CN106100074A - 一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电电池检测控制技术领域，特别涉及一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置；本发明包括电源、恒流单元、恒压单元、充电单元、放电单元和寄存单元，恒流单元内设置有恒流电路，恒压单元内设置有恒压电路，充电单元内设置有充电电路，放电单元内设置有放电电路，寄存单元内设置有寄存电路；在本发明中，恒流电路使电流恒定在一定的值内，恒压电路使电池的电压恒定，充电电路对电池进行充电，放电电路对电池进行放电，寄存电路控制充电电路与放电电路的使能信号且使充电电路与放电电路不能同时工作，寄存电路使充电电路与放电电路同时只能有其中之一工作。

Description

一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置

技术领域

本发明涉及充电电池检测控制技术领域，特别涉及一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置。

背景技术

随着科技的发展进步，电子产品越来越广泛的应用于家庭和办公场合，而许多电子产品都会使用到充电电池作为电源设备。

现在市面上的二次电池节能检测设备主要有两种，一种是充电节能设备，另一种是能量回馈电网设备。

充电节能设备又分两种，一种是开关电源电压跟随电池电压的跟随式节能设备，另一种是开关电源式充电节能设备；两种节能设备最大的不足就是没有电网回馈功能，电池放电的能量全部白白消耗在功率管上了，不仅仅能量白白耗费，还得增加大体积的散热器去给功率管散热，增加了设备成本，客户车间也还得相应增加配套通风设施，从而增加了生产成本。

市面上的能量回馈电网设备来说，基本上都是采用的DSP芯片或者其他带PWM模块的快速MCU，但是大部分的该类型设备都是10A电流以上的，对于小电流一块，市面上设备很少，主要是由于DSP方案成本过高所致，从性能上来说的话，DSP的馈网型设备采用的软件控制PWM，响应速度不够快。

发明内容

为了克服上述所述的不足，本发明的目的是提供一种种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置，其应用于小电流能量回馈电网设备，大大地降低了检测生产电池能量的损耗，节约生产成本，同时客户使用时也可以大幅降低排热系统的成本，其具有响应速度快、可靠性高且具备放电能量回馈电网功能。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置，应用于充电电池的节能检测设备内，连接在电池的两端上，其中，包括电源、恒流单元、恒压单元、充电单元、放电单元和寄存单元，所述电源分别与所述充电单元、放电单元连接，所述充电单元与放电单元并联组成充放电模块，所述充放电模块分别与所述恒流单元、寄存单元和恒压单元连接，所述恒压单元并联在所述电池的两端，所述恒流电路与所述电池的负极连接；所述恒流单元内设置有用于使电流恒定在一定的值内的恒流电路，所述恒压单元内设置有用于使电池的电压恒定的恒压电路，所述充电单元内设置有用于对所述电池进行充电的充电电路，所述放电单元内设置有用于对所述电池进行放电的放电电路，所述寄存单元内设置有用于控制所述充电电路与放电电路的使能信号且使所述充电电路与放电电路不能同时工作的寄存电路。

作为本发明的一种改进，所述恒流电路包括电阻R19、电阻R18、电阻R20、电阻R23、电阻R52、电容C1、电容C10、电容C15和运算放大器U1；运算放大器U1的同相输入端分别与电阻R19的一端连接、电容C10的一端连接，电阻R19的另一端与给定电压连接，电容C10的另一端与电阻R18的一端连接，运算放大器U1的反相输入端分别与电阻R18的另一端、电阻R23的一端、电阻R52的一端连接，电阻R23的另一端与电容C15的一端连接，电容C15的另一端与运算放大器U1的输出端连接，电阻R52的另一端与电容C1连接。

作为本发明的进一步改进，所述恒压电路包括电阻R26、电阻R36、电阻RS1、电阻RS2、电阻RS3、电阻RS4、电阻R29、电阻R33、电阻R35、电阻R31、电阻R28、电阻RP1、电容C26、电容C22、放大运算器U2、放大运算器U3和三极管D5；放大运算器U2的同相输入端分别与电阻RS1的一端、电阻RS2的一端连接，电阻RS1的另一端接地，电阻RS2的另一端与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端与电池的正极连接，放大运算器U2的反相输入端分别与电阻RS3的一端、电阻RS4的一端、电容C26的一端连接，电阻RS3的另一端与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与电池的负极连接，放大运算器U2的输出端分别与电阻RS4的另一端、电容C26的另一端、电阻R29的一端连接，放大运算器U3的同相输入端与电阻R29的另一端连接，放大运算器U3的反相输入端分别与电阻R33的一端、电阻R35的一端连接，电阻R33的另一端接地，电阻R35的另一端与电容C22的一端连接，电容C22的另一端与电阻R28的一端连接，电阻R28的另一端与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的发射极与电容RP1连接，三极管管Q5的集电极与所述放电电路连接，放大运算器U3的输出端与电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端与所述寄存电路连接。

作为本发明的进一步改进，所述放电电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R21、电阻R22、三极管Q4、电容C2、电容C14、电容C12、电容C33、电容C18、电容C16、电容C17、二极管D3和处理器Q1，处理器Q1的引脚1与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，处理器Q1的引脚2与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端接地，处理器Q1的引脚3分别与电容C18的一端、电容C33的一端连接，电容C18的另一端、电容C33的另一端均与电阻R22的另一端连接，处理器Q1的引脚4、引脚5、引脚6均分别与所述充电电路、二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与并联连接的电容C16、电容C17连接，处理器Q1的引脚7通过电容C14接地连接，处理器Q1的引脚8、引脚9、引脚10、引脚11均接地，处理器Q1的引脚12与电容12的一端连接，电容12的另一端分别与电阻R13的一端、地线连接，电阻R13的另一端分别与电阻R11的一端、处理器Q1的引脚13连接，处理器Q1的引脚14通过电阻R16接地，电阻R11的另一端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的基极通过电阻R12与所述寄存电路连接，三极管Q4的集电极通过电阻R10与电源连接。

作为本发明的更进一步改进，所述充电电路包括电阻R27、电阻R30、电阻R32、电阻R34、电阻R25、二极管D2、二极管D7、三极管Q7、处理器Q2、电容C25、电容C20、电容C23、电容C24、电容C34、电感L3；处理器Q2的引脚1接地，处理器Q2的引脚2分别与电容C25的一端、电阻R34的一端、电阻R30的一端连接，电容C25的一端、电阻R34的一端均接地，电阻R30的另一端与三极管Q7的集电极连接，三极管Q7的基极与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与所述寄存电路连接，三极管Q7的发射极与电阻R27连接，处理器Q2的引脚4与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与所述寄存电路连接，处理器Q2的引脚5与电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端与电容C20的一端连接，处理器Q2的引脚3分别与电容C20的另一端、电感L3的一端、二极管D7的阴极连接，电感L3的另一端分别与电容C24的一端、电容C23的一端、电容C34的一端连接、电池的正极连接，电容C24的另一端、电容C23的另一端、电容C34的另一端均与二极管D7的阳极连接。

作为本发明的更进一步改进，所述寄存电路包括电阻R14、电阻R24、电阻R37和三极管Q8，三极管Q8的集电极与电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电阻R12连接，三极管Q8的发射极通过电阻R37接地。

在本发明中，恒流电路使电流恒定在一定的值内，恒压电路使电池的电压恒定，充电电路对电池进行充电，放电电路对电池进行放电，寄存电路控制充电电路与放电电路的使能信号且使充电电路与放电电路不能同时工作，寄存电路使充电电路与放电电路同时只能有其中之一工作，本发明可以检测生产电池能量的损耗，节约生产成本，同时客户使用时也可以大幅降低排热系统的成本。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的内部连接框图；

图2为本发明的内部电路连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明的一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置，应用于充电电池的节能检测设备内，连接在电池的两端上。

本发明的一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置包括电源、恒流单元、恒压单元、充电单元、放电单元和寄存单元，电源分别与充电单元、放电单元连接，充电单元与放电单元并联组成充放电模块，充放电模块分别与恒流单元、寄存单元和恒压单元连接，恒压单元并联在电池的两端，恒流电路与电池的负极连接。

恒流单元内设置有用于使电流恒定在一定的值内的恒流电路，恒压单元内设置有用于使电池的电压恒定的恒压电路，充电单元内设置有用于对电池进行充电的充电电路，放电单元内设置有用于对电池进行放电的放电电路，寄存单元内设置有用于控制充电电路与放电电路的使能信号且使充电电路与放电电路不能同时工作的寄存电路。

在本发明中，恒流电路使电流恒定在一定的值内，恒压电路使电池的电压恒定，充电电路对电池进行充电，放电电路对电池进行放电，寄存电路控制充电电路与放电电路的使能信号且使充电电路与放电电路不能同时工作，寄存电路使充电电路与放电电路同时只能有其中之一工作，本发明可以检测生产电池能量的损耗，节约生产成本，同时客户使用时也可以大幅降低排热系统的成本。

本发明采样采的电压与给定电压Vin比较输出，经过处理后来确定充电电路或者放电电路的PWM基准给定，然后充电电路或者放电电路就会输出对应的PWM波形来控制MOS管（开关电源内）的导通关断，在这个过程中，寄存电路主要就是控制充电与放电电路的使能信号，是该电路来控制芯片的开关之一，充电电路和放电电路，同一时间只能有其中一个电路工作，以防止充电电路和放电电路同时工作。

在充电电路工作的时候，从直流母线取电，而在放电电路工作的时候，向直流母线供电，直流母线的能量通过馈网电源反回到电网去。

本发明提供恒流电路的一种实施方式，恒流电路包括电阻R19、电阻R18、电阻R20、电阻R23、电阻R52、电容C1、电容C10、电容C15和运算放大器U1；运算放大器U1的同相输入端分别与电阻R19的一端连接、电容C10的一端连接，电阻R19的另一端与给定电压连接，电容C10的另一端与电阻R18的一端连接，运算放大器U1的反相输入端分别与电阻R18的另一端、电阻R23的一端、电阻R52的一端连接，电阻R23的另一端与电容C15的一端连接，电容C15的另一端与运算放大器U1的输出端连接，电阻R52的另一端与电容C1连接；该恒流电路可以更好地使电流恒定。

本发明提供恒压电路的一种实施方式，恒压电路包括电阻R26、电阻R36、电阻RS1、电阻RS2、电阻RS3、电阻RS4、电阻R29、电阻R33、电阻R35、电阻R31、电阻R28、电阻RP1、电容C26、电容C22、放大运算器U2、放大运算器U3和三极管D5；放大运算器U2的同相输入端分别与电阻RS1的一端、电阻RS2的一端连接，电阻RS1的另一端接地，电阻RS2的另一端与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端与电池的正极连接，放大运算器U2的反相输入端分别与电阻RS3的一端、电阻RS4的一端、电容C26的一端连接，电阻RS3的另一端与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与电池的负极连接，放大运算器U2的输出端分别与电阻RS4的另一端、电容C26的另一端、电阻R29的一端连接，放大运算器U3的同相输入端与电阻R29的另一端连接，放大运算器U3的反相输入端分别与电阻R33的一端、电阻R35的一端连接，电阻R33的另一端接地，电阻R35的另一端与电容C22的一端连接，电容C22的另一端与电阻R28的一端连接，电阻R28的另一端与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的发射极与电容RP1连接，三极管管Q5的集电极与所述放电电路连接，放大运算器U3的输出端与电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端与所述寄存电路连接；该恒压电路使电池的电压恒定。

本发明提供放电电路的一种实施方式，放电电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R21、电阻R22、三极管Q4、电容C2、电容C14、电容C12、电容C33、电容C18、电容C16、电容C17、二极管D3和处理器Q1，处理器Q1的引脚1与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，处理器Q1的引脚2与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端接地，处理器Q1的引脚3分别与电容C18的一端、电容C33的一端连接，电容C18的另一端、电容C33的另一端均与电阻R22的另一端连接，处理器Q1的引脚4、引脚5、引脚6均分别与所述充电电路、二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与并联连接的电容C16、电容C17连接，处理器Q1的引脚7通过电容C14接地连接，处理器Q1的引脚8、引脚9、引脚10、引脚11均接地，处理器Q1的引脚12与电容12的一端连接，电容12的另一端分别与电阻R13的一端、地线连接，电阻R13的另一端分别与电阻R11的一端、处理器Q1的引脚13连接，处理器Q1的引脚14通过电阻R16接地，电阻R11的另一端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的基极通过电阻R12与所述寄存电路连接，三极管Q4的集电极通过电阻R10与电源连接；该放电电路可以更好地对电池进行放电，也可以更好地输出对应的PWM波形来控制MOS管（设置在开关电源内的）的导通关断。

本发明提供充电电路的一种实施方式，充电电路包括电阻R27、电阻R30、电阻R32、电阻R34、电阻R25、二极管D2、二极管D7、三极管Q7、处理器Q2、电容C25、电容C20、电容C23、电容C24、电容C34、电感L3；处理器Q2的引脚1接地，处理器Q2的引脚2分别与电容C25的一端、电阻R34的一端、电阻R30的一端连接，电容C25的一端、电阻R34的一端均接地，电阻R30的另一端与三极管Q7的集电极连接，三极管Q7的基极与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与所述寄存电路连接，三极管Q7的发射极与电阻R27连接，处理器Q2的引脚4与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与所述寄存电路连接，处理器Q2的引脚5与电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端与电容C20的一端连接，处理器Q2的引脚3分别与电容C20的另一端、电感L3的一端、二极管D7的阴极连接，电感L3的另一端分别与电容C24的一端、电容C23的一端、电容C34的一端连接、电池的正极连接，电容C24的另一端、电容C23的另一端、电容C34的另一端均与二极管D7的阳极连接；该充电电路可以更好地对电池进行充电，可以更好地输出对应的PWM波形来控制MOS管（设置在开关电源内的）的导通关断。

本发明提供寄存电路的一种实施方式，寄存电路包括电阻R14、电阻R24、电阻R37和三极管Q8，三极管Q8的集电极与电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电阻R12连接，三极管Q8的发射极通过电阻R37接地；寄存电路主要就是控制充电与放电电路的使能信号，是该电路来控制芯片的开关之一，充电电路和放电电路，同一时间只能有其中一个电路工作，以防止充电电路和放电电路同时工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置，应用于充电电池的节能检测设备内，连接在电池的两端上，其特征在于，包括电源、恒流单元、恒压单元、充电单元、放电单元和寄存单元，所述电源分别与所述充电单元、放电单元连接，所述充电单元与放电单元并联组成充放电模块，所述充放电模块分别与所述恒流单元、寄存单元和恒压单元连接，所述恒压单元并联在所述电池的两端，所述恒流电路与所述电池的负极连接；所述恒流单元内设置有用于使电流恒定在一定的值内的恒流电路，所述恒压单元内设置有用于使电池的电压恒定的恒压电路，所述充电单元内设置有用于对所述电池进行充电的充电电路，所述放电单元内设置有用于对所述电池进行放电的放电电路，所述寄存单元内设置有用于控制所述充电电路与放电电路的使能信号且使所述充电电路与放电电路不能同时工作的寄存电路。

2.根据权利要求1所述的一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置，其特征在于，所述恒流电路包括电阻R19、电阻R18、电阻R20、电阻R23、电阻R52、电容C1、电容C10、电容C15和运算放大器U1；运算放大器U1的同相输入端分别与电阻R19的一端连接、电容C10的一端连接，电阻R19的另一端与给定电压连接，电容C10的另一端与电阻R18的一端连接，运算放大器U1的反相输入端分别与电阻R18的另一端、电阻R23的一端、电阻R52的一端连接，电阻R23的另一端与电容C15的一端连接，电容C15的另一端与运算放大器U1的输出端连接，电阻R52的另一端与电容C1连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置，其特征在于，所述恒压电路包括电阻R26、电阻R36、电阻RS1、电阻RS2、电阻RS3、电阻RS4、电阻R29、电阻R33、电阻R35、电阻R31、电阻R28、电阻RP1、电容C26、电容C22、放大运算器U2、放大运算器U3和三极管D5；放大运算器U2的同相输入端分别与电阻RS1的一端、电阻RS2的一端连接，电阻RS1的另一端接地，电阻RS2的另一端与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端与电池的正极连接，放大运算器U2的反相输入端分别与电阻RS3的一端、电阻RS4的一端、电容C26的一端连接，电阻RS3的另一端与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与电池的负极连接，放大运算器U2的输出端分别与电阻RS4的另一端、电容C26的另一端、电阻R29的一端连接，放大运算器U3的同相输入端与电阻R29的另一端连接，放大运算器U3的反相输入端分别与电阻R33的一端、电阻R35的一端连接，电阻R33的另一端接地，电阻R35的另一端与电容C22的一端连接，电容C22的另一端与电阻R28的一端连接，电阻R28的另一端与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的发射极与电容RP1连接，三极管管Q5的集电极与所述放电电路连接，放大运算器U3的输出端与电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端与所述寄存电路连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置，其特征在于，所述放电电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R21、电阻R22、三极管Q4、电容C2、电容C14、电容C12、电容C33、电容C18、电容C16、电容C17、二极管D3和处理器Q1，处理器Q1的引脚1与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，处理器Q1的引脚2与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端接地，处理器Q1的引脚3分别与电容C18的一端、电容C33的一端连接，电容C18的另一端、电容C33的另一端均与电阻R22的另一端连接，处理器Q1的引脚4、引脚5、引脚6均分别与所述充电电路、二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与并联连接的电容C16、电容C17连接，处理器Q1的引脚7通过电容C14接地连接，处理器Q1的引脚8、引脚9、引脚10、引脚11均接地，处理器Q1的引脚12与电容12的一端连接，电容12的另一端分别与电阻R13的一端、地线连接，电阻R13的另一端分别与电阻R11的一端、处理器Q1的引脚13连接，处理器Q1的引脚14通过电阻R16接地，电阻R11的另一端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的基极通过电阻R12与所述寄存电路连接，三极管Q4的集电极通过电阻R10与电源连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置，其特征在于，所述充电电路包括电阻R27、电阻R30、电阻R32、电阻R34、电阻R25、二极管D2、二极管D7、三极管Q7、处理器Q2、电容C25、电容C20、电容C23、电容C24、电容C34、电感L3；处理器Q2的引脚1接地，处理器Q2的引脚2分别与电容C25的一端、电阻R34的一端、电阻R30的一端连接，电容C25的一端、电阻R34的一端均接地，电阻R30的另一端与三极管Q7的集电极连接，三极管Q7的基极与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与所述寄存电路连接，三极管Q7的发射极与电阻R27连接，处理器Q2的引脚4与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与所述寄存电路连接，处理器Q2的引脚5与电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端与电容C20的一端连接，处理器Q2的引脚3分别与电容C20的另一端、电感L3的一端、二极管D7的阴极连接，电感L3的另一端分别与电容C24的一端、电容C23的一端、电容C34的一端连接、电池的正极连接，电容C24的另一端、电容C23的另一端、电容C34的另一端均与二极管D7的阳极连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于电流驱动电路的恒压恒流控制装置，其特征在于，所述寄存电路包括电阻R14、电阻R24、电阻R37和三极管Q8，三极管Q8的集电极与电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电阻R12连接，三极管Q8的发射极通过电阻R37接地。