CN206099420U - 一种过充电防止装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种过充电防止装置，包括充电接口，还包括过充电检测电路、第一比较器、第一参考电路、第二比较器、第二参考电路、蓄电电路和开关电路，所述过充电检测电路，用于检测所述过充电防止装置是否处于过充电状态；当所述过充电防止装置处于过充电状态时，所述过充电检测电路输出电压高于所述第一参考电路产生的第一参考电压，所述第一比较器输出低电平，所述蓄电电路蓄电；当所述蓄电电路输出电压高于所述第二参考电路产生的第二参考电压时，所述第二比较器输出高电平，所述开关电路断开。该过充电防止装置减少过充电对负载电池造成的加速老化，及避免长时间充电带来的安全隐患。

Description

一种过充电防止装置

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种过充电防止装置。

背景技术

在各类电子产品中，蓄电池是最为常见的储电器件。目前所设计的蓄电池充电电路，没有过充保护，用户在忘记拔掉电源的情况下，使得蓄电池持续充电，从而导致过充，过充将会减小蓄电池的容量以及降低蓄电池的固电能力，甚至导致蓄电池形变或爆炸，埋下安全隐患。

实用新型内容

本实用新型正是基于上述问题，提出了一种具有过充电保护功能的过充电防止装置。

有鉴于此，本实用新型实施例提出了一种过充电防止装置，包括充电接口，还包括过充电检测电路、第一比较器、第一参考电路、第二比较器、第二参考电路、蓄电电路、开关电路和复位电路。

所述第一比较器的同相输入端连接所述第一参考电路输出端，所述第一比较器的反相输入端连接所述过充电检测电路输出端，所述第一比较器的输出端连接所述蓄电电路输入端。

所述第二比较器的同相输入端连接所述蓄电电路输出端，所述第二比较器的反相输入端连接所述第二参考电路输出端，所述第二比较器的输出端连接所述开关电路。

所述开关电路连接所述充电接口。

所述过充电检测电路，用于检测所述过充电防止装置是否处于过充电状态；当所述过充电防止装置处于过充电状态时，所述过充电检测电路输出电压高于所述第一参考电路产生的第一参考电压，所述第一比较器输出低电平，所述蓄电电路蓄电；当所述蓄电电路输出电压高于所述第二参考电路产生的第二参考电压时，所述第二比较器输出高电平，所述开关电路断开。

进一步地，所述过充电检测电路包括整流电路和分压电路。

所述整流电路包括整流二极管，所述分压电路包括热敏电阻，所述整流二极管负极端与所述热敏电阻电性连接，所述热敏电阻靠近所述整流二极管。

进一步地，所述蓄电电路包括充电电阻和蓄电电容。

进一步地，所述开关电路包括继电器，所述继电器的控制端连接所述第二比较器输出端，公共端连接直流电源，常闭端连接所述充电接口。

进一步地，所述开关电路包括场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极连接所述第二比较器输出端，漏极连接所述充电接口，源极连接直流电源。

进一步地，还包括复位电路，所述复位电路连接所述蓄电电路，所述复位电路包括放电电阻和复位按键。

进一步地，所述过充电防止装置还包括模式切换电路，所述模式切换电路连接所述蓄电电路。

进一步地，所述过充电防止装置还包括第三比较器、第三参考电路和指示电路。

所述第三比较器，同相输入端连接所述第三参考电路输出端，反相输入端连接所述蓄电电路输出端，输出端连接所述指示电路。

进一步地，所述指示电路包括第一指示电路，所述第一指示电路包括串联的一开关和一指示灯。当所述第三比较器输出高电平时，所述开关闭合，所述指示灯常亮。

进一步地，所述指示电路包括第二指示电路，所述第二指示电路包括第一场效应晶体管、第二场效应晶体管和一指示灯。

进一步地，所述第一场效应晶体管的栅极连接所述第二比较器输出端，所述第一场效应晶体管的源极连接直流电源。所述第二场效应晶体管的栅极连接所述第三比较器输出端，所述第二场效应晶体管的漏极连接所述指示灯。所述第一场效应晶体管的漏极和所述第二场效应晶体管的源极连接。当所述第三比较器输出低电平及所述第二比较器输出高电平时，所述指示灯闪烁。

本实用新型实施例提供的一种过充电防止装置，过充电检测电路检测该过充电防止装置是否处于过充电状态，两级比较器根据检测结果控制开关电路导通或切断充电接口；减少过充电对负载电池造成的加速老化，及避免长时间充电带来的安全隐患。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的过充电防止装置的第一结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的过充电防止装置的第一电路原理图；

图3示出了本实用新型实施例提供的过充电防止装置的第一结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例提供的过充电防止装置的第二电路原理图。

主要元件符号说明：

1000-过充电防止装置；10-第一比较器；11-第一参考电路；20-第二比较器；21-第二参考电路；30-过充电检测电路；31-整流电路；32-分压电路；33-滤波电路；40-蓄电电路；50-开关电路；60-充电接口；70-复位电路；80-第三比较器；81-第三参考电路；90-指示电路；91-第一指示电路；92-第二指示电路；100-模式切换电路。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对过充电防止装置进行更清楚、完整地描述。附图中给出了过充电防止装置的优选实施例。过充电防止装置可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

图1示出了本实用新型实施例提供的过充电防止装置的结构示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种过充电防止装置1000包括第一比较器10、第一参考电路11、第二比较器20、第二参考电路21、过充电检测电路30、蓄电电路40、开关电路50、充电接口60和复位电路70。

具体实现过程中，当过充电防止装置1000接入交流电源，如220V市电后，交流电经变压器电压转换、整流电路整流、滤波电路滤波、稳压器稳压等生成某一伏值的直流电。本实施例中，过充电防止装置1000接入220V市电，220V交流电经变压器转换为12V交流电，12V交流电经整流转换为12V直流电，12V直流电经滤波、稳压转换为5V直流电。本实施例中，5V直流电将作为第一比较器10、第一参考电路11、第二比较器20、第二参考电路21、蓄电电路40、开关电路50、充电接口60和复位电路70等的供电电源，为了方便描述，下文将5V直流电称为直流电源。

第一比较器10同相输入端连接第一参考电路11输出端，反相输入端连接过充电检测电路30输出端，输出端连接蓄电电路40输入端。第二比较器20同相输入端连接蓄电电路40输出端，反相输入端连接第二参考电路21输出端，输出端连接开关电路50。开关电路50连接充电接口60，复位电路70连接蓄电电路40。

第一参考电路11用于生成第一参考电压。本实施例中，所述第一参考电压为1.35V，可以理解，可以根据实际需求设置不同的第一参考电压。

第二参考电路21用于生成第二参考电压。本实施例中，所述第二参考电压为3.3V。可以理解，可以根据实际需求设置不同的第二参考电压。

过充电检测电路30用于检测过充电防止装置1000是否处于过充电状态。具体地，当过充电防止装置1000处于正常充电状态时，过充电检测电路30输出高电压；当过充电防止装置1000处于过充电状态时，过充电检测电路30输出低电压。所述高电压高于所述第一参考电压；所述低电压低于所述第一参考电压。

第一比较器10用于比较过充电检测电路30输出电压和所述第一参考电压。具体地，当充电检测电路30输出电压低于所述第一参考电压时，第一比较器10输出高电平；反之，第一比较器10输出低电平

蓄电电路40用于储存电能。具体地，当第一比较器10输出高电平时，蓄电电路40储存电能，从而增大输出电压；当第一比较器10输出低电平时，蓄电电路40停止蓄电。本实施例中，蓄电电路40还有延时的作用。蓄电电路40提高输出电压为第二参考电压需要一定的时间。本实施例中，该时间为25分钟，换句话说，当过充电防止装置1000上电时，蓄电电路40开始蓄电，输出电压增高，约25分钟后，蓄电电路40输出电压增大至所述第二参考电压。

第二比较器20用于比较蓄电电路40输出电压和所述第二参考电压。当蓄电电路40输出电压高于所述第二参考电压时，第二比较器20输出高电平，反之，第二比较器20输出低电平。

充电接口60用于给外接的负载充电。所述负载可以是手机、台灯、电脑等电器。

开关电路50用于导通或切断充电接口60与直流电源。具体地，当第二比较器20输出低电平时，开关电路50导通充电接口60和直流电源；反之，开关电路50切断充电接口60和直流电源。

复位电路70用于给蓄电电路40部分放电，从而降低蓄电电路40输出电压。如前所述，当过充电防止电路1000接入市电，当未接入负载时，蓄电电路40储存电能。如果自蓄电电路40开始蓄电25分钟内有负载接入，此时蓄电电路40输出电压低于所述第二参考电压，第二比较器20输出低电平，开关电路50导通充电接口60，从而给负载充电。如果自蓄电电路40开始蓄电25分钟后的某一时间接入负载，到达25分钟时，第二比较器20输出高电平，开关电路50切断充电接口60和直流电源，从而无法给负载充电，此时响应用户的输入操作，复位电路70给蓄电电路40部分放电，使得蓄电电路40输出电压低于第二参考电压，从而第二比较器20输出低电平，开关电路50导通充电接口60，实现给负载充电。

图2示出了本实用新型实施例提供的过充电防止装置的电路原理图。

请一并参阅图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种过充电防止装置1000包括第一比较器10、第一参考电路11、第二比较器20、第二参考电路21、过充电检测电路30、蓄电电路40、开关电路50、充电接口60和复位电路70。

过充电检测电路30包括整流电路31和分压电路32。

整流电路31用于将交流电转换为直流电。整流电路31包括整流二极管D1。整流二极管D1可以是肖特基二极管等。可以理解的是，当过充电防止装置1000未接负载时，流过整流二极管D1的电流小；当过充电防止装置1000正常充电时，流过整流二极管D1的电流大；当过充电防止装置1000过充电时，流过整流二极管D1的电流小。整流二极管D1具有一电流阈值，所述电流大是指流过整流二极管D1电流大于所述电流阈值；所述电流小是指流过整流二极管D1电流小于所述电流阈值。整流二极管D1温度根据流过电流的大小变化而变化。

分压电路32用于生成第一比较器10的比较电压。分压电路32包括热敏电阻R1。热敏电阻R1阻值随整流二极管D1温度变化而变化。本实施例中，热敏电阻R1不仅与整流二极管D1正向输出端直接电性连接，实际电路布局中热敏电阻R1应尽可能靠近整流二极管D1，从而使得热敏电阻R1的阻值变化可以更加准确的反映流过整流二极管D1的电流大小，换句话说，使得热敏电阻R1的阻值变化可以更加准确的反映过充电防止装置1000的工作状态。具体地，当流过整流二极管D1电流大时，整流二极管D1温度升高，从而热敏电阻R1阻值减小；当流过整流二极管D1电流小时，整流二极管D1温度降低，从而热敏电阻R1阻值增大。

优选地，本实施例提供的过充电防止装置1000还包括与整流电路电性连接的滤波电路33。本实施例中，滤波电路33为一电感和两电容组成的π型滤波电路，当然，用户可以选择其他滤波方式。滤波电路33用于对整流电路31输出的直流电压进行滤波，从而使得该直流电压更加稳定。

第一参考电路11和第一参考电路21为设置在直流电源间的分压电路，当然，第一参考电路11和第一参考电路21还可以选择其他实施方式，如设置在直流电源间的稳压器等，这里不作限制。

第一比较器10为比较器AR1，第二比较器20为比较器AR2。

蓄电电路40包括充电电阻R2和蓄电电容C1。如前所述，当第一比较器10输出高电平时，充电电阻R2用于给蓄电电容C1充电，蓄电电容C1用于储存电能；当第一比较器10输出低电平时，充电电阻R2不再给蓄电电容C1充电。

开关电路50包括一N型场效应晶体管Q1，N型场效应晶体管Q1的栅极连接第二比较器20输出端，漏极连接充电接口60，源极连接直流电源，如前所述，当第二比较器20输出低电平时，N型场效应晶体管Q1的漏极和源极导通，从而导通充电接口60和直流电源。另一实施例中，开关电路50包括一继电器(图中未示)，继电器的控制端连接第二比较器20输出端，公共端连接直流电源，常闭端连接充电接口60。如前所述，当第二比较器20输出低电平时，继电器公共端连接至常闭端，从而导通充电接口60和直流电源。

充电接口60可以是USB接口J1。

复位电路70包括放电电阻R3和复位按键S1。复位按键S1为弹性按键，在用户按下后自动弹起。具体地，放电电阻R3和复位按键S1串联后接电源地。这样，响应用户对复位按键S1按压操作，蓄电电路40与电源地导通，蓄电电容C1释放储存的电能，减小蓄电电路40输出电压，使得该输出电压低于第二参考电压，从而保证充电接口60可以给负载正常充电。同时，蓄电电路40与电源地之间接有放电电阻R3，蓄电电容C1上的电能只是被部分释放，避免了电能的浪费。

实施例2

图3示出了本实用新型实施例提供的过充电防止装置的结构示意图。

如图3所示，本实用新型实施例提供了一种过充电防止装置1000包括第一比较器10、第一参考电路11、第二比较器20、第二参考电路21、过充电检测电路30、蓄电电路40、开关电路50、充电接口60、复位电路70、第三比较器80、第三参考电路81、指示电路90和模式切换电路100。

模式切换电路100连接蓄电电路40。如前所述，本实用新型实施例提供的过充电防止装置1000适用于手机、电脑、台灯等各种电器。但对于不同的电器对过充电装状况的要求不同，例如，手机、电脑等电器为了减少过充电对电池的伤害，从而保护电池储电能力，希望电器充满电后自动断电；但对于台灯等电器因为可能需要在固定位置持续使用，并不希望电器充满电后直接断电。应对这种情况，本实施例提供的过充电防止装置1000设有用于切换其工作模式的模式切换电路100。具体地，模式切换电路100响应用户的输入操作启动或关闭过充电保护功能，从而更好的适应用户的需求。所述过充电保护功能是指当过充电防止装置1000处于过充电状态时，自动断开充电接口60。

第三参考电路81用于生成第三参考电压。本实施例中，所述第三参考电压为3V，可以理解，可以根据实际需求设置不同的第三参考电压。

本实施例中，第三比较器80同相输入端连接第三参考电路81输出端，反相输入端连接蓄电电路40输出端，输出端连接指示电路90。

第三比较器80用于比较蓄电电路40输出电压和所述第三参考电压。当蓄电电路40输出电压低于所述第三参考电压时，第三比较器80输出高电平，反之，第三比较器80输出低电平。

指示电路90用于指示所述过充电防止装置1000处于正常充电状态，及提示用户通过复位电路100对过充电防止装置1000进行复位。

进一步地，指示电路90包括第一指示电路91。当第三比较器80输出高电平时，第一指示电路91发出第一指示信息，表示过充电防止装置1000处于正常充电状态。

如前所述，每次给一负载充电时，需通过复位电路100给过充电防止装置1000进行复位，从而保证给负载正常充电。事实上，并非每次给负载充电前均需对过充电防止装置1000进行复位。如前所述，当过充电防止装置1000接入市电的25分钟内接入负载时，换句话说，自蓄电电路40开始蓄电25分钟内有负载接入，便无需对过充电防止装置1000进行复位。但用户并不能判断自蓄电电路40开始蓄电的时间，从而无法判断是否需要对过充电防止装置1000进行复位。为了保证能够给负载正常充电，用户只能在每次给负载充电前通过复位电路100对过充电防止装置1000进行复位，这势必给用户带来不便。优选地，指示电路90还包括第二指示电路92。当第三比较器80输出低电平，及第二比较器20输出低电平时，表示蓄电电路40输出电压高于第三参考电压，及低于第二参考电压，此时第二指示电路92发出第二指示信息，以提示用户通过复位电路100对过充电防止装置1000进行复位，从而保证能够给负载正常充电。

图4示出了本实用新型实施例提供的过充电防止装置的电路原理图。

请一并参阅图3和图4所示，本实用新型实施例提供了一种过充电防止装置1000包括第一比较器10、第一参考电路11、第二比较器20、第二参考电路21、过充电检测电路30、蓄电电路40、开关电路50、充电接口60、复位电路70、第三比较器80、第三参考电路81、指示电路90和模式切换电路100。

模式切换电路100包括一开关S2。开关S2连接在蓄电电路40和电源地之间。当开关S2闭合时，蓄电电路40直接连接电源地，换句话说，第一比较器10失效，因为无论第一比较器10输出低电平或高电平将不再影响输入第二比较器20的参考电压。此时，蓄电电路40输出电压为0V，低于第二参考电压，第二比较器20永远输出低电平，从而开关电路50一直导通充电接口60和直流电源，这样，过充电防止装置1000为常用的无过充电防止功能的充电装置。

第三参考电路81为设置在直流电源间的分压电路，当然，第三参考电路81还可以选择其他实施方式，如设置在直流电源间的稳压器等，这里不作限制。

第三比较器80为比较器AR3。

指示电路90包括第一指示电路91和第二指示电路92。

第一指示电路91包括串联的一N型场效应晶体管Q2和一指示灯L1。可以理解，第一指示电路91还包括用于调节流过指示灯L1电流的电阻。具体地，N型场效应晶体管Q2的栅极连接第三比较器80输出端，漏极连接直流电源，源极连接指示灯L1。当第三比较器80输出高电平时，N型场效应晶体管Q2的漏极和源极导通，指示灯L1常亮，表示过充电防止装置1000处于正常充电状态。

第二指示电路92包括一N型场效应晶体管Q3、一P型场效应晶体管Q4和一指示灯L2。指示灯L1和指示灯L2均可以是LED灯等。可以理解，第二指示电路92还包括用于调节流过指示灯L2电流的电阻。N型场效应晶体管Q3的栅极连接第二比较器20输出端，源极连接直流电源。P型场效应晶体管Q4的栅极连接第三比较器81输出端，漏极连接指示灯L2。N型场效应晶体管Q3的漏极和P型场效应晶体管Q4的源级连接。当第三比较器80输出低电平时，P型场效应晶体管Q4的源级和漏极导通，如果此时第二比较器20输出高电平，N型场效应晶体管Q3的源级和漏极导通，由于N型场效应晶体管Q3的漏极连接直流电源，则P型场效应晶体管Q4的源级连接直流电源，从而指示灯L2闪烁。当指示灯L2闪烁时，提示用户通过复位电路70对过充电防止装置1000进行复位，这样才能实现对负载正常充电。响应用户的复位操作，指示灯L2熄灭。

本实用新型实施例提供的一种过充电防止装置，过充电检测电路检测该过充电防止装置是否处于过充电状态，两级比较器根据检测结果控制开关电路导通或切断充电接口；减少过充电对负载电池造成的加速老化，及避免长时间充电带来的安全隐患。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种过充电防止装置，包括充电接口，其特征在于，还包括过充电检测电路、第一比较器、第一参考电路、第二比较器、第二参考电路、蓄电电路和开关电路，所述开关电路连接所述充电接口；

所述第一比较器的同相输入端连接所述第一参考电路输出端，所述第一比较器的反相输入端连接所述过充电检测电路输出端，所述第一比较器的输出端连接所述蓄电电路输入端；

所述第二比较器的同相输入端连接所述蓄电电路输出端，所述第二比较器的反相输入端连接所述第二参考电路输出端，所述第二比较器的输出端连接所述开关电路；

所述过充电检测电路，用于检测所述过充电防止装置是否处于过充电状态；当所述过充电防止装置处于过充电状态时，所述过充电检测电路输出电压高于所述第一参考电路产生的第一参考电压，所述第一比较器输出低电平，所述蓄电电路蓄电；当所述蓄电电路输出电压高于所述第二参考电路产生的第二参考电压时，所述第二比较器输出高电平，所述开关电路断开。

2.根据权利要求1所述的过充电防止装置，其特征在于，所述过充电检测电路包括整流电路和分压电路，

所述整流电路包括整流二极管，所述分压电路包括热敏电阻，所述整流二极管负极端与所述热敏电阻电性连接，所述热敏电阻靠近所述整流二极管。

3.根据权利要求1所述的过充电防止装置，其特征在于，所述蓄电电路包括充电电阻和蓄电电容。

4.根据权利要求1所述的过充电防止装置，其特征在于，所述开关电路包括继电器，所述继电器的控制端连接所述第二比较器输出端，公共端连接直流电源，常闭端连接所述充电接口。

5.根据权利要求1所述的过充电防止装置，其特征在于，所述开关电路包括场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极连接所述第二比较器输出端，漏极连接所述充电接口，源极连接直流电源。

6.根据权利要求1所述的过充电防止装置，其特征在于，还包括复位电路，所述复位电路连接所述蓄电电路，所述复位电路包括放电电阻和复位按键。

7.根据权利要求1所述的过充电防止装置，其特征在于，还包括模式切换电路，所述模式切换电路连接所述蓄电电路。

8.根据权利要求1所述的过充电防止装置，其特征在于，还包括第三比较器、第三参考电路和指示电路，

所述第三比较器，同相输入端连接所述第三参考电路输出端，反相输入端连接所述蓄电电路输出端，输出端连接所述指示电路。

9.根据权利要求8所述的过充电防止装置，其特征在于，所述指示电路包括第一指示电路，所述第一指示电路包括串联的一开关和一指示灯；

当所述第三比较器输出高电平时，所述开关闭合，所述指示灯常亮。

10.根据权利要求8所述的过充电防止装置，其特征在于，所述指示电路包括第二指示电路，所述第二指示电路包括第一场效应晶体管、第二场效应晶体管和一指示灯，

所述第一场效应晶体管的栅极连接所述第二比较器输出端，所述第一场效应晶体管的源极连接直流电源；所述第二场效应晶体管的栅极连接所述第三比较器输出端，所述第二场效应晶体管的漏极连接所述指示灯；

所述第一场效应晶体管的漏极和所述第二场效应晶体管的源极连接；

当所述第三比较器输出低电平及所述第二比较器输出高电平时，所述指示灯闪烁。