CN203368072U - 充电管理电路和充电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种充电管理电路和充电装置,其中充电管理电路包括用于连接输入电源的电源输入端,用于控制输入电源是否给充电电池充电的开关模块,用于检测充电电池的充电状态并输出充电状态指示信号的充电检测模块,以及用于根据充电状态指示信号控制开关模块导通或者关断的充电控制模块。本实用新型的充电管理电路,将充电检测模块输出的充电状态指示信号输出至充电控制模块,充电控制模块侦测到该充电状态指示信号为高电平时,按照预设延时时间延时,直至充电电池真正充满电后,控制开关模块关断,以切断对充电电池的充电,避免充电电池过充现象,从而能够准确提示充电电池的充电状态,解决充电电池过充问题,避免因充电电池而存在安全隐患。

Description

充电管理电路和充电装置
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域,尤其涉及一种充电管理电路和充电装置。
背景技术
在现有的锂电池充电管理应用电路中,无法准确提示充电状态和切断充电管理芯片的输入电压,导致ERP(Energy-related Products,能源相关产品)认证的功率要求无法实现,同时存在锂电池过充和安全隐患问题。
如图1所示锂电池充电管理应用电路中,充电管理芯片IC1的充电状态指示输出脚
Figure BDA0000345244901
连接一指示灯LED到输入电源,锂电池E充满电时的状态提示由充电管理芯片IC1的充电状态指示输出脚
Figure BDA0000345244902
给出,当电池电量达到85%时,充电状态指示输出脚
Figure BDA0000345244903
上的电压翻转,指示灯LED给出锂电池E充满电的指示状态,但事实上锂电池E还没有达到满电量。因此实际测量时,当充电管理芯片IC1提示锂电池E充满电时,实际只完成85%的充电任务,后续的涓流充电持续时间还要多达两个小时,而且不同容量的锂电池E后续需要充电的时间不同,锂电池E的充电完成时间存在很大误差,导致使用者不清楚在提示电量充满后,还需多长时间锂电池E才真正充满电,容易出现锂电池E过充而存在安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种充电管理电路和充电装置,旨在准确提示充电电池的充电状态,解决充电电池过充问题,消除充电安全隐患。
为了达到上述目的,本实用新型提出一种充电管理电路,该充电管理电路包括:用于连接输入电源的电源输入端,用于控制所述输入电源是否给充电电池充电的开关模块,用于检测所述充电电池的充电状态并输出充电状态指示信号的充电检测模块,以及用于根据所述充电状态指示信号控制所述开关模块导通或者关断的充电控制模块;其中,
所述开关模块的输入端与所述电源输入端连接,所述开关模块的输出端与所述充电检测模块的输入端连接;
所述充电检测模块的输出端与所述充电电池的正极连接,所述充电检测模块的充电状态指示端与所述充电控制模块的侦测端连接;
所述充电控制模块的电源开关控制端与所述开关模块的控制端连接,控制所述开关模块导通或者关断,且所述充电控制模块侦测到所述充电状态指示信号为高电平时,按照预设延时时间延时后控制所述开关模块关断。
优选地,所述充电控制模块包括系统微控制器;所述系统微控制器包括第一GPIO口、第二GPIO口和供电脚;
所述第一GPIO口、所述供电脚均与所述充电检测模块的充电状态指示端连接,所述第二GPIO口与所述开关模块的控制端连接。
优选地,所述开关模块包括第一MOS管、三极管和第一电阻;其中,
所述第一MOS管的源极与所述电源输入端连接,所述第一MOS管的栅极与所述三极管的集电极连接,所述第一MOS管的漏极与所述充电检测模块的输入端连接;所述第一电阻的一端与所述电源输入端连接,另一端与所述第一MOS管的栅极连接;所述三极管的基极与所述系统微控制器的第二GPIO口连接。
优选地,所述开关模块还包括第一二极管;所述第一二极管的阳极与所述第一MOS管的漏极连接,所述第一二极管的阴极与所述充电检测模块的输入端连接。
优选地,所述开关模块还包括第二电阻和第三电阻;所述第二电阻的一端与所述系统微控制器的第二GPIO口连接,所述第二电阻的另一端与所述三极管的基极连接,且经由所述第三电阻接地。
优选地,所述充电检测模块包括充电管理芯片、第二MOS管、电感、第四电阻和第五电阻;其中,
所述充电管理芯片的供电脚与所述第一二极管的阴极连接,且与所述第二MOS管的源极连接;所述充电管理芯片的充电控制脚与所述第二MOS管的栅极连接,所述第二MOS管的漏极与所述电感的一端连接;
所述第四电阻的一端与所述电感的另一端连接,且与所述充电管理芯片的电流侦测脚连接,所述第四电阻的另一端与所述充电电池的正极连接;
所述充电管理芯片的电池电压检测脚与所述充电电池的正极连接;所述充电管理芯片的充电状态指示输出脚与所述系统微控制器的第一GPIO口连接,且经由所述第五电阻与所述系统微控制器的供电脚连接;所述充电管理芯片的接地脚接地。
优选地,所述充电检测模块还包括第二二极管、第六电阻、第一电容和第二电容;所述第二二极管的阴极与所述第二MOS管的漏极连接,所述第二二极管的阳极接地;所述第六电阻的一端与所述充电管理芯片的电流侦测脚连接,另一端与所述充电电池的正极连接,所述第一电容的一端与所述充电电池的正极连接,所述第一电容的另一端接地,所述第二电容与所述第一电容并联。
优选地,所述充电检测模块还包括第二二极管、第六电阻、第一电容和第二电容;所述第二二极管的阴极与所述第二MOS管的漏极连接,所述第二二极管的阳极接地;所述第六电阻与所述第四电阻并联,所述第一电容的一端与所述充电电池的正极连接,所述第一电容的另一端接地,所述第二电容与所述第一电容并联。
优选地,所述充电检测模块还包括第三电容和第四电容;所述第三电容的一端与所述充电管理芯片的供电脚连接,所述第三电容的另一端接地,所述第四电容与所述第三电容并联。
优选地,所述充电检测模块还包括第五电容、第七电阻和第八电阻;所述第五电容的一端与所述充电管理芯片的输出补偿脚连接,另一端经由所述第七电阻接地;所述第八电阻的一端与所述充电管理芯片的负温度系统热敏电阻输入脚连接,另一端接地。
本实用新型还提出一种充电装置,该充电装置包括输入电源,还包括充电管理电路,该充电管理电路包括:用于连接输入电源的电源输入端,用于控制所述输入电源是否给充电电池充电的开关模块,用于检测所述充电电池的充电状态并输出充电状态指示信号的充电检测模块,以及用于根据所述充电状态指示信号控制所述开关模块导通或者关断的充电控制模块;其中,
所述开关模块的输入端与所述电源输入端连接,所述开关模块的输出端与所述充电检测模块的输入端连接;
所述充电检测模块的输出端与所述充电电池的正极连接,所述充电检测模块的充电状态指示端与所述充电控制模块的侦测端连接;
所述充电控制模块的电源开关控制端与所述开关模块的控制端连接,控制所述开关模块导通或者关断,且所述充电控制模块侦测到所述充电状态指示信号为高电平时,按照预设延时时间延时后控制所述开关模块关断。
本实用新型提出的充电管理电路,充电检测模块首先控制开关模块导通,使得充电检测模块得电后工作,进而使得输入电源给充电电池充电,充电电池进入充电状态,此时充电检测模块输出平的充电状态指示信号为低电平,充电控制模块持续控制开关模块导通。当充电检测模块检测到充电电池的电量达到85%时,充电检测模块输出高电平的充电状态指示信号至充电控制模块,充电控制模块侦测到该高电平的充电状态指示信号后,按照预设延时时间进行延时处理,直至充电电池真正完成充电后,充电控制模块控制开关模块关断,切断输入电源对充电电池的充电,以避免充电电池过充现象。从而本实用新型的充电管理电路能够准确提示充电电池的充电状态,解决充电电池过充问题,消除充电安全隐患。
附图说明
图1为现有锂电池充电管理应用电路的电路结构示意图;
图2为本实用新型充电管理电路较佳实施例的原理框图;
图3为本实用新型充电管理电路较佳实施例的电路结构示意图。
本实用新型的目的、功能特点及优点的实现,将结合实施例,并参照附图作进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。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。
本实用新型提出一种充电管理电路。
参照图2,图2为本实用新型充电管理电路较佳实施例的原理框图。
本实用新型较佳实施例中,充电管理电路包括电源输入端V_IN、开关模块11、充电检测模块12和充电控制模块13。电源输入端V_IN用于连接输入电源(图未示),开关模块11用于控制输入电源是否给充电电池(图未示)充电,充电检测模块12用于检测充电电池的充电状态并输出充电状态指示信号Charg_IND,充电控制模块13用于根据充电状态指示信号Charg_IND控制开关模块11导通或者关断。
其中,开关模块11的输入端与电源输入端V_IN连接,开关模块11的输出端与充电检测模块12的输入端连接;充电检测模块12的输出端与充电电池的正极连接,充电检测模块12的充电状态指示端与充电控制模块13的侦测端连接;充电控制模块13的电源开关控制端与开关模块11的控制端连接,控制开关模块11导通或者关断,且充电控制模块13侦测到充电状态指示信号Charg_IND为高电平时,按照预设延时时间延时后控制开关模块11关断。
在本实施例中,在电源输入端V_IN接通输入电源后,充电控制模块13的电源开关控制端输出高电平的电源开关信号POW_SW至开关模块11的控制端,控制开关模块11导通,使得充电检测模块12得电后工作,进而使得输入电源给充电电池充电,充电电池进入充电状态,此时充电检测模块12的充电状态指示端输出的充电状态指示信号Charg_IND呈低电平,充电控制模块13的电源开关控制端输出电源开关信号POW_SW持续为高电平。
当充电检测模块12检测到充电电池的电量达到85%时,充电检测模块12的充电状态指示端输出的充电状态指示信号Charg_IND变为高电平,充电控制模块13侦测到该高电平的充电状态指示信号Charg_IND后,按照预设延时时间(该预设延时时间为后续给充电电池充剩余电量85~100%所需的时间)进行延时处理,直至充电电池的电量达到100%后,充电控制模块13输出低电平的电源开关信号POW_SW至开关模块11,控制开关模块11关断,切断输入电源给充电电池充电,充电电池完成充电,以避免充电电池过充现象。同时,充电控制模块13通过充电指示灯(如LED)指示充电电池已经充满电,方便使用者根据充电指示灯的指示,确定充电电池已经完成充电。
相对于现有技术,本实用新型的充电管理电路,将充电检测模块12输出的充电状态指示信号Charg_IND输出至充电控制模块13,充电控制模块13侦测到该充电状态指示信号Charg_IND为高电平时,按照预设延时时间进行延时处理,直至充电电池的电量达到100%,充电电池真正完成充电后,控制开关模块11关断,以切断对充电电池的充电,避免充电电池过充现象,从而能够准确提示充电电池的充电状态,解决充电电池过充问题,避免因充电电池而存在安全隐患。
一并参照图2和图3,其中图3为本实用新型充电管理电路较佳实施例的电路结构示意图。
上述实施例中,充电控制模块13包括系统微控制器U1;系统微控制器U1包括第一GPIO口GPIO1、第二GPIO口GPIO2和供电脚VCC1;第一GPIO口GPIO1、供电脚VCC1均与充电检测模块12的充电状态指示端连接,第二GPIO口GPIO2与开关模块11的控制端连接。
开关模块11包括第一MOS管M1、三极管Q1和第一电阻R1,在本实施例中,第一MOS管M1为PMOS管,三极管Q1为NPN三极管。
其中,第一MOS管M1的源极与电源输入端V_IN连接,第一MOS管M1的栅极与三极管Q1的集电极连接,第一MOS管M1的漏极与充电检测模块12的输入端连接;第一电阻R1的一端与电源输入端V_IN连接,第一电阻R1的另一端与第一MOS管M1的栅极连接;三极管Q1的基极与系统微控制器U1的第二GPIO口GPIO2连接。
具体地,开关模块11还包括第一二极管D1、第二电阻R2和第三电阻R3,第一二极管D1用于防止充电电池充满电后电流倒灌。第一二极管D1的阳极与第一MOS管M1的漏极连接,第一二极管D1的阴极与充电检测模块12的输入端连接。第二电阻R2的一端与系统微控制器U1的第二GPIO口GPIO2连接,第二电阻R2的另一端与三极管Q1的基极连接,且经由第三电阻R3接地。
充电检测模块12包括充电管理芯片U2、第二MOS管M2、电感L1、第四电阻R4和第五电阻R5,在本实施例中,第二MOS管M2为PMOS管。
其中,充电管理芯片U2的供电脚VCC2与第一二极管D1的阴极连接,且与第二MOS管M2的源极连接;充电管理芯片U2的充电控制脚GATE与第二MOS管M2的栅极连接,第二MOS管M2的漏极与电感L1的一端连接;第四电阻R4的一端与电感L1的另一端连接,且与充电管理芯片U2的电流侦测脚SENSE连接,第四电阻R4的另一端与充电电池的正极P_BAT连接;充电管理芯片U2的电池电压检测脚BAT与充电电池的正极P_BAT连接;充电管理芯片U2的充电状态指示输出脚与系统微控制器U1的第一GPIO口GPIO1连接,且经由第五电阻R5与系统微控制器U1的供电脚VCC1连接;充电管理芯片U2的接地脚GND接地。
具体地,充电检测模块12还包括第二二极管D2、第六电阻R6、第一电容C1和第二电容C2;第二二极管D2的阴极与第二MOS管M2的漏极连接,第二二极管D2的阳极接地;第六电阻R6的一端与充电管理芯片U2的电流侦测脚SENSE连接,第六电阻R6的另一端与充电电池的正极P_BAT连接,第一电容C1的一端与充电电池的正极P_BAT连接,第一电容C1的另一端接地,第二电容C2与第一电容C1并联。
具体地,充电检测模块12还包括第三电容C3和第四电容C4;第三电容C3的一端与充电管理芯片U2的供电脚VCC2连接,第三电容C3的另一端接地,第四电容C4与第三电容C3并联。
具体地,充电检测模块12还包括第五电容C5、第七电阻R7和第八电阻R8;第五电容C5的一端与充电管理芯片U2的输出补偿脚COMP连接,第五电容C5的另一端经由第七电阻R7接地;第八电阻R8的一端与充电管理芯片U2的负温度系统热敏电阻输入脚NTC连接,第八电阻R8的另一端接地。
本实用新型充电管理电路的工作原理具体描述如下:
在电源输入端V_IN接通输入电源,系统微控制器U1上电,并初始化后,系统微控制器U1的第二GPIO口GPIO2输出高电平的电源开关信号POW_SW,该高电平的电源开关信号POW_SW加到三极管Q1的基极,三极管Q1导通,此时第一MOS管M1的栅极相当于接到地,第一MOS管M1的源极电压高于第一MOS管M1的栅极电压,从而第一MOS管M1导通,第一二极管D1也导通,输入电源提供的输入电压VCC_IN经由第一MOS管M1、第一二极管D1输入到充电管理芯片U2的供电脚VCC2,充电管理芯片U2得电后工作,充电管理芯片U2通过其充电控制脚GATE控制第二MOS管M2导通,从而输入电源给充电电池充电,充电电池进入充电状态,此时充电管理芯片U2的充电状态指示输出脚
Figure BDA0000345244905
对地导通,即充电管理芯片U2的充电状态指示输出脚
Figure BDA0000345244906
输出的充电状态指示信号Charg_IND呈低电平,该低电平的充电状态指示信号Charg_IND输出至系统微控制器U1的第一GPIO口GPIO1,系统微控制器U1的第二GPIO口GPIO2输出电源开关信号POW_SW持续为高电平。
在充电电池充电过程中,充电管理芯片U2通过其电池电压检测脚BAT检测充电电池的电压,当检测到充电电池充电的电量达到85%时,充电管理芯片U2的充电状态指示输出脚
Figure BDA0000345244907
对地截止,此时由于第五电阻R5的上拉作用,使得充电管理芯片U2的充电状态指示输出脚
Figure BDA0000345244908
输出的充电状态指示信号Charg_IND变为高电平,该高电平的充电状态指示信号Charg_IND输出至系统微控制器U1的第一GPIO口GPIO1,系统微控制器U1通过第一GPIO口GPIO1侦测到该高电平的充电状态指示信号Charg_IND后,系统微控制器U1按照预设延时时间(该预设延时时间为后续给充电电池充剩余电量85~100%所需的时间)进行延时处理,直至充电电池的电量达到100%后,系统微控制器U1的第二GPIO口GPIO2输出的电源开关信号POW_SW变为低电平,该低电平的电源开关信号POW_SW加到第一MOS管M1的基极,控制第一MOS管M1关断,从而切断输入电源提供的输入电压VCC_IN的输出通路,不再给充电电池充电,充电电池完成充电,以避免充电电池过充现象。从而能够准确提示充电电池的充电状态,解决充电电池过充问题,避免因充电电池而存在安全隐患。同时,系统微控制器U1通过充电指示灯(如LED)指示充电电池已经充满电,方便使用者根据充电指示灯的指示,确定充电电池已经完成充电,避免人为判断误差。
本实用新型还提出一种充电装置,该充电装置包括输入电源和充电管理电路,该充电管理电路的电源输入端与输入电源连接,该充电管理电路的电路结构、工作原理以及所带来的有益效果均参照上述实施例,此处不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种充电管理电路,其特征在于,包括:用于连接输入电源的电源输入端,用于控制所述输入电源是否给充电电池充电的开关模块,用于检测所述充电电池的充电状态并输出充电状态指示信号的充电检测模块,以及用于根据所述充电状态指示信号控制所述开关模块导通或者关断的充电控制模块;其中,
所述开关模块的输入端与所述电源输入端连接,所述开关模块的输出端与所述充电检测模块的输入端连接;
所述充电检测模块的输出端与所述充电电池的正极连接,所述充电检测模块的充电状态指示端与所述充电控制模块的侦测端连接;
所述充电控制模块的电源开关控制端与所述开关模块的控制端连接,控制所述开关模块导通或者关断,且所述充电控制模块侦测到所述充电状态指示信号为高电平时,按照预设延时时间延时后控制所述开关模块关断。
2.如权利要求1所述的充电管理电路,其特征在于,所述充电控制模块包括系统微控制器;所述系统微控制器包括第一GPIO口、第二GPIO口和供电脚;
所述第一GPIO口、所述供电脚均与所述充电检测模块的充电状态指示端连接,所述第二GPIO口与所述开关模块的控制端连接。
3.如权利要求2所述的充电管理电路,其特征在于,所述开关模块包括第一MOS管、三极管和第一电阻;其中,
所述第一MOS管的源极与所述电源输入端连接,所述第一MOS管的栅极与所述三极管的集电极连接,所述第一MOS管的漏极与所述充电检测模块的输入端连接;所述第一电阻的一端与所述电源输入端连接,另一端与所述第一MOS管的栅极连接;所述三极管的基极与所述系统微控制器的第二GPIO口连接。
4.如权利要求3所述的充电管理电路,其特征在于,所述开关模块还包括第一二极管;所述第一二极管的阳极与所述第一MOS管的漏极连接,所述第一二极管的阴极与所述充电检测模块的输入端连接。
5.如权利要求4所述的充电管理电路,其特征在于,所述开关模块还包括第二电阻和第三电阻;所述第二电阻的一端与所述系统微控制器的第二GPIO口连接,所述第二电阻的另一端与所述三极管的基极连接,且经由所述第三电阻接地。
6.如权利要求4或5所述的充电管理电路,其特征在于,所述充电检测模块包括充电管理芯片、第二MOS管、电感、第四电阻和第五电阻;其中,
所述充电管理芯片的供电脚与所述第一二极管的阴极连接,且与所述第二MOS管的源极连接;所述充电管理芯片的充电控制脚与所述第二MOS管的栅极连接,所述第二MOS管的漏极与所述电感的一端连接;
所述第四电阻的一端与所述电感的另一端连接,且与所述充电管理芯片的电流侦测脚连接,所述第四电阻的另一端与所述充电电池的正极连接;
所述充电管理芯片的电池电压检测脚与所述充电电池的正极连接;所述充电管理芯片的充电状态指示输出脚与所述系统微控制器的第一GPIO口连接,且经由所述第五电阻与所述系统微控制器的供电脚连接;所述充电管理芯片的接地脚接地。
7.如权利要求6所述的充电管理电路,其特征在于,所述充电检测模块还包括第二二极管、第六电阻、第一电容和第二电容;所述第二二极管的阴极与所述第二MOS管的漏极连接,所述第二二极管的阳极接地;所述第六电阻的一端与所述充电管理芯片的电流侦测脚连接,另一端与所述充电电池的正极连接,所述第一电容的一端与所述充电电池的正极连接,所述第一电容的另一端接地,所述第二电容与所述第一电容并联。
8.如权利要求7所述的充电管理电路,其特征在于,所述充电检测模块还包括第三电容和第四电容;所述第三电容的一端与所述充电管理芯片的供电脚连接,所述第三电容的另一端接地,所述第四电容与所述第三电容并联。
9.如权利要求7或8所述的充电管理电路,其特征在于,所述充电检测模块还包括第五电容、第七电阻和第八电阻;所述第五电容的一端与所述充电管理芯片的输出补偿脚连接,另一端经由所述第七电阻接地;所述第八电阻的一端与所述充电管理芯片的负温度系统热敏电阻输入脚连接,另一端接地。
10.一种充电装置,包括输入电源,其特征在于,还包括权利要求1至9中任意一项所述的充电管理电路,所述充电管理电路的电源输入端与所述输入电源连接。
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