CN108199456A - 一种锂电池快速充电电路及充电方法 - Google Patents

一种锂电池快速充电电路及充电方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108199456A
CN108199456A CN201810161570.7A CN201810161570A CN108199456A CN 108199456 A CN108199456 A CN 108199456A CN 201810161570 A CN201810161570 A CN 201810161570A CN 108199456 A CN108199456 A CN 108199456A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
voltage
lithium battery
power mosfet
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810161570.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108199456B (zh
Inventor
黎华伟
黄钦阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHENZHEN ZIJINGWEI SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SHENZHEN ZIJINGWEI SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHENZHEN ZIJINGWEI SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SHENZHEN ZIJINGWEI SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201810161570.7A priority Critical patent/CN108199456B/zh
Publication of CN108199456A publication Critical patent/CN108199456A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108199456B publication Critical patent/CN108199456B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0036—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using connection detecting circuits
    • H02J7/022—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种锂电池快速充电电路及充电方法，该电路包括：连接到变压器的初级端的电源模块，连接到变压器次级端的充电控制模块，充电控制模块连接到锂电池，充电控制模块包括同步整流模块，同步整流模块包括偏置电路模块、功率MOSFET模块、电压比较模块和推挽输出模块；功率MOSFET模块的漏极电压VD、源极电压VS分别通过一个端口信号处理模块输入电压比较模块，变压器的次级端为偏置电路模块提供电压，偏置电路模块提供的参考电压输入电压比较模块，电压比较模块输出信号至推挽输出模块，推挽输出模块输出信号至功率MOSFET模块。实施本发明，能够得到一种降低成本同时能够提高锂电池快速充电转换效率的充电电路及充电方法。

Description

一种锂电池快速充电电路及充电方法
【技术领域】
本发明涉及电源管理领域，尤其涉及一种锂电池快速充电电路及充电方法。
【背景技术】
锂电池快速充电技术在近两年得到迅速发展，传统的锂电池充电技术充电电流都在2A以下，传统的锂电池充电技术充电方案如图1所示，锂电池的充电电流Is通过一个二极管进行整流，由于整流二极管在正向导通时有一个压降Vd(Vd＝0.4V～0.6V)，在整流二极管上就有功率损耗Pw,Pw＝Is＊Vd,当充电电流增大至3～5A时，功率损耗就会很大，并且会引起线路板发热，影响产品的使用寿命。
对此，现有设计进行了改进，在开关电源的设计中，通常会采用通态电阻极低的专用功率MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)来替代整流二极管的同步整流技术，实现方法如图2所示。在该方案中，MOSFET的导通电阻低至几十毫欧，因此能大大减小输出端的功率损耗，从而提高电源转换效率，目前主导市场的是IR公司的IR1168等产品，这个方案缺点是线路板复杂，同步整流IC需采用专有工艺制程，价格昂贵。
因此，亟需一种能够降低成本同时能够提高锂电池快速充电转换效率的充电电路及充电方法。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够降低成本同时能够提高锂电池快速充电转换效率的充电电路及充电方法。本发明第一方面提供一种锂电池快速充电电路，包括：连接到变压器的初级端的电源模块，连接到变压器次级端的充电控制模块，充电控制模块连接到锂电池，所述充电控制模块包括同步整流模块，所述同步整流模块包括偏置电路模块、功率MOSFET模块、电压比较模块和推挽输出模块；所述功率MOSFET模块的漏极电压VD、源极电压VS分别通过一个端口信号处理模块输入电压比较模块，变压器的次级端为所述偏置电路模块提供电压，所述偏置电路模块提供的参考电压输入所述电压比较模块，所述电压比较模块输出信号至推挽输出模块，所述推挽输出模块输出信号至功率MOSFET模块。
作为一种优选方案，所述漏极电压VD连接到的所述端口信号处理模块和所述源极电压Vs连接到的所述端口信号处理模块分别包括一个耐压二极管。
作为一种优选方案，所述偏置电路模块包括第三电阻、第四电阻、第四二极管，其中所述第三电阻与所述第四电阻和所述第四二极管的串联电路并联。
作为一种优选方案，所述电压比较模块包括迟滞电压比较器。
作为一种优选方案，所述功率MOSFET模块包括N沟道MOSFET。
作为一种优选方案，所述耐压二极管的击穿电压为60V。
本发明第二方面提供一种锂电池快速充电的方法，采用如上所述电路，该方法包括：所述电源模块通过变压器为电路提供电压，用于为锂电池充电，同步整流模块用于提供稳定流向的电流；其中，通过实时监测漏极电压VD、源极电压VS，将VOs(VOs＝VD-Vs)与所述偏置电路模块提供的Vth1和Vth2通过所述电压比较模块进行比较，Vth1大于Vth2，当VOs小于Vth2时，通过所述推挽输出模块驱动输出，产生一个作用于所述功率MOSFET模块的栅极的控制电压，使功率MOSFET模块打开，开始整流工作，当检测到VOS大于Vth1时，使功率MOSFET模块关断；端口信号处理模块吸收和隔离尖峰电压。
实施本发明，能够实现至少如下有益效果：同步整流模块其作用相当于一个整流二极管，由于其导通电阻极低，在低压大电流的应用中，相比整流二极管，大大降低了功率损耗，从而提高了电源转换效率，促成了锂电池的快速充电。同时相比快速充电的现有技术极大降低了成本。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
【附图说明】
图1所示为传统的锂电池充电电路；
图2所示为现有技术实现锂电池快速充电的电路；
图3所示为本发明提供的锂电池快速充电电路的整体结构示意图；
图4所示为本发明提供的同步整流模块的内部结构模块化示意图；
图5所示为本发明提供的同步整流模块的工作过程示意图；
图6所示为本发明提供的同步整流模块的具体实施方式示意图。
【具体实施方式】
参考图3-图6，如图3所示，本发明用同步整流模块代替传统的整流二极管，由于其导通电阻极低，在低压大电流的应用中，相比整流二极管，大大降低了功率损耗，从而提高了电源转换效率，促成了锂电池的快速充电。同时相比快速充电的现有技术极大降低了成本。
如图3所示，本发明提供的一种锂电池快速充电电路包括：连接到变压器的初级端的电源模块10，连接到变压器次级端的充电控制模块20，充电控制模块连接到锂电池30，充电控制模块包括同步整流模块100。
如图4所示，同步整流模块100包括偏置电路模块110、功率MOSFET模块120、电压比较模块130和推挽输出模块140，功率MOSFET模块120的漏极电压VD、源极电压VS分别通过端口信号处理模块152和端口信号处理模块154输入电压比较模块130，变压器的次级端为偏置电路模块110提供电压，偏置电路模块110提供的参考电压输入电压比较模块130，电压比较模块130输出信号至推挽输出模块140，推挽输出模块140输出信号至功率MOSFET模块120。
如图6所示，漏极电压VD连接到的端口信号处理模块152包含一个耐压二极管D1，源极电压Vs连接到的端口信号处理模块154包含一个耐压二极管D2。偏置电路模块110包括第三电阻R3、第四电阻R4、第四二极管D4，其中第三电阻R3与第四电阻R4和第四二极管D4的串联电路并联。电压比较模块130包括迟滞电压比较器2。受前级变压器影响，VD、Vs端口信号会有扰动，为防止电路出现误动作，内部电压比较器设计为防跳变的带迟滞电压比较器，比较器的Turn-off阈值比Turn-on阈值略大。功率MOSFET模块120包括N沟道MOSFET。耐压二极管D1和D2的击穿电压为60V。VD端尖峰电压高于60V会引起电路的损坏，因此只适用在低电压大电流输出的应用场合，锂电池快速充电方案的输出一般为5V/3A、5V/4A、9V/2A、12V/2A等，尤为适合。推挽输出模块140包括Q1和Q2，其中，Q1可以选取双极型NPN管，也可以选取N沟道MOS管，Q2可以选取双极型PNP管，也可以选取P沟道MOS管。
参考图5，本发明提供一种锂电池快速充电方法，采用如上所述快速充电电路，具体实施方法在于：电源模块10通过变压器为电路提供电压，用于为锂电池30充电，同步整流模块100用于提供稳定流向的电流；其中，通过实时监测漏极电压VD、源极电压VS，将VOs(VOS＝VD-VS)与所述偏置电路模块110提供的Vth1和Vth2通过所述电压比较模块130进行比较，来控制功率MOSFET模块120的开、断。其中Vth1大于Vth2，当VOS小于Vth2时，通过所述推挽输出模块驱动输出，产生一个作用于所述功率MOSFET模块120的栅极的控制电压，使功率MOSFET模块120打开，开始整流工作，当检测到VOS大于Vth1时，使功率MOSFET模块120关断；端口信号处理模块152、154吸收和隔离尖峰电压。
整体上看，电路只有三个输入端口，分别为电源供电端VDD，功率MOSFET模块120的漏极输入VD和源极输入Vs，电路结构简单、工艺易实现。
但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种锂电池快速充电电路，包括：连接到变压器的初级端的电源模块，连接到变压器次级端的充电控制模块，充电控制模块连接到锂电池，其特征在于，所述充电控制模块包括同步整流模块，所述同步整流模块包括偏置电路模块、功率MOSFET模块、电压比较模块和推挽输出模块；
所述功率MOSFET模块的漏极电压VD、源极电压VS分别通过一个端口信号处理模块输入电压比较模块，变压器的次级端为所述偏置电路模块提供电压，所述偏置电路模块提供的参考电压输入所述电压比较模块，所述电压比较模块输出信号至推挽输出模块，所述推挽输出模块输出信号至功率MOSFET模块。
2.如权利要求1所述的锂电池快速充电电路，其特征在于，所述漏极电压VD连接到的所述端口信号处理模块和所述源极电压VS连接到的所述端口信号处理模块分别包括一个耐压二极管。
3.如权利要求2所述的锂电池快速充电电路，其特征在于，所述偏置电路模块包括第三电阻、第四电阻、第四二极管，其中所述第三电阻与所述第四电阻和所述第四二极管的串联电路并联。
4.如权利要求3所述的锂电池快速充电电路，其特征在于，所述电压比较模块包括迟滞电压比较器。
5.如权利要求4所述的锂电池快速充电电路，其特征在于，所述功率MOSFET模块包括N沟道MOSFET。
6.如权利要求5所述的锂电池快速充电电路，其特征在于，所述耐压二极管的击穿电压为60V。
7.一种采用如权利要求1-6任意一项所述的充电电路的快速充电方法，其特征在于，包括：
所述电源模块通过变压器为电路提供电压，用于为锂电池充电，同步整流模块用于提供稳定流向的电流；其中，通过实时监测漏极电压VD、源极电压VS，将VOS(VOS＝VD-VS)与所述偏置电路模块提供的Vth1和Vth2通过所述电压比较模块进行比较，Vth1大于Vth2，当VOS小于Vth2时，通过所述推挽输出模块驱动输出，产生一个作用于所述功率MOSFET模块的栅极的控制电压，使功率MOSFET模块打开，开始整流工作，当检测到VOS大于Vth1时，使功率MOSFET模块关断；端口信号处理模块吸收和隔离尖峰电压。
CN201810161570.7A 2018-02-26 2018-02-26 一种锂电池快速充电电路及充电方法 Active CN108199456B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810161570.7A CN108199456B (zh) 2018-02-26 2018-02-26 一种锂电池快速充电电路及充电方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810161570.7A CN108199456B (zh) 2018-02-26 2018-02-26 一种锂电池快速充电电路及充电方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108199456A true CN108199456A (zh) 2018-06-22
CN108199456B CN108199456B (zh) 2024-01-05

Family

ID=62593861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810161570.7A Active CN108199456B (zh) 2018-02-26 2018-02-26 一种锂电池快速充电电路及充电方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108199456B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109066831A (zh) * 2018-07-10 2018-12-21 湖北华中光电科技有限公司 一种适用于盲操作的多功能电池保护装置
CN112803549A (zh) * 2021-02-26 2021-05-14 格力博(江苏)股份有限公司 电池充电电路、电池包及电池包充电系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271712B1 (en) * 1999-04-07 2001-08-07 Semiconductor Components Industries Llc Synchronous rectifier and method of operation
CN101291079A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 李仕清 自适应电池充电电路
CN103236795A (zh) * 2013-05-10 2013-08-07 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 同步整流控制电路以及方法
US20140078788A1 (en) * 2012-09-20 2014-03-20 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Synchronous rectifying control method and circuit for isolated switching power supply
CN207853536U (zh) * 2018-02-26 2018-09-11 深圳市梓晶微科技有限公司 一种锂电池快速充电电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271712B1 (en) * 1999-04-07 2001-08-07 Semiconductor Components Industries Llc Synchronous rectifier and method of operation
CN101291079A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 李仕清 自适应电池充电电路
US20140078788A1 (en) * 2012-09-20 2014-03-20 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Synchronous rectifying control method and circuit for isolated switching power supply
CN103236795A (zh) * 2013-05-10 2013-08-07 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 同步整流控制电路以及方法
CN207853536U (zh) * 2018-02-26 2018-09-11 深圳市梓晶微科技有限公司 一种锂电池快速充电电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109066831A (zh) * 2018-07-10 2018-12-21 湖北华中光电科技有限公司 一种适用于盲操作的多功能电池保护装置
CN112803549A (zh) * 2021-02-26 2021-05-14 格力博(江苏)股份有限公司 电池充电电路、电池包及电池包充电系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN108199456B (zh) 2024-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106059552B (zh) 基于mosfet开关动态特性的驱动电路
CN106786395A (zh) 一种保护电路及方法
CN207069897U (zh) 启动电路及反激式开关电源
CN107612107A (zh) 一种供电电压产生电路及其集成电路
CN107294366A (zh) 预充电电路、直流-直流转换器和混合动力汽车
CN108199456A (zh) 一种锂电池快速充电电路及充电方法
CN102064678B (zh) 一种开关电源的栅极驱动电路
CN105356564B (zh) 无线能量接收系统
CN108336896A (zh) 负压驱动电路
CN207853536U (zh) 一种锂电池快速充电电路
CN106374739A (zh) 一种同步整流电路
CN208094427U (zh) 负压驱动电路
CN108494232B (zh) 一种防止电流倒灌的同步整流控制电路
CN102185468B (zh) 高压启动开关和检测晶体管复用电路及开关电源
CN205249037U (zh) 开关三极管的自供电电路、led驱动模块及集成电路
CN203691245U (zh) 一种用于反激变换器的同步整流控制器
CN110912409B (zh) 一种正反激式开关电源电路
CN201985758U (zh) 一种dc-dc转换器
CN208461440U (zh) 一种过流保护开关电路
CN216216520U (zh) 一种用于同步整流的高压供电控制系统
CN206992763U (zh) 一种高压电容充电及放电装置
CN205265526U (zh) 一种dc-dc变换器集成电路及其应用电路
CN104617780A (zh) 副边有源箝位电路及正激变换器
CN109525204A (zh) 一种mosfet控制的多段线性功率放大供电电路
CN206041787U (zh) 功率开关管的驱动电路及电源系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant