CN203747452U - 电池充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于充电技术领域，提供了一种电池充电装置。电池充电装置中的电源适配器与充电控制模块进行数据通信，当电源适配器判定其通信接口所输出的直流电出现过压和/或过流时，电源适配器告知充电控制模块驱动电子设备中的控制器关闭电子设备的通信接口，并自行关闭直流电输出；当充电控制模块在接收到电源适配器的输出电压和输出电流时判定出现过压和/或过流时，充电控制模块告知电源适配器关闭直流电输出，并驱动电子设备中的控制器关闭电子设备的通信接口，从而在电源适配器的通信接口出现过压和/或过流输出时实现对电池的过压和/或过流保护。

Description

电池充电装置

技术领域

本实用新型属于充电技术领域，尤其涉及一种电池充电装置。 

背景技术

目前，多数电子设备中的电池是通过电子设备的通信接口与外部的电源适配器连接以实现充电的，而在电池充电过程中，为了缩短充电时间，现有技术可通过增大充电电流以达到对电池进行快速充电的目的，但是，无论是采用常规的恒压输出方式或是采用增大充电电流的方式对电池进行充电，如果充电过程中出现对电池的充电电压和/或充电电流过大，则会使电池因过压和/或过流充电而损坏。因此，现有技术在对电子设备中的电池进行常规充电或快速充电时无法对电池实现过压和/或过流保护。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池充电装置，旨在解决现有技术在对电子设备中的电池进行常规充电或快速充电时无法对电池实现过压和/或过流保护的问题。 

本实用新型是这样实现的，一种电池充电装置，其包括电源适配器和充电控制模块，所述充电控制模块内置于电子设备，并与所述电子设备中的控制器和电池连接，所述电源适配器通过其通信接口与所述电子设备的通信接口连接，且所述电池通过所述电子设备的通信接口从所述电源适配器获得充电，所述充电控制模块通过所述电子设备的通信接口与所述电源适配器进行数据通 信； 

在对所述电池进行常规充电或快速充电时，所述电源适配器先判断其输出电压是否大于电压阈值和输出电流是否大于电流阈值，如果所述输出电压大于电压阈值和/或所述输出电流大于电流阈值，则所述电源适配器向所述充电控制模块发送第一充电关断指令并自行关闭直流电输出，所述充电控制模块根据所述第一充电关断指令驱动所述控制器关闭所述电子设备的通信接口；如果所述输出电压不大于电压阈值，且所述输出电流不大于电流阈值，则所述电源适配器将输出电压信息和输出电流信息反馈至所述充电控制模块，当所述充电控制模块根据所述输出电压信息和所述输出电流信息判定所述电源适配器的输出电压大于电压阈值和/或所述电源适配器的输出电流大于电流阈值时，所述充电控制模块向所述电源适配器反馈第二充电关断指令并驱动所述控制器关闭所述电子设备的通信接口，所述电源适配器根据所述第二充电关断指令关闭直流电输出；当所述充电控制模块根据所述输出电压信息和所述输出电流信息判定所述电源适配器的输出电压不大于电压阈值，且所述电源适配器的输出电流不大于电流阈值，则所述电源适配器继续对其输出电压和输出电流进行判断。 

本实用新型采用包括电源适配器和充电控制模块的电池充电装置对电子设备中的电池进行充电控制，在对电池进行常规充电或快速充电过程中，电源适配器与充电控制模块进行数据通信，当电源适配器判定其通信接口所输出的直流电出现过压和/或过流时，电源适配器告知充电控制模块驱动电子设备中的控制器关闭电子设备的通信接口，并自行关闭直流电输出；当充电控制模块在接收到电源适配器的输出电压和输出电流时判定出现过压和/或过流时，充电控制模块告知电源适配器关闭直流电输出，并驱动电子设备中的控制器关闭 电子设备的通信接口，从而在电源适配器的通信接口出现过压和/或过流输出时实现对电池的过压和/或过流保护。 

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的电池充电装置的拓扑结构图； 

图2是基于图1所示的电池充电装置的电池充电保护控制方法的实现流程图； 

图3是图1所示的电池充电装置中的电源适配器的示例模块结构图； 

图4是图3所示的电源适配器的示例电路结构图； 

图5是图1所示的电池充电装置中的充电控制模块的示例电路结构图； 

图6是图1所示的电池充电装置中的充电控制模块的另一示例电路结构图。 

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。 

图1示出了本实用新型实施例提供的电池充电装置的拓扑结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下： 

本实用新型实施例提供的电池充电装置包括电源适配器100和充电控制模块200，充电控制模块200内置于电子设备，并与电子设备中的控制器300和电池400连接，电源适配器200通过其通信接口10与电子设备的通信接口20连接，且电池400通过电子设备的通信接口20从电源适配器获得充电，充电 控制模块200通过电子设备的通信接口20与电源适配器100进行数据通信。 

在对电池400进行常规充电或快速充电时，电源适配器100先判断其输出电压是否大于电压阈值和输出电流是否大于电流阈值，如果电源适配器100的输出电压大于电压阈值和/或电源适配器100的输出电流大于电流阈值，则电源适配器100向充电控制模块200发送第一充电关断指令并自行关闭直流电输出，充电控制模块200根据第一充电关断指令驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20；如果电源适配器100的输出电压不大于电压阈值，且电源适配器100的输出电流不大于电流阈值，则电源适配器100将输出电压信息和输出电流信息反馈至充电控制模块200，当充电控制模块200根据上述的输出电压信息和输出电流信息判定电源适配器100的输出电压大于电压阈值和/或电源适配器100的输出电流大于电流阈值时，充电控制模块200向电源适配器100反馈第二充电关断指令并驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20，电源适配器100根据第二充电关断指令关闭直流电输出；当充电控制模块200根据上述的输出电压信息和输出电流信息判定电源适配器100的输出电压不大于电压阈值，且电源适配器100的输出电流不大于电流阈值，则电源适配器100继续对其输出电压和输出电流进行判断。 

基于图1所示的电池充电装置，本实用新型实施例还提供了一种电池充电保护控制方法，如图2所示，该电池充电保护控制方法包括以下步骤： 

S1.在对电子设备中的电池400进行常规充电或快速充电时，电源适配器100判断其输出电压是否大于电压阈值，并判断其输出电流是否大于电流阈值，当输出电压大于电压阈值和/或输出电流大于电流阈值时执行步骤S2，当输出电压不大于电压阈值，且输出电流不大于电流阈值时执行步骤S4； 

S2.电源适配器100向充电控制模块200发送第一充电关断指令，并自行 关闭直流电输出； 

S3.充电控制模块200根据第一充电关断指令驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20； 

S4.电源适配器100将输出电压信息和输出电流信息反馈至充电控制模块200； 

S5.充电控制模块100根据输出电压信息和输出电流信息判断电源适配器100的输出电压是否大于电压阈值，并判断电源适配器100的输出电流是否大于电流阈值，当电源适配器100的输出电压大于电压阈值和/或电源适配器100的输出电流大于电流阈值时执行步骤S6，当电源适配器100的输出电压不大于电压阈值，且电源适配器100的输出电流不大于电流阈值时返回执行步骤S1； 

S6.充电控制模块200向电源适配器100反馈第二充电关断指令，并驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20； 

S7.电源适配器100根据第二充电关断指令关闭直流电输出。 

其中，电压阈值和电流阈值分别是预先设定的最大电压值和最大电流值。 

进一步地，步骤S4具体包括以下步骤： 

充电控制模块200向电源适配器100发出充电参数获取请求； 

电源适配器100根据充电参数获取请求将输出电压信息和输出电流信息反馈至充电控制模块200。 

在对电池400进行快速充电时，由于充电控制模块200会从电源适配器100引入直流电对电池400进行充电，以加大对电池的充电电流，从而对电池实现快速充电，所以，在电源适配器100的输出存在过压和/或过流现象时，充电控制模块200在驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20的同时，还需停 止从电源适配器100引入直流电，因此，步骤S3具体为： 

充电控制模块200根据第一充电关断指令停止从电源适配器100引入直流电对电池400充电，并驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20。 

步骤S6具体包括以下步骤： 

充电控制模块200向电源适配器100反馈第二充电关断指令； 

充电控制模块200停止从电源适配器100引入直流电对电池400充电，并驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20。 

对于实现上述电池充电保护控制方法所依赖的电池充电装置，图3示出了其示例模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下： 

电源适配器100包括EMI滤波电路101、高压整流滤波电路102、隔离变压器103、输出滤波电路104以及电压跟踪与控制电路105；市电经过EMI滤波电路101进行电磁干扰滤除后，由高压整流滤波电路102进行整流滤波处理输出高压直流电，该高压直流电通过隔离变压器103电气隔离后输出至输出滤波电路104以进行滤波处理后为电池400充电，电压跟踪与控制电路105根据输出滤波电路104的输出电压对隔离变压器103的输出电压进行调整。 

电源适配器100还包括电源模块106、主控模块107、电位调整模块108、电流检测模块109、电压检测模块110以及输出开关模块111。 

电源模块106的输入端连接隔离变压器103的次级端，主控模块107的电源端、电位调整模块108的电源端以及电流检测模块109的电源端共接于电源模块108的输出端，主控模块107的高电位端和电位调整模块108的高电位端均连接输出滤波电路104的正输出端，电位调整模块108的电位调节端连接电压跟踪与控制电路105，电流检测模块109的直流输入端连接输出滤波电路104 的正输出端，电流检测模块109的检流反馈端连接主控模块107的电流检测端，主控模块107的时钟输出端和数据输出端连接电位调整模块108的时钟输入端和数据输入端，电压检测模块110的第一检测端和第二检测端分别连接电流检测模块109的直流输出端和输出滤波电路104的负输出端，电压检测模块110的第一输出端和第二输出端分别连接主控模块107的第一电压检测端和第二电压检测端，输出开关模块111的输入端连接电流检测模块109的直流输出端，输出开关模块111的输出端连接电压检测模块110的第三检测端，输出开关模块111的接地端连接输出滤波电路104的负输出端，输出开关模块111的受控端和电源端分别连接主控模块107的开关控制端和隔离变压器103的次级端，输出滤波电路104的输出负端、输出开关模块111的输出端、主控模块107的第一通信端和第二通信端均连接电源适配器100的通信接口10。 

电源模块106从隔离变压器103获取电源并为主控模块107、电位调整模块108及电流检测模块109供电；在对电子设备中的电池400进行快速充电时，电位调整模块108根据主控模块107发出的控制信号驱动电压跟踪与控制电路105对隔离变压器103的输出电压进行调整；电流检测模块109和电压检测模块110分别对电源适配器100的输出电流和输出电压进行检测，并相应地反馈电流检测信号和电压检测信号至主控模块107；输出开关模块111根据主控模块107发出的开关控制信号开启或关闭电源适配器100的直流电输出。 

在对电子设备中的电池400进行常规充电或快速充电时，主控模块107根据上述的电流检测信号判断电源适配器100的输出电流是否大于电流阈值，并根据上述的电压检测信号判断电源适配器100的输出电压是否大于电压阈值，当电源适配器100的输出电压大于电压阈值和/或电源适配器100的输出电流大于电流阈值时，主控模块107向充电控制模块200发送第一充电关断指令， 并控制输出开关模块111关闭电源适配器100的直流电输出，充电控制模块200根据上述的第一充电关断指令驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20；当电源适配器100的输出电压不大于电压阈值，且电源适配器100的输出电流不大于电流阈值时，主控模块107根据上述的电压检测信号和电流检测信号向充电控制模块200反馈输出电压信息和输出电流信息，充电控制模块100根据输出电压信息和输出电流信息判断电源适配器100的输出电压是否大于电压阈值，并判断电源适配器100的输出电流是否大于电流阈值，如果电源适配器100的输出电压大于电压阈值和/或电源适配器100的输出电流大于电流阈值，则充电控制模块200向主控模块107反馈第二充电关断指令，并驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20，主控模块107根据上述的第二充电关断指令控制输出开关模块111关闭电源适配器100的直流电输出。 

其中，上述的主控模块107根据电压检测信号和电流检测信号向充电控制模块200反馈输出电压信息和输出电流信息具体为： 

充电控制模块200向主控模块107发出充电参数获取请求，主控模块107根据该充电参数获取请求将输出电压信息和输出电流信息反馈至充电控制模块200。 

在对电池400进行快速充电时，由于充电控制模块200会从电源适配器100引入直流电对电池400进行充电，以加大对电池的充电电流，从而对电池实现快速充电，所以，在电源适配器100的输出存在过压和/或过流现象时，充电控制模块200在驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20的同时，还需停止从电源适配器100引入直流电，因此，上述的充电控制模块200根据上述的第一充电关断指令驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20的内容具体为： 

充电控制模块200根据第一充电关断指令停止从电源适配器100引入直流 电对电池400充电，并驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20。 

上述的充电控制模块200向主控模块107反馈第二充电关断指令的内容具体为： 

充电控制模块200向主控模块107反馈第二充电关断指令，且充电控制模块200停止从电源适配器100引入直流电对电池400充电，并驱动控制器300关闭电子设备的通信接口20。 

图4示出了上述电源适配器100的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下： 

电源模块106包括： 

第一电容C1、稳压芯片U1、第二电容C2、第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三电容C3、第一电阻R1以及第二电阻R2； 

第一电容C1的第一端与稳压芯片U1的输入电源引脚Vin和使能引脚EN的共接点为电源模块106的输入端，第一电容C1的第二端与稳压芯片U1的地引脚GND共接于地，稳压芯片U1的开关引脚SW与第二电容C2的第一端共接于第一电感L1的第一端，稳压芯片U1的内部开关引脚BOOST与第二电容C2的第二端共接于第一二极管D1的阴极，稳压芯片U1的反馈电压引脚FB与第一电阻R1的第一端及第二电阻R2的第一端连接，第一电感L1的第二端与第二二极管D2的阴极共接于第二电感L2的第一端，第二电感L2的第二端与第一二极管D1的阳极、第一电阻R1的第二端及第三电容C3的第一端共接所形成的共接点为电源模块106的输出端，第二二极管D2的阳极与第二电阻R2的第二端及第三电容C3的第二端共接于地。其中，电源模块106以稳压芯片U1为核心对隔离变压器103的次级端电压进行电压变换处理后输出 +3.3V的电压为主控模块107、电位调整模块108及电流检测模块109供电；稳压芯片U1具体可以是型号为MCP16301的降压式直流/直流转换器。 

主控模块107包括： 

主控芯片U2、第三电阻R3、参考电压芯片U3、第四电阻R4、第五电阻R5、第四电容C4、第六电阻R6、第七电阻R7、第一NMOS管Q1、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13以及第十四电阻R14； 

主控芯片U3的电源脚VDD为主控模块107的电源端，主控芯片U3的地脚VSS接地，主控芯片U3的第一输入输出脚RA0空接，第三电阻R3的第一端连接主控芯片U3的电源脚VDD，第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端共接于参考电压芯片U3的正极CATHODE，参考电压芯片U3的负极ANODE接地，参考电压芯片U3的空接脚NC空接，第四电阻R4的第二端连接主控芯片U2的第二输入输出脚RA1，主控芯片U2的第三输入输出脚RA2为主控模块107的电流检测端，主控芯片U2的第四输入输出脚RA3连接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端与第四电容C4的第一端共接于主控芯片U2的电源脚VDD，第四电容C4的第二端接地，主控芯片U2的第五输入输出脚RA4为主控模块107的开关控制端，主控芯片U2的第六输入输出脚RA5连接第六电阻R6的第一端，第六电阻R6的第二端与第一NMOS管Q1的栅极共接于第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端与第一NMOS管Q1的源极共接于地，第一NMOS管Q1的漏极连接第八电阻R8的第一端，第八电阻R8的第二端为主控模块107的高电位端，主控芯片U2的第七输入输出脚RC0和第八输入输出脚RC1分别为主控模块107的时钟输出端和数据输出端，主控芯片U2的第十输入输出脚RC3和第九输入输出脚RC2分别为主 控模块107的第一电压检测端和第二电压检测端，主控芯片U2的第十一输入输出脚RC4与第十二输入输出脚RC5分别连接第九电阻R9的第一端和第十电阻R10的第一端，第十一电阻R11的第一端和第十二电阻R12的第一端分别连接第九电阻R9的第二端和第十电阻R10的第二端，第十一电阻R11的第二端和第十二电阻R12的第二端共接于地，第十三电阻R13的第一端和第十四电阻R14的第一端分别连接第九电阻R9的第二端和第十电阻R10的第二端，第十三电阻R13的第二端和第十四电阻R14的第二端共接于主控芯片U2的电源脚VDD，第九电阻R9的第二端和第十电阻R10的第二端分别为主控模块107的第一通信端和第二通信端。其中，主控芯片U2具体可以是型号为PIC12LF1822、PIC12F1822、PIC16LF1823或者PIC16F1823的单片机，参考电压芯片U3可以是型号为LM4040的电压基准器。 

电位调整模块108包括： 

第十五电阻R15、第十六电阻R16、数字电位器U4、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第五电容C5、第六电容C6以及第十九电阻R19； 

第十五电阻R15的第一端与第十六电阻R16的第一端、数字电位器U4的电源脚VDD及第五电容C5的第一端的共接点为电位调整模块108的电源端，第五电容C5的第二端与第六电容C6的第一端、数字电位器U4的地脚VSS以及第十七电阻R17的第一端共接于地，第六电容C6的第二端连接数字电位器U4的电源脚VDD，第十五电阻R15的第二端与数字电位器U4的串行数据脚SDA的共接点为电位调整模块108的数据输入端，第十六电阻R16的第二端与数字电位器U4的时钟输入脚SCL的共接点为电位调整模块108的时钟输入端，数字电位器U4的地址零脚A0接地，数字电位器U4的第一电位接线脚P0A与第十八电阻R18的第一端共接于第十七电阻R17的第二端，第十八电 阻R18的第二端与数字电位器U4的第二电位接线脚P0B共接于第十九电阻R19的第一端，第十九电阻R19的第二端为电位调整模块108的高电位端，数字电位器U4的电位抽头脚P0W为电位调整模块108的电位调节端。其中，数字电位器U4根据主控芯片U2输出的时钟信号和数据信号调整内部的滑动变阻器，从而使内部滑动变阻器的抽头端(即数字电位器U4的电位抽头脚P0W)的电位发生变化，进而使电压跟踪与控制电路105跟随该电位变化对隔离变压器103的输出电压进行调整；数字电位器U4具体可以是MCP45X1的数字电位器。 

电流检测模块109包括： 

第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第七电容C7、第八电容C8、检流芯片U5、第二十三电阻R23、第九电容C9、第十电容C10以及第二十四电阻R24； 

第二十电阻R20的第一端和第二端分别为电流检测模块109的直流输入端和直流输出端，第二十一电阻R21的第一端和第二十二电阻R22的第一端分别连接第二十电阻R20的第一端和第二端，第二十一电阻R21的第二端与第七电容C7的第一端共接于检流芯片U5的输入正脚IN+，第二十二电阻R22的第二端与第八电容C8的第一端共接于检流芯片U5的输入负脚IN-，检流芯片U5的电源脚V+与第九电容C9的第一端的共接点为电流检测模块109的电源端，检流芯片U5的空接脚NC空接，检流芯片U5的输出脚OUT连接第二十三电阻R23的第一端，第二十三电阻R23的第二端为电流检测模块109的检流反馈端，第十电容C10的第一端与第二十四电阻R24的第一端共接于第二十三电阻R23的第二端，第七电容C7的第二端与第八电容C8的第二端、第九电容C9的第二端、第十电容C10的第二端、第二十四电阻R24的第二端、 检流芯片U5的地脚GND、第一基准电压脚REF1及第二基准电压脚REF2共接于地。其中，第二十电阻R20作为检流电阻对输出滤波电路104的输出电流(即电源适配器100的输出电流)进行采样，再通过检流芯片U5根据第二十电阻R20两端的电压输出电流检测信号至主控芯片U2；检流芯片U5具体可以是型号为INA286的电流分流监控器。 

电压检测模块110包括： 

第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第十一电容C11、第十二电容C12、第二十七电阻R27以及第二十八电阻R28； 

第二十五电阻R25的第一端为电压检测模块110的第一检测端，第二十五电阻R25的第二端与第二十六电阻R26的第一端及第十一电容C11的第一端的共接点为电压检测模块110的第二输出端，第二十六电阻R26的第二端为电压检测模块110的第二检测端，第十一电容C11的第二端与第十二电容C12的第一端及第二十七电阻R27的第一端共接于第二十六电阻R26的第二端，第十二电容C12的第二端与第二十七电阻R27的第二端及第二十八电阻R28的第一端的共接点为电压检测模块110的第一输出端，第二十八电阻R28的第二端为电压检测模块110的第三检测端。 

输出开关模块111包括： 

第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第十三电容C13、第三十一电阻R31、第一NPN型三极管N1、第三十二电阻R32、第二NPN型三极管N2、第三二极管D3、稳压二极管ZD、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第二NMOS管Q2以及第三NMOS管Q3； 

第二十九电阻R29的第一端为输出开关模块111的受控端，第二十九电阻R29的第二端与第三十电阻R30的第一端共接于第一NPN型三极管N1的基 极，第十三电容C13的第一端与第三十一电阻R31的第一端及第三十二电阻R32的第一端共接于第三二极管D3的阴极，第三二极管D3的阳极为输出开关模块111的电源端，第三十一电阻R31的第二端与第二NPN型三极管N2的基极共接于第一NPN型三极管N1的集电极，第三十二电阻R32的第二端与稳压二极管ZD的阴极以及第三十三电阻R33的第一端共接于第二NPN型三极管N2的集电极，第三十电阻R30的第二端与第十三电容C13的第二端、第一NPN型三极管N1的发射极、第二NPN型三极管N2的发射极以及稳压二极管ZD的阳极共接于地，第三十三电阻R33的第二端与第三十四电阻R34的第一端、第三十五电阻R35的第一端、第二NMOS管Q2的栅极以及第三NMOS管Q3的栅极共接，第三十四电阻R34的第二端为输出开关模块111的接地端，第二NMOS管Q2的漏极为输出开关模块111的输入端，第二NMOS管Q2的源极与第三十五电阻R35的第二端共接于第三NMOS管Q3的源极，第三NMOS管Q3的漏极为输出开关模块111的输出端。其中，第二NMOS管Q2和第三NMOS管Q3同时导通或截止以开启或关闭电源适配器100的直流电输出。 

图5示出了上述充电控制模块200的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下： 

充电控制模块200包括： 

电池连接器J1、主控制器U6、第十三电容C13、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第十四电容C14、第一肖特基二极管SD1、第二肖特基二极管SD2、第十五电容C15、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第三NPN型三极管N3、第三肖特基二极管SD3、第四NMOS管Q4以及第五NMOS管Q5； 

电池连接器J1连接电池300的多个电极，电池连接器J1的第一脚5A-1与第二脚5A-2共接于地，电池连接器J1的第一接地脚GND1和第二接地脚GND2共接于地，主控制器U6的第一输入输出脚RA0与电池连接器J1的第七脚5A-3和第八脚5A-4连接，主控制器U6的第二输入输出脚RA1、第七输入输出脚RC0、第八输入输出脚RC1及第九输入输出脚RC2分别与电池连接器J1的第六脚2A-4、第五脚2A-3、第四脚2A-2及第三脚2A-1连接，主控制器U6的模拟地脚VSS和地脚GND均接地，主控制器U6的第一空接脚NC0和第二空接脚NC1均空接，主控制器U6的电源脚VDD与第十三电容C13的第一端均与电池连接器J1的第七脚5A-3和第八脚5A-4共接，主控制器U6的第四输入输出脚RA3和第十一输入输出脚RC4与电子设备中的控制器300进行数据通信，第三十六电阻R36连接于主控制器U6的第四输入输出脚RA3与电源脚VDD之间，主控制器U6的第六输入输出脚RA5和第十二输入输出脚RC5分别连接适配器100中的主控模块107的第一通信端和第二通信端，第三十七电阻R37的第一端与第三十八电阻R38的第一端共接于主控制器U6的第十输入输出端RC3，第三十七电阻R37的第二端连接主控制器U6的电源脚VDD，第三十八电阻R38的第二端连接第三NPN型三极管N3的基极，主控制器U6的第五输入输出端RA4连接第十四电容C14的第一端，第十四电容C14的第二端与第一肖特基二极管SD1的阴极共接于第二肖特基二极管SD2的阳极，第三十九电阻R39的第一端与第十五电容C15的第一端共接于第二肖特基二极管SD2的阴极，第三十九电阻R39的第二端与第四十电阻R40的第一端及第三NPN型三极管N3的集电极均连接第四NMOS管Q4的栅极和第五NMOS管Q5的栅极，第四十电阻R40的第二端与第十五电容C15的第二端共接于地，第四NMOS管Q4的源极连接第一肖特基二极管SD1的阳 极，且还与电池连接器J1的第七脚5A-3和第八脚5A-4连接，第四NMOS管Q4的漏极连接第五NMOS管Q5的漏极，第五NMOS管Q5的源极与电子设备的通信接口20的电源线VBUS连接，第三NPN型三极管N3的发射极连接第三肖特基二极管SD3的阳极，第三肖特基二极管SD3的阴极接地。其中，主控制器U6具体可以是型号为PIC12LF1501、PIC12F1501、PIC16LF1503、PIC16F1503、PIC16LF1507、PIC16F1507、PIC16LF1508、PIC16F1508、PIC16LF1509或者PIC16F1509的单片机。 

在对电池400进行快速充电时，主控制器U6通过其第五输入输出脚RA4输出高电平驱动第四NMOS管Q4和第五NMOS管Q5导通，并通过其第十输入输出脚RC3输出低电平控制第三NPN型三极管N3关断，由于电池400本身就已经通过电子设备的通信接口20从电源适配器100获得直流电，所以此时通过第四NMOS管Q4和第五NMOS管Q5引入直流电可以起到增大对电池400的充电电流的作用，从而实现对电池300的快速充电；反之，当需要对电池400进行常规充电，或者因电源适配器100的输出存在过压和/或过流现象需要关闭电子设备的通信接口20时，主控制器U6则通过其第五输入输出脚RA4输出低电平控制第四NMOS管Q4和第五NMOS管Q5关断，并通过其第十输入输出脚RC3输出高电平控制第三NPN型三极管N3导通。 

另外，主控制器U6通过其第四输入输出脚RA3和第十一输入输出脚RC4与电子设备进行数据通信，主控制器U6可将电池400的电压和电量信息传送给电子设备的控制器300，且主控制器U6还可以根据电池400的电压判断电池400是否完成快速充电进程，如果是，则可以反馈快充关断指令告知电子设备将充电模式从快速充电模式切换至常规充电模式；在电源适配器100对电池400进行充电的过程中，如果电源适配器100与电池400之间的突然断开连接， 主控制器U6通过电池连接器J1检测电池300的电压并反馈充电终止指令告知控制器300关闭电子设备的通信接口20以终止对电池400的充电进程；再者，如果电子设备能够检测电池300的温度，则电子设备中的控制器300在温度异常时告知主控制器U6将第四NMOS管Q4和第五NMOS管Q5关断，以停止对电池300进行快速充电，同时电子设备将充电模式从快速充电模式切换至常规充电模式。 

此外，在对电池400进行快速充电时，如果电源适配器100的通信接口10的电源线VBUS和地线GND分别与电子设备的通信接口20的地线GND和电源线VBUS连接(即电源适配器100的通信接口10的电源线VBUS和地线GND分别与充电控制模块200的地和第五NMOS管Q5的源极连接)，此时也就是电源适配器100的通信接口10与电子设备的通信接口20反接，充电控制模块200中的地会接入直流电，而第五NMOS管Q5的源极会接地；为了避免造成元器件损坏的问题，如图6所示，充电控制模块200还可以进一步包括第六NMOS管Q6、第七NMOS管Q7及第四十一电阻R41，第六NMOS管Q6的源极连接第五NMOS管Q5的源极，第六NMOS管Q6的漏极连接第七NMOS管Q7的漏极，第七NMOS管Q7的源极连接第三NPN型三极管N3的集电极，第六NMOS管Q6的栅极与第七NMOS管Q7的栅极共接于第四十一电阻R41的第一端，第四十一电阻R41的第二端接地。 

当出现上述反接问题时，第四十一电阻R41的第二端从地接入直流电以驱动第六NMOS管Q6和第七NMOS管Q7关断，从而使从地进入充电控制模块200的直流电无法形成回路，以达到保护充电控制模块200中的元器件不受损坏的目的。 

综上所述，本实用新型实施例采用包括电源适配器100和充电控制模块 200的电池充电装置对电子设备中的电池400进行充电控制，在对电池400进行常规充电或快速充电过程中，电源适配器100与充电控制模块200进行数据通信，当电源适配器100判定其通信接口10所输出的直流电出现过压和/或过流时，电源适配器100告知充电控制模块200驱动电子设备中的控制器300关闭电子设备的通信接口20，并自行关闭直流电输出；当充电控制模块200在接收到电源适配器100的输出电压和输出电流时判定出现过压和/或过流时，充电控制模块200告知电源适配器100关闭直流电输出，并驱动电子设备中的控制器300关闭电子设备的通信接口20，从而在电源适配器100的通信接口10出现过压和/或过流输出时实现对电池400的过压和/或过流保护。 

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 (10)

1.一种电池充电装置，其特征在于，所述电池充电装置包括电源适配器和充电控制模块，所述充电控制模块内置于电子设备，并与所述电子设备中的控制器和电池连接，所述电源适配器通过其通信接口与所述电子设备的通信接口连接，且所述电池通过所述电子设备的通信接口从所述电源适配器获得充电，所述充电控制模块通过所述电子设备的通信接口与所述电源适配器进行数据通信； 

在对所述电池进行常规充电或快速充电时，所述电源适配器先判断其输出电压是否大于电压阈值和输出电流是否大于电流阈值，如果所述输出电压大于电压阈值和/或所述输出电流大于电流阈值，则所述电源适配器向所述充电控制模块发送第一充电关断指令并自行关闭直流电输出，所述充电控制模块根据所述第一充电关断指令驱动所述控制器关闭所述电子设备的通信接口；如果所述输出电压不大于电压阈值，且所述输出电流不大于电流阈值，则所述电源适配器将输出电压信息和输出电流信息反馈至所述充电控制模块，当所述充电控制模块根据所述输出电压信息和所述输出电流信息判定所述电源适配器的输出电压大于电压阈值和/或所述电源适配器的输出电流大于电流阈值时，所述充电控制模块向所述电源适配器反馈第二充电关断指令并驱动所述控制器关闭所述电子设备的通信接口，所述电源适配器根据所述第二充电关断指令关闭直流电输出；当所述充电控制模块根据所述输出电压信息和所述输出电流信息判定所述电源适配器的输出电压不大于电压阈值，且所述电源适配器的输出电流不大于电流阈值，则所述电源适配器继续对其输出电压和输出电流进行判断。 

2.如权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于，所述适配器包括EMI 滤波电路、高压整流滤波电路、隔离变压器、输出滤波电路以及电压跟踪与控制电路；市电经过所述EMI滤波电路进行电磁干扰滤除后，由所述高压整流滤波电路进行整流滤波处理输出高压直流电，所述高压直流电通过所述隔离变压器电气隔离后输出至所述输出滤波电路以进行滤波处理后为电池充电，所述电压跟踪与控制电路根据所述输出滤波电路的输出电压对所述隔离变压器的输出电压进行调整； 

所述电源适配器还包括电源模块、主控模块、电位调整模块、电流检测模块、电压检测模块以及输出开关模块； 

所述电源模块的输入端连接所述隔离变压器的次级端，所述主控模块的电源端、所述电位调整模块的电源端以及所述电流检测模块的电源端共接于所述电源模块的输出端，所述主控模块的高电位端和所述电位调整模块的高电位端均连接所述输出滤波电路的正输出端，所述电位调整模块的电位调节端连接所述电压跟踪与控制电路，所述电流检测模块的直流输入端连接所述输出滤波电路的正输出端，所述电流检测模块的检流反馈端连接所述主控模块的电流检测端，所述主控模块的时钟输出端和数据输出端连接所述电位调整模块的时钟输入端和数据输入端，所述电压检测模块的第一检测端和第二检测端分别连接所述电流检测模块的直流输出端和所述输出滤波电路的负输出端，所述电压检测模块的第一输出端和第二输出端分别连接所述主控模块的第一电压检测端和第二电压检测端，所述输出开关模块的输入端连接所述电流检测模块的直流输出端，所述输出开关模块的输出端连接所述电压检测模块的第三检测端，所述输出开关模块的接地端连接所述输出滤波电路的负输出端，所述输出开关模块的受控端和电源端分别连接所述主控模块的开关控制端和所述隔离变压器的次级端，所述输出滤波电路的输出负端、所述输出开关模块的输出端、所述主 控模块的第一通信端和第二通信端均连接所述电源适配器的通信接口； 

所述电源模块从所述隔离变压器获取电源并为所述主控模块、所述电位调整模块及所述电流检测模块供电；在对所述电子设备中的电池进行快速充电时，所述电位调整模块根据所述主控模块发出的控制信号驱动所述电压跟踪与控制电路调整所述隔离变压器的输出电压以对所述电池进行快速充电；所述电流检测模块和所述电压检测模块分别对所述电源适配器的输出电流和输出电压进行检测，并相应地反馈电流检测信号和电压检测信号至所述主控模块；所述输出开关模块根据所述主控模块发出的开关控制信号开启或关闭所述电源适配器的直流电输出； 

在对所述电池进行常规充电或快速充电时，所述主控模块根据所述电流检测信号判断所述电源适配器的输出电流是否大于电流阈值，并根据所述电压检测信号判断所述电源适配器的输出电压是否大于电压阈值，当所述输出电压大于所述电压阈值和/或所述输出电流大于电流阈值时，所述主控模块向所述充电控制模块发送第一充电关断指令，并控制所述输出开关模块关闭所述电源适配器的直流电输出，所述充电控制模块根据所述第一充电关断指令驱动所述控制器关闭所述电子设备的通信接口； 

当所述输出电压不大于电压阈值，且所述输出电流不大于电流阈值时，所述主控模块根据所述电压检测信号和所述电流检测信号向所述充电控制模块反馈输出电压信息和输出电流信息，所述充电控制模块根据所述输出电压信息和所述输出电流信息判断所述输出电压是否大于所述电压阈值，并判断所述输出电流是否大于所述电流阈值，如果所述输出电压大于所述电压阈值和/或所述输出电流大于电流阈值，则所述充电控制模块向所述主控模块反馈第二充电关断指令，并驱动所述控制器关闭所述电子设备的通信接口，所述主控模块根 据所述第二充电关断指令控制所述输出开关模块关闭所述电源适配器的直流电输出。 

3.如权利要求2所述的电池充电装置，其特征在于，所述电源模块包括： 

第一电容、稳压芯片、第二电容、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第三电容、第一电阻以及第二电阻； 

所述第一电容的第一端与所述稳压芯片的输入电源引脚和使能引脚的共接点为所述电源模块的输入端，所述第一电容的第二端与所述稳压芯片的地引脚共接于地，所述稳压芯片的开关引脚与所述第二电容的第一端共接于所述第一电感的第一端，所述稳压芯片的内部开关引脚与所述第二电容的第二端共接于所述第一二极管的阴极，所述稳压芯片的反馈电压引脚与所述第一电阻的第一端及所述第二电阻的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第二二极管的阴极共接于所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端与所述第一二极管的阳极、所述第一电阻的第二端及所述第三电容的第一端共接所形成的共接点为所述电源模块的输出端，所述第二二极管的阳极与所述第二电阻的第二端及所述第三电容的第二端共接于地。 

4.如权利要求2所述的电池充电装置，其特征在于，所述主控模块包括： 

主控芯片、第三电阻、参考电压芯片、第四电阻、第五电阻、第四电容、第六电阻、第七电阻、第一NMOS管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻； 

所述主控芯片的电源脚为所述主控模块的电源端，所述主控芯片的地脚接地，所述主控芯片的第一输入输出脚空接，所述第三电阻的第一端连接所述主控芯片的电源脚，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端共接于所述参考电压芯片的正极，所述参考电压芯片的负极接地，所述参考电压芯片U3 的空接脚空接，所述第四电阻的第二端连接所述主控芯片的第二输入输出脚，所述主控芯片的第三输入输出脚为所述主控模块的电流检测端，所述主控芯片的第四输入输出脚连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端与所述第四电的第一端共接于所述主控芯片的电源脚，所述第四电容的第二端接地，所述主控芯片的第五输入输出脚为所述主控模块的开关控制端，所述主控芯片的第六输入输出脚连接所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端与所述第一NMOS管的栅极共接于所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端与所述第一NMOS管的源极共接于地，所述第一NMOS管的漏极连接所述第八电阻的第一端，所述第八电阻的第二端为所述主控模块的高电位端，所述主控芯片的第七输入输出脚和第八输入输出脚分别为所述主控模块的时钟输出端和数据输出端，所述主控芯片的第十输入输出脚和第九输入输出脚分别为所述主控模块的第一电压检测端和第二电压检测端，所述主控芯片的第十一输入输出脚与第十二输入输出脚分别连接所述第九电阻的第一端和所述第十电阻的第一端，所述第十一电阻的第一端和所述第十二电阻的第一端分别所述连接第九电阻的第二端和所述第十电阻的第二端，所述第十一电阻的第二端和所述第十二电阻的第二端共接于地，所述第十三电阻的第一端和所述第十四电阻的第一端分别连接所述第九电阻的第二端和所述第十电阻的第二端，所述第十三电阻的第二端和所述第十四电阻的第二端共接于所述主控芯片的电源脚，所述第九电阻的第二端和所述第十电阻的第二端分别为所述主控模块的第一通信端和第二通信端。 

5.如权利要求2所述的电池充电装置，其特征在于，所述电位调整模块包括： 

第十五电阻、第十六电阻、数字电位器、第十七电阻、第十八电阻、第五 电容、第六电容以及第十九电阻； 

所述第十五电阻的第一端与所述第十六电阻的第一端、所述数字电位器的电源脚及所述第五电容的第一端的共接点为所述电位调整模块的电源端，所述第五电容的第二端与所述第六电容的第一端、所述数字电位器的地脚以及所述第十七电阻的第一端共接于地，所述第六电容的第二端连接所述数字电位器的电源脚，所述第十五电阻的第二端与所述数字电位器的串行数据脚的共接点为所述电位调整模块的数据输入端，所述第十六电阻的第二端与所述数字电位器的时钟输入脚的共接点为所述电位调整模块的时钟输入端，所述数字电位器的地址零脚接地，所述数字电位器的第一电位接线脚与所述第十八电阻的第一端共接于所述第十七电阻的第二端，所述第十八电阻的第二端与所述数字电位器的第二电位接线脚共接于所述第十九电阻的第一端，所述第十九电阻的第二端为所述电位调整模块的高电位端，所述数字电位器的电位抽头脚为所述电位调整模块的电位调节端。 

6.如权利要求2所述的电池充电装置，其特征在于，所述电流检测模块包括： 

第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第七电容、第八电容、检流芯片、第二十三电阻、第九电容、第十电容以及第二十四电阻； 

所述第二十电阻的第一端和第二端分别为所述电流检测模块的直流输入端和直流输出端，所述第二十一电阻的第一端和所述第二十二电阻的第一端分别连接所述第二十电阻的第一端和第二端，所述第二十一电阻的第二端与所述第七电容的第一端共接于所述检流芯片的输入正脚，所述第二十二电阻的第二端与所述第八电容的第一端共接于所述检流芯片的输入负脚，所述检流芯片的电源脚与所述第九电容的第一端的共接点为所述电流检测模块的电源端，所述 检流芯片的空接脚空接，所述检流芯片的输出脚连接所述第二十三电阻的第一端，所述第二十三电阻的第二端为所述电流检测模块的检流反馈端，所述第十电容的第一端与所述第二十四电阻的第一端共接于所述第二十三电阻的第二端，所述第七电容的第二端与所述第八电容的第二端、所述第九电容的第二端、所述第十电容的第二端、所述第二十四电阻的第二端、所述检流芯片的地脚、第一基准电压脚及第二基准电压脚共接于地。 

7.如权利要求2所述的电池充电装置，其特征在于，所述电压检测模块包括： 

第二十五电阻、第二十六电阻、第十一电容、第十二电容、第二十七电阻以及第二十八电阻； 

所述第二十五电阻的第一端为所述电压检测模块的第一检测端，所述第二十五电阻的第二端与所述第二十六电阻的第一端及所述第十一电容的第一端的共接点为所述电压检测模块的第二输出端，所述第二十六电阻的第二端为所述电压检测模块的第二检测端，所述第十一电容的第二端与所述第十二电容的第一端及所述第二十七电阻的第一端共接于所述第二十六电阻的第二端，所述第十二电容的第二端与所述第二十七电阻的第二端及所述第二十八电阻的第一端的共接点为所述电压检测模块的第一输出端，所述第二十八电阻的第二端为所述电压检测模块的第三检测端。 

8.如权利要求2所述的电池充电装置，其特征在于，所述输出开关模块包括： 

第二十九电阻、第三十电阻、第十三电容、第三十一电阻、第一NPN型三极管、第三十二电阻、第二NPN型三极管、第三二极管、稳压二极管、第三十三电阻、第三十四电阻、第三十五电阻、第二NMOS管以及第三NMOS 管； 

所述第二十九电阻的第一端为所述输出开关模块的受控端，所述第二十九电阻的第二端与所述第三十电阻的第一端共接于所述第一NPN型三极管的基极，所述第十三电容的第一端与所述第三十一电阻的第一端及所述第三十二电阻的第一端共接于所述第三二极管的阴极，所述第三二极管的阳极为所述输出开关模块的电源端，所述第三十一电阻的第二端与所述第二NPN型三极管的基极共接于所述第一NPN型三极管的集电极，所述第三十二电阻的第二端与所述稳压二极管的阴极以及所述第三十三电阻的第一端共接于所述第二NPN型三极管的集电极，所述第三十电阻的第二端与所述第十三电容的第二端、所述第一NPN型三极管的发射极、所述第二NPN型三极管的发射极以及所述稳压二极管的阳极共接于地，所述第三十三电阻的第二端与所述第三十四电阻的第一端、所述第三十五电阻的第一端、所述第二NMOS管的栅极以及所述第三NMOS管的栅极共接，所述第三十四电阻的第二端为所述输出开关模块的接地端，所述第二NMOS管的漏极为所述输出开关模块的输入端，所述第二NMOS管的源极与所述第三十五电阻的第二端共接于所述第三NMOS管的源极，所述第三NMOS管的漏极为所述输出开关模块的输出端。 

9.如权利要求1或2所述的电池充电装置，其特征在于，所述充电控制模块包括： 

电池连接器、主控制器、第十三电容、第三十六电阻、第三十七电阻、第十四电容、第一肖特基二极管、第二肖特基二极管、第十五电容、第三十八电阻、第三十九电阻、第四十电阻、第三NPN型三极管、第三肖特基二极管、第四NMOS管以及第五NMOS管； 

所述电池连接器连接所述电池的电极，所述电池连接器的第一脚与第二脚 共接于地，所述电池连接器的第一接地脚和第二接地脚共接于地，所述主控制器的第一输入输出脚与所述电池连接器的第七脚和第八脚连接，所述主控制器的第二输入输出脚、第七输入输出脚、第八输入输出脚及第九输入输出脚分别与所述电池连接器的第六脚、第五脚、第四脚及第三脚连接，所述主控制器的模拟地脚和地脚均接地，所述主控制器的第一空接脚和第二空接脚均空接，所述主控制器的电源脚与所述第十三电容的第一端均与所述电池连接器的第七脚和第八脚共接，所述主控制器的第四输入输出脚和第十一输入输出脚与所述电子设备中的控制器进行数据通信，所述第三十六电阻连接于所述主控制器的第四输入输出脚与电源脚之间，所述主控制器的第六输入输出脚和第十二输入输出脚分别连接所述适配器中的主控模块的第一通信端和第二通信端，所述第三十七电阻的第一端与所述第三十八电阻的第一端共接于所述主控制器的第十输入输出端，所述第三十七电阻的第二端连接所述主控制器的电源脚，所述第三十八电阻的第二端连接所述第三NPN型三极管的基极，所述主控制器的第五输入输出端连接所述第十四电容的第一端，所述第十四电容的第二端与所述第一肖特基二极管的阴极共接于所述第二肖特基二极管的阳极，所述第三十九电阻的第一端与所述第十五电容的第一端共接于所述第二肖特基二极管的阴极，所述第三十九电阻的第二端与所述第四十电阻的第一端及所述第三NPN型三极管的集电极均连接所述第四NMOS管的栅极和所述第五NMOS管的栅极，所述第四十电阻的第二端与所述第十五电容的第二端共接于地，所述第四NMOS管的源极连接所述第一肖特基二极管的阳极，且还与所述电池连接器的第七脚和第八脚连接，所述第四NMOS管的漏极连接所述第五NMOS管的漏极，所述第五NMOS管的源极与所述电子设备的通信接口的电源线连接，所述第三NPN型三极管的发射极连接所述第三肖特基二极管的阳极，所述第三 肖特基二极管的阴极接地。 

10.如权利要求9所述的电池充电装置，其特征在于，所述充电控制模块还包括第六NMOS管、第七NMOS管及第四十一电阻；所述第六NMOS管的源极连接所述第五NMOS管的源极，所述第六NMOS管的漏极连接所述第七NMOS管的漏极，所述第七NMOS管的源极连接所述第三NPN型三极管的集电极，所述第六NMOS管的栅极与所述第七NMOS管的栅极共接于所述第四十一电阻的第一端，所述第四十一电阻的第二端接地。