CN201781310U - 一种电池充电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池充电控制电路，其包括适配器单元、模拟开关单元、电流检测单元、充电判断单元，以及充电控制芯片，其中，所述适配器单元的输入端连接至外部电源，其输出端连接至所述模拟开关单元的第一输入端，所述模拟开关单元的输出端连接至所述电流检测单元的输入端，所述电流检测单元的第一输出端连接至充电电池，其第二输出端连接至所述充电判断单元的第一输入端，所述充电判断单元的输出端连接至所述充电控制芯片的输入端，所述充电控制芯片的输出端连接至所述模拟开关单元的第二输入端。本实用新型通过采用硬件的方式，实现对电池的充电控制以及状态显示，因此在一定程度上可以降低本电池充电控制电路的成产成本。

Description

一种电池充电控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种电池充电控制电路，尤其涉及一种用于便携设备充电电池的充电控制电路。

背景技术

便携设备(例如，笔记本电脑)以其小巧、方便携带的优异性能，受到了越来越多用户的喜爱。通常，在便携设备内部都配置有可充电的充电电池，以向便携设备提供电能。

目前，对于该充电电池的充电过程，都是通过设置于便携设备内部的EC芯片(Embedded Controller，嵌入式控制器)来读取充电电池的电池信息，判断电池状态，并最终完成对该充电电池的充电。但该方法由于需要使用到EC芯片，由此其成本相对较高。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的充电控制电路成本较高的技术问题，提供了一种成本相对较低的电池充电控制电路。

本实用新型的技术方案为：

一种电池充电控制电路，其包括适配器单元、模拟开关单元、充电电流检测单元、充电判断单元，以及充电控制芯片，其中，

所述适配器单元的输入端连接至外部电源，其输出端连接至所述模拟开关单元的第一输入端，用于外部电源的电源形式转换；

所述模拟开关单元的输出端连接至所述电流检测单元的输入端，用于导通或关断所述适配器单元与充电电池之间的电路回路；

所述电流检测单元的第一输出端连接至充电电池，其第二输出端连接至所述充电判断单元的第一输入端，用于检测所述适配器单元与充电电池之间的电路回路上的充电电流大小并向所述充电判断单元发送检测信号；

所述充电判断单元的输出端连接至所述充电控制芯片的输入端，用于根据所述检测信号向所述充电控制芯片发送充电判断指令；

所述充电控制芯片的输出端连接至所述模拟开关单元的第二输入端，用于根据所述充电判断指令控制所述模拟开关单元的导通或关断。

进一步的，所述电池充电控制电路还包括电池接入检测单元，所述电池接入检测单元的输出端连接至所述充电判断单元的第二输入端，用于向所述充电判断单元发送第一判断信号。

进一步的，所述充电判断单元包括运算放大器模块、比较器模块、状态指示模块以及逻辑判断模块，所述运算放大器模块的输入端连接至所述充电电流检测单元，其输出端连接至所述比较器模块的第一输入端，用于放大接收的所述检测信号并向所述比较器模块输出比较电压信号；

所述比较器模块的第二输入端接基准电压信号，其输出端连接至所述逻辑判断模块的第一输入端以及所述状态指示模块的第一输入端，用于将接收到的所述比较电压信号与所述基准电压信号进行比较，之后向所述逻辑判断模块以及状态指示模块输出第二判断信号；

所述逻辑判断模块的第二输入端连接至所述电池接入检测单元的输出端，其输出端连接至所述充电控制芯片的输入端以及所述状态指示模块的第二输入端，用于根据所述第一判断信号以及第二判断信号向所述充电控制芯片发送充电判断指令。

进一步的，所述逻辑判断模块为四输入双与门。

进一步的，所述充电电流检测单元为电流检测电阻。

进一步的，所述模拟开关单元为场效应管。

本实用新型区别于现有技术中采用软件的方法实现对电池的充电控制以及显示，本实用新型通过采用硬件的方式，实现对电池的充电控制以及状态显示，且本实用新型提供的电池充电控制电路结构较为简单，并且其用到的电子元器件的成本较低，因此在一定程度上可以降低本电池充电控制电路的成产成本。

附图说明

图1是本实用新型提供的电池充电控制电路的一种实施例的电路结构示意图；

图2是本实用新型提供的电池充电控制电路的充电判断单元一种实施例的电路结构示意图；

图3是本实用新型提供的电池充电控制电路一种实施例的详细电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本发明提供的一种电池充电控制电路，如图1所示，一种电池充电控制电路，其包括适配器单元1、模拟开关单元2、充电电流检测单元3、充电判断单元4，以及充电控制芯片5，其中，

所述适配器单元1的输入端连接至外部电源，其输出端连接至所述模拟开关单元2的第一输入端，用于外部电源的电源形式转换；

所述模拟开关单元2的输出端连接至所述电流检测单元3的输入端，用于导通或关断所述适配器单元1与充电电池7之间的电路回路；

所述电流检测单元3的第一输出端连接至充电电池7，其第二输出端连接至所述充电判断单元4的第一输入端，用于检测所述适配器单元1与充电电池7之间的电路回路上的充电电流大小并向所述充电判断单元4发送检测信号；

所述充电判断单元4的输出端连接至所述充电控制芯片5的输入端，用于根据所述检测信号向所述充电控制芯片5发送充电判断指令；

所述充电控制芯片5的输出端连接至所述模拟开关单元2的第二输入端，用于根据所述充电判断指令控制所述模拟开关单元2的导通或关断。

其中，所述适配器单元1是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，其一般由外壳、电源变压器和整流电路而组成，按其输出类型可分为交流输出型以及直流输出型，在本实用新型的优选实施例中，所述适配器单元1为直流输出型，其可以将外部电源的交流电转换成可供充电电池7充电的直流电，从而完成所述外部电源的电源形式转换的目的，进而可以实现给充电电池7充电的目的。

所述模拟开关单元2能够根据所述充电控制芯片5的输入信号而改变其关/断状态，从而用于导通或关断所述适配器单元1与充电电池7之间的电路回路。在本实用新型中，所述模拟开关单元2优选为场效应管，所述场效应管主要工作在饱和区和截止区，根据从所述充电控制芯片5接收到的控制信号而变化其导通或关断状态，从而达到控制所述适配器单元1与所述充电电池7之间的电路连接为导通或关断的目的。所述模拟开关单元2除了本实用新型所涉及到的场效应管之外，本技术领域的技术人员不难想到，所述模拟开关单元2还可以为BJT(双极结型晶体管，Bipolar Junction Transistor)等其他形式的模拟开关，这里不一一列举。

所述充电电流检测单元3用以检测适配器单元1到充电电池7充电回路上的电流大小信号并向所述充电判断单元4发送检测信号，一般所述充电电流检测单元3将该电流大小信号以电压信号的形式反馈给充电判断单元4进行处理。在本实用新型中，所述充电电流检测单元3为电流检测电阻。在市场上，目前的电流检测产品也可以用于本实用新型所涉及的电流检测单元3，例如，在本实用新型的一种实施例中，所述充电电流检测产品为国巨公司生产的RL2010FTNR020型号的电流检测电阻。

所述充电判断单元4主要用于根据由所述充电电流检测单元3反馈进来的电压信号，在经过自身的一系列处理之后向所述充电控制芯片5发送相应的充电判断指令，以指示所述充电控制芯片5是否需要控制所述模拟开关单元2的导通或关断，从而控制是否继续向所述充电电池7充电。以上所述的充电判断单元4对所述电压信号所进行的一系列处理步骤，将在下文详细介绍。

所述充电控制芯片5主要根据所述充电判断单元4所发送的充电判断指令，从而根据该指令控制所述模拟开关单元2的导通或关断。除此之外，在具体的实施过程中，本技术领域的技术人员可根据所述充电控制芯片5的典型应用，通过配置相应的其他外围电路，实现对所述充电电池7的充电电压大小或充电电流大小的控制。由于本技术领域的技术人员对上述的充电控制芯片的其他外围电路的设计具有普遍的基本常识，因此这里不对应用到的其他外围电路的具体组成进行描述。

进一步的，所述电池充电控制电路还包括电池接入检测单元6，所述电池接入检测单元6的输出端连接至所述充电判断单元4的第二输入端，用于检测充电电池的接入信息并向所述充电判断单元发送第一判断信号。由于设置了所述电流接入检测单元6，当本实用新型提供的电池充电控制电路在进行对充电电池7的充电控制时，需要首先对充电电池7的接入状态进行检测，当所述电池接入检测单元6检测到充电电池7未被接入时，该电池充电控制电路不工作；当所述电池接入检测单元6检测到有充电电池7接入时，该电池充电控制电路才具备工作的前提。因此，设置所述电池接入检测单元6，可以避免在没有充电电池7被接入时而开启本充电控制电路，从而保证所述充电控制芯片5在没有充电电池7接入时处于完全不工作的状态，进而可以延长其使用寿命。

更为具体的，如图3所示，所述电池接入检测单元包括电池连接器J1以及J2、电阻R46、电阻R40、电阻R41、电容C21以及场效应管Q6，其具体的电路连接可参见图3所示，这里不对其具体的连接关系做具体的描述，在本实用新型提供的一种实施例中，所述电池连接器J1以及J2采用的是实盈公司的型号为250016MB004G105ZR的电池连接器，值得注意的，在具体的实施过程中，可以根据充电电池7的端子的不同而选择相应的电池连接器，从而实现当有充电电池7接入时通过上述的电池接入检测单元6向充电判断单元4发送相应的第一判断信号，例如为电平信号。例如在本实用新型中，当检测到有充电电池接入时，所述电池接入检测单元6向所述充电判断单元4发送高电平信号，从而触发所述充电判断单元4进一步向所述充电控制芯片5发送相应的信号。

进一步的，如图2所示，所述充电判断单元4包括运算放大器模块41、比较器模块42、状态指示模块44以及逻辑判断模块43，所述运算放大器模块41的输入端连接至所述充电电流检测单元3，其输出端连接至所述比较器模块42的第一输入端，用于放大接收的所述检测信号并向所述比较器模块42输出比较电压信号；

所述比较器模块42的第二输入端接基准电压信号，其输出端连接至所述逻辑判断模块43的第一输入端以及所述状态指示模块44的第一输入端，用于将接收到的所述比较电压信号与所述基准电压信号进行比较，之后向所述逻辑判断模块43以及状态指示模块44输出第二判断信号；

所述逻辑判断模块43的第二输入端连接至所述电池接入检测单元6的输出端，其输出端连接至所述充电控制芯片5的输入端以及所述状态指示模块44的第二输入端，用于根据所述第一判断信号以及第二判断信号向所述充电控制芯片5发送充电判断指令。

所述运算放大器模块41用于将从所述电流检测单元3接收到的检测信号进行放大处理，并向所述比较器模块42输出比较电压信号，对于所述比较器模块42，需要根据用户的需求自行设置一个基准电压信号，从而利用所述设定的基准电压信号以及从所述运算放大器模块41接收到的比较电压信号，之后向所述逻辑判断模块43以及状态指示模块44输出第二判断信号，用于使得所述逻辑判断模块43判断所述充电电池7的充电状态，一般地，所述第二判断信号为电平的形式。例如，当所述比较电压信号大于所述基准电压信号时，所述比较器模块42输出低电平，相应的，当所述比较电压信号小于所述基准电压信号时，所述比较器模块42输出高电平。

在本实用新型中，所述状态指示模块44具有充电状态指示灯(图中未示出)以及满充状态指示灯(图中未示出)，并且所述比较器模块42的输出端连接至逻辑判断模块43以及状态指示模块44，所述状态指示模块44的另一输入端还连接至所述逻辑判断模块43的输出端，当所述比较器模块42输出低电平至所述状态指示模块44时，所述充电状态指示灯亮，从而显示该充电电池7目前正处于充电状态，相反的，当所述比较器模块42输出高电平至所述状态指示模块44时，所述充电状态指示灯不亮；相应的，当所述逻辑判断模块43的输出端为高电平时，所述满充状态指示灯亮，从而显示该充电电池7目前处于满充状态，相反的，当所述逻辑判断模块43的输出端为低电平时，所述满充状态指示灯不亮，从而显示该充电电池7目前不处于满充状态。同时，所述逻辑判断模块43的另一输入端还连接至了电池接入检测单元6，因此其能够根据所述电池接入检测单元6发送过来的第一判断信号以及比较器模块42所发送的第二判断信号，向所述充电控制芯片5发送相应的充电判断指令，以指示所述充电控制芯片5是否需要控制所述模拟开关单元2的导通或关断，从而控制是否继续向所述充电电池7充电。

进一步的，所述逻辑判断模块43为四输入双与门。所述四输入双与门的两个输入端分别连接至所述比较器模块42的输出端以及电池接入检测单元6的输出端，对于所述四输入双与门，仅当所述比较器模块42的输出以及电池接入检测单元6的输出都为高电平时，所述四输入双与门的输出才能为高电平，否则其输出为低电平。当所述四输入双与门输出高电平时，其能触发素搜狐充电控制芯片5向所述模拟开关单元2发出控制其导通或关断的驱动信号，例如发送驱动信号给场效应管，从而控制其导通或关断，进而实现所述适配器单元1与所述充电电池7之间的充电回路的导通或关断，并最终完成利用所述适配器单元1为所述充电电池7充电。当所述四输入双与门的输出为低电平时，充电控制芯片5不发驱动信号至所述模拟开关单元2，例如所述场效应管，从而所述场效应管不工作并始终处于关断状态，进而使得适配器单元1和充电电池7之间的电路断开，充电电池7不能进行充电工作。

本实用新型区别于现有技术中采用软件的方法实现对电池的充电控制以及显示，本实用新型通过采用硬件的方式，实现对电池的充电控制以及状态显示，且本实用新型提供的电池充电控制电路结构较为简单，并且其用到的电子元器件的成本较低，因此在一定程度上可以降低本电池充电控制电路的成产成本。

如图3所示，是本实用新型提供的电池充电控制电路一种实施例的详细电路图，下面将对本实用新型提供的该电路图进行解释，从而更好的解释本实用新型，如下：

(1)当充电电池7未接入时，场效应管Q6的G(栅)极控制信号为高电平，D(漏)极输出低电平，与门U4输出为低电平，场效应管Q5不导通，输出的Stop_charge#为高电平，由此所述状态指示模块44中的满充状态指示灯不亮，并且与门U2输出低电平，由此输出的CHG_ON信号也为低电平。此时充电控制芯片5不工作。因此电流检测单元3的采样信号为低电平，运算放大器模块41输出为低电平，比较器模块42输出为高电平，charge#信号为高电平，所述状态指示模块44中的充电状态指示灯也不亮，即在电池未接入时，所述状态指示模块44中的充电状态指示灯以及满充状态指示灯都不亮。

(2)当充电电池7接入时，有下面两种情况需分别讨论：

1)充电电池7满电。由于充电电池7已经处于满电状态，则无须对该充电电池7再次进行充电，因此没有充电电流，电流检测单元3的输出为低电平，运算放大器模块41的输出也为低电平，比较器模块42的输出为高电平，与门U4的输出也为高电平，场效应管Q5导通，Stop_charge#信号输出为低电平，满充状态指示灯亮；

2)电池电量不满。

场效应管Q6的G极为低电平，D极输出为高电平，与门U4输出为高电平，场效应管Q5导通，电容C22经过R47对地放电，Stop_charge#信号维持为高电平一小段时间，在这个过程中充电使能信号CHG_ON维持高电平，充电电池7开始充电，电流检测单元3检测相应的电流信号并将该信号反馈给运算放大器模块，运算放大器模块41输出高电平，并与设置的基准电压信号比较，比较器模块42输出低电平的charge#信号，充电状态指示灯亮，这时与门U4的输出也为低电平，场效应管Q5不导通，与门U2的输出为高电平，并在充电过程中CHG_ON信号一直维持为高电平，由于电池充电过程中电压和电流都在不断变化的，因此一般都是采用先恒流再恒压的方式，以2芯串连的锂离子充电电池7为例，在充电过程先是以设定电流充电对所述充电电池7进行充电，充电电池7两端的电压逐步上升到8.4V，然后保持电压不变，充电电流的大小逐步由充电设定电流降到充电截止电流从而完成整个充电过程，所以就需要充电电流检测单元3，把电流信号转化为电压信号，在恒流充电区，充电电流检测单元3中的电压不变，经过放大后在与基准电压信号进行比较，比较器模块42输出低电平charge#，从而所述充电状态指示灯亮并指示电池处于充电状态，随着充电电池7不断充电，由此对所述充电电池7改为恒压充电，这时充电电流大小不断减小，充电电流检测单元3检测到的电流大小也不断减小，经过运算放大器放大与比较器中的基准电压信号比较，当充电电流大小降到截止电流时，运算放大器模块41输出的电压就等于所述基准电压信号的电压，这时比较器输出为高电平，与门U4输出为高电平，场效应管Q6的G极为高电平，D极的输出信号Stop_charge#为低电平信号，从而满充状态指示灯变亮，进而提示该充电电池7处于满充状态。

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 (6)

1.一种电池充电控制电路，其特征在于，包括适配器单元、模拟开关单元、充电电流检测单元、充电判断单元，以及充电控制芯片，其中，

所述适配器单元的输入端连接至外部电源，其输出端连接至所述模拟开关单元的第一输入端，用于外部电源的电源形式转换；

所述模拟开关单元的输出端连接至所述电流检测单元的输入端，用于导通或关断所述适配器单元与充电电池之间的电路回路；

所述电流检测单元的第一输出端连接至充电电池，其第二输出端连接至所述充电判断单元的第一输入端，用于检测所述适配器单元与充电电池之间的电路回路上的充电电流大小并向所述充电判断单元发送检测信号；

所述充电判断单元的输出端连接至所述充电控制芯片的输入端，用于根据所述检测信号向所述充电控制芯片发送充电判断指令；

所述充电控制芯片的输出端连接至所述模拟开关单元的第二输入端，用于根据所述充电判断指令控制所述模拟开关单元的导通或关断。

2.如权利要求1所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述电池充电控制电路还包括电池接入检测单元，所述电池接入检测单元的输出端连接至所述充电判断单元的第二输入端，用于向所述充电判断单元发送第一判断信号。

3.如权利要求2所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述充电判断单元包括运算放大器模块、比较器模块、状态指示模块以及逻辑判断模块，所述运算放大器模块的输入端连接至所述充电电流检测单元，其输出端连接至所述比较器模块的第一输入端，用于放大接收的所述检测信号并向所述比较器模块输出比较电压信号；

所述比较器模块的第二输入端接基准电压信号，其输出端连接至所述逻辑判断模块的第一输入端以及所述状态指示模块的第一输入端，用于将接收到的所述比较电压信号与所述基准电压信号进行比较，之后向所述逻辑判断模块以及状态指示模块输出第二判断信号；

所述逻辑判断模块的第二输入端连接至所述电池接入检测单元的输出端，其输出端连接至所述充电控制芯片的输入端以及所述状态指示模块的第二输入端，用于根据所述第一判断信号以及第二判断信号向所述充电控制芯片发送充电判断指令。

4.如权利要求3所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述逻辑判断模块为四输入双与门。

5.如权利要求1所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述充电电流检测单元为电流检测电阻。

6.如权利要求1所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述模拟开关单元为场效应管。

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