CN202363937U

CN202363937U - 吸尘器的智能充放电电路

Info

Publication number: CN202363937U
Application number: CN2011204841506U
Authority: CN
Inventors: 倪祖根
Original assignee: Kingclean Electric Co Ltd
Current assignee: Lexy Electric Green Energy Technology Suzhou Co Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-29

Abstract

本实用新型公开了一种吸尘器的智能充放电电路，其包括：电源管理单元，与电源管理单元相连的中央处理单元，与该中央处理单元连接并用于检测电路电压的电池状态检测单元、与该中央处理单元连接并用于充电管理的充电管理单元、与该中央处理单元连接并用于放电管理的放电管理单元、以及与放电管理单元输出相连的电机。本实用新型能够自动检测充放电状态；充电时能够准确检测出充电所处阶段，防止过冲对电池造成损坏；放电时能够实时检测电池电量，保护电池不会因为过放电而损坏，消除了安全隐患。

Description

吸尘器的智能充放电电路

技术领域

本实用新型涉及一种吸尘器的智能充放电电路。

背景技术

传统便携式吸尘器不包含智能充放电电路，并且都采用外置独立充电器，携带起来不方便。传统的外置独立充电器充电保护功能不强，对于环境的变化很敏感，可能出现电池充满电而不能正确检测的情况造成电池过充电而损坏，存在一定安全隐患。同时又因外置充电器，充放电功能无法很好的协调，当放电时给外置充电器充电，此时充放电功能会同时开启，容易损坏外置充电器。放电时没有放电管理系统，会产生过放电现象直到电池电量放光为止，对电池的寿命有很大的损伤。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种避免损伤电池的吸尘器的智能充放电电路。本实用新型的技术方案是：一种吸尘器的智能充放电电路，其包括：电源管理单元，与电源管理单元相连的中央处理单元，与该中央处理单元连接并用于检测电路电压的电池状态检测单元、与该中央处理单元连接并用于充电管理的充电管理单元、与该中央处理单元连接并用于放电管理的放电管理单元、以及与放电管理单元输出相连的电机。

在上述技术方案的基础上，进一步包括其他附属技术方案：

所述电源管理单元至少包括一稳压器、负极与稳压器的输入端分别相连的第一、二隔离二极管、集电极与第一隔离二极管的正极相连的开关三极管、负极与开关三极管的基极相连的检测二极管、与检测二极管并联相连并提供启动信号的按键、与按键并联并控制开关三极管通断的第一控制三极管。

所述中央处理单元包括一单片机，其中单片机的电源端连接到稳压器的输出端。

所述电池状态检测单元至少包括充电电池、与充电电池串联相连的第一、二分压电阻、以及与第一、二分压电阻并联相连的第三、四分压电阻。

所述充电管理单元至少包括第二控制三极管、摩斯管、正端与摩斯管的漏极相连的二极管。

所述放电管理单元至少包括一继电器、复合控制继电器的两个三极管，其中继电器与电机、充电电池分别相连。

其进一步包括反映充放电状态的状态指示单元，该状态指示单元包括至少两个指示灯。

本实用新型优点是：

1)本实用新型集成充电管理和放电管理于一身，能够判定出当前的充放电状态，当前在放电情况下，进行充电会自动转到充电状态，避免充放电同时出现而损坏设备。

2)本实用新型具有充电保护功能，当开始充电时，电池两端电压较低，本电路以脉冲方式充电充分激活电池容量，而当电池快充满时，可判定电池是否充满，并及时关掉充电电源，进入到涓流充电状态，防止过冲对电池造成损坏，消除了安全隐患。

3)本实用新型还具有放电保护功能，放电时本电路会实时检测电池电量，当电池电量低时，会及时切断放电回路，保护电池不会因为过放电而损坏。

4)本实用新型有状态指示功能，正在充电时红色指示灯会亮，充满电后红色指示灯熄灭绿色指示灯亮，放电时绿色指示灯会亮，放电结束后绿色指示灯熄灭。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的功能方框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

实施例：如图1-2所示，本实用新型提供一种吸尘器的智能充放电电路的具体实施例，其包括：电源管理单元1，与电源管理单元1相连的中央处理单元2，与该中央处理单元2连接并用于检测电路电压的电池状态检测单元3、与该中央处理单元2连接并用于充电管理的充电管理单元4、与该中央处理单元2连接并用于放电管理的放电管理单元5、与放电管理单元5输出相连的电机M1、以及用于反映充放电状态的状态指示单元6。中央处理单元2包括一单片机U1，而电池状态检测单元3至少包括一充电电池BT。

电源管理单元1负责整个电路的电源管理，其至少包括一稳压器U2、负极与稳压器U2的输入端分别相连的第一、二隔离二极管D1、D2、集电极与第一隔离二极管D1的正极相连的开关三极管Q3、负极与开关三极管Q3的基极相连的检测二极管D5、与检测二极管D5并联相连并提供启动信号的按键S1、与按键S1并联并控制开关三极管Q3通断的第一控制三极管Q4。电源管理单元1还包括若干个电阻R13、R14、R15、R16、R17、和若干个电容C2、C3、C4，其中开关三极管Q3的集电极连接到第一隔离二极管D1的正极，第一隔离二极管D1的负极连接到稳压器U2的输入端，稳压器U2的接地端连接到充电电池的负极，稳压器U2的输出端连接到单片机U1的VCC端。开关三极管Q3的基极连接到电阻R13、R14、R16的一端，电阻R14的另一端连接到第一控制三极管Q4的集电极，第一控制三极管Q4的基极连接到电阻R15、R17的一端，电阻R17的另一端连接到单片机U1的15号引脚，电阻R15的另一端连接到第一控制三极管Q4的发射极然后连接到充电电池BT的负极。电阻R16的另一端连接到检测二极管D5的负极和按键K1的一端，检测二极管D5的正极连接到单片机U1的14号引脚，按键K1连接到充电电池BT的负极。第二隔离二极管D2的负极连接到稳压器U2的输入端，第二隔离二极管D2的正极连接到恒流开关电源的正端。电解电容C2的正极连接到稳压器U2的输入端，电解电容C2的负极则连接到稳压器U2的接地端。电解电容C3的正极连接到稳压器U2的输出端，电解电容C3的负极连接到稳压器U2的接地端。电容C4的一端连接到稳压器U2的输出端，电容C4的另一端连接到稳压器U2的接地端。

单片机U1是整个电路的核心单元，其电源端连接到稳压器U2的VOUT端，单片机的接地端连接到充电电池BT的负极，单片机U1的2、3号引脚分别连接到电压检测单元3，4号引脚连接到充电管理单元4，5号引脚连接到放电管理单元5，12、13号引脚连接到状态指示单元6，14、15号引脚分别连接到电源管理单元1。单片机U1通过2号脚检测当前是充电还是放电状态。如果当前是充电状态，单片机通过充电管理单元4来打开摩斯管Q2来给充电电池BT充电，3号引脚实时检测充电电池BT的电压，如果符合终止电压、-ΔV和时间检测法当中的任意一个，则说明电池已满，单片机U1通过充电管理单元4关掉摩斯管Q2；如果当前处在放电状态，单片机U1通过14号引脚检测按键K1按下，通过15号引脚来打开开关三极管Q3给单片机U1供电，通过5号引脚打开继电器K20进入放电状态。如果按键K1再次按下，单片机U1通过5号引脚关掉继电器K20停机放电，通过15号引脚关闭开关三极管Q3停止为单片机U1供电。

电池状态检测单元3负责检测充放电状态及电池电压，其还包括与充电电池BT串联相连的保险丝F1、与充电电池BT串联相连的第一、二分压电阻R3、R8、与第一、二分压电阻R3、R8并联相连的第三、四分压电阻R4、R9、以及电容C6、C7。第三分压电阻R4的一端连接到保险丝F1的一端，另一端连接到第四分压电阻R9、电容C7一端和单片机U1的3脚。第四分压电阻R9的另一端连接到充电电池BT的负极，电容C7的另一端连接到充电电池BT的负极。第一分压电阻R3的一端连接到恒流开关电源的正极，第一分压电阻R3的另一端连接到第二分压电阻R8、电容C6的一端和单片机U1的2脚，第二分压电阻R8的另一端连接到充电电池BT的负极，电容C6的另一端连接到充电电池BT的负极。电池电压经过第三、四分压电阻R4、R9分压，单片机U1的3号脚检测第四分压电阻R9两端的电压，能够实时判定当前电池电压，电容C7起到滤除第四分压电阻R9两端杂波的作用；恒流开关电源经过第一、二分压电阻R3、R8分压。单片机U1的2号引脚通过检测第二分压电阻R8两端的电压可以判定出当前是充电还是放电状态，电容C6起到滤除第二分压电阻R8两端杂波的作用

所述充电管理单元4至少包括第二控制三极管Q1、摩斯(MOSFET)管Q2、正端与摩斯管Q2的漏极相连的二极管D4、以及若干个电阻R1、R5、R7、R10、R11。其中电阻R1、R10的一端和摩斯管Q2的源极共同连接到恒流开关电源的正极，电阻R1的另一端连接到摩斯管Q2的漏极然后再连接到二极管D4的正端，二极管D4的K端连接到可充电电池的正极，电阻R10的另一端连接到摩斯管Q2的栅极然后再连接到电阻R7的一端。电阻R7的另一端连接到第二控制三极管Q1的集电极，第二控制三极管Q1的发射极连接到充电电池BT的负极，电阻R11的一端连接到第二控制三极管Q1的基极而另一端连接到第二控制三极管Q1的发射极，电阻R5的一端连接到第二控制三极管Q1的基极而另一端连接到单片机U1的4号脚。电阻R1、R10的一端和摩斯管Q2的源极共同连接到恒流开关电源的正极，电阻R1的另一端连接到摩斯管Q2的漏极然后再连接到二极管D4的正端，二极管D4的负端连接到充电电池BT的正极，电阻R10的另一端连接到摩斯管Q2的栅极然后再连接到电阻R7的一端。电阻R7的另一端连接到第二控制三极管Q1的集电极，第二控制三极管Q1的发射极连接到充电电池BT的负极，电阻R11的一端连接到第二控制三极管Q1的基极而另一端连接到第二控制三极管Q1的发射极，电阻R5的一端连接到第二控制三极管Q1的基极而另一端连接到单片机U1的4号脚。当前处在充电状态时，单片机U1的4号引脚输出高电平，通过电阻R5、R11分压来导通第二控制三极管Q1，第二控制三极管Q1导通后恒流开关电源通过电阻R10、R7经过第二控制三极管Q1到充电电池BT的负极，摩斯管Q2的栅极接在电阻R10和R7中点，此时摩斯管Q2导通，将恒流开关电源的电导通过去，然后经过二极管D4给充电电池BT充电，电阻R1负责给电池涓流充电。

所述放电管理单元5至少包括一继电器K20、复合控制继电器K20的两个三极管Q20、Q21、电阻R20、R21、二极管D20，其中继电器K20与电机M1、充电电池BT分别相连。电阻R20的一端连接到单片机U1的5号脚，电阻R20的另一端连接到电阻R21的一端和三极管Q21的基极。电阻R21的一端连接到三极管Q21的基极，而另一端则连接到充电电池BT的负极，三极管Q21的发射极连接到三极管Q20的基极。三极管Q21的集电极连接到二极管D20的正端，二极管D20的负端连接到继电器的5号脚然后连接到充电电池BT的正极。三极管Q20的发射极连接到充电电池BT的负极，三极管Q20的集电极连接到继电器K20的4号脚，继电器K20的3号脚连接到充电电池BT的负极，继电器K20的1号脚连接到电机M1。当开始放电时单片机U1输出高电平通过电阻R20、R21来导通三极管Q20、Q21，从而使继电器K20线圈得电吸合，电机M1就可以通过继电器K20放电了。二极管D20为续流二极管，用于将继电器K20产生的瞬间电压释放掉。

状态指示单元6包括两个指示灯LED30、LED31、两个电阻R30、R31，电阻R30的一端连接到单片机U1的13号脚，电阻R30的另一端连接到指示灯LED30的正端，指示灯LED30的负端连接到充电电池BT的负极。电阻R31的一端连接到单片机U1的12号脚，电阻R31的另一端连接到指示灯LED31的正端，指示灯LED31的负端连接到充电电池BT的负极。当正在充电时单片机U1的12号引脚输出高电平，通过电阻R31点亮指示灯LED31。当充满电或者在放电状态时单片机U1的13号引脚输出高电平，通过电阻R30点亮指示灯LED30。

当处在充电状态时，恒流开关电源通过第二隔离二极管D2为稳压器U2提供电源，电解电容C2可以滤除电源中的杂波，稳压器U2能将恒流开关电源提供的电压转换成单片机U1的工作电压。电容C3、C4将稳压器输出电压中的杂波成分滤除，使单片机U1可以稳定工作；当处在放电状态时，按下按键K1，电池电压通过电阻R13、R16分压到电池负极，开关三极管Q3的基极连接在电阻R13和R16的中点使开关三极管基极电压降低，从而使开关三极管Q3导通，电池电压通过开关三极管Q3然后经过第一隔离二极管D1到达稳压器U2的输入端通过稳压器U2给单片机U1供电。单片机U1通过检测14号引脚检测到按键K1按下，单片机的15号引脚输出高电平通过电阻R15、R17分压使开关三极管Q4导通，此时按键K1如果松开，电池电压通过电阻R13、R14经过第一控制三极管Q4到电池负极，开关三极管Q3的基极接在电阻R13、R14的中点，此时第一控制三极管Q4导通继续给稳压器U2供电，实现放电功能。当在放电中按下按键K1单片机通过14号引脚检测到按键K1按下，单片机的15号脚输出低电平，第一控制三极管Q4关断使得开关三极管Q3的基极为高电压，此时开关三极管Q3关断，系统掉电关机。

当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种吸尘器的智能充放电电路，其特征在于其包括：电源管理单元(1)，与电源管理单元(1)相连的中央处理单元(2)，与该中央处理单元(2)连接并用于检测电路电压的电池状态检测单元(3)、与该中央处理单元(2)连接并用于充电管理的充电管理单元(4)、与该中央处理单元(2)连接并用于放电管理的放电管理单元(5)、以及与放电管理单元(5)输出相连的电机(M1)。

2.根据权利要求1所述的吸尘器的智能充放电电路，其特征在于：所述电源管理单元(1)至少包括一稳压器(U2)、负极与稳压器(U2)的输入端分别相连的第一、二隔离二极管(D1、D2)、集电极与第一隔离二极管(D1)的正极相连的开关三极管(Q3)、负极与开关三极管(Q3)的基极相连的检测二极管(D5)、与检测二极管(D5)并联相连并提供启动信号的按键(S1)、与按键(S1)并联并控制开关三极管(Q3)通断的第一控制三极管(Q4)。

3.根据权利要求2所述的吸尘器的智能充放电电路，其特征在于：所述中央处理单元(2)包括一单片机(U1)，其中单片机(U1)的电源端连接到稳压器(U2)的输出端。

4.根据权利要求3所述的吸尘器的智能充放电电路，其特征在于：所述电池状态检测单元(3)至少包括充电电池(BT)、与充电电池(BT)串联相连的第一、二分压电阻(R3、R8)、以及与第一、二分压电阻(R3、R8)并联相连的第三、四分压电阻(R4、R9)。

5.根据权利要求4所述的吸尘器的智能充放电电路，其特征在于：所述充电管理单元(4)至少包括第二控制三极管(Q1)、摩斯管(Q2)、正端与摩斯管(Q2)的漏极相连的二极管(D4)。

6.根据权利要求5所述的吸尘器的智能充放电电路，其特征在于：所述放电管理单元(5)至少包括一继电器(K20)、复合控制继电器(K20)的两个三极管(Q20、Q21)，其中继电器(K20)与电机(M1)、充电电池(BT)分别相连。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的吸尘器的智能充放电电路，其特征在于：其进一步包括反映充放电状态的状态指示单元(6)，该状态指示单元包括至少两个指示灯(LED30、LED31)。