CN103094937A - 一种智能充电电路及灯具 - Google Patents

Abstract

本发明适用于充电电路领域，尤其涉及一种智能充电电路及灯具。在本发明实施例中，智能充电电路采用充电管理芯片和分立元件构成，该智能充电电路采用直流5V电源为锂离子电池充电，具有过充保护、可根据电池电压高低自行调整充电电流的优点，并且具备负载识别功能。

Description

一种智能充电电路及灯具

技术领域

本发明属于充电电路领域，尤其涉及一种智能充电电路及灯具。

背景技术

随着科学技术的不断发展，新材料新技术不断革新，锂离子电池作为新型电能储存介质被广泛应用，它有着能量密度大、输出电压高、自放电小、无记忆效应、长循环寿命等优点，技术已经成熟并应用于各个领域，尤其在便携灯具行业(如手电筒等)，普遍采用锂离子电池作为供电电源，目前市面上有各种各样的锂离子电池充电电路，大都是按照交流220V、直流24V、直流12V的电压等级设计，有着设计简单、方便灵活、技术成熟的优点，被人们广泛采用，但是随着微电子技术的发展，人们身边有着越来越多的直流5V电源，例如电脑USB口、随身便携电源、便携DVD、便携视听设备等，目前还没有采用直流5V电源为锂离子电池充电的充电电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能充电电路，旨在解决现在的充电电路存在无法采用直流5V电源为锂离子电池充电的问题。

本发明是这样实现的，一种智能充电电路，分别接电源和充电电池，所述智能充电电路包括：

分压电阻R1、分压电阻R2、上拉电阻R3、限流电阻R4、电流设置电阻R5、分压电阻R6、分压电阻R7、分压电阻R8、电解电容C1、电容C2、电容C3、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、发光二极管D1、发光二极管D2、充电端子J1和充电管理芯片U1；

所述第一开关管的高电位端为所述智能充电电路的输入端接所述电源正极，所述第一开关管的低电位端接所述充电管理芯片U1的电源输入端，所述充电管理芯片U1的电源输出端接所述充电端子J1的第一端和第二端，所述充电端子J1的第三端接地，所述充电端子J1的第一端和第二端还同时接所述第二开关管的控制端，所述第二开关管的低电位端接地，所述第二开关管的高电位端接所述第一开关管的控制端，所述上拉电阻R3连接在所述第一开关管的高电位端和控制端之间，所述分压电阻R1和分压电阻R2串接在所述电源正极和地之间，所述分压电阻R1和分压电阻R2的公共连接端接所述第二开关管的控制端，所述限流电阻R4、发光二极管D1和发光二极管D2串接在所述充电管理芯片U1的电源输入端和地之间，所述发光二极管D1和发光二极管D2的公共连接端接所述充电管理芯片U1的充电状态输出端，所述充电管理芯片U1的充电电流设置和充电控制使能端通过所述电流设置电阻R5接地，并且接所述第三开关管的低电位端，所述第三开关管的高电位端接所述充电管理芯片U1的电源输出端，所述第三开关管的控制端通过分压电阻R6接所述第四开关管的高电位端，所述第四开关管的低电位端接地，所述分压电阻R7和分压电阻R8串接在所述充电端子J1的第一端和第二端与地之间，所述分压电阻R7和分压电阻R8的公共连接端接所述第四开关管的控制端，所述电解电容C1连接在所述第一开关管的高电位端与地之间，所述电容C2连接在所述第一开关管的低电位端与地之间，所述电容C3连接在所述充电端子J1的第一端和第二端与地之间。

本发明的另一目的在于提供一种灯具，所述灯具包括上述的智能充电电路。

在本发明中，智能充电电路采用充电管理芯片和分立元件构成，该智能充电电路采用直流5V电源为锂离子电池充电，具有过充保护、可根据电池电压高低自行调整充电电流的优点，并且具备负载识别功能。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的智能充电电路的电路结构图；

图2是本发明第二实施例提供的智能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。

图1示出了本发明第一实施例提供的智能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，详述如下：

一种智能充电电路100，分别接电源200和充电电池300，智能充电电路100包括：

分压电阻R1、分压电阻R2、上拉电阻R3、限流电阻R4、电流设置电阻R5、分压电阻R6、分压电阻R7、分压电阻R8、电解电容C1、电容C2、电容C3、第一开关管101、第二开关管102、第三开关管103、第四开关管104、发光二极管D1、发光二极管D2、充电端子J1和充电管理芯片U1；

第一开关管101的高电位端为智能充电电路100的输入端接电源200正极，第一开关管101的低电位端接充电管理芯片U1的电源输入端VDD，充电管理芯片U1的电源输出端BAT接充电端子J1的第一端1和第二端2，充电端子J1的第三端3接地，充电端子J1的第一端1和第二端2还同时接第二开关管102的控制端，第二开关管102的低电位端接地，第二开关管102的高电位端接第一开关管101的控制端，上拉电阻R3连接在第一开关管101的高电位端和控制端之间，分压电阻R1和分压电阻R2串接在电源200正极和地之间，分压电阻R1和分压电阻R2的公共连接端接第二开关管102的控制端，限流电阻R4、发光二极管D1和发光二极管D2串接在充电管理芯片U1的电源输入端VDD和地之间，发光二极管D1和发光二极管D2的公共连接端接充电管理芯片U1的充电状态输出端STAT，充电管理芯片U1的充电电流设置和充电控制使能端PROG通过电流设置电阻R5接地，并且接第三开关管103的低电位端，第三开关管103的高电位端接充电管理芯片U1的电源输出端BAT，第三开关管103的控制端通过分压电阻R6接第四开关管104的高电位端，第四开关管104的低电位端接地，分压电阻R7和分压电阻R8串接在充电端子J1的第一端和第二端与地之间，分压电阻R7和分压电阻R8的公共连接端接第四开关管104的控制端，电解电容C1连接在第一开关管101的高电位端与地之间，电容C2连接在第一开关管101的低电位端与地之间，电容C3连接在充电端子J1的第一端1和第二端2与地之间。

作为本发明一实施例，第一开关管101采用P型MOS管Q1，P型MOS管Q1的栅极为第一开关管101的控制端，P型MOS管Q1的源极为第一开关管101的高电位端，P型MOS管Q1的漏极为第一开关管101的低电位端。

作为本发明一实施例，第二开关管102采用NPN型三极管Q2，NPN型三极管Q2的基极为第二开关管102的控制端，NPN型三极管Q2的集电极为第二开关管102的高电位端，NPN型三极管Q2的发射极为第二开关管102的低电位端。

作为本发明一实施例，第三开关管103采用PNP型三极管Q3，PNP型三极管Q3的基极为第三开关管103的控制端，PNP型三极管Q3的集电极为第三开关管103的低电位端，PNP型三极管Q3的发射极为第三开关管103的高电位端。

作为本发明一实施例，第四开关管104采用NPN型三极管Q4，NPN型三极管Q4的基极为第四开关管104的控制端，NPN型三极管Q4的集电极为第四开关管104的高电位端，NPN型三极管Q4的发射极为第四开关管104的低电位端。

图2示出了本发明第二实施例提供的智能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，详述如下：

作为本发明一实施例，第一开关管101采用PNP型三极管Q5，PNP型三极管Q5的基极为第一开关管101的控制端，PNP型三极管Q5的集电极为第一开关管101的低电位端，PNP型三极管Q5的发射极为第一开关管101的高电位端。

作为本发明一实施例，第二开关管102采用N型MOS管Q6，N型MOS管Q6的栅极为第二开关管102的控制端，N型MOS管Q6的漏极为第二开关管102的高电位端，N型MOS管Q6的源极为第二开关管102的低电位端。

作为本发明一实施例，第三开关管103采用P型MOS管Q7，P型MOS管Q7的栅极为第三开关管103的控制端，P型MOS管Q7的源极为第三开关管103的高电位端，P型MOS管Q7的漏极为第三开关管103的低电位端。

作为本发明一实施例，第四开关管104采用N型MOS管Q8，N型MOS管Q8的栅极为第四开关管104的控制端，N型MOS管Q8的漏极为第四开关管104的高电位端，N型MOS管Q8的源极为第四开关管104的低电位端。

下面以第一开关管101采用P型MOS管Q1，第二开关管102采用NPN型三极管Q2，第三开关管103采用PNP型三极管Q3，第四开关管104采用NPN型三极管Q4，发光二极管D1采用绿色发光二极管D1，发光二极管D2采用红色发光二极管D2为例，对智能充电电路100的工作原理进行说明：

接通直流5V电源后，当没有充电电池300接入时，充电端子J1的第一端1、第二端2和第三端3连通，即充电端子J1的第一端1、第二端2、第三端3均和地连接，那么三极管Q2的基极一直处于低电平状态，三极管Q2保持关断，故MOS管Q1栅极被拉为高电平，也保持关断，充电管理芯片U1无电源输入。

当有充电电池300接入时，充电端子J1的第一端1、第二端2保持连通，但均和第三端3断开，那么三极管Q2的基极电压就等于分压电阻R2上的电压，为高电平状态，三极管Q2则由关断转为导通，MOS管Q1栅极被拉为低电平，MOS管Q1也由关断转为导通，充电管理芯片U1有电源输入，开始给充电电池300充电。

在给充电电池300充电过程中，充电管理芯片U1的电源输出端BAT会自动检测充电电池300的电压值，根据所检测到的电压值的不同进行不同电流的充电，即所谓的预充电模式、快速恒流充电模式、恒压充电模式三个阶段进行，充满电后会自动停止充电。在预充电模式、快速恒流充电模式、恒压充电模式下充电管理芯片U1的充电状态输出端STAT均为低电平，此时绿色发光二极管D1点亮，红色发光二极管D2熄灭，在充电完成待机模式下充电管理芯片U1的充电状态输出端STAT均为高电平，此时绿色发光二极管D1熄灭，红色发光二极管D2点亮。在预充电模式、快速恒流充电模式、恒压充电模式中，充电电流的大小和电流设置电阻R5阻值成反比。

在充电过程中，当充电管理芯片U1的电源输入端VDD和电源输出端BAT直通时，分压电阻R8所分得的电压达到三极管Q4基极导通电压，三极管Q4导通，那么三极管Q3基极电压被拉低，也跟着导通，充电管理芯片U1的充电电流设置和充电控制使能端PROG被拉高，高于其使能电压，所以充电管理芯片U1关闭，停止工作，从而保护充电电池300的安全。

作为本发明一实施例，上述充电电池300为锂离子电池。

本发明实施例还提供一种包括上述智能充电电路100的灯具。

相对于现有技术，本发明实施例提供的智能充电电路采用充电管理芯片和分立元件构成，该智能充电电路采用直流5V电源为锂离子电池充电，具有过充保护、可根据电池电压高低自行调整充电电流的优点，并且具备负载识别功能。

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 (10)

1.一种智能充电电路，分别接电源和充电电池，其特征在于，所述智能充电电路包括：

分压电阻R1、分压电阻R2、上拉电阻R3、限流电阻R4、电流设置电阻R5、分压电阻R6、分压电阻R7、分压电阻R8、电解电容C1、电容C2、电容C3、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、发光二极管D1、发光二极管D2、充电端子J1和充电管理芯片U1；

所述第一开关管的高电位端为所述智能充电电路的输入端接所述电源正极，所述第一开关管的低电位端接所述充电管理芯片U1的电源输入端，所述充电管理芯片U1的电源输出端接所述充电端子J1的第一端和第二端，所述充电端子J1的第三端接地，所述充电端子J1的第一端和第二端还同时接所述第二开关管的控制端，所述第二开关管的低电位端接地，所述第二开关管的高电位端接所述第一开关管的控制端，所述上拉电阻R3连接在所述第一开关管的高电位端和控制端之间，所述分压电阻R1和分压电阻R2串接在所述电源正极和地之间，所述分压电阻R1和分压电阻R2的公共连接端接所述第二开关管的控制端，所述限流电阻R4、发光二极管D1和发光二极管D2串接在所述充电管理芯片U1的电源输入端和地之间，所述发光二极管D1和发光二极管D2的公共连接端接所述充电管理芯片U1的充电状态输出端，所述充电管理芯片U1的充电电流设置和充电控制使能端通过所述电流设置电阻R5接地，并且接所述第三开关管的低电位端，所述第三开关管的高电位端接所述充电管理芯片U1的电源输出端，所述第三开关管的控制端通过分压电阻R6接所述第四开关管的高电位端，所述第四开关管的低电位端接地，所述分压电阻R7和分压电阻R8串接在所述充电端子J1的第一端和第二端与地之间，所述分压电阻R7和分压电阻R8的公共连接端接所述第四开关管的控制端，所述电解电容C1连接在所述第一开关管的高电位端与地之间，所述电容C2连接在所述第一开关管的低电位端与地之间，所述电容C3连接在所述充电端子J1的第一端和第二端与地之间。

2.如权利要求1所述的智能充电电路，其特征在于，所述第一开关管采用P型MOS管Q1，所述P型MOS管Q1的栅极为所述第一开关管的控制端，所述P型MOS管Q1的源极为所述第一开关管的高电位端，所述P型MOS管Q1的漏极为所述第一开关管的低电位端。

3.如权利要求1所述的智能充电电路，其特征在于，所述第二开关管采用NPN型三极管Q2，所述NPN型三极管Q2的基极为所述第二开关管的控制端，所述NPN型三极管Q2的集电极为所述第二开关管的高电位端，所述NPN型三极管Q2的发射极为所述第二开关管的低电位端。

4.如权利要求1所述的智能充电电路，其特征在于，所述第三开关管采用PNP型三极管Q3，所述PNP型三极管Q3的基极为所述第三开关管的控制端，所述PNP型三极管Q3的集电极为所述第三开关管的低电位端，所述PNP型三极管Q3的发射极为所述第三开关管的高电位端。

5.如权利要求1所述的智能充电电路，其特征在于，所述第四开关管采用NPN型三极管Q4，所述NPN型三极管Q4的基极为所述第四开关管的控制端，所述NPN型三极管Q4的集电极为所述第四开关管的高电位端，所述NPN型三极管Q4的发射极为所述第四开关管的低电位端。

6.如权利要求1所述的智能充电电路，其特征在于，所述第一开关管采用PNP型三极管Q5，所述PNP型三极管Q5的基极为所述第一开关管的控制端，所述PNP型三极管Q5的集电极为所述第一开关管的低电位端，所述PNP型三极管Q5的发射极为所述第一开关管的高电位端。

7.如权利要求1所述的智能充电电路，其特征在于，所述第二开关管采用N型MOS管Q6，所述N型MOS管Q6的栅极为所述第二开关管的控制端，所述N型MOS管Q6的漏极为所述第二开关管的高电位端，所述N型MOS管Q6的源极为所述第二开关管的低电位端。

8.如权利要求1所述的智能充电电路，其特征在于，所述第三开关管采用P型MOS管Q7，所述P型MOS管Q7的栅极为所述第三开关管的控制端，所述P型MOS管Q7的源极为所述第三开关管的高电位端，所述P型MOS管Q7的漏极为所述第三开关管的低电位端。

9.如权利要求1所述的智能充电电路，其特征在于，所述第四开关管采用N型MOS管Q8，所述N型MOS管Q8的栅极为所述第四开关管的控制端，所述N型MOS管Q8的漏极为所述第四开关管的高电位端，所述N型MOS管Q8的源极为所述第四开关管的低电位端。

10.一种灯具，其特征在于，所述灯具包括如权利要求1-9任一项所述的智能充电电路。

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