CN201440614U

CN201440614U - 一种充电控制电路

Info

Publication number: CN201440614U
Application number: CN2009201337267U
Authority: CN
Inventors: 郑广月
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2019-06-26

Abstract

本实用新型公开了一种充电控制电路，包括：升降压转换电路、电压采样电路、电流采样电路以及微控制电路，本实用新型提供的充电控制电路能够根据外部直流源的类型自动判断采取何种充电策略从而对电子设备或充电电池进行充电，即可以在升压型充电以及降压型充电之间进行自动选择，由此给用户带来了极大的方便。且采用微控制电路控制升降压转换电路，通过电压采样电路反馈的电压信号检测电子设备中电池的状态，对于充满的电池，及时关断充电电流，并以小电流补充充电；对于电压低的电池，先进行预充电，待电池的电压上升至正常值时再进行大电流充电。这种精确智能的控制使得电子设备得到了有效的保护，从而延长了电子设备的使用寿命。

Description

一种充电控制电路

【技术领域】

本实用新型涉及电源领域，尤其涉及一种智能型的充电控制电路。

【背景技术】

在日常生活中，随着数码相机、mp3等便携式电子产品的广泛运用，从而加大了对各种各样充电器的需求。一般情况下，很多的充电器都是使用降压充电器给电池充电。目前，随着电脑的普及，越来越多的充电电池可以通过电脑的USB接口输出的5V电源进行充电，然而，由于5V电源的电压太低而不能满足各种充电电池充电的需求，因此需要使用升压充电电路给电池充电。因此，为了使充电电池即能使用普通的降压充电器充电又能使用电脑的USB接口输出的5V电源进行充电，因此亟需一种既能实现降压充电又能实现升压充电的充电控制电路产品的出现。

【实用新型内容】

本实用新型提供一种充电控制电路，旨在解决现有技术提供的充电器无法实现既能实现降压充电又能实现升压充电的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

升降压转换电路，与外部直流源相连；用以根据升降电压切换控制信号进行电压升降模式切换；以及根据第一控制信号的控制输出可变的充电电流；以及根据第二控制信号的控制输出恒定的充电电流；

电压采样电路，其输入端与所述升降压转换电路的输出端连接，用以采样所述升降压转换电路输出的电压信号并输出；

电流采样电路，其输入端与所述升降压转换电路的输出端连接，用以采样所述升降压转换电路输出的电流信号并输出；

第一控制电路，其连接至所述电压采样电路的输出端，依据所述电压采样电路输出的电压信号产生第一控制信号并输出；以及

第二控制电路，其连接至所述电流采样电路的输出端，依据所述电流采样电路输出的电流信号产生第二控制信号并输出。

本实用新型提供的充电控制电路能够自动或手动的判断采取何种充电策略从而对电子设备或充电电池进行充电，即可以在升压型充电以及降压型充电之间进行选择，由此给用户带来了极大的方便。并且本实用新型提供的升降压型充电控制电路采用微控制器控制升降压转换电路，通过电压采样电路反馈的电压信号检测电子设备中电池的状态，对于充满的电池，及时关断充电电流，并以小电流补充充电；对于电压低的电池，先进行预充电，待电池的电压上升至正常值时再进行大电流充电；这种精确、智能的控制，使得电子设备以及电池得到了有效的保护，从而延长了电子设备及其电池的使用寿命。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合说明书附图进行详细说明。

【附图说明】

图1为本实用新型提供的充电控制电路的模块结构示意图；

图2为本实用新型提供的充电控制电路一种实施例的模块结构示意图；

图3为本实用新型提供的充电控制电路一种实施例的电路示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，本实用新型提供的充电控制电路根据其提供的判断电路27可以根据输入的直流源26的直流电压信号，判断处理后决定所述升降压转换模块22采取何种充电方式(升压充电、降压充电)进行充电。一般情况下，也可以通过手动的方式或软件的方式，即通过人为的手动进行选择以及通过在所述判断电路27中植入相关的软件程序，依据外部提供的各项参数从而自动对所述升降压充电模式进行切换。处理之后所述判断电路27向所述升降压转换电路22发出相关控制命令从而选定最为合适的充电方法，该充电方法可以为单纯的采用升压充电或降压充电，也可以采用升压充电和降压充电的组合方式。

在第一控制电路251以及第二控制电路252的控制下，升降压转换电路22将输入的直流电压进行升压或降压转换后给电子设备10充电；通过电压采样电路23将电子设备10中电池的电压状态反馈给第一控制电路251，第一控制电路251通过判断电子设备10中电池的电压状态来控制升压转换电路22输出的充电电流的大小；再通过电流采样电路24将充电电流的大小反馈给第二控制电路252，由第二控制电路252控制升降压转换电路22输出的充电电流始终处于所设定的值，即恒流充电，保护电子设备10不被烧坏。

如图1所示，为本实用新型提供一种充电控制电路的模块结构示意图，所述充电控制电路包括：

升降压转换电路22，与外部直流源26相连，用以根据升降电压切换控制信号进行电压升降模式切换；以及根据第一控制信号的控制输出可变的充电电流；以及根据第二控制信号的控制输出恒定的充电电流；

电压采样电路23，其输入端与所述升降压转换电路22的输出端连接，用以采样所述升降压转换电路22输出的电压信号并输出；

电流采样电路24，其输入端与所述升降压转换电路22的输出端连接，用以采样所述升降压转换电路22输出的电流信号并输出；

电源管理电路21，将输入的直流电压信号进行稳压后输出；

第一控制电路251，其连接至所述电压采样电路23的输出端，依据所述电压采样电路23输出的电压信号产生第一控制信号并输出；以及

第二控制电路252，其连接至所述电流采样电路24的输出端，依据所述电流采样电路24输出的电流信号产生第二控制信号并输出。

依照本实用新型的一种实施例，所述充电控制电路还包括电源管理电路21，其输入端与直流源26连接，其第一输出端与所述第一控制器251的电源输入端连接，其第二输出端与所述第二控制器252的电源输入端连接。并且，还包括判断电路，其输入端与外部直流源相连，其输出端连接至所述升降压转换电路，进行升降压判断处理后向所述升降压转换电路输出升降电压切换控制信号并输出所述直流电压信号。

参照图2，示出了本实用新型一种实施例的模块结构示意图，在该实施例中，其充电控制电路的具体特征表现在，所述第一控制电路251以及第二控制电路252集成设计成微控制电路25；所述电源管理电路21的输入端与直流源26连接，其输出端连接至微控制电路25的电源输入端连接；所述升降压转换电路22为DC-DC转换电路22，所述DC-DC转换电路22的输入端接外部直流电源，一般情况下，所述直流电源可以为高电压的直流电源或电脑USB接口输出的5V直流电压，本技术领域人员熟知该直流源26的定义，因此这里不做过多赘述。结合图3，在本实用新型提供的该实施例中，所述DC-DC转换电路22包括：

储能元件；

控制所述储能元件工作的第一三极管Q7与第二三极管Q8；

驱动所述第一三极管Q7工作的第三三极管Q10；以及

驱动所述第二三极管Q8工作的第四三极管Q11；

所述储能元件连接至所述第一三极管Q7与第二三极管Q8之间，所述第一三极管Q7的发射极接外部直流源26，其集电极接所述储能元件的输入端，其基极接所述第三三极管Q10的集电极；

所述第二三极管Q8的基极接所述第四三极管Q11的集电极，其集电极连接至所述储能元件，其发射极接地；

所述第三三极管Q10的发射极接地，其基极接所述微控制电路25的输出端；

所述第四三极管Q11的发射极接地，其基极接所述微控制电路25的输出端。

以上所述的储能元件包括第一二极管D5、第二二极管D6，以及电感L2，其中，

所述第一二极管D5的阳极接地，其阴极接所述第一三极管Q7的集电极；

所述电感L2的一端连接至所述第一三极管Q7的集电极，其另一端连接至所述第二三极管Q8的集电极；

所述第二二极管D6的阳极连接至所述第一三极管Q7的集电极，其阴极连接至电子设备10。

除此之外，所述第二二极管D6的阴极还通过一第一电容C10接地，所述第一三极管Q7的发射极还通过一第二电容C9接地。

在本实用新型中，所述的微控制电路25包括：

微控制器U1；与所述微控制器的复位端连接的一复位电路；与所述微控制器U1的频率校准端连接的一校准电阻R30；与所述微控制器U1的电源输入端连接的一滤波电容C15；以及与所述微控制器U1的显示控制端连接的一显示电路，所述显示电路包括至少一个LED，所述LED电连接至所述微控制器U1的显示控制端。本实用新型提供的一种实施例中，所述显示电路包括至少一个发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，所述LED通过电阻连接至微控制器U1的显示控制端。图中示出了两个LED，其中LED(D7)的一端通过电阻R31连接至微控制器U1的显示控制端7脚，另一端接地；LED(D8)的一端通过电阻R32连接至微控制器U1的显示控制端9脚，另一端接地。

所述微控制电路25包括的微控制器U1包括20个引脚；外围电路包括复位电路、显示电路、校准电阻R30以及滤波电容C15；复位电路连接至微控制器U1的复位端4脚；显示电路连接至微控制器U1的显示控制端7、8脚；校准电阻R30连接至微控制器U1的频率校准端2脚和3脚之间；滤波电容C15的一端连接至微控制器U1的电源输入端20脚，另一端接地。微控制器U1的电压采样端19脚连接至电压采样电路23的输出端；微控制器U1的电流反馈端13脚连接至电流采样电路24的输出端；微控制器U1的控制端15、17脚连接至DC-DC转换电路22的控制端，微控制器U1的1脚接地；其它的引脚均悬空不接。作为本实用新型的一个实施例，所述复位电路包括电阻R29和电容C14，电容C14的一端通过电阻R29连接至微控制器U1的电源输入端20脚，还连接至微控制器U1的复位端4脚，另一端接地。

在本实用新型中，所述电源管理电路21包括：

第五三极管Q9、稳压器Q12、第三电容C12以及第一电阻R23、第二电阻R26、第三电阻R29、第四电阻R28；

所述稳压器Q12的输出端连接至所述第五三极管Q9的基极，其输入端接地，其调整端通过所述第四电阻R28接地，其调整端还通过所述第三电阻R29连接至所述第五三极管的发射极Q9，其调整端还通过所述第三电容C12、所述第二电阻R26连接至所述第五三极管Q9的集电极；

所述第五三极管Q9的集电极还通过所述第一电阻R23连接至所述升降压转换电路22的输入端，其发射极连接至所述微控制电路25的电源输入端。

除此之外，以上所述第五三极管Q9的发射极通过一第四电容C13接地。

现在，就本实用新型上述实施例提供的充电控制电路的工作原理描述如下：

微控制器U1输出的脉宽调制信号PWM1和PWM2信号控制通过第三三极管Q10和第四三极管Q11将信号放大后，控制第一三极管Q7和第二三极管Q8按照一定的占空比导通和截止，当第一三极管Q7和第二三极管Q8导通时，直流电源通过第一三极管Q7、电感L2、第二三极管Q8对地构成回路，从而将电能转换为磁能储存在电感L2中，输出电能由第一电容C10提供；当第一三极管Q7和第二三极管Q8截止时，第一二极管D5、电感L2、第二二极管D6、第一电容C10对地构成回路，电感L2将所储存的磁能转换为电能存储在储能电容C10之中，同时给输出电路提供电能；同时微控制器U1根据第19脚采样的输出电压信号和第13脚采样的输出电流信号调整脉宽调制信号PWM1和PWM2的占空比，从而调整第一三极管Q7和第二三极管Q8的导通和截止时间，则储能电感L2所存储的能量也跟着得到调整，从而调整输出电压和电流达到设定值。由于在本实用新型提供的该实施例中，DC-DC转换电路22(直流/直流)在转换过程中，由于其不会导致输入的直流电源和输出的电路直接构成回路，所以其输入电压的高低和输出电压的高低没有联系，故而其能够同时实现升压充电和降压充电的功能。同时，由于输出电压、电流的设定值可以在微控制器U1里面通过软件程序的方法进行自行设定，且可以达到连续无级设定，且本实用新型提供的充电控制电路可以实现只改变软件的设置而实现对不同充电电池以及不同充电时间的控制，方便实用，除此之外，微控制器U1还可以计算充电电池的充电状态并控制其充电过程。

对于本实用新型提供的充电控制电路如何通过检测电子设备10中电池的电压状态情况、由微控制器U1控制升降压转换电路22输出的充电电流的大小，以及电子设备10及其电池是否得到了保护的具体信息，现将其具体过程详述如下：

电源管理电路21将有直流源26输入的直流电压进行稳压处理后输出，给微控制电路25提供工作电压；微控制电路25开始工作，在其内部时钟的控制下，微控制电路25先接收电压采样电路23输出的反馈电压信号，进行处理后输出第一控制信号，并控制DC-DC转换电路22输出的充电电流的大小；然后，微控制电路25再接收电流采样电路24输出的反馈电流信号，进行处理后输出第二控制信号，并控制DC-DC转换电路22输出的充电电流为设定的电流值，从而采取恒流对电子设备10中的电池充电，并通过显示电路中的LED进行指示。

当微控制电路25开始工作时，先通过电压采样电路23对充电电池10的电压进行采样，通过采样电压判断电池的状态：(1)若检测到没有电池，微控制电路25不输出控制信号，则升压转换电路22不输出充电电流，同时显示电路的指示状态为没有电池；(2)若检测到电池的电压低于1V，微控制电路25输出第一控制信号控制DC-DC转换电路22输出小脉冲电流，并对电池进行预充电，直至电池的电压恢复正常；因为正常电池的电压大于1V，若电池被过放电或存放时间过长，则电压将小于1V，此时的电池若使用大电流充电会损坏电池甚至发生危险，因此需要采用小脉冲电流预充，将电池的电压充电到大于1V；(3)若检测到电池的电压正常，微控制电路25输出第一控制信号控制DC-DC转换电路22输出大电流充电，同时显示电路的指示状态为正常充电。当电池充满时，微控制电路25调整输出的控制信号，控制DC-DC转换电路22输出补充充电电流，同时显示电路252的指示状态为充满。

当电压采样电路23采样的电压满足以下任何一个条件时，微控制电路25控制DC-DC转换电路22不输出充电电流，结束充电。条件1：电池的电压达到设定的最大值；条件2：充电时间达到设定的最大值；条件3：电池的电压或者充电时间达到根据电池特性设定的限值；条件4：电池电压的负变化量达到了设定值；其中设定值是根据电池的节数设定的。

在充电的过程中，电流采样电路24将DC-DC转换电路22输出的充电电流反馈给微控制电路25，微控制电路25根据反馈的充电电流调制输出的第二控制信号的占空比，从而控制DC-DC转换电路22输出的充电电流为设定的电流值，即恒流充电，保护充电电池10及其电池不被损坏。

本实用新型提供的充电控制电路能够根据外部直流源26的类型自动判断采取何种充电策略从而对电子设备10或充电电池进行充电，即可以在升压型充电以及降压型充电之间进行自动选择，由此给用户带来了极大的方便。并且本实用新型提供的升降压型充电控制电路采用微控制器U1控制升降压转换电路22，通过电压采样电路23反馈的电压信号检测电子设备10中电池的状态，对于充满的电池，及时关断充电电流，并以小电流补充充电；对于电压低的电池，先进行预充电，待电池的电压上升至正常值时再进行大电流充电；这种精确、智能的控制，使得电子设备10以及电池得到了有效的保护，从而延长了电子设备10及其电池的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路包括：

2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述升降压转换电路为DC-DC转换电路，所述DC-DC转换电路包括：

储能元件；

控制所述储能元件工作的第一三极管与第二三极管；

驱动所述第一三极管工作的第三三极管；以及

驱动所述第二三极管工作的第四三极管；

所述储能元件连接至所述第一三极管与第二三极管之间，所述第一三极管的发射极接外部直流源，其集电极接所述储能元件的输入端，其基极接所述第三三极管的集电极；

所述第二三极管的基极接所述第四三极管的集电极，其集电极连接至所述储能元件，其发射极接地；

所述第三三极管的发射极接地，其基极接所述微控制电路的输出端；

所述第四三极管的发射极接地，其基极接所述微控制电路的输出端。

3.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述储能元件包括第一二极管D5、第二二极管D6，以及电感L2，其中，

所述第一二极管D5的阳极接地，其阴极接所述第一三极管的集电极；

所述电感L2的一端连接至所述第一三极管的集电极，其另一端连接至所述第二三极管的集电极；

所述第二二极管D6的阳极连接至所述第一三极管的集电极，其阴极连接至电子设备。

4.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，所述第二二极管D6的阴极还通过一第一电容C10接地，所述第一三极管的发射极还通过一第二电容C9接地。

5.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，还包括判断电路，其输入端与外部直流源相连，其输出端连接至所述升降压转换电路，进行升降压判断处理后向所述升降压转换电路输出升降电压切换控制信号并输出所述直流电压信号。

6.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述第一控制电路以及第二控制电路集成设计成微控制电路，所述微控制电路包括：

微控制器；

与所述微控制器的复位端连接的一复位电路；

与所述微控制器的频率校准端连接的一校准电阻；

与所述微控制器的电源输入端连接的一滤波电容；以及

与所述微控制器的显示控制端连接的一显示电路。

7.根据权利要求6所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括电源管理电路，其输入端与直流源连接，其第一输出端与所述第一控制器的电源输入端连接，其第二输出端与所述第二控制器的电源输入端连接。

8.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，所述显示电路包括至少一个LED，所述LED电连接至所述微控制器的显示控制端

9.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，所述电源管理电路包括：

第五三极管、稳压器、第三电容以及第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻；

所述稳压器的输出端连接至所述第五三极管的基极，其输入端接地，其调整端通过所述第四电阻接地，其调整端还通过所述第三电阻连接至所述第五三极管的发射极，其调整端还通过所述第三电容、所述第二电阻连接至所述第五三极管的集电极；

所述第五三极管的集电极还通过所述第一电阻连接至所述升降压转换电路的输入端，其发射极连接至所述微控制电路的电源输入端。

10.如权利要求9所述的充电控制电路，其特征在于，所述第五三极管的发射极通过一第四电容C13接地。