CN105656117A - 一种充电电路及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充电电路及其充电方法，用于给电池充电，本充电电路包括：外部充电设备、与外部充电设备连接的充电管理电路模组、与该充电管理电路模组连接的防反向充电电路模组、以及与该防反向充电电路模组连接的保护电路模组，该保护电路模组与所述电池连接。本发明充电电路不仅可以降低系统功耗、保护电池的使用寿命，还大大降低了产品的生产成本，相对于其他充电电池保护电路模组，本发明具有电路设计简单、成本低、静态功耗低等优点，起到截止电池与充电触点的反向放电的可能，能避免了因充电触点短路引起的安全故障问题，适用于各种防反型充电电池的过放保护电路。

Description

一种充电电路及其充电方法

技术领域

本发明属于电子技术的电源管理领域，尤其涉及一种充电电路以及充电方法。

背景技术

电池在使用时一般都配备保护电路模组，保护电路模组为电池提供过充电、过放电、过电流等保护功能。在电池的使用中还有一种常见的问题，就是充电器反接，可能造成电池电量被用尽，甚至可能出现大电流放电而引起保护电路模组损坏。因此，在保护电路模组中应具备防止反向充电的功能，以防止电池反向充电引起电池损坏、甚至爆炸的可能，以保证电池安全使用。

目前，一般采取以下方式：1.接口部分采用防反接的接头；2.使用单片机进行检测控制。第一种方式是依靠的结构设计保证，当结构上出现问题，则保护完全失效；第二种方式需要较复杂的检测和程序设计，设计成本高、生产工序多，不利于产品化。

以上两种防反功能的电池，其静态功耗过大，电路设计繁杂，使用的元件过多，造成设计工作和成本的增加。

故，有必要重新设计一种防反向充电的电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、静态功耗低、解决放反向充电放电、避免充电短路引起安全问题的充电电路以及充电方法。

本发明提供一种充电电路，用于给电池充电，本充电电路包括：外部充电设备、与外部充电设备连接的充电管理电路模组、与该充电管理电路模组连接的防反向充电电路模组、以及与该防反向充电电路模组连接的保护电路模组，该保护电路模组与所述电池连接，其中，所述充电管理电路模组的一输出端经所述保护电路模组与电池的正极连接，所述充电管理电路模组的另一输出端经所述防反向充电电路模组与电池的负极连接。

本发明还提供一种充电方法，本充电方法包括如下步骤：

当外部电压接入所述外部充电设备对电池进行正向充电时，所述防反向充电电路模组打开所述充电管理电路模组和电池之间的保护电路模组，电流经所述保护电路模组正常流过电池，对电池充电；

当外部电压接入所述外部充电设备对电池进行反向充电时，所述防反向充电电路模组将外部电压输入截止；

当不充电时，所述充电电路截止电池对所述电源充电管理电路模组进行放电。

本发明还提供一种充电方法，本充电方法包括如下步骤：

当外部电压接入所述外部充电设备对电池进行正向充电时，高电平经所述充电管理电路模组流至所述三极管的基极，所述防反向充电电路模组的三极管的基极处于高电平，所述防反向充电电路模组的三极管正向偏置，所述防反向充电电路模组的NMOS管的栅极为高电平，所述防反向充电电路模组的NMOS管导通，充电电流经所述防反向充电电路模组的NMOS管的漏极流到电池的负极，对电池充电；

当外部电压接入所述外部充电设备对电池进行反向充电时，低电平经所述充电管理电路模组流至所述防反向充电电路模组的三极管的基极，所述防反向充电电路模组的三极管的基极处于低电平，所述防反向充电电路模组的三极管反向偏置，所述防反向充电电路模组的NMOS管处于截止，所述防反向充电电路模组的NMOS管的漏极与电池的负极断开；

当不充电时，所述防反向充电电路模组的NMOS管无偏置，所述防反向充电电路模组的NMOS管处于截止的状态，充电电流无法通过所述充电电路。

本发明充电电路不仅可以降低系统功耗、保护电池的使用寿命，还大大降低了产品的生产成本，相对于其他充电电池保护电路模组，本发明具有电路设计简单、成本低、静态功耗低等优点，起到截止电池与充电触点的反向放电的可能，能避免了因充电触点短路引起的安全故障问题，适用于各种防反型充电电池过放的保护电路模组。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例公开的充电电路的结构示意图；

图2为图1所示充电电路的内部电路示意图。

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种充电电路，本充电电路用于对电子器件的充电电池10进行充电，电池10用于循环充电放电，本充电电路用于对充电电池10进行保护。

本充电电路包括：外部充电设备20、滤波电路模组30、与该外部充电设备20连接的充电管理电路模组40、与该充电管理电路模组40连接的防反向充电电路模组50、以及与该防反向充电电路模组50连接的保护电路模组60，该保护电路模组60与所述电池10连接。

其中，所述滤波电路模组30用于在充电过程中，滤除外部充电输入的干扰。所述滤波电路模组30为多个电容，其中，至少一电容与所述外部充电设备20连接，其他电容与所述充电管理电路模组40连接。

其中，合适的外部电压通过所述外部充电设备20经所述滤波电路模组30至所述充电管理电路模组40，以供电池10进行充电；所述充电管理电路模组40通过将外部输入电压，转化为电池充电电压；所述防反向充电电路模组50，用于在充电过程时，防止外部充电电路反向充电时，引起电池损坏；所述保护电路模组60，用于对电池10有过放电、过充电保护的功能。

本充电方法包括如下步骤包括:

当合适外部电压接入所述外部充电设备20对电池10进行正向充电时，所述防反向充电电路模组50打开所述充电管理电路模组40和电池10之间的保护电路模组60，使电流经所述保护电路模组60正常流过电池，从而正常对电池充电。

当外部电压接入所述外部充电设备20对电池10进行反向充电时，所述防反向充电电路模组50将外部电压输入截止，避免反向电流对电池10反向充电的可能，避免了因反向充电而引起的电池损坏和安全故障问题。

当不充电时，所述防反向充电电路模组50截止电池对所述充电管理电路模组40进行放电，从而大大地降低了电路的静态功耗，同时还能防止电池对外部充电触点的放电，避免了外部充电触点因短路而造成的故障安全问题。

现有未设置防反向充电电路模组的充电电路，其通过充电管理电路模组的两个输出端分别与电池的正极和负极连接，以达到对电池进行充电。

图2为本充电电路的电路示意图，本充电电路包括所述外部充电设备20、所述滤波电路模组30、所述充电管理电路模组40、所述防反向充电电路模组50、以及保护电路模组60，本发明防反向充电电路通过所述充电管理电路模组40的一输出端经所述保护电路模组与电池10的正极连接，所述充电管理电路模组40的另一输出端经所述防反向充电电路模组50与电池的负极连接，所述滤波电路模组30设置在所述充电管理电路模组40内部，以完成对电池10正常对电池充电和避免反向电流对电池10反向充电。

其中，所述外部充电设备20设有正极端Vin+和负极端Vin-。

所述充电管理电路模组40包括芯片41、指示灯42、二极管43、P-MOS管44、电感线圈45、电容46、以及多个采样电阻，其中，所述芯片41设有多个引脚，所述指示灯42、二极管43、P-MOS管44、以及电感线圈45均与芯片41对应的引脚41连接。

在本实施例中，所述充电管理电路模组40内设有五个采样电阻，分别为：第一电阻47、R1、R2、R3、以及R4。

其中，电容46与采样第一电阻47并联连接，该电容46为采样电压滤波。

所述充电管理电路模组40经所述采样第一电阻47输出的一输出端与经所述保护电路模组60连接至所述电池10的正极。

所述充电管理电路模组40的经所述MOS管44的漏极输出的另一输出端经所述防反向充电电路模组50连接至所述电池10的负极。

所述滤波电路模组30为电容，其设有四个，分别为第一电容31、第二电容32、第三电容33、以及第四电容34。其中，第一电容31连接在所述外部充电设备20的正极端(Vin+)和负极端(Vin-)之间，以作为输入滤波；所述第二电容32、第三电容33、以及第四电容34均位于所述充电管理电路模组40内部；第二电容32为芯片41的输出滤波，第二电容32连接在引脚vs8和第一电阻47之间；第三电容33和第四电容34为芯片41的信号滤波，第三电容33和第四电容34均与芯片41对应的引脚连接。

所述防反向充电电路模组50包括一NMOS管51、一三极管52、和一电阻53。其中，所述NMOS管51的源极与所述三极管52的基极连接，且所述NMOS管51的源极和所述三极管52的基极均通过所述滤波电路模组30的第二电容32和电感线圈45连接至所述充电管理电路模组40的芯片41的lx引脚3-5、或所述NMOS管51的源极和所述三极管52的基极直接与所述充电管理电路模组40的芯片41的gnd引脚6-7和vs引脚8连接；所述NMOS管51的漏极连接所述电池10的负极；所述NMOS管51的栅极与所述三极管52的集电极连接；所述三极管52的发射极与外部充电设备20的正极端(Vin+)连接；所述三极管52的集电极还与所述电阻53连接，该三极管52的集电极经所述电阻53连接至电池10的负极。

所述保护电路模组60的输入端与所述充电管理电路模组40的输出端连接，该保护电路模组60的输出端与所述电池10的正极连接。

所述充电管理电路模组40的芯片41设有多个引脚，在本实施例中，该芯片41依序设有17个引脚，该16个引脚分别为：vin引脚1-2、lx引脚3-5、gnd引脚6-7、vs引脚8、sa引脚、bat引脚9、vreg引脚10、ts引脚11、rtrick引脚12、cs引脚13、stdby引脚14、chrg引脚15、vin引脚16。

其中，vin引脚1、2、16均与所述外部充电设备20的正极端(Vin+)连接；lx引脚3-5与芯片41内置的PMOSFET管的漏极连接，其与电感线圈45连接；gnd引脚6-7与所述二极管43，并接地；sa引脚8均与采样第一电阻47的一端和电容46的一端连接，并分别经过采样第一电阻47的一端和电容46的一端与所述保护电路模组保护电路模组60连接至电池10的正极，通过该sa引脚8与输出电流检测的正极输入端；bat引脚9均与采样第一电阻47的另一端和电容46的另一端连接，并分别经过采样第一电阻47的另一端和电容46的另一端与所述保护电路模组60连接至电池10的正极，通过该bat引脚9与电池电压检测端，将电池的正极连接到此管脚。

vreg引脚10作为内部电源，其与所述滤波电路模组30的第四电容34连接，由该第四电容34进行滤波；ts引脚11作为电池温度检测输入端，当该ts引脚11接地时，无温度检测；rtrick引脚12作为涓流预充电流设置端，当该rtrick引脚12接地时，表示预充电电流为10％设置恒流；cs引脚13作为锂离子或磷酸铁锂状态片选输入端，当cs引脚13的高输入电平将使TP5000处于锂离子电池充电4.2V关断电，连接输入的正极VIN+；stdby引脚14作为电池充电完成指示端，其与指示灯42连接，当连接指示灯42绿灯指示，表示充电完成；chrg引脚15作为充电中状态指示端，其与指示灯42连接，当指示灯42红灯指示，表示正在进行充电。

电阻R1连接在指示灯42和所述外部充电设备20的正极端(Vin+)之间；二极管43连接在lx引脚3-5和gnd引脚6-7之间；电感线圈45连接在lx引脚3-5和第一电阻47之间；所述滤波电路模组30的第二电容32连接在引脚vs8和第一电阻47之间；第一电阻47和电容46并联连接。

本充电方法包括如下步骤:

当外部电压接入所述外部充电设备20对电池10进行正向充电时，此时所述外部充电设备20的正极端(Vin+)为正，高电平经所述充电管理电路模组40流至所述三极管52的基极，所述三极管52的基极处于高电平，三极管52正向偏置；由于所述三极管52的基极和所述NMOS管51的栅极连接，使所述NMOS管51的栅极为高电平，NMOS管51的VGS反偏，所述NMOS管51导通，使充电电流经NMOS管51的漏极正常流到电池10的负极；由于所述充电管理电路模组40经所述保护电路模组60与电池10的正极连接，实现正常对电池充电。

当外部电压接入所述外部充电设备20对电池10进行方向充电时，此时所述外部充电设备20的正极端(Vin+)为负，低电平经所述充电管理电路模组40流至所述三极管52的基极，所述三极管52的基极处于低电平，三极管52反向偏置，使NMOS管51的栅极为低电平，NMOS管51的VGS无偏向，NMOS管51处于截止，NMOS管51的漏极与电池10的负极断开，使充电电流无法正常流过电池，从而无法对电池充电，避免了因反向充电而引起的电池损坏和安全故障问题。

当不充电时，由于三极管52的发射极与VIN+无电压，无偏置电压，NMOS管51无偏置，故NMOS管51处于截止的状态，充电电流无法通过所述充电电路，避免了VIN+和VIN-有电压或电流的可能，因此起到了防止电池对外部充电触点的放电，避免了外部充电触点因短路而造成的故障安全问题的作用。

同时，由于NMOS管51处于截止状态，故电池对电源管理模组供电的可能被切断，因此起到了截止电池对电源充电管理模块进行放电，从而大大地降低了电路的静态功耗的作用。

本发明充电电路不仅可以降低系统功耗、保护电池的使用寿命，还大大降低了产品的生产成本，相对于其他充电电池保护电路模组，本发明具有电路设计简单、成本低、静态功耗低等优点，起到截止电池与充电触点的反向放电的可能，能避免了因充电触点短路引起的安全故障问题，适用于各种防反型充电电池过放的保护电路。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种充电电路，用于给电池充电，其特征在于，本充电电路包括：外部充电设备、与外部充电设备连接的充电管理电路模组、与该充电管理电路模组连接的防反向充电电路模组、以及与该防反向充电电路模组连接的保护电路模组，该保护电路模组与所述电池连接，其中，所述充电管理电路模组的一输出端经所述保护电路模组与电池的正极连接，所述充电管理电路模组的另一输出端经所述防反向充电电路模组与电池的负极连接。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于：所述防反向充电电路模组包括NMOS管、三极管、和电阻，其中，所述NMOS管的源极与所述三极管的基极连接，所述三极管的基极与所述充电管理电路模组连接；所述NMOS管的漏极连接所述电池的负极；所述NMOS管的栅极与所述三极管的集电极连接；所述三极管的发射极与外部充电设备的正极端连接。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于：所述三极管的集电极还与所述电阻连接，该三极管的集电极经所述电阻连接至电池的负极。

4.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于：所述充电管理电路模组包括芯片、指示灯、二极管、PMOS管、电感线圈、电容、以及多个采样电阻，其中，所述芯片设有多个引脚，所述指示灯、二极管、P-MOS管、以及电感线圈均与芯片对应的引脚连接。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于：多个采样电阻包括一第一电阻，该电容充电管理电路模组经第一电阻输出的一输出端经所述保护电路模组连接至所述电池的正极，所述电容与该第一电阻并联连接。

6.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于：还包括滤波电路模组，该滤波电路模组包括第一电容、第二电容、第三电容、以及第四电容，其中，第一电容与所述外部充电设备连接，其他电容与所述充电管理电路模组连接。

7.根据权利要求6所述的充电电路，其特征在于：所述滤波电路模组的第二电容连接在第一电阻和芯片对应的引脚之间。

8.根据权利要求6所述的充电电路，其特征在于：所述滤波电路模组的第三电容和第四电容均与芯片对应的引脚连接。

9.一种基于权利要求1-8任一所述充电电路的充电方法，其特征在于：本充电方法包括如下步骤：

当外部电压接入所述外部充电设备对电池进行正向充电时，所述防反向充电电路模组打开所述充电管理电路模组和电池之间的保护电路模组，电流经所述保护电路模组正常流过电池，对电池充电；

当外部电压接入所述外部充电设备对电池进行反向充电时，所述防反向充电电路模组将外部电压输入截止；

当不充电时，所述充电电路截止电池对所述电源充电管理电路模组进行放电。

10.一种基于权利要求1-8任一所述充电电路的充电方法，其特征在于：本充电方法包括如下步骤：

当外部电压接入所述外部充电设备对电池进行正向充电时，高电平经所述充电管理电路模组流至所述三极管的基极，所述防反向充电电路模组的三极管的基极处于高电平，所述防反向充电电路模组的三极管正向偏置，所述防反向充电电路模组的NMOS管的栅极为高电平，所述防反向充电电路模组的NMOS管导通，充电电流经所述防反向充电电路模组的NMOS管的漏极流到电池的负极，对电池充电；

当外部电压接入所述外部充电设备对电池进行反向充电时，低电平经所述充电管理电路模组流至所述防反向充电电路模组的三极管的基极，所述防反向充电电路模组的三极管的基极处于低电平，所述防反向充电电路模组的三极管反向偏置，所述防反向充电电路模组的NMOS管处于截止，所述防反向充电电路模组的NMOS管的漏极与电池的负极断开；

当不充电时，所述防反向充电电路模组的NMOS管无偏置，所述防反向充电电路模组的NMOS管处于截止的状态，充电电流无法通过所述充电电路。