CN106026277A - 可控电池充电电路和充电器 - Google Patents
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Abstract
公开了一种可控电池充电电路和充电器。该电路可以包括：保护单元，包括第一MOS管、第二MOS管和电阻R1、R2，所述第一MOS管和所述第二MOS管反向连接并且串联连接在电路输入正极和电路输出正极之间，电阻R1的一端与第一MOS管的栅极连接，另一端作为所述保护单元的第一控制端，电阻R2的一端与第二MOS管的栅极连接，另一端作为所述保护单元的第二控制端；开关单元，控制所述第一MOS管的通断；启动控制单元，其控制所述第二MOS管的通断；以及电压采样单元，对充电装置电压进行采样。该电路通过将两个MOS管反向连接，减小了充电时电路产生的正向压降，从而提高了电池充电电量并减小了系统功耗。
Description
技术领域
本发明涉及电池充电电路，更具体地，涉及一种可控电池充电电路和充电器。
背景技术
现有的电池充电电路和充电器通常采用二极管来防止反接和倒灌。由于二极管存在压降，使得电池端口电压并不能达到充满的电池电压，并且影响电池的寿命。此外，这种压降会降低电源电路的效率，增加系统的总体功率耗散。因此，有必要开发一种能够提高充电电量、减小系统功耗的电池充电电路和充电器。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本公开的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种可控电池充电电路和充电器，其通过将两个MOS管反向连接，减小了充电时电路产生的正向压降，从而提高了电池充电电量并减小了系统功耗。
根据本发明的一方面，提出了一种可控电池充电电路。该电路可以包括：保护单元，所述保护单元包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和电阻R1、R2，所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2反向连接并且串联连接在电路输入正极CHR+和电路输出正极BAT+之间，电阻R1的一端与第一MOS管Q1的栅极连接，另一端作为所述保护单元的第一控制端，电阻R2的一端与第二MOS管Q2的栅极连接，另一端作为所述保护单元的第二控制端；开关单元，所述开关单元连接在电路输入正极CHR+和电路输入负极CHR-之间，输出端与所述保护单元的第一控制端连接，所述开关单元控制所述第一MOS管Q1的通断；启动控制单元，所述启动控制单元的输入端输入使能信号EN，输出端与所述保护单元的第二控制端连接，所述启动控制单元控制所述第二MOS管Q2的通断；以及电压采样单元，所述电压采样单元对电路输入正极CHR+和电路输入负极CHR-之间的充电装置电压进行采样。
根据本发明的另一方面，提出了一种包括上述可控电池充电电路的充电器。
本发明通过减小充电时电路产生的正向压降从而降低了系统功耗，并使得电池充电电量可以达到百分百。并且，根据本发明的可控电池充电电路使得输入端口短路时不会发生电池短路放电，实现在电路插入充电装置的瞬间避免打火以及对充电装置电压进行采样判断并决定是否进行充电。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的可控电池充电电路的示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的可控电池充电电路的电路图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1
图1示出了根据本发明的一个实施例的可控电池充电电路的示意图。
在该实施例中，根据本发明的可控电池充电电路可以包括：保护单元10、开关单元20、启动控制单元30和电压采样单元40。保护单元10包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和电阻R1、R2，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2反向连接，串联连接在电路输入正极CHR+和电路输出正极BAT+之间，电阻R1的一端与第一MOS管Q1的栅极连接，另一端作为保护单元10的第一控制端，电阻R2的一端与第二MOS管Q2的栅极连接，另一端作为保护单元10的第二控制端。开关单元20连接在电路输入正极CHR+和电路输入负极CHR-之间，输出端与保护单元10的第一控制端连接，开关单元20控制第一MOS管Q1的通断。启动控制单元30，启动控制单元30的输入端输入使能信号EN，输出端与保护单元10的第二控制端连接，启动控制单元30控制第二MOS管Q2的通断；以及电压采样单元40，电压采样单元40对电路输入正极CHR+和电路输入负极CHR-之间的充电装置电压进行采样。
本实施例通过将两个MOS管反向连接，减小了充电时电路产生的正向压降，从而降低了系统功耗、提高了充电电量。
下面详细说明根据本发明的可控电池充电电路。
开关单元20控制第一MOS管Q1的通断，启动控制单元30的输入端输入使能信号EN以控制第二MOS管Q2的通断。在充电时，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2都导通，因此电流可以通过保护单元10对电池进行充电。由于MOS管导通时的内阻很小，因此在两个MOS管上产生的压降远远小于现有技术中防反二极管所产生的压降，大大降低了系统的功耗，并且提高了电池充电电量。
可选地，第一使能信号EN1和第二使能信号EN2可以由内部单片机给出。本领域技术人员应当理解，第一使能信号EN1和第二使能信号EN2可以以任意适当的方式给出。
当根据本发明的可控电池充电电路离开充电装置时，通过使能信号EN将第二MOS管Q2控制为关断。当电路输入正极CHR+与电路输入负极CHR-短接时，由于第二MOS管Q2关断，并且其寄生二极管相对于电路输出正极BAT+流出的电流是反向连接的，因此电流无法流通，使得输入端口短路时不会发生电池短路放电现象。
通过电压采样单元40对充电装置电压进行采样，可以判断该电路是否与充电装置的正负极接触上，也即可以确定该电路是否在充电装置上。通过采样电压也可以判断充电装置的电压是否正常。在确定正常后再充电，避免了由于充电装置电压异常对电池造成损坏。
图2示出了根据本发明的一个实施例的可控电池充电电路的电路图。
可选地，保护单元10可以进一步包括电容C1、C2和电阻R8、R9。如图2所示，电容C1和电阻R8并联连接在电路输入正极CHR+和保护单元10的第一控制端之间，电容C2和电阻R9并联连接在电路输出正极BAT+和保护单元10的第二控制端之间。
由于充电装置与运行的内部电池系统有电压差，而充电装置内部输出有大电解电容，电池充电电路输入中也有电解电容并且电池系统内阻很小，因此充电装置接上电池充电电路时会产生瞬态大电流，而导致打火现象。
根据本发明的一个实施例的可控充电电池电路，在输入端口被充电的瞬间，三极管Q3导通。由于电容两端电压不能突变，瞬态下第一MOS管Q1的栅源极电压相等即电容C1两端的电压为零，但由于三极管Q3的导通使得电容C1通过R3充电，而电阻R8对其放电，因此电容C1两端的电压由零开始慢慢上升，最终达到电阻R8和电阻R3对充电电压的分压值。由于第一MOS管Q1的栅源极电压由低到高慢慢增加，使得第一MOS管在线性状态下工作，低压时其导通电阻较大，从而起到抑制瞬态电流的作用。因而根据本发明的一个实施例的可控充电电池电路能够避免在充电装置接上该电路的瞬间产生打火现象。
可选地，开关单元20可以包括三极管Q3和电阻R3、R4、R5。如图2所示，电阻R4和R5串联连接在电路输入正极CHR+和电路输入负极CHR-之间，电阻R4和R5的连接点为开关单元20的输入端，三极管Q3的基极与开关单元20的输入端连接并且集电极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端为开关单元20的输出端，三极管Q3控制第一MOS管Q1的通断。
在电池完全没电的情况下，电池充电电路内部没有控制信号，但在电路连接到充电装置时，电阻R4和R5之间的分压使得Q3导通，因此第一MOS管导通，并且由于第二MOS管Q2与Q1反向连接，因此第二MOS管Q2的寄生二极管直接导通，所以电流仍然可以流过保护单元10对电池进行充电。因此，该实施例的可控充电电池电路在电池完全没电时也可以工作，对电池进行充电。
可选地，启动控制单元30可以包括三极管Q5和电阻R6、R7。如图2所示，电阻R7并联连接在三极管Q5的基极与发射极之间，三极管Q5的基极为启动控制单元30的输入端，输入使能信号EN，集电极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端为启动控制单元30的输出端，与保护电路10的第二控制端连接.使能信号EN控制第二MOS管Q2的通断。
当使能信号EN为低电平时，启动控制单元30中的三极管Q5关断，使得保护单元10中的第二MOS管Q2关断。即该充电电池电路的短路保护控制信号为使能信号EN为低电平。
可选地，电压采样单元40可以包括电阻R10、R11和二极管D1以及瞬态抑制二极管Z1，二极管D1和电阻R10、R11串联连接在电路输入正极CHR+和电路输入负极CHR-之间，电阻R10和R11之间的连接点为所述电压采样单元的输出端VS，瞬态抑制二极管Z1并联连接在输出端VS与电路输入负极CHR-之间。
本方明还提供一种包括上述结构的可控电池充电电路的充电器。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (6)
1.一种可控电池充电电路，所述电路包括：
保护单元，所述保护单元包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和电阻R1、R2，所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2反向连接并且串联连接在电路输入正极CHR+和电路输出正极BAT+之间，电阻R1的一端与第一MOS管Q1的栅极连接，另一端作为所述保护单元的第一控制端，电阻R2的一端与第二MOS管Q2的栅极连接，另一端作为所述保护单元的第二控制端；
开关单元，所述开关单元连接在电路输入正极CHR+和电路输入负极CHR-之间，输出端与所述保护单元的第一控制端连接，所述开关单元控制所述第一MOS管Q1的通断；
启动控制单元，所述启动控制单元的输入端输入使能信号EN，输出端与所述保护单元的第二控制端连接，所述启动控制单元控制所述第二MOS管Q2的通断；以及
电压采样单元，所述电压采样单元对电路输入正极CHR+和电路输入负极CHR-之间的充电装置电压进行采样。
2.根据权利要求1所述的可控电池充电电路，其中，所述保护单元进一步包括电容C1、C2和电阻R8、R9，电容C1和电阻R8并联连接在电路输入正极CHR+和所述保护单元的第一控制端之间，电容C2和电阻R9并联连接在电路输出正极BAT+和所述保护单元的第二控制端之间。
3.根据权利要求1所述的可控电池充电电路，其中，所述开关单元包括三极管Q3和电阻R3、R4、R5，电阻R4和R5串联连接在电路输入正极CHR+和电路输入负极CHR-之间，电阻R4和R5的连接点为所述开关单元的输入端，三极管Q3的基极与所述开关单元的输入端连接并且集电极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端为所述开关单元的输出端，所述三极管Q3控制第一MOS管Q1的通断。
4.根据权利要求1所述的可控电池充电电路，其中，所述启动控制单元包括三极管Q5、电阻R6、R7，电阻R7并联连接在三极管Q5的基极与发射极之间，三极管Q5的基极为所述启动控制单元的输入端，集电极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端为所述启动控制单元的输出端，与所述保护电路的第二控制端连接。
5.根据权利要求1所述的可控电池充电电路，其中，所述电压采样单元包括电阻R10、R11和二极管D1以及瞬态抑制二极管Z1，二极管D1和电阻R10、R11串联连接在电路输入正极CHR+和电路输入负极CHR-之间，电阻R10和R11之间的连接点为所述电压采样单元的输出端VS，瞬态抑制二极管Z1并联连接在输出端VS与电路输入负极CHR-之间。
6.一种充电器，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的可控电池充电电路。
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