CN105656152B - 一种便携式应答器读写器电池管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式应答器读写器电池管理装置，包括壳体以及壳体内的电池管理电路，所述的电池管理电路包括充放电控制单元、冗余温度保护单元和电压转换单元，所述的充放电控制单元设有用于连接外部充电电源的外部电源接口和用于连接应答器读写器电池的电池接口，充放电控制单元还通过冗余温度保护单元连接至电压转换单元，所述的电压转换单元设有5V电压输出端，该5V电压输出端连接至应答器读写器的内部工作电路。与现有技术相比，本发明具有体积小、便于携带、输出电流大等优点。

Description

一种便携式应答器读写器电池管理装置

技术领域

本发明涉及一种应答器读写器电池管理装置，尤其是涉及一种便携式应答器读写器电池管理装置。

背景技术

在现有应答器读写器设备中，工作电路的电源采用5V电压供电，为了便于携带，应答器读写器设备采用单节锂离子电池供电，考虑到读写器需要发送大功率射频信号激活应答器，并给应答器供电，瞬间电流会出现大于1A小于2A的消耗，目前，一般的做法是采用笔记本电源的USB接口输出电源，此种方法造成设备体积大且电流输出小，不方便携带，还有通过12V电池转5V电路输出电源，此种方法电源转换效率低，需要电池容量大，输出电流无法满足应答器读写器要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种便携式应答器读写器电池管理装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种便携式应答器读写器电池管理装置，包括壳体以及壳体内的电池管理电路，所述的电池管理电路包括充放电控制单元、冗余温度保护单元和电压转换单元，所述的充放电控制单元设有用于连接外部充电电源的外部电源接口和用于连接应答器读写器电池的电池接口，充放电控制单元还通过冗余温度保护单元连接至电压转换单元，所述的电压转换单元设有5V电压输出端，该5V电压输出端连接至应答器读写器的内部工作电路；

充放电控制单元控制应答器读写器电池的充放电，冗余温度保护单元进行应答器读写器电池温度的保护控制，当应答器读写器电池温度小于设定温度时，电压转换单元工作，将充放电控制单元输出端电压转换为5V电压输出，否则电压转换单元不工作。

所述的充放电控制单元包括线性充电芯片U1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C7和电容C11，所述的线性充电芯片U1芯片为MAX8934，所述的外部电源接口正极连接外部电源正极以及线性充电芯片U1的2脚和3脚，外部电源接口负极连接外部电源负极并接地，所述的电池接口正极连接应答器读写器电池的正极以及线性充电芯片U1的20脚和21脚，电池接口负极连接应答器读写器电池的负极并接地，线性充电芯片U1的23脚和24脚相互连接形成充放电控制单元输出端，线性充电芯片U1的4脚通过电阻R6接地，线性充电芯片U1的5脚和6脚对应通过电阻R7和电阻R10连接至线性充电芯片U1的8脚，线性充电芯片U1的7脚通过电阻R12接地，线性充电芯片U1的8脚通过电容C7接地，线性充电芯片U1的9脚接地，线性充电芯片U1的10脚通过电容C11接地，线性充电芯片U1的11脚通过电阻R11接地，线性充电芯片U1的18脚和19脚相互连接并通过电阻R9接地，线性充电芯片U1的28脚、27脚和26脚分别通过电阻R2、电阻R3和电阻R4连接至线性充电芯片U1的17脚。

该充放电控制单元还包括控制器，该控制器的一个IO接口连接线性充电芯片U1的4脚。

所述的充放电控制单元还包括温度保护电路，该温度保护电路包括温度保护输入端口、电阻R5、电阻R13和电阻R14，所述的温度保护输入端口连接应答器读写器电池的热敏电阻输出管脚，该温度保护输入端口还连接线性充电芯片U1的14脚，线性充电芯片U1的15脚通过电阻R14连接至线性充电芯片U1的17脚，所述的线性充电芯片U1的16脚通过电阻R13连接至线性充电芯片U1的14脚，线性充电芯片U1的25脚为温度保护输出管脚，该管脚通过电阻R4连接至线性充电芯片U1的17脚。

所述的电阻R13阻值等于25℃时应答器读写器电池的热敏电阻对应的阻值大小。

所述的冗余温度保护单元包括与非门芯片U2和场效应管V1，所述的与非门芯片U2输入端连接所述的温度保护输出管脚，与非门芯片U2输出端为冗余温度保护输出端，该冗余温度保护输出端连接场效应管V1栅极，场效应管V1源极连接充放电控制单元输出端，场效应管V1漏极为冗余温度保护单元的输出端。

所述的电压转换单元包括电压转换芯片U3、电阻R1、电阻R8、电容C4、电容C8、电容C10、二极管D1和电感L1，所述的电压转换芯片U3为MAX1708，电压转换芯片U3的1脚为冗余温度保护信号输入端，该冗余温度保护信号输入端连接冗余温度保护单元的冗余温度保护输出端，电压转换芯片U3的2脚通过电阻R1接地，电压转换芯片U3的3脚、4脚和5脚相互连接并通过电感L1连接冗余温度保护单元的输出端，所述的电阻R8和电容C8并联后一端连接电压转换芯片U3的7脚，另一端接地，电压转换芯片U3的8脚通过电容C10接地，电压转换芯片U3的10脚为所述的5V电压输出端，电压转换芯片U3的15脚和16脚相互连接并连接至所述的5V电压输出端，电压转换芯片U3的3脚、4脚和5脚还连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接5V电压输出端，二极管D1阴极还通过电容C4接地。

所述的二极管D1为肖特基二极管。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)充放电控制单元采用线性充电芯片MAX8934，芯片的7脚通过电阻R12接地实现了外部充电电源输入可以最大到2A，芯片的11脚通过R11接地实现对应答器读写器电池的充电电流可以最大到1.5A，实现大电流充电，同时通过电压转换单元实现2A、5V的电压输出，满足应答器读写器内部工作电路的电流电压需求；

(2)充放电控制单元温度保护电路实现了一级保护，当应答器读写器电池的温度超过设定大小时，充放电控制单元切断充放电控制单元输出端的电压输出，从而切断后续冗余温度保护单元和电压转换单元，电压转换单元无5V输出，断开应答器读写器的内部工作电路的供电，具有很好的温度保护作用，防止应答器读写器电池温度过高引起燃烧或爆炸，带来安全隐患；

(3)设置冗余温度保护单元实现二级保护，进一步提高了安全性；

(4)该充放电控制单元还设置控制器，通过控制器给线性充电芯片的4脚的控制信号实现充电和放电的选择，方便使用；

(5)该装置体积小，便于携带和使用。

附图说明

图1为本发明充放电控制单元的电路原理图；

图2为本发明冗余温度保护单元的电路原理图；

图3为本发明电压转换单元的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种便携式应答器读写器电池管理装置，包括壳体以及壳体内的电池管理电路，电池管理电路包括充放电控制单元、冗余温度保护单元和电压转换单元，充放电控制单元设有用于连接外部充电电源的外部电源接口和用于连接应答器读写器电池的电池接口，充放电控制单元还通过冗余温度保护单元连接至电压转换单元，电压转换单元设有5V电压输出端，该5V电压输出端连接至应答器读写器的内部工作电路；充放电控制单元控制应答器读写器电池的充放电，冗余温度保护单元进行应答器读写器电池温度的保护控制，当应答器读写器电池温度小于设定温度时，电压转换单元工作，将充放电控制单元输出端电压转换为5V电压输出，否则电压转换单元不工作。

如图1所示为充放电控制单元的电路原理图。充放电控制单元用于答器读写器电池充电和放电控制。充放电控制单元包括线性充电芯片U1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C3、电容C5、电容C6、电容C7、电容C9和电容C11，线性充电芯片U1为MAX8934，外部电源接口正极连接外部电源正极以及线性充电芯片U1的2脚和3脚，图中VCBUS表示外部电源正极，外部电源接口负极连接外部电源负极并接地，电池接口正极连接应答器读写器电池的正极以及线性充电芯片U1的20脚和21脚，电池接口负极连接应答器读写器电池的负极并接地，图中BAT表示应答器读写器电池的正极。线性充电芯片U1的23脚和24脚相互连接形成充放电控制单元输出端，图中用端子P2输出，检测到过放电、短路、以及高温后，会切断23和24脚的输出，检测到过充电时，内部MOS管关闭，切断对电池的充电动作。线性充电芯片U1的4脚通过电阻R6接地，线性充电芯片U1的5脚和6脚对应通过电阻R7和电阻R10连接至线性充电芯片U1的8脚，图中线性充电芯片U1的8脚用VL标识。线性充电芯片U1的7脚通过电阻R12接地，实现外部电源输入电流可以最大到2A。线性充电芯片U1的8脚通过电容C7接地，线性充电芯片U1的9脚接地，线性充电芯片U1的10脚通过电容C11接地。线性充电芯片U1的11脚通过电阻R11接地，从而实现对应答器读写器电池充电电流可以最大到1.5A。线性充电芯片U1的18脚和19脚相互连接并通过电阻R9接地，线性充电芯片U1的28脚、27脚和26脚分别通过电阻R2、电阻R3和电阻R4连接至线性充电芯片U1的17脚，另外线性充电芯片U1的2脚、23脚、21脚和17脚对应分别通过电容C3、电容C5、电容C6和电容C9接地，起到滤波作用。充放电控制单元还包括温度保护电路，该温度保护电路包括温度保护输入端口、电阻R5、电阻R13和电阻R14，温度保护输入端口连接应答器读写器电池的热敏电阻输出管脚，温度保护输入端口在图中用TP表示，该温度保护输入端口还连接线性充电芯片U1的14脚，线性充电芯片U1的15脚通过电阻R14连接至线性充电芯片U1的17脚，则使能了线性充电芯片U1的热敏电阻检测功能，17脚输出在图中用VLDO表示，线性充电芯片U1的16脚通过电阻R13连接至线性充电芯片U1的14脚，线性充电芯片U1的25脚为温度保护输出管脚，图中用端子P1输出，该管脚通过电阻R4连接至线性充电芯片U1的17脚，电阻R13阻值等于25℃时应答器读写器电池的热敏电阻对应的阻值大小，当电池温度大于等于75°时，U2将切断电池输出，即U2的23和24脚将不会输出电压。该充放电控制单元还包括控制器，该控制器的一个IO接口连接线性充电芯片U1的4脚，线性充电芯片U1的4脚默认接下拉电阻，此时线性充电芯片U1充电允许，如果外部设备需要关闭充电功能，只需通过控制器输出高电平至线性充电芯片U14脚即可。

如图2所示，冗余温度保护单元包括与非门芯片U2和场效应管V1，与非门芯片U2输入端连接温度保护输出管脚，即设置图2中的输入端子P3，将图1中端子P1连接至P3，与非门芯片U2输出端为冗余温度保护输出端，图2中设置端子P4，该冗余温度保护输出端连接场效应管V1栅极，场效应管V1源极连接充放电控制单元输出端，图中所示设置端子P5，将P5连接至场效应管V1源极，同时将图1中端子P2连接至端子P5处，场效应管V1漏极为冗余温度保护单元的输出端，并用端子P6输出。该实施例中，与非门芯片U2采用SN74LVC2G00DCTR，该芯片8脚为供电电源端，连接供电电源端子P7，将图1中的P1端子连接至P7，实现与非门芯片U2的供电。设置冗余温度保护单元实现二级保护，进一步提高了安全性，线性充电芯片U1的温度保护输出管脚输出信号经过与非门芯片U2电平驱动后控制场效应管V1的导通，当应答器读写器电池温度低于75°时，线性充电芯片U1的温度保护输出管脚输出高电平，与非门芯片U2的7脚即冗余温度保护输出端输出低电平，场效应管V1导通，当温度高于75°时，场效应管V1截止。

如图3所示，电压转换单元包括电压转换芯片U3、电阻R1、电阻R8、电容C4、电容C8、电容C10、二极管D1和电感L1，电压转换芯片U3为MAX1708，电压转换芯片U3的1脚为冗余温度保护信号输入端，图中连接端子P8，该冗余温度保护信号输入端连接冗余温度保护单元的冗余温度保护输出端，即将图2中端子P4与图3中端子P8连接即可，电压转换芯片U3的2脚通过电阻R1接地，电压转换芯片U3的3脚、4脚和5脚相互连接并通过电感L1连接冗余温度保护单元的输出端，图中将电感输出端连接端子P9，将图2中端子P6连接至端子P9即可，电阻R8和电容C8并联后一端连接电压转换芯片U3的7脚，另一端接地，电压转换芯片U3的8脚通过电容C10接地，电压转换芯片U3的10脚为5V电压输出端，电压转换芯片U3的15脚和16脚相互连接并连接至5V电压输出端，图中用端子P10进行连接，同时端子P10还连接至应答器读写器的内部工作电路。电压转换芯片U3的3脚、4脚和5脚还连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接5V电压输出端，该5V电压输出端连接端子P11，二极管D1阴极还通过电容C4接地，二极管D1为肖特基二极管。该单元中通过计算选择电阻R8和电容C8的值，使输出电流满足最大2A输出，从而实现电压5V、电流2A输出。

Claims (7)

1.一种便携式应答器读写器电池管理装置，包括壳体以及壳体内的电池管理电路，其特征在于，所述的电池管理电路包括充放电控制单元、冗余温度保护单元和电压转换单元，所述的充放电控制单元设有用于连接外部充电电源的外部电源接口和用于连接应答器读写器电池的电池接口，充放电控制单元还通过冗余温度保护单元连接至电压转换单元，所述的电压转换单元设有5V电压输出端，该5V电压输出端连接至应答器读写器的内部工作电路；

所述的充放电控制单元包括线性充电芯片U1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C7和电容C11，所述的线性充电芯片U1为MAX8934，所述的外部电源接口正极连接外部电源正极以及线性充电芯片U1的2脚和3脚，外部电源接口负极连接外部电源负极并接地，所述的电池接口正极连接应答器读写器电池的正极以及线性充电芯片U1的20脚和21脚，电池接口负极连接应答器读写器电池的负极并接地，线性充电芯片U1的23脚和24脚相互连接形成充放电控制单元输出端，线性充电芯片U1的4脚通过电阻R6接地，线性充电芯片U1的5脚和6脚对应通过电阻R7和电阻R10连接至线性充电芯片U1的8脚，线性充电芯片U1的7脚通过电阻R12接地，线性充电芯片U1的8脚通过电容C7接地，线性充电芯片U1的9脚接地，线性充电芯片U1的10脚通过电容C11接地，线性充电芯片U1的11脚通过电阻R11接地，线性充电芯片U1的18脚和19脚相互连接并通过电阻R9接地，线性充电芯片U1的28脚、27脚和26脚分别通过电阻R2、电阻R3和电阻R4连接至线性充电芯片U1的17脚；

充放电控制单元控制应答器读写器电池的充放电，冗余温度保护单元进行应答器读写器电池温度的保护控制，当应答器读写器电池温度小于设定温度时，电压转换单元工作，将充放电控制单元输出端电压转换为5V电压输出，否则电压转换单元不工作。

2.根据权利要求1所述的一种便携式应答器读写器电池管理装置，其特征在于，该充放电控制单元还包括控制器，该控制器的一个IO接口连接线性充电芯片U1的4脚。

3.根据权利要求1所述的一种便携式应答器读写器电池管理装置，其特征在于，所述的充放电控制单元还包括温度保护电路，该温度保护电路包括温度保护输入端口、电阻R5、电阻R13和电阻R14，所述的温度保护输入端口连接应答器读写器电池的热敏电阻输出管脚，该温度保护输入端口还连接线性充电芯片U1的14脚，线性充电芯片U1的15脚通过电阻R14连接至线性充电芯片U1的17脚，所述的线性充电芯片U1的16脚通过电阻R13连接至线性充电芯片U1的14脚，线性充电芯片U1的25脚为温度保护输出管脚，该管脚通过电阻R4连接至线性充电芯片U1的17脚。

4.根据权利要求3所述的一种便携式应答器读写器电池管理装置，其特征在于，所述的电阻R13阻值等于25℃时应答器读写器电池的热敏电阻对应的阻值大小。

5.根据权利要求3所述的一种便携式应答器读写器电池管理装置，其特征在于，所述的冗余温度保护单元包括与非门芯片U2和场效应管V1，所述的与非门芯片U2输入端连接所述的温度保护输出管脚，与非门芯片U2输出端为冗余温度保护输出端，该冗余温度保护输出端连接场效应管V1栅极，场效应管V1源极连接充放电控制单元输出端，场效应管V1漏极为冗余温度保护单元的输出端。

6.根据权利要求5所述的一种便携式应答器读写器电池管理装置，其特征在于，所述的电压转换单元包括电压转换芯片U3、电阻R1、电阻R8、电容C4、电容C8、电容C10、二极管D1和电感L1，所述的电压转换芯片U3为MAX1708，电压转换芯片U3的1脚为冗余温度保护信号输入端，该冗余温度保护信号输入端连接冗余温度保护单元的冗余温度保护输出端，电压转换芯片U3的2脚通过电阻R1接地，电压转换芯片U3的3脚、4脚和5脚相互连接并通过电感L1连接冗余温度保护单元的输出端，所述的电阻R8和电容C8并联后一端连接电压转换芯片U3的7脚，另一端接地，电压转换芯片U3的8脚通过电容C10接地，电压转换芯片U3的10脚为所述的5V电压输出端，电压转换芯片U3的15脚和16脚相互连接并连接至所述的5V电压输出端，电压转换芯片U3的3脚、4脚和5脚还连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接5V电压输出端，二极管D1阴极还通过电容C4接地。

7.根据权利要求6所述的一种便携式应答器读写器电池管理装置，其特征在于，所述的二极管D1为肖特基二极管。