CN213072141U

CN213072141U - 电池充电电路及电子设备

Info

Publication number: CN213072141U
Application number: CN202021462701.4U
Authority: CN
Inventors: 吴进智
Original assignee: Guangzhou Shiyuan Electronics Thecnology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Shiyuan Electronics Thecnology Co Ltd
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2030-07-22

Abstract

本实用新型涉及一种电池充电电路及电子设备。本实用新型的电池充电电路通过第一电池连接方向检测单元和第二电池连接方向检测单元可以分别检测到电池插入的两个方向，MCU根据检测到的插入方向，分别导通不同的开关组合，使得电池从正反两个方向插入时，直流电源都能给电池充电。本实用新型的电池供电电路避免了安装错误导致电池的极性与直流电源的极性相反，电池无法正常工作，存在电池损坏甚至爆炸的危险。同时，控制芯片MCU以及根据电平信号导通或关断的第一开关至第四开关的体积小，且所述第一开关至第四开关断开时时，不会像继电器一样存在由于楞次定律电感产生高压烧坏电路的风险。

Description

电池充电电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子电路的技术领域，特别是涉及一种电池充电电路及电子设备。

背景技术

近年来，可充电电池作为可循环使用能源广泛应用于各种电子设备中，例如手机、电脑、触控笔、遥控器等。上述的电子设备可以在电池单独供电时使用，也可以在电池进行充电的过程中使用。

在传统的电池充电电路中，如图1所示，在充电时，直流电源的正极与电池的正极连接，直流电源的负极与电池的负极连接。上述的电池充电电路存在的问题在于，电池必须要按照特定方向安装，如果安装错误，导致电池的极性与直流电源的极性相反，电池不但无法正常工作，甚至还有存在电池损坏甚至爆炸的危险。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供了一种电池充电电路及电子设备，避免了安装错误导致电池的极性与直流电源的极性相反，电池无法正常工作，存在电池损坏甚至爆炸的危险。

第一方面，本实用新型提供了一种电池充电电路，包括：

第一电池连接方向检测单元，用于检测电池与正极端子和负极端子的连接方向是否为第一方向，并输出第一检测信号；

第二电池连接方向检测单元，用于检测电池与所述正极端子和所述负极端子的连接方向是否为第二方向，并输出第二检测信号；

MCU，包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端；所述第一输入端用于接收所述第一检测信号，所述第二输入端用于接收所述第二检测信号；所述第一输出端用于根据所述第一检测信号输出第一导通信号，所述第二输出端用于根据所述第二检测信号输出第二导通信号，所述第三输出端用于根据所述第二检测信号输出第三导通信号，所述第四输出端用于根据所述第二检测信号输出第四导通信号；

第一开关，用于根据所述第一导通信号，导通直流电源端子的正极和所述正极端子；

第二开关，用于根据所述第二导通信号，导通直流电源端子的负极和所述负极端子；

第三开关，用于根据所述第三导通信号，导通直流电源端子的正极和所述正极端子；

第四开关，用于根据所述第四导通信号，导通直流电源端子的负极和所述负极端子。

可选的，所述第一开关和所述第三开关为P沟道型场效应管，所述第二开关和所述第四开关为N沟道型场效应管。

可选的，所述第一电池连接方向检测单元包括第一光耦，所述第一光耦包括第一发光二极管和第一光信号转换器；

所述第一发光二极管的阳极与所述正极端子连接，所述第一发光二极管的阴极与所述负极端子连接；所述第一光信号转换器的发射极接地，所述第一光信号转换器的集电极与所述第一输入端连接。

可选的，所述第二电池连接方向检测单元包括第二光耦，所述第二光耦包括第二发光二极管和第二光信号转换器；

所述第二发光二极管的阳极与所述正极端子连接，所述第二发光二极管的阴极与所述负极端子连接；所述第二光信号转换器的发射极接地，所述第二光信号转换器的集电极与所述第二输入端连接。

可选的，所述MCU还包括第五输出端，所述第五输出端用于根据所述第一检测信号或所述第二检测信号，输出电池插入检测信号。

可选的，还包括提醒装置，所述提醒装置与所述第五输出端连接。

可选的，所述提醒装置为LED灯。

可选的，还包括内部供电端子，所述内部供电端子与所述直流电源端子连接。

第二方面，本实用新型提供了一种电子设备，包括如本实用新型第一方面所述的电池充电电路。

本实用新型的电池充电电路，通过第一电池连接方向检测单元和第二电池连接方向检测单元可以分别检测到电池插入的两个方向，MCU根据检测到的插入方向，分别导通不同的开关组合，使得电池从正反两个方向插入时，直流电源都能给电池充电，并且电池都能通过与直流电源端子连接的内部供电端给电子设备供电。本实用新型的电池供电电路避免了安装错误导致电池的极性与直流电源的极性相反，电池无法正常工作，存在电池损坏甚至爆炸的危险。同时，控制芯片MCU以及根据电平信号导通或关断的第一开关至第四开关的体积小，且所述第一开关至第四开关断开时时，不会像继电器一样存在由于楞次定律电感产生高压烧坏电路的风险。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案。

附图说明

图1为现有技术一个例子中电池充电电路的电路结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中电池充电电路的电路结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例中第一开关至第四开关的电路结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例中电池连接方向检测单元的电路结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例中检测电池插入方向的电路结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例中电子设备的结构示意图。

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内容。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

下面给出几个具体的实施例，用于详细介绍本申请的技术方案。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

在图1的例子中，J1和J2分别为电子设备内部的接线端子，J1用于连接外部输入的直流电源，J2用于连接电池，其中，J1的#1端子用于连接外部直流电源的正极，J1的#2端子用于连接外部直流电源的负极，J2的#1端子用于连接电池的正极，J1的#2端子用于连接电池的负极，且在内部的电池充电电路中，J1的#1端子和J2的#1端子连接，J1的#2端子和J2的#2端子连接，从而当电池以正极连接J2的#1端子、负极连接J2的#2端子安装时，外部的直流电源可以正确的为电池充电。

上述的电池充电电路存在的问题在于，电池必须要按照特定方向安装，如果安装错误，例如当电池以正极连接J2的#2端子、负极连接J2的#1端子安装时，导致电池的极性与直流电源的极性相反，电池不但无法正常工作，甚至还有存在电池损坏甚至爆炸的危险。

针对背景技术中所提到的技术问题，本实用新型提供了一种电池充电电路，本实用新型实施例的电池充电电路可以用于各种安装有可充电电池的电子设备中。

在一个实施例中，如图2所示，所述电池充电电路包括第一电池连接方向检测单元1、第二电池连接方向检测单元2、MCU、第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4。

在本实用新型实施例中，可充电电池可以是镍镉、镍氢、锂离子、铅蓄、铁锂等种类的电池，可以是单个的电池，或多个电池的组合，或电池包，电池通过预设的安装位安装于电子设备中，以所述安装位是插槽为例进行说明。在图2中，电池安装于插槽时，通过接线端子J2与直流电源供电端子J1连接，以及通过接线端子J2为电子设备提供电源。在本实用新型实施例中，以所述接线端子J2的端子为预设的正极端子，所述接线端子J2的#2端子为预设的负极端子为例进行说明。

所述第一电池连接方向检测单元1和所述第二电池连接方向检测单元2用于分别检测电池的插入方向，具体的，所述第一电池连接方向检测单元1检测电池与正极端子和负极端子的连接方向是否为第一方向，并输出第一检测信号；所述第二电池连接方向检测单元2用于检测电池与正极端子和负极端子的连接方向是否为第二方向，并输出第二检测信号。

具体的，所述第一电池连接方向检测单元1分别与所述正极端子和所述负极端子连接，并通过检测所述正极端子和所述负极端子之间的电流方向，当电流方向为第一方向时，所述第一电池连接方向检测单元1输出第一检测信号，其中，所述第一方向可以是电流从正极端子流向负极端子。所述第二电池连接方向检测单元2分别与所述正极端子和所述负极端子连接，并通过检测所述正极端子和所述负极端子之间的电流方向，当电流方向为第二方向时，所述第二电池连接方向检测单元2输出第二检测信号，其中，所述第一方向可以是电流从正极端子流向负极端子。

在一个例子中，所述第一电池连接方向检测单元1和所述第二电池连接方向检测单元2内分别设置有电流方向检测电路，所述电流方向检测电路可以是在电路中设置用于单向导通二极管，通过检测二极管是否有电流通过，便可以实现对上述的第一方向和第二方向的检测。

所述MCU包括第一输入端31、第二输入端32、第一输出端33、第二输出端34、第三输出端35和第四输出端36。所述第一输入端31与所述第一电池连接方向检测单元1的输出端连接，用于接收所述第一检测信号；所述第二输入端32与所述第二电池连接方向检测单元2的输出端连接，用于接收所述第二检测信号；所述第一输出端33用于根据所述第一检测信号输出第一导通信号EN1，所述第二输出端34用于根据所述第一检测信号输出第二导通信号EN2，所述第三输出端35用于根据所述第二检测信号输出第三导通信号EN3，所述第四输出端36用于根据所述第二检测信号输出第四导通信号EN4。

所述第一开关Q1连接于直流电源端子J1的正极和所述正极端子，用于根据所述第一导通信号导通；所述第二开关Q2连接于直流电源端子J1的负极和所述负极端子，用于根据所述第二导通信号导通；所述第三开关Q3连接于直流电源端子J1的正极和所述负极端子，用于根据所述第三导通信号导通；所述第四开关Q4连接于直流电源端子J1的负极和所述正极端子，用于根据所述第四导通信号导通。

所述第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4为根据一电平信号(高电平或低电平)导通或关断的开关元件，具体可以是场效应管、三极管等。

所称MCU可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。第一输入端31、第二输入端32、第一输出端33、第二输出端34、第三输出端35和第四输出端36可以是所述MCU提供的通用输入/输出端口GPIO(General-purposeinput/output)。

本实施例的工作原理为：

当电池以正极连接正极端子、负极连接负极端子的方式(第一方向)插入插槽后，第一电池连接方向检测单元检测到电池与正极端子和负极端子的连接方向为第一方向，输出第一检测信号至MCU，MCU的第一输出端根据第一检测信号，输出第一导通信号至第一开关Q1，以及MCU的第二输出端根据第一检测信号，输出第二导通信号至第二开关Q2，第一开关Q1根据第一导通信号闭合，连接直流电源端子J1的正极和正极端子，第二开关Q2根据第二导通信号闭合，连接直流电源端子J1的负极和负极端子，从而直流电源可以为电池充电。

当电池以正极连接负极端子、负极连接正极端子的方式(第二方向)插入插槽后，第二电池连接方向检测单元检测到电池与正极端子和负极端子的连接方向为第二方向，输出第二检测信号至MCU，MCU的第三输出端根据第二检测信号，输出第三导通信号至第三开关Q3，以及MCU的第四输出端根据第二检测信号，输出第四导通信号至第四开关Q4，第三开关Q3根据第三导通信号闭合，连接直流电源端子J1的正极和正极端子，第四开关Q4根据第四导通信号闭合，连接直流电源端子J1的负极和负极端子，从而直流电源可以为电池充电。

在本实用新型实施例中，通过第一电池连接方向检测单元和第二电池连接方向检测单元可以分别检测到电池插入的两个方向，MCU根据检测到的插入方向，分别导通不同的开关组合，使得电池从正反两个方向插入时，直流电源都能给电池充电，并且电池都能通过与直流电源端子连接的内部供电端给电子设备供电。本实用新型的电池供电电路避免了安装错误导致电池的极性与直流电源的极性相反，电池无法正常工作，存在电池损坏甚至爆炸的危险。同时，控制芯片MCU以及根据电平信号导通或关断的第一开关至第四开关的体积小，且所述第一开关至第四开关断开时时，不会像继电器一样存在由于楞次定律电感产生高压烧坏电路的风险。

在一实施例中，如图3所示，所述第一开关Q1和所述第三开关Q3为P沟道型场效应管，根据低电平信号导通；所述第二开关Q2和所述第四开关Q4为N沟道型场效应管，根据高电平信号导通。

第一开关Q1的源极连接正极端子，漏极连接直流电源端子J1的正极，栅极连接MCU的第一输出端；所述第二开关Q2的源极连接负极端子，漏极连接直流电源端子J1的负极，栅极连接MCU的第二输出端；第三开关Q3的源极连接负极端子，漏极连接直流电源端子J1的正极，栅极连接MCU的第三输出端；所述第四开关Q4的源极连接正极端子，漏极连接直流电源端子J1的负极，栅极连接MCU的第四输出端。

上述的场效应管不但体积小，功耗低，且可以实现双向导通，仅需要在直流电源端子J1处设置为电子设备供电的内部供电电路，便可实现电池正方向插入时，不管是否有外部直流电源供电，都可以实现为电子设备提供直流电源。

在一实施例中，如图3所示，所述电池充电电路还包括内部供电端子J3，所述内部供电端子J3与所述直流电源端子J1连接。

在一实施例中，如图4所示，所述第一电池连接方向检测单元包括第一光耦U1，所述第一光耦U1包括第一发光二极管和第一光信号转换器。

当所述第一发光二极管的阳极通过正极端子与电池的正极连接，且阴极通过负极端子与电池的负极连接，第一发光二极管发光，第一光信号转换器产生电流，同时通过集电极输出电平信号output1至MCU的第一输入端。

所述第二电池连接方向检测单元包括第二光耦U2，所述第二光耦U2包括第二发光二极管和第二光信号转换器。

当所述第二发光二极管的阳极通过正极端子与电池的正极连接，且阴极通过负极端子与电池的负极连接，第二发光二极管发光，第二光信号转换器产生电流，同时通过集电极输出电平信号output2至MCU的第二输入端。

由于在电池插入时，不管是正插还是反插，都有可能存在接触不良的情况，因此，本实用新型实施例中的电池充电电路还可以提供插入检测，在一实施例中，如图5所示，所述MCU还包括第五输出端37，所述第五输出端37用于根据所述第一检测信号或所述第二检测信号，输出电池插入检测信号。

即，当接收到第一检测信号或第二检测信号时，则所述MCU可以通过第五输出端输出用于指示检测到电池插入的插入检测信号SIG，所述插入检测信号SIG可以是高电平，当未接收到第一检测信号和第二检测信号时，所述第五输出端则输出低电平指示未检测到电池插入。

在一实施例中，如图5所示，本实用新型实施例中的电池充电电路还包括用于指示是否插入电池的提醒装置，所述提醒装置与所述第三输出端连接。在一个具体的例子中，所述提醒装置为LED灯4。在其他例子中，所述提醒装置还可以是其他的以状态变化反应接收到信号变化的装置。

图6为本实用新型提供的电子设备的结构示意图，包括直流电源供电端子J1、接线端子J2和如上述任一项实施例所述的电池充电电路，其中，所述直流电源供电端子与电子设备的直流电源输入接口连接。

在一实施例中，所述电子设备为触控笔。在其他例子中，所述电子设备还可以是其他的可充电装置，例如手机、电脑、遥控器等。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种电池充电电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电池充电电路，其特征在于：

所述第一开关和所述第三开关为P沟道型场效应管，所述第二开关和所述第四开关为N沟道型场效应管。

3.根据权利要求1所述的电池充电电路，其特征在于：

所述第一电池连接方向检测单元包括第一光耦，所述第一光耦包括第一发光二极管和第一光信号转换器；

4.根据权利要求3所述的电池充电电路，其特征在于：

所述第二电池连接方向检测单元包括第二光耦，所述第二光耦包括第二发光二极管和第二光信号转换器；

5.根据权利要求1所述的电池充电电路，其特征在于：

所述MCU还包括第五输出端，所述第五输出端用于根据所述第一检测信号或所述第二检测信号，输出电池插入检测信号。

6.根据权利要求5所述的电池充电电路，其特征在于：

还包括提醒装置，所述提醒装置与所述第五输出端连接。

7.根据权利要求6所述的电池充电电路，其特征在于：

所述提醒装置为LED灯。

8.根据权利要求1所述的电池充电电路，其特征在于：

还包括内部供电端子，所述内部供电端子与所述直流电源端子连接。

9.一种电子设备，其特征在于：

包括如权利要求1至8任一项所述的电池充电电路。