CN204046247U - 充电器的多用途高智能化电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电器的多用途高智能化电路，该电路包括MCU控制器、第一MOS管、第二MOS管、三极管和置于充电器内的电池；MCU控制器的第一输出端依次通过第一MOS管、并联的放电限流电阻组和第一二极管后电连接至电池正极，电池负极与并联的第一采样电阻和第二采样电阻电连接；MCU控制器的第二输出端依次通过三极管、第二MOS管和第二二极管后电连接至电池正极；并联后的第一采样电阻和第二采样电阻的一端通过第一模数转换点连接MCU控制器，另一端通过选择点连接MCU控制器。本实用新型具有充放电回路、镍氢锂电池识别、锂电池容量测试、手机充电、锂电池容量测试及内电阻测试等功能。

Description

充电器的多用途高智能化电路

技术领域

本实用新型涉及充电器技术领域，尤其涉及一种充电器的多用途高智能化电路。

背景技术

为了响应国家提倡节能环保的需要，开发尖端的充电器，用可充电电池循环使用既节约资源更减少垃圾污染，但目前市面上的充电器在使用上还存在以下缺陷：从整体功能看，目前市场上的充电器，没有同时包含镍氢和锂电池充电、手机充电、电池放电和充电保护等功能。因此严重影响充电器和电池的使用寿命。

实用新型内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种设计合理、使用安全、功能多样及充电效率高的充电器的多用途高智能化电路。

为实现上述目的，本实用新型提供一种充电器的多用途高智能化电路，包括MCU控制器、第一MOS管、第二MOS管、三极管和置于充电器内的电池；所述MCU控制器的第一输出端依次通过第一MOS管、并联的放电限流电阻组和第一二极管后电连接至电池正极，所述电池负极与并联的第一采样电阻和第二采样电阻电连接；所述MCU控制器的第二输出端依次通过三极管、第二MOS管和第二二极管后电连接至电池正极；并联后的第一采样电阻和第二采样电阻的一端通过第一模数转换点连接MCU控制器，另一端通过选择点连接MCU控制器。

其中，所述电池正极电连接串联的第一分压电阻和第二分压电阻，且第二分压电阻接地。

其中，所述MCU控制器的第二输出端第一偏置电阻电连接至三极管的基极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极通过第二偏置电阻电连接电源，且所述电源通过第一电容接地。

其中，所述MCU控制器的第一输出端通过第三偏置电阻电连接至第一MOS管的栅极，且所述第一MOS管的栅极通过第四偏置电阻接地，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极电连接并联的放电限流电阻组。

其中，所述第二MOS管的栅极电连接至电源，所述第二MOS管的源极通过续流判断电阻与第一分压电阻电连接；且所述过续流判断电阻与第一分压电阻之间连接有短结线；所述第二MOS管的漏极通过第三三极管电连接至电池正极。

其中，所述放电限流电阻组包括依次并联的第一放电限流电阻、第二放电限流电阻、第三放电限流电阻、第四放电限流电阻、第五放电限流电阻、第六放电限流电阻、第七放电限流电阻、第八放电限流电阻和第九放电限流电阻。

与现有技术相比，本实用新型提供的充电器的多用途高智能化电路，具有以下有益效果：

1)该电路通过MCU控制器控制第一输出端输出高电平，第二输出端输出低电平，继而通过第一MOS管导通电池和放电限流电阻组后形成放电回路对电池进行放电；

2)该电路通过MCU控制器控制第一输出端输出低电平，第二输出端输出高电平，继而三极管导通集电极拉到低电平，第二MOS管导通，电源经第二MOS管、第二二极管、电池、并联的第一采样电阻和第二采样电阻到地形成充电回路对电池进行充电；

3)可通过控制第一MOS管和第二MOS管的导通时间从而控制电池平均电流的大小；

4)另外，通过MCU控制器的控制可区别电池是镍氢电池还是锂电池，并根据检测到结果采用不同的充电方式对不同类型的电池进行充电；由于采用正确的充电方式，延长了电池的使用寿命；

5)该充电器电路可对手机进行充电，并可显示充电电流大小，充电电量和充电电压；

6)本实用新型具有设计合理、使用安全、功能多样及充电效率高等特点。

附图说明

图1为本实用新型的充电器的多用途高智能化电路的工作原理图。

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

请参阅图1，本实用新型的充电器的多用途高智能化电路，包括MCU控制器10、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、三极管Q3和置于充电器内的电池E；MCU控制器10的第一输出端IO-D依次通过第一MOS管Q1、并联的放电限流电阻组和第一二极管D1后电连接至电池E正极，电池E负极与并联的第一采样电阻R10和第二采样电阻R11电连接；MCU控制器10的第二输出端IO-C依次通过三极管Q3、第二MOS管Q2和第二二极管D2后电连接至电池E正极；并联后的第一采样电阻R10和第二采样电阻R11的一端通过第一模数转换点AD1连接MCU控制器10，另一端通过选择点OP连接MCU控制器10。

在本实施例中，电池E正极电连接串联的第一分压电阻R20和第二分压电阻R21，且第二分压电阻R21接地。MCU控制器的第二输出端IO-C通过第一偏置电阻R30电连接至三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极通过第二偏置电阻R31电连接电源VDD，且电源VDD通过第一电容C1接地。MCU控制器10的第一输出端IO-D通过第三偏置电阻R32电连接至第一MOS管Q1的栅极，且第一MOS管Q1的栅极通过第四偏置电阻R33接地，第一MOS管Q1的源极接地，第一MOS管Q1的漏极电连接并联的放电限流电阻组。第二MOS管Q2的栅极电连接至电源VDD，第二MOS管Q2的源极通过续流判断电阻R0与第一分压电阻R20电连接；且过续流判断电阻R0与第一分压电阻R20之间连接有短结线JP；第二MOS管Q2的漏极通过第三三极管D2电连接至电池E正极。放电限流电阻组包括依次并联的第一放电限流电阻R1、第二放电限流电阻R2、第三放电限流电阻R3、第四放电限流电阻R4、第五放电限流电阻R5、第六放电限流电阻R6、第七放电限流电阻R7、第八放电限流电阻R8和第九放电限流电阻R9。

在本实施例中，通常充电器有四个槽位，每个槽位的功能都是独立的，且每个槽位的充放电回路都是独立的，本电路提供的是充电器第一槽位的电路；其具有以下几种工作状态：

一、充放电回路：

A、通过MCU控制器10控制第一输出端IO-D输出高电平，第二输出端IO-C输出低电平时，第一MOS管Q1导通电池E经第一二极管D1、放电限流电阻组、第一二极管D1、并联后的第一采样电阻R10及第二采样电阻R11后回到电池E负极；行成放电回路。

B、通过MCU控制器10控制第一输出端IO-D输出低电平，第二输出端IO-C输出高电平时，三极管Q3导通集电极拉到低电平，第二MOS管Q2导通，电源VDD经第二MOS管Q2、第二二极管D2、电池E和第一采样电阻R10及第二采样电阻R11后到地形成充电回路对电池进行充电。

C、电流大小的控制：通过改变PWM的占空比，控制第一MOS管Q1或第二MOS管Q2的导通时间从而控制平均电流的大小。

D、图中各元件的作用：第一MOS管Q1控制放电回路的开通和关断；放电限流电阻组放电时还起到散热的作用；第一二极管D1除了有限流作用外主要是防止电池E放反时形成大电流；第一分压电阻R20和第二分压电阻R21是电池E正极分压电阻，通过分压避免电池E是锂电池时连接第二模数转换点AD2的MCU控制器10端口电压高于MCU控制器10的工作电压3。6V，使得MCU控制器10不能正常工作，另外第一分压电阻R20和第二分压电阻R21的阻值为比例关系，通过模数转换测试第一分压电阻R20的对地电压，就能容易的求出电池E电压；第一采样电阻R10及第二采样电阻R11是测充电和放电电流的采样电阻，第一采样电阻R10及第二采样电阻R11的电阻为已知，通过第一模数转换点AD1和选择点OP测得其两端电压就可以算出充电或放电电流；MCU控制器10通过第二输出端IO-C输出高或低控制三极管Q3的集电极高低，从而控制第二MOS管Q2的导通和关断，即控制充电回路的开和关；第二二极管D2防止充电器没上电的情况下在槽位中放锂电池时，产生大电流；续流判断电阻R0起到续流和判断槽位是否放电池的作用，当有电池E放上时电池正极电压远小于电源VDD电压，当电池E拔掉时电源VDD通过续流判断电阻R0同第一分压电阻R20和第二分压电阻R21分压，由于第一分压电阻R20和第二分压电阻R21的阻值远小于第一分压电阻R20和第二分压电阻R21串联，所以电池E正极电压接近于电源VDD输出电压。

二、镍氢电池和锂电池识别：

工作原理如图：首先MCU控制器10控制第二输出端IO-C和第一输出端IO-D输出0电平，然后MCU控制器10通过第二模数转换点AD2测试电池E正极第一分压电阻R20的电压，第一分压电阻R20上的电压乘以2得到电池E电压，如果电池E电压小于1.8V则认为是镍氢电池，大于1.8V认为是锂电池，如果锂电池的电压低于1.8V，首先按镍氢进行充电判断，当电压在几分钟后升到1.8V会自动识别为锂电池，按锂电池的充电方法进行充电判断。

三、手机充电：

充电器槽位没放电池的时候，MCU控制器10控制CTR1aCTR1b输出00，电源VDD输出电压为5V，在第一输出端IO-D输出低电平和第二输出端IO-C为0电平的情况下，当手机USB线插入充电器槽位1的USB座，第二模数转换点AD2会测试到电池E正极电压会明显低于没插入手机时的电压，并记录电压U1，U1为电源VDD通过续流判断电阻R0串联(手机内阻是由第一分压电阻R20和第二分压电阻R21串联第一采样电阻R10及第二采样电阻R11)得到，测到U1后MCU控制器10控制CTR1aCTR1b为高阻状态，电源VDDD输出2.2V，再次通过第二模数转换点AD2测试得到电池E正极电压U2。因为手机在没有启动充电的情况下内阻通常在20K左右，所以电源VDD输出改变会使得手机上的分压产生较大变化，相反如果是锂电池或镍氢电池，内阻通常为几十毫欧，改变电源输出，电池正极的电压几乎没有改变，从而可以判断是否是手机充电。手机充电时，CTR1aCTR1b输出00电源VDD输出5V直流电压，第二输出端IO-C输出高电平通过第二MOS管Q2对手机进行充电，并实时计算出充电电量。手机判满：手机正常充电时的电流通常是大于100MA的，通过第一模数转换点AD1和选择点OP测试电阻第一采样电阻R10及第二采样电阻R11的电压计算出手机充电电流，当手机充电电流小于100MA时，认为手机充满电，此时停止电量计算。

四、锂电池容量测试：

先将锂电池充电，在充电的过程中第二输出端IO-C输出PWM，在PWM的高电平期间通过第一模数转换点AD1和选择点OP测试第一采样电阻R10及第二采样电阻R11的电压，计算出电流，通过控制PWM高电平的宽度，控制流大小，在PWM输出低电平期间测试第一分压电阻R20的电压，将电压乘以2得到电池电压。在充电的过程中根据测试得到的电池电压同用户所设置的判满电压实时比较，如果满足大于等于所设置的电压，那么根据设置的充电转放电电流大小由充电模式自动转为放电模式。放电的过程中实时测试电流和控制电流大小，通过时间和电流大小实时计算出电量，当电压降低到设置的放电截止电压时得到的电量就是电池的容量。(镍氢电池容量测试方法相同。

五、内阻测试：

首先第一输出端IO-D输出高电平电池放电，通过第二模数转换点AD2测得第一分压电阻R20的电压U乘以2得到电池E电压Ubat0，通过第一模数转换点AD1和选择点OP测试出第一采样电阻R10及第二采样电阻R11的两端电压计算出放电电流i，然后第一输出端IO-D输出低电平关断放电电路，再次测试Ubat1，然后通过公式[Ubat1-(Ubat0-i(R74//R75)]/i计算出内阻。

本实用新型的优势在于：

1)该电路通过MCU控制器控制第一二极管输出高电平，第一电容输出低电平，继而通过第一MOS管导通电池和放电限流电阻组后形成放电回路对电池进行放电；

2)该电路通过MCU控制器控制第一二极管输出低电平，第一电容输出高电平，继而三极管导通集电极拉到低电平，第二MOS管导通，电源经第二MOS管、第二二极管、电池、并联的第一采样电阻和第二采样电阻到地形成充电回路对电池进行充电；

3)可通过控制第一MOS管和第二MOS管的导通时间从而控制电池平均电流的大小；

4)另外，通过MCU控制器的控制可区别电池是镍氢电池还是锂电池，并根据检测到结果采用不同的充电方式对不同类型的电池进行充电；由于采用正确的充电方式，延长了电池的使用寿命；

5)该充电器电路可对手机进行充电，并可显示充电电流大小，充电电量和充电电压；

6)该充电器中还内置有存储器，用来设置充电器参数；用户可根据电池容量、电压或者特殊需要进行参数设置并存储参数到存储器中，充电器在工作时，读取存储器中的参数，按照用户设置的参数进行工作；

7)本实用新型具有设计合理、使用安全、功能多样及充电效率高等特点。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种充电器的多用途高智能化电路，其特征在于，包括MCU控制器、第一MOS管、第二MOS管、三极管和置于充电器内的电池；所述MCU控制器的第一输出端依次通过第一MOS管、并联的放电限流电阻组和第一二极管后电连接至电池正极，所述电池负极与并联的第一采样电阻和第二采样电阻电连接；所述MCU控制器的第二输出端依次通过三极管、第二MOS管和第二二极管后电连接至电池正极；并联后的第一采样电阻和第二采样电阻的一端通过第一模数转换点连接MCU控制器，另一端通过选择点连接MCU控制器。

2.根据权利要求1所述的充电器的多用途高智能化电路，其特征在于，所述电池正极电连接串联的第一分压电阻和第二分压电阻，且第二分压电阻接地；串联后的第一分压电阻和第二分压电阻通过第二模数转换点连接MCU控制器。

3.根据权利要求1所述的充电器的多用途高智能化电路，其特征在于，所述MCU控制器的第二输出端第一偏置电阻电连接至三极管的基极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极通过第二偏置电阻电连接电源，且所述电源通过第一电容接地。

4.根据权利要求1所述的充电器的多用途高智能化电路，其特征在于，所述MCU控制器的第一输出端通过第三偏置电阻电连接至第一MOS管的栅极，且所述第一MOS管的栅极通过第四偏置电阻接地，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极电连接并联的放电限流电阻组。

5.根据权利要求1所述的充电器的多用途高智能化电路，其特征在于，所述第二MOS管的栅极电连接至电源，所述第二MOS管的源极通过续流判断电阻与第一分压电阻电连接；且所述过续流判断电阻与第一分压电阻之间连接有短结线；所述第二MOS管的漏极通过第三三极管电连接至电池正极。

6.根据权利要求4所述的充电器的多用途高智能化电路，其特征在于，所述放电限流电阻组包括依次并联的第一放电限流电阻、第二放电限流电阻、第三放电限流电阻、第四放电限流电阻、第五放电限流电阻、第六放电限流电阻、第七放电限流电阻、第八放电限流电阻和第九放电限流电阻。