CN202474971U

CN202474971U - 一种锂电池管理系统中的限流充电电路

Info

Publication number: CN202474971U
Application number: CN2012201253776U
Authority: CN
Inventors: 马吉富; 陈苏祥; 陈涛; 王秀利
Original assignee: WOLONG ELECTRIC GROUP ZHEJIANG DENGTA POWER SOURCE CO Ltd; Wolong Electric Group Co Ltd
Current assignee: Wolong Electric Drive Group Co Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2022-03-29

Abstract

一种锂电池管理系统中的限流充电电路，涉及一种电池充电电路。锂电池在充电电流超过最大电流时关闭充电电路，这样往往造成锂电池充电不成功的问题，影响正常使用。本实用新型包括用于对锂电池充电的驱动电路，其特征在于：它还包括与驱动电路相连用于控制驱动电路通断的限流控制电路、与限流控制电路连接用于提供限流控制电路电源的电源供给电路、输入端与驱动电路相连且输出端与限流控制电路相连的采样电路使限流控制电路根据采样电路获取的驱动电路的电流信息控制驱动电路的通断。此电路成本低，保护了锂电池及管理系统的同时又能正常对锂电池进行充电。

Description

一种锂电池管理系统中的限流充电电路

技术领域

本实用新型涉及一种电池充电电路。

背景技术

现有通信行业锂电池充电系统中，多借用现有的铅酸电池充电系统，充电电流较大。现有充电系统直接对锂电池进行充电时，对锂电池冲击较大，影响锂电池的使用寿命。一般锂电池管理系统会针对这个问题增加限流保护电路，在充电电流超过最大电流时关闭充电电路，这样往往造成锂电池充电不成功的问题，影响正常使用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种锂电池管理系统中的限流充电电路，以达到　　　在较大充电电流时，锂电池依旧能充电的目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。

一种锂电池管理系统中的限流充电电路，包括用于对锂电池充电的驱动电路，其特征在于：它还包括与驱动电路相连用于控制驱动电路通断的限流控制电路、与限流控制电路连接用于提供限流控制电路电源的电源供给电路、输入端与驱动电路相连且输出端与限流控制电路相连的采样电路使限流控制电路根据采样电路获取的驱动电路的电流信息控制驱动电路的通断。增加了采样电路以及限流控制电路，使锂电池充电电流平均值控制在一定限值上，这样不论外部充电系统充电电流比锂电池能承受的充电电流大多少，通过限流充电电路限流后，锂电池的平均充电电流都限制在预设阀值内。此电路成本低，保护了锂电池及管理系统的同时又能正常对锂电池进行充电。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加技术特征。

所述的采样电路包括运算放大器、分压电阻及与运算放大器并联的电容。

所述的限流控制电路包括与采样电路输出端及驱动电路相连的PWM控制器。PWM控制器根据采样电路输出的电压信号判断实际锂电池的瞬时充电电流，在一个采样周期中确认充电电流超过规定的阀值时关闭驱动电路的输出，达到限流的目的。

所述的PWM控制器设调频电路以调整PWM控制器输出的开关频率在200KHz以上。

所述的电源供给电路包括第一金氧半场效晶体管、第二金氧半场效晶体管，所述的驱动电路包括第三金氧半场效晶体管，其中第一金氧半场效晶体管和第三金氧半场效晶体管为N型管，第二金氧半场效晶体管为P型管；所述的第一金氧半场效晶体管的栅极与一单片机相连，第一金氧半场效晶体管的漏极通过分压电阻与第二金氧半场效晶体管的栅极相连；第二金氧半场效晶体管的源极与电源正极相连，其漏极与PWM控制器相连；第三金氧半场效晶体管的栅极与PWM控制器相连，其源极与电源正极相连，漏极与驱动电路相连。

所述的驱动电路上设有与第三金氧半场效晶体管漏极电连接的电感，电感的一端为与第三金氧半场效晶体管相连的开关管连接端，电感的另一端为与电源负极电连接的电源负极连接端；一二极管的正极与电感电连接，二极管的负极与电源正极连接。

所述的第三金氧半场效晶体管的源极和栅极之间跨接一正极与源极电连接的第一稳压管，第一稳压管并联第一钳位电阻。

所述的第二金氧半场效晶体管的源极和栅极之间跨接一正极与栅极电连接的第二稳压管，第二稳压管并联第二钳位电阻。

电感与电源负极之间串联电流采样电阻使采样电路与驱动电路电连接，电流信息经电流采样电阻、分压电阻、运算放大器到达PWM控制器。

有益效果：增加了采样电路以及限流控制电路，使锂电池充电电流平均值控制在一定限值上，这样不论外部充电系统充电电流比锂电池能承受的充电电流大多少，通过限流充电电路限流后，锂电池的平均充电电流都限制在预设阀值内。此电路成本低，保护了锂电池及管理系统的同时又能正常对锂电池进行充电。

附图说明

图1是本实用新型电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

本实用新型包括用于对锂电池充电的驱动电路、驱动电路相连用于控制驱动电路通断的限流控制电路、与限流控制电路连接用于提供限流控制电路电源的电源供给电路、输入端与驱动电路相连且输出端与限流控制电路相连的采样电路使限流控制电路根据采样电路获取的驱动电路的电流信息控制驱动电路的通断。其中采样电路包括运算放大器、分压电阻及与运算放大器并联的电容。限流控制电路包括与采样电路输出端及驱动电路相连的PWM控制器UQ3。所述的PWM控制器UQ3设调频电路以调整PWM控制器UQ3输出的开关频率在200KHz以上。所述的电源供给电路包括第一金氧半场效晶体管QQ4(金氧半场效晶体管即MOSFET)、第二金氧半场效晶体管QQ2，所述的驱动电路包括第三金氧半场效晶体管QQ7，其中第一金氧半场效晶体管QQ4和第三金氧半场效晶体管QQ7为N型管，第二金氧半场效晶体管QQ2为P型管；所述的第一金氧半场效晶体管QQ4的栅极与一单片机相连，第一金氧半场效晶体管QQ4的漏极通过分压电阻与第二金氧半场效晶体管QQ2的栅极相连；第二金氧半场效晶体管QQ2的源极与电源正极相连，其漏极与PWM控制器UQ3相连；第三金氧半场效晶体管QQ7的栅极与PWM控制器UQ3相连，其源极与电源正极相连，漏极与驱动电路相连。所述的驱动电路上设有与第三金氧半场效晶体管QQ7漏极电连接的电感LQ1，电感LQ1的一端为与第三金氧半场效晶体管QQ7相连的开关管连接端，电感LQ1的另一端为与电源负极电连接的电源负极连接端；一二极管的正极与电感LQ1电连接，二极管的负极与电源正极连接。所述的第三金氧半场效晶体管QQ7的源极和栅极之间跨接一正极与源极电连接的第一稳压管DQ4，第一稳压管DQ4并联第一钳位电阻RQ10。所述的第二金氧半场效晶体管QQ2的源极和栅极之间跨接一正极与栅极电连接的第二稳压管DQ2。电感LQ1的电源负极连接端与采样电路的输入端电连接，电感LQ1与电源负极之间串联电阻。

在本实施例中，运算放大器UQ4通过周边的分压电阻RQ23、RQ24、RQ26、RQ27 和电容CQ8等元器件将电流采样电压放大10倍，以满足测试更小电流的要求；QQ7为功率MOSFET，是系统充电电流开关的执行器件；UQ3为限流PWM控制IC，主要根据UQ4输出的电压信号判断实际锂电池的瞬时充电电流，在一个采样周期中确认充电电流超过规定的阀值时关闭MOSFET QQ7的输出，达到限流的目的；电阻RQ21、RQ22和电容CQ7、CQ5、CQ6主要配合运算放大器UQ4来调整PWM输出的开关频率在275KHz，满足高频PWM调制的作用；RQ12为1%精度的电流采样电阻，充电电流的大小可以通过测量其上的电压值获得；第一钳位电阻RQ10、第一稳压管DQ4用于钳位MOSFET QQ7的栅极驱动电压；LQ1为电感，保证电流连续工作，避免电流冲击损坏其他元器件，二极管DQ6主要为续流二极管作用，在QQ7关闭时电感LQ1上的能量通过DQ6流向电池正极； RQ4、DQ2、 QQ2、QQ4、RQ2、RQ4、RQ6组成电源供给电路，通过MCU-CHG端口可以方便的控制NMOSFET即QQ4的通断，也就控制了QQ2的通断。其中QQ2为PMOSFET，通过控制其门极电压，最终来控制UQ3的电源通断，以达到整个电路的通断控制。

工作时， BAT+/B-接通电源，电源电压要求在8-60V范围内，在MCU_CHG端接入电平大于2.5V时，MOSFET QQ4和QQ2导通，此时电路开始工作。集成电路UQ3通过外围CQ5、RQ22、RQ21、CQ7等元器件的参数配置，将PWM工作频率调制为275KHz。在电池充电过程中，MOFET QQ7导通，电流由0A开始增加，当电流瞬时达到规定限流阀值30A时，采样电阻RQ12上的采样电压为0.15V，经过运算放大器UQ4电路10倍放大后，UQ3的第5脚检测到1.5V电压时，关断QQ7，停止充电电路，电感LQ1上的电流通过续流二极管DQ6、RQ12和电池构成回路，保持电池充电电流的连续工作，此时电流逐渐减小，RQ12上的电压也逐渐减少。在UQ3的PWM工作下一个工作周期重新开通QQ7充电工作，每个周期内重复以上限流充电过程。

以上图1所示的一种锂电池管理系统中的限流充电电路是本实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims

1.一种锂电池管理系统中的限流充电电路，包括用于对锂电池充电的驱动电路，其特征在于：它还包括与驱动电路相连用于控制驱动电路通断的限流控制电路、与限流控制电路连接用于提供限流控制电路电源的电源供给电路、输入端与驱动电路相连且输出端与限流控制电路相连的采样电路使限流控制电路根据采样电路获取的驱动电路的电流信息控制驱动电路的通断。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池管理系统中的限流充电电路，其特征在于：所述的采样电路包括运算放大器、分压电阻及与运算放大器并联的电容。

3.根据权利要求1或2所述的一种锂电池管理系统中的限流充电电路，其特征在于：所述的限流控制电路包括与采样电路输出端及驱动电路相连的PWM控制器（UQ3）。

4.根据权利要求3所述的一种锂电池管理系统中的限流充电电路，其特征在于：所述的PWM控制器（UQ3）设调频电路以调整PWM控制器（UQ3）输出的开关频率在200KHz以上。

5.根据权利要求4所述的一种锂电池管理系统中的限流充电电路，其特征在于：所述的电源供给电路包括第一金氧半场效晶体管（QQ4）、第二金氧半场效晶体管（QQ2），所述的驱动电路包括第三金氧半场效晶体管（QQ7），其中第一金氧半场效晶体管（QQ4）和第三金氧半场效晶体管（QQ7）为N型管，第二金氧半场效晶体管（QQ2）为P型管；所述的第一金氧半场效晶体管（QQ4）的栅极与一单片机相连，第一金氧半场效晶体管（QQ4）的漏极通过分压电阻与第二金氧半场效晶体管（QQ2）的栅极相连；第二金氧半场效晶体管（QQ2）的源极与电源正极相连，其漏极与PWM控制器（UQ3）相连；第三金氧半场效晶体管（QQ7）的栅极与PWM控制器（UQ3）相连，其源极与电源正极相连，漏极与驱动电路相连。

6.根据权利要求5所述的一种锂电池管理系统中的限流充电电路，其特征在于：所述的驱动电路上设有与第三金氧半场效晶体管（QQ7）漏极电连接的电感（LQ1），电感（LQ1）的一端为与第三金氧半场效晶体管（QQ7）相连的开关管连接端，电感（LQ1）的另一端为与电源负极电连接的电源负极连接端；一二极管的正极与电感（LQ1）电连接，二极管的负极与电源正极连接。

7. 根据权利要求6所述的一种锂电池管理系统中的限流充电电路，其特征在于：所述的第三金氧半场效晶体管（QQ7）的源极和栅极之间跨接一正极与源极电连接的第一稳压管（DQ4），第一稳压管（DQ4）并联第一钳位电阻（RQ10）。

8.根据权利要求7所述的一种锂电池管理系统中的限流充电电路，其特征在于：所述的第二金氧半场效晶体管（QQ2）的源极和栅极之间跨接一正极与栅极电连接的第二稳压管（DQ2），第二稳压管（DQ2）并联第二钳位电阻（RQ2）。

9.根据权利要求8所述的一种锂电池管理系统中的限流充电电路，其特征在于：电感（LQ1）与电源负极之间串联电流采样电阻（RQ12）使采样电路与驱动电路电连接，电流信息经电流采样电阻（RQ12）、分压电阻、运算放大器到达PWM控制器（UQ3）。