CN104218624B - 锂电池充电电路以及灯具 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种锂电池充电电路，其包括：正极端子；负极端子；开关；充电模块，其用于对锂电池充电；防反接模块，其用于在锂电池反接时控制开关断开防反接模块的第一输入端连接负极端子，防反接模块的第二输入端连接正极端子，防反接模块的第一输出端连接开关的控制端，防反接模块的第二输出端接地；以及过流保护模块，其用于在锂电池输出电流过大时控制开关断开，过流保护模块的输入端连接正极端子，过流保护模块的第一输出端连接负载，过流保护模块的第二输出端连接负极端子；其中，当锂电池反接或者过流时，锂电池与负载断开连接，充电模块无法对锂电池进行充电。本发明还提出一种灯具。本发明能够在锂电池充电过程中，出现反接或者过流的情况时能对锂电池进行保护。

Description

锂电池充电电路以及灯具

技术领域

本发明涉及一种保护电路，尤其涉及一种锂电池充电电路以及灯具。

背景技术

锂电池的能量密度非常大，放电电平高，无记忆效应。优秀的性能使它被广泛应用于各行各业。但是锂电池在使用或者充电的时候需要有一定的安全防护，若反接或者过流，都会损害价格昂贵的锂电池，使其寿命缩短，严重的甚至会引起泄露、爆炸。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种锂电池充电电路以及灯具，能够保护锂电池在充电时出现反接和过流的情况不被损坏。

为解决上述技术问题，本发明提出一种锂电池充电电路，其包括：正极端子，其连接锂电池的正极；负极端子，其连接锂电池的负极；开关，其包括控制端、输入端以及输出端，开关的输入端连接负极端子，开关的输出端接地；充电模块，其用于对锂电池充电，其包括输入端、第一输出端以及第二输出端，充电模块的输入端连接电源，充电模块的第一输出端连接正极端子，充电模块的第二输出端接地；防反接模块，其用于在锂电池反接时控制开关断开，其包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，防反接模块的第一输入端连接负极端子，防反接模块的第二输入端连接正极端子，防反接模块的第一输出端连接所述开关的控制端，防反接模块的第二输出端接地；以及过流保护模块，其用于在锂电池输出电流过大时控制开关断开，其包括输入端、第一输出端以及第二输出端，过流保护模块的输入端连接正极端子，过流保护模块的第一输出端连接负载，过流保护模块的第二输出端连接负极端子；其中，当锂电池的正极连接负极端子，锂电池的负极连接正极端子时，防反接模块控制开关断开，锂电池的负极与地断开连接，充电模块无法对锂电池进行充电，当过流保护模块检测到锂电池输出端电流超过设定值的时候，过流保护模块控制开关断开，锂电池的负极与地断开连接，充电模块无法对锂电池进行充电。

优选地，防反接模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一开关管，第二电阻连接在防反接模块的第二输入端以及第一开关管的输入端，第一电阻连接防反接模块的第一输入端以及第一开关管的控制端之间，第二开关管的输出端连接第三电阻后连接防反接模块的第二输出端，第二开关管的输出端连接防反接模块的第一输出端。

优选地，过流保护模块包括电流采样器以及检测电阻，电流采样器包括第一检测端、第二检测端以及输出端，电流采样器的第一检测端连接过流保护模块的输入端，电流采样器的第二检测端连接过流保护模块的第一输出端，检测电阻连接在电流采样器的第一检测端以及第二检测端之间，电流采样器的输出端连接过流保护模块的第二输出端。

优选地，充电模块包括锂电池充电控制器、电容、第一开关、第二开关以及第四电阻，锂电池充电控制器包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端以及第二输出端，第一开关连接在充电模块的输入端以及锂电池充电控制器的第一输入端之间，第四电阻连接在锂电池充电控制器的第一输入端以及充电模块的第二输出端之间，第二开关连接在锂电池充电控制器的第二输入端以及充电模块的输入端之间，电容连接在锂电池充电控制器的第一输出端以及第二输出端之间，锂电池充电控制器的第三输入端、第四输入端连接电源，锂电池充电控制器的第一输出端连接充电模块的第一输出端，锂电池充电控制器的第二输出端连接充电模块的第二输出端。

优选地，锂电池充电电路还包括指示模块，充电模块还包括第三输出端，指示模块用于显示锂电池是否充满电，其包括第六电阻、第七电阻、第一发光管以及第二发光管，第六电阻、第一发光管、第七电阻以及第二发光管依次串联在电源与地之间，第一发光管与第七电阻的连接处连接充电模块的第三输出端，其中，当锂电池正在充电，则充电模块控制指示模块的第二发光管发光，当锂电池充满电，则充电模块控制指示模块的第一发光管发光。

优选地，开关为MOS管，MOS管的栅极为开关的控制端，MOS管的源极为开关的输入端，MOS管的漏极为开关的输出端。

优选地，检测电阻的阻值小于1欧姆。

本发明还提出一种灯具，包括如上所述的锂电池充电电路。

与现有技术相比，本发明的锂电池充电电路以及灯具，能够在用户充电时错误地将锂电池反接或者在电池输出电流值过高的时候自动断开电池与负载的连接，从而保护锂电池、电路以及负载的安全。

附图说明

图1是本发明的锂电池充电电路的电路结构图。

附图标记说明如下：正极端子（未图示） 负极端子（未图示） MOS管Q1 充电模块1 锂电池充电控制器IC1 电容C1 第一开关S1 第二开关S2 第四电阻R4 防反接模块2 第一电阻R1 第二电阻R2 第三电阻R3 三极管Q2 过流保护模块3 电流采样器IC2 检测电阻R5 指示模块4 第六电阻R6 第七电阻R7 第一发光管D1 第二发光管D2。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

请参阅图1，本发明的锂电池充电电路，其包括：正极端子、负极端子、开关、充电模块1、防反接模块2、过流保护模块3以及指示模块4。

正极端子连接锂电池的正极，负极端子连接锂电池的负极。开关包括控制端、输入端以及输出端，开关的输入端连接负极端子，开关的输出端接地。充电模块1用于对锂电池充电，其包括输入端、第一输出端以及第二输出端，充电模块1的输入端连接电源，充电模块1的第一输出端连接正极端子，充电模块1的第二输出端接地。防反接模块2其用于在锂电池反接时控制开关断开，其包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，防反接模块2的第一输入端连接负极端子，防反接模块2的第二输入端连接正极端子，防反接模块2的第一输出端连接开关的控制端，防反接模块2的第二输出端接地。过流保护模块3用于在锂电池输出电流过大时控制开关断开，其包括输入端、第一输出端以及第二输出端，过流保护模块3的输入端连接正极端子，过流保护模块3的第一输出端连接负载，过流保护模块3的第二输出端连接负极端子。其中，当锂电池的正极连接负极端子，锂电池的负极连接正极端子时，防反接模块2控制开关断开，锂电池的负极与地断开连接，充电模块1无法对锂电池进行充电，当过流保护模块3检测到锂电池输出端电流超过设定值的时候，过流保护模块3控制开关断开，锂电池的负极与地断开连接，充电模块1无法对锂电池进行充电。

开关为MOS管Q1，MOS管Q1的栅极为开关的控制端，MOS管Q1的源极为开关的输入端，MOS管Q1的漏极为开关的输出端。在其他实施例中，也可以用三极管代替。

充电模块1包括锂电池充电控制器IC1、电容C1、第一开关S1、第二开关S2以及第四电阻R4。锂电池充电控制器IC1包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端以及第二输出端。第一开关S1连接在充电模块1的输入端以及锂电池充电控制器IC1的第一输入端之间，第四电阻R4连接在锂电池充电控制器IC1的第一输入端以及充电模块1的第二输出端之间。第二开关S2连接在锂电池充电控制器IC1的第二输入端以及充电模块1的输入端之间，电容C1连接在锂电池充电控制器IC1的第一输出端以及第二输出端之间，锂电池充电控制器IC1的第三输入端、第四输入端连接电源，锂电池充电控制器IC1的第一输出端连接充电模块1的第一输出端，锂电池充电控制器IC1的第二输出端连接充电模块1的第二输出端。

本实施例中，锂电池充电控制器IC1的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端以及第二输出端分别为端口SELI、端口EN、端口IN、端口SELV、端口BATT以及端口GND。

防反接模块2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第一开关管。第二电阻R2连接在防反接模块2的第二输入端以及第一开关管的输入端，第一电阻R1连接防反接模块2的第一输入端以及第一开关管的控制端之间，第二开关S2管的输出端连接第三电阻R3后连接防反接模块2的第二输出端，第二开关管S1的输出端连接防反接模块2的第一输出端。本实施例中，第一开关管为PNP三极管Q2。PNP三极管Q2的基极为第一开关管的控制端，PNP三极管Q2的发射极为第一开关管的输入端，PNP三极管Q2的集电极为第一开关管的输出端。

过流保护模块3包括电流采样器IC2以及检测电阻R5。电流采样器IC2包括第一检测端、第二检测端以及输出端，电流采样器IC2的第一检测端连接过流保护模块3的输入端，电流采样器IC2的第二检测端连接过流保护模块3的第一输出端，检测电阻R5连接在电流采样器IC2的第一检测端以及第二检测端之间，电流采样器IC2的输出端连接过流保护模块3的第二输出端。

本实施例中，电流采样器IC2的第一检测端、第二检测端以及输出端分别为电流采样器IC2的端口RS+、端口RS-以及端口OUT。检测电阻R5串接在供电线路中作为一个电流采样电阻，检测电阻R5的电阻值一般在1欧以下，注意其精度应尽量高，其功率也应该适用于大电流的情况。

充电模块1还包括第三输出端，指示模块4用于显示锂电池是否充满电，其包括第六电阻R6、第七电阻R7、第一发光管D1以及第二发光管D2。第六电阻R6、第一发光管D1、第七电阻R7以及第二发光管D2依次串联在电源与地之间，第一发光管D1与第七电阻R7的连接处连接充电模块1的第三输出端，其中，当锂电池正在充电，则充电模块1控制指示模块4的第二发光管D2发光，当锂电池充满电，则充电模块1控制指示模块4的第一发光管D1发光。本实施例中，第一发光管D1为红色LED，第二发光管D2为绿色LED。充电模块1的第三输出端为锂电池充电控制器IC1的端口CHG。

本发明还提出一种灯具，灯具包括如上的锂电池充电电路。

下面结合图1来详细说明本发明的工作原理。

充电模块1。第二开关S2控制整个充电模块1的开与关。锂电池充电控制器IC1的端口SELI用于控制充电电流的大小，第一开关S1闭合，输入高电平，充电电流为500mA；第二开关S2断开，输入低电平，充电电流为100 mA。锂电池充电控制器IC1的端口CHG输出锂电池充电控制器IC1的工作状态，输出高电平，绿色的第二发光管D2导通，表示当前处于正在充电的状态；而当充电完成，电池充满时，锂电池充电控制器IC1的端口CHG输出低电平，红色的第一发光管D1导通。电容C1用于输出滤波。

防反接模块2。当电池正确放置的时候，三极管Q2的基极电压为零，三极管Q2导通，三极管Q2导通之后，MOS管Q1的栅极电压被拉高，栅-源电压高于开启电压，MOS管Q1也导通，电池的负极正常接地，充电或者放电正常进行；当电池被错误地反接的时候，三极管Q2的基极-射极被反向偏置，三极管Q2截止，三极管Q2截止就导致了MOS管Q1无法导通，此时电池与地端断开，无法进行充电或者放电，防止了电池反接时造成危害。

过流保护模块3。电流采样器IC2采集检测电阻R5上的压降，通过电流采样器IC2的内部运算，在端口OUT以电压的形式输出，端口OUT的输出电压与检测电阻R5上的电压值成比例。这样就完成了对电池输出电流的检测。通过选用不同的电流采样器和设置采样电阻检测电阻R5的阻值，设置合适的电流门限，当电池的输出电流高于这个门限的时候，端口OUT的输出电压值使MOS管Q1截止，于是电池与地端断开连接，从而实现了过流保护。

与现有技术相比，本发明的锂电池充电电路以及灯具，能够在用户使用时错误地将锂电池反接或者在电池输出电流值过高的时候自动断开电池与负载的连接，从而保护锂电池、电路以及负载的安全。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围。凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种锂电池充电电路，其特征在于，其包括：

正极端子，其连接所述锂电池的正极；

负极端子，其连接所述锂电池的负极；

开关，其包括控制端、输入端以及输出端，所述开关的输入端连接所述负极端子，所述开关的输出端接地；

充电模块，其用于对锂电池充电，其包括输入端、第一输出端以及第二输出端，所述充电模块的输入端连接电源，所述充电模块的第一输出端连接所述正极端子，所述充电模块的第二输出端接地；

防反接模块，其用于在所述锂电池反接时控制所述开关断开，其包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，所述防反接模块的第一输入端连接所述负极端子，所述防反接模块的第二输入端连接所述正极端子，所述防反接模块的第一输出端连接所述开关的控制端，所述防反接模块的第二输出端接地；以及

过流保护模块，其用于在所述锂电池输出电流过大时控制所述开关断开，其包括输入端、第一输出端以及第二输出端，所述过流保护模块的输入端连接所述正极端子，所述过流保护模块的第一输出端连接负载，所述过流保护模块的第二输出端连接所述负极端子；

其中，当所述锂电池的正极连接所述负极端子，所述锂电池的负极连接所述正极端子时，所述防反接模块控制所述开关断开，所述锂电池的负极与地断开连接，所述充电模块无法对所述锂电池进行充电，当所述过流保护模块检测到所述锂电池输出端电流超过设定值的时候，所述过流保护模块控制所述开关断开，所述锂电池的负极与地断开连接，所述充电模块无法对所述锂电池进行充电；

所述过流保护模块包括电流采样器以及检测电阻，所述电流采样器包括第一检测端、第二检测端以及输出端，所述电流采样器的第一检测端连接所述过流保护模块的输入端，所述电流采样器的第二检测端连接所述过流保护模块的第一输出端，所述检测电阻连接在所述电流采样器的第一检测端以及第二检测端之间，所述电流采样器的输出端连接所述过流保护模块的第二输出端。

2.如权利要求1所述的锂电池充电电路，其特征在于，所述防反接模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一开关管，所述第二电阻连接在所述防反接模块的第二输入端以及第一开关管的输入端之间，所述第一电阻连接所述防反接模块的第一输入端以及第一开关管的控制端之间，所述第一开关管的输出端连接所述第三电阻后连接所述防反接模块的第二输出端，所述第一开关管的输出端连接所述防反接模块的第一输出端。

3.如权利要求1所述的锂电池充电电路，其特征在于，所述充电模块包括锂电池充电控制器、电容、第一开关、第二开关以及第四电阻，所述锂电池充电控制器包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端以及第二输出端，所述第一开关连接在所述充电模块的输入端以及锂电池充电控制器的第一输入端之间，所述第四电阻连接在所述锂电池充电控制器的第一输入端以及充电模块的第二输出端之间，所述第二开关连接在所述锂电池充电控制器的第二输入端以及充电模块的输入端之间，所述电容连接在所述锂电池充电控制器的第一输出端以及第二输出端之间，所述锂电池充电控制器的第三输入端、第四输入端连接所述电源，所述锂电池充电控制器的第一输出端连接所述充电模块的第一输出端，所述锂电池充电控制器的第二输出端连接所述充电模块的第二输出端。

4.如权利要求1所述的锂电池充电电路，其特征在于，所述锂电池充电电路还包括指示模块，所述充电模块还包括第三输出端，所述指示模块用于显示所述锂电池是否充满电，其包括第六电阻、第七电阻、第一发光管以及第二发光管，所述第六电阻、第一发光管、第七电阻以及第二发光管依次串联在所述电源与地之间，所述第一发光管与第七电阻的连接处连接所述充电模块的第三输出端，其中，当所述锂电池正在充电，则所述充电模块控制所述指示模块的第二发光管发光，当所述锂电池充满电，则所述充电模块控制所述指示模块的第一发光管发光。

5.如权利要求1所述的锂电池充电电路，其特征在于，所述开关为MOS管，所述MOS管的栅极为所述开关的控制端，所述MOS管的源极为所述开关的输入端，所述MOS管的漏极为所述开关的输出端。

6.如权利要求1所述的锂电池充电电路，其特征在于，所述检测电阻的阻值小于1欧姆。

7.一种灯具，其特征在于，所述灯具包括如权利要求1至6任意一项所述的锂电池充电电路。