CN103236832B - 逻辑时序控制电路及并联充电串联放电的控制电路 - Google Patents

Abstract

一种并联充电串联放电的控制电路，至少包括第一组开关控制电路，第一组开关控制电路包括并联的第一开关、第二开关，及设置在第一开关的输入端与第二开关的输出端之间的第三开关，还包括逻辑时序控制电路，逻辑时序控制电路包括第一逻辑时序控制电路和第二逻辑时序控制电路；第一逻辑时序控制电路对第一开关和第二开关进行控制，第二逻辑时序控制电路对第三开关进行控制，使与第一开关串联的第一电池组和与第二开关串联的第二电池组并联或串联。本发明通过采用逻辑时序控制电路，以实现对多组电池组的并联充电与串联放电的相互切换，具有在相互切换的过程中，不会出现电池组短路，延长电池组的使用寿命的优点。

Description

逻辑时序控制电路及并联充电串联放电的控制电路

技术领域

本发明涉及一种结构简单，充电时电池并联，放电时电池串联的逻辑时序控制电路及并联充电串联放电的控制电路。

背景技术

随着科技的发展，智能手机、MP3、MP4、PDA、掌上电脑、掌上游戏机等多种数码产品成为了人们生活的必备用品，而当这些由电池供电的设备受到电池容量的限制，因电池电量不足而无法正常工作必须要立即充电才能恢复正常工作。移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，移动电源可以在移动状态中随时随地为多种数码产品提供电能（供电或充电），为人们的生活带来了诸多便利，使它成为人们生活中不可或缺的产品之一。

现有的移动电源一般包括一壳体及安装于壳体内的充放电电路结构，移动电源的充放电电路结构一般包括充电管理电路、放电管理电路及电池，电池一般采用的是锂离子电池。为了增大移动电源的电容量，一般在移动电源中设有多个锂离子电池，这些锂电池并联或串联地设置在移动电源中。

并联电池组，充电比较容易，只要用“先恒流后恒压”的方法就能将电池组中的每个电池充满，不需要对组中容量较小或较大的单一电池电池个别处理。但是，由于不同电器工作的电压不同，多数产品工作电压是5V或更高，而锂离子电池并联组的输出电压是2.4V-4.2V之间，为了输出较高电压就要用升压电路把输出电压升高，而升压电路的效率很低，在电压转换过程中造成电池中有限的宝贵的电能大量浪费。为了解决这一问题，一般，我们将电池串联后输出高电压，无损地提高电池组的输出电压。

串联电池组，要求每个电池的容量要尽可能一至，否则当容量较大的个体电池充满后，容量较小的会因过充而损坏，因为串联电路中的流过每一个体的电流相等，为了保护容量较小的个体电池，较大容量的个体电池将永远处于“充电不能满放电不能空”的状态。 串联电池组中的单个电池的容量在组合电会经过严格的容量匹配。但随着时间，各电池个体的老化状况不同，容量差会增加。这时整组电池的容量比实际容量小，更不利的是加速了较小容量电池的老化，恶性循环，加速缩短了整组电池的使用寿命。

目前有类似的并串联转换开关组，如中国专利文献公开号CN1822467A，一种电池充电及放电控制装置及其方法，包括：对具备多个充电电池的电池盒设定充电或放电模式；设定充电模式时，控制设在充电电池前/后端的开关的开启/关闭，使所述的多个充电电池全部以并联方式运行充电动作，设定放电模式时，使所有的充电电池至少分成两组串联，然后各串联组的充电电池再并联的方式进行放电。这种电池充电及放电控制装置及其方法，缺少逻辑时序控制电路。所以需要人工手动拨动开关实现此操作，不光是操作复杂，如果万一将开关组中的某一个开关的开关顺序弄错，将造成电池短路，而把整个系统瞬间烧毁。没有逻辑逻辑时序控制电路的开关组，就像是没有红绿灯的十字路口，随时都有灾难性的事故发生，是没有实用价值的。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，向社会提供一种操作简单，使用方便的并联充电串联放电的逻辑时序控制电路及并联充电串联放电的控制电路。

本发明的一种技术方案是：设计一种逻辑时序控制电路，包括第一逻辑时序控制电路和第二逻辑时序控制电路，所述第一逻辑时序控制电路包括第一至少含有PN节单向导通元件和与所述第一至少含有PN节单向导通元件的正极电性连接的第一延时电路，所述第二逻辑时序控制电路包括第二至少含有PN节单向导通元件和与所述第二至少含有PN节单向导通元件的负极电性连接的第二延时电路，所述第一至少含有PN节单向导通元件的负极和所述第二至少含有PN节单向导通元件的正极的公共连接点设有控制信号输入端。

作为对本发明的改进，所述第一延时电路包括串联的第一电阻和第一电容，所述第一电阻与所述第一至少含有PN节单向导通元件并联。

作为对本发明的改进，所述第二延时电路包括并联的第二电阻和第二电容，所述第二电阻和所述第二电容的公共连接点与所述第二至少含有PN节单向导通元件的负极电性连接。

作为对本发明的改进，所述第一至少含有PN节单向导通元件、所述第二至少含有PN节单向导通元件是二极管、三极管或场效应管。

本发明的另一种技术方案是：设计一种并联充电串联放电的控制电路，至少包括第一组开关控制电路，所述第一组开关控制电路包括并联的第一开关、第二开关，及设置在所述第一开关的输入端与所述第二开关的输出端之间的第三开关，还包括逻辑时序控制电路，所述逻辑时序控制电路包括第一逻辑时序控制电路和第二逻辑时序控制电路；所述第一逻辑时序控制电路包括第一至少含有PN节单向导通元件和与所述第一至少含有PN节单向导通元件的正极电性连接的第一延时电路，所述第二逻辑时序控制电路包括第二至少含有PN节单向导通元件和与所述第二至少含有PN节单向导通元件的负极电性连接的第二延时电路，所述第一至少含有PN节单向导通元件的负极和所述第二至少含有PN节单向导通元件的正极的公共连接点设有控制信号输入端；当所述控制信号输入端接收到控制信号，所述第一逻辑时序控制电路对所述第一开关和所述第二开关进行控制，所述第二逻辑时序控制电路对所述第三开关进行控制，使与所述第一开关串联的第一电池组和与所述第二开关串联的第二电池组并联或串联；在控制阶段中存在一延时控制阶段，在延时控制阶段中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均开路。

作为对本发明的改进，还包括第二组开关控制电路，所述第二组开关控制电路包括并联的第四开关、第五开关，及设置在所述第四开关的输入端与所述第五开关的输出端之间的第六开关，所述第四开关设置在所述第二电池组的输出端，与所述第二开关、所述第二电池组串联；当所述逻辑时序控制电路接收到所述控制信号，所述第一逻辑时序控制电路对所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关进行控制，所述第二逻辑时序控制电路对所述第三开关、所述第六开关进行控制，使与所述第一开关串联的第一电池组、与所述第二开关和所述第四开关串联的第二电池组、所述第五开关串联的第三电池组并联或串联。

作为对本发明的改进，所述第一延时电路包括串联的第一电阻和第一电容，所述第一电阻与所述第一至少含有PN节单向导通元件并联。

作为对本发明的改进，所述第二延时电路包括并联的第二电阻和第二电容，所述第二电阻和所述第二电容的公共连接点与所述第二至少含有PN节单向导通元件的负极电性连接。

作为对本发明的改进，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关是三极管、场效应管、继电器或电磁开关。

作为对本发明的改进，所述第一至少含有PN节单向导通元件、所述第二至少含有PN节单向导通元件是二极管、三极管或场效应管。

本发明通过采用逻辑时序控制电路，以实现对多组电池组的并联充电与串联放电的相互切换，具有结构简单，使用方便，并且在相互切换的过程中，不会出现电池组短路，延长电池组的使用寿命的优点。

附图说明

图1是本发明一种实施例的电池组并联充电时的电路图。

图2是图1中的电池组串联放电时的电路图。

图3是三极管单向导通时的电路图。

图4是场效应管单向导通时的电路图。

图5是本发明第二种实施例的电池组并联充电时的电路图

图6是图5中的电池组串联放电时的电路图。

图7是本发明第三种实施例的电池组并联充电时的电路图

图8是图7中的电池组串联放电时的电路图。其中：1. 第一组开关控制电路，11.第一电池组；12.第二电池组；13.第三电池组；2.第一逻辑时序控制电路；21.第一电阻；22.第一电容；23.第一二极管；24.第三电阻；25.三极管；26.第四电阻；27.场效应管；3.第二逻辑时序控制电路；31.第二电阻；32.第二电容；33.第二二极管；4.逻辑时序控制电路；5. 开关控制电路；100.第一开关；200.第二开关；300.第三开关；400.第四开关；500.第五开关；600.第六开关；700.第七开关；800.第八开关；900.第九开关。

具体实施方式

请参见图1和图2，图1和图2所揭示的是一种逻辑时序控制电路及并联充电串联放电的控制电路，包括第一组开关控制电路1和逻辑时序控制电路4，所述第一组开关控制电路1包括相互并联的第一电池组11和第二电池组12，所述第一电池组11的输出端与第一开关100串联，所述第二电池组12的输入端与第二开关200串联，第三开关300设置在所述第一开关100的输入端与所述第二开关200的输出端之间，所述第一开关100和第二开关200的工作状态与所述第三开关300的工作状态相反。

所述逻辑时序控制电路4包括第一逻辑时序控制电路2和第二逻辑时序控制电路3，所述第一逻辑时序控制电路2包括第一延时电路（未图示）和第一二极管23，所述第一延时电路包括相互串联的第一电阻21和第一电容22，所述第一电阻21与所述第一二极管23并联，所述第一电阻21和所述第一二极管23的正极端上的公共连接点分别与所述第一开关100和所述第二开关200的控制端电性连接。

所述第二逻辑时序控制电路3包括第二延时电路（未图示）和第二二极管33，所述第二延时电路包括相互并联的第二电阻31和第二电容32，所述第二电阻31和所述第二电容32输入端的公共连接点分别与所述第二二极管33的负极端和所述第三开关300的控制端电性连接。所述第一逻辑时序控制电路2与所述第二逻辑时序控制电路3相互并联，所述第一二极管23、所述第一电阻21和所述第二二极管33的公共连接点与所述逻辑时序控制电路4的控制信号输入端A端电性连接。

本实施例中，当所述逻辑时序控制电路4的A端接收到第一控制信号，所述第一控制信号是高电平信号，所述第二二极管33导通，所述第三开关300与所述第二二极管33的连接点处于高电平状态，则所述第三开关300处于第一工作状态（开路），所述第二电容32充电；所述第一控制信号是高电平信号，所述第一二极管23截止，所述第一电阻21和所述第三电阻24导通，并处于高电平状态，所述第一电容22在所述第一电阻21处于高电平状态的瞬间，给所述第一开关100和所述第二开关200提供一低电平，使所述第一开关100和所述第二开关200延时闭合；在第一控制信号的作用下，所述第一开关100和所述第二开关200闭合，所述第三开关300开路，使所述第一电池组11和所述第二电池组12处于并联充电状态。

当所述逻辑时序控制电路4的A端接收到第二控制信号，第二控制信号与第一控制信号相反，所述第二控制信号是低电平信号，所述第二二极管33截止，所述第三开关300与所述第二二极管33的连接点处于低电平状态，在所述第三开关300处于低电平状态的瞬间，所述第二电容32给所述第三开关300提供一高电平，使所述第三开关300延时闭合；所述第二控制信号是低电平信号，所述第一二极管23、所述第一电阻21和所述第三电阻24导通，并处于低电平状态，所述第一电容22充电，所述第一开关100和所述第二开关200处于第一工作状态（开路）。在第二控制信号的作用下，所述第一开关100和所述第二开关200开路，所述第三开关300闭合，使所述第一电池组11和所述第二电池组12处于串联放电状态。

本实施例中，所述第三电阻24主要起保护电路的作用。当第一控制信号转变为第二控制信号时，存在延时控制阶段，在延时控制阶段，所述第一开关100、所述第二开关200和所述第三开关300均开路。这样设计得目的是为了防止所述第一电池组11和所述第二电池组12出现短路现象，避免由于短路将整个电路烧毁。

本实施例中，所述第一开关100、所述第二开关200和所述第三开关300是三极管、场效应管、继电器或电磁开关。所述第一二极管23和所述第二二极管33是锗二极管或硅二极管。所述第一电池组11和所述第二电池组12是一个电池或多个并联/串联的电池（此图略去），可根据实际需要做相关的变化。

本实施例中，所述第一二极管23、所述第二二极管33可以用三极管代替（请参见图3），图3中的三极管25的基极通过第四电阻26与所述三极管25的集电极连接，使所述三极管25实现单向导通，所述三极管25是NPN三极管，所述三极管25还可以是PNP三极管；所述第一二极管23、所述第二二极管33还可以用场效应管代替（请参见图4），图4中的场效应管27的栅极通过第四电阻26与所述场效应管27的漏极连接，使所述场效应管27现实单向导通。

请参见图5和图6，图5和图6所揭示的是另一种逻辑时序控制电路及并联充电串联放电的控制电路，包括第一组开关控制电路1和逻辑时序控制电路4，所述第一组开关控制电路1包括相互并联的第一电池组11和第二电池组12，所述第一电池组11的输出端与第七开关700串联，所述第二电池组12的输入端与第八开关800串联，第九开关900设置在所述第七开关700的输入端与所述第八开关800的输出端之间，所述第七开关700和第八开关800的工作状态与所述第九开关900的工作状态相反。

本实施例中，所述逻辑时序控制电路4包括第一逻辑时序控制电路2和第二逻辑时序控制电路3。所述第一逻辑时序控制电路2包括第一延时电路（未图示）和第一二极管23，所述第一延时电路包括相互串联的第一电阻21和第一电容22，所述第一电阻21与所述第一二极管23并联，所述第一电阻21和所述第一二极管23的正极端上的公共连接点与所述第九开关900的控制端电性连接；所述第二逻辑时序控制电路3包括第二延时电路（未图示）和第二二极管33，所述第二延时电路包括相互并联的第二电阻31和第二电容32，所述第二电阻31和所述第二电容32输入端的公共连接点分别与所述第二二极管33的负极端、所述第七开关700和所述第八开关800的控制端电性连接。所述第一逻辑时序控制电路2与所述第二逻辑时序控制电路3相互并联，所述第一二极管23、所述第一电阻21和所述第二二极管33的公共连接点与所述逻辑时序控制电路4的控制信号输入端A端电性连接。

本实施例中，当所述逻辑时序控制电路4的A端接收到第一控制信号，所述第一控制信号是高电平信号，所述第二二极管33导通，所述第七开关700、所述第八开关800与所述第二二极管33的连接点处于高电平状态，所述第七开关700和所述第八开关800处于第一工作状态（开路），所述第二电容32充电；所述第一二极管23截止，所述第一电阻21和所述第三电阻24导通，并处于高电平状态，所述第一电容22在所述第一电阻21处于高电平状态的瞬间，给所述第九开关900提供一低电平，使所述第九开关900延时闭合；在第一控制信号的作用下，所述第七开关700和所述第八开关800开路，所述第九开关900闭合，使所述第一电池组11和所述第二电池组12处于串联放电状态。

当所述逻辑时序控制电路4的A端接收到第二控制信号，第二控制信号与第一控制信号相反，所述第二控制信号是低电平信号，所述第二二极管33截止，所述第七开关700、所述第八开关800与所述第二二极管33的连接点处于低电平状态，在所述第七开关700和所述第八开关800处于低电平状态的瞬间，所述第二电容32给所述第七开关700和所述第八开关800提供一高电平，使所述第七开关700和所述第八开关800延时闭合；所述第二控制信号是低电平信号，所述第一二极管23、所述第一电阻21和所述第三电阻24导通，并处于低电平状态，所述第一电容22充电，所述第九开关900处于第一工作状态（开路）。在第二控制信号的作用下，所述第七开关700和所述第八开关800闭合，所述第九开关900开路，使所述第一电池组11和所述第二电池组12处于并联充电状态。

本实施例中，当第一控制信号跳变为第二控制信号时，存在延时控制阶段，在延时控制阶段，所述第七开关700、所述第八开关800和所述第九开关900均开路。这样设计得目的是为了防止所述第一电池组11和所述第二电池组12出现短路现象，避免由于短路将电路烧毁。

本实施例中，所述第七开关700、所述第八开关800和所述第九开关900是三极管、场效应管、继电器或电磁开关。

请参见图7和图8，图7和图8所揭示的是第三种逻辑时序控制电路及并联充电串联放电的控制电路，包括开关控制电路5和逻辑时序控制电路4，所述开关控制电路5包括第一组开关控制电路（未图示）和第二组开关控制电路（未图示）；所述第一组开关控制电路包括相互并联的第一电池组11和第二电池组12，所述第一电池组11的输出端与第一开关100串联，所述第二电池组12的输入端与第二开关200串联，第三开关300设置在所述第一开关100的输入端与所述第二开关200的输出端之间；所述第二组开关控制电路包括相互并联的第四开关400、第五开关500，及设置在所述第四开关400的输入端与所述第五开关500的输出端之间的第六开关600，所述第四开关400串联在所述第二电池组12的输出端，所述第五开关500的输出端串联第三电池组13。所述第一开关100、所述第二开关200、所述第四开关400和所述第二开关500的工作状态与所述第三开关300、所述第六开关600的工作状态相反。

所述逻辑时序控制电路4包括第一逻辑时序控制电路2和第二逻辑时序控制电路3，所述第一逻辑时序控制电路2包括第一延时电路（未图示）和第一二极管23，所述第一延时电路包括相互串联的第一电阻21和第一电容22，所述第一电阻21与所述第一二极管23并联，所述第一电阻21和所述第一二极管23的正极端上的公共连接点分别与所述第一开关100、所述第二开关200、所述第四开关400、所述第五开关500的控制端电性连接；所述第二逻辑时序控制电路3包括第二延时电路（未图示）和第二二极管33，所述第二延时电路包括相互并联的第二电阻31和第二电容32，所述第二电阻31和所述第二电容32输入端的公共连接点分别与所述第二二极管33的负极端、所述第三开关300和所述第六开关600的控制端电性连接。所述第一逻辑时序控制电路2与所述第二逻辑时序控制电路3相互并联，所述第一二极管23、所述第一电阻21和所述第二二极管33的公共连接点与所述逻辑时序控制电路4的控制信号输入端A端电性连接。

本实施例中，当所述逻辑时序控制电路4的A端接收到第一控制信号，所述第一控制信号是高电平信号，所述第二二极管33导通，所述第三开关300、所述第六开关600与所述第二二极管33的连接点处于高电平状态，则所述第三开关300、所述第六开关600处于第一工作状态（开路），所述第二电容32充电；所述第一控制信号是高电平信号，所述第一二极管23截止，所述第一电阻21和所述第三电阻24导通，并处于高电平状态，所述第一电容22在所述第一电阻21处于高电平状态的瞬间，给所述第一开关100、所述第二开关200、所述第四开关400、所述第五开关500提供一低电平，使所述第一开关100、所述第二开关200、所述第四开关400、所述第五开关500延时闭合；在第一控制信号的作用下，所述第一开关100、所述第二开关200、所述第四开关400、所述第五开关500闭合，所述第三开关300和所述第六开关600开路，使所述第一电池组11和所述第二电池组12处于并联充电状态。

当所述逻辑时序控制电路4的A端接收到第二控制信号，第二控制信号与第一控制信号相反，所述第二控制信号是低电平信号，所述第二二极管33截止，所述第三开关300、所述第六开关600与所述第二二极管33的连接点处于低电平状态，在所述第三开关300、所述第六开关600处于低电平状态的瞬间，所述第二电容32给所述第三开关300、所述第六开关600提供一高电平，使所述第三开关300、所述第六开关600延时闭合；所述第二控制信号是低电平信号，所述第一二极管23，所述第一电阻21和所述第三电阻24导通，并处于低电平状态，所述第一电容22充电，所述第一开关100、所述第二开关200、所述第四开关400、所述第五开关500处于第一工作状态（开路）。在第二控制信号的作用下，所述第一开关100、所述第二开关200、所述第四开关400、所述第五开关500开路，所述第三开关300、所述第六开关600闭合，使所述第一电池组11、所述第二电池组12和所述第三开关13处于串联放电状态。

本实施例中，所述第三电阻24主要起保护电路的作用。当第一控制信号转变为第二控制信号时，在延时控制阶段，所述第一开关100、所述第二开关200、所述第三开关300、所述第四开关400、所述第五开关500、所述第六开关600均开路。这样设计得目的是为了防止所述第一电池组11、所述第二电池组12和所述第三电池组13出现短路现象，避免由于短路将电路烧毁。

本实施例中，所述第一开关100、所述第二开关200和所述第三开关300是三极管、场效应管、继电器或电磁开关。所述第一二极管23和所述第二二极管33是锗二极管或硅二极管。所述第一电池组11、所述第二电池组12和所述第三电池组13是一个电池或多个并联/串联的电池（此图略去），本技术领域中的普通技术人员可根据实际需要做相关的变化。

本发明通过采用所述逻辑时序控制电路4，以实现对多个电池组的并联充电与串联放电的相互切换，具有结构简单，使用方便，并且在相互切换的过程中，不会出现电池组的短路，延长电池组的使用寿命的优点。

Claims (2)

1.一种并联充电串联放电的控制电路，至少包括第一组开关控制电路，所述第一组开关控制电路包括并联的第一开关、第二开关，及设置在所述第一开关的输入端与所述第二开关的输出端之间的第三开关，其特征在于，还包括逻辑时序控制电路，所述逻辑时序控制电路包括第一逻辑时序控制电路和第二逻辑时序控制电路；所述第一逻辑时序控制电路包括第一至少含有PN节单向导通元件和与所述第一至少含有PN节单向导通元件的正极电性连接的第一延时电路，所述第二逻辑时序控制电路包括第二至少含有PN节单向导通元件和与所述第二至少含有PN节单向导通元件的负极电性连接的第二延时电路，所述第一至少含有PN节单向导通元件的负极和所述第二至少含有PN节单向导通元件的正极的公共连接点设有控制信号输入端；当所述控制信号输入端接收到控制信号，所述第一逻辑时序控制电路对所述第一开关和所述第二开关进行控制，所述第二逻辑时序控制电路对所述第三开关进行控制，使与所述第一开关串联的第一电池组和与所述第二开关串联的第二电池组并联或串联；在控制阶段中存在一延时控制阶段，在延时控制阶段中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均开路。

2.如权利要求1所述的并联充电串联放电的控制电路，其特征在于：还包括第二组开关控制电路，所述第二组开关控制电路包括并联的第四开关、第五开关，及设置在所述第四开关的输入端与所述第五开关的输出端之间的第六开关，所述第四开关设置在所述第二电池组的输出端，与所述第二开关、所述第二电池组串联；当所述逻辑时序控制电路接收到所述控制信号，所述第一逻辑时序控制电路对所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关进行控制，所述第二逻辑时序控制电路对所述第三开关、所述第六开关进行控制，使与所述第一开关串联的第一电池组、与所述第二开关和所述第四开关串联的第二电池组、所述第五开关串联的第三电池组并联或串联。

3.如权利要求2所述的并联充电串联放电的控制电路，其特征在于：所述第一延时电路包括串联的第一电阻和第一电容，所述第一电阻与所述第一至少含有PN节单向导通元件并联。

4.如权利要求2或3所述的并联充电串联放电的控制电路，其特征在于：所述第二延时电路包括并联的第二电阻和第二电容，所述第二电阻和所述第二电容的公共连接点与所述第二至少含有PN节单向导通元件的负极电性连接。

5.如权利要求2所述的并联充电串联放电的控制电路，其特征在于：所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关是三极管、场效应管、继电器或电磁开关。

6.如权利要求5所述的并联充电串联放电的控制电路，其特征在于：所述第一至少含有PN节单向导通元件、所述第二至少含有PN节单向导通元件是二极管、三极管或场效应管。