CN209730846U - 一种充电电路及电气设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种充电电路及电气设备，该充电电路包括：充电口；第一可控开关，第一可控开关与充电口连接；第二可控开关，第二可控开关也与充电口连接；电源控制模块，电源控制模块与第一可控开关连接；电池包，充电口和电源控制模块均与电池包的正极连接，电池包与第二可控开关连接；降压控制模块，降压控制模块通过电源控制模块与电池包连接；控制单元，第二可控开关、电路控制模块和降压控制模块均与控制单元连接。因此，当充电口插上充电器后，第一可控开关导通，控制单元通过电源控制模块和降压控制模块与电池包连接，控制单元为第二可控开关提供导通信号，使第二可控开关导通；实现电池包充电。

Description

一种充电电路及电气设备

技术领域

本实用新型涉及充电系统技术领域，特别是指一种充电电路及电气设备。

背景技术

随着社会的发展，现在越来越多的设备在使用时需要使用用于给设备供电的电池包，但是现有的电池包在给负载供电的过程中电量快要用完时，需要手动将负载与电池包断开，再对电池包进行充电，当电池包充电完成以后，再将负载与电池包连接，以便给负载供电，这样对于使用者来说费时费力。

因此，如何有效解决当电池包电量用完以后，不用手动将负载与电池包断开，是亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种充电电路及电气设备，以解决当电池包电量用完以后，不用手动将负载与电池包断开的问题。

根据第一方面，本实用新型的实施例提供一种充电电路，包括：充电口；第一可控开关，所述第一可控开关的第一端与所述充电口的负极连接，第二端与所述充电口的正极连接；第二可控开关，所述第二可控开关的第一端与所述充电口的负极连接；电源控制模块，所述电源控制模块的第一端与第一可控开关的第三端连接；电池包，所述充电口的正极和电源控制模块的第二端均与所述电池包的正极连接，电池包的负极与所述第二可控开关的第二端连接；降压控制模块，所述降压控制模块通过所述电源控制模块与所述电池包的正极连接；控制单元，所述第二可控开关、电源控制模块和降压控制模块均与所述控制单元连接。

在一实施例中，所述充电电路还包括：第二电阻；所述第二电阻的一端与所述充电口的正极连接，另一端与所述充电口的负极连接。

在一实施例中，所述第一可控开关包括：第一电阻、第三电阻和第四电阻；所述充电口的正极、第一电阻、第三电阻和充电口的负极依次连接；第一三极管，所述第一三极管的发射极与所述充电口的正极连接，第一三极管的基极连接于第一电阻和第三电阻的连接处；第二三极管，所述第二三极管的基极通过第四电阻与所述第一三极管的集电极连接，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极与所述的电源控制模块的第一控制端连接。

在一实施例中，所述第二可控开关包括：第二二极管、第十三电阻、第六电阻、第十电阻，第十一电阻和NMOS管；所述第十三电阻的一端与所述第二二极管的阳极连接，另一端与所述NMOS管的栅极连接；所述第二二极管的阴极与所述充电口的负极连接，第二二极管的阳极与所述NMOS管的源极连接；所述NMOS管的漏极与所述电池包的负极连接；第三三极管，所述第三三极管的集电极通过所述第六电阻与所述NMOS管的栅极连接，第三三极管的发射极与电源连接；第十二电阻，所述第十二电阻一端与电源连接，另一端与第三三极管的基极连接；第四三极管，所述第四三极管的集电极通过所述第十电阻与所述第三三极管的基极连接；第四三极管的基极通过所述第十一电阻与所述控制单元连接，用于控制所述第四三极管的导通与截止；第四三极管的发射极接地。

在一实施例中，所述电源控制模块包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五三极管和第六三极管；所述第五三极管的基极通过所述第九电阻与控制单元连接，用于控制第五三极管的导通与截止；第五三极管的集电极一次通过第七电阻和第八电阻与所述第六三极管的基极连接；第五三极管的发射极接地；所述第六三极管的发射极与所述电池包的正极连接，第六三极管的集电极与所述降压控制模块连接。

在一实施例中，所述电源控制模块还包括：第五电阻和第一二极管；所述第五电阻的一端与第一可控开关的第三端连接，另一端连接于第七电阻和第八电阻的连接处；所述第一二极管的阴极与第一可控开关的第三端连接，第一二极管的阳极与所述控制单元连接，用于向控制单元传输信号。

在一实施例中，所述降压控制模块包括：稳压芯片、第一电容和第二电容；所述稳压芯片包括：第一引脚、第二引脚和第三引脚；所述第三引脚和降压控制模块的电源端均与所述第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；所述第二引脚和电源控制模块均与所述第二电容的一端连接，第二电容的另一端接地；所述第一引脚接地。

在一实施例中，降压控制模块的电源端与所述控制单元连接，用于与所述控制单元通电。

根据第二方面，本实用新型的实施例还提供一种电气设备，包括：如上所述的充电电路。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

本实用新型的实施例提供一种充电电路，包括：充电口；第一可控开关，第一可控开关的第一端与充电口的负极连接，第二端与充电口的正极连接；第二可控开关，第二可控开关的第一端与充电口的负极连接；电源控制模块，电源控制模块的第一端与第一可控开关的第三端连接；电池包，充电口的正极和电源控制模块的第二端均与电池包的正极连接，电池包的负极与第二可控开关的第二端连接；降压控制模块，降压控制模块通过电源控制模块与电池包的正极连接；控制单元，第二可控开关、电路控制模块和降压控制模块均与控制单元连接。上述充电电路还可用于给负载供电，即对外供电；负载电路包括：负载控制电路和负载；电池包、负载和负载控制电路依次连接；控制单元与负载控制电路连接，用于控制负载控制电路的导通及断开。由此可知，当充电电路对外供电时，充电口插上充电器后，第一可控开关导通，控制单元为负载控制电路提供断开信号，使电池包停止对负载供电；之后控制单元再为第二可控开关提供导通信号，使得第二可控开关导通；这样，当电池包正在对外供电，且电池包需要充电时，无需将负载直接与电池包断开，当充电器插在充电口时，即可实现负载与电池包自动断电，之后再对电池包开始充电。

附图说明

图1表示本实用新型实施例的充电电路的结构图。

主要附图标记说明：

1-第一可控开关；2-第二可控开关；3-电源控制模块；4-降压控制模块； 5-电池包；6-控制单元；7-充电口；8-稳压芯片；R1-第一电阻；R2-第二电阻； R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；R8- 第八电阻；R9-第九电阻；R10-第十电阻；R11-第十一电阻；R12-第十二电阻； R13-第十三电阻；Q1-第一三极管；Q2-第二三极管；Q3-第三三极管；Q4-第四三极管；Q5-第五三极管；Q6-第六三极管；D1-第一二极管；D2-第二二极管C1-第一电容；C2-第二电容；9-负载控制电路；10-负载。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本实用新型的实施例提供一种充电电路，包括：充电口7；第一可控开关1，第一可控开关1的第一端与充电口7的负极连接，第二端与充电口7的正极连接；第二可控开关2，第二可控开关2的第一端与充电口7 的负极连接；电源控制模块3，电源控制模块3的第一端与第一可控开关的第三端连接；电池包5，充电口7的正极和电源控制模块3的第二端均与电池包 5的正极连接，电池包5的负极与第二可控开关2的第二端连接；降压控制模块4，降压控制模块4通过电源控制模块3与电池包5的正极连接；控制单元6，第二可控2开关、电源控制模块3和降压控制模块4均与控制单元6连接。

在实际应用中，本实用新型实施例的上述充电电路还可用于给负载供电，即对外供电；负载电路包括：负载控制电路9和负载10；电池包5、负载10 和负载控制电路9依次连接；控制单元6与负载控制电路9连接，用于控制负载控制电路9的导通及断开。

通过上述电路结构可知，当充电电路对外供电时，充电口7插上充电器后，第一可控开关1导通，控制单元6为负载控制电路9提供断开信号，使电池包 5停止对负载10供电；之后控制单元6再为第二可控开关2提供导通信号，使得第二可控开关2导通；这样，当电池包5正在对外供电，且电池包5需要充电时，无需将负载10直接与电池包5断开，当充电器插在充电口7时，即可实现负载10与电池包5自动断电，之后再对电池包5开始充电。

在一实施例中，充电电路还包括：第二电阻R2；第二电阻R2的一端与充电口7的正极连接，另一端与充电口7的负极连接。所述第二电阻R2为上拉电阻，可以减小电源控制模块3的抗干扰能力。

在一实施例中，第一可控开关1包括：第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管Q1和第二三极管Q2；充电口7的正极、第一电阻R1、第三电阻R3和充电口7的负极依次连接；第一三极管Q1的发射极与充电口 7的正极连接，第一三极管Q1的基极连接于第一电阻R1和第三电阻R3的连接处；第二三极管Q2的基极通过第四电阻R4与第一三极管Q1的集电极连接，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极与的电源控制模块3的第一控制端连接。其中，第一三极管Q1和第二三极管Q2分别为PNP 三极管和NPN三极管；第一电阻R1、第三电阻R3和第四电阻R4起到限流的作用；当充电口7插上充电器时，充电口7的负极为低电平，第一三极管 Q1的基极为低电平，所以第一三极管Q1导通，因为第一三极管Q1的发射极与电池包5的正极连接，第二三极管的基极通过第四电阻R4与第一三极管的集电极连接，所以第二三极管Q2的基极为高电平，又因为第二三极管Q2的发射极接地，所以第二三极管Q2导通，即第一可控开关1导通。

在一实施例中，第二可控开关2包括：第二二极管D2、第十三电阻R13、第六电阻R6、第十二电阻R12、第十电阻R10，第十一电阻R11、第三三极管Q3、第四三极管Q4和NMOS管；第十三电阻R13的一端与第二二极管 D2的阳极连接，另一端与NMOS管的栅极连接；第二二极管D2的阴极与充电口7的负极连接，第二二极管D2的阳极与NMOS管的源极连接；NMOS 管的漏极与电池包5的负极连接；第三三极管Q3的集电极通过第六电阻R6 与NMOS管的栅极连接，第三三极管Q3的发射极与电源连接；第十二电阻 R12一端与电源连接，另一端与第三三极管Q3的基极连接；第四三极管Q4 的集电极通过第十电阻R10与第三三极管Q3的基极连接；第四三极管Q4的基极通过第十一电阻R11与控制单元6连接，用于控制第四三极管Q4的导通与截止；第四三极管Q4的发射极接地。其中，第三三极管Q3和第四三极管 Q4分别为PNP三极管和NPN三极管；所述电源的电压可以为12V，当然在不影响本实用新型使用效果的情况下，不限于12V；第十三电阻R13、第六电阻R6、第十二电阻R12、第十电阻R10和第十一电阻R11起到限流的作用；当充电器插入充电口7时，所述控制单元6的CHARGE ON引脚通过第十一电阻R11与第四三极管Q4的基极连接；控制单元6给CHARGE ON高电平，即第四三极管Q4的基极为高电平，因为第四三极管Q4的发射极接地，所以第四三极管Q4导通；因为第三三极管Q3的基极通过第十电阻R10与第四三极管Q4的集电极连接，所以第三三极管Q3的基极为低电平，因为第三三极管Q3的发射极与电源连接，所以第三三极管Q3导通；因为第三三极管Q3的集电极通过第六电阻R6和第十三电阻R13与第二二极管D2的阳极连接，所以第二二极管D2的阳极为高电平，充电口7的负极为低电平，即第二二极管D2的阴极为低电平，所以第二二极管D2导通；NMOS管的源极与第二二极管D2的阳极连接，第三三极管Q3的集电极通过第六电阻R6与NMOS管的栅极连接，NMOS管的漏极与电池包5的负极连接，所以NMOS管导通，即第二可控开关2导通。

在一实施例中，电源控制模块3包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第五三极管Q5和第六三极管Q6；第五三极管Q5的基极通过第九电阻R9与控制单元6连接，用于控制第五三极管Q5的导通与截止；第五三极管Q5的集电极一次通过第七电阻R7和第八电阻R8与第六三极管Q6的基极连接；第五三极管Q5的发射极接地；第六三极管Q6的发射极与电池包5 的正极连接，第六三极管Q6的集电极与所述降压控制模块4连接。电源控制模块3还包括：第五电阻R5和第一二极管D1；第五电阻R5的一端与第一可控开关1的第三端连接，另一端连接于第七电阻R7和第八电阻R8的连接处；第一二极管的阴极与第一可控开关1的第三端连接，第一二极管的阳极与控制单元6连接，用于向控制单元6传输信号。其中，第五三极管Q5和第六三极管Q6分别为NPN三极管和PNP三极管；降压控制模块4包括：稳压芯片8、第一电容C1和第二电容C2；稳压芯片8包括：第一引脚、第二引脚和第三引脚；第三引脚和降压控制模块4的电源端均与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地；第二引脚和电源控制模块3均与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端接地；第一引脚接地。降压控制模块4的电源端与所述控制单元6连接，用于与所述控制单元6通电。

当第一可控开关1导通，由于第六三极管Q6的基极通过第五电阻R5和第八电阻R8与第一可控开关1的第二三极管Q2连接，所以第六三极管Q6 的基极为低电平，又因为第六三极管Q6的发射极与电池包5的正极连接，所以第六三极管Q6导通；第六三极管Q6与降压控制模块4连接，降压控制模块4的电源端与控制单元6连接；这样，电池包5为控制单元6供电；因为控制单元6的CHARGE FLAG引脚与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管 D1的阴极与第一可控开关1的第二三极管Q2连接，所以第一二极管D1导通；这样，控制单元6检测到CHARGE FLAG为低电平；又因为控制单元6的LOCK POWER引脚通过第九电阻R9与第五三极管Q5的集电极连接，所以控制单元6给LOCK POWER高电平，即第五三极管Q5的基极为高电平，因为第五三极管Q5的发射极接地，所以第五三极管Q5导通；又因为第六三极管Q6 导通，且与电池包5的正极连接，所以电源控制模块3实现自锁；需要说明的是，第五电阻R5、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9起到限流的作用；稳压芯片8起到降压的作用，以便为控制单元6供电；第一电容C1和第二电容C2起到储能和滤波的作用；控制单元6内部还设有电阻，使得当控制单元6的CHARGE FLAG引脚提供高电平时，第一二极管D1导通。

在一实施例中，控制单元6上的IO CONTROL引脚与负载控制电路9连接，用于控制负载控制电路9的导通及断开。

综上所述，当充电电路不带电时，即待机情况下，插上充电器，充电口7 的负极被置为低电平，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2导通，第六三极管Q6导通；这样，降压控制模块4通过第六三极管Q6与电池包5连接，降压控制模块4的电源端与控制单元6连接；因此电池包5为控制单元6供电，控制单元6通过CHARGE FLAG引脚检测到第一二极管D1的阳极为低电平，说明充电器已经插上，然后再通过LOCK POWER引脚给第五三极管Q5的基极高电平，使得第五三极管Q5导通，这样，电池包5实现自锁；控制单元6 再通过CHARGE ON给第四三极管Q4的基极高电平，第四三极管Q4导通，第三三极管Q3导通，NMOS管导通，即第二可控开关2导通；因此实现为电池包5充电。

当对外供电时，控制单元6带电；当插上充电器时，充电口7的负极被置为低电平，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2导通，第六三极管Q6导通；控制单元6通过CHARGE FLAG引脚检测到第一二极管D1的阳极为低电平，说明充电器已经插上；控制单元6再通过IOCONTROL引脚给负载控制电路 9一个断开的信号，使电池包5停止对负载10供电；之后控制单元6再通过 CHARGE ON给第四三极管Q4的基极高电平，第四三极管Q4导通，第三三极管Q3导通，NMOS管导通，即第二可控开关2导通；因此实现为电池包5 充电。

需要说明的是，当对外供电时，电池包5通过电源控制模块3和降压控制模块4为控制单元6供电。

本实用新型实施例还提供一种电气设备，包括：如上任意一种实施例所述的充电电路。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：

充电口(7)；

第一可控开关(1)，所述第一可控开关(1)的第一端与所述充电口(7)的负极连接，第二端与所述充电口(7)的正极连接；

第二可控开关(2)，所述第二可控开关(2)的第一端与所述充电口(7)的负极连接；

电源控制模块(3)，所述电源控制模块(3)的第一端与第一可控开关(1)的第三端连接；

电池包(5)，所述充电口(7)的正极和电源控制模块(3)的第二端均与所述电池包(5)的正极连接，电池包(5)的负极与所述第二可控开关(2)的第二端连接；

降压控制模块(4)，所述降压控制模块(4)通过所述电源控制模块(3)与所述电池包(5)的正极连接；

控制单元(6)，所述第二可控开关(2)、电源控制模块(3)和降压控制模块(4)均与所述控制单元(6)连接。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，还包括：第二电阻(R2)；

所述第二电阻(R2)的一端与所述充电口(7)的正极连接，另一端与所述充电口(7)的负极连接。

3.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述第一可控开关(1)包括：第一电阻(R1)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)；

所述充电口(7)的正极、第一电阻(R1)、第三电阻(R3)和充电口(7)的负极依次连接；

第一三极管(Q1)，所述第一三极管(Q1)的发射极与所述充电口(7)的正极连接，第一三极管(Q1)的基极连接于第一电阻(R1)和第三电阻(R3)的连接处；

第二三极管(Q2)，所述第二三极管(Q2)的基极通过第四电阻(R4) 与所述第一三极管(Q1)的集电极连接，第二三极管(Q2)的发射极接地，第二三极管(Q2)的集电极与所述的电源控制模块(3)的第一控制端连接。

4.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述第二可控开关(2)包括：第二二极管(D2)、第十三电阻(R13)、第六电阻(R6)、第十电阻(R10)，第十一电阻(R11)和NMOS管；

所述第十三电阻(R13)的一端与所述第二二极管(D2)的阳极连接，另一端与所述NMOS管的栅极连接；

所述第二二极管(D2)的阴极与所述充电口(7)的负极连接，第二二极管(D2)的阳极与所述NMOS管的源极连接；

所述NMOS管的漏极与所述电池包(5)的负极连接；

第三三极管(Q3)，所述第三三极管(Q3)的集电极通过所述第六电阻(R6)与所述NMOS管的栅极连接，第三三极管(Q3)的发射极与电源连接；

第十二电阻(R12)，所述第十二电阻(R12)一端与电源连接，另一端与第三三极管(Q3)的基极连接；

第四三极管(Q4)，所述第四三极管(Q4)的集电极通过所述第十电阻(R10)与所述第三三极管(Q3)的基极连接；

第四三极管(Q4)的基极通过所述第十一电阻(R11)与所述控制单元(6)连接，用于控制所述第四三极管(Q4)的导通与截止；

第四三极管(Q4)的发射极接地。

5.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述电源控制模块(3)包括：第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第五三极管(Q5)和第六三极管(Q6)；

所述第五三极管(Q5)的基极通过所述第九电阻(R9)与控制单元(6)连接，用于控制第五三极管(Q5)的导通与截止；

第五三极管(Q5)的集电极依次通过第七电阻(R7)和第八电阻(R8)与所述第六三极管(Q6)的基极连接；

第五三极管(Q5)的发射极接地；

所述第六三极管(Q6)的发射极与所述电池包(5)的正极连接，第六三极管(Q6)的集电极与所述降压控制模块(4)连接。

6.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述电源控制模块(3)还包括：第五电阻(R5)和第一二极管(D1)；

所述第五电阻(R5)的一端与第一可控开关(1)的第三端连接，另一端连接于第七电阻(R7)和第八电阻(R8)的连接处；

所述第一二极管的阴极与第一可控开关(1)的第三端连接，第一二极管的阳极与所述控制单元(6)连接，用于向控制单元(6)传输信号。

7.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述降压控制模块(4)包括：稳压芯片(8)、第一电容(C1)和第二电容(C2)；

所述稳压芯片(8)包括：第一引脚、第二引脚和第三引脚；

所述第三引脚和降压控制模块(4)的电源端均与所述第一电容(C1)的一端连接，第一电容(C1)的另一端接地；

所述第二引脚和电源控制模块(3)均与所述第二电容(C2)的一端连接，第二电容(C2)的另一端接地；

所述第一引脚接地。

8.根据权利要求7所述的充电电路，其特征在于，所述降压控制模块(4)的电源端与所述控制单元(6)连接，用于与所述控制单元(6)通电。

9.一种电气设备，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一所述的充电电路。