CN110071551B - 一种手机过充电保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手机过充电保护电路,包括:分流器电阻R1、比较模块、三极管Q1、P沟道增强型MOS管M1、电阻R2、电阻R3、三极管Q2、三极管Q3、电阻R4、电阻R5、发光二极管D1、发光二极管D2、控制电路、电阻R6。本发明具有电路结构简单、可靠性高、成本低,能有效避免手机长时间过充电导致寿命急剧下降,具有广泛应用价值。
Description
技术领域
本发明属于电子充电保护电路领域,具体涉及一种手机过充电保护电路。
背景技术
近年来,随着科技的发展和生活水平的提高,手机大量应用于日常生活。手机电池作为手机的一个重要组成部分,重要性不言而喻,其安全性能关乎到人民的生命财产安全,诸如三星手机电池爆炸事件。
手机电池充电一般采用三段充电方式,依次分别为涓流、恒流和恒压充电方式。随着充电的进行,手机电池电压逐渐升高,而充电电流逐渐降低。当手机接近充满时,手机电池电压几乎维持在一个固定的电压,而充电电流会下降到较小值。当电流下降到恒流充电电流的1/10时,可视为手机已经充满。由于手机在充满状态下长时间过充电会严重影响寿命,因而要避免手机长时间过充电。现有的手机过充电保护电路结构复杂、成本高、可靠性差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处,提供一种手机过充电保护电路。本发明具有电路结构简易、成本低、可靠性高的特点。
一种手机过充电保护电路,其特征在于,包括:分流器电阻R1、比较模块、三极管Q1、P沟道增强型MOS管M1、电阻R2、电阻R3、三极管Q2、三极管Q3、电阻R4、电阻R5、发光二极管D1、发光二极管D2、控制电路、电阻R6;
所述分流器电阻R1用于将电流信号转换为电压信号;
所述P沟道增强型MOS管M1为充电电路的开关元件,用于开通或关断充电回路;
所述电阻R2、电阻R3、三极管Q2、三极管Q3、电阻R5组成M1驱动电路,用于驱动P沟道增强型MOS管M1的开通与关断;
所述三极管Q1、发光二极管D1和电阻R6串联连接组成充电工作状态指示电路,用于指示电路当前的充电状态;
所述发光二极管D2、电阻R4、三极管Q3串联组成充满指示电路,用于指示电路当前的充满状态;
所述控制电路依据电流和输出电压大小控制三极管Q3和发光二极管D2的通断,进而实现对充电的控制。
前述的手机过充电保护电路中,P沟道增强型MOS管M1的D脚连接分流器电阻R1,G脚连接电阻R3、三极管Q3的发射级,S脚连接电阻R5、电阻R6。
前述的手机过充电保护电路中,所述控制电路一端连接三极管Q3的集电极、电阻R2;另一端连接发光二极管D1、发光二极管D2。
前述的手机过充电保护电路中,所述控制电路的输入端与D1的阳极相连,获取电路工作状态和输出电压;输出端与D2的阴极相连,控制D2和Q3的工作状态;
所述控制电路在插入手机进行充电而未充满时输出为高(或高阻),Q3截止,D2不亮,Q2饱和导通,M1导通,电路充电;当临近充满时,控制电路输出为低,Q3饱和导通,D2点亮,Q2饱和导通,M1栅极电位拉高到Vin,M1关断,手机停止充电;
所述控制电路在未插入或拔出手机时,Q2截止,Q3截止,M1截止,等待手机的插入。
前述的手机过充电保护电路中,所述充电工作状态指示电路在未插入或拔出手机时,由于手机不存在,Q2截止,D1熄灭,说明不处于充电状态;
所述充电工作状态指示电路在进行充电而未充满时,由于Q1饱和导通,D1点亮,指示处于充电状态;
所述充电工作状态指示电路在充满状态时,由于Q1截止,D1熄灭,指示不处于充电状态。
前述的手机过充电保护电路中,所述充满指示电路在未插入或拔出手机时,由于控制电路输出高阻,故D2不亮,说明不处于充满状态;
所述充满指示电路在进行充电而未充满时,由于Q1饱和导通,D1阳极电位拉低,控制电路输出为高(或高阻),Q3截止,D2不亮,说明不处于充满状态;
前述的手机过充电保护电路中,所述M1驱动电路由R2、R3、R5、Q2和Q3组成;在未插入或拔出手机时,Q2截止,Q3截止,M1的栅极由R2和R3上拉到Vin,M1处于关闭状态,等待手机的插入;
所述M1驱动电路在插入手机进行充电而未充满时,Q2饱和导通,Q3截止,M1的栅极电位接近零,M1开通;
所述M1驱动电路在充满状态时,Q2饱和导通,Q3饱和导通,M1的栅极电位通过Q3上拉到接近Vin,M1关断。
附图说明
图1为本发明的电路结构图;
图2为本发明的比较模块的其中一个实施例示意图;
图3为本发明的控制电路的其中一个实施例示意图;
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的内容作进一步详细描述。显然,下文所描述的附图及实施例仅解释本发明,而非对本发明的限定。
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图进行更全面的描述。需要说明的是,当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体,或者可能同时存在中间元件。
一种手机过充电保护电路,包括:分流器电阻R1、比较模块、三极管Q1、P沟道增强型MOS管M1、电阻R2、电阻R3、三极管Q2、三极管Q3、电阻R4、电阻R5、发光二极管D1、发光二极管D2、控制电路、电阻R6;
所述分流器电阻R1串联于充电主回路中,实现将充电电流转换为电压;
所述Q1、D1、R6组成充电工作状态指示电路。在手机充电而未充满时,比较模块输出高电平,Q1饱和导通,D1点亮,显示当前处于充电状态;在手机接近充满时,比较模块输出低电平,Q1截止,D1不亮,显示当前处于不充电状态;在未插入/拔出手机时,Q1截止,D1不亮;
所述控制电路的输入端与D1的阳极相连,输出端与D2的阴极相连。在手机未充满电时,Q1饱和导通,D1的阳极电位在0.7伏左右。控制电路的输出为高(或高阻),Q3截止,Q2饱和导通,M1的栅极电位拉低到地,M1开通。在手机充满电时,Q1截止,D1的阳极电位由手机电压Vo、控制电路参数和R6决定,因而D1的阳极电位可得到手机电压Vo的大小。控制电路工作原理为:在手机未充满电时,Q1饱和导通,D1的阳极电位为0.7伏左右,控制电路输出为高(或高阻),Q3截止,Q2饱和导通,M1开通给手机充电;在手机充满电时,D1截止,控制电路通过获取D1阳极电位进而确定输出电压Vo,满足则说明手机已经充满电。此时控制电路输出为低,Q3饱和导通,D2点亮,Q2饱和导通,M1的栅极电位通过Q3上拉到Vin,M1截止,手机停止充电。当手机进入充满状态之后,一旦则控制电路输出为高(或高阻),D2、Q3截止,Q2饱和导通,M1导通,手机重新充电。
控制电路在未插入或拔出手机时,由于输出端浮空,故Q2截止,Q3截止,M1截止,等待手机的插入;
所述发光D2、Q3、R4组成充满指示电路。在未插入或拔出手机时,由于输出端浮空,故Q1截止,Q2截止,Q3截止,D2不亮,说明手机不处于充满状态;在手机充电而未充满时,控制电路输出为高(或高阻),Q3截止,D2不亮,说明手机不处于充满状态;在手机充满状态时,控制电路输出为低,Q3饱和导通,D2点亮,手机处于充满状态,M1关闭;
所述R2、R3、R5、Q2和Q3组成M1驱动电路,用于驱动M1的开通与关闭。在未插入或拔出手机时,Q1截止,Q2截止,Q3截止,M1的栅极电位经R2、R3上拉到Vin,M1处于关闭状态,等待手机的插入;在插入手机进行充电而未充满时,Q1饱和导通,D1的阳极电位被钳位在0.7V左右,控制电路输出为高(或高阻),Q3截止,Q2饱和导通,M1的栅极电位下拉到地,M1开通。在手机充满状态时,Q1截止,D1的阳极电位经过R6上拉到Vo,且控制电路输出为低,Q3饱和导通,M1的栅极电位经过Q3上拉到Vin,M1关断。
如图1所示为,一种手机过充电保护电路,包括:分流器电阻R1、比较模块、三极管Q1、P沟道增强型MOS管M1、电阻R2、电阻R3、三极管Q2、三极管Q3、电阻R4、电阻R5、发光二极管D1、发光二极管D2、控制电路、电阻R6。
其工作过程分为三个阶段,详细介绍如下:
Step1:手机未插入/拔出:由于不存在手机,导致R1的电流为零,进而比较模块的输出为低电平,Q1截止,Q2截止,Q2截止,M1的栅极电位经R2、R3上拉到Vin,M1关断,电路不工作,D1、D2均不亮;
Step2:插入手机充电而未充满:在插入了手机后,Q2饱和导通,M1开通,充电电流大于此时比较模块输出为高,Q1饱和导通,D1点亮,指示处于充电状态,且D1的阳极电位钳制在0.7V左右。与此同时,控制电路在实时检测D1的阳极电位。在识别出D1的阳极电位为0.7V之后,判断出电路处于充电而未充满状态,进而输出为高(或高阻),使得Q3截止,D2不亮,手机维持充电状态。
在该状态下,如果拔出了手机,则返回Step1;
Step3:手机充满状态:随着充电的持续,手机进入恒压充电阶段后,电池的电压几乎保持不变,而充电电流逐渐减小。一旦出现充电电流小于则比较模块输出为低,Q1截止,D1不亮,显示不充电。控制电路通过检测D1的阳极电位进而判断输出电压Vo是否高于第二参考值如果是,说明电池已经充满。此时控制电路的输出端为低,Q3饱和导通,Q2饱和导通,将M1的栅极电位上拉到Vin,M1关断,D2点亮显示已经充满。
在手机充满电后,只要控制电路输出为低,Q3饱和导通,D2点亮,M1的栅极电位被上拉到Vin,M1关断,手机不充电。随着时间的推移,手机由于自身耗电及D2点亮导致电压缓慢降低,一旦则控制电路输出为高(或高阻),此时Q3截止,D2不亮,Q2饱和导通,M1开通,重新给手机充电,返回Step2;
在该状态下,如果拔出了手机,则返回Step1;
如图2所示,为本发明的比较模块的其中一个实施例示意图,U1为差分放大器,输出电压VR1,满足:VR1=I×R1。其中:I为R1的电流。U2为比较器,稳压二极管Dz的稳压值为满足:限流电阻R2的取值满足:其中:Imin,Imax分别为Dz的允许最小工作电流和允许最大工作电流。其逻辑关系为:当(即)时,Vo为高电平;反之,Vo为低电平。
Claims (4)
1.一种手机过充电保护电路,其特征在于,包括:分流器电阻R1、比较模块、三极管Q1、P沟道增强型MOS管M1、电阻R2、电阻R3、三极管Q2、三极管Q3、电阻R4、电阻R5、发光二极管D1、发光二极管D2、控制电路、电阻R6;
所述分流器电阻R1用于将电流信号转换为电压信号;
所述P沟道增强型MOS管M1为充电电路的开关元件,用于开通或关断充电回路;
所述电阻R2、电阻R3、三极管Q2、三极管Q3、电阻R5组成M1驱动电路,用于驱动P沟道增强型MOS管M1的开通与关断;
所述三极管Q1、发光二极管D1和电阻R6串联连接组成充电工作状态指示电路,用于指示电路当前的充电状态;
所述发光二极管D2、电阻R4和三极管Q3串联组成充满指示电路,用于指示电路当前的充满状态;
所述控制电路依据电流和输出电压大小控制三极管Q3和发光二极管D2的通断,进而实现对充电的控制;所述比较模块用于判断电流与之间的关系;当电流不小于时,手机处于充电状态;当电流小于时,手机处于临近充满状态;
所述控制电路的输入端与发光二极管D1的阳极相连,获取电路工作状态和输出电压;输出端与发光二极管D2的阴极相连,控制发光二极管D2和三极管Q3的工作状态;
所述控制电路在插入手机进行充电而未充满时输出为高或高阻,三极管Q3截止,发光二极管D2不亮,发光二极管Q2饱和导通,P沟道增强型MOS管M1导通,电路充电;当临近充满时,控制电路输出为低,三极管Q3饱和导通,发光二极管D2点亮,三极管Q2饱和导通,P沟道增强型MOS管M1栅极电位拉高到Vin,P沟道增强型MOS管M1关断,手机停止充电;
所述控制电路在手机充满后,实时判断输出电压Vo与第二参考电压的关系;一旦则控制电路输出为高或高阻,发光二极管D2不亮,三极管Q3截止,三极管Q2饱和导通,P沟道增强型MOS管M1开通,手机重新进入充电状态;
所述控制电路在未插入或拔出手机时,三极管Q2截止,三极管Q3截止,P沟道增强型MOS管M1截止,等待手机的插入。
2.根据权利要求1所述的手机过充电保护电路,其特征在于:
所述充电工作状态指示电路在未插入或拔出手机时,由于手机不存在,三极管Q2截止,发光二极管D1熄灭,说明不处于充电状态;
所述充电工作状态指示电路在进行充电而未充满时,由于三极管Q1饱和导通,发光二极管D1点亮,指示处于充电状态;
所述充电工作状态指示电路在充满状态时,由于三极管Q1截止,发光二极管D1熄灭,指示不处于充电状态。
4.根据权利要求1所述的手机过充电保护电路,其特征在于:
所述M1驱动电路在未插入或拔出手机时,Q2截止,Q3截止,M1的栅极由R2和R3上拉到Vin,M1处于关闭状态,等待手机的插入;
所述M1驱动电路在插入手机进行充电而未充满时,Q2饱和导通,Q3截止,M1的栅极电位接近零,M1开通;
所述M1驱动电路在充满状态时,Q2饱和导通,Q3饱和导通,M1的栅极电位通过Q3上拉到接近Vin,M1关断。
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