CN113162178A - 一种带有充电功能检测保护与控制系统 - Google Patents

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郭维富
卫雪松
张福传
张越传
曾添雄
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    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits

Abstract

本发明提出一种带有充电功能检测保护与控制系统包括单片机MCU、交流适配器、电池充电电路、输入电平转换电路、适配器输入电压检测与唤醒电路和直流负载控制电路，所述交流适配器与电池充电电路连接，所述电池充电电路与所述输入电平转换电路连接，所述输入电平转换电路连接与单片机MCU连接，所述直流负载控制电路与所述电池充电电路和所述单片机MCU连接，所述适配器输入电压检测与唤醒电路与所述交流适配器和所述单片机MCU连接，增加了一个外部电压基准电路，将充电电路检测I/O口由负压转为为正压输出，使MCU能正常检测，扩大了ADC检测范围，使检测结果更准确，算法简单。

Description

一种带有充电功能检测保护与控制系统
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种带有充电功能检测保护与控制系统。
背景技术
目前带有充电功能的电动、电热类器具在使用的过程中需要检测充电电流和放电电流，来起到控制和保护的作用。实施充电功能检测和控制系统的方案共有三种：
方案一：如图三，BGND、MGND、VSS、GND共地。充电时，电流由适配器流出，依次经过电池充电电路、电池、BGND、充电检测电阻、GND，具体路径如图中所示。充电检测电流大小由充电检测电阻反馈给MCU，实现充电电流检测；放电时，电流由电池流出，依次经过负载、放电检测电阻、MGND、VSS、GND、充电检测电阻、最后回到BGND，具体路径如图中所示。放电检测电流大小由放电检测电阻反馈给MCU，实现放电电流检测，放电电流必须经过充电检测电阻才能回到电源负极，此时放电电流很大，可能会烧毁充电检测电阻，并且功耗大。如果减小电阻阻值，则会缩小ADC检测范围，降低了检测结果可靠性。
方案二：如图四，MGND与BGND共地，VSS与GND共地。充电时，电流由适配器流出，依次经过电池充电电路、电池、BGND、充电检测电阻、GND，具体路径如图中所示。充电检测电流大小由充电检测电阻反馈给MCU，实现充电电流检测；放电时，电流由电池流出，依次经过负载、放电检测电阻、MGND、BGND、充电检测电阻最后回到GND，具体路径如图中所示。放电检测电流大小由放电检测电阻反馈给MCU，实现放电电流检测，MGND与BGND共地，VSS与GND共地，产生浮地。导致放电电流的大小需要经过复杂的算法转化才可以形成MCU可以有效识别的信号，在电流很大时，优化效果会被大大减弱，非常容易出现误判断的情况。
方案三：如图五，MGND、BGND、VSS共地。充电时，电流由适配器流出，依次经过电池充电电路、电池、BGND、充电检测电阻，具体路径如图中所示。充电检测电流大小由充电检测电阻反馈给MCU，实现充电电流检测；放电时，电流由电池流出，依次经过负载、放电检测电阻、MGND、VSS后回到BGND，具体路径如图中所示。放电检测电流大小由放电检测电阻反馈给MCU，实现放电电流检测，在电池充电回路中，充电检测电阻会反馈一个负电压给MCU，理论上MCU的I/O口是不允许存在很大的负压，因此需要对充电检测电阻进行精细的计算调整，使反馈到MCU IO口的负压不能够超过MCU I/O口能够承受的最大值(此种情况会大大减少ADC的范围，算法实现异常困难，检测精准度大大降低)，保证MCU正常。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种带有充电功能检测保护与控制系统。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提出一种带有充电功能检测保护与控制系统，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括单片机MCU、交流适配器、电池充电电路、输入电平转换电路、适配器输入电压检测与唤醒电路和直流负载控制电路，所述交流适配器与电池充电电路连接，所述电池充电电路与所述输入电平转换电路连接，所述输入电平转换电路连接与单片机MCU连接，所述直流负载控制电路与所述电池充电电路和所述单片机MCU连接，所述适配器输入电压检测与唤醒电路与所述交流适配器和所述单片机MCU连接。
进一步的，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括电池检测电路，所述电池检测电路与所述电池充电电路连接，所述电池检测电路与所述单片机MCU连接。
进一步的，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括NTC检测电路，所述NTC检测电路与所述单片机MCU连接。
进一步的，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括外部电压基准电路，所述外部电压基准电路与所述单片机MCU连接，所述外部电压基准电路与所述NTC检测电路连接。
进一步的，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括按键显示电路，所述按键显示电路与所述单片机MCU连接。
进一步的，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括显示驱动电路，所述显示驱动电路与所述单片机MCU连接。
本发明的有益效果：
本发明提出的带有充电功能检测保护与控制系统增加了一个外部电压基准电路，将充电电路检测I/O口由负压转为为正压输出，使MCU能正常检测，扩大了ADC检测范围，使检测结果更准确，算法简单，所以本发明具有较好的实用价值；
方案优点如下：
1.通过增加外部基准电路，将充电检测电路I/O口的负压转变为正压输出，解决不共地、浮地、损耗高的问题。
2.通过增加外部基准电路可以扩大检测电压的范围，增加ADC的变化区间，方便软件做算法处理，使检测结果更准确。
附图说明
图1为本发明的带有充电功能检测保护与控制系统的原理图；
图2为本发明的带有充电功能检测保护与控制系统的另一个原理图；
图3为本发明背景技术中方案一的原理图；
图4为本发明背景技术中方案二的原理图；
图5为本发明背景技术中方案三的原理图。
具体实施方式
为了更加清楚完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参考图1至图5，本发明提出一种带有充电功能检测保护与控制系统，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括单片机MCU08、交流适配器01、电池充电电路02、输入电平转换电路03、适配器输入电压检测与唤醒电路04和直流负载控制电路07，所述交流适配器01与电池充电电路02连接，所述电池充电电路02与所述输入电平转换电路03连接，所述输入电平转换电路03连接与单片机MCU08连接，所述直流负载控制电路07与所述电池充电电路02和所述单片机MCU08连接，所述适配器输入电压检测与唤醒电路04与所述交流适配器01和所述单片机MCU08连接；所述带有充电功能检测保护与控制系统包括电池检测电路05，所述电池检测电路05与所述电池充电电路02连接，所述电池检测电路05与所述单片机MCU08连接；所述带有充电功能检测保护与控制系统包括NTC检测电路06，所述NTC检测电路06与所述单片机MCU08连接；所述带有充电功能检测保护与控制系统包括外部电压基准电路09，所述外部电压基准电路09与所述单片机MCU08连接，所述外部电压基准电路09与所述NTC检测电路06连接；所述带有充电功能检测保护与控制系统包括按键显示电路10，所述按键显示电路10与所述单片机MCU08连接；所述带有充电功能检测保护与控制系统包括显示驱动电路11，所述显示驱动电路11与所述单片机MCU08连接。
在本实施方式中，系统分为充电和放电两个部分。
充电时，示配器同时给电池充电电路02、适配器输入电压检测与唤醒电路04输出直流电压。唤醒电路输出信号给MCU，将MCU唤醒后，适配器输入电压检测会反馈适配器电压信号给MCU,MCU对接收到的反馈信号做出判断，若反馈信号正常，MCU控制电池充电电路02开始工作；若反馈信号异常，MCU控制整个系统不工作。电池充电电路02工作时，电池检测电路05会反馈电池电压信号给MCU，MCU对接收到的信号做出判断，若反馈信号正常，MCU控制电池充电电路02正常工作，若反馈信号异常，MCU控制电池充电电路02不工作。同时，外部基准电压电路会输出一个正向激励，使充电电压检测I/O口由负压转为正压输出。此时充电回路MGND、VSS、BGND共地。电流由适配器流出，依次经过电池充电电路02、电池、BGND、充电检测电阻，最后回到适配器，具体路径如图2中所示；
放电时，电池给负载提供给电源，当电流经过负载、流到放电检测电阻时，放电电压检测电路开始工作，电压检测电路会反馈充电电路输出电压信号给MCU，MCU对接收到的反馈信号做判断，若反馈信号正常，MCU输出信号给直流负载控制电路07、按键控制电路和显示驱动电路11，使整个系统正常工作；若反馈信号异常，MCU控制系统不工作。放电时，电流由电池流出，依次经过负载、放电检测电阻、MGND、充电电路电阻、VSS、充电电压检测、电阻、充电检测电阻最后回到BGND，具体路径如图2中所示。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种带有充电功能检测保护与控制系统，其特征在于，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括单片机MCU、交流适配器、电池充电电路、输入电平转换电路、适配器输入电压检测与唤醒电路和直流负载控制电路，所述交流适配器与电池充电电路连接，所述电池充电电路与所述输入电平转换电路连接，所述输入电平转换电路连接与单片机MCU连接，所述直流负载控制电路与所述电池充电电路和所述单片机MCU连接，所述适配器输入电压检测与唤醒电路与所述交流适配器和所述单片机MCU连接。
2.根据权利要求1所述的带有充电功能检测保护与控制系统，其特征在于，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括电池检测电路，所述电池检测电路与所述电池充电电路连接，所述电池检测电路与所述单片机MCU连接。
3.根据权利要求1所述的带有充电功能检测保护与控制系统，其特征在于，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括NTC检测电路，所述NTC检测电路与所述单片机MCU连接。
4.根据权利要求3所述的带有充电功能检测保护与控制系统，其特征在于，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括外部电压基准电路，所述外部电压基准电路与所述单片机MCU连接，所述外部电压基准电路与所述NTC检测电路连接。
5.根据权利要求1所述的带有充电功能检测保护与控制系统，其特征在于，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括按键显示电路，所述按键显示电路与所述单片机MCU连接。
6.根据权利要求1所述的带有充电功能检测保护与控制系统，其特征在于，所述带有充电功能检测保护与控制系统包括显示驱动电路，所述显示驱动电路与所述单片机MCU连接。
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