CN110429698B - 一种自适应充电电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种自适应充电电路及其控制方法，涉及充电电路技术领域，其包括预充电电路，所述预充电电路连接基础充电电路，当外部电路需要正常供电时，利用预先充电电路为供电电源预充电，再利用充电电源为该供电电源继续充电。避免了充电启动时的瞬间电流、电压对电路的冲击，实现对三极管进行保护，使得电路稳定可靠、延长三极管使用寿命，从而更好的实现待机功能。

Description

一种自适应充电电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及充电电路技术领域，特别是涉及一种自适应充电电路及其控制方法。

背景技术

大多数国家为实现节能环保针对家电行业的待机功能有强制要求，例如：1W待机、0.5W待机等，为解决该问题，家电行业普遍做法是在待机时，尽可能多的关闭不使用的功能，尤其是那些功耗较大的功能，关闭这些功能最直接、高效的方法就是直接切断不使用功能对应的供电电源，这就需要增加芯片口控制供电的电容是否需要充电。

大多数做法是使用MCU的1个I/O口和2个三极管来控制待机时切断电源降低待机功耗，正常工作时对供电电容进行正常的充电供给后级，使得功能正常，此种方法对三极管冲击较大，会使得三极管性能不稳定，从而使整个电路失效。

比如附图1的充电电路，当待机时后级不需要供电，芯片口输出低电平；当后级需要正常供电时，芯片口输出高电平，三极管导通，电解电容充电，此时三极管Q1导通的瞬间电流、电压过大，导致功率值（理想状态下该瞬间三极管的压差达到5V，此时存在瞬间开通大电流，所以功率超标）均超出三极管所能承受的极限，三极管极易出现过功率损坏导致整个电路失效。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种自适应充电电路及其控制方法，该自适应充电电路及其控制方法可对充电电路的三极管进行保护，使得充电电路稳定可靠、延长三极管的使用寿命，从而更好的实现待机功能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明提供一种自适应充电电路，一种自适应充电电路，包括基础充电电路，基础充电电路包括充电电源、供电电源、充电电路、控制芯片和预充电电路，所述预充电电路与基础充电电路电连接，当后级需要正常供电时，利用预充电电路为供电电源预充电，再利用充电电源为该供电电源继续充电；其中，

所述预充电电路包括控制电路和延时电路，所述控制电路包括第四电阻、第六电阻和第三导通开关，所述第三导通开关的输入端连接所述充电电源，所述第三导通开关的控制端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接控制芯片的第一I/O口，所述第三导通开关的输出端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接所述供电电源；

所述延时电路包括可控精密稳压源、第五电阻、第七电阻、第八电阻，所述可控精密稳压源的阴极连接充电电路一个输出端，所述可控精密稳压源的阳极接第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接第八电阻的一端且公共端连接地，所述第八电阻的另一端连接第七电阻的一端且公共端连接可控精密稳压源的参考极，所述第七电阻的另一端连接第六电阻的一端且公共端连接供电电源。

所述充电电路包括第一导通开关、第二导通开关、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接控制芯片的第一I/O口，所述第一电阻的另一端连接第二导通开关的控制端，所述第二导通开关的输入端连接所述第二电阻的一端，所述第二导通开关的输出端连接所述可控精密稳压源的阴极，所述第二电阻的另一端连接所述第一导通开关的控制端，所述第一导通开关的输入端连接所述充电电源，所述第一导通开关的输出端连接所述第七电阻的另一端且公共端连接第六电阻和供电电源。

所述供电电源包括第一电容和第三电阻，所述第一电容的一端连接所述第三电阻的一端且公共端连接第六电阻的另一端、第七电阻的另一端和第一导通开关的输出单，所述第一电容的另一端连接所述第三电阻的另一端且公共端接地。

进一步地，所述可控精密稳压源的型号具体为TL431。

进一步地，所述第一导通开关、第二导通开关和第三导通开关均为三极管。

进一步地，所述第二导通开关和第三导通开关为NPN三极管，所述第一导通开关为PNP三极管。

本发明还提供一种自适应充电电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法通过第一方面所述的自适应充电电路实现。

进一步地，所述控制方法包括：通过控制芯片获取到外部电路用电需求后，先使用预充电电路为供电电源充电，然后再导通充电电路为供电电源充电，通过供电电源为后级提供稳定电压。

进一步地，控制芯片的第一I/O口输出高电平或低电平控制所述预充电电路和充电电路，通过增设延时电路实现充电电路的延时导通，实现的步骤包括：获取外部电路用电需求后，第一I/O口输出高电平或低电平，使预充电电路先导通，在第一I/O口和供电电源之间增设延时电路，使充电电路经过延时电路延时后再导通，延时时间由延时电路的电阻阻值决定。

本发明的有益效果：上述的自适应充电电路及控制方法，使用预充电电路先对供电电源充电，然后再让充电电路对供电电源充电，避免了充电启动时的瞬间电流、电压对电路的冲击，实现对三极管进行保护，使得电路稳定可靠，可延长三极管使用寿命，从而更好的实现待机功能。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是现有充电电路的示意图。

图2是本发明的一种自适应充电电路的一个实施例的电路图。

图3是本发明的一种自适应充电电路的控制方法的一个实施例的流程示意图。

图中包括有：

供电电源10、充电电路20、控制电路30、延时电路40。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例，但是，本申请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例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1，一种现有的充电电路，包括供电电源10、充电电路20、外部端子AFTERUSE1-1、5V充电电源、控制芯片第一I/O口POWER-1，供电电源10包括电解电容C1-1、电阻R3-1，充电电路20包括电阻R1-1、电阻R2-1、三极管Q1-1、三极管Q2-1，其中，三极管Q1-1为PNP三极管，三极管Q2-1为NPN三极管，5V充电电源连接三极管Q1-1的发射极，三极管Q1-1的基极连接电阻R2-1一端，电阻R2-1另一端连接三极管Q2-1的集电极，三极管Q2-1的基极连接电阻R1-1一端，电阻R1-1另一端连接控制芯片第一I/O口POWER-1，三极管Q2-1的发射极连接电解电容C1-1的负极且公共端连接地，电解电容C1-1的的正极连接三极管Q1-1的集电极且公共端连接电阻R3-1一端，电阻R3-1另一端连接地，外部端子AFTERUSE1-1正极连接点解电容正极和电阻R3-1的公共端，外部端子AFTERUSE1-1负极连接地。

现有的充电电路的实施方法如下：当待机时后级不需要供电，控制芯片口的第一I/O口POWER-1输出低电平；当后级需要正常供电时，控制芯片的第一I/O口POWER-1输出高电平，三极管Q2-1导通，然后三极管Q1-1导通，5V的充电电源经过三极管Q1-1给电解电容C1-1充电，该情况下，三极管Q1-1导通瞬间电流、电压过大，导致功率值（理想状态下该瞬间三极管的压差达到5V，此时存在瞬间开通大电流，所以功率超标）均超出三极管所能承受的极限，三极管极易出现过功率损坏导致整个电路失效。

针对现有充电电路存在的问题，本发明对其进行改进提出了一种自适应充电电路及其控制方法，在现有充电电路（图1）的基础上增设预充电电路，预充电电路连接基础充电电路，当后级需要正常供电时，利用预先充电电路为供电电源预充电，再利用充电电源为该供电电源继续充电。

如图2所示，本实施例的预充电电路包括电阻R6、控制电路30和延时电路40，控制电路30包括第四电阻R4-3和三极管Q3-3，延时电路40包括可控精密稳压源TL431、电阻R5、电阻R7、电阻R8，可控精密稳压源TL431的阴极连接三极管Q2-3的发射极，可控精密稳压源TL431的阳极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电阻R8一端且公共端连接地，电阻R8的另一端连接电阻R7的一端且公共端连接可控精密稳压源TL431的参考极，电阻R7的另一端连接电阻R6的一端且公共端连接电解电容C1-3的正极，电解电容C1-3的负极接地，电阻R6的另一端连接三极管Q3-3的发射极，三极管Q3-3的基极连接控制芯片第一I/O口POWER-1，三极管Q3-3的集电极连接5V充电电源。

本实施例的延时电路原理：本实施例的延时电路组成一个比较器，当

V_in<(1+R7/R8)*2.5时，可控精密稳压源TL431不导通；

V_in≥(1+R7/R8)*2.5时，可控精密稳压源TL431导通；

其中V_in等于电解电容C1-3的电压，V_out为三极管Q2-3发射极连接处电压，R7与R8的分压比决定了V_in；可控精密稳压源TL431内部有2.5V的基准电压，当Vin<(1+R7/R8)*2.5时，可控精密稳压源TL431不导通，三极管Q2-3截止； Vin≥(1+R7/R8)*2.5时，可控精密稳压源TL431导通，Vout为低电平，三极管Q2-3导通，充电电路20可以正常充电；由于预充电电路中三极管Q3-3导通后电解电容C1-3就会开始充电，V_in会不断增大直到V_in≥(1+R7/R8)*2.5，充电电路20正常充电，实现了充电电路20延时导通的目的。

如图3所示，本实施例的控制方法如下：

S201：正常工作情况下，当后级有5V供电需求时，控制芯片第一I/O口POWER-1输出高电平使得三极管Q3-3导通给电解电容C1-3充电；

S202：在电容C1的充电过程中，根据电阻R7、R8的阻值比例来控制延时时间使得可控精密稳压源TL431导通；

S203：可控精密稳压源TL431导通后三极管Q2-3导通，三极管Q2-3导通使得三极管Q1-3也导通，Q1-3导通后，电解电容C1-3充电正常；

S204：外部电路通过端子AFTERUSE1-3连接后，由电解电容C1-3提供5V电源。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种自适应充电电路，包括基础充电电路，基础充电电路包括充电电源、供电电源、充电电路、控制芯片，其特征在于，还包括预充电电路，所述预充电电路与基础充电电路电连接，当后级需要正常供电时，利用预充电电路为供电电源预充电，再利用充电电源为该供电电源继续充电；其中，

所述预充电电路包括控制电路和延时电路，所述控制电路包括第四电阻、第六电阻和第三导通开关，所述第三导通开关的输入端连接所述充电电源，所述第三导通开关的控制端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接控制芯片的第一I/O口，所述第三导通开关的输出端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接所述供电电源；

所述延时电路包括可控精密稳压源、第五电阻、第七电阻、第八电阻，所述可控精密稳压源的阴极连接充电电路一个输出端，所述可控精密稳压源的阳极接第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接第八电阻的一端且公共端连接地，所述第八电阻的另一端连接第七电阻的一端且公共端连接可控精密稳压源的参考极，所述第七电阻的另一端连接第六电阻的一端且公共端连接供电电源；

所述充电电路包括第一导通开关、第二导通开关、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接控制芯片的第一I/O口，所述第一电阻的另一端连接第二导通开关的控制端，所述第二导通开关的输入端连接所述第二电阻的一端，所述第二导通开关的输出端连接所述可控精密稳压源的阴极，所述第二电阻的另一端连接所述第一导通开关的控制端，所述第一导通开关的输入端连接所述充电电源，所述第一导通开关的输出端连接所述第七电阻的另一端且公共端连接第六电阻和供电电源；

所述供电电源包括第一电容和第三电阻，所述第一电容的一端连接所述第三电阻的一端且公共端连接第六电阻的另一端、第七电阻的另一端和第一导通开关的输出端，所述第一电容的另一端连接所述第三电阻的另一端且公共端接地。

2.根据权利要求1所述的一种自适应充电电路，其特征在于，所述可控精密稳压源的型号具体为TL431。

3.根据权利要求1所述的一种自适应充电电路，其特征在于，所述第一导通开关、第二导通开关和第三导通开关均为三极管。

4.根据权利要求3所述的一种自适应充电电路，其特征在于，所述第二导通开关和第三导通开关为NPN三极管，所述第一导通开关为PNP三极管。

5.一种自适应充电电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法通过权利要求1至4任意一项所述的自适应充电电路实现。

6.根据权利要求5所述的一种自适应充电电路的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通过控制芯片获取到外部电路用电需求后，先使用预充电电路为供电电源充电，然后再导通充电电路为供电电源充电，通过供电电源为后级提供稳定电压。

7.根据权利要求6所述的一种自适应充电电路的控制方法，其特征在于：控制芯片的第一I/O口输出高电平或低电平控制所述预充电电路和充电电路，通过增设延时电路实现充电电路的延时导通，实现的步骤包括：

获取外部电路用电需求后，第一I/O口输出高电平或低电平，使预充电电路先导通，在第一I/O口和供电电源之间增设延时电路，使充电电路经过延时电路延时后再导通，延时时间由延时电路的电阻阻值决定。

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