CN206164168U - 一种充电控制电路及充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种充电控制电路及充电器，涉及电源技术。所述充电控制电路包括：电流检测子电路与电源模块串联，用于采集充电电流；差分放大子电路与电流检测子电路电连接，用于同相放大充电电流，输出电流检测信号；调节子电路与差分放大子电路电连接，用于接收电流检测信号，根据电流检测信号生成电压反馈信号；线性调压子电路与差分放大子电路电连接，用于接收电压反馈信号，根据电压反馈信号生成电压控制信号，输出至电源模块；电源模块与线性调压子电路电连接，用于接收电压控制信号，根据电压控制信号调节输出电压。本实用新型实施例解决传统充电控制方法电路复杂的问题，采用模拟电路实现蓄电池的充电控制，实现恒流充电。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及电源技术，尤其涉及一种实现恒流充电的充电控制电路及充电器。
背景技术
蓄电池充电器是一种较为特殊的电源变换器，其输出特性应与蓄电池的化学特性相适应，以保证在实现对电池快速充电且能够充满电的条件下，延长电池的使用寿命。
例如，对于铅酸蓄电池，一般采用三段式充电方式，即涓流、恒流及浮充充电模式。当电池温度正常时，采用恒流的充电方式对电池快速充电，快速补充电池电量，当电池电量较为充足后，转为浮充模式，对电池进行维持充电。传统的充电控制方法一般采用检测其充电电压负斜率的方法，即在恒流模式下，充电电压持续升高。当检测到电压达到拐点开始下降时，认为此时电量较为充足，可以转为浮充充电模式。现有技术中能够检测电压负斜率的集成芯片较多，如美信的MAX713。但采用这种芯片的充电控制方法，大多电路比较复杂，并且效率也受到很大影响。
实用新型内容
本实用新型提供一种充电控制电路及充电器，以实现为蓄电池恒流充电，与传统的蓄电池充电控制电路相比，具有更高的效率和可靠性。
本实用新型实施例提供了一种充电控制电路，包括：电源模块、电流检测子电路、差分放大子电路、调节子电路和线性调压子电路；
所述电流检测子电路与所述电源模块串联，用于采集充电电流；
所述差分放大子电路与所述电流检测子电路电连接，用于同相放大所述充电电流，输出电流检测信号；
所述调节子电路与所述差分放大子电路电连接，用于接收所述电流检测信号，根据所述电流检测信号生成电压反馈信号；
所述线性调压子电路与所述差分放大子电路电连接，用于接收所述电压反馈信号，根据所述电压反馈信号生成电压控制信号，输出至所述电源模块；
所述电源模块与所述线性调压子电路电连接，用于接收所述电压控制信号，根据电压控制信号调节输出电压。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种充电器，该充电器包括滤波器，以及如上述第一方面所述的充电控制电路；所述电源模块的正极与负极之间串联所述滤波器。
本实用新型实施例提供一种充电控制电路，包括电源模块、电流检测子电路、差分放大子电路、调节子电路和线性调压子电路；通过电流检测子电路采集充电电流，并通过差分放大子电路放大所述充电电流，生成电流检测信号并输出，通过调节子电路将所述电流检测信号转化成电压反馈信号，然后，通过所述线性调压子电路根据该电压反馈信号生成电压控制信号，输出电压控制信号至电源模块，以使电源模块在所述电压控制信号的控制下，输出恒定电流。本实用新型实施例解决传统充电控制方法电路复杂、控制效率因电路复杂性高而受影响的问题。采用模拟电路实现蓄电池的充电控制，实现恒流充电，具有控制电路简单，充电电路稳定，以及控制效率和可靠性较传统的电池控制电路更高的效果。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的充电控制电路的原理框图；
图2是本实用新型实施例提供的一种充电控制电路的电路原理图；
图3是本实用新型实施例提供的另一种充电控制电路的电路原理图。
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。
图1为本实用新型实施例提供的充电控制电路的原理框图，本实施例可适用于控制电源模块的输出电压以实现蓄电池的恒流充电的情况。如图1所示，本实施例的充电控制电路具体包括：电源模块110、电流检测子电路120、差分放大子电路130、调节子电路140和线性调压子电路150。
所述电流检测子电路120与所述电源模块110串联，用于采集充电电流。示例性地，电流检测子电路120与电源模块110的负极串联。可替代地，电流检测子电路120还可以与蓄电池的负极串联。
所述差分放大子电路130与所述电流检测子电路120电连接，用于同相放大所述充电电流，输出电流检测信号。通常情况下，为了减小功耗，所采集的充电电流比较小，无法保证运算的准确性。为了解决这一问题，采用差分放大子电路130对所采集的充电电流进行同相放大。
所述调节子电路140与所述差分放大子电路130电连接，用于接收所述电流检测信号，根据所述电流检测信号生成电压反馈信号。
所述线性调压子电路150与所述差分放大子电路140电连接，用于接收所述电压反馈信号，根据所述电压反馈信号生成电压控制信号，输出至所述电源模块110。
所述电源模块110与所述线性调压子电路150电连接，用于接收所述电压控制信号，根据电压控制信号调节输出电压。其中，所述电源模块为直流-直流转换器。例如，所述直流-直流转换器的型号可以为MDCM28AP280M320A50。
本实施例技术方案为了限制送入蓄电池的电流，避免电流无限制的充入蓄电池而损坏蓄电池。采取的方案是使电源模块110的输出电压高于蓄电池电压，且电压差在设定阈值区间之内。例如，当电源模块110的输出电压高于蓄电池电压，且电压差高于设定阈值区间的上限阈值时，流经电流检测子电路120的电流值随之变大，从而，差分放大子电路130输出的电流检测信号的电压变大。此时，通过调节子电路140输出电压反馈信号的电压变大。进而，使线性调压子电路150输出至电源模块110的电压变小，从而实现电源模块110的输出电压变小，使输出至蓄电池的充电电压变小。相应地，当电源模块110的输出电压高于蓄电池电压，且电压差低于设定阈值区间的下限阈值时，流经电流检测子电路120的电流值随之变小，从而，差分放大子电路130输出的电流检测信号的电压变小。此时，通过调节子电路140输出电压反馈信号的电压变小。进而，使线性调压子电路150输出至电源模块110的电压变大，从而实现电源模块110的输出电压变大，使输出至蓄电池的充电电流变大。通过闭环控制的方式，实现恒流充电的目的。
本实施例的技术方案，通过电流检测子电路采集充电电流，并通过差分放大子电路放大所述充电电流，输出电流检测信号，通过调节子电路将所述电流检测信号转化成电压反馈信号，然后，通过所述线性调压子电路根据该电压反馈信号生成电压控制信号，输出电压控制信号至电源模块，以使电源模块在所述电压控制信号的控制下，输出恒定电流。本实用新型实施例解决传统充电控制方法电路复杂、控制效率因电路复杂性高而受影响的问题。采用模拟电路实现蓄电池的充电控制，实现恒流充电，具有控制电路简单，充电电路稳定，以及控制效率和可靠性较传统的电池控制电路更高的效果。
图2是本实用新型实施例提供的一种充电控制电路的电路原理图。如图2所示，充电控制电路包括：电源模块110、电流检测子电路120、差分放大子电路130、调节子电路140和线性调压子电路150。
其中，所述电流检测子电路120包括采样电阻，所述采样电阻串联于所述电源模块的负极与所述差分放大子电路130之间。在应用中，为了增大散热面积，减小功耗，采样电阻通常为并联的多个电阻。示例性地，所述采样电阻包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2并联。Batt-为电流检测子电路120输出的充电电流的采样信号。在应用中，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值均非常小，从而使采样信号Batt-的电压也很小，需要将Batt-信号输出至差分放大子电路130进行同相放大处理。
所述差分放大子电路130包括运算放大器。示例性地，运算放大器可以采用8脚双运放芯片。其中，运算放大器的第一同相输入端(3脚)串联第三电阻R3后连接所述采样电阻的一端(电流检测子电路120中采样信号Batt-的输出端)，所述第三电阻R3与第一同相输入端的公共端串联第六电阻R6后接地，所述第三电阻R3与采样电阻的公共端串联第一电容C1后接电源地(pwrGND)。运算放大器的第一反相输入端(2脚)串联第四电阻R4后接电源地。运算放大器的第一电源输入端(8脚)与第一接地端(4脚)之间串联第三电容C3。运算放大器的第一输出端(1脚)与第一反相输入端(2脚)之间串联第五电阻R5，第一输出端串联第七电阻R7后连接所述运算放大器的第二同相输入端(5脚)，所述第七电阻R7与第二同相输入端(6脚)的公共端串联第四电容C4后接地。运算放大器的第二输出端(7脚)与第二反相输入端(6脚)之间串联第八电阻R8，第二输出端(7脚)输出电流检测信号Ioss，电流检测信号Ioss输入至调节子电路140。其中，第五电阻R5和第六电阻R6的阻值均为100KΩ。
所述调节子电路140包括三端可调分流基准电压源U5。示例性地，三端可调分流基准电压源U5可以是TL431芯片。三端可调分流基准电压源U5的第一端(1脚)串联第九电阻R9后，连接所述运算放大器的第二输出端(7脚)，所述三端可调分流基准电压源U5的第一端(1脚)与第二端(2脚)之间串联第十一电阻R11和第五电容C5，所述三端可调分流基准电压源U5的第一端(1脚)与第三端(3脚)之间串联第十电阻R10。所述三端可调分流基准电压源U5的第二端(2脚)连接二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极连接所述线性调压子电路150，输出电压反馈信号VFB至该线性调压子电路150。电压反馈信号VFB用于输入到线性调压子电路150，进而对电源模块110的电压调节端进行控制。所述三端可调分流基准电压源U5的第三端(3脚)接地。
可替代地，可以采用运算放大器替代TL431芯片。如图3所示，所述调节子电路140包括第二运算放大器U6。所述第二运算放大器U6的同相输入端连接所述运算放大器的第二输出端(7脚)，所述第二运算放大器U6的反相输入端输入电流基准信号Iref，所述第二运算放大器U6的输出端连接所述线性调压子电路150。所述第二运算放大器U6的同相输入端输入的电流检测信号的电压与该第二运算放大器U6的反相输入端输入电流基准信号的电压作比较。在电流检测信号的电压大于电流基准信号的电压时，该第二运算放大器输出高电平至线性调压子电路150。在电流检测信号的电压小于电流基准信号的电压时，该第二运算放大器输出低电平至线性调压子电路150。
所述线性调压子电路150包括线性光耦U9。所述线性光耦U9的第一输入端(1脚)串联第十二电阻R12后接芯片电源Vss1，所述线性光耦U9的第一输入端(1脚)与第十二电阻R12的公共端串联第六电容C6后接地，第六电容C6为滤波电容。所述线性光耦U9的第一输入端(1脚)与第二输入端(2脚)之间串联第十三电阻R13。所述线性光耦U9的第二输入端(2脚)连接所述调节子电路140的输出端。所述线性光耦U9的第一输出端(4脚)串联第十四电阻R14后接参考电压源FVref，所述线性光耦U9的第一输出端(4脚)还与所述电源模块110电连接，输出电压控制信号至该电源模块110。所述线性光耦U9的第二输出端(3脚)与所述电源模块110共地，所述线性光耦U9的第二输出端(3脚)与所述线性光耦U9的第一输出端(4脚)之间串联有第十五电阻R15，所述第十五电阻R15两端并联有第七电容C7。当电压反馈信号VFB变高时，线性光耦U9的电流IF变小，进而输出端VCE变小，使电源模块110的电压调节端(2脚)电压变低，进而使电源模块110输出电压变低。当电压反馈信号VFB变低，线性光耦U9的电流IF变大，进而输出端VCE变大，使电源模块110的电压调节端(2脚)电压变高，进而使电源模块110输出电压变高。
本实施例还提供一种充电器，包括滤波器；还包括如上述技术方案所述的中充电控制电路。如图2或3所示，所述电源模块110的正极与负极之间串联所述滤波器C2。充电控制电路采用闭环控制设计，解决了航空电池充电器电路设计复杂、效率低的问题。
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 (10)
1.一种充电控制电路，其特征在于，包括：电源模块、电流检测子电路、差分放大子电路、调节子电路和线性调压子电路；
所述电流检测子电路与所述电源模块串联，用于采集充电电流；
所述差分放大子电路与所述电流检测子电路电连接，用于同相放大所述充电电流，输出电流检测信号；
所述调节子电路与所述差分放大子电路电连接，用于接收所述电流检测信号，根据所述电流检测信号生成电压反馈信号；
所述线性调压子电路与所述差分放大子电路电连接，用于接收所述电压反馈信号，根据所述电压反馈信号生成电压控制信号，输出至所述电源模块；
所述电源模块与所述线性调压子电路电连接，用于接收所述电压控制信号，根据电压控制信号调节输出电压。
2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述电源模块为直流-直流转换器。
3.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述直流-直流转换器的型号为MDCM28AP280M320A50。
4.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述电流检测子电路包括采样电阻，所述采样电阻串联于所述电源模块的负极与所述差分放大子电路之间。
5.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述采样电阻包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻并联。
6.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述差分放大子电路包括运算放大器；
所述运算放大器的第一同相输入端串联第三电阻后连接所述采样电阻的一端，所述第三电阻与第一同相输入端的公共端串联第六电阻后接地，所述第三电阻与采样电阻的公共端串联第一电容后接电源地；
所述运算放大器的第一反相输入端串联第四电阻后接电源地；
所述运算放大器的第一电源输入端与第一接地端之间串联第三电容；
所述运算放大器的第一输出端与第一反相输入端之间串联第五电阻，第一输出端串联第七电阻后连接所述运算放大器的第二同相输入端，所述第七电阻与第二同相输入端的公共端串联第四电容后接地；
所述运算放大器的第二输出端与第二反相输入端之间串联第八电阻，第二输出端输出电流检测信号。
7.根据权利要求6所述的充电控制电路，其特征在于，所述调节子电路包括三端可调分流基准电压源；
所述三端可调分流基准电压源的第一端串联第九电阻后，连接所述运算放大器的第二输出端，所述三端可调分流基准电压源的第一端与第二端之间串联第十一电阻和第五电容，所述三端可调分流基准电压源的第一端与第三端之间串联第十电阻；
所述三端可调分流基准电压源的第二端连接二极管的阴极，所述二极管的阳极连接所述线性调压子电路；
所述三端可调分流基准电压源的第三端接地。
8.根据权利要求6所述的充电控制电路，其特征在于，所述调节子电路包括第二运算放大器；
所述第二运算放大器的同相输入端连接所述运算放大器的第二输出端，所述第二运算放大器的反相输入端输入电流基准信号，所述第二运算放大器的输出端连接所述线性调压子电路。
9.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述线性调压子电路包括线性光耦；
所述线性光耦的第一输入端串联第十二电阻后接芯片电源，所述线性光耦的第一输入端与第十二电阻的公共端串联第六电容后接地，所述线性光耦的第一输入端与第二输入端之间串联第十三电阻；
所述线性光耦的第二输入端连接所述调节子电路的输出端；
所述线性光耦的第一输出端串联第十四电阻后接参考电压源，所述线性光耦的第一输出端还与所述电源模块电连接；
所述线性光耦的第二输出端与所述电源模块共地，所述线性光耦的第二输出端与所述线性光耦的第一输出端之间串联有第十五电阻，所述第十五电阻两端并联有第七电容。
10.一种充电器，包括滤波器；其特征在于，还包括如权利要求1至9中任一项所述的充电控制电路；
所述电源模块的正极与负极之间串联所述滤波器。
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