CN101938148B - 一种电池充电电路及电池供电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电路领域，提供了一种电池充电电路及电池供电设备，所述电路包括：升压电路，用于将电池电压升压输出给负载充电；负载检测电路，用于检测电池充电电路的负载状态，输出负载状态电平信号；主控单片机，用于接收所述负载状态电平信号，判断存在负载时输出开通控制信号，判断无负载时输出关断控制信号；以及通断控制电路，用于接收所述开通或者关断控制信号，根据所述开通或者关断控制信号开通或者关断所述升压电路的充电通路。本发明通过单片机控制充电电路的工作状态，为电路的结构设计节省空间，增加电路的可靠性。

Description

一种电池充电电路及电池供电设备
技术领域
本发明属于电路领域，尤其涉及一种电池充电电路及电池供电设备。
背景技术
常见的充电电路在插上电池负载后，立即自动进行充电，当这种电路运用在内部电池供电的设备中给外部电池充电时，由于长时间处于待机升压状态，静态电流将不可避免的达到一个很大的值，达到3-5mA甚至更高，这是采用电池，特别是容量较小的电池供电的设备所不允许的。为了解决这个问题，可以在充电回路加入硬开关，又由于在外部结构上加入一个专用的开关，为充电电路的结构设计增加了复杂性。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电池充电电路，旨在解决采用电池供电的充电电路在无负载的情况下静态电流过大的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种电池充电电路，所述电路包括：
升压电路，用于将电池电压升压输出给负载充电；
负载检测电路，用于检测电池充电电路的负载状态，输出负载状态电平信号；
主控单片机，用于接收所述负载状态电平信号，判断存在负载时输出开通控制信号，判断无负载时输出关断控制信号；以及
通断控制电路，用于接收所述开通或者关断控制信号，根据所述开通或者关断控制信号开通或者关断所述升压电路的充电通路；
所述升压电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10，二极管D10，电容C7，电感L2和升压芯片U5，升压电路采用MC34063系列芯片实现；
所述负载检测电路包括电阻R12、电阻R13，二极管D11、二极管D12，电容C6和三极管Q4；
所述主控单片机包括单片机MCU和开关SW1；
所述通断控制电路包括电阻R11和P-MOS管Q3；
所述升压芯片U5有八个引脚，其引脚1与所述二极管D10的正极、所述电感L2的一端相连，所述电感L2的另一端与所述电阻R10的一端相连；
引脚2与所述三极管Q4的发射极相连；
引脚3与所述电容C7的一端相连，所述电容C7的另一端接地；
引脚4接地；
引脚5与所述电阻R7、电阻R8的一端相连，所述电阻R8的另一端接地，所述电阻R7的另一端与所述二极管D10的负极相连；
引脚6与所述P-MOS管Q3的漏极相连；
引脚7与所述电阻R9的一端相连，所述电阻R9的另一端与所述P-MOS管Q3的漏极相连；
引脚8与所述电阻R10的一端相连，所述电阻R10的另一端与所述引脚7、所述电感L2相连；
所述电容C6的一端与所述二极管D10的负极相连，另一端接地；
所述二极管D11的负极与所述二极管D12的正极相连，所述二极管D11的正极为负载连接端USB-，所述二极管D12的负极接地；
所述三极管Q4的基极与所述电阻R13的一端相连，所述电阻R13的另一端与所述二极管D11的正极相连，所述三极管Q4的发射极与所述升压芯片U5的引脚2相连，所述三极管Q4的集电极与所述电阻R12相连，所述电阻R12的另一端与所述二极管D10的负极相连，且所述二极管D10的负极为负载连接端USB+；
所述单片机MCU的输出端USBCONTROL与所述电阻R11相连，输入端USBDETECT与所述三极管Q4的集电极相连，所述单片机MCU的一个引脚接所述开关SW1，所述开关SW1的另一端接地，所述单片机MCU的另一引脚接电池；
所述电阻R11的一端与所述单片机MCU的输出端USBCONTROL相连，另一端与所述P-MOS管Q3的栅极相连，所述P-MOS管Q3的源极与电池相连，其漏极与所述升压电路相连。
本发明实施例的另一目的在于提供一种包含上述电池充电电路的电池供电设备。
本发明实施例通过单片机控制充电电路的工作状态，为电路的结构设计节省空间，增加电路的可靠性，可以将电池供电设备向外充电时的待机工作状态的静态电流降低约98％，大大提高了电池供电设备充电电路的待机时间和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电池充电电路的结构原理图；
图2是本发明实施例提供的电池充电电路的电路结构图。
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。
本发明实施例通过单片机对充电电路的负载进行判断，当检测到有负载时，开通充电电路，使得充电电路处于充电状态；当断开负载时，单片机自动切断充电电路。
图1示出了本发明实施例提供的电池充电电路的结构原理，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
该电池充电电路可以广泛应用于各种电池供电设备中。
升压电路1将电池电压升压后输出，例如将3.7V升压到5V输出，给负载充电。
负载检测电路2用来检测负载状态，输出负载状态电平信号。
主控单片机3接收负载检测电路2输出的负载状态电平信号，控制充电电路的工作状态，判断存在负载时输出开通控制信号，判断无负载时输出关断控制信号。
通断控制电路4接收主控单片机3输出的开通或者关断控制信号，根据相应的开通或者关断控制信号，开通或者关断升压电路2的充电通路。
在本发明实施例中，主控单片机3接收负载检测电路2的负载状态电平信号，根据接收的负载状态电平信号输出相应的开通或者关断控制信号，发送给通断控制电路4，通断控制电路4接收到主控单片机3输出的开通或者关断控制信号后，开通或关断升压电路1的充电通路。若负载检测电路2检测到存在负载时，主控单片机3向通断控制电路4输出开通控制信号，升压电路1工作，给负载充电。若负载检测电路2检测无负载时，主控单片机3向通断控制电路4输出关断控制信号，工作电路关断。负载检测电路2继续检测负载状态的变化情况。
图2示出了本发明实施例提供的充电电路的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
其中，升压电路采用MC34063系列芯片实现。
升压电路1包括电阻R7、R8、R9、R10，二极管D10，电容C7，电感L2和升压芯片U5。
升压芯片U5有八个引脚，升压芯片U5的引脚1(Sc)与二极管D10的正极、电感L2的一端相连，电感L2的另一端与电阻R10的一端相连；
引脚2(Se)与负载检测电路2中的三极管Q4的发射极相连；
引脚3(Cap)与电容C7的一端相连，电容C7的另一端接地；
引脚4(Gnd)接地；
引脚5(Vfb)与电阻R7、R8的一端相连，电阻R8的另一端接地，电阻R7的另一端与二极管D10的负极相连；
引脚6(Vcc)与P-MOS管Q3的漏极相连；
引脚7(Isen)与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与P-MOS管Q 3的漏极相连；
引脚8(DrC)与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与引脚7(Isen)、电感L2相连。
负载检测电路2包括电阻R12、R13，二极管D11、D12，电容C6和三极管Q4。
电容C6的一端与升压电路1中的二极管D10的负极相连，另一端接地；
二极管D11的负极与二极管D12的正极相连，二极管D11的正极为负载连接端USB-，二极管D12的负极接地；
三极管Q4的基极与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端与二极管D11的正极相连，三极管Q4的发射极与升压芯片U5的引脚2(Se)相连，三极管Q4的集电极与电阻R12相连，电阻R12的另一端与升压电路1中二极管D10的负极相连，且二极管D10的负极为负载连接端USB+。
主控单片机3包括单片机MCU和开关SW1，单片机MCU的输出端USBCONTROL与通断控制电路4中的电阻R11相连，输入端USBDETECT与负载检测电路2中三极管Q4的集电极相连，单片机MCU的一个引脚接开关SW1，开关SW1的另一端接地，单片机MCU的另一引脚接电池Vcc。
通断控制电路4包括电阻R11和P-MOS管Q3。
电阻R11的一端与主控单片机3中单片机MCU的输入端USBCONTROL相连，另一端与P-MOS管Q3的栅极相连，P-MOS管Q3的源极与电池Vcc相连，其漏极与升压电路1相连。
电路的工作过程如下：
单片机MCU由电池Vcc供电，控制充电电路的工作状态，单片机MCU的输出端USBCONTROL电平控制P-MOS管Q3的通断。
单片机MCU输入端USBDETECT电平信号用来判断三极管Q4集电极电平状态，三极管Q4及其周边元件构成负载检测电路2。升压芯片U5及其周边电子元件构成升压电路1，将电池电压Vcc升压，例如从3.7V升压到5V(图中USB+、USB-间电压)输出。
在按下开关SW1瞬间，单片机MCU的输入端USBCONTROL置低电平，使得三极管管Q3开通，升压芯片U5及其周围升压电路进入工作状态。同时，单片机MCU的输入端USBDETECT检测三极管Q4的集电极电压。
若USB+和USB-之间存在负载，则有电流通过二极管D1、D2，使得三极管Q4的基极得到一定值，例如约0.6V的电压，三极管Q4导通，其集电极电压被拉到地。即当存在负载时，单片机MCU的输入端USBDETECT检测到电平为0，此时控制继续开通单片机MCU的输入端USBCONTROL，电路进入充电状态。
同时，单片机MCU在工作过程中继续检测三极管Q4的集电极电压，以便判断负载被拔出等情况，使得及时切断电路，单片机MCU进入休眠状态。
若USB+和USB-之间无负载，则没有电流通过二极管D1、D2，三极管Q4的基极电压仍为0，三极管Q4仍然处于关断状态，集电极电压被电阻R12拉高，即电池电压Vcc。即无负载时，输入端USBDETECT检测到电平为高电平Vcc，此时控制继续关断单片机MCU的输入端USBCONTROL，电路关断，单片机进入休眠状态。
本发明实施例通过单片机控制充电电路的工作状态，为电路的结构设计节省空间，增加电路的可靠性，可以将电池供电设备向外充电时的待机工作状态的静态电流降低约98％，大大提高了电池供电设备充电电路的待机时间和可靠性。
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 (2)

1.一种电池充电电路，其特征在于，所述电路包括：
升压电路，用于将电池电压升压输出给负载充电；
负载检测电路，用于检测电池充电电路的负载状态，输出负载状态电平信号；
主控单片机，用于接收所述负载状态电平信号，判断存在负载时输出开通控制信号，判断无负载时输出关断控制信号；以及
通断控制电路，用于接收所述开通或者关断控制信号，根据所述开通或者关断控制信号开通或者关断所述升压电路的充电通路；
所述升压电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10，二极管D10，电容C7，电感L2和升压芯片U5，升压电路采用MC34063系列芯片实现；
所述负载检测电路包括电阻R12、电阻R13，二极管D11、二极管D12，电容C6和三极管Q4；
所述主控单片机包括单片机MCU和开关SW1；
所述通断控制电路包括电阻R11和P-MOS管Q3；
所述升压芯片U5有八个引脚，其引脚1与所述二极管D10的正极、所述电感L2的一端相连，所述电感L2的另一端与所述电阻R10的一端相连；
引脚2与所述三极管Q4的发射极相连；
引脚3与所述电容C7的一端相连，所述电容C7的另一端接地；
引脚4接地；
引脚5与所述电阻R7、电阻R8的一端相连，所述电阻R8的另一端接地，所述电阻R7的另一端与所述二极管D10的负极相连；
引脚6与所述P-MOS管Q3的漏极相连；
引脚7与所述电阻R9的一端相连，所述电阻R9的另一端与所述P-MOS管Q3的漏极相连；
引脚8与所述电阻R10的一端相连，所述电阻R10的另一端与所述引脚7、所述电感L2相连；
所述电容C6的一端与所述二极管D10的负极相连，另一端接地；
所述二极管D11的负极与所述二极管D12的正极相连，所述二极管D11的正极为负载连接端USB-，所述二极管D12的负极接地；
所述三极管Q4的基极与所述电阻R13的一端相连，所述电阻R13的另一端与所述二极管D11的正极相连，所述三极管Q4的发射极与所述升压芯片U5的引脚2相连，所述三极管Q4的集电极与所述电阻R12相连，所述电阻R12的另一端与所述二极管D10的负极相连，且所述二极管D10的负极为负载连接端USB+；
所述单片机MCU的输出端USBCONTROL与所述电阻R11相连，输入端USBDETECT与所述三极管Q4的集电极相连，所述单片机MCU的一个引脚接所述开关SW1，所述开关SW1的另一端接地，所述单片机MCU的另一引脚接电池；
所述电阻R11的一端与所述单片机MCU的输出端USBCONTROL相连，另一端与所述P-MOS管Q3的栅极相连，所述P-MOS管Q3的源极与电池相连，其漏极与所述升压电路相连；
单片机MCU由电池供电，控制充电电路的工作状态，单片机MCU的输出端USBCONTROL电平控制P-MOS管Q3的通断；
单片机MCU输入端USBDETECT电平信号用来判断三极管Q4集电极电平状态，三极管Q4及其周边元件构成负载检测电路；升压芯片U5及其周边电子元件构成升压电路，将电池电压升压；
在按下开关SW1瞬间，单片机MCU的输入端USBCONTROL置低电平，使得三极管Q3开通，升压芯片U5及其周围升压电路进入工作状态，同时，单片机MCU的输入端USBDETECT检测三极管Q4的集电极电压；
当存在负载时，单片机MCU的输入端USBDETECT检测到电平为0，此时控制继续开通单片机MCU的输入端USBCONTROL，电路进入充电状态；
同时，单片机MCU在工作过程中继续检测三极管Q4的集电极电压，以便判断负载是否存在，使得及时切断电路，单片机MCU进入休眠状态；
无负载时，输入端USBDETECT检测到电平为高电平，此时控制继续关断单片机MCU的输入端USBCONTROL，电路关断，单片机进入休眠状态。
2.一种包含权利要求1的电池充电电路的电池供电设备。
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