CN105656154A - 一种充电保护电路、充电保护系统及方法、充电器及对讲机 - Google Patents

一种充电保护电路、充电保护系统及方法、充电器及对讲机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种充电保护电路、充电保护系统及方法、充电器及对讲机，其充电保护电路包括二极管D1、电容C1～C2、可控硅SCR、电阻R1、第一DC/DC变换器和过电压检测单元，二极管D1的负极与正极线路连接，其正极与负极线路连接，电容C1与二极管D1并联；可控硅SCR的阳极与二极管D1的负极连接，其阴极与二极管D1的正极连接，可控硅SCR的控制极经电阻R1与过电压检测单元的信号输出端连接；第一DC/DC变换器与可控硅SCR连接，电容C1的两端分别与第一DC/DC变换器的正极输出端和负极输出端连接；过电压检测单元的检测端与第一DC/DC变换器的正极输出端连接，其接地端接地。相对现有技术，本发明多级保护措施，对充电过程进行过压和过流保护，降低风险保护人体和设备安全。

Description

一种充电保护电路、充电保护系统及方法、充电器及对讲机
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种充电保护电路、充电保护系统及方法、充电器及对讲机。
背景技术
现代社会科技不断进步，电子通信产品发展很快，许多电子产品都把可充电锂电池作为主要的能量来源。很多产品设备的锂电池充电器都不能很好很安全的对锂电池进行充电,常常造成锂电池的过充而损害电池的寿命及影响其供电功能的发挥.笔者设计了一款智能锂电池充电器，实现了对锂电池充电电压，电流的高精度控制。
目前专业通信手持终端的充电方式主要是电源适配器+线性充电器或DC/DC充电器+对讲机。把电池上不能解决的安全隐患问题，转移到座充上上解决。
依据中华人民共和国GB31241-2014国标《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》10.2项过压充电保护，两节电池必须承受12V去保护板的高压充电。目前国内聚合物锂离子电池电芯，去保护板在12V的高压下充电，钴酸锂的晶体结构发生改变而变得十分不稳定，发生强烈的氧化反应和其它副反应产生大量的热量，从而导致电芯失控。几乎所有的电芯都会起火爆炸。所以对电池前级的保护设计尤为重要和慎重。
现有对讲机线性充电器，必须配相适应电源等级的电源适配器，如果电源突然变高，必然烧毁座充和电池，而DC/DC座充也存在MOS管击穿，电源电压直接加到电池上的风险。所以有必要对这些问题进行解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决电源接错，接反，造成电池起火爆炸等问题，提供一种多级保护措施，对充电过程进行过压和过流保护，降低风险保护人体和设备安全。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种充电保护电路，包括二极管D1、电容C1～C2、可控硅SCR、电阻R1、第一DC/DC变换器和过电压检测单元，所述二极管D1的负极与正极线路连接，其正极与负极线路连接，所述电容C1与所述二极管D1并联；所述可控硅SCR的阳极与所述二极管D1的负极连接，其阴极与所述二极管D1的正极连接，所述可控硅SCR的控制极经电阻R1与所述过电压检测单元的信号输出端连接；所述第一DC/DC变换器的正极输入端和负极输入端分别与所述可控硅SCR的阳极和阴极连接，所述电容C1的两端分别与所述第一DC/DC变换器的正极输出端和负极输出端连接；所述过电压检测单元的检测端与所述第一DC/DC变换器的正极输出端连接，其接地端接地。
本发明的有益效果是：二极管D1和电容C1能对输入电流进行稳压，过电压检测单元能进行过压检测，当充电电压超过设定限度，触发可控硅SCR进行导通，对后级电路进行过压保护，降低风险保护人体和设备安全。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，还包括保险丝F，所述保险丝F串联在所述二极管D1的负极和所述可控硅SCR的阳极之间。
采用上述进一步方案的有益效果是：保险丝F能在过压或过流的情况下进行熔断，以实现对后级电路进行过压和过流保护，降低风险保护人体和设备安全。
进一步，还包括所述二极管D2和电阻R2，所述二极管D2的负极与所述二极管D1的负极连接，所述二极管D2的正极经电阻R2与所述可控硅SCR的控制极连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：二极管D2在过压情况下被击穿，从而经电阻R2向可控硅SCR的控制极传送信号，可控硅SCR根据信号进行导通，实现电路短路，继而熔断保险丝F，以实现对后级电路进行过压和过流保护，降低风险保护人体和设备安全。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种充电保护系统，包括充电保护电路、第二DC/DC变换器、取样电路、控制电路和断开负载电路；
所述充电保护电路用于对输入电流进行稳压，并进行过压和过流保护；
所述第二DC/DC变换器用于将稳压后的电流变换成可变直流电压的电流，对电池进行充电；还用于根据过压控制信号或过流控制信号调整直流电压；
所述取样电路用于对充电电流的过压和过流进行感应取样，生成过压信号和过流信号；
所述控制电路用于根据过压信号和过流信号分别生成过压控制信号和过流控制信号；
所述断开负载电路用于根据过压控制信号或过流控制信号断开所述充电保护电路。
本发明的有益效果是：通过充电保护电路、第二DC/DC变换器、取样电路、控制电路和断开负载电路协调运作，在充电保护电路和第二DC/DC变换器不能及时调控过压和过流的状况下，通过取样电路、控制电路和断开负载电路能实现智能调控充电电压和电流，保证充电电池的安全性，降低风险保护人体和设备安全。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，还包括充电保护判断电路，所述充电保护判断电路用于读取所述取样电路的过压信号和过流信号，对调控后的过压和过流进行效果判断，当调控电流过压或过流被判断无效时，控制所述断开负载电路断开所述充电保护电路。
采用上述进一步方案的有益效果是：充电保护判断电路能对取样电路、控制电路和断开负载电路调控充电电压和电流的效果进行判定，在调控充电电压和电流不起作用的状态下，充电保护判断电路能及时控制断开负载电路切断充电保护电路，多级保护措施，能有效保证充电电池的安全性，降低风险保护人体和设备安全。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种充电保护方法，包括以下步骤：
步骤S1.充电保护电路对输入电流进行稳压，并进行过压和过流保护；第二DC/DC变换器将稳压后的电流变换成可变直流电压的电流，对电池进行充电；
步骤S2.取样电路对充电电流的过压和过流进行感应取样，控制电路根据过压信号和过流信号分别生成过压控制信号和过流控制信号；
步骤S3.第二DC/DC变换器根据过压控制信号或过流控制信号调整直流电压，断开负载电路根据过压控制信号或过流控制信号断开所述稳压电路。
本发明的有益效果是：通过充电保护电路、第二DC/DC变换器、取样电路、控制电路和断开负载电路协调运作，在充电保护电路和第二DC/DC变换器不能及时调控过压和过流的状况下，通过取样电路、控制电路和断开负载电路能实现智能调控充电电压和电流，保证充电电池的安全性，降低风险保护人体和设备安全。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种充电保护充电器，包括充电保护系统。
本发明的有益效果是：多级保护措施，能有效保证充电电池的安全性，降低风险保护人体和设备安全。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种充电保护对讲机，包括充电保护充电器。
本发明的有益效果是：多级保护措施，能有效保证充电电池的安全性，降低风险保护人体和设备安全。
附图说明
图1为本发明一种充电保护电路的电路原理图；
图2为本发明一种充电保护系统的模块框图；
图3为本发明一种充电保护方法的流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、充电保护电路，2、第二DC/DC变换器，3、取样电路，4、控制电路，5、断开负载电路，6、充电保护判断电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一种实施例：如图1所示，一种充电保护电路，包括二极管D1、电容C1～C2、可控硅SCR、电阻R1、第一DC/DC变换器和过电压检测单元，所述二极管D1的负极与正极线路连接，其正极与负极线路连接，所述电容C1与所述二极管D1并联；所述可控硅SCR的阳极与所述二极管D1的负极连接，其阴极与所述二极管D1的正极连接，所述可控硅SCR的控制极经电阻R1与所述过电压检测单元的信号输出端连接；所述第一DC/DC变换器的正极输入端和负极输入端分别与所述可控硅SCR的阳极和阴极连接，所述电容C1的两端分别与所述第一DC/DC变换器的正极输出端和负极输出端连接；所述过电压检测单元的检测端与所述第一DC/DC变换器的正极输出端连接，其接地端接地。
二极管D1和电容C1能对输入电流进行稳压，过电压检测单元能进行过压检测，当充电电压超过设定限度，触发可控硅SCR进行导通，对后级电路进行过压保护；再者电容C2能有效进行储能，能有效防止过充风险，进一步提升电压和电流的平稳性；降低风险保护人体和设备安全。
优选的，还包括保险丝F，所述保险丝F串联在所述二极管D1的负极和所述可控硅SCR的阳极之间；保险丝F能在过压或过流的情况下进行熔断，以实现对后级电路进行过压和过流保护，降低风险保护人体和设备安全。
优选的，还包括所述二极管D2和电阻R2，所述二极管D2的负极与所述二极管D1的负极连接，所述二极管D2的正极经电阻R2与所述可控硅SCR的控制极连接；二极管D2在过压情况下被击穿，从而经电阻R2向可控硅SCR的控制极传送信号，可控硅SCR根据信号进行导通，实现电路短路，继而熔断保险丝F，以实现对后级电路进行过压和过流保护，当输出过压现象排除，可控硅SCR的控制端触发电压通过R1对地泄放，可控硅SCR恢复断开状态；降低风险保护人体和设备安全。
本发明的一种实施例：如图2所示，一种充电保护系统，包括充电保护电路1、第二DC/DC变换器2、取样电路3、控制电路4和断开负载电路5；
所述充电保护电路1用于对输入电流进行稳压，并进行过压和过流保护；
所述第二DC/DC变换器2用于将稳压后的电流变换成可变直流电压的电流，对电池进行充电；还用于根据过压控制信号或过流控制信号调整直流电压；
所述取样电路3用于对充电电流的过压和过流进行感应取样，生成过压信号和过流信号；
所述控制电路4用于根据过压信号和过流信号分别生成过压控制信号和过流控制信号；
所述断开负载电路5用于根据过压控制信号或过流控制信号断开所述充电保护电路1。
通过充电保护电路1、第二DC/DC变换器2、取样电路3、控制电路4和断开负载电路5协调运作，在充电保护电路1和第二DC/DC变换器2不能及时调控过压和过流的状况下，通过取样电路3、控制电路4和断开负载电路5能实现智能调控充电电压和电流，保证充电电池的安全性，降低风险保护人体和设备安全。
优选的，还包括充电保护判断电路6，所述充电保护判断电路6用于读取所述取样电路3的过压信号和过流信号，对调控后的过压和过流进行效果判断，当调控电流过压或过流被判断无效时，控制所述断开负载电路5断开所述充电保护电路1。
充电保护判断电路6能对取样电路3、控制电路4和断开负载电路5调控充电电压和电流的效果进行判定，在调控充电电压和电流不起作用的状态下，充电保护判断电路6能及时控制断开负载电路5切断充电保护电路1，多级保护措施，能有效保证充电电池的安全性，降低风险保护人体和设备安全。
本发明的一种实施例：如图3所示，一种充电保护方法，包括以下步骤：
步骤S1.充电保护电路1对输入电流进行稳压，并进行过压和过流保护；第二DC/DC变换器2将稳压后的电流变换成可变直流电压的电流，对电池进行充电；
步骤S2.取样电路3对充电电流的过压和过流进行感应取样，控制电路4根据过压信号和过流信号分别生成过压控制信号和过流控制信号；
步骤S3.第二DC/DC变换器2根据过压控制信号或过流控制信号调整直流电压，断开负载电路5根据过压控制信号或过流控制信号断开所述稳压电路。
通过充电保护电路1、第二DC/DC变换器2、取样电路3、控制电路4和断开负载电路5协调运作，在充电保护电路1和第二DC/DC变换器2不能及时调控过压和过流的状况下，通过取样电路3、控制电路4和断开负载电路5能实现智能调控充电电压和电流，保证充电电池的安全性，降低风险保护人体和设备安全。
本发明实施例提供一种充电保护充电器，包括上述任一实施例中所述的充电保护系统，关于该充电保护充电器的内容具体参看前述实施例中的描述。
本发明实施例提供一种充电保护对讲机，包括上述任一实施例中所述的充电保护充电器，关于该充电保护对讲机的内容具体参看前述实施例中的描述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种充电保护电路，其特征在于：包括二极管D1、电容C1～C2、可控硅SCR、电阻R1、第一DC/DC变换器和过电压检测单元，所述二极管D1的负极与正极线路连接，其正极与负极线路连接，所述电容C1与所述二极管D1并联；所述可控硅SCR的阳极与所述二极管D1的负极连接，其阴极与所述二极管D1的正极连接，所述可控硅SCR的控制极经电阻R1与所述过电压检测单元的信号输出端连接；所述第一DC/DC变换器的正极输入端和负极输入端分别与所述可控硅SCR的阳极和阴极连接，所述电容C1的两端分别与所述第一DC/DC变换器的正极输出端和负极输出端连接；所述过电压检测单元的检测端与所述第一DC/DC变换器的正极输出端连接，其接地端接地。
2.根据权利要求1所述一种充电保护电路，其特征在于：还包括保险丝F，所述保险丝F串联在所述二极管D1的负极和所述可控硅SCR的阳极之间。
3.根据权利要求1或2所述一种充电保护电路，其特征在于：还包括所述二极管D2和电阻R2，所述二极管D2的负极与所述二极管D1的负极连接，所述二极管D2的正极经电阻R2与所述可控硅SCR的控制极连接。
4.一种充电保护系统，其特征在于：包括权利要求1至3任一项所述充电保护电路（1）、第二DC/DC变换器（2）、取样电路（3）、控制电路（4）和断开负载电路（5）；
所述充电保护电路（1）用于对输入电流进行稳压，并进行过压和过流保护；
所述第二DC/DC变换器（2）用于将稳压后的电流变换成可变直流电压的电流，对电池进行充电；还用于根据过压控制信号或过流控制信号调整直流电压；
所述取样电路（3）用于对充电电流的过压和过流进行感应取样，生成过压信号和过流信号；
所述控制电路（4）用于根据过压信号和过流信号分别生成过压控制信号和过流控制信号；
所述断开负载电路（5）用于根据过压控制信号或过流控制信号断开所述充电保护电路（1）。
5.根据权利要求4所述一种充电保护系统，其特征在于：还包括充电保护判断电路（6），所述充电保护判断电路（6）用于读取所述取样电路（3）的过压信号和过流信号，对调控后的过压和过流进行效果判断，当调控电流过压或过流被判断无效时，控制所述断开负载电路（5）断开所述充电保护电路（1）。
6.一种充电保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.充电保护电路（1）对输入电流进行稳压，并进行过压和过流保护；第二DC/DC变换器（2）将稳压后的电流变换成可变直流电压的电流，对电池进行充电；
步骤S2.取样电路（3）对充电电流的过压和过流进行感应取样，控制电路（4）根据过压信号和过流信号分别生成过压控制信号和过流控制信号；
步骤S3.第二DC/DC变换器（2）根据过压控制信号或过流控制信号调整直流电压，断开负载电路（5）根据过压控制信号或过流控制信号断开所述稳压电路。
7.一种充电保护充电器，其特征在于：包括权利要求4或5所述充电保护系统。
8.一种充电保护对讲机，其特征在于：包括权利要求7所述充电保护充电器。
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