CN204947662U - 一种充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种充电电路，包括：采样电路，与所述充电电池相连，用于采集电池的电量，作为采样信号；滞回比较电路，输入端与所述采样电路相连，用于根据所述采样信号输出控制信号到开关电路；开关电路，与所述滞回比较电路相连，用于根据所述控制信号控制充电电池与电源的通断。本实用新型实施例提供的充电电路，不需要采用专门的电池管理芯片和能够将模拟信号转换成数字信号的复杂采集电路，只需采用简单的分离元件组成的采集电路和滞回比较电路相互配合就可以实现对电池充电的控制管理，结构简单，成本低，工作方式灵活可控，实用性强。

Description

一种充电电路

技术领域

本实用新型实施例涉及电路技术，尤其涉及一种充电电路。

背景技术

在工业控制和电力监控领域，经常需要备用充电电池，以备在电源停电时，备用电池可使系统继续工作一段时间，给相关工作人员留出采取相关措施的时间，减少突发状况的发生率，进而减少各种由于突然断电造成的经济损失。充电电池需要根据电池的电量进行充电，当电量不足时进行充电，当电池的电量充满时则断开充电。

现有的充电电路一般都需要专用的充电管理芯片，对电池的充电电路进行控制和管理。一般采用能够将模拟信号转换成数字信号的电路对电池电量进行采集，根据电池的电量是否欠压或充满来切断或接通充电通道。但是这种电路价格较高、组成结构较复杂。

基于上述分析，充电电路有待进一步优化。

实用新型内容

本实用新型提供一种充电电路，以实现对电池的自动充电。

本实用新型实施例提供一种充电电路，包括：采样电路，与所述充电电池相连，用于采集电池的电量，作为采样信号；滞回比较电路，输入端与所述采样电路相连，用于将所述采样信号与预设的上限阈值和下限阈值分别进行比较，当所述采样信号大于或者等于上限阈值时输出低电平控制信号到开关电路，当所述采样信号小于或者等于下限阈值时输出高电平控控制信号到开关电路；开关电路，与所述滞回比较电路相连，用于根据所述控制信号控制充电电池与电源的通断。

所述采样电路由第一电阻和第二电阻组成；其中，所述第一电阻和第二电阻串联后一端接地，另一端与所述充电电池相连。

所述滞回比较电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻以及一运算放大器；其中，所述第三电阻连接到所述运算放大器的输出端与正相输入端之间；第四电阻一端接入参考电压，另一端连接到所述运算放大器的正相输入端；第五电阻一端连接到所述第一电阻和第二电阻之间，作为所述滞回比较电路的输入端，另一端连接到所述运算放大器的反相输入端。

所述开关电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、一三极管、一场效应管以及一二极管；其中，所述第六电阻一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端与所述三极管的发射极相连；第七电阻的一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端与所述三极管的基极相连；三极管的集电极与场效应管的栅极相连；场效应管的源极与所述充电电池相连，漏极与第八电阻相连，第八电阻的另一端通过二极管与电源相连；第九电阻连接在场效应管的栅极与漏极之间。

本实用新型实施例提供的充电电路，通过采样电路对充电电池的电量进行实时采样，并将采样结果输出到滞回比较电路，通过滞回比较电路的比较分析输出控制信号到开关电路，进而控制电池的充电状态。所述充电电路不需要能够将模拟信号转换成数字信号的复杂采集电路，只需采用简单的分离元件组成的采集电路和滞回比较电路相互配合就可以实现自动监控电池的电量变化，根据设定的电池充满和欠压的阈值来断开和接通电池的充电通道，实现自动对电池进行恒压充电，电路结构简单，成本低，实用性强。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种充电电路框图；

图2是本实用新型实施例二提供的一种充电电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种充电电路的框图，本实施例适用于工业控制和电力监控领域中采用恒压对充电电池进行充电的情况。本实施例提供的一种充电电路框图，如图1所示，包括：采样电路10，与所述充电电池相连，用于采集电池的电量，作为采样信号；滞回比较电路11，输入端与所述采样电路相连，用于将所述采样信号与预设的上限阈值和下限阈值分别进行比较，当所述采样信号大于或者等于上限阈值时输出低电平控制信号到开关电路，当所述采样信号小于或者等于下限阈值时输出高电平控控制信号到开关电路；开关电路12，与所述滞回比较电路相连，用于根据所述控制信号控制充电电池与电源的通断。

首先根据充电电池的参数确定电池的充电上限和电池欠压的下限，以这两个值作为所述滞回比较电路的上限阈值和下限阈值。所述充电电路的工作过程为：采样电路采集所述电池的电量，并输出到滞回比较电路，通过与滞回比较电路提供的上限阈值和下限阈值作比较输出控制信号到开关电路，进而控制充电电池与电源的通断。具体为，当采样电路采集到的电池电压小于或者等于滞回比较电路的下限阈值时，滞回比较电路输出Vo＝Vm，此时所述开关电路导通，通过主电源对电池进行充电，此后采样电路采集到的电池电压逐渐升高，当所述电池电压高于或者等于滞回比较电路的上限阈值时，滞回比较电路输出Vo＝0，此时所述开关电路断开，主电源不能再对电池进行充电，此后电池的电量逐渐减少，当采集到电池电压再次小于或者等于滞回比较电路的下限阈值时，重复上述工作过程，此循环控制操作将一直进行下去，实现主电源根据电池的电量自动对电池进行充电和断开的控制。

本实施例的技术方案，通过采样电路对充电电池的电量进行实时采样，并将采样结果输出到滞回比较电路，通过滞回比较电路的分析比较输出控制信号到开关电路，进而控制电池的充电状态。

实施例二

在上述实施例的基础上，图2是本实用新型实施例二提供的一种优选充电电路的电路图，如图2所示，所述采样电路210由第一电阻R1和第二电阻R2组成；其中，所述第一电阻R1和第二电阻R2串联后一端接地，另一端与所述充电电池(BATTERY)相连。

所述滞回比较电路220由第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及一运算放大器U1组成；其中，所述第三电阻R3连接到所述运算放大器U1的输出端与正相输入端之间；第四电阻R4一端接入参考电压VREF，另一端连接到所述运算放大器U1的正相输入端；第五电阻R5一端连接到所述第一电阻R1和第二电阻R2之间，作为所述滞回比较电路的输入端，另一端连接到所述运算放大器U1的反相输入端。所述运算放大器U1用于当所述反相输入端的输入值小于或等于所述同相输入端的输入值时，输出高电平控制信号，当所述反相输入端的输入值大于所述同相输入端的输入值时，输出低电平控制信号。通过将运算放大器U1输出端的输出值反馈至同相输入端，可产生不同的参考阈值，则在所述输入端的输入值从小变大的过程中，同相输入端提供上限阈值，在所述输入端的输入值从大变小的过程中，同相输入端提供下限阈值。

所述开关电路230由第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、一三极管D3、一场效应管D2以及一二极管D1组成；其中，所述第六电阻R6一端与所述运算放大器U1的输出端相连，另一端与所述三极管D3的发射极相连；第七电阻R7的一端与所述运算放大器U1的输出端相连，另一端与所述三极管D3的基极相连；三极管D3的集电极与场效应管D2的栅极相连；场效应管D2的源极与所述充电电池相连，漏极与第八电阻R8相连，第八电阻R8的另一端通过二极管D1与电源相连；第九电阻R9连接在场效应管D2的栅极与漏极之间。

上述电路的具体工作原理为：首先采样电路210对充电电池的电量进行检测，采用两个电阻(如图2中所示的R1和R2)分压的方式跟随被测电池电压的波动进行检测，并将检测结果输出到滞回比较电路220。所述滞回比较电路220中的运算放大器U1的输出Vo有两种可能的值分别为0或者Vm，上一时刻输出的Vo值，将反馈至同相输入端，参与当前时刻参考阈值的运算。同相输入端V+的参考阈值Vt＝VREF*R3/(R3+R4)+Vo*R4/(R3+R4)，当上一时刻Vo＝0时，说明电池已经充电完成，采样电压Vi已经比较高，所述电池可以为其它用电设备供电，为了实现当电池电量不足时能够自动充电，所以为当前时刻产生V+的下限阈值，即Vt1＝VREF*R3/(R3+R4)，当采样电压Vi小于或者等于Vt1时，电池开始充电；当上一时刻Vo＝Vm时，说明采样电压Vi已经比较低，电池需要充电，为了实现当电池充电完成后能够自动断电所以为当前时刻产生V+的上限阈值，即Vt2＝VREF*R3/(R3+R4)+Vo*R4/(R3+R4)，当采样电压Vi大于或者等于Vt2时，对所述电池断开充电。

上述过程具体为：在滞回比较电路的输入Vi逐渐增大的过程中，当Vi≤Vt2时，Vo＝Vm，此时开关电路中的三极管D3处于导通状态则场效应管D2也处于导通状态，此时主电源VCC通过二极管D1和场效应管D2与充电电池导通进行充电，二极管D1发光用于指示电池正处于充电状态；当Vi>Vt2时Vo＝0，此时开关电路中的三极管D3处于关闭状态，则场效应管D2也处于关闭状态，主电源VCC通过二极管D1和场效应管D2与电池不导通，不能继续对电池进行充电，同时二极管D1不能发光用于指示电池没有处于充电状态。同样的道理，在输入Vi逐渐减少的过程中，当Vi≥Vt1时，Vo＝0，当Vi<Vt1时Vo＝Vm。

需要说明的是所述充电电池的类型此处不作限定，所述参考电压VREF以及主电源的大小根据实际需要选定。

本实施例的技术方案中，滞回比较电路通过根据采样电路采集到的电池电量，输出高低电平的控制信号到开关电路，进而控制开关电路的通断，实现主电源对充电电池欠压或充满的自动恒压充电管理。所述充电电路只需采用简单的分离元件就可实现根据电池的电量变化自动对电池进行恒压充电，电路结构简单，成本低，实用性强。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (4)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：

采样电路，与充电电池相连，用于采集电池的电量，作为采样信号；

滞回比较电路，输入端与所述采样电路相连，用于将所述采样信号与预设的上限阈值和下限阈值分别进行比较，当所述采样信号大于或者等于上限阈值时输出低电平控制信号到开关电路，当所述采样信号小于或者等于下限阈值时输出高电平控制信号到开关电路；

开关电路，与所述滞回比较电路相连，用于根据所述控制信号控制充电电池与电源的通断。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述采样电路由第一电阻和第二电阻组成；

其中，所述第一电阻和第二电阻串联后一端接地，另一端与所述充电电池相连。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述滞回比较电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻以及一运算放大器；

其中，所述第三电阻连接到所述运算放大器的输出端与正相输入端之间；第四电阻一端接入参考电压，另一端连接到所述运算放大器的正相输入端；第五电阻一端连接到所述第一电阻和第二电阻之间，作为所述滞回比较电路的输入端，另一端连接到所述运算放大器的反相输入端。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述开关电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、一三极管、一场效应管以及一二极管；

其中，所述第六电阻一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端与所述三极管的发射极相连；第七电阻的一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端与所述三极管的基极相连；三极管的集电极与场效应管的栅极相连；场效应管的源极与所述充电电池相连，漏极与第八电阻相连，第八电阻的另一端通过二极管与电源相连；第九电阻连接在场效应管的栅极与漏极之间。