CN103475074B - 空载低损耗电池充电电路 - Google Patents

Abstract

<b>空载低</b><b>损耗电池充电电路包括</b><b>EMI</b><b>模块、充电接口模块、充电主控模块、充电处理模块和辅助电源模块；</b><b>EMI</b><b>模块用于滤除交流电流的高频干扰信号；辅助电源模块用于将</b><b>EMI</b><b>模块所输出的交流电进行整流降压处理，以输出第一直流电压至该充电主控模块，以及输出第二直流电压至该充电处理模块；充电处理模块用于检测充电接口模块是否连接电池及电池是否充满，当检测到充电接口模块连接电池时，充电处理模块驱动充电主控模块接收该第一直流电压，以使得充电主控模块处于工作状态；当电池充满或未检测到充电接口模块连接电池时，该充电处理模块关闭该充电主控模块。上述发明可大大降低空载时的损耗，利于节能，且延长充电器的使用寿命。</b>

Description

空载低损耗电池充电电路

技术领域

本发明涉及一种空载低损耗电池充电电路。

背景技术

电池充电器或适配器通常采用反激式的拓扑结构，变压器包括初级绕组、次级主绕组和次级辅助绕组，一般有次级辅助绕组提供工作电压给充电器主控电路，由于次级主绕组和次级辅助绕组为同相位，二者的电压与匝数呈正比例关系，例如，当次级主绕组的输出电压过低时，该次级辅助绕组的电压也低，使得充电器主控电路的工作电压低于额定电压，从而使得充电器主控电路处于保护状态，但此状态中，充电器主控电路依然在工作，仍会耗费电量。目前，为增大输出电压范围如0至30V，往往通过增加次级主绕组的匝数来实现，空载时(即没给电池充电时)，充电器主控电路依然工作以及多匝数的次级主绕组均大大增加电路损耗，很难满足90V-264VAC的宽电压空载低损耗的行业标准。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种低损耗宽电压范围输出的空载低损耗电池充电电路。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种空载低损耗电池充电电路，其包括EMI模块、充电接口模块、充电主控模块、充电处理模块和辅助电源模块；

该EMI模块用于滤除交流电流的高频干扰信号；

该辅助电源模块用于将该EMI模块所输出的交流电进行整流降压处理，以输出第一直流电压至该充电主控模块，以及输出第二直流电压至该充电处理模块；

该充电处理模块用于检测该充电接口模块是否连接电池及电池是否充满，当检测到充电接口模块连接电池时，该充电处理模块驱动该充电主控模块接收该第一直流电压，以使得该充电主控模块处于工作状态；当电池充满或未检测到充电接口模块连接电池时，该充电处理模块关闭该充电主控模块。

进一步地，该辅助电源模块包括PWM芯片、变压器、第一二极管至第二二极管、第一电阻至第九电阻、第一三极管、稳压管以及第一电容至第九电容，其中，变压器包括初级绕组、次级主绕组和次级辅助绕组；

该第一二极管和第二二极管的阳极连接该EMI模块，该第一二极管和第二二极管的阴极通过第一电容接地，还依次通过第二电容和第一电阻连接该第四二极管的阴极，还通过第二电阻连接第四二极管的阴极，该第一二极管和第二二极管的阴极还连接初级绕组的异名端，该第四二极管的阳极连接该初级绕组的同名端；该次级主绕组的同名端连接该第三二极管的阳极，还通过第九电容连接该第三二极管的阴极，该第三二极管的阴极通过并联的第五电容和第六电容接地，该第三二极管的阴极还连接该第一三极管的集电极，该第七电阻连接于该第一三极管的集电极和基极之间，该第一三极管的基极连接该稳压管的阴极，该第一三极管的发射极依次通过第八电阻和第九电阻接地，该稳压管的控制端连接于该第八电阻和该第九电阻之间，该第一三极管的发射极还通过并联的第七电容和第八电容接地；该次级辅助绕组的同名端依次通过第三电阻、第四电阻和第五电阻接地，该第五二极管的阳极连接于该第三电阻和该第四电阻之间，该第五二极管的阴极通过第三电容接地，还通过依次通过第六电阻和该第四电容接地；该PWM芯片的电压端连接于该第六电阻和该第四电容之间，该PWM芯片的输出端连接于该第四电阻和该第五电阻之间，该PWM芯片的漏极端连接该第四二极管的阳极。

进一步地，该充电处理模块包括MCU、第十一电阻至第二十三电阻、第十电容至第十三电容、第二三极管、第四三极管、第五三极管、第三场效应管和光耦的发光器；该MCU的第一控制引脚通过第十六电阻连接第三场效应管的栅极，该第三场效应管的漏极通过第十五电阻连接该充电接口模块的正充电端子，该第三场效应管的源极通过第十七电阻接地，还依次通过第十一电阻和第十电容接地，该MCU的电压检测引脚连接于第十一电阻和该第十电容之间；该MCU第二控制引脚通过第二十电阻连接第四三极管的基极，该第四三极管的基极通过第二十二电阻接地，还连接该第五三极管的集电极，该第四三极管的发射极接地，该第四三极管的集电极连接该发光器的阴极，该发光器的阳极通过第十九电阻连接于辅助电源模块的第三二极管的阴极；该第五三极管的发射极接地，该第五三极管的基极通过第二十三电阻接地；该MCU的电源端通过第十一电容连接于该辅助电源模块的第一三极管的发射极，还通过第十一电容接地；该MCU的第三控制引脚依次通过第十二电容和第十二电阻连接该第三三极管的基极，该第六二极管的阴极连接于该第十二电阻和该第十二电容之间，该第二三极管的基极还通过第十三电阻接地，该第二三极管的集电极通过第十四电阻连接于该辅助电源模块的第一三极管的发射极，该第二三极管的发射极接地，该第二三极管的集电极通过第十三电容接地，还通过第二十一电阻连接该第五三极管的基极。

进一步地，该充电主控模块包括电源管理芯片、第六三极管、第二十四电阻至第二十六电阻和光耦的受光器；该电源管理芯片的电源端通过第二十五电阻连接该第六三极管的集电极，该第六三极管的发射极连接该辅助电源模块的第五二极管的阴极，该第二十四电阻连接于该第六三极管的发射极和基极之间，该第六三极管的基极通过第二十六电阻和该受光器接地。

进一步地，空载低损耗电池充电电路还包括整流模块和变压器；该整流模块用于将EMI模块所输出的交流电流转换为直流电流；该变压器用于将该整流模块的输出电流转换为充电电流，并在该充电主控模块的调节下将充电电流输送至该充电接口模块。

本发明的有益效果如下：

上述发明在电池充电时启动充电主控模块，在电池充满或没有电池时关闭该充电主控模块，如此，可大大降低空载时的损耗，利于节能，且延长充电器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明空载低损耗电池充电电路的较佳实施方式的模块示意图。

图2为图1的电池充电电路的EMI模块、整流模块、变压器、充电接口模块和充电主控模块的电路图。

图3为图1的电池充电电路的辅助电源模块的电路图。

图4为图1的电池充电电路的充电处理模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

请参见图1至图4，本发明涉及一种空载低损耗电池充电电路，其较佳实施方式包括EMI模块10、整流模块20、变压器30、充电接口模块40、充电主控模块60、充电处理模块80和辅助电源模块70。

该EMI模块10用于滤除交流电流的高频干扰信号。该整流模块20用于将交流电流转换为直流电流。该变压器30用于将该整流模块20的输出电流转换为适合电池50充电的充电电流，并在该充电主控模块60的调节下将充电电流输送至该充电接口模块40。该充电接口模块40用于连接电池50，以提供充电电流给电池50。EMI模块10、整流模块20、变压器30和充电接口模块40的结构由现有技术可得知，在此不再赘述。

该辅助电源模块70用于将该EMI模块10所输出的交流电进行整流降压处理，以输出第一直流电压至该充电主控模块60，以及输出第二直流电压至该充电处理模块80。

该充电处理模块80用于检测该充电接口模块20是否连接电池50，当检测到充电接口模块20连接电池50时，该充电处理模块80驱动该充电主控模块60接收该第一直流电压，以使得该充电主控模块60处于工作状态。当未检测到充电接口模块20连接电池50时，该充电处理模块80关闭该充电主控模块60，以便减少空载损耗。

该辅助电源模块70包括PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)芯片U1、变压器T、二极管D1至二极管D5、电阻R1至电阻R9、三极管Q1、稳压管U2以及电容C1至电容C9，其中，变压器T包括初级绕组Ta、次级主绕组Tb1和次级辅助绕组Tb2。

该二极管D1和二极管D2的阳极连接该EMI模块10，该二极管D1和二极管D2的阴极通过电容C1接地，还依次通过电容C2和电阻R1连接该二极管D4的阴极，还通过电阻R2连接二极管D4的阴极，该二极管D1和二极管D2的阴极还连接初级绕组Ta的异名端，该二极管D4的阳极连接该初级绕组Ta的同名端。该次级主绕组Tb1的同名端连接该二极管D3的阳极，还通过电容C9连接该二极管D3的阴极，该二极管D3的阴极通过并联的电容C5和电容C6接地，该二极管D3的阴极还连接该三极管Q1的集电极，该电阻R7连接于该三极管Q1的集电极和基极之间，该三极管Q1的基极连接该稳压管U2的阴极，该三极管Q1的发射极依次通过电阻R8和电阻R9接地，该稳压管U2的控制端连接于该电阻R8和该电阻R9之间，该三极管Q1的发射极还通过并联的电容C7和电容C8接地。该次级辅助绕组Tb2的同名端依次通过电阻R3、电阻R4和电阻R5接地，该二极管D5的阳极连接于该电阻R3和该电阻R4之间，该二极管D5的阴极通过电容C3接地，还通过依次通过电阻R6和该电容C4接地。该PWM芯片U1的电压端VCC连接于该电阻R6和该电容C4之间，该PWM芯片U1的输出端CS连接于该电阻R4和该电阻R5之间，该PWM芯片U2的漏极端D连接该二极管D4的阳极。

上述二极管D1和二极管D2构成整流单元，电容C1至电容C8均为滤波电容。二极管D5的阴极即用于输出上述第一直流电压如图中所示17V。二极管D3的阴极和三极管Q1的发射极用于输出上述第二直流电压如图中所示的12V和5V。

该充电处理模块80包括MCU82、电阻R11至电阻R23、电容C10至电容C13、三极管Q2、三极管Q4、三极管Q5、场效应管Q3和光耦的发光器U4A。

该MCU82的第一控制引脚Cg通过电阻R16连接场效应管Q3的栅极，该场效应管Q3的漏极通过电阻R15连接该充电接口模块40的正充电端子B+，该场效应管Q3的源极通过电阻R17接地，还依次通过电阻R11和电容C10接地，该MCU82的电压检测引脚Vs连接于电阻R11和该电容C10之间。该MCU82第二控制引脚Cgc通过电阻R20连接三极管Q4的基极，该三极管Q4的基极通过电阻R22接地，还连接该三极管Q5的集电极，该三极管Q4的发射极接地，该三极管Q4的集电极连接该发光器U4A的阴极，该发光器U4A的阳极通过电阻R19连接于辅助电源模块70的二极管D3的阴极。该三极管Q5的发射极接地，该三极管Q5的基极通过电阻R23接地。该MCU82的电源端VDD通过电容C11连接于该辅助电源模块70的三极管Q1的发射极，还通过电容C11接地。该MCU82的第三控制引脚Pr依次通过电容C12和电阻R12连接该三极管Q2的基极，该二极管D6的阴极连接于该电阻R12和该电容C12之间，该三极管Q2的基极还通过电阻R13接地，该三极管Q2的集电极通过电阻R14连接于该辅助电源模块70的三极管Q1的发射极，该三极管Q2的发射极接地，该三极管Q2的集电极通过电容C13接地，还通过电阻R21连接该三极管Q5的基极。

该充电主控模块60包括电源管理芯片U6、三极管Q6、电阻R24至电阻R26和光耦的受光器U4B。

该电源管理芯片U6的电源端VDD通过电阻R25连接该三极管Q6的集电极，该三极管Q6的发射极连接该辅助电源模块70的二极管D5的阴极，该电阻R24连接于该三极管Q6的发射极和基极之间，该三极管Q6的基极通过电阻R26和该受光器U4B接地。

下面对本发明的较佳实施方式的主要工作原理进行说明：

当充电器连接AC电源如市电时，交流电通过EMI模块10去除高频干扰信号后，经由二极管D1、二极管D2和电容C1整流滤波处理为主直流电压，该主直流电压输送至变压器T的初级绕组Ta，再分别通过次级主绕组Tb1和次级辅助绕组Tb2分为两支路直流电，两支路直流电的大小可通过调节初级绕组Ta、次级主绕组Tb1和次级辅助绕组Tb2的匝数比进行调节。第一支路直流电在PWM芯片U1的控制下转换为上述第一直流电压如17V，并将该第一直流电压输送至该充电主控模块60的三极管Q6的发射极。第二支路直流电通过三极管Q1、二极管D3和稳压管U2构成的电路处理后形成上述第二直流电压如12V和5V。

该充电处理模块80由该第二直流电压供电，该MCU82正常工作时，其第一控制引脚Cg保持输出高电平信号，以使得该场效应管Q3保持导通，当电池50接入该充电接口模块40时，该充电接口模块40的正充电端子B+通过该场效应管Q3发送一检测信号至该MCU80的电压检测引脚Vs，该MCU82根据该检测信号通过其第二控制引脚Cgc发出一高电平信号，由于该MCU82正常工作时，其第三控制引脚Pr保持输出脉冲信号，使得三极管Q2和三极管Q5保持截止，如此，三极管Q4导通，使得该发光器U4A导通发光，进而使得该充电主控模块60的受光器U4B导通，从而使得该三极管Q6导通，如此，辅助电源模块70所输出的第一直流电压即可通过该三极管Q6供给该电源管理芯片U6，以使得该电源管理芯片U6工作，从而使得充电主控模块60调节变压器30的初级绕组电压和电流，此调节原理可从现有技术获知，在此不再赘述。

当电池50充满或断开与充电接口模块40的连接时，该MCU82通过第二控制引脚Cgc发出低电平信号，使得该三极管Q4截止，进而使得发光器U4A截止，从而使得受光器U4B截止，三极管Q6截止，如此，即可使得该电源管理芯片U6停止工作，可大大降低空载时的损耗，利于节能，且延长充电器的使用寿命。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种空载低损耗电池充电电路，其特征在于：其包括EMI模块、充电接口模块、充电主控模块、充电处理模块和辅助电源模块；

该EMI模块用于滤除交流电流的高频干扰信号；

该辅助电源模块用于将该EMI模块所输出的交流电进行整流降压处理，以输出第一直流电压至该充电主控模块，以及输出第二直流电压至该充电处理模块；

该充电处理模块用于检测该充电接口模块是否连接电池及电池是否充满，当检测到充电接口模块连接电池时，该充电处理模块驱动该充电主控模块接收该第一直流电压，以使得该充电主控模块处于工作状态；当电池充满或未检测到充电接口模块连接电池时，该充电处理模块关闭该充电主控模块；

该辅助电源模块包括PWM芯片、变压器、第一二极管至第五二极管、第一电阻至第九电阻、第一三极管、稳压管以及第一电容至第九电容，其中，变压器包括初级绕组、次级主绕组和次级辅助绕组；

该第一二极管和第二二极管的阳极连接该EMI模块，该第一二极管和第二二极管的阴极通过第一电容接地，还依次通过第二电容和第一电阻连接该第四二极管的阴极，还通过第二电阻连接第四二极管的阴极，该第一二极管和第二二极管的阴极还连接初级绕组的异名端，该第四二极管的阳极连接该初级绕组的同名端；该次级主绕组的同名端连接该第三二极管的阳极，还通过第九电容连接该第三二极管的阴极，该第三二极管的阴极通过并联的第五电容和第六电容接地，该第三二极管的阴极还连接该第一三极管的集电极，该第七电阻连接于该第一三极管的集电极和基极之间，该第一三极管的基极连接该稳压管的阴极，该第一三极管的发射极依次通过第八电阻和第九电阻接地，该稳压管的控制端连接于该第八电阻和该第九电阻之间，该第一三极管的发射极还通过并联的第七电容和第八电容接地；该次级辅助绕组的同名端依次通过第三电阻、第四电阻和第五电阻接地，该第五二极管的阳极连接于该第三电阻和该第四电阻之间，该第五二极管的阴极通过第三电容接地，还通过依次通过第六电阻和该第四电容接地；该PWM芯片的电压端连接于该第六电阻和该第四电容之间，该PWM芯片的输出端连接于该第四电阻和该第五电阻之间，该PWM芯片的漏极端连接该第四二极管的阳极。

2.如权利要求1所述的空载低损耗电池充电电路，其特征在于：该充电处理模块包括MCU、第六二极管、第十一电阻至第二十三电阻、第十电容至第十三电容、第二三极管、第四三极管、第五三极管、第三场效应管和光耦的发光器；该MCU的第一控制引脚通过第十六电阻连接第三场效应管的栅极，该第三场效应管的漏极通过第十五电阻连接该充电接口模块的正充电端子，该第三场效应管的源极通过第十七电阻接地，还依次通过第十一电阻和第十电容接地，该MCU的电压检测引脚连接于第十一电阻和该第十电容之间；该MCU第二控制引脚通过第二十电阻连接第四三极管的基极，该第四三极管的基极通过第二十二电阻接地，还连接该第五三极管的集电极，该第四三极管的发射极接地，该第四三极管的集电极连接该发光器的阴极，该发光器的阳极通过第十九电阻连接于辅助电源模块的第三二极管的阴极；该第五三极管的发射极接地，该第五三极管的基极通过第二十三电阻接地；该MCU的电源端通过第十一电容连接于该辅助电源模块的第一三极管的发射极，还通过第十一电容接地；该MCU的第三控制引脚依次通过第十二电容和第十二电阻连接该第二三极管的基极，该第六二极管的阴极连接于该第十二电阻和该第十二电容之间，该第二三极管的基极还通过第十三电阻接地，该第二三极管的集电极通过第十四电阻连接于该辅助电源模块的第一三极管的发射极，该第二三极管的发射极接地，该第二三极管的集电极通过第十三电容接地，还通过第二十一电阻连接该第五三极管的基极。

3.如权利要求2所述的空载低损耗电池充电电路，其特征在于：该充电主控模块包括电源管理芯片、第六三极管、第二十四电阻至第二十六电阻和光耦的受光器；该电源管理芯片的电源端通过第二十五电阻连接该第六三极管的集电极，该第六三极管的发射极连接该辅助电源模块的第五二极管的阴极，该第二十四电阻连接于该第六三极管的发射极和基极之间，该第六三极管的基极通过第二十六电阻和该受光器接地。

4.如权利要求1所述的空载低损耗电池充电电路，其特征在于：电池充电电路还包括整流模块和变压器；该整流模块用于将EMI模块所输出的交流电流转换为直流电流；该变压器用于将该整流模块的输出电流转换为充电电流，并在该充电主控模块的调节下将充电电流输送至该充电接口模块。