CN212366864U - 一种充放电控制电路及充放电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电路技术领域，公开一种充放电电路及充放电装置。充放电电路包括电压采样电路、控制器及驱动电路，电压采样电路与充放电接口连接，可采样充放电接口的电压以得到采样电压，控制器与电压采样电路连接，当采样电压大于第一电压时，控制器输出第一控制信号，当采样电压小于第二电压时，控制器输出第二控制信号，驱动电路分别与控制器、充放电接口及电池组连接，可根据第一控制信号调节充电回路的电流，根据第二控制信号调节放电回路的电流。通过以上方式，能够在同一接口实现充放电的自动转换及充放电控制。

Description

一种充放电控制电路及充放电装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种充放电控制电路及充放电装置。

背景技术

随着便携式终端设备的体积越来越小，对外接口也越来越少，如何有效利用接口资源是亟待解决的问题。

目前，在对终端设备进行充电时，由于输出电压是不确定的，需要使用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)方式进行降压处理后再输出，然而，输入的充电电压则是标准的电池满充电压，因此难以利用同一接口对充放电进行管理、实现充放电的自动转换等。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种充放电控制电路及充放电装置，能够解决现有技术中无法同口实现有效的充放电转换的技术问题。

本实用新型实施例为解决上述技术问题提供了如下技术方案：

在第一方面，本实用新型实施例提供一种充放电控制电路，包括：电压采样电路，用于与充放电接口连接，采样充放电接口的电压，得到采样电压；控制器，与所述电压采样电路连接，用于当所述采样电压大于第一电压时，所述控制器输出第一控制信号，当所述采样电压小于第二电压时，所述控制器输出第二控制信号；驱动电路，用于分别与所述控制器、所述充放电接口及电池组连接，用于根据所述第一控制信号调节充电回路的电流，根据所述第二控制信号调节放电回路的电流。

可选地，还包括负载检测电路，所述负载检测电路用于分别与所述控制器及所述充放电接口连接，当所述充放电接口与负载连接时，产生触发信号并传输至所述控制器，所述控制器用于根据所述触发信号，获取所述采样电压。

可选地，所述负载检测电路包括第一电阻，所述第一电阻一端用于与所述充放电接口连接，所述第一电阻另一端与所述控制器连接。

可选地，还包括第一电流采样电路，所述第一电流采样电路与所述控制器连接，所述第一电流采样电路用于采样充电回路的充电电流，得到第一采样电流，所述控制器用于根据所述第一采样电流控制所述驱动电路。

可选地，还包括第二电流采样电路，所述第二电流采样电路与所述控制器连接，所述第二电流采样电路用于采样放电回路的放电电流，得到第二采样电流，所述控制器用于根据所述第二采样电流控制所述驱动电路。

可选地，所述驱动电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一三极管、第二三极管及第三三极管；所述第一MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极共同连接在第一节点，所述第二MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极共同连接在第二节点，所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第三MOS管的源极、所述第四MOS管的源极、所述第一三极管的集电极共同连接在第三节点，所述第一MOS管的栅极、所述第二MOS管的栅极、所述第三MOS管的栅极、所述第四MOS管的栅极、所述第一三极管的发射极及所述第二三极管的发射极共同连接在第四节点，所述第一三极管的基极分别与所述第二三极管的基极及所述第三三极管的集电极连接，所述第三三极管的基极与所述控制器连接，所述第二三极管的集电极、所述第三三极管的发射极连接所述参考地。

可选地，所述电压采样电路包括第二电阻及第三电阻，所述第二电阻一端连接在所述第一节点，所述第二电阻另一端分别与所述第三电阻一端以及所述控制器连接，所述第三电阻另一端连接所述参考地。

可选地，所述第一电流采样电路包括第四电阻及第五电阻，所述第四电阻一端连接所述参考地，所述第四电阻另一端及所述第五电阻一端接地，所述第五电阻另一端与所述控制器连接。

可选地，所述第二电流采样电路包括第六电阻及第七电阻，所述第六电阻一端及所述第七电阻一端与所述充放电接口连接，所述第七电阻一端与所述控制器连接，所述第六电阻另一端连接所述参考地。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种充放电装置，包括如上所述的充放电控制电路。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术，本实用新型实施例提供了一种充放电控制电路及充放电装置，充放电电路包括电压采样电路、控制器及驱动电路，电压采样电路与充放电接口连接，可采样充放电接口的电压以得到采样电压，控制器与电压采样电路连接，当采样电压大于第一电压时，控制器输出第一控制信号，当采样电压小于第二电压时，控制器输出第二控制信号，驱动电路分别与控制器、充放电接口及电池组连接，可根据第一控制信号调节充电回路的电流，根据第二控制信号调节放电回路的电流。通过以上方式，能够在同一接口实现充放电的自动转换及充放电控制。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片仅作为示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供一种充放电控制电路的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供一种充放电控制电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种充放电控制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在第一方面，请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供一种充放电控制电路的结构示意图，如图1所示，充放电电路100包括电压采样电路10、控制器20及驱动电路30，电压采样电路10与充放电接口连接，可采样充放电接口的电压以得到采样电压，控制器20与电压采样电路10连接，当采样电压大于第一电压时，控制器20输出第一控制信号，当采样电压小于第二电压时，控制器20输出第二控制信号，驱动电路30分别与控制器20、充放电接口及电池组连接，可根据第一控制信号调节充电电压，根据第二控制信号调节放电电压。

在本实施例中，当充放电接口接入负载，先判断是否已打开放电开关，如果放电开关已打开，控制器20控制驱动电路30工作，使得电池组上的电压通过驱动电路30施加在充放电接口，为负载放电。若放电开关未打开，充放电接口会被施加外接电压，外接电压用于为电池组充电。因此，本实施例通过采样充放电接口的电压可判断是充电模式还是放电模式，从而实现同一接口的充放电切换及充放电控制。当电压采样电路10采样到充放电接口的电压大于第一电压时，确定此时进入充电模式，控制器20输出PWM(脉冲宽度调制)信号(第一控制信号)控制驱动电路30，以使驱动电路30开始工作并调节充电电压，实现外接电压通过驱动电路30为电池组充电；当电压采样电路10采样到充放电接口的电压小于第二电压时，确定此时进入放电模式，控制器20输出PWM信号(第二控制信号)控制驱动电路30，以使驱动电路30调节放电电压，实现电池组的电压通过驱动电路30为负载放电。其中，第二电压小于第一电压。

因此，本实施例通过检测充放电接口的电压可实现同口的充放电切换，并且通过在充电时调节充电电压，以及在放电时调节放电电压，从而实现充放电控制。由于本实施例采用PWM控制驱动电路30以调节充电电压或放电电压，实现外接电压给电池组供电或者电池组电压给所需不同电压的负载放电，可减少在电压切换过程中能量损耗。

在一些实施例中，请参阅图2，图2为本实用新型另一实施例提供一种充放电控制电路的结构示意图。如图2所示，充放电控制电路100还包括负载检测电路40，负载检测电路40分别与控制器30及充放电接口连接，当充放电接口接入负载时，负载检测电路40产生触发信号并将该触发信号传输至控制器20，控制器20根据该触发信号开始获取采样电压，并且将该采样电压与预设的电压(第一电压或第二电压)作比较，从而输出PWM信号对驱动电路30进行相应的控制。若充放电接口未接入负载时，控制器20无法获取触发信号，控制器20不对驱动电路30进行驱动，整个电路进入休眠状态。

在一些实施例中，请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供一种充放电控制电路的电路结构示意图。如图3所示，负载检测电路40包括第一电阻R1，电阻R1一端与充放电接口连接，电阻R1另一端与控制器20连接。其中，充放电接口的型号为DC_0050，其具有三个引脚，引脚1接地，引脚2与引脚1短接(充放电接口未接入负载时)，引脚3接电源正极。具体的，电阻R1一端连接在引脚2，当充放电接口未接入负载时，控制器20的15脚对外输出高电平，高电平经过电阻R1、引脚2及引脚1到地，控制器20的15脚被拉至低电平；当充放电接口接入负载时，引脚1与引脚2断开，由于没有接地回路，控制器20的15脚为高电平，该高电平作为触发信号输入至控制器20，控制器20根据该触发信号开始获取采样电压。

在本实施例中，控制器20的型号为MC96F8208S，MC96F8208S为具有12-bit A/D转换功能的8位CMOS单片机。电阻R1的阻值为1KΩ(千欧姆)。在一些其它实施例中，负载检测电路40还包括第一电容C1，第一电容C1为滤波电容，容值为0.1uF(微法)。

在一些实施例中，请再次参阅图2，充放电控制电路100还包括第一电流采样电路50，第一电流采样电路50与控制器20连接，第一电流采样电路50可采样充电回路的充电电流，得到第一采样电流，控制器20根据第一采样电流控制驱动电路30。

在本实施例中，控制器20根据第一采样电流输出对应的PWM控制信号至驱动电路30，以使驱动电路30调节充电电压，保证充电过程稳定可靠，当第一采样电流小于一定值时，此时为满充状态，于是控制器20停止对驱动电路30进行驱动。

在一些实施例中，如图2所示，充放电控制电路100还包括第二电流采样电路60，第二电流采样电路60与控制器20连接，第二电流采样电路60可采样放电回路的电流，得到第二采样电压，控制器20根据第二电流采样电路60控制驱动电路30。

在本实施例中，控制器20根据第二采样电流输出对应的PWM控制信号至驱动电路30，以使驱动电路30调节放电电压，当第二采样电流大于一定值时，此时为异常放电状态，于是控制器20停止对驱动电路30进行驱动。

在一些实施例中，如图3所示，驱动电路30包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第一三极管Q1、第二三极管Q2及第三三极管Q3，MOS管M1的漏极与MOS管M3的漏极共同连接在第一节点3a，MOS管M2的漏极与MOS管M4的漏极共同连接在第二节点3b，MOS管M1的源极、MOS管M2的源极、MOS管M3的源极、MOS管M4的源极、三极管Q3的集电极共同连接在第三节点3c，MOS管M1的栅极、MOS管M2的栅极、MOS管M3的栅极、MOS管M4的栅极、三极管Q2的发射极及三极管Q1的发射极共同连接在第四节点3d，三极管Q1的基极分别与三极管Q2的基极及三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的基极与控制器20连接，三极管Q2的集电极、三极管Q3的发射极连接参考地。

在本实施例中，控制器20的4脚输出PWM信号，用于控制三极管Q3的导通与关断，进而控制三极管Q2、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3及MOS管M4导通与关断，各个开关管的导通状态或关断状态由控制器20的4脚输出特定占空比的PWM信号进行控制，控制器20通过输出不同占空比PWM信号来控制驱动电路30中的各个开关管，从而实现对充电电压或放电电压的调节。其中，三极管Q1起到保护MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3及MOS管M4的作用。其中，参考地为电路设计或测量时的基准点，作为公共的参考接地端。

在一些实施例中，电压采样电路10包括第二电阻R2以及第三电阻R3，电阻R2一端连接在第一节点3a，电阻R2另一端分别与电阻R3一端以及控制器20连接，电阻R3另一端连接参考地。

在本实施例中，电阻R2及电阻R3可用来检测充放电接口引脚3的电压，经过电阻R2及电阻R3的分压，从R2与电阻R3的连接点输出采样电压至控制器20的16脚，控制器20通过判断采样电压大于第一电压或者小于第二电压来确定是充电还是放电。例如，当外接电压大于14V时，电阻R2与电阻R3分压后得到采样电压大于2.8V(第一电压),此时为充电状态，控制器20即刻从4脚输出PWM信号对驱动电路30进行控制，从而调节充电电压；当采样电压小于2.6V(1V-2.6V)，此时为放电状态，控制器20即刻从4脚输出PWM信号对驱动电路30进行控制以调节放电电压。因此，本实施例不仅适用于输入电压与输出电压的差值较大的场合，也适用于输入电压与输出电压的差值较小的场合，从而在同一接口实现精确的充放电检测及自动转换。其中，电阻R2、电阻R3的阻值分别为20KΩ和4.99KΩ。在一些其它实施例中，电压采样电路10还包括第二电容C2，电容C2一端连接在参考地，电容C2一端另一端连接在电阻R2与电阻R3之间，电容C2为滤波电容，容值为0.1uF。

在一些实施例中，第一采样电路50包括第四电阻R4以及第五电阻R5，电阻R4一端连接参考地，电阻R4另一端及电阻R5一端接地(电源接地端)，电阻R5的另一端与控制器20连接。

在本实施例中，电阻R4与电阻R5可用来检测充电回路的电流，充电电流流经电阻R4到地，在电阻R4上产生的压降经电阻R5得到与第一采样电流对应的电压，控制器20的10脚获取该电压，控制器20将该电压与预设的电压进行比较并根据比较结果控制驱动电路30，来对充电电压进行相应的调节，当该电压小于30mV时，此时为满充状态，于是控制器20停止对驱动电路30进行驱动。其中，电阻R4、电阻R5的阻值分别为30mR和1KΩ。在一些其它实施例中，第一采样电路50还包括第三电容C3，电容C3连接在电阻R5与参考地之间，电容C3为滤波电容，容值为0.1uF。

在一些实施例中，第二采样电路60包括第六电阻R6以及第七电阻R7，电阻R6一端及电阻R7一端与充放电接口连接，电阻R6一端与控制器20连接，电阻R6另一端连接参考地。

在本实施例中，电阻R6及电阻R7可用来检测放电回路的电流，放电回路为电池组、驱动电路30、充放电接口及电阻R6，放电电流在电阻R6产生压降经电阻R7得到与第二采样电流对应的电压，控制器20的12脚获取该电压，控制器20将该电压与预设的电压进行比较，当该电压大于或等于80mV时，放电电流大于或等于2A，此时为放电异常状态，于是控制器20停止对驱动电路30进行驱动。其中，电阻R6、电阻R7的阻值分别为30mR和1KΩ。在一些其它实施例中，第二采样电路60还包括第四电容C4，电容C4连接在电阻R7与参考地之间，电容C4为滤波电容，容值为0.1uF。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种充放电装置，包括如上所述的充放电控制电路。

最后要说明的是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且在本实用新型的思路下，上述各技术特征继续相互组合，并存在如上所述的本实用新型不同方面的许多其它变化，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种充放电控制电路，其特征在于，包括：

电压采样电路，用于与充放电接口连接，采样所述充放电接口的电压，得到采样电压；

控制器，与所述电压采样电路连接，用于当所述采样电压大于第一电压时，所述控制器输出第一控制信号，当所述采样电压小于第二电压时，所述控制器输出第二控制信号；

驱动电路，用于分别与所述控制器及所述充放电接口连接，用于根据所述第一控制信号调节充电电压，根据所述第二控制信号调节放电电压。

2.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，还包括负载检测电路，所述负载检测电路用于分别与所述控制器及所述充放电接口连接，当所述充放电接口与负载连接时，产生触发信号并传输至所述控制器，所述控制器用于根据所述触发信号，获取所述采样电压。

3.根据权利要求2所述的充放电控制电路，其特征在于，所述负载检测电路包括第一电阻，所述第一电阻一端用于与所述充放电接口连接，所述第一电阻另一端与所述控制器连接。

4.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，还包括第一电流采样电路，所述第一电流采样电路与所述控制器连接，所述第一电流采样电路用于采样充电回路的充电电流，得到第一采样电流，所述控制器用于根据所述第一采样电流控制所述驱动电路。

5.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，还包括第二电流采样电路，所述第二电流采样电路与所述控制器连接，所述第二电流采样电路用于采样放电回路的放电电流，得到第二采样电流，所述控制器用于根据所述第二采样电流控制所述驱动电路。

6.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，

所述驱动电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一三极管、第二三极管及第三三极管；

所述第一MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极共同连接在第一节点，所述第二MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极共同连接在第二节点，所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第三MOS管的源极、所述第四MOS管的源极、所述第一三极管的集电极共同连接在第三节点，所述第一MOS管的栅极、所述第二MOS管的栅极、所述第三MOS管的栅极、所述第四MOS管的栅极、所述第一三极管的发射极及所述第二三极管的发射极共同连接在第四节点，所述第一三极管的基极分别与所述第二三极管的基极及所述第三三极管的集电极连接，所述第三三极管的基极与所述控制器连接，所述第二三极管的集电极、所述第三三极管的发射极连接参考地。

7.根据权利要求6所述的充放电控制电路，其特征在于，所述电压采样电路包括第二电阻及第三电阻，所述第二电阻一端连接在所述第一节点，所述第二电阻另一端分别与所述第三电阻一端以及所述控制器连接，所述第三电阻另一端连接所述参考地。

8.根据权利要求4所述的充放电控制电路，其特征在于，所述第一电流采样电路包括第四电阻及第五电阻，所述第四电阻一端连接参考地，所述第四电阻另一端及所述第五电阻一端接地，所述第五电阻另一端与所述控制器连接。

9.根据权利要求5所述的充放电控制电路，其特征在于，所述第二电流采样电路包括第六电阻及第七电阻，所述第六电阻一端及所述第七电阻一端与所述充放电接口连接，所述第七电阻一端与所述控制器连接，所述第六电阻另一端连接参考地。

10.一种充放电装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的充放电控制电路。

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