CN210629129U - 一种升压恒流充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型升压恒流充电系统供电输入端连接增益模块里的振荡单元，供电输入端通电后将电源传输至增益模块里的振荡单元进行放大，而振荡单元将放大后的电流与电压输出至充电端进行充电，其中振荡单元还连接了主控模块，主控模块控制能控制振荡单元的通断，通过发送PWM信号控制振荡单元达到恒流效果，同时恒流恒压模块监控充电端的电压与电流，如果充电电压与充电电流达不到设定数值，则反馈至主控模块继而主控模块通过发送不同的PWM信号通断振荡单元，振荡单元根据PWM频率的大小将输入电压上升或下降输出至所述充电端上与根据PWM占空比的大小将输入电流上升或下降输出至所述充电端上，而进一步优化恒流效果，如此一来可以提高充电效率也不会出现虚充现象。
Description
【技术领域】
本申请为锂电电池充电系统，尤其涉及一种高压恒流的充电系统。
【背景技术】
手持式电子产品越来越多，有一部分电子产品要求大电量供电，电池包需求量大，电池包要求功率大，首先要解决的是电池包的充电问题，大电流充电对电池的损伤很大，小电流充电的话充电时间长，而且小电流充电容易使电池处于半激活半充电状态，即使完成充电也只是虚电状态，因此选择一定的高压与高电流实现恒流充电即安全又能提高充电效率。
综上所述，设计一种升压恒流的充电系统为本领域技术人员有待解决的问题。
【实用新型内容】
针对现有技术中对电池大电流充则损伤很大，小电流充电的话充电时间长的问题，本技术方案提供一种升压且能保持一定高电流的充电系统。
为实现上述目的，本技术方案如下：一种升压恒流充电系统，包括增益模块、主控模块、供电输入端、充电端与恒流恒压模块，其中：
供电输入端：接收电能并将电能传输至所述增益模块；
增益模块：包括振荡单元，所述振荡单元的电能输入端与所述供电输入端连接，输出端与所述充电端连接，所述振荡单元的振荡信号输入端与所述主控模块连接，并接收所述主控模块发送的PWM号，所述振荡单元根据PWM频率的大小将输入电压上升或下降输出至所述充电端上与根据PWM占空比的大小将输入电流上升或下降输出至所述充电端上；
主控模块：其与所述振荡单元连接，并发送PWM信号至所述振荡单元上；
充电端：其与所述增益模块连接，接收所述增益模块输出的电压与电流对锂电池进行高压恒流充电；
恒流恒压模块：其连接于所述充电端与所述主控模块之间，用于实时检测所述充电端的电流与电压，并将其输出给所述主控模块。
进一步的，所述增益模块还包括识别单元，所述识别单元连接于所述供电输入端与所述主控模块之间，所述识别单元用于发送充电接头插入信号至所述主控模块上。
进一步的，所述恒流恒压模块包括检测电压单元，所述检测电压单元连接于所述充电端上，所述检测电压单元用于检测所述充电端充电电压并反馈至所述主控模块。
进一步的，恒流恒压模块还包括连接于所述供电输入端的检测电流单元，所述检测电流单元用于检测所述充电端的充电电流并反馈至所述主控模块。
进一步的，所述充电系统还设有供电模块，所述供电模块将电压转换成3.3V，给所述主控模块为其供电。
进一步的，所述主控模块还连接有温控模块，所述温控模块设有温度传感器NTC，所述温度传感器NTC接触所述充电端。
进一步的，所述主控模块还连接有电量指示模块。
进一步的，所述振荡单元包括电感L1、MOS管Q1、电容C1与电阻R10、电阻R11，其中所述电感L1输入端与所述供电输入端连接，电感L1输出端与所述充电端连接，所述电感L1输出端与所述MOS 管Q1的D极连接，所述电感L1的输入端通过所述电容C1接地，所述MOS管Q1的S极接地，所述MOS管Q1的G极连接所述电阻 R10的一端，所述电阻R10另一端连接所述主控模块，用于接收主控模块的PWM信号，所述MOS管Q1的G极还连接所述电阻R11 的一端，所述电阻R11另一端接地。
进一步的，所述检测电流单元包括电阻R4、电阻R7与电阻R8，所述电阻R8一端与所述供电输入端连接，所述电阻R8另一端接地，所述电阻R7并联于所述电阻R8上，所述电阻R4一端连接与所述供电输入端连接另一端与所述主控模块连接。所述检测电压单元包括电阻R12、电阻R15与电容C7，所述电阻R12一端与所述增益模块连接，另一端与所述电阻R15连接，所述电阻R15接地，所述电阻R12与所述电阻R15之间连接所述主控模块。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型供电输入端连接增益模块里的振荡单元，供电输入端通电后将电源传输至增益模块里的振荡单元进行放大，而振荡单元将放大后的电流与电压输出至充电端进行充电，其中振荡单元还连接了主控模块，主控模块控制能控制振荡单元的通断，通过发送PWM信号控制振荡单元达到恒流效果，同时恒流恒压模块监控充电端的电压与电流，如果充电电压与充电电流达不到设定数值，则反馈至主控模块继而主控模块通过发送不同的PWM信号通断振荡单元，振荡单元根据 PWM频率的大小将输入电压上升或下降输出至所述充电端上与根据PWM占空比的大小将输入电流上升或下降输出至所述充电端上，而进一步优化恒流效果，如此一来可以提高充电效率也不会出现虚充现象。
2.本实用新型还设置有温控模块，能实时检测充电端的温度防止造成事故。
3.本实用新型还设置有电量指示模块，能实时反映充电端的充电量。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术发明，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本实用新型一种升压恒流充电系统的系统方框结构示意图；
图2是本实用新型一种升压恒流充电系统的电路结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
当本实用新型实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅是起区分之用。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，可以是两个元件内部的连通。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。
请参照图1至图2所示，实施例一：本实用新型一种升压恒流充电系统，其特征在于：包括增益模块1、主控模块2、供电输入端、充电端4与恒流恒压模块5，其中：供电输入端：接收电压与电流并将电压与电流传输至所述增益模块1；增益模块1：包括振荡单元101，所述振荡单元101的输入端与所述供电输入端连接，输出端与所述充电端4连接，并与所述主控模块2连接接收所述主控模块2发送的 PWM信号，所述振荡单元101根据PWM频率的大小将输入电压上升或下降输出至所述充电端4上与根据PWM占空比的大小将输入电流上升或下降输出至所述充电端4上；主控模块2：其与所述振荡单元101连接，并发送PWM信号至所述振荡单元101上；充电端4：其与所述增益模块1连接，接收所述增益模块1的电压与电流进行高压恒流充电；恒流恒压模块5：其连接于所述充电端4与所述主控模块2之间，用于供所述主控模块2实时检测所述充电端4的电流与电压。
具体的说，优选的主控模块采用型号为SC92F8003的MCU，其中供电输入端3为端子J1，所述振荡单元101包括电感L1、MOS管 Q1、电容C1与电阻R10、电阻R11，其中所述电感L1输入端与所述供电输入端3连接，电感L1输出端与所述充电端4连接，所述电感 L1输出端与所述MOS管Q1的D极连接，所述电感L1的输入端通过所述电容C1接地，所述MOS管Q1的S极接地，所述MOS管Q1 的G极连接所述电阻R10的一端，所述电阻R10另一端连接所述主控模块2，即MCU的十三号脚，用于接收主控模块2的PWM信号，所述MOS管Q1的G极还连接所述电阻R11的一端，所述电阻R11 另一端接地，当MCU发送高频PWM信号时，通过R10与R11接地导通继而导通MOS管Q1，此时电感L1与电容C1产生振荡信号，因此电感L1产生8.4V的交流电，由于振荡单元101与充电端4之间还有整流二极管D4与保险丝F1，因此电感L1产生的8.4V经过整流二极管D4整流后通往充电端4进行高压充电，反之发送低频PWM信号时，则电压下降；同理MCU通过发送不同大小占空比的PWM将输出电流上升与下降而产生0.8A至充电端4进行充电。
本实用新型供电输入端连接增益模块里的振荡单元，供电输入端通电后将电源传输至增益模块里的振荡单元进行放大，而振荡单元将放大后的电流与电压输出至充电端进行充电，其中振荡单元还连接了主控模块，主控模块控制能控制振荡单元的通断，通过发送PWM信号控制振荡单元达到恒流效果，同时恒流恒压模块监控充电端的电压与电流，如果充电电压与充电电流达不到设定数值，则反馈至主控模块继而主控模块通过发送不同的PWM信号通断振荡单元，振荡单元根据 PWM频率的大小将输入电压上升或下降输出至所述充电端上与根据PWM占空比的大小将输入电流上升或下降输出至所述充电端上，而进一步优化恒流效果，如此一来可以提高充电效率也不会出现虚充现象。
在本实施例中，其中所述增益模块1还包括识别单元102，所述识别单元102连接于所述供电输入端3与所述主控模块2之间，所述识别单元102用于发送充电接头插入信号至所述主控模块2上，识别单元103包括电阻R1、电阻R6与电容C4组成，具体的说电阻R1一端与端子J1的二号脚连接，电阻R1另一端与电阻R6连接再接地组成回路，当端子J1接上充电器后二号脚得电通过电阻R1将信号电压为2.5V的CHIN信号经过电容C4滤波流至主控模块2进行识别，识别过程简易方便。
在本实施例中，所述恒流恒压模块5包括检测电压单元5021，所述检测电压单元5021连接于所述充电端4上，所述检测电压单元 5021用于检测所述充电端4充电电压并反馈至所述主控模块2，其中所述检测电压单元5021包括电阻R12、电阻R15与电容C7，所述电阻R12一端与所述增益模块1连接，电阻R12另一端与所述电阻R15 连接，所述电阻R15接地，所述电阻R12与所述电阻R15之间连接所述主控模块，电阻R12与电阻R15之间产生读取充电端4电压大小的AD1信号，AD1信号发送至MCU二号脚，从而MCU能判断充电端4的充电电压是否为8.4V继而发送不同频率的PWM信号至 MOS管Q1而改变充电电压。
在本实施例中，恒流恒压模块5还包括连接于所述供电输入端3 的检测电流单元502，所述检测电流单元502用于检测所述充电端4 的充电电流并反馈至所述主控模块2，即MCU的十九号脚，所述检测电流单元502包括电阻R4、电阻R7与电阻R8，所述电阻R8一端与所述供电输入端3连接，所述电阻R8另一端接地，所述电阻R7并联于所述电阻R8上，所述电阻R4一端连接与所述供电输入端3连接另一端与所述主控模块2的十九号脚连接，因此MCU通过检测电阻 R8两端的电压进行换算得出充电端的充电电流而判断充电端4的电流是否为0.8A继而发送不同占空比的PWM信号至MOS管Q1而改变充电电流。
在本实施例中，所述充电系统还设有供电模块6，所述供电模块6 将电压转换成3.3V，给所述主控模块2为其供电，供电模块6由二极管D3、电阻R32与稳压芯片U3组成，其中二极管D3的正极与端子 J1的二号脚连接于负极输出至R21经过C13与C14两次滤波后流至稳压芯片U3最后与稳压芯片U3的三号脚输出3.3V给主控模块2 供电，当然本实用新型还有第二个供电方式，当充电端4拔出来后，而此时主控模块2还存有电量，此时主控模块2发送ON_LOCK信号至供电模块6的电阻R22再流至电阻R23接地组成回路此时三极管 Q3被导通，充电端3从网络B+通过三极管Q3接地组成回路，B+ 继而导通Q2此时B+能通过三极管Q2再通至二极管D4经过电容 C13与电容C14滤波后到达U3输出3.3V。
在本实施例中，所述主控模块2还连接有温控模块7，所述温控模块7设有温度传感器NTC71，所述温度传感器NTC71接触所述充电端4，将温度传感器NTC71设置于充电端的表面，由于3.3V通过电阻 R16通至NTC接地组成回路，因此温度传感器NTC71分压，当温度过高时，温度传感器NTC71阻值上升，因此流过温度传感器NTC71的电压也在增加，流入主控模块2的电压则减少，因此主控模块2判断出锂电池充电的温度而随时停止工作，防止造成事故。
在本实施例中，所述主控模块2还连接有电量指示模块8，所述电量指示模块8,由四个LED组成，LED1与LED2反相并联，LED3与 LED4反相并联，两组并联的LED组再串联,串联口连接R25的一端， LED1、LED2并联组的另一端连接R26的一端，LED3、LED4并联组的另一端连接R24的一端，R26的另一端连接LED1网络，R25的另一端连接LED2网络，R24的另一端连接LED3网络，由主控模块2根据电池电量来控制4个LED的亮灭来显示电池电量。
工作原理：充电输入端接通电源后通过C+网络与供电模块连通继而供电模块输出3.3V至主控模块为其供电，同时与输入端连接的识别单元发送CHIN信号至主控模块启动主控模块，紧接着主控模块发送不同大小频率的PWM信号或不同占空比大小的PWM信号至振荡单元，所以振荡单元将供电输入端采集的电源进行上升或下降至预定的电压值与电流值，供给充电端进行高压恒流充电，同时恒流恒压模块能读取充电端的电压与电流大小而发送不同大小频率的PWM信号或不同占空比大小的PWM信号。
本实用新型供电输入端连接增益模块里的振荡单元，供电输入端通电后将电源传输至增益模块里的振荡单元进行放大，而振荡单元将放大后的电流与电压输出至充电端进行充电，其中振荡单元还连接了主控模块，主控模块控制能控制振荡单元的通断，通过发送PWM信号控制振荡单元达到恒流效果，同时恒流恒压模块监控充电端的电压与电流，如果充电电压与充电电流达不到设定数值，则反馈至主控模块继而主控模块通过发送不同的PWM信号通断振荡单元，振荡单元根据 PWM频率的大小将输入电压上升或下降输出至所述充电端上与根据PWM占空比的大小将输入电流上升或下降输出至所述充电端上，而进一步优化恒流效果，如此一来可以提高充电效率也不会出现虚充现象。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种升压恒流充电系统，其特征在于：包括增益模块(1)、主控模块(2)、供电输入端(3)、充电端(4)与恒流恒压模块(5)，其中：
供电输入端(3)：接收电能并将电能传输至所述增益模块(1)；
增益模块(1)：包括振荡单元(101)，所述振荡单元(101)的电能输入端与所述供电输入端(3)连接，输出端与所述充电端(4)连接，所述振荡单元(101)的振荡信号输入端与所述主控模块(2)连接，并接收所述主控模块(2)发送的PWM信号，所述振荡单元(101)根据PWM频率的大小将输入电压上升或下降输出至所述充电端(4)上与根据PWM占空比的大小将输入电流上升或下降输出至所述充电端(4)上；
主控模块(2)：其与所述振荡单元(101)连接，并发送PWM信号至所述振荡单元(101)上；
充电端(4)：其与所述增益模块(1)连接，接收所述增益模块(1)输出的电压与电流对锂电池进行高压恒流充电；
恒流恒压模块(5)：其连接于所述充电端(4)与所述主控模块(2)之间，用于实时检测所述充电端(4)的电流与电压，并将其输出给所述主控模块(2)。
2.根据权利要求1所述的一种升压恒流充电系统，其特征在于：所述增益模块(1)还包括识别单元(102)，所述识别单元(102)连接于所述供电输入端(3)与所述主控模块(2)之间，所述识别单元(102)用于发送充电接头插入信号至所述主控模块(2)上。
3.根据权利要求1所述的一种升压恒流充电系统，其特征在于：所述恒流恒压模块(5)包括检测电压单元(5021)，所述检测电压单元(5021)连接于所述充电端(4)上，所述检测电压单元(5021)用于检测所述充电端(4)充电电压并反馈至所述主控模块(2)。
4.根据权利要求3所述的一种升压恒流充电系统，其特征在于：恒流恒压模块(5)还包括连接于所述供电输入端(3)的检测电流单元(502)，所述检测电流单元(502)用于检测所述充电端(4)的充电电流并反馈至所述主控模块(2)。
5.根据权利要求1所述的一种升压恒流充电系统，其特征在于：所述充电系统还设有供电模块(6)，所述供电模块(6)将电压转换成3.3V，给所述主控模块(2)为其供电。
6.根据权利要求1所述的一种升压恒流充电系统，其特征在于：所述主控模块(2)还连接有温控模块(7)，所述温控模块(7)设有温度传感器NTC(71)，所述温度传感器NTC(71)接触所述充电端(4)。
7.根据权利要求1所述的一种升压恒流充电系统，其特征在于：所述主控模块(2)还连接有电量指示模块(8)。
8.根据权利要求1所述的一种升压恒流充电系统，其特征在于：所述振荡单元(101)包括电感L1、MOS管Q1、电容C1与电阻R10、电阻R11，其中所述电感L1输入端与所述供电输入端(3)连接，电感L1输出端与所述充电端(4)连接，所述电感L1输出端与所述MOS管Q1的D极连接，所述电感L1的输入端通过所述电容C1接地，所述MOS管Q1的S极接地，所述MOS管Q1的G极连接所述电阻R10的一端，所述电阻R10另一端连接所述主控模块(2)，用于接收主控模块(2)的PWM信号，所述MOS管Q1的G极还连接所述电阻R11的一端，所述电阻R11另一端接地。
9.根据权利要求4所述的一种升压恒流充电系统，其特征在于：所述检测电流单元(502)包括电阻R4、电阻R7与电阻R8，所述电阻R8一端与所述供电输入端(3)连接，所述电阻R8另一端接地，所述电阻R7并联于所述电阻R8上，所述电阻R4一端连接与所述供电输入端(3)连接另一端与所述主控模块(2)连接。
10.根据权利要求3所述的一种升压恒流充电系统，其特征在于：所述检测电压单元(5021)包括电阻R12、电阻R15与电容C7，所述电阻R12一端与所述增益模块(1)连接，另一端与所述电阻R15连接，所述电阻R15接地，所述电阻R12与所述电阻R15之间连接所述主控模块。
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Legal Events
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Denomination of utility model: A boost constant current charging system Effective date of registration: 20201020 Granted publication date: 20200526 Pledgee: Science and Technology Branch of Torch Development Zone of Zhongshan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Zhongshan Chunqiao Electronic Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2020980006938 |
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Denomination of utility model: A Boost Constant Current Charging System Effective date of registration: 20220927 Granted publication date: 20200526 Pledgee: Science and Technology Branch of Torch Development Zone of Zhongshan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Zhongshan Chunqiao Electronic Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980016503 |