CN204028737U - 一种电池模拟电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池模拟电路，包括有顺次连接的变压器、第一整流滤波电路、输出调节电路及输入输出电路，输出调节电路通过电压采样电路而与电压比较电路连接，电压比较电路还连接有电压设定电路，电压比较电路的输出端连接有输入输出切换电路，输入输出切换电路的输出端连接有输入调节电路及输出调节电路，输入调节电路与输出调节电路连接，且与功率地连接，还设有电流采样电路、输入电流设定电路、输入电流比较电路、输出电流设定电路及输出电流比较电路，用于实现输入电流或输出电流的调节。本实用新型实现了输入电压与输出电压之间的无缝切换，即可以模拟电池充电状态也可以模拟电池放电状态，使用更加方便，且实现恒流恒压输入、输出。

Description

一种电池模拟电路

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种电池模拟电路。

背景技术

在研制电池充电器时，使用实际的电池很不方便，因为电池短路时会传导数十安培以上的电流，且电池的电压会动态变化不可控制，致使测试比较困难。在实际的电池充放电管理系统应用测试过程中，需要使用电池进行设备性能快速测试，即电压输出设备作为输入信号，尤其是需要使用电池对设备进行充放电循环、老化循环和充放电保护以及管理等方面的快速测试时，就必须要使用串联的稳压电源来模拟电池的电压和电流信号已验证设备的性能。

已有的技术中，多采用三极管串联稳压电路实现模拟电池电压输出，此种系统存在输出电压精度低、温度漂移大以及安全性和稳定性差的缺点，无法满足用户的需求。在申请号为200720122169.X的专利中提出的电池模拟电路中，采用电压源和电流源的特点及放大器的精准度，产生稳定的模拟电压，其通过串联电阻的方式模拟电池，输出电池电压单一，不具备可调性。

发明内容

本实用新型在于解决上述现有电池模拟电路存在的只能模拟输出模式，且输出电压不可调的技术问题，提供一种可以根据接入负载的类型而自动切换为输入模式或者输出模式，且电流、电压可调的电池模拟电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下所述的技术方案。一种电池模拟电路，包括有:一变压器，其用于将市电转换为低压电；一第一整流滤波电路，其连接于所述变压器的低压侧，用于对所述变压器输出的交流电进行整流滤波；一输出调节电路，其连接于所述第一整流滤波电路的输出侧，用于调节输出电压及输出电流；一输入输出电路，其与所述输出调节电路连接，用于连接负载，并对输入或输出电压进行滤波；一输入调节电路，其与所述输入输出电路连接，用于调节输入电压及输入电流；一设定电路，其包括输入电流设定电路、输出电流设定电路及电压设定电路，所述输入电流设定电路用于设定一预设输入电流，所述输出电流设定电路用于设定一预设输出电流，所述电压设定电路用于设定一预设电压；一采样电路，其包括电流采样电路及电压采样电路，所述电流采样电路用于采样所述输出调节电路的输出电流或所述输入调节电路的输入电流；所述电压采样电路用于采样所述输出调节电路的输出电压或所述输入调节电路的输入电压；一输入输出切换电路，其分别与所述输出调节电路及所述输入调节电路连接，用于切换输入或输出模式；一电压比较电路，其分别于所述输入输出切换电路、所述电压采样电路及所述电压设定电路连接，用于将所述电压采样电路采样的输入或输出电压与所述电压设定电路设定的预设电压进行比较，据此输出电压信号控制所述输入输出切换电路切换为输入模式或者输出模式；一输出电流比较电路，其分别与所述输出调节电路、所述输出电流设定电路及电流采样电路连接，用于将电流采样电路采样的输出电流与所述预设输出电流进行比较，据此输出的电压信号控制所述输出调节电路将输出电流调节为所述预设输出电流；一输入电流比较电路，其分别与所述输入调节电路、所述输入电流设定电路及所述电流采样电路连接，用于将电流采样电路采样的输入电流与所述预设输入电流进行比较，据此输出的电压信号控制所述输入调节电路将输入电流调节为所述预设输入电流。

其进一步技术方案为，所述输入输出切换电路包括输入驱动电路、输出驱动电路及偏压电路，所述输出驱动电路连接于所述电压比较电路与所述输出调节电路之间，用于为所述输出调节电路提供驱动电压；所述输入驱动电路连接于所述电压比较电路与所述输入调节电路之间，用于为所述输入调节电路提供驱动电压；所述偏压电路连接于所述输出驱动电路与所述输入驱动电路之间，为所述输出驱动电路及所述输入驱动电路提供偏置电压。

其进一步技术方案为，所述输入驱动电路包括一第一三极管及一第一分压电路，所述第一三极管的基极通过所述第一分压电路而与所述电压比较电路连接，其发射极与所述负电源连接，其集电极与所述输入调节电路连接；所述输出驱动电路包括一第二三极管及一第二分压电路，所述第二三极管的基极通过所述第二分压电路而与所述电压比较电路连接，其发射极与所述正电源连接，其集电极与所述输出调节电路连接；所述偏压电路包括一第三三极管及一第三分压电路，所述第三分压电路分别与所述第一三极管及所述第二三极管连接，所述第三三极管的基极与所述第三分压电路连接，其集电极与所述第二三极管的集电极连接，其发射极与所述第一三极管的集电极连接。

其进一步技术方案为，所述输入调节电路包括一第一保护电路及一PMOS场效应管，所述PMOS场效应管的栅极与所述第一三极管的集电极连接，其源极与所述输入输出电路连接，其漏极连接于电源地；所述输出调节电路包括一第二保护电路及一NMOS场效应管，所述NMOS场效应管的栅极与所述第二三极管的集电极连接，其源极与所述输入输出电路连接，其漏极连接于输入电源。

其进一步技术方案为，所述电流采样电路包括一电流采样电阻及一第一差动放大电路，所述电流采样电阻连接于所述输入调节电路与所述输出调节电路的连接端与所述输入输出电路之间，所述第一差动放大电路的第一输入端与其第二输入端分别连接于所述电流采样电阻的两端，其输出端分别与所述输入电流比较电路及所述输出电流比较电路连接，所述第一差动放大电路的第一输入端连接有一基准电压电路。

其进一步技术方案为，所述电压采样电路包括第一电压采样电阻、第二电压采样电阻及第二差动放大电路，所述第二差动放大电路的第一输入端通过所述第一电压采样电阻连接于所述输出电路的输入端，所述第二差动放大电路的第二输入端通过所述第二电压采样电阻与功率地连接，所述第二差动放大电路的第一输入端还连接有一所述基准电压电路。

其进一步技术方案为，所述输入电流比较电路包括有一第一比较器及第一驱动电路，所述第一比较器的同相输入端与所述电流采样电路的输出端连接，其反相输入端与所述输入电流设定电路连接，所述第一比较器的输出端连接于所述第一驱动电路的输入端，所述第一驱动电路的输出端与所述输入调节电路连接；所述输出电流比较电路包括有一第二比较器及一第二驱动电路，所述第二比较器的同相输入端与所述电流采样电路的输出端连接，其反相输入端与所述输出电流设定电路连接，所述第二比较器的输出端连接于所述第二驱动电路的输入端，所述第二驱动电路的输出端与所述输出调节电路连接。

其进一步技术方案为，所述电压比较电路包括一第三比较器，所述第三比较器的同相输入端与所述电压采样电路的输出端连接，其反相输入端与所述电压设定电路连接，其输出端与所述输入输出切换电路的输入端连接。

其进一步技术方案为，所述基准电压电路选用型号为LM4140参考电压芯片。

其进一步技术方案为，所述输入输出电路包括滤波电路、保护电路及负载接口，所述滤波电路并联于所述电压采样电路的两端，所述保护电路与所述滤波电路并联，所述负载接口并联于所述保护电路的两端。

本实用新型的有益技术效果在于：该电池模拟电路引入输入输出切换电路，根据测量接入负载的电压可以自动切换为输入模式或者输出模式，实现输入电压与输出电压之间的无缝切换，即可以模拟电池充电状态也可以模拟电池放电状态，使用更加方便，且实现恒流恒压输入、输出。

附图说明

图1为本实用新型电池模拟电路的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中变压器、第一电源电路、第二电源电路及基准电压电路的原理示意图。

图3为本实用新型实施例中去掉图2所示部分电路的剩余部分电路原理图。

具体实施方式

为阐述本实用新型的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

参考图1所示，为本实用新型提供的电池模拟电路包括有：

一变压器10，其用于将市电转换为低压电；一第一整流滤波电路20，其连接于变压器10的低压侧，用于对变压器10输出的交流电进行整流滤波；一输出调节电路30，其连接于第一整流滤波电路20的输出侧，用于调节输出电压及输出电流；一输入输出电路40，其与输出调节电路30连接，用于连接负载，并对输入或输出电压进行滤波；一输入调节电路31，其与输入输出电路40连接，用于调节输入电压及输入电流；一设定电路，其包括输入电流设定电路90、输出电流设定电路92及电压设定电路91，所述输入电流设定电路90用于设定一预设输入电流，输出电流设定电路92用于设定一预设输出电流，电压设定电路91用于设定一预设电压；一采样电路，其包括电流采样电路50及电压采样电路51，电流采样电路50用于采样输出调节电路30的输出电流或输入调节电路31的输入电流；电压采样电路51用于采样输出调节电路30的输出电压或输入调节电路31的输入电压；一输入输出切换电路80，其分别与输出调节电路30及输入调节电路31连接，用于切换输入或输出模式；一电压比较电路70，其分别于输入输出切换电路80、电压采样电路51及电压设定电路91连接，用于将电压采样电路51采样的输入或输出电压与电压设定电路91设定的预设电压进行比较，据此输出电压信号控制输入输出切换电路80切换为输入模式或者输出模式；一输出电流比较电路61，其分别于输出调节电路30、输出电流设定电路92及电流采样电路50连接，用于将电流采样电路50采样的输出电流与输出电流设定电路92设定的预设输出电流进行比较，据此输出的电压信号控制输出调节电路30将输出电流调节为预设输出电流；一输入电流比较电路60，其分别与输入调节电路31、输入电流设定电路90及电流采样电路50连接，用于将电流采样电路50采样的输入电流与输入电流设定电路90设定的预设输入电流进行比较，其输出的电压信号控制输入调节电路31将输入电流调节为预设输入电流。

工作中，输入输出电路40外接负载，当负载为可提供电源的装置时，比如充电器，由电压采样电路51采样负载两端电压的情况，电压比较电路70将采样电压与电压设定电路91设定的预设电压进行比较，电压采样电路51采样的电压高于电压设定电路91设定的预设电压，则输入输出切换电路80切换为输入模式，并控制输入调节电路31将输入电压调节为预设电压，输入电流比较电路60将电流采样电路50采样的电流与输入电流设定电路90设定的预设输入电流进行比较，据此输出电压控制输入调节电路31将输入电流调节为预设输入电流。当负载为手机等消耗电能的装置时，比如手机，电压采样电路51采样的电压低于电压设定电路91设定的电压，则输入输出切换电路80切换为输出模式，并控制输出调节电路30将输出电压调节为预设电压，输出电流比较电路61将电流采样电路50采样的电流与输出电流设定电路92设定的预设电流进行比较，据此输出电压控制输出调节电路30将输出电流调节为预设输出电流。该电池模拟电路实现了输入电压与输出电压之间的无缝切换，即可以模拟电池充电状态也可以模拟电池放电状态，使用更加方便，且实现恒流恒压输入、输出。

结合图2、图3所示，为本实用新型的一个具体实现，并不作为对本实用新型提供的电池模拟电路的限制。

变压器10包括输入绕组T、第一输出绕组T1及第二输出绕组T2，第一输出绕组T1输出的交流电经过第一整流滤波电路20整流滤波后输出直流电压，第二输出绕组T2输出的交流电经过第二整流滤波电路整流滤波后输出直流电压，第一输出绕组T1与第二输出绕组T2是隔离开的。

第一整流滤波电路20将变压器10的第一输出绕组T1输出的交流电压整流滤波为直流电输出至调节电路30，其包括第一整流桥堆电路DB2和第一滤波电路，该第一整流桥堆电路DB2优选为KBP307集成芯片，其二AC引脚分别连接于第一输出绕组T1的电源正极与电源负极，其V+引脚输出正电压，V-引脚输出负电压，第一滤波电路并联于第一整流桥堆电路DB2的V+引脚与V-引脚之间，其与V-引脚的连接端与功率地PGND连接，其与V+引脚的连接端输出电压Vin，第一滤波电路包括并联的电容C77与电容C78，用以为电压Vin滤波。

第二整流滤波电路21将第二输出绕组T2输出的交流电转化为+V、-V及Vref多组直流工作电源。第二整流滤波电路21包括第二整流桥堆电路DB1、第二滤波电路、稳压电路，第二整流桥堆电路DB1优选为GBU1010全桥整流集成芯片，其二交流引脚AC分别连接于第二输出绕组T2的电源正极与电源负极。第二滤波电路用于对第二整流桥堆电路DB1的正电压引脚V+输出的电压及其负电压引脚V-输出的电压进行滤波，其包括电容C38、电容C39、电容C41及电容C42，其中，电容C38与电容C39并联后一端连接于第二整流桥堆电路DB1的正电压引脚V+，另一端与地GND连接，电容C41与电容C42并联后一端与第二整流桥堆电路DB1的负电压引脚V-连接，另一端与地GND连接。稳压电路包括集成稳压芯片IC2及集成稳压芯片IC3及第三滤波电路，集成稳压芯片IC2的输入引脚IN与第二整流桥堆电路DB1的正电压引脚V+连接，其接地脚GND与地GND连接，集成稳压芯片IC3的输入引脚IN与第二整流桥堆电路DB1的负电压引脚V-连接，其接地脚GND与地GND连接，第三滤波电路并联于集成稳压芯片IC2的输出端OUT与集成稳压芯片IC3的输出端OUT之间，第三滤波电路用于对稳压电路输出的直流电压进行滤波，其包括电容C33、电容C34、电容C43及电容C44，其中，电容C33与电容C43串联后再与串联的电容C34与电容C44并联，电容C33与电容C43的连接端接地GND，电容C34与电容C44的连接端接地GND。第二输出绕组T2输出的交流电压通过第二整流桥堆电路DB1整流及第二滤波电路滤波后输出直流电压，再通过线型稳压电路将直流电压转化为+V与-V，为相关电路供电。

基准电压电路22包括基准电压芯片IC1，优选为LM4140，用于将+5V电压转换为基准电压REF1.24V，其输入电压引脚VIN及使能引脚EN均与电容C5与电容C6与第三稳压芯片U3输出引脚OUT的连接端连接，其使能引脚EN通过一滤波电容C60与地GND连接，其引脚1、4、7、8均与地GND连接，其引脚NC悬空，其输出引脚REF通过滤波电容C61输出参考电压REF1.24V，该滤波电容C61一端连接于基准电压芯片IC1的输出引脚REF，另一端与地GND连接，用于对输出的基准电压REF滤波。

结合图3所示，输入输出切换电路80用于根据电压比较电路70将电压采样电路51采样到的电压与电压设定电路91设定的预设电压比较后的输出电压判断电路的工作模式，是处于输入模式还是处于输出模式。输入输出切换电路80包括输入驱动电路、输出驱动电路及偏压电路，输出驱动电路连接于电压比较电路70与输出调节电路30之间；输入驱动电路连接于电压比较电路70与输入调节电路31之间；偏压电路连接于输出驱动电路与输入驱动电路之间。

具体的，输入驱动电路用以驱动输入调节电路31，并根据电压比较电路70的输出电压控制输入调节电路31以调节输入的电压，其包括一第一三极管Q7及一第一分压电路，该第一分压电路具体为串联连接的电阻R29及电阻R34，电阻R29的自由端与电压比较电路70的输出端连接，电阻R34的自由端与一负电源-V连接，第一三极管Q7的基极与电阻R29与电阻R34的连接端连接，其发射极与负电源-V连接，其集电极与输入调节电路31连接；输出驱动电路用以驱动输出调节电路30，并根据电压比较电路70的输出电压控制输出调节电路30以调节输出的电压，其包括一第二三极管Q3及一第二分压电路，该第二分压电路具体为串联连接的电阻R12及电阻R18，电阻R18的自由端与所述电压比较电路70的输出端连接，电阻R12的自由端与一正电源+V连接，第二三极管Q3的基极与电阻R12与电阻R18的连接端连接，其发射极与正电源+V连接，其集电极与输出调节电路30连接；偏压电路用于为输出驱动电路及输入驱动电路提供偏置电压，其包括一第三三极管Q5及一第三分压电路，所述第三分压电路具体为串联连接的电阻R19、电位器RW1及电阻R30，电阻R30的自由端与第一三极管Q7的集电极连接，电阻R19的自由端与第二三极管Q3的集电极连接，第三三极管Q5的基极连接于电位器RW1与电阻R30的连接端连接，其集电极与第二三极管Q3的集电极连接，其发射极与第一三极管Q7的集电极连接。

输入调节电路31用于调节输入电压及输入电流，其包括一第一保护电路及一PMOS场效应管Q6，该PMOS场效应管Q6的栅极与第一三极管Q7的集电极连接，其源极与输入输出电路40连接，其漏极连接于功率地PGND，通过调节其栅极的电压来调节输入的电压及电流，第一保护电路用于保护PMOS场效应管，其包括串联的电容C51及电阻R32，电容C51的自由端与地GND连接，电阻R32的自由端与PMOS场效应管Q6的栅极连接。优选的，PMOS场效应管Q6的栅极与一第一保护二极管D10的阴极连接，该第一保护二极管D10的阳极与输入电流设定电路90的输出端连接，第一保护二极管D10在输入电流超出正常范围时起到保护作用，当输入电流设定电路90设定的输入电流较大超出正常范围时，第一三极管Q7全部导通，三极管Q8全部导通，此时PMOS场效应管Q6的栅极电压较低而使得PMOS场效应管Q6停止工作，防止大电流烧坏器件。

输出调节电路30用于调节输出电压及输出电流，其包括一第二保护电路及一NMOS场效应管Q4，NMOS场效应管Q4的栅极与第二三极管Q3的集电极连接，其源极与输入输出电路40连接，其漏极连接于输入电源Vin，通过调节其栅极的电压来调节输出的电压及电流，第二保护电路用于保护NMOS场效应管Q4，其包括串联的电容C48及电阻R17，电容C48的自由端与地GND连接，电阻R17的自由端与NMOS场效应管Q4的栅极连接。优选的，NMOS场效应管Q4的栅极与一第二保护二极管D3的阳极连接，该第二保护二极管D3的阴极与输出电流设定电路92的输出端连接，第二保护二极管D3在输出电流超出正常范围时起到保护作用，当输出电流设定电路92设定的输出电流较大超出正常范围时，第二三极管Q3全部导通，三极管Q2全部导通，此时NMOS场效应管Q4的栅极电压较低而使得NMOS场效应管Q4停止工作，防止大电流烧坏器件。

输入输出电路40用于连接负载，并对输入或输出电压进行滤波，其包括滤波电路、保护电路及负载接口，滤波电路的输入端并联于所述电压采样电路的两端，保护电路与滤波电路并联，负载接口并联于保护电路的两端。具体的，滤波电路包括电容C62、电容C64及电容C66，对输入或输出的电压进行滤波处理。保护电路包括二极管D12，可以防止负载反接而烧毁电路。负载接口包括接口IN/OUT，用于连接负载。

所述电流采样电路50用于采样并放大输入或输出电流，其包括一采样电阻Rsample及一第一差动放大电路，电流采样电阻Rsample连接于输入调节电路31与输出调节电路30的连接端与输入输出电路40之间，第一差动放大电路的第一输入端与其第二输入端分别连接于电流采样电阻Rsample的两端，其输出端分别与输入电流比较电路60及输出电流比较电路61连接，第一差动放大电路的第一输入端连接有一基准电压电路22。第一差动放大电路对采样的电流进行差动放大，其包括集成运放U4，集成运放U4的反相输入端通过电容C26与电阻R3并联组成的滤波电路而与采样电阻Rsample与NMOS场效应管Q4的源极连接端连接，电容C26与电阻R3并联组成的滤波电路可以加快集成运放U4的响应速度，集成运放U4的同相输入端通过电容C11与电阻R2并联组成的滤波电路而与采样电阻Rsample的另一端连接，电容C11与电阻R2并联组成的滤波电路可以加快集成运放U4的响应速度，在集成运放U4的同相输入端还连接有一电容C1，与电容C1并联有一电阻R1，在电容C1与电阻R1连接的自由端与基准电压电路22的输出电压Vref连接，该基准电压电路22可以提供稳定的参考电压，于集成运放U4的反相输入端与其输出端之间连接有一第一反馈电路，该第一反馈电路用于稳定第一差动放大电路U4的静态工作点及抑制高频自激，其包括一电阻R4及一电容C27，该电阻R4与该电容C27并联。通过采样电阻Rsample采集电流，并将电流通过集成运放U4进行运算放大处理，通过基准电压电路22提高参考电压值，使集成运放U4工作在一个需要的电压范围内，有利于稳定静态工作点，提高电流调节的准确性。

输入电流比较电路60用以将电流采样电路50采样的电流与输入电流设定电路90设定的预设输入电流做比较，据此输出电压控制输入调节电路31以使输入电流为预设输入电流，其包括有一第一比较器及第一驱动电路，第一比较器的同相输入端与电流采样电路50的输出端连接，其反相输入端与输入电流设定电路90连接，第一比较器的输出端连接于第一驱动电路的输入端，该第一驱动电路的输出端与输入调节电路31连接。具体的，第一比较器包括集成运放U6，集成运放U6的同相输入端通过一电阻R41而与集成运放U4的输出端连接，电阻R41的两端并联有一电容C57，电阻R41与电容C57用以加快集成运放U6的响应速度，集成运放U6的反相输入端通过一电阻R42与输入电流设定电路90连接，在集成运放U6的反相输入端与电阻R42的连接端连接有一电容C67，电容C67的另一端与地GND连接，起到滤波的作用。输入电流设定电路90用于设定输入的电流，其包括串联的电位器RW14与电位器RW12，电位器RW14的自由端与基准电压电路22的输出电压Vref连接，电位器RW12的自由端与地GND连接，电阻R42与电位器RW12连接，在电位器RW12与电阻R42之间连接有一滤波电容C60，电容C60的另一端与地GND连接。第一驱动电路为推挽电路，用以提升驱动能力，其包括三极管Q8与三极管Q9，三极管Q8的集电极与正电压+V连接，其发射极通过一电阻R40与其基极连接，其基极通过电阻R39与集成运放U6的输出端连接，三极管Q9的集电极与三极管Q8的发射极连接，其基极连接于电阻R39与电阻R40的连接端，其发射极与负电压-V连接，三极管Q9的集电极与三极管Q8的发射极的连接端通过一二极管D10而与输入输出切换电路30连接，二极管D10起到保护的作用，防止电流倒流，而且，三极管Q9的集电极与三极管Q8的发射极的连接端通过一电容C71与电阻R46串联而连接于集成运放U6的反相输入端，形成补偿电路。

输出电流比较电路61用以将电流采样电路50采样的电流与输出电流设定电路90设定的预设输出电流做比较，据此输出电压控制输出调节电路30以使输出电流为预设输出电流，其包括有一第二比较器及一第二驱动电路，所述第二比较器的同相输入端与电流采样电路50的输出端连接，其反相输入端与输出电流设定电路92连接，第二比较器的输出端连接于第二驱动电路的输入端，第二驱动电路的输出端与所述输出调节电路30连接。具体的，第二比较器包括集成运放U8，集成运放U8的同相输入端通过一电阻R9而与集成运放U4的输出端连接，电阻R9的两端并联有一电容C10，电阻R9与电容C10用以加快集成运放U8的响应速度，集成运放U8的反相输入端通过一电阻R10与输出电流设置电路连接，在集成运放U8的反相输入端与电阻R10的连接端连接有一电容C37，电容C37的另一端与地GND连接，起到滤波的作用。输入电流设定电路用于设定输出电流，其包括串联的电位器RW15与电位器RW16，电位器RW15的自由端与基准电压电路22的输出电压Vref连接，电位器RW16的自由端与地GND连接，电阻R10与电位器RW16连接，在电位器RW16与电阻R10之间连接有一滤波电容C59，电容C59的另一端与地GND连接。第二驱动电路为推挽电路，用以提升电压的驱动能力，其包括三极管Q1与三极管Q2，三极管Q1的集电极与正电压+V连接，其发射极通过一电阻R7与其基极连接，其基极通过电阻R6与集成运放U8的输出端连接，三极管Q2的集电极与三极管Q1的发射极连接，其基极连接于电阻R6与电阻R7的连接端，其发射极与负电压-V连接，三极管Q1的集电极与三极管Q2的发射极的连接端通过一二极管D3而与输入输出切换电路30连接，二极管D3起到保护的作用，防止电流倒流，而且，三极管Q1的集电极与三极管Q2的发射极的连接端通过一电容C40与电阻R14串联而连接于集成运放U8的反相输入端，形成补偿电路。

电压采样电路51用于采样并放大输入或输出电压，其第一电压采样电阻R31、第二电压采样电阻R48及第二差动放大电路，第二差动放大电路的第一输入端通过第一电压采样电阻R31连接于输出电路的输入端，第二差动放大电路的第二输入端通过第二电压采样电阻R48与功率地PGND连接，第二差动放大电路的第一输入端还连接有一基准电压电路22。具体的，第二差动放大电路包括集成运放U5，其反相输入端通过电容C72与电阻R47并联组成的滤波电路而与负载的负电压端连接，电容C73与电阻R47并联组成的滤波电路可以加快集成运放U5的响应速度，集成运放U5的同相输入端通过电容C56与电阻R33并联组成的滤波电路而与负载的正电压端连接，电容C56与电阻R33并联组成的滤波电路可以加快集成运放U5的响应速度，在集成运放U5的同相输入端还连接有一电容C58，与电容C58并联有一电阻R36，在电容C58与电阻R36连接的自由端与基准电压电路22的输出电压Vref连接，该基准电压电路可以提供稳定的参考电压，于集成运放U5的反相输入端与其输出端之间连接有一第二反馈电路，该第二反馈电路用于稳定第二差动放大电路U5的静态工作点及抑制高频自激，其包括一电阻R45及一电容C70，该电阻R45与该电容C70并联。采集到的输入电压或输出电压的经过集成运放U5运算放大处理，通过基准电压电路22的电压Vref提高参考电压值，使集成运放U5工作在一个需要的电压范围内，有利于稳定静态工作点，提高电压调节的准确性。

电压比较电路70用于将电压采样电路51采样的输入电压或输出电压与电压设定电路91设定的预设电压做比较，据此输出电压用以切换工作模式并调节输入电压或输出电压，其包括一第三比较器，该第三比较器的同相输入端与电压采样电路的输出端连接，其反相输入端与电压设定电路91连接，其输出端与输入输出切换电路80的输入端连接。具体的，第三比较器包括集成运放U7，集成运放U7的同相输入端通过一电阻R20而与集成运放U5的输出端连接，电阻R20的两端并联有一电容C47，电阻R20与电容C47用以加快集成运放U7的响应速度，集成运放U7的反相输入端通过一电阻R23与电压设定电路91连接，在集成运放U7的反相输入端与电阻R23的连接端连接有一电容C52，电容C52的另一端与地GND连接，起到滤波的作用。电压设定电路91用于设定输入电压或输出电压，其包括串联的电位器RW13与电位器RW11，电位器RW13的自由端与基准电压电路22的输出电压Vref连接，电位器RW11的自由端与地GND连接，电阻R23与电位器RW11连接，在电位器RW11与电阻R23之间连接有一滤波电容C61，电容C61的另一端与地GND连接。

综上所述，本实用新型可以实现输入电压与输出电压的无缝切换，即当接入的负载电压大于预设电压时，电路自动切换为充电状态，从负载吸收电能，当接入负载的电压小于预设电压时，电路自动切换为放电状态，为负载提供电能，可以实现恒压与恒流输入或输出，本实用新型使用更加方便，采用差分放大电路温漂小，具有较高的精度，电路使用模拟器件，实现电压连续可调、电流连续可调的功能。

以上对本实用新型进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种电池模拟电路，其特征在于，包括有: 

一变压器(10)，其用于将市电转换为低压电； 

一第一整流滤波电路(20)，其连接于所述变压器(10)的低压侧，用于对所述变压器(10)输出的交流电进行整流滤波； 

一输出调节电路(30)，其连接于所述第一整流滤波电路(20)的输出侧，用于调节输出电压及输出电流； 

一输入输出电路(40)，其与所述输出调节电路(30)连接，用于连接负载，并对输入或输出电压进行滤波； 

一输入调节电路(31)，其与所述输入输出电路(40)连接，用于调节输入电压及输入电流； 

一设定电路，其包括输入电流设定电路(90)、输出电流设定电路(92)及电压设定电路(91)，所述输入电流设定电路(90)用于设定一预设输入电流，所述输出电流设定电路(92)用于设定一预设输出电流，所述电压设定电路(91)用于设定一预设电压； 

一采样电路，其包括电流采样电路(50)及电压采样电路(51)，所述电流采样电路(50)用于采样所述输出调节电路(30)的输出电流或所述输入调节电路(31)的输入电流；所述电压采样电路(51)用于采样所述输出调节电路(30)的输出电压或所述输入调节电路(31)的输入电压； 

一输入输出切换电路(80)，其分别与所述输出调节电路(30)及所述输入调节电路(31)连接，用于切换输入或输出模式； 

一电压比较电路(70)，其分别于所述输入输出切换电路(80)、所述电压采样电路(51)及所述电压设定电路(91)连接，用于将所述电压采样电路(51) 采样的输入或输出电压与所述电压设定电路(91)设定的预设电压进行比较，据此输出电压信号控制所述输入输出切换电路(80)切换为输入模式或者输出模式； 

一输出电流比较电路(61)，其分别与所述输出调节电路(30)、所述输出电流设定电路(92)及电流采样电路(50)连接，用于将电流采样电路(50)采样的输出电流与所述预设输出电流进行比较，据此输出的电压信号控制所述输出调节电路(30)将输出电流调节为所述预设输出电流； 

一输入电流比较电路(60)，其分别与所述输入调节电路(31)、所述输入电流设定电路(90)及所述电流采样电路(50)连接，用于将电流采样电路(50)采样的输入电流与所述预设输入电流进行比较，据此输出的电压信号控制所述输入调节电路(31)将输入电流调节为所述预设输入电流。 

2.如权利要求1所述的电池模拟电路，其特征在于，所述输入输出切换电路(80)包括输入驱动电路、输出驱动电路及偏压电路，所述输出驱动电路连接于所述电压比较电路(70)与所述输出调节电路(30)之间，用于为所述输出调节电路(30)提供驱动电压；所述输入驱动电路连接于所述电压比较电路(70)与所述输入调节电路(31)之间，用于为所述输入调节电路(31)提供驱动电压；所述偏压电路连接于所述输出驱动电路与所述输入驱动电路之间，为所述输出驱动电路及所述输入驱动电路提供偏置电压。 

3.如权利要求2所述的电池模拟电路，其特征在于，所述输入驱动电路包括一第一三极管及一第一分压电路，所述第一三极管的基极通过所述第一分压电路而与所述电压比较电路(70)连接，其发射极与负电源连接，其集电极与所述输入调节电路(31)连接；所述输出驱动电路包括一第二三极管及一第二分压电路，所述第二三极管的基极通过所述第二分压电路而与所述电压比 较电路(70)连接，其发射极与正电源连接，其集电极与所述输出调节电路(30)连接；所述偏压电路包括一第三三极管及一第三分压电路，所述第三分压电路分别与所述第一三极管及所述第二三极管连接，所述第三三极管的基极与所述第三分压电路连接，其集电极与所述第二三极管的集电极连接，其发射极与所述第一三极管的集电极连接。 

4.如权利要求3所述的电池模拟电路，其特征在于，所述输入调节电路(31)包括一第一保护电路及一PMOS场效应管，所述PMOS场效应管的栅极与所述第一三极管的集电极连接，其源极与所述输入输出电路(40)连接，其漏极连接于电源地；所述输出调节电路(30)包括一第二保护电路及一NMOS场效应管，所述NMOS场效应管的栅极与所述第二三极管的集电极连接，其源极与所述输入输出电路(40)连接，其漏极连接于输入电源。 

5.如权利要求1至4任一项所述的电池模拟电路，其特征在于，所述电流采样电路(50)包括一电流采样电阻及一第一差动放大电路，所述电流采样电阻连接于所述输入调节电路(31)与所述输出调节电路(30)的连接端与所述输入输出电路(40)之间，所述第一差动放大电路的第一输入端与其第二输入端分别连接于所述电流采样电阻的两端，其输出端分别与所述输入电流比较电路(60)及所述输出电流比较电路(61)连接，所述第一差动放大电路的第一输入端连接有一基准电压电路。 

6.如权利要求5所述的电池模拟电路，其特征在于，所述电压采样电路(51)包括第一电压采样电阻、第二电压采样电阻及第二差动放大电路，所述第二差动放大电路的第一输入端通过所述第一电压采样电阻连接于所述输出电路的输入端，所述第二差动放大电路的第二输入端通过所述第二电压采样电阻与功率地连接，所述第二差动放大电路的第一输入端还连接有一所述基准电压电路。 

7.如权利要求4所述的电池模拟电路，其特征在于，所述输入电流比较电路(60)包括有一第一比较器及第一驱动电路，所述第一比较器的同相输入端与所述电流采样电路(50)的输出端连接，其反相输入端与所述输入电流设定电路(90)连接，所述第一比较器的输出端连接于所述第一驱动电路的输入端，所述第一驱动电路的输出端与所述输入调节电路(31)连接；所述输出电流比较电路(61)包括有一第二比较器及一第二驱动电路，所述第二比较器的同相输入端与所述电流采样电路(50)的输出端连接，其反相输入端与所述输出电流设定电路(92)连接，所述第二比较器的输出端连接于所述第二驱动电路的输入端，所述第二驱动电路的输出端与所述输出调节电路(30)连接。 

8.如权利要求4所述的电池模拟电路，其特征在于，所述电压比较电路(70)包括一第三比较器，所述第三比较器的同相输入端与所述电压采样电路(51)的输出端连接，其反相输入端与所述电压设定电路(91)连接，其输出端与所述输入输出切换电路(80)的输入端连接。 

9.如权利要求5所述的电池模拟电路，其特征在于，所述基准电压电路选用型号为LM4140参考电压芯片。 

10.如权利要求1所述的电池模拟电路，其特征在于，所述输入输出电路(40)包括滤波电路、保护电路及负载接口，所述滤波电路并联于所述电压采样电路(51)的两端，所述保护电路与所述滤波电路并联，所述负载接口并联于所述保护电路的两端。