CN103475050B - 充电电路和具有该充电电路的充电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电电路，该充电电路包括开关电源电路、电压采集电路、电流放行电路和过压保护电路，其中，开关电源电路，用于对被充电电池进行充电；电压采集电路，设置于开关电源电路和电流放行电路之间，用于实时采集开关电源电路的输出电压，并发送输出电压对应的电压值；电流放行电路，设置于开关电源电路与过压保护电路之间，用于接收电压值，并在电压值达到预定电压值的情况下，放行开关电源电路与过压保护电路之间的输出电流；过压保护电路，用于接收电流放行电路放行的输出电流，并且在接收到输出电流后，断开开关电源电路与被充电电池之间的充电回路。

Description

充电电路和具有该充电电路的充电器

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，具体来说，涉及一种充电电路和具有该充电电路的充电器。

背景技术

目前，常用的充电器电路普遍采用电阻分压网络对输出电压采样，经过误差放大器放大后反馈到ＰＷＭ开关电源控制回路，开关电源根据反馈调整PWM输出占空比，从而实现输出电压调整。但是，当反馈回路中任何一个元件出现失效或虚焊时，都将引起输出电压失控，最终导致输出电压超过正常很多，而当输出电压太高，电池将由于严重过充电而报废。因此，需要对现有的充电电路进行改进，开发出一种具有过压保护功能的充电电路，来防止因反馈回路中元件出现失效或者虚焊而导致电压失控的情况发生。

针对现有相关技术中充电电路不具备过压保护功能的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中充电电路不具备过压保护功能的问题，本发明提出一种充电电路和具有该充电电路的充电器，能够避免电压反馈电路出现故障导致的高压输出对被充电电池的损坏，大大的提高了被充电电池的使用寿命。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种充电电路。

该充电电路包括开关电源电路、电压采集电路、电流放行电路和过压保护电路，其中，

开关电源电路，用于对被充电电池进行充电；

电压采集电路，设置于开关电源电路和电流放行电路之间，用于实时采集开关电源电路的输出电压，并发送输出电压对应的电压值；

电流放行电路，设置于开关电源电路与过压保护电路之间，用于接收电压值，并在电压值达到预定电压值的情况下，放行开关电源电路与过压保护电路之间的输出电流；

过压保护电路，用于接收电流放行电路放行的输出电流，并且在接收到输出电流后，断开开关电源电路与被充电电池之间的充电回路。

此外，该充电电路还包括短路保护电路，设置于开关电源电路和过压保护电路之间，用于在开关电源电路出现短路的情况下，触发过压保护电路断开开关电源电路和被充电电池之间的充电回路。

其中，短路保护电路包括三极管。

此外，该充电电路还包括反接保护电路，设置于开关电源电路和过压保护电路之间，用于被充电电池出现反接的情况下，触发过压保护电路断开开关电源电路与被充电电池之间的充电回路。

其中，反接保护电路包括三极管。

上述中，电流放行电路包括稳压二极管。过压保护电路包括串联的可控硅整流元件和高压金属氧化物硅场效应晶体管，其中，

可控硅整流元件，用于在接收到电流放行电路放行的输出电流后，拉低高压金属氧化物硅场效应晶体管的栅极电压，促使高压金属氧化物硅场效应晶体管断开开关电源电路与被充电电池之间的充电回路。

基于此，该充电电路还包括防漏电电路，设置于可控硅整流元件上，用于在电流放行电路出现漏电的情况下，隔离漏电时的电流，以防止可控硅整流元件接收该电流后，拉低高压金属氧化物硅场效应晶体管的栅极电压。

另外，该充电电路还包括防脉冲干扰电路，设置于可控硅整流元件上，用于吸收开关电源电路的脉冲信号，以防止可控硅整流元件接收脉冲信号后，拉低高压金属氧化物硅场效应晶体管的栅极电压。

根据本发明的另一方面，提供了一种充电器，该充电器包括上述的充电电路。

本发明通过电压采集电路实时监控开关电源电路的输出电压，当输出电压达到预定电压时，控制过压保护电路立即断开开关电源电路与被充电电池之间的充电回路，从而有效的防止了开关电源电路的高压输出对被充电电池的损坏，大大的提高了被充电电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的充电电路的结构示意图；

图2是根据本发明实例的充电电路的电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种充电电路。

如图1所示，根据本发明实施例的充电电路包括开关电源电路11、电压采集电路12、电流放行电路13和过压保护电路14，其中，

开关电源电路11，用于对被充电电池进行充电；

电压采集电路12，设置于开关电源电路和电流放行电路之间，用于实时采集开关电源电路的输出电压，并发送输出电压对应的电压值；

电流放行电路13，设置于开关电源电路与过压保护电路之间，用于接收电压值，并在电压值达到预定电压值的情况下，放行开关电源电路与过压保护电路之间的输出电流；

过压保护电路14，用于接收电流放行电路放行的输出电流，并且在接收到输出电流后，断开开关电源电路与被充电电池之间的充电回路。

此外，该充电电路还包括短路保护电路（未示出），设置于开关电源电路和过压保护电路之间，用于在开关电源电路出现短路的情况下，触发过压保护电路断开开关电源电路和被充电电池之间的充电回路。

其中，短路保护电路包括三极管。

此外，该充电电路还包括反接保护电路（未示出），设置于开关电源电路和过压保护电路之间，用于被充电电池出现反接的情况下，触发过压保护电路断开开关电源电路与被充电电池之间的充电回路。

其中，反接保护电路包括三极管。

上述中，电流放行电路包括稳压二极管。过压保护电路包括串联的可控硅整流元件（未示出）和高压金属氧化物硅场效应晶体管（未示出），其中，

可控硅整流元件，用于在接收到电流放行电路放行的输出电流后，拉低高压金属氧化物硅场效应晶体管的栅极电压，促使高压金属氧化物硅场效应晶体管断开开关电源电路与被充电电池之间的充电回路。

基于此，该充电电路还包括防漏电电路（未示出），设置于可控硅整流元件上，用于在电流放行电路出现漏电的情况下，隔离漏电时的电流，以防止可控硅整流元件接收该电流后，拉低高压金属氧化物硅场效应晶体管的栅极电压。

另外，该充电电路还包括防脉冲干扰电路（未示出），设置于可控硅整流元件上，用于吸收开关电源电路的脉冲信号，以防止可控硅整流元件接收脉冲信号后，拉低高压金属氧化物硅场效应晶体管的栅极电压。

根据本发明的实施例，提供了一种充电器，根据本发明实施例的充电器包括上述的充电电路。

在本发明中，是通过电阻串联分压取样，然后通过稳压二极管去触发可控硅整流元件。当输出电压正常时，由电阻分压取得的电压低于稳压二极管反向击穿电压，稳压二极管截止，可控硅整流元件不触发，高压金属氧化物硅场效应晶体管（MOSFET管）的栅极有正向电压，MOSFET管导通，充电器输出正常。而当输出电压增加时，稳压二极管两端电压也增加，当电压增加至稳压二极管击穿电压时，稳压二极管导通，从而触发可控硅整流元件导通。可控硅整流元件导通后将MOSFET管栅极电压拉低，MOSFET管截止将输出断开。由于可控硅整流元件导通以后将不再受门控极控制，可控硅整流元件将保持导通状态，从而对输出持续保护，直到重新上电。

在本发明中，防反接的功能是当电池组反接时，加载到三极管的BE电压为反向电压，三极管截止，MOSFET管的栅极无正向电压，MOSFET管截止，从而起到反接保护作用。同样防短路的功能是当输出短路时，三极管的基极和发射极电压为零，无电流流过三极管的基极，三极管截止，MOSFET管因为栅极无正向电压而截止，从而达到短路保护的作用。

以下通过具体实例对本发明的上述技术方案进行详细说明。

图2是充电电路的电路原理示意图。从图2中可以看出，充电电路的电压输出回路串联一只MOSFET管Q5和一只采样电阻R49。其中，MOSFET管Q5用于切断充电器输出，采样电阻用于充电电流采样。在实际充电时，由R41、R44、R43组成三级管Q4的偏置电路，通过电池两端的电压为三极管Q4提供基极电流，从而促使三极管Q4导通为MOSFET管Q5提供栅极电压，R46是限流电阻，当可控硅导通时限制三极管Q4集电极电流，从而使可控硅将MOSFET管栅极电压拉低。R47是分压电阻，当Q4导通时，由于饱和压降很低，充电器输出电压几乎全部落在了R46和R47两端，而MOSFET管有最高输入电压限制，因为通过R46和R47便可以调整合适的驱动电压，让MOSFET管可靠安全地工作。

可控硅的驱动采用稳压二极管反向击穿电压作为门限电压，由电阻R1、R45、R50组成电阻串联分压电路，分压输出接稳压二极管，再接到可控硅的门控极。由于稳压二极管存在反向漏电流，为了防止可控硅误触发，因此电路增设了R51旁路电阻，当弱小漏电电流被R51旁路后，产生的压降很小，不足以触发可控硅。另外，为了抑制干扰导致可控硅误触发，电路增设了C19滤波电容，用于吸收尖脉冲干扰。只有当充电器输出电压超过设定值，使稳压二极管稳定导通，并且达到可控硅的门限电压时，可控硅才导通，可控硅一旦导通，将MOSFET管Q5的栅极电压拉低至接近0V，迫使将MOSFET管Q5截止，从而切断了充电器电源输出，保护了被充电电池不受伤害。当可控硅导通以后，不再受门控极的控制，可控硅将保持持续导通状态，始终将MOSFET管Q5栅极拉低，因此MOSFET管将始终保持截止状态，使被充电电池持续得到保护。

当被充电电池出现反接时，电流由R44流向R41，三极管Q4的基极和发射极被反向偏置，三极管Q4截止，从而使MOSFET管Q5得不到正向驱动电压而截止，从而使反接后电池和充电器输出串联后的高压形成不了电流回路，从而实现了反接保护。

当充电器输出短路时，R41和R45电压为零或者很低，导致三极管Q4的基极和发射极正向偏置电压很小，不足以导通，从而使三极管Q4截止，MOSFET管Q5得不到正向电压而截止，从而实现了短路保护。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过电压采集电路实时监控开关电源电路的输出电压，当输出电压达到预定电压时，控制过压保护电路立即断开开关电源电路与被充电电池之间的充电回路，从而有效的防止了开关电源电路的高压输出对被充电电池的损坏，大大的提高了被充电电池的使用寿命。

另外，借助于本发明的上述技术方案，通过增设短路保护电路和反接保护电路，从而有效的降低了充电过程中容易出现的短路和反接情况对充电电路和被充电电池所带来的损坏，进一步的提高了充电电路和被充电电池的使用寿命。

此外，借助于本发明的上述技术方案，通过增设防漏电电路和防脉冲干扰电路，从而大大的提高了过压保护的精确度，防止了在开关电源电路的输出电压为正常的情况下，误断开开关电源电路与被充电电池之间的充电回路，为被充电电池的充电提供了保障。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种充电电路，其特征在于，包括开关电源电路、电压采集电路、电流放行电路和过压保护电路，其中，

开关电源电路，用于对被充电电池进行充电；

电压采集电路，设置于所述开关电源电路和所述电流放行电路之间，用于实时采集所述开关电源电路的输出电压，并发送所述输出电压对应的电压值；

电流放行电路，设置于所述开关电源电路与所述过压保护电路之间，用于接收所述电压值，并在所述电压值达到预定电压值的情况下，放行所述开关电源电路与所述过压保护电路之间的输出电流；

过压保护电路，用于接收所述电流放行电路放行的所述输出电流，并且在接收到所述输出电流后，断开所述开关电源电路与所述被充电电池之间的充电回路；

短路和反接保护的电路，设置于所述开关电源电路和所述过压保护电路之间，用于在所述开关电源电路出现短路和所述被充电电池出现反接的情况下，触发所述过压保护电路断开所述开关电源电路和所述被充电电池之间的充电回路。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述短路和反接保护的电路包括三极管。

3.根据权利要求1至2任意一项所述的充电电路，其特征在于，所述电流放行电路包括稳压二极管。

4.根据权利要求1至2任意一项所述的充电电路，其特征在于，所述过压保护电路包括串联的可控硅整流元件和高压金属氧化物硅场效应晶体管，其中，

可控硅整流元件，用于在接收到所述电流放行电路放行的所述输出电流后，拉低所述高压金属氧化物硅场效应晶体管的栅极电压，促使所述高压金属氧化物硅场效应晶体管断开所述开关电源电路与所述被充电电池之间的充电回路。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，进一步包括：

防漏电电路，设置于所述可控硅整流元件上，用于在所述电流放行电路出现漏电的情况下，隔离所述漏电时的电流，以防止所述可控硅整流元件接收该电流后，拉低所述高压金属氧化物硅场效应晶体管的栅极电压。

6.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，进一步包括：

防脉冲干扰电路，设置于所述可控硅整流元件上，用于吸收所述开关电源电路的脉冲信号，以防止所述可控硅整流元件接收所述脉冲信号后，拉低所述高压金属氧化物硅场效应晶体管的栅极电压。

7.一种充电器，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的充电电路。