CN110350627A - 电池防反接电路及充电器 - Google Patents

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陈明中
农仕良
滕欣欣
邓亮文
权义印
陈雅庆
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Abstract

本发明的电池防反接电路及充电器，通过设置电流吸收单元、滤波单元及防反接单元。在实际的应用过程中，当电池反接时，控制芯片会输出高电平信号至MOS管Q1和/或MOS管Q2中，让MOS管Q1和/或MOS管Q2截止，防止反接的电池中残留的电流损坏电路；此外，电阻R1和电阻R2的设置，能够起到吸收尖峰电流的作用，防止过高的尖峰电流损坏电路，提高电路的稳定性；再者，二极管D1和二极管D2的设置，均起到防倒灌的功能，防止电压逆流损坏电路。

Description

电池防反接电路及充电器
技术领域
本发明涉及充电器技术领域，特别是涉及一种电池防反接电路及充电器。
背景技术
目前，充电器是采用高频电源技术，运用先进的智能动态调整充电技术。工频机是以传统的模拟电路原理来设计的，机器内部电力器件都比较大，一般在带载较大运行时存在较小噪声，但该机型在恶劣的电网环境条件中耐抗性能较强，可靠性及稳定性均比高频机强。充电器有很多，如铅酸蓄电池充电器、阀控密封铅酸蓄电池的测试与监测、镉镍电池充电器、镍氢电池充电器、锂离子电池充电器、便携式电子设备锂离子电池充电器、锂离子电池保护电路充电器、电动车蓄电池充电器、车充等。
对于现有的充电器，内置有电压输出电路，电压输出电路用于给电池进行充电。但对于现有的电压输出电压，并不具备防电池反接的功能，倘若用户在给电池充电时把电池反接了，电池内残留的部分电流流入电压输出电路时，就非常有可能把电压输出电路损坏，严重时甚至还会引发相关安全事故；此外，现有的电压输出电路并没有吸收尖峰电流的功能，要知道现有的电压输出电路的电压多数是由变压器输出过来的，电压内含有较多的尖峰电流，若不及时对尖峰电流进行处理，同样也会导致电压输出电路无法正常工作；再者，现有的电压输出电路也并不具备电压防倒灌的能力，电池内残留的电压也有可能会倒灌至电压输出电路中，造成电压输出电路无法正常工作。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够防止电池防反接的，不让电池残留的电流损坏电路的，具备吸收尖峰电流能力的，电路稳定性更强的，同时具有防电压倒灌能力的电池防反接电路及充电器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种电池防反接电路，包括：
电流吸收单元，所述电流吸收单元包括二极管D1、电容C1、电阻R1和电阻R2，所述二极管D1的阳极与外部电源连接，所述二极管D1的阴极分别与所述电阻R1的一端和所述电阻R2的一端连接，所述电容C1的一端与所述二极管D1的阳极连接，所述电容C1的另一端分别与所述电阻R1的另一端和所述电阻R2的另一端连接；
滤波单元，所述滤波单元包括电感L1、极性电容C2和极性电容C3，所述电感L1的一端分别与所述极性电容C2的正极和所述二极管D1的阴极连接，所述电感L1的另一端与所述极性电容C3的正极连接，所述极性电容C2的负极与外部电源连接，所述极性电容C2的负极还接地，所述极性电容C3的负极与所述极性电容C2的负极连接；
防倒灌单元，所述防倒灌单元包括二极管D2、电阻R3和极性电容C4，所述二极管D2的阳极分别与所述电阻R3的一端和所述电感L1的另一端连接，所述二极管D2的阴极与所述极性电容C4的正极连接，所述电阻R3的另一端接地，所述极性电容C4的阴极接地；及
防反接单元，所述防反接单元包括MOS管Q1、电阻R4、MOS管Q2、电阻R5和共模电感LF1，所述MOS管Q1的源极分别与所述电阻R4的一端和所述二极管D2的阴极连接，所述MOS管Q1的栅极与控制芯片的第一控制输出端连接，所述电阻R4的另一端与所述MOS管Q1的栅极连接，所述MOS管Q2的源极分别与所述MOS管Q1的漏极和所述电阻R5的一端连接，所述MOS管Q2的栅极与控制芯片的第二控制输出端连接，所述电阻R5的另一端与所述MOS管Q2的栅极连接，所述共模电感LF1的第一输入端与所述MOS管Q2的漏极连接，所述共模电感LF1的第二输入端接地，所述共模电感LF1的第一输出端与电池的正极连接，所述共模电感LF1的第二输出端与电池的负极连接。
在其中一个实施方式中，所述电容C1的电容大小为1000pF。
在其中一个实施方式中，所述电阻R1的阻值大小为62Ω。
在其中一个实施方式中，所述电阻R2的阻值大小为62Ω。
在其中一个实施方式中，所述极性电容C2的电容大小为680uF。
在其中一个实施方式中，所述极性电容C3的电容大小为680uF。
在其中一个实施方式中，所述极性电容C4的电容大小为680uF。
在其中一个实施方式中，所述电阻R4的阻值大小为100KΩ。
在其中一个实施方式中，所述电阻R5的阻值大小为100KΩ。
一种充电器，包括上述所述的电池防反接电路。
本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：
本发明的电池防反接电路及充电器，通过设置电流吸收单元、滤波单元及防反接单元。在实际的应用过程中，当电池反接时，控制芯片会输出高电平信号至MOS管Q1和/或MOS管Q2中，让MOS管Q1和/或MOS管Q2截止，防止反接的电池中残留的电流损坏电路；此外，电阻R1和电阻R2的设置，能够起到吸收尖峰电流的作用，防止过高的尖峰电流损坏电路，提高电路的稳定性；再者，二极管D1和二极管D2的设置，均起到防倒灌的功能，防止电压逆流损坏电路。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明的一实施方式中的电池防反接电路的电路原理示意图；
图2为本发明的一实施方式中的恒流驱动电路的电路原理示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。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或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，一种充电器包括电池防反接电路10，所述电池防反接电路10包括电流吸收单元100、滤波单元200、防倒灌单元300及防反接单元400。
如此，需要说明的是，电流吸收单元100起到吸收尖峰电流的作用；滤波单元200起到滤波的作用；防倒灌单元300起到防倒灌的功能；防反接单元400起到防止电池反接的作用。
请参阅图1，电流吸收单元100包括二极管D1、电容C1、电阻R1和电阻R2，二极管D1的阳极与外部电源连接，二极管D1的阴极分别与电阻R1的一端和电阻R2的一端连接，电容C1的一端与二极管D1的阳极连接，电容C1的另一端分别与电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接。
如此，需要说明的是，二极管D1起到防倒灌的作用，防止电压逆流；电容C1起到滤波的作用；电阻R1和电阻R2均起到吸收尖峰电流的作用。
请参阅图1，滤波单元200包括电感L1、极性电容C2和极性电容C3，电感L1的一端分别与极性电容C2的正极和二极管D1的阴极连接，电感L1的另一端与极性电容C3的正极连接，极性电容C2的负极与外部电源连接，极性电容C2的负极还接地，极性电容C3的负极与极性电容C2的负极连接。
如此，需要说明的是，电感L1、极性电容C2和极性电容C3组成的滤波单元200，对电压起到滤波的作用，消除杂波信号，改善电压波形。
请参阅图1，防倒灌单元300包括二极管D2、电阻R3和极性电容C4，二极管D2的阳极分别与电阻R3的一端和电感L1的另一端连接，二极管D2的阴极与极性电容C4的正极连接，电阻R3的另一端接地，极性电容C4的阴极接地。
如此，需要说明的是，二极管D2起到防倒灌的功能，防止电压逆流；极性电容C4起到滤波的作用；电阻R3为假负载。
请参阅图1，防反接单元400包括MOS管Q1、电阻R4、MOS管Q2、电阻R5和共模电感LF1，MOS管Q1的源极分别与电阻R4的一端和二极管D2的阴极连接，MOS管Q1的栅极与控制芯片的第一控制输出端连接，电阻R4的另一端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q2的源极分别与MOS管Q1的漏极和电阻R5的一端连接，MOS管Q2的栅极与控制芯片的第二控制输出端连接，电阻R5的另一端与MOS管Q2的栅极连接，共模电感LF1的第一输入端与MOS管Q2的漏极连接，共模电感LF1的第二输入端接地，共模电感LF1的第一输出端与电池的正极连接，共模电感LF1的第二输出端与电池的负极连接。
如此，需要说明的是，当电池反接时，控制芯片会输出高电平信号至MOS管Q1和/或MOS管Q2中，让MOS管Q1和/或MOS管Q2截止，防止反接的电池中残留的电流损坏电路。
还需要说明的是，MOS管Q1和电阻R4组成的一级防反接网络，MOS管Q2和电阻R5起到二级防反接网络，其中一个为软启动控制，另一个为硬启动控制，使得电路能够同时兼容两种方式去防止电池反接，极大的提高了电路的防反接能力。
还需要说明的是，共模电感LF1用于提高电路的抗干扰能力。具体地，在一实施方式中，电容C1的电容大小为1000pF；电阻R1的阻值大小为62Ω；电阻R2的阻值大小为62Ω；极性电容C2的电容大小为680uF；极性电容C3的电容大小为680uF；极性电容C4的电容大小为680uF；电阻R4的阻值大小为100KΩ；电阻R5的阻值大小为100KΩ。
如此，需要说明的是，电容C1、电阻R1、电阻R2、极性电容C2、极性电容C3、极性电容C4、电阻R4和电阻R5的具体参数可以结合实际的情况灵活设置。
本发明的电池防反接电路及充电器，通过设置电流吸收单元、滤波单元及防反接单元。在实际的应用过程中，当电池反接时，控制芯片会输出高电平信号至MOS管Q1和/或MOS管Q2中，让MOS管Q1和/或MOS管Q2截止，防止反接的电池中残留的电流损坏电路；此外，电阻R1和电阻R2的设置，能够起到吸收尖峰电流的作用，防止过高的尖峰电流损坏电路，提高电路的稳定性；再者，二极管D1和二极管D2的设置，均起到防倒灌的功能，防止电压逆流损坏电路。
对于的充电器，为了对电池实现稳定且快速的充电，一般的充电器是以恒定的电流对电池进行充电，因此，现有的充电器内置有恒流驱动电路。恒流驱动电路若不能驱动充电器以恒定的电流对电池进行充电，就很有可能导致电池的损坏，严重时甚至还可以会导致电池的爆炸；此外，现有的恒流驱动电路，并没有办法去调节对电池充电电流的大小，对于一些大容量的电池，为了让大容量的电池快速充满电，就必须以较大的电流去电池进行充电，而现有的恒流驱动电路并没有办法调节电流的大小，进而导致现有的充电器功能较为单一，且适用条件也较为有限；另外，现有的恒流驱动电路，内部并没有设置相关的限流电子元件，导致充电器非常容易在过流状态时损坏；再者，现有的恒流驱动电路，并没有设置防倒灌功能，电压可能就会在一定条件下逆流会恒流驱动电路中，进而造成恒流驱动电路的损坏。
为了解决上述问题，请参阅图2，在一实施方式中，所述充电器还包括恒流驱动电路，所述恒流驱动电路包括驱动单元及电流调节单元。
所述驱动单元包括运算放大器U1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C5、电阻R11、电容C6、电阻R12和二极管D3，所述运算放大器U1的正相输入端分别与所述电阻R6的一端、所述电阻R7的一端、所述电阻R8的一端和所述电阻R9的一端连接，所述电阻R6的另一端和所述电阻R7的另一端均与外部电源连接，所述电阻R8的另一端和所述电阻R9的另一端均接地，所述运算放大器U1的反相输入端与所述电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端与输出单元的输出端连接，所述电容C5的一端与所述运算放大器U1反相输入端连接，所述电容C5的另一端接地，所述电阻R11的一端与所述运算放大器U1的反相输入端连接，所述电阻R11的另一端与所述电容C6的一端连接，所述电容C6的另一端与所述运算放大器U1的输出端连接，所述电阻R12的一端与所述运算放大器U1的输出端连接，所述电阻R12的另一端与所述二极管D3的阴极连接，所述二极管D3的阳极与控制单元的控制输入端连接；
所述电流调节单元包括电阻R13、电阻R14、电容C7、电容C8、运算放大器U2、电阻R15和电阻R16，所述电阻R13的一端与控制器的控制输出端连接，所述电阻R13的另一端分别与所述电阻R14的一端和所述电容C8的一端连接，所述电阻R14的另一端与所述运算放大器U2的正相输入端连接，所述电容C7的另一端接地，所述电容C8的一端与所述电阻R14的另一端连接，所述电容C8的另一端接地，所述运算放大器U2的反相输入端与所述运算放大器U2的输出端连接，所述运算放大器U2的电源端与外部电源连接，所述运算放大器U2的接地端接地，所述电阻R15的一端与所述运算放大器U2的输出端连接，所述电阻R15的另一端与所述运算放大器U1的正相输入端连接，所述电阻R16与所述电阻R15并联连接。
为了更好的对恒流驱动电流的具体工作原理进行详细说明，请再次参阅图2，所述充电器还包括控制器、控制单元、输出单元和恒流驱动电路20，恒流驱动电路20包括驱动单元500及电流调节单元600。
如此，需要说明的是，控制器和控制单元均起到控制的作用，控制器用于控制电流调节单元600工作；控制单元用于接收驱动单元500的驱动信号，控制输出单元的充电电流是否改变。
请参阅图2，驱动单元500包括运算放大器U1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C5、电阻R11、电容C6、电阻R12和二极管D3，运算放大器U1的正相输入端分别与电阻R6的一端、电阻R7的一端、电阻R8的一端和电阻R9的一端连接，电阻R6的另一端和电阻R7的另一端均与外部电源连接，电阻R8的另一端和电阻R9的另一端均接地，运算放大器U1的反相输入端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与输出单元的输出端连接，电容C5的一端与运算放大器U1反相输入端连接，电容C5的另一端接地，电阻R11的一端与运算放大器U1的反相输入端连接，电阻R11的另一端与电容C6的一端连接，电容C6的另一端与运算放大器U1的输出端连接，电阻R12的一端与运算放大器U1的输出端连接，电阻R12的另一端与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与控制单元的控制输入端连接。
如此，需要说明的是，运算放大器U1的正相输入端依靠电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9的分压输入一个基准电流，运算放大器U1的反相输入端采集充电器中输出单元的充电电流，当充电电流大于或者小于基准电流时，运算放大器U1的输出端输出一个低电平信号至充电器的控制单元中，促使控制单元把充电电流值调整等于基准电流值，对电池进行恒流充电，防止充电电流无法恒定而损坏电池。
还需要说明的是，电阻R10和电阻R12均起到限流的作用，防止电路处于过流状态；二极管D3的设置能够起到防倒灌的作用，防止电压的逆流，损坏电路。
请参阅图2，电流调节单元600包括电阻R13、电阻R14、电容C7、电容C8、运算放大器U2、电阻R15和电阻R16，电阻R13的一端与控制器的控制输出端连接，电阻R13的另一端分别与电阻R14的一端和电容C7的一端连接，电阻R14的另一端与运算放大器U2的正相输入端连接，电容C8的另一端接地，电容C8的一端与电阻R14的另一端连接，电容C8的另一端接地，运算放大器U2的反相输入端与运算放大器U2的输出端连接，运算放大器U2的电源端与外部电源连接，运算放大器U2的接地端接地，电阻R15的一端与运算放大器U2的输出端连接，电阻R15的另一端与运算放大器U1的正相输入端连接，电阻R16与电阻R15并联连接。
如此，需要说明的是，当需要调整基准电流值时，控制器输出高电平至运算放大器U2中，根据电阻R15和电阻R16来调节基准电流值，进而来调整充电电流值；当不需要调整基准电流值时，控制器输出低电平至运算放大器U2中。
本发明的恒流驱动电路，通过设置驱动单元和电流调节单元。在实际的应用过程中，运算放大器U1的正相输入端依靠电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9的分压输入一个基准电流，运算放大器U1的反相输入端采集充电器中输出单元的充电电流，当充电电流大于或者小于基准电流时，运算放大器U1的输出端输出一个低电平信号至充电器的控制单元中，促使控制单元把充电电流值调整等于基准电流值，对电池进行恒流充电，防止充电电流无法恒定而损坏电池；此外，当需要调整基准电流值时，控制芯片输出高电平至运算放大器U2中，根据电阻R15和电阻R16来调节基准电流值，进而来调整充电电流值；另外，电阻R10和电阻R12均起到限流的作用，防止电路处于过流状态；再者，二极管D3的设置能够起到防倒灌的作用。
以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池防反接电路，其特征在于，包括：
电流吸收单元，所述电流吸收单元包括二极管D1、电容C1、电阻R1和电阻R2，所述二极管D1的阳极与外部电源连接，所述二极管D1的阴极分别与所述电阻R1的一端和所述电阻R2的一端连接，所述电容C1的一端与所述二极管D1的阳极连接，所述电容C1的另一端分别与所述电阻R1的另一端和所述电阻R2的另一端连接；
滤波单元，所述滤波单元包括电感L1、极性电容C2和极性电容C3，所述电感L1的一端分别与所述极性电容C2的正极和所述二极管D1的阴极连接，所述电感L1的另一端与所述极性电容C3的正极连接，所述极性电容C2的负极与外部电源连接，所述极性电容C2的负极还接地，所述极性电容C3的负极与所述极性电容C2的负极连接；
防倒灌单元，所述防倒灌单元包括二极管D2、电阻R3和极性电容C4，所述二极管D2的阳极分别与所述电阻R3的一端和所述电感L1的另一端连接，所述二极管D2的阴极与所述极性电容C4的正极连接，所述电阻R3的另一端接地，所述极性电容C4的阴极接地；及
防反接单元，所述防反接单元包括MOS管Q1、电阻R4、MOS管Q2、电阻R5和共模电感LF1，所述MOS管Q1的源极分别与所述电阻R4的一端和所述二极管D2的阴极连接，所述MOS管Q1的栅极与控制芯片的第一控制输出端连接，所述电阻R4的另一端与所述MOS管Q1的栅极连接，所述MOS管Q2的源极分别与所述MOS管Q1的漏极和所述电阻R5的一端连接，所述MOS管Q2的栅极与控制芯片的第二控制输出端连接，所述电阻R5的另一端与所述MOS管Q2的栅极连接，所述共模电感LF1的第一输入端与所述MOS管Q2的漏极连接，所述共模电感LF1的第二输入端接地，所述共模电感LF1的第一输出端与电池的正极连接，所述共模电感LF1的第二输出端与电池的负极连接。
2.根据权利要求1所述的电池防反接电路，其特征在于，所述电容C1的电容大小为1000pF。
3.根据权利要求1所述的电池防反接电路，其特征在于，所述电阻R1的阻值大小为62Ω。
4.根据权利要求1所述的电池防反接电路，其特征在于，所述电阻R2的阻值大小为62Ω。
5.根据权利要求1所述的电池防反接电路，其特征在于，所述极性电容C2的电容大小为680uF。
6.根据权利要求1所述的电池防反接电路，其特征在于，所述极性电容C3的电容大小为680uF。
7.根据权利要求1所述的电池防反接电路，其特征在于，所述极性电容C4的电容大小为680uF。
8.根据权利要求1所述的电池防反接电路，其特征在于，所述电阻R4的阻值大小为100KΩ。
9.根据权利要求1所述的电池防反接电路，其特征在于，所述电阻R5的阻值大小为100KΩ。
10.一种充电器，其特征在于，包括权利要求1～9中任意一项所述的电池防反接电路。
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CN104810803A (zh) * 2015-05-15 2015-07-29 成都英格瑞德电气有限公司 一种模块化逆变器电池防反接电路
CN210111649U (zh) * 2019-07-29 2020-02-21 惠州市威德盛科技有限公司 电池防反接电路及充电器

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