CN103969490B - 一种充电指示电路及蓄电池充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于蓄电池充电技术领域，提供了一种充电指示电路及蓄电池充电装置。本发明通过采用包括充电指示开关模块、电压检测模块及充电指示模块的充电指示电路，能够对蓄电池的充电电压进行检测，并根据检测结果准确判断蓄电池在四个不同的充电阶段中所处的充电阶段，进而发出相应的充电阶段发光提示以便将蓄电池的充电状态告知用户，从而达到分阶段提示蓄电池的充电状态的目的，解决了现有的充电装置所存在的无法分阶段提示蓄电池的充电状态而导致用户无法详细了解蓄电池充电情况且不利于实施有效的充电管理的问题。

Description

一种充电指示电路及蓄电池充电装置

技术领域

本发明属于蓄电池充电技术领域，尤其涉及一种充电指示电路及蓄电池充电装置。

背景技术

目前，随着蓄电池被广泛应用于各种便携式电子设备，与其配套的充电装置也随之得到广泛的使用。为了使用户能够及时得知蓄电池的充电状态，现有的充电装置通常采用两种不同颜色的指示灯对充电状态进行提示，例如采用红灯表示蓄电池正在充电，用绿灯表示蓄电池已充电完成。虽然上述现有的充电装置可以对蓄电池的充电状态进行提示，但其无法让用户更详细地获知蓄电池的充电进程，因为其仅能提示蓄电池的正在充电和充电完成，而无法提示蓄电池所处的充电阶段，这样就无法让用户详细了解蓄电池充电情况，也不利于实施有效的充电管理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电指示电路，旨在解决现有的充电装置所存在的无法分阶段提示蓄电池的充电状态而导致用户无法详细了解蓄电池充电情况且不利于实施有效的充电管理的问题。

本发明是这样实现的，一种充电指示电路，所述充电指示电路包括：

充电指示开关模块、电压检测模块及充电指示模块；

所述充电指示开关模块的输入端和所述电压检测模块的电源端均连接蓄电池的充电端，所述电压检测模块的电压检测端和启动控制端分别连接所述充电指示开关模块的输出端和控制端，所述充电指示模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别连接所述电压检测模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端，所述充电指示模块的输出端连接所述电压检测模块的启动控制端；

所述充电指示开关模块在所述蓄电池的充电端的电压达到启动电压值且用户执行启动控制操作时，将所述蓄电池的充电端的电压加载至所述电压检测模块的电压检测端，并驱动所述电压检测模块判断所述电压检测端的电压是否处于四个不同充电阶段的其中一个充电阶段所对应的电压值，且根据判断结果控制所述充电指示模块发出相应的充电阶段发光提示。

本发明的另一目的还在于提供一种包括所述充电指示电路的蓄电池充电装置。

本发明通过采用包括充电指示开关模块、电压检测模块及充电指示模块的充电指示电路，能够对蓄电池的充电电压进行检测，并根据检测结果准确判断蓄电池在四个不同的充电阶段中所处的充电阶段，进而发出相应的充电阶段发光提示以便将蓄电池的充电状态告知用户，从而达到分阶段提示蓄电池的充电状态的目的，解决了现有的充电装置所存在的无法分阶段提示蓄电池的充电状态而导致用户无法详细了解蓄电池充电情况且不利于实施有效的充电管理的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的充电指示电路的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的充电指示电路的示例电路结构图。

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。

本发明实施例通过采用包括充电指示开关模块、电压检测模块及充电指示模块的充电指示电路，能够对蓄电池的充电电压进行检测，并根据检测结果准确判断蓄电池在四个不同的充电阶段中所处的充电阶段，进而发出相应的充电阶段发光提示以便将蓄电池的充电状态告知用户，从而达到分阶段提示蓄电池的充电状态的目的。

图1示出了本发明实施例提供的充电指示电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

充电指示电路包括充电指示开关模块100、电压检测模块200及充电指示模块300。

充电指示开关模块100的输入端和电压检测模块200的电源端均连接蓄电池的充电端VCC，电压检测模块200的电压检测端和启动控制端分别连接充电指示开关模块100的输出端和控制端，充电指示模块300的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别连接电压检测模块200的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端，充电指示模块300的输出端连接电压检测模块200的启动控制端。

充电指示开关模块100在蓄电池的充电端VCC的电压达到启动电压值且用户执行启动控制操作时，将蓄电池的充电端VCC的电压加载至电压检测模块200的电压检测端，并驱动电压检测模块200判断其电压检测端的电压是否处于四个不同充电阶段的其中一个充电阶段所对应的电压值，且根据判断结果控制充电指示模块300发出相应的充电阶段发光提示。

图2示出了本发明实施例提供的充电指示电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

作为本发明一优选实施例，充电指示开关模块100包括：

电阻R1、电阻R2、电容C1、按键开关S1、运算放大器U1、电容C2及NMOS管Q1；

电阻R1的第一端为充电指示开关模块100的输入端，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端共接于NMOS管Q1的栅极，电阻R2的第二端与电容C1的第一端共接于按键开关S1的第一端，电容C1的第二端接地，按键开关S1的第二端为充电指示开关模块100的输出端，运算放大器U1的正电源端与电容C2的第一端共接于电阻R1的第一端，运算放大器U1的负电源端与电容C2及NMOS管Q1的漏极的共接点为充电指示开关模块100的控制端，运算放大器U1的同相输入端、反相输入端及输出端均空接，NMOS管Q1的源极接地。其中，运算放大器U1具体可以是型号为LM324系列的带有差动输入功能的运算放大器。

作为本发明一优选实施例，电压检测模块200包括：

电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4、运算放大器U5及基准源TL；

电阻R3的第一端与电阻R8的第一端的共接点为电压检测模块200的电压检测端，电阻R3的第二端与电阻R4的第一端共接于运算放大器U2的同相输入端，电阻R4的第二端与电阻R5的第一端共接于运算放大器U3的同相输入端，电阻R5的第二端与电阻R6的第一端共接于运算放大器U4的同相输入端，电阻R6的第二端与电阻R7的第一端共接于运算放大器U5的同相输入端，电阻R7的第二端与基准源TL的阴极的共接点为电压检测模块200的启动控制端，电阻R8的第二端同时与基准源TL的阴极和调整极、运算放大器U2的反相输入端、运算放大器U3的反相输入端、运算放大器U4的反相输入端以及运算放大器U5的反相输入端相连接，运算放大器U2的正电源端、运算放大器U3的正电源端、运算放大器U4的正电源端以及运算放大器U5的正电源端的共接点为电压检测模块200的电源端，运算放大器U2的输出端、运算放大器U3的输出端、运算放大器U4的输出端及运算放大器U5的输出端分别为电压检测模块200的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端，运算放大器U2的负电源端、运算放大器U3的负电源端、运算放大器U4的负电源端以及运算放大器U5的负电源端均接地。其中，运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4及运算放大器U5具体可以是型号为LM324系列的带有差动输入功能的运算放大器；基准源TL可以是型号为TL431的基准电压源，其为运算放大器U2的同相输入端、运算放大器U3的同相输入端、运算放大器U4的同相输入端及运算放大器U5的同相输入端提供基准电压。

作为本发明一优选实施例，充电指示模块300包括：

电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3及发光二极管LED4；

电阻R9的第一端、电阻R10的第一端、电阻R11的第一端及电阻R12的第一端分别为充电指示模块300的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端，电阻R9的第二端、电阻R10的第二端、电阻R11的第二端及电阻R12的第二端分别连接发光二极管LED1的阳极、发光二极管LED2的阳极、发光二极管LED3的阳极及发光二极管LED4的阳极，发光二极管LED1的阴极与发光二极管LED2的阴极、发光二极管LED3的阴极以及发光二极管LED4的阴极的共接点为充电指示模块300的输出端。

以下结合工作原理对上述的充电指示电路作进一步说明：

当蓄电池的充电端VCC的电压V_CC达到NMOS管Q1的导通电压时，NMOS管Q1导通，如果随后用户通过按下按键开关S1启动电压检测功能，则此时由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6及电阻R7串联构成的分压电路开始对按键开关S1所引入的蓄电池的充电端VCC的电压V_CC进行四级分压后分别输出第一检测电压V1、第二检测电压V2、第三检测电压V3及第四检测电压V4至运算放大器U2的同相输入端、运算放大器U3的同相输入端、运算放大器U4的同相输入端以及运算放大器U5的同相输入端，其中，第一检测电压V1、第二检测电压V2、第三检测电压V3及第四检测电压V4如以下关系式组所示：

$V1=V_{\mathrm{CC}}\·\frac{R4+R5+R6+R7}{R3+R4+R5+R6+R7}---\left(1\right)$

$V2=V_{\mathrm{CC}}\·\frac{R5+R6+R7}{R3+R4+R5+R6+R7}---\left(2\right)$

$V3=V_{\mathrm{CC}}\·\frac{R6+R7}{R3+R4+R5+R6+R7}---\left(3\right)$

$V4=V_{\mathrm{CC}}\·\frac{R7}{R3+R4+R5+R6+R7}---\left(4\right)$

由以上关系式组可知，第一检测电压V1与第二检测电压V2、第三检测电压V3及第四检测电压V4的关系满足：V1>V2>V3>V4。

当第一检测电压V1高于运算放大器U2的反相输入端的基准电压时，则运算放大器U2的输出端输出高电平通过电阻R9驱动发光二极管LED1发光以提示蓄电池已达到第一充电阶段。

当第二检测电压V2高于运算放大器U3的反相输入端的基准电压时，则运算放大器U3的输出端输出高电平通过电阻R10驱动发光二极管LED2发光，同时，由于V1>V2，则此时运算放大器U2同样会继续输出高电平驱动发光二极管LED1发光，所以此时发光二极管LED1和发光二极管LED2同时发光以提示蓄电池已达到第二充电阶段；

当第三检测电压V3高于运算放大器U4的反相输入端的基准电压时，则运算放大器U4的输出端输出高电平通过电阻R11驱动发光二极管LED3发光，同时，由于V1>V2>V3，则此时发光二极管LED1和发光二极管LED2依旧在运算放大器U2和运算放大器U3的驱动下发光，所以此时发光二极管LED1、发光二极管LED2及发光二极管LED3同时发光以提示蓄电池已达到第三充电阶段；

当第四检测电压V4高于运算放大器U5的反相输入端的基准电压时，则运算放大器U5的输出端输出高电平通过电阻R12驱动发光二极管LED4发光，同时，由于V1>V2>V3>V4，则此时发光二极管LED1、发光二极管LED2及发光二极管LED3依旧在运算放大器U2、运算放大器U3及运算放大器U4的驱动下发光，所以此时发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3以及发光二极管LED4全部发光以提示蓄电池已达到第四充电阶段。

因此，通过上述工作原理可知，通过运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4、运算放大器U5分别对第一检测电压V1与第二检测电压V2、第三检测电压V3及第四检测电压V4进行判断，并根据判断结果相应地控制发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3及发光二极管LED4的开关，以达到为用户提供蓄电池充电阶段分级提示的功能，便于用户及时了解蓄电池的充电情况，更有利于对蓄电池进行高效的充电管理。

为了更加清楚的说明上述充电指示电路的工作过程，以下结合具体实例进行说明：

假设蓄电池的充电端VCC在充电完成时的电压V_CC为4.2V，电压电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6及电阻R7的阻值分别为2.7KΩ、2.4KΩ、.047KΩ、0.51KΩ及10KΩ，基准源TL所提供的基准电压为2.5V。

在V_CC为3V时，由关系式（1）可得到第一检测电压V1为2.469V，V1<2.5V，所以此时运算放大器U2的输出端保持低电平输出，发光二极管LED1保持熄灭状态，随着蓄电池充电进程的逐步推进，当V_CC升高至3.1V时，由关系式（1）可得到第一检测电压V1为2.579V，V1>2.5V，则运算放大器U2的输出高电平驱动发光二极管LED1导通发光以提示蓄电池处于第一充电阶段（此阶段可定义为3V档），之后，随着蓄电池继续充电，在V_CC升高至3.7V时，由关系式（1）和（2）可得到第一检测电压V1为3.078V和第二检测电压V2为2.526V，V1和V2均大于2.5V，则运算放大器U2和运算放大器U3均输出高电平分别驱动发光二极管LED1和发光二极管LED2同时发光以提示蓄电池处于第二充电阶段（此阶段可定义为3.65V档），而当V_CC升高至3.85V时，由关系式（1）、（2）及（3）可得到第一检测电压V1为3.203V、第二检测电压V2为2.628V及第三检测电压V3为2.516V，V1、V2和V3均大于2.5V，则运算放大器U2、运算放大器U3及运算放大器U4均输出高电平分别驱动发光二极管LED1、发光二极管LED2及发光二极管LED3同时发光以提示蓄电池处于第三充电阶段（此阶段可定义为3.8V档），最后，在V_CC升高至4.2V时，由关系式（1）、（2）、（3）及（4）可得到第一检测电压V1为3.494V、第二检测电压V2为2.867V、第三检测电压V3为2.745V及第四检测电压V4为2.611V，V1、V2、V3及V4均大于2.5V，则运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4、运算放大器U5均输出高电平分别驱动发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3及发光二极管LED4同时发光以提示蓄电池处于第四充电阶段（此阶段可定义为4V档），当蓄电池进入第四充电阶段则表明其已充满电。

本发明实施例的另一目的还在于提供一种蓄电池充电装置，该蓄电池充电装置包括充电电路及上述的充电指示电路。

本发明实施例通过采用包括充电指示开关模块、电压检测模块及充电指示模块的充电指示电路，能够对蓄电池的充电电压进行检测，并根据检测结果准确判断蓄电池在四个不同的充电阶段中所处的充电阶段，进而发出相应的充电阶段发光提示以便将蓄电池的充电状态告知用户，从而达到分阶段提示蓄电池的充电状态的目的，解决了现有的充电装置所存在的无法分阶段提示蓄电池的充电状态而导致用户无法详细了解蓄电池充电情况且不利于实施有效的充电管理的问题。

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 (6)

1.一种充电指示电路，其特征在于，所述充电指示电路包括：

充电指示开关模块、电压检测模块及充电指示模块；

所述充电指示开关模块的输入端和所述电压检测模块的电源端均连接蓄电池的充电端，所述电压检测模块的电压检测端和启动控制端分别连接所述充电指示开关模块的输出端和控制端，所述充电指示模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别连接所述电压检测模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端，所述充电指示模块的输出端连接所述电压检测模块的启动控制端；

所述充电指示开关模块在所述蓄电池的充电端的电压达到启动电压值且用户执行启动控制操作时，将所述蓄电池的充电端的电压加载至所述电压检测模块的电压检测端，并驱动所述电压检测模块判断所述电压检测端的电压是否处于四个不同充电阶段的其中一个充电阶段所对应的电压值，且根据判断结果控制所述充电指示模块发出相应的充电阶段发光提示；

所述充电指示开关模块包括：

电阻R1、电阻R2、电容C1、按键开关S1、运算放大器U1、电容C2及NMOS管Q1；

所述电阻R1的第一端为所述充电指示开关模块的输入端，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第一端共接于所述NMOS管Q1的栅极，所述电阻R2的第二端与所述电容C1的第一端共接于所述按键开关S1的第一端，所述电容C1的第二端接地，所述按键开关S1的第二端为所述充电指示开关模块的输出端，所述运算放大器U1的正电源端与所述电容C2的第一端共接于所述电阻R1的第一端，所述运算放大器U1的负电源端与所述电容C2及所述NMOS管Q1的漏极的共接点为所述充电指示开关模块的控制端，所述运算放大器U1的同相输入端、反相输入端及输出端均空接，所述NMOS管Q1的源极接地。

2.如权利要求1所述的充电指示电路，其特征在于，所述电压检测模块包括：

电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4、运算放大器U5及基准源TL；

所述电阻R3的第一端与所述电阻R8的第一端的共接点为所述电压检测模块的电压检测端，所述电阻R3的第二端与所述电阻R4的第一端共接于所述运算放大器U2的同相输入端，所述电阻R4的第二端与所述电阻R5的第一端共接于所述运算放大器U3的同相输入端，所述电阻R5的第二端与所述电阻R6的第一端共接于所述运算放大器U4的同相输入端，所述电阻R6的第二端与所述电阻R7的第一端共接于所述运算放大器U5的同相输入端，所述电阻R7的第二端与所述基准源TL的阴极的共接点为所述电压检测模块的启动控制端，所述电阻R8的第二端同时与所述基准源TL的阴极和调整极、所述运算放大器U2的反相输入端、所述运算放大器U3的反相输入端、所述运算放大器U4的反相输入端以及所述运算放大器U5的反相输入端相连接，所述运算放大器U2的正电源端、所述运算放大器U3的正电源端、所述运算放大器U4的正电源端以及所述运算放大器U5的正电源端的共接点为所述电压检测模块的电源端，所述运算放大器U2的输出端、所述运算放大器U3的输出端、所述运算放大器U4的输出端及所述运算放大器U5的输出端分别为所述电压检测模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端，所述运算放大器U2的负电源端、所述运算放大器U3的负电源端、所述运算放大器U4的负电源端以及所述运算放大器U5的负电源端均接地。

3.如权利要求1所述的充电指示电路，其特征在于，所述充电指示模块包括：

电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3及发光二极管LED4；

所述电阻R9的第一端、所述电阻R10的第一端、所述电阻R11的第一端及所述电阻R12的第一端分别为所述充电指示模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端，所述电阻R9的第二端、所述电阻R10的第二端、所述电阻R11的第二端及所述电阻R12的第二端分别连接所述发光二极管LED1的阳极、所述发光二极管LED2的阳极、所述发光二极管LED3的阳极及所述发光二极管LED4的阳极，所述发光二极管LED1的阴极与所述发光二极管LED2的阴极、所述发光二极管LED3的阴极以及所述发光二极管LED4的阴极的共接点为所述充电指示模块的输出端。

4.一种蓄电池充电装置，包括充电电路，其特征在于，所述蓄电池充电装置还包括一充电指示电路，所述充电指示电路包括：

充电指示开关模块、电压检测模块及充电指示模块；

所述充电指示开关模块的输入端和所述电压检测模块的电源端均连接蓄电池的充电端，所述电压检测模块的电压检测端和启动控制端分别连接所述充电指示开关模块的输出端和控制端，所述充电指示模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别连接所述电压检测模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端，所述充电指示模块的输出端连接所述电压检测模块的启动控制端；

所述充电指示开关模块在所述蓄电池的充电端的电压达到启动电压值且用户执行启动控制操作时，将所述蓄电池的充电端的电压加载至所述电压检测模块的电压检测端，并驱动所述电压检测模块判断所述电压检测端的电压是否处于四个不同充电阶段的其中一个充电阶段所对应的电压值，且根据判断结果控制所述充电指示模块发出相应的充电阶段发光提示；

所述充电指示开关模块包括：

电阻R1、电阻R2、电容C1、按键开关S1、运算放大器U1、电容C2及NMOS管Q1；

所述电阻R1的第一端为所述充电指示开关模块的输入端，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第一端共接于所述NMOS管Q1的栅极，所述电阻R2的第二端与所述电容C1的第一端共接于所述按键开关S1的第一端，所述电容C1的第二端接地，所述按键开关S1的第二端为所述充电指示开关模块的输出端，所述运算放大器U1的正电源端与所述电容C2的第一端共接于所述电阻R1的第一端，所述运算放大器U1的负电源端与所述电容C2及所述NMOS管Q1的漏极的共接点为所述充电指示开关模块的控制端，所述运算放大器U1的同相输入端、反相输入端及输出端均空接，所述NMOS管Q1的源极接地。

5.如权利要求4所述的蓄电池充电装置，其特征在于，所述电压检测模块包括：

电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4、运算放大器U5及基准源TL；

所述电阻R3的第一端与所述电阻R8的第一端的共接点为所述电压检测模块的电压检测端，所述电阻R3的第二端与所述电阻R4的第一端共接于所述运算放大器U2的同相输入端，所述电阻R4的第二端与所述电阻R5的第一端共接于所述运算放大器U3的同相输入端，所述电阻R5的第二端与所述电阻R6的第一端共接于所述运算放大器U4的同相输入端，所述电阻R6的第二端与所述电阻R7的第一端共接于所述运算放大器U5的同相输入端，所述电阻R7的第二端与所述基准源TL的阴极的共接点为所述电压检测模块的启动控制端，所述电阻R8的第二端同时与所述基准源TL的阴极和调整极、所述运算放大器U2的反相输入端、所述运算放大器U3的反相输入端、所述运算放大器U4的反相输入端以及所述运算放大器U5的反相输入端相连接，所述运算放大器U2的正电源端、所述运算放大器U3的正电源端、所述运算放大器U4的正电源端以及所述运算放大器U5的正电源端的共接点为所述电压检测模块的电源端，所述运算放大器U2的输出端、所述运算放大器U3的输出端、所述运算放大器U4的输出端及所述运算放大器U5的输出端分别为所述电压检测模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端，所述运算放大器U2的负电源端、所述运算放大器U3的负电源端、所述运算放大器U4的负电源端以及所述运算放大器U5的负电源端均接地。

6.如权利要求4所述的蓄电池充电装置，其特征在于，所述充电指示模块包括：

电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3及发光二极管LED4；

所述电阻R9的第一端、所述电阻R10的第一端、所述电阻R11的第一端及所述电阻R12的第一端分别为所述充电指示模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端，所述电阻R9的第二端、所述电阻R10的第二端、所述电阻R11的第二端及所述电阻R12的第二端分别连接所述发光二极管LED1的阳极、所述发光二极管LED2的阳极、所述发光二极管LED3的阳极及所述发光二极管LED4的阳极，所述发光二极管LED1的阴极与所述发光二极管LED2的阴极、所述发光二极管LED3的阴极以及所述发光二极管LED4的阴极的共接点为所述充电指示模块的输出端。