CN106443286A - 一种模拟电池包电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟电池包电路，与外部设备配合使用，包括设有基准稳压源的两路基准信号，分别与两路基准信号相连的两路比较器，与外部设备、两路基准信号及两路比较器均相连的驱动电路；两路比较器根据两路基准信号来切换驱动电路为充电回路或放电回路。本发明模拟电池包电路，既可以充当电源(电池)，也可以模拟电子负载，模拟电池充电的整个过程，可广泛应用于充电器老化测试和电子产品功能测试中，可适用于市面上各种类型的充电器。本电路单个成本低，硬件规模小，可在产线上大规模布置使用，大大降低产线成本。

Description

一种模拟电池包电路

技术领域

本发明涉及电路设计领域，尤其涉及一种模拟电池包电路。

背景技术

在充电器老化测试(老化工艺，对充电器的性能进行检测)和电子产品功能测试中，基于安全和效率考虑以及电池需要不停充电等因素，导致产线上不能使用电池。

在对充电器老化测试和电子产品功能测试实际使用电池包与充电器老化过程中，存在不断的充电、放电的过程，效率比较低，且成本较高，如果单纯的用放电装置老化充电器，达不到电池既可以充电又可以放电的效果，如果用电子负载加电源的方式，整个的老化及设备成本非常高。目前，利用大的电源，及大的电子负载，通过继电器或软件的方式进行切换，来实现上述功能。其成本太高，一拖多导致生产效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种模拟电池包电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种模拟电池包电路，与外部设备(10)配合使用，包括设有基准稳压源的两路基准信号，分别与两路基准信号相连的两路比较器，与外部设备、两路基准信号及两路比较器均相连的驱动电路；两路比较器根据两路基准信号来切换驱动电路为充电回路或放电回路。

优选的，所述两路比较器为并联的比较器L1和比较器L2；比较器L1包括输出端V1、反向输入端V2和同向输入端V3，比较器L2包括同向输入端V5、反向输入端V6和输出端V7；比较器L1的同向输入端V3和比较器L2的反向输入端V6分别连接于两路基准信号。

优选的，所述驱动电路包括并联于外部设备两极性端上的电容C61和有极性电容C60；依次串联于外部设备正极的电阻R118、二极管D8、三极管Q9和电阻R101；与三极管Q9并联的电阻R102和电阻R103；电阻R102另一端连接于电阻R101和三极管Q9之间；

其中，所述电阻R101另一端与比较器L1的反向输入端V2及比较器L2的同向输入端V5相连；三极管Q10的基极通过电阻R104与比较器L1的输出端V1相连，三极管Q10的集电极与电阻R103另一端相连，三极管Q10的发射极接地。

优选的，当所述比较器L1的同向输入端V3电压大于反向输入端V2时，则所述驱动电路为放电回路；当比较器L2的反向输入端V6电压小于同向输入端V5时，则驱动电路为充电回路。

优选的，当所述驱动电路为充电回路时，外部设备为充电器；充电回路还包括充电模拟电路；充电模拟电路一端通过电阻R105与比较器L2的输出端V7相连、另一端通过二极管D9与驱动电路相连。

优选的，所述充电模拟电路(50)包括并联的一端均与二极管D9相连的继电器J19、继电器J20和继电器J21；与继电器J19串联的电阻R106和三极管Q11，三极管Q11的基极与电阻R105相连，三极管Q11的集电极与电阻R106相连，三极管Q11的发射极接地；一端连接于继电器J20且另一端连接于电阻R106和三极管Q11中间的电阻R107；

其中，与继电器J21串联的电阻R109和场效应管Q7，与场效应管Q7并联后的电容C109、有极性电容C53和电阻R108一端连接于外部的PWM控制信号且另一端连接于电阻R106和电阻R107之间。

优选的，当闭合继电器19的开关K19，则充电回路为大电流恒流充电模式；当闭合继电器20的开关K20，则充电回路为小电流恒流充电模式；当闭合继电器21的开关K21，则充电回路为恒压充电模式。

优选的，还包括一端与电阻R101相连且另一端接地的串联的可调节电阻VR1和可调节电阻VR2。

优选的，当驱动电路为放电回路时，外部设备为电子负载；通过可调节电阻VR1粗调及可调节电阻VR2细调来模拟不同情况下电池包的电压，电阻R118为电池模拟内阻。

优选的，两路比较器的基准电源相差在1mV以内，两路比较器集成在一个芯片上。

实施本发明的技术方案，具有如下优点或有益效果：本发明模拟电池包电路，既可以充当电源(电池)的作用，也可以模拟电子负载的作用，模拟电池充电的整个过程，可广泛应用于充电器老化测试和电子产品功能测试中，可适用于市面上各种类型的充电器。本电路单个成本较低，硬件规模小，可在产线上大规模布置使用，大大降低产线成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，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，附图中：

图1是本发明模拟电池包电路实施例的电路示意图。

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，下文将要描述的各种实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种实施例。应明白，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

如图1所示，本发明提供一种模拟电池包电路实施例，与外部设备10配合使用，包括设有基准稳压源的两路基准信号20，分别与两路基准信号20相连的两路比较器30，与外部设备10、两路基准信号20及两路比较器30均相连的驱动电路40；两路比较器30根据两路基准信号20来切换驱动电路40为充电回路或放电回路。

本发明模拟电池包电路，既可以充当电源(电池)的作用，也可以模拟电子负载的作用，模拟电池充电的整个过程，可广泛应用于充电器老化测试和电子产品功能测试中。可适用于市面上各种类型的充电器。本电路单个成本较低，硬件规模小，可在产线上大规模布置使用，可以大大降低产线成本。本电路可模拟电池的效果，既保证不会出现电池实际使用过程的安全问题，同时解决生产效率及成本问题。

两路基准信号20源端是电源端，具体包括基准芯片、电阻R97、电阻R98、电阻R99、电阻R100、电阻R20、电阻R21、有极性电容C19、电容C20、电容C21和电容C23、稳压二极管Z1以及基准稳压源VDD。通过设置一基准稳压源，作为两路比较器的基准电压；通过接口处的电压与VDD的比较结果来控制哪一路导通。

本发明模拟电池包电路的两路比较器30为并联的比较器L1和比较器L2；比较器L1作为电池包的基准电压，比较器L2作为充电器的基准电压；具体的，比较器L1包括输出端V1、反向输入端V2和同向输入端V3，比较器L2包括电压端子同向输入端V5、反向输入端V6和输出端V7；比较器L1的同向输入端V3和比较器L2的反向输入端V6分别连接于两路基准信号20，即比较器L1的同向输入端V3接入一路基准信号，比较器L2的反向输入端V6接入另一基准信号。优选的，两路比较器30的基准电源相差在1mV以内。两路比较器30集成在一个芯片上，这样受温漂的影响能保证一致性。

具体地，驱动电路40包括并联于外部设备10两极性端上的电容C61和有极性电容C60；依次串联于外部设备10正极的电阻R118、二极管D8、三极管Q9和电阻R101；与三极管Q9并联的电阻R102和电阻R103，电阻R102另一端连接于电阻R101和三极管Q9之间；电阻R101另一端与比较器L1的反向输入端V2及比较器L2的同向输入端V5相连；三极管Q10的基极通过电阻R104与比较器L1的输出端V1相连，三极管Q10的集电极与电阻R103的另一端相连，三极管Q10的发射极接地。

本发明模拟电池包电路，当比较器L1的同向输入端V3电压大于反向输入端V2时，则驱动电路40为放电回路；当比较器L2的反向输入端V6电压小于同向输入端V5时，则驱动电路40为充电回路。即本发明电路为可根据接入外部设备10的类型而自动切换为充电模式或者放电模式，且电流、电压可调的电池模拟电路。

当驱动电路40为充电回路时，外部设备10为充电器；充电回路还包括用于模拟不同电子负载的充电模拟电路50；充电模拟电路50一端通过电阻R105与比较器L2的输出端V7相连、另一端通过二极管D9与驱动电路40相连，即外部设备10(充电器)、驱动电路40、基准信号30、模拟电路50构成完整的充电电路。优选的，此时的充电器根据模拟电池包的总电压及放电电流选择合适电压和电流的适配器，以便对电子负载进行模拟充电，便于对各种类型的适配器进行测试。

充电模拟电路50包括并联的一端均与二极管D9相连的继电器J19、继电器J20和继电器J21；与继电器J19串联的电阻R106和三极管Q11，三极管Q11的基极与电阻R105相连，三极管Q11的集电极与电阻R106相连，三极管Q11的发射极接地；一端连接于继电器J20的另一端且另一端连接于电阻R106和三极管Q11中间的电阻R107；与继电器J21串联的电阻R109和场效应管Q7，与场效应管Q7并联后的电容C109、有极性电容C53和电阻R108一端连接于外部的PWM控制信号且另一端连接于所述电阻R106和电阻R107之间。

本发明电路当作为电子负载使用时，外接充电器，此时V6＜V5，Q11导通，而V3＜V2，使得Q10截止，使得电路工作于模拟充电模式，在通过处理器控制DELAY19、DELAY20和DELAY21使得处于不同的工作充电模式：小电流恒流充电模式、大电流恒流充电模式和恒压充电模式。

当闭合所述继电器19的开关K19，则所述充电回路为大电流恒流充电模式，即快充模式；当闭合所述继电器20的开关K20，则所述充电回路为小电流恒流充电模式，即慢充模式；当闭合所述继电器21的开关K21，则所述充电回路为恒压充电模式，即电流从大到小的渐变充电模式。具体是通过通信获得充电状态，如果是小电流恒流充电状态，闭合K20，其中，R106、R107、R109是电池的内阻，实际上分别代表的是电池，这三路分别代表的是三种不同的充电模式，比如当接通R106路(R106为此时的电池，下面同理)时，即为快速充电；切换为R107时，则为慢充模式；如果切换为R109时，则配合PWM控制信号的控制，以充电电流逐渐变小的方式慢充至饱满，具体是通过控制PWM控制信号的占空比来调节Q7的驱动电压，利用JEFT的可变电阻区，调节电阻的大小达到电阻不断变化的效果，从而调节电流，直至最后充满状态。

具体的，PWM控制信号配合Q7实现电流慢充，Q7的内阻与PWM的脉宽相应，以此调节充电电流；一种较优的充电模式，先R106慢充，再R107快充，最后R109慢充，且由PWM控制信号来调节，充电电流越来越小，充电速度越来越慢，以达到最大程度的充电。本电路的不同电池，如不同锂电池，充电模式不一样，充电路数可选择。

本发明模拟电池包电路还包括一端与电阻R101相连且另一端接地的串联的可调节电阻VR1和可调节电阻VR2，用于调节模拟的电池电压。

本发明模拟电池包电路，当作为电池使用时，V3＞V2，电池包当电源使用，Q10和Q9导通使电路工作于电流输出状态，由于有二极管D8的存在，使得V6＞V5，Q11截止。此时驱动电路40为放电回路时，外部设备10为电子负载；通过可调节电阻VR1粗调，可调节电阻VR2细调来模拟不同情况下电池的电压，此时电阻R118为电池模拟内阻。其中，外部设备10(电子负载)、驱动电路40、比较器L1、基准信号30、可调节电阻VR1和可调节电阻VR2构成完整的放电电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模拟电池包电路，与外部设备(10)配合使用，其特征在于，包括设有基准稳压源的两路基准信号(20)，分别与两路所述基准信号(20)相连的两路比较器(30)，与所述外部设备(10)、两路基准信号(20)及两路比较器(30)均相连的驱动电路(40)；两路所述比较器(30)根据两路所述基准信号(20)来切换所述驱动电路(40)为充电回路或放电回路。

2.根据权利要求1所述的模拟电池包电路，其特征在于，两路所述比较器(30)为并联的比较器L1和比较器L2；所述比较器L1包括输出端V1、反向输入端V2和同向输入端V3，所述比较器L2包括同向输入端V5、反向输入端V6和输出端V7；所述比较器L1的同向输入端V3和所述比较器L2的反向输入端V6分别连接于两路所述基准信号(20)。

3.根据权利要求2所述的模拟电池包电路，其特征在于，所述驱动电路(40)包括并联于所述外部设备(10)两极性端上的电容C61和有极性电容C60；依次串联于所述外部设备(10)正极的电阻R118、二极管D8、三极管Q9和电阻R101；与所述三极管Q9并联的电阻R102和电阻R103；电阻R102另一端连接于电阻R101和三极管Q9之间；

所述电阻R101另一端与所述比较器L1的反向输入端V2及所述比较器L2的同向输入端V5相连；所述三极管Q10的基极通过电阻R104与所述比较器L1的输出端V1相连，所述三极管Q10的集电极与所述电阻R103另一端相连，所述三极管Q10的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的模拟电池包电路，其特征在于，当所述比较器L1的同向输入端V3电压大于反向输入端V2时，则所述驱动电路(40)为放电回路；当所述比较器L2的反向输入端V6电压小于同向输入端V5时，则所述驱动电路(40)为充电回路。

5.根据权利要求4所述的模拟电池包电路，其特征在于，当所述驱动电路(40)为充电回路时，所述外部设备(10)为充电器；所述充电回路还包括充电模拟电路(50)；所述充电模拟电路(50)一端通过电阻R105与所述比较器L2的输出端V7相连、另一端通过二极管D9与所述驱动电路(40)相连。

6.根据权利要求5所述的模拟电池包电路，其特征在于，所述充电模拟电路(50)包括并联的一端均与所述二极管D9相连的继电器J19、继电器J20和继电器J21；与所述继电器J19串联的电阻R106和三极管Q11，所述三极管Q11的基极与所述电阻R105相连，所述三极管Q11的集电极与所述电阻R106相连，所述三极管Q11的发射极接地；一端连接于所述继电器J20且另一端连接于所述电阻R106和三极管Q11中间的电阻R107；

与所述继电器J21串联的电阻R109和场效应管Q7，与所述场效应管Q7并联后的电容C109、有极性电容C53和电阻R108一端连接于外部的PWM控制信号且另一端连接于所述电阻R106和电阻R107之间。

7.根据权利要求6所述的模拟电池包电路，其特征在于，当闭合所述继电器19的开关K19，则所述充电回路为大电流恒流充电模式；当闭合所述继电器20的开关K20，则所述充电回路为小电流恒流充电模式；当闭合所述继电器21的开关K21，则所述充电回路为恒压充电模式。

8.根据权利要求4所述的模拟电池包电路，其特征在于，还包括一端与所述电阻R101相连且另一端接地的串联的可调节电阻VR1和可调节电阻VR2。

9.根据权利要求8所述的模拟电池包电路，其特征在于，当所述驱动电路(40)为放电回路时，所述外部设备(10)为电子负载；通过所述可调节电阻VR1粗调及所述可调节电阻VR2细调来模拟不同情况下电池包的电压，所述电阻R118为电池模拟内阻。

10.根据权利要求1所述的模拟电池包电路，其特征在于，两路所述比较器(30)的基准电源相差在1mV以内，两路所述比较器(30)集成在一个芯片上。