CN201750179U - 一种高精度充电器电压检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低成本高精度充电器检测电路，包括电源整流电路(1)充电控制电路(2)，充电电池V2(3)采样电路(4)，充电显示电路(5)组成，其特征在于R2R3分压取样，分压后的电压信号直接与U1的控制极相连，由U1内部自带的参考电压与取样信号电压进行比较，使得U1能按设定的电压自动翻转或截止，通过U1控制Q1开关V1对V2的充电状况，当V2电压低于最高设定电压时，Q1导通，V1对V2充电，当V2电压等于或高于设定电压时(＞2mv)Q2导通，Q1截止，V1停止对V2充电，从而达到V2的最佳充足状态。本实用新型结构简单，精度高(0.3％)温漂小，成本低，工作安全可靠，还可用于其它任何需电压取样测试的场合。

Description

一种高精度充电器电压检测电路

技术领域；

本发明属于电源充电器领域，尤其是涉及一种高精度充电器电压检测电路。

背景技术

目前，市面上的电池充电器(以下称充电器)品种繁多，各种充电器的控制管理电路大同小异，管理方式主要采用的有时间控制，温度控制和电压控制(以下以电压控制为例)，最常见的充电器管理方式是采用电压限定方式，即检测电池最高截止充电电压，市面上的充电器一般多为这种检测方式。这种采用电压检测方式，通常采用电压比较器来完成(IC)，如常用的LM324，LM358和LM339等(以下称电压比较器)，判断电池是否充足或截止充电管理，作为电压比较器，都有利用一个基准电压作为比较源，当电池电压低于基准比较电压时，电池充电；当电池电压高于基准设定电压时，停止充电；为此，基准电压源就决定了电池充放电的重要标准。但在实际过程中，一般充电器采用的基准源是通过稳压管与电阻串联的方式，(专用充电器IC除外)这种基准源，由于稳压管的离散性，其值偏差较大，有的高达0.2-0.5V不等，再加上外围条件的变化，温度的影响，其值大大的超过了正常范围，比如；基准电压偏离设定值0.1V时，电池上的电压就要偏差0.2-0.3V，如果是上偏差，电池电压就有可能出现过充，如果是下偏差，那电池就会出现欠压，没有充足，如果是充电器用于锂电池，那就会出现严重的后果，轻的过充会对电池寿命造成影响或容量下降，严重的还会出现电池爆炸危险，所以，对于锂电池充电器来说要求高，如锂电限定最高限定电压为4.2V，上述方案中基准电压偏差0.1V，那么，充电器的上限截止电压就会提高到4.4V，这足以给电池造成严重损害，严重时还会引起爆炸(尤其是保护板性能差的电池)。再如一般NI-HM电池，一般最高限定电压在1.43-1.45V，要是采用上述的基准电压源同样会影响电池的充电性能，易造成电池的过充，为了不让上述现象发生，一般生产厂家把充电截止电压限定在1.4V左右(NI-HM)，由于是外附的基准源，受各种因素影响，有时是正值，有时是负值，不管是正值还是负值，只要基准源误差过大，都会对电池造成严重影响。

再如有很多自动化控制中，也常用到电压比较器，如温度，光控，压力等等，如果基准比较电压不能有效稳定和准确，就会对生产或控制过程中造成很多麻烦。

采用电压比较器作为充电器对电池电压的检测，电路结构和生产工艺比较复杂，精度低，且受外界条件影响较大，对电池造成的影响是显而易见的，只是一般用户不易发现而已，再加上采用电压比较器作为充电器电池电压检测时，焊接点多，器件离散性大，基准电压的一致差，这也给生产调试增加了成本，再加上外附基准电压源，功耗大，尤其不适合由电池供电的电压检测埸合，如便携式数码产品和便携式仪器仪表中的电压检测。

发明内容；

本发明的任务是提供一种低成本高精度的充电器电压检测电路，它能在不同的环境条件下，解决了低成本和高精度的测试要求。

为了解决上述任务，本发明采用的解决方案是；一种高精度充电器电压检测电路，它由电源整流(1)，充电控制电路(2)，充电电池(3)，采样电路(4)和充电显示电路(5)组成，所述的采样电路是由低成本高精度的精密稳压IC和二只电阻串联分压组成的电压采样测试电路，其特征在于U1为精密稳压IC，(如LM431或类似其它型号，通常，人们一般都是利用LM431作稳压管用，还没有发现利用其特性用作电压比较器)IC通过内附的参考电压作基准源，R2R3组成串联采样分压电路，R2的一端与V2的正极相连，R3的一端接地，R2R3分压点直接与U1的控制极相连，U1的负极与Q2的基极相连接，U1的正极接地，当R2R3分压点电压高于或低于U1内部参考电压时，决定了U1的导通或截止，通过Q2控制Q1Q3的基极，使其Q1Q3导通与关断，达到V1对V2自动充电与否。

在整个充电检测电路中，采用了一只常用的高精密的可调式稳压IC，这种高精度的可调式IC(以下称IC)温度漂移小，检测精度高(0.2％)静态功耗在极低，自带标准比较电压，为外围电路得到进一步简化，电路直接由二支分压电阻进行取样，通过分压点的电压设定值与IC内的基准电压进行比较，当取样电压低于IC内部基准电压时，IC的阴，阳极为截止，当取样电压高于IC基准电压时，IC阴，阳极导通，(从导通到截止或从截止到导通，电压差只需大于二个毫伏，就能可靠翻转)利用IC的这一开关特性，当测试到电池电压低于IC内基准电压时，充电控制电路导通，对电池充电，当电池电压经采样高于IC基准电压时，充电控制电路截止，停止对电池充电，从而达到自动测试和自动充电的目的。

所述的测试电路中，还有二只LED作为充电状态指示，LED1为充电指示，LED2为充满指示。

本发明结构简单，电压检测精度高，(2mV)外围环境影响小，功耗小，成本极低(成本不到0.06元)除电源外，整个充电管理电路不足0.4元，如与采用电压比较电路或运放电路相比，其成本大幅度下降，由于本发明外围元件少，易于微型化和模块化，性价比高，实为目前用于电压检测电路中一种低成本高精度的电压检测电路；

以下结合附图对本发明作进一步详细描述；

附图说明；

图1为本发明一实施例电路结构原理图；图2为本发明结构原理框图；

具体实施方式；

参见图2，图2为本发明结构框图，由五部分组成；电源整流(1)为充电时所需的电压源，通过AC经降压整流虑波稳压(电源部分可以是AC，也可以是符合要求的DC电源，可以是线性电源也可是开关电源)；充电控制电路(2)对充电电流进行控制，当充电电池电压达到设定值时，关断电源对电池的充电；充电电池(3)被充电电池；采样电路(4)采样电路实时监测电池电压，经R2R3分压采样，通过U1导通与否，从而控制(2)的导通与关断，达到(1)对(3)的有效充电；充电显示电路(5)由二只LED1，LED2组成，LED2为充电指示，LED1为电池充满指示；

以下结合图1对本发明结构原理图作进一步描述；图1是本发明一个实施例，不是本发明的唯一形式，也不是对本发明的进一步限定；

参见图1；首先对本发明作如下设定；V1为电源整流(1)现假定为DC5V电源，V2充电电池(3)为被充电池，假定为3.6V锂电，充满时电压；4.2V。

电池充电；当V1V2接与电路后，R2R3为V2的分压采样，R2一端与V2的正极相连接，R2接地，R2R3分压点与U1控制极相连接，当V2电压低于4.2V时，分压值低于U1内部基准电压，U1为截止，Q2通过LED1使Q2基极为高电平，Q2截止，Q1基极通过R4与负极相连，使Q1导通，V1对V2充电，同理，Q3经R6与Q1基极相连接，也就是当Q1导通时，Q3也导通，LED2亮，V1对V2充电，LED2为充电指示灯。

电池充电完成；当V2电压升至设定电压时(4.2V)R2R3分压采样电压也随之提高，当分压点电压达到或超过U1内部基准电压时(只需2mV)U1导通，LED1负极与U1负极相连，LED1亮，同时，Q2导通，使得Q1Q3基极为高电平，同时截止，Q1截止停止V1对V2充电，并通过R5对V2涓流充电，由于Q3截止LED2熄灭，LED1和LED2分别指示电池充电状况

由于本发明电路原理结构简单，其U1控制充电电池采样精度远比一般电压比较电路IC高，成本约十分之一，一般LM431作稳压管用，本发明就是利用U1内部基准电压与外测电压比较，达到U1控制Q1的导通与截止，(压差仅2mV)U1截止时功耗极低，导通时驱动能力强，不仅可以用于各种充电器中作为电压采样比较电路，还可以用于其它自动控制，仪器仪表，和数码产品中继电保护和压控检测电路，由于U1体积小，便于微型和模快化，也可将外围部分集成在一块芯片上，这就可以成为一片高性能，低成本的充电器管理芯片。

(图1为说明书摘要附图)

Claims (2)

1.一种高精度充电器电压检测电路，它由电源整流(1)，充电控制电路(2)，充电电池(3)，采样电路(4)和充电显示电路(5)组成，U1和R2R3组成的电压采样测试电路，其特征在于U1为精密稳压IC，通过内附的参考电压作基准源，R2R3组成串联采样分压电路，R2的一端与V2的正极相连，R3的一端接地，R2R3分压点直接与U1的控制极相连，U1的负极与Q2的基极相连接，U1的正极接地，当R2R3分压点电压高于或低于U1内部参考电压时，决定了U1的导通或截止，通过Q2控制Q1Q3的基极，使其Q1Q3导通与关断，达到V1对V2自动充电与否。

2.根据权利要求1所述的一种高精度充电器电压测试电路，其特征在于；LED1负极Q2基极并接于U1负极端，LED1为U1导通显示，Q2导通时LED1亮，提示Q1关断，V1停止对V2充电，即V2电池已充满，Q2集电极与Q1Q3的基极并接，LED2，Q3，R6组成充电显示，当Q2截止时，Q1Q3导通，LED2亮，提示V1对V2充电。

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