
4.如权利要求1所述的充电器管理电路，其特征在于，所述充电器管理电路还包括过热保护电路，所述过热保护电路与所述充电控制电路连接，用于将当前温度传给所述充电控制电路，由所述充电控制电路控制功率管充电输出电路当温度达到某个预设温度值时，不对所述锂离子电池充电。
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