CN102122737B - 一种电池驱动开关的多模式充电方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池驱动充电开关的多模式充电方法，其利用电池来驱动充电的开关，避免人体因误触而发生意外，且集合多种充电模式，使用常规的电子元器件则能依椐电池不同的状态切换相适应的充电模式、针对不同的充电模式给予不同的充电提示，包括低温、欠压充电情况下的涓流充电模式、恒流、恒压充电模式、定时模式、电池过热及严重欠压保护等功能，本发明还提供了使用上述方法的装置，具有电池高精度标准充电、预防电池发生自燃或爆炸等意外的优点。
Description
技术领域
本发明属于电池充电领域，具体涉及一种电池驱动充电开关的多模式充电方法及装置。
背景技术
随着当前社会的发展，各种电子仪器设备都以轻便携带为主，各种功能的电子设备都有可能随时随地用得上，因而电池成为了其必要的组成部分，电池的充电方法也应运而生。市面上不断有高端电池专用充电器件推出，也有将液晶、LCD产品用于充电指示，但这些专用器件和液晶、LCD需要庞大的辅助电路驱动或执行方能完成充电管理功能，实际作为充电的应用时，在材料供应、成本、体积、可靠性等方面存在过大的缺点，其利用多种非常规的电子元器件方能实现多种充电模式且针对不同的充电模式给予不同的充电提示，且大多充电器无法根据是否接入电池而进行充电，人体因误触充电端则有可能发生意外。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种集合多种模式的充电方法及装置，其利用电池来驱动充电的开关，且包括低温、欠压充电情况下的涓流充电、恒流充电、恒压充电、定时模式及电池过热及严重欠压保护等功能。
本发明所述的一种电池驱动开关的多模式充电方法，包括以下步骤：
1)制备一充电端口、电子开关和开关电源，电池接入充电端口时所述电子开关因电池提供导通电压而导通，进而接通电源输出端与充电端口的充电主线开始充电，此时第一LED指示灯不亮，第二LED指示灯点亮；
2)电池不接充电端口时电子开关无电压提供而截止，进而断开电源输出端与充电端口的充电主线，此时第一LED指示灯点亮，第二LED指示灯不亮；
3)制备一光电耦合器、电压供应端、电流反馈端和电压反馈端，所述光电耦合器连接开关电源，根据电压供应端与电压反馈端的电压差值控制电源输出电压的大小并根据电流反馈端的反馈信号控制电源输出电流的大小；
4)制备一电压基准电路，所述电压基准电路由电源输出端供电，经电压基准集成电路稳压后向各级控制电路提供控制比较的电压基准；
5)制备一定时电路和一个三极管，当到达设定时间后定时电路输出信号导通所述三极管，使电池提供驱动电子开关的电压引导至三极管处加载，从而令电子开关截止，实现充电的结束动作；
6)制备一电流控制电路连接至电流反馈端，当充电电流等于或低于恒流值时，充电端负极电压值大小等于或小于恒流参考电压值，所述电流控制电路输出高电平信号至电流反馈端，调整电源输出电压将充电电流提高；当充电电流大于恒流值时，充电端负极电压值大小大于恒流参考电压值，所述电流控制电路输出低电平信号至电流反馈端，调整电源输出电压将充电电流降低，实现恒流充电过程；
7)制备一电压控制电路连接至电压反馈端，当电池电压小于恒压充电电压阀值时，电压控制电路通过电压反馈端将电源控制在稍高于电池电压值的电压输出值；当电池电压大于或等于恒压充电电压阀值时，电压控制电路通过电压反馈端将电源输出电压锁定至一恒压值，实现恒压充电过程；
8)制备一欠压充电控制电路和电池低温检测控制电路，所述欠压充电电路检测到电池欠压或电池低温检测电路检测到电池温度过低时，各输出信号至电流控制电路降低参考电流值，电流控制电路通过光电耦合器调整电源至涓流输出模式；
9)制备一电池高温及严重欠压检测电路和三极管，电池温度过高或严重欠压时电池高温及严重欠压检测电路输出信号导通所述三极管，从而令电子开关截止，实现充电的结束动作，此时第一、第二LED指示灯同亮。
本发明所述的电池驱动开关的多模式充电方法的装置，其包括电源输出端、充电端口、第一三极管和充电开关，所述充电开关为一MOS功率管，其源极和漏极分别连接充电端口和电源输出端，栅极连接第一三极管的集电极，第一三极管的基极连接充电端口的电池电压端，发射极接地。
所述装置还包括一依次连接的电压输出端、光电耦合器、电流反馈端及电压反馈端、电流控制电路及电压控制电路，所述光电耦合器连接电源。
所述装置还包括一定时电路、高温及严重欠压检测控制电路、第二三极管和第三三极管，所述第二三极管的基极连接定时电路的定时输出端，集电极和发射极分别连接电池电压端和地端；所述第三三极管的基极连接高温检测控制电路，集电极和发射极分别连接电池电压端和地端，所述高温及严重欠压检测控制电路的温度感应器置于电池组中。
所述装置还包括一低温检测控制电路、欠压控制电路和一小功率MOS管，所述小功率MOS管栅极分别连接低温检测控制电路和欠压控制电路，源极和漏极分别连接地端和电流控制电路，低温检测控制电路中温度感应器置于电池组。
使用本发明能够达到的有益效果是：利用常规的电子元器件则能依椐电池不同的状态切换相适应的充电模式、针对不同的充电模式给予不同的充电提示，其整合低温、欠压充电情况下的涓流充电模式、恒流恒压充电模式、定时模式、电池过热及严重欠压保护等功能于一体，且利用电池来驱动充电的开关，避免人体因误触而发生意外。
下面结合附图与实施例，对本发明作进一步的详细说明：
附图说明
图1为本发明的具体电路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种电池驱动开关的多模式充电方法，包括以下步骤：
1)制备一充电端口、电子开关VT1、Q1和开关电源，电池接入充电端口时因电池提供导通电压VB+而导通Q1，所述电子开关VT1的栅极通电处于低电平而导通，进而接通电源输出端与充电端口间的充电主线开始充电，此时LED1指示灯不亮，LED2指示灯点亮；
2)电池不接充电端口时无电压VB+提供，Q1截止，电子开关VT1栅极处于高电平而截止，进而断开电源输出端与充电端口的充电主线，此时LED1指示灯点亮，LED2指示灯不亮；
3)制备一光电耦合器U1、电压供应端Vcc、电流反馈端和电压反馈端，所述光电耦合器U1连接开关电源，根据电压供应端Vcc与电压反馈端的电压差值控制电源输出电压的大小并根据电流反馈端的反馈信号控制电源输出电流的大小；
4)制备一电压基准电路，所述电压基准电路由电源输出端供电，经电压基准集成电路U2稳压后向各级控制电路提供控制比较的电压基准；
5)制备一定时电路和一个三极管Q2，当到达设定时间后定时电路输出信号t导通三极管Q2，使原导通Q1的基极电压处于低电平而令Q1截止，电子开关VT1栅极处于高电平而截止，实现VT1的关断，即充电的结束动作；
6)制备一电流控制电路连接至电流反馈端，当充电电流等于或低于恒流值时，充电端负极VB-电压值大小等于或小于恒流参考电压值，所述电流控制电路U4输出高电平信号至电流反馈端，调整电源输出电压将充电电流提高；当充电电流大于恒流值时，充电端负极VB-电压值大小大于恒流参考电压值，所述电流控制电路U4输出低电平信号至电流反馈端，调整电源输出电压将充电电流降低，实现恒流充电过程；
7)制备一电压控制电路连接至电压反馈端，电压控制电路中的U3、R10、R11控制输出信号，当电池电压小于恒压充电电压阀值时，电压控制电路通过电压反馈端将电源控制在稍高于电池电压值的电压输出值；当电池电压大于或等于恒压充电电压阀值时，电压控制电路通过电压反馈端将电源输出电压锁定至一恒压值，实现恒压充电过程；
8)制备一欠压充电控制电路和电池低温检测控制电路，所述欠压充电电路的比较器U5检测到电池欠压或电池低温检测电路的比较器U6检测到电池温度过低时，各输出信号至电流控制电路的比较器U4，所述电流控制电路的比较器U4进而输出涓流充电信号至电流反馈端，调整电源至涓流输出模式；
9)制备一电池高温及严重欠压检测电路和三极管Q3，电池温度过高或严重欠压时电路中的比较器U7输出低电平截止所述三极管Q3，Q2导通而Q1截止，从而令电子开关VT1截止，实现充电的结束动作，此时LED1、LED2指示灯同亮。
本发明所述的电池驱动开关的多模式充电方法的装置，其包括电源输出端、充电端口、三极管Q1和充电开关VT1，所述充电开关VT1为一MOS功率管，其源极和漏极分别连接充电端口和电源输出端，栅极连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极连接充电端口的电池电压端，发射极接地，电池驱动的充电过程：当接上电池时，电池提供电压VB+导通三极管Q1，进而导通充电开关VT1，实现充电主线的导通；当取出电池时，电池电压VB+端无电压而截止三极管Q1，进而截止充电开关VT1，实现充电主线的断开。
所述装置还包括一依次连接的电压输出端Vcc、光电耦合器U1、电流反馈端及电压反馈端、电流控制电路及电压控制电路，所述光电耦合器U1连接开关电源，其由电压输出端Vcc提供电压，并根据各反馈端输出的信号控制开关电源的输出电压及输出电流变化。
所述装置还包括一电压基准电路，所述电压基准电路由电源输出端Vcc供电，经电压基准集成电路U2稳压后向各级控制电路提供控制比较的电压基准。
所述电压控制电路中的电压基准集成电路U3、R10、R11控制输出信号，当电池电压小于恒压充电电压阀值时，电压控制电路通过电压反馈端将电源控制在稍高于电池电压值的电压输出值；当电池电压大于或等于恒压充电电压阀值时，电压控制电路通过电压反馈端将电源输出电压锁定至一恒压值，实现恒压充电过程。
所述电流控制电路连接至电流反馈端，当充电电流等于或低于恒流值时，充电端负极VB-电压值的大小等于或小于恒流参考电压值，所述电流控制电路U4输出高电平信号至电流反馈端，调整电源输出电流将充电电流提高；当充电电流大于恒流值时，充电端负极VB-电压值的大小大于恒流参考电压值，所述电流控制电路U4输出低电平信号至电流反馈端，调整电源输出电流将充电电流降低，实现恒流充电过程。
所述装置还包括一定时电路、高温及严重欠压检测控制电路、三极管Q2和三极管Q3，所述三极管Q2的基极连接定时电路的定时输出端t，集电极通过电阻R4连接电池电压端VB+，发射极接地，定时电路输出定时信号时导通Q2，加在Q1基极的电压变为低电平，从而令Q1截止实现充电开关VT1的截止，即断开充电电路；所述三极管Q3的基极连接高温及严重欠压检测控制电路，集电极通过电阻R5连接电池电压端VB+，发射极接地端，所述高温及严重欠压检测控制电路的温度感应器置于电池组中，电池温度过高或电池低于安全电压下限时，高温及严重欠压检测控制电路输出低电平，Q3截止，电池电压端电压VB+导通Q2而使Q1截止，实现截止VT1的效果，即断开充电电路。
所述装置还包括一低温检测控制电路、欠压控制电路和一小功率MOS管VT2，所述小功率MOS管VT2的栅极分别连接低温检测控制电路的比较器U6和欠压控制电路的比较器U5，源极和漏极分别连接地端和电流控制电路，低温检测控制电路中温度感应器置于电池组，当低温检测控制电路和欠压控制电路输出信号时，MOS管VT2导通进而改变电流控制电路中比较器U4的同相端电压，即降低发出充电电流信号的参考电压值，改变电流控制电路的输出信号为涓流输出信号，进行涓流充电。
以上发明所述仅为本发明的最佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明基础上所作的修改、替换或改进等，均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电池驱动开关的多模式充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备一充电端口、电子开关和开关电源，电池接入充电端口时所述电子开关因电池提供导通电压而导通，进而接通电源输出端与充电端口的充电主线开始充电，此时第一LED指示灯不亮，第二LED指示灯点亮；
2)电池不接充电端口时电子开关无电压提供而截止，进而断开电源输出端与充电端口之间的充电主线，此时第一LED指示灯点亮，第二LED指示灯不亮；
3)制备一光电耦合器、电压供应端、电流反馈端和电压反馈端，所述光电耦合器连接开关电源，根据电压供应端与电压反馈端的电压差值控制电源输出电压的大小并根据电流反馈端的反馈信号控制电源输出电流的大小；
4)制备一电压基准电路，所述电压基准电路由电源输出端供电，经电压基准集成电路稳压后向各级控制电路提供控制比较的电压基准。
2.根据权利要求1所述的电池驱动开关的多模式充电方法，其特征在于，制备一定时电路和一个三极管，当到达设定时间后定时电路输出信号导通所述三极管，使电池提供驱动电子开关的电压引导至三极管处加载，从而令电子开关截止，实现充电的结束动作。
3.根据权利要求1所述的电池驱动开关的多模式充电方法，其特征在于，制备一电流控制电路连接至电流反馈端，当充电电流等于或低于恒流值时，充电端负极电压值大小等于或小于恒流参考电压值，所述电流控制电路输出高电平信号至电流反馈端，调整电源输出电压将充电电流提高；当充电电流大于恒流值时，充电端负极电压值大小大于恒流参考电压值，所述电流控制电路输出低电平信号至电流反馈端，调整电源输出电压将充电电流降低，实现恒流充电过程。
4.根据权利要求3所述的种电池驱动开关的多模式充电方法，其特征在于，制备一欠压充电控制电路、电池低温检测控制电路、电池高温检测电路、和严重欠压检测电路和三极管，所述欠压充电电路检测到电池欠压或电池低温检测电路检测到电池温度过低时，各输出信号至电流控制电路降低参考电流值，通过光电耦合器调整电源至涓流输出模式；电池温度过高或严重欠压时，电池高温检测电路或严重欠压检测电路输出信号导通所述三极管，从而令电子开关截止，实现充电的结束动作。
5.根据权利要求1所述的电池驱动开关的多模式充电方法，其特征在于，制备一电压控制电路，当电池电压小于恒压充电电压阀值时，电压控制电路通过电压反馈端将电源控制在稍高于电池电压值的输出值；当电池电压大于或等于恒压充电电压阀值时，电压控制电路通过电压反馈端将电源输出电压锁定至一恒压值，实现恒压充电过程。
6.一种实施权利要求1所述的电池驱动开关的多模式充电方法的装置，其包括电源输出端、充电端口、第一三极管、电池电压端和充电开关，其特征在于，所述充电开关为一MOS功率管，其源极和漏极分别连接充电端口和电源输出端，栅极连接第一三极管的集电极，第一三极管的基极连接电池电压端，发射极接地。
7.根据权利要求6所述的电池驱动开关的多模式充电装置，其特征在于，还包括一定时电路、高温及严重欠压检测控制电路、第二三极管和第三三极管，所述第二三极管的基极连接定时电路的定时输出端，集电极和发射极分别连接电池电压端和地端，所述第三三极管的基极连接高温及严重欠压检测控制电路，集电极和发射极分别连接电池电压端和地端，所述高温及严重欠压检测控制电路中的温度感应器置于电池组中。
8.根据权利要求6所述的电池驱动开关的多模式充电装置，其特征在于，还包括一电压输出端、光电耦合器、电压反馈端、电流控制电路和电压控制电路，所述电压输出端依次连接光电耦合器、电压反馈端及电流反馈端、电流控制电路及电压控制电路，所述光电耦合器连接电源。
9.根据权利要求6所述的电池驱动开关的多模式充电装置，其特征在于，还包括一电压基准电路，所述电压基准电路中的基准电压集成电路连接电源输出端、光电耦合器及各级控制电路的基准端。
10.根据权利要求8所述的电池驱动开关的多模式充电装置，其特征在于，还包括一低温检测控制电路、欠压控制电路和一小功率MOS管，所述小功率MOS管栅极分别连接低温检测控制电路和欠压控制电路，源极和漏极分别连接地端和电流控制电路，所述低温检测控制电路中的温度感应器置于电池组中。
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