CN213461174U - 一种延时保护充电电路及电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种延时保护充电电路及电子装置，包括：供电电路、输出电路、充电控制电路、以及控制单元；供电电路的输入端接入输入信号，供电电路的输出端与输出电路的输入端连接，输出电路的输出端与充电电路的输出端连接；充电控制电路设置在输出电路的输出端与充电电路的输出端之间、并与控制单元连接；充电控制电路在负载接入充电电路的输出端时输出检测信号至控制单元，控制单元接收检测信号并根据检测信号控制充电电路导通或关闭。本实用新型可自动识别负载是否适配，保证设备安全，还可进行负载容量检测避免过充，还可在空载或者负载充满电时断开输出，节能环保。

Description

一种延时保护充电电路及电子装置

技术领域

本实用新型涉及充电控制领域，更具体地说，涉及一种延时保护充电电路及电子装置。

背景技术

随着人们对电子产品便利性的要求，带后备电池的电子产品，越来越广泛的应用在人们的生活和工作中，小到智能手表、手环美容器、电动工具、机器人、无人机，大到平衡车、充电桩等。

现在常用的充电方案采用的是恒压恒流电路，在保证充电电压不超过电池限制充电电压的同时，先用恒定的大电流快速充电，在电量充到90％左右时，转到恒压小电流充电，直到充电压与电池电压接近时，充电电流接近为零，充电结束。当电池或用电器与充电器匹配且电池正常时，这种充电方案是安全可靠的。

然而，在与终端设备不适配、适配不当或者电池故障时，这种方案就会出现电池充不满或者过充等安全隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种延时保护充电电路及电子装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种延时保护充电电路，包括：供电电路、输出电路、充电控制电路、以及控制单元；

所述供电电路的输入端接入输入信号，所述供电电路的输出端与所述输出电路的输入端连接，所述输出电路的输出端与充电电路的输出端连接；所述充电控制电路设置在所述输出电路的输出端与所述充电电路的输出端之间、并与所述控制单元连接；

所述充电控制电路在负载接入所述充电电路的输出端时输出检测信号至所述控制单元，所述控制单元接收所述检测信号并根据所述检测信号控制所述充电电路导通或关闭。

优选地，所述充电控制电路包括：开关电路和检测电路；

所述开关电路设置在所述输出电路的输出端并与所述控制单元连接，所述检测电路设置在所述开关电路与所述充电电路的输出端之间并与所述控制单元连接。

优选地，所述开关电路包括：第一开关、第二开关、第一开关电阻、第二开关电阻、以及及第三开关电阻；

所述第一开关的第一端连接所述输出电路的第一输出端，所述第一开关的第二端连接所述充电电路的第一输出端，所述第一开关的第三端通过所述第一开关电阻连接所述输出电路的第一输出端；

所述第二开关的第一端连接所述第一开关的第三端，所述第二开关的第二端接地，所述第二开关的第三端通过所述第二开关电阻连接所述控制单元，所述第二开关的第三端还通过所述第三开关电阻连接所述输出电路的第二输出端。

优选地，所述第一开关包括MOS管、三极管、可控硅、继电器中的任意一种。

优选地，所述检测电路包括：第一分压电阻的第二分压电阻；

所述第一分压电阻的第一端连接在所述第一开关的第二端与所述充电电路的第一输出端之间，所述第一分压电阻的第二端连接所述第二分压电阻的第一端，所述第二分压电阻的第二端连接所述第二开关的第二端与所述充电电路的第二输出端之间；

所述第一分压电阻的第二端和所述第二分压电阻的第一端的连接端还连接至所述控制单元。

优选地，还包括：与所述供电电路和主控单元连接、用于对所述充电电路的输出电压和输出电流进行采样并输出反馈信号至所述主控单元的恒压恒流控制电路。

优选地，还包括：设置在所述输出电路的第二输出端、用于对所述充电电路的输出电流进行采样并输出电流采样信号至所述恒压恒流控制电路的电流采样电路。

优选地，所述供电电路包括变压器；

所述变压器的次级绕组的第一端连接所述输出电路的第一输入端，所述变压器的次级绕组的第二端连接所述输出电路的第二输入端；

所述变压器的辅助绕组的第一端连接所述变压器的次级绕组的第二端，所述变压器的辅助绕组的第二端通过第一二极管连接所述恒压恒流控制电路的供电端。

优选地，所述输出电路包括：整流电路和滤波电路；

所述整流电路的第一端作为所述输出电路的第一输入端连接所述变压器的次级绕组的第一端，所述整流电路的第二端作为所述输出电路的第一输出端连接所述充电控制电路连接；

所述滤波电路的第一端连接所述整流电路的第一端，所述滤波电路的第二端连接所述整流电路的第二端，所述滤波电路的第三端连接所述变压器的次级绕组的第二端；

所述滤波电路的第三端为所述输出电路的第二输入端和第二输出端。

本实用新型还提供一种电子装置，包括以上所述的延时保护充电电路。

实施本实用新型的延时保护充电电路及电子装置，具有以下有益效果：包括：供电电路、输出电路、充电控制电路、以及控制单元；供电电路的输入端接入输入信号，供电电路的输出端与输出电路的输入端连接，输出电路的输出端与充电电路的输出端连接；充电控制电路设置在输出电路的输出端与充电电路的输出端之间、并与控制单元连接；充电控制电路在负载接入充电电路的输出端时输出检测信号至控制单元，控制单元接收检测信号并根据检测信号控制充电电路导通或关闭。本实用新型可自动识别负载是否适配，保证设备安全，还可进行负载容量检测避免过充，还可在空载或者负载充满电时断开输出，节能环保。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例提供的延时保护充电电路的原理框图；

图2是本实用新型实施例提供的供电电路、输出电路、充电控制电路、恒压恒流控制电路的电路图；

图3是本实用新型实施例提供的控制单元的电路图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

为了解决传统恒压恒流电路在与终端设备适配不当或者电池故障时，导致出现电池充不满或者过充等安全问题，本实用新型提供了一种延时保护充电电路，该电路可以使得充电器输出与负载隔离，在负载接入充电器时可先对负载电压进行检测识别，只有当负载电压与充电器适配时电路才能接通充电，避免因不适配出现电池充不满的问题；而且在开始充电后，继续对负载容量进行检测识别，当检测到电池容量超过正常容量时，充电电路断开，停止充电，避免过充的问题，保证安全。

具体的，参考图1，图1为本实用新型提供的延时保护充电电路各实施例一可选实施例的原理框图。该延时保护充电电路可应用于需要可提供电能的充电设备中，包括但不限于充电器、充电桩等。其中，该延时保护充电电路可用于向需要充电的电子设备中，包括但不限于智能手表、智能手环、电动工具、机器人、无人机、平衡车、电池等。

如图1所示，该延时保护充电电路可包括：供电电路101、输出电路102、充电控制电路103、以及控制单元105。

所述供电电路101的输入端接入输入信号，所述供电电路101的输出端与所述输出电路102的输入端连接，所述输出电路102的输出端与充电电路的输出端连接；所述充电控制电路103设置在所述输出电路102的输出端与所述充电电路的输出端之间、并与所述控制单元105连接。

所述充电控制电路103在负载接入所述充电电路的输出端时输出检测信号至所述控制单元105，所述控制单元105接收所述检测信号并根据所述检测信号控制所述充电电路导通或关闭。具体的，当负载接入该延时保护充电电路的输出端时，充电控制电路103先对负载电压进行检测，并输出相应的检测信号至控制单元105，控制单元105根据该检测信号判断负载电压是否与该延时保护充电电路所处的充电设备适配，若适配，则控制充电控制电路103导通开启，对负载充电；若不适配，则控制充电控制电路103关闭，该延时保护充电电路没有输出，不对负载充电，从而达到避免因负载与充电设备不适配而导致充不满或者过充的问题发生。进一步地，当通过检测信号判断负载与充电设备适配并控制充电控制电路103导通开启后，在对负载充电过程中，控制单元105还根据检测信号判断负载容量，当检测到负载容量超过正常容量时，控制单元105控制充电控制电路103断开，停止对负载充电，避免过充的问题发生，保证负载和充电设备安全。

进一步地，在一些实施例中，该充电控制电路103包括：开关电路和检测电路。

所述开关电路设置在所述输出电路102的输出端并与所述控制单元105连接，所述检测电路设置在所述开关电路与所述充电电路的输出端之间并与所述控制单元105连接。

进一步地，在一些实施例中，该开关电路可包括第一开关和第二开关，其中，该第一开关和第二开关均可采用但不限于MOS管、三极管、可控硅、继电器中的任意一种。

进一步地，在一些实施例中，如图1所示，该延时保护充电电路，还包括：与所述供电电路101和主控单元连接、用于对所述充电电路的输出电压和输出电流进行采样并输出反馈信号至所述主控单元的恒压恒流控制电路104。其中，主控单元在图1中未进行图示。需要说明的是，该主控单元为充电设备的主控单元，其用于对充电设备的整体进行监测和控制。其中，该主控单元可包括主控芯片，其可采用现有充电电路中的常规芯片，包括但不限于MCU、单片机等。

进一步地，在一些实施例中，该延时保护充电电路还包括：设置在所述输出电路102的第二输出端、用于对所述充电电路的输出电流进行采样并输出电流采样信号至所述恒压恒流控制电路104的电流采样电路106。

进一步地，在一些实施例中，该延时保护充电电路还包括：与控制单元105连接，并根据控制单元105对电流采样信号的监测输出的指示信号进行指示动作的指示电路。通过该指示电路可对充电状态进行直观指示。可选的，该指示电路包括但不限于LED指示灯、蜂鸣器、喇叭等。

进一步地，在一些实施例中，该输出电路102包括：整流电路和滤波电路；

所述整流电路的第一端作为所述输出电路102的第一输入端连接所述变压器的次级绕组的第一端，所述整流电路的第二端作为所述输出电路102的第一输出端连接所述充电控制电路103连接；所述滤波电路的第一端连接所述整流电路的第一端，所述滤波电路的第二端连接所述整流电路的第二端，所述滤波电路的第三端连接所述变压器的次级绕组的第二端。其中，所述滤波电路的第三端为所述输出电路102的第二输入端和第二输出端。

在一个具体实施例中，如图2和图3所示，开关电路包括：第一开关、第二开关、第一开关电阻、第二开关电阻、以及及第三开关电阻。该实施例中，第一开关为MOS管Q201，第二开关管为三极管Q202。第一开关电阻为R203，第二开关电阻为R204，第三开关电阻为R205。进一步地，该开关电路还包括：第四开关电阻，其中，第四开关电阻为R231。

所述第一开关的第一端(MOS管Q201的源极)连接所述输出电路102的第一输出端，所述第一开关的第二端(MOS管Q201的漏极)连接所述充电电路的第一输出端(VOUT+)，所述第一开关的第三端(MOS管Q201的栅极)通过所述第一开关电阻连接所述输出电路102的第一输出端；所述第二开关的第一端连接所述第一开关的第三端，所述第二开关的第二端接地，所述第二开关的第三端通过所述第二开关电阻连接所述控制单元105，所述第二开关的第三端还通过所述第三开关电阻连接所述输出电路102的第二输出端。进一步地，如图2所示，电阻R231的并联在第一开关的第一端和第二端上。

该实施例中，检测电路包括：第一分压电阻的第二分压电阻。第一分压电阻为R206，第二分压电阻为R207。

所述第一分压电阻的第一端连接在所述第一开关的第二端与所述充电电路的第一输出端之间，所述第一分压电阻的第二端连接所述第二分压电阻的第一端，所述第二分压电阻的第二端连接所述第二开关的第二端与所述充电电路的第二输出端之间；所述第一分压电阻的第二端和所述第二分压电阻的第一端的连接端还连接至所述控制单元105。

如图2所示，在该实施例中，该供电电路101包括变压器。如图2所示，该变压器为T101A，其辅助绕组为T101-C。

如图2所示，所述变压器的次级绕组的第一端连接所述输出电路102的第一输入端，所述变压器的次级绕组的第二端连接所述输出电路102的第二输入端；所述变压器的辅助绕组的第一端连接所述变压器的次级绕组的第二端，所述变压器的辅助绕组的第二端通过第一二极管连接所述恒压恒流控制电路104的供电端。

如图2所示，在该实施例中，整流电路包括整流二极管D201，其中，图2中示出的整流二极管D201为共阳极封装的双二极管。在其他一些实施例中，其也可以采用单个二极管实现整流。滤波电路包括电阻R201、电容C205和电容C201。

其中，整流二极管D201的阳极与变压器T101A的次级绕组的第一输出端连接，整流二极管D201的阴极与MOS管Q201的源极、电容C205的第二端连接。电阻R201的第一端与整流二极管D201的阳极连接，电阻R201的第二端与电容C205的第一端连接，电容C201的第二端与变压器T101A的次级绕组的第二端连接并连接至地。其中，电容C201的第二端为输出电路102的第二输入端和第二输出端，整流二极管D201的阳极为输出电路102的第一输入端，整流二极管D201的阴极为输出电路102的第一输出端。

如图2所示，MOS管Q201的漏极连接该延时保护充电电路的第一输出端(VOUT+)，MOS管Q201的栅极与三极管Q202的集电极连接、且还通过电阻R203连接至整流二极管D201的阴极。三极管Q202的发射极接地，三极管Q202的基极通过电阻R205接地，并通过电阻R204连接至控制单元105。电阻R231并联在MOS管Q201的源极和漏极上，电阻R206和电阻R207依次串联后连接在VOUT+与VOUT-之间，且电阻R206和电阻R207的连接端输出检测信号至控制单元105。

如图2所示，电流采样电路106包括采样电阻R1，采样电阻R1的第一端连接变压器的次级绕组的第二输出端，采样电阻R1的第二端连接VOUT-，且采样电阻R1的第二端还连接至控制单元105，采样电阻R1的第一端和第二端还输出电流采样信号至恒压恒流控制电路104。

如图2所示，该恒压恒流控制电路104包括恒压恒流芯片U202，电容C206、电阻R4、电阻R7、电阻R8、电阻R10、电阻R9、电阻R5和光耦U1-A。

恒压恒流芯片U202的供电端连接第一二极管D1的阴极，第一二极管D1的阳极连接变压器的辅助绕组T101-C的输出端。恒压恒流芯片U202的第四引脚连接采样电阻R1的第一端，恒压恒流芯片U202的第一引脚通过电阻R4连接采样电阻R1的第二端，电容C206与采样电阻R1并联设置，恒压恒流芯片U202的第二引脚连接电阻R8的第一端并连接至地，恒压恒流芯片U202的第三引脚连接电阻R8的第二端并连接到电阻R7的第一端，电阻R7的第二端连接整流二极管D201的阴极以接入电压采样信号(V+)，电阻R10与电阻R8并联；恒压恒流芯片U202的第五引脚连接电阻R9的第二端和光耦的阴极，电阻R9的第一端连接光耦的阳极和电阻R5的第二端，电阻R5的第一端连接第一二极管D1的阴极以接入供电电压VDD。

如图2所示，恒压恒流芯片U202通过检测V+(该延时保护电路的输出电压)并根据V+进行处理后输出反馈信号至主控单元，以供主控单元根据反馈信号控制该延时保护电路的输出电压，使其保持恒压输出；以及通过采样电阻R1的电流采样输出反馈信号至主控单元，以供主控单元根据电流采样反馈使其保持恒流输出。

如图3所示，在该实施例中，该控制单元105包括控制芯片U201，指示电路包括LED201，其中，该LED201包括绿色指示灯(图3中的G)和红色指示灯(图3中的R)。

如图3所示，控制芯片U201的第六引脚通过电阻R213连接至采样电阻R1的第二端，以对输出电流进行采样，并根据输出电流采样信号从其第二引脚输出控制信号至LED201；当充电正常时，控制绿灯亮；当充电异常(如过充)时，控制红灯亮。进一步地，如图3所示，控制芯片U201连接三极管Q204的发射极，三极管Q204的集电极连接至第一二极管D1的阴极以接入供电电压，三极管Q204的栅极连接U203的阴极，U203的阳极接地，U203的参考端连接电阻R233和R234的连接端，电阻R233的第一端连接三极管Q204的发射极，电阻R233的第二端接地并连接至控制芯片U201的第八引脚。控制芯片U201的第五引脚连接至电阻R204以向三极管Q202输出PWM控制信号，控制芯片U201的第七引脚连接至电阻R206和电阻R207的连接端、以接入检测信号(VS)。

如图2和图3所示，在没有接负载时，Q201断开，充电设备没有输出，通过电阻R206和电阻R207检测负载电压，只有当负载电压符合充电设备要求时(与充电设备适配)，控制芯片U201根据检测信号输出相应的PWM控制信号至Q202，以控制Q201导通，对负载充电。

该延时保护充电电路可以对负载(如电池)进行电压适配检测，保证负载与充电设备的安全可靠；在充电过程中还可以对负载容量进行检测，避免因过充引起负载或者充电设备过热发生安全事故；且在空载及负载充电电时控制输出断开，使充电更加环保节能。

进一步地，本实用新型还提供一种电子装置，该电子装置包括本实用新型实施例公开的延时保护充电电路。可选的，该电子装置包括但不限于充电器、充电桩等充电设备。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。应当理解的是，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)

1.一种延时保护充电电路，其特征在于，包括：供电电路、输出电路、充电控制电路、以及控制单元；

所述供电电路的输入端接入输入信号，所述供电电路的输出端与所述输出电路的输入端连接，所述输出电路的输出端与充电电路的输出端连接；所述充电控制电路设置在所述输出电路的输出端与所述充电电路的输出端之间、并与所述控制单元连接；

所述充电控制电路在负载接入所述充电电路的输出端时输出检测信号至所述控制单元，所述控制单元接收所述检测信号并根据所述检测信号控制所述充电电路导通或关闭。

2.根据权利要求1所述的延时保护充电电路，其特征在于，所述充电控制电路包括：开关电路和检测电路；

所述开关电路设置在所述输出电路的输出端并与所述控制单元连接，所述检测电路设置在所述开关电路与所述充电电路的输出端之间并与所述控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的延时保护充电电路，其特征在于，所述开关电路包括：第一开关、第二开关、第一开关电阻、第二开关电阻、以及及第三开关电阻；

所述第一开关的第一端连接所述输出电路的第一输出端，所述第一开关的第二端连接所述充电电路的第一输出端，所述第一开关的第三端通过所述第一开关电阻连接所述输出电路的第一输出端；

所述第二开关的第一端连接所述第一开关的第三端，所述第二开关的第二端接地，所述第二开关的第三端通过所述第二开关电阻连接所述控制单元，所述第二开关的第三端还通过所述第三开关电阻连接所述输出电路的第二输出端。

4.根据权利要求3所述的延时保护充电电路，其特征在于，所述第一开关包括MOS管、三极管、可控硅、继电器中的任意一种。

5.根据权利要求3所述的延时保护充电电路，其特征在于，所述检测电路包括：第一分压电阻的第二分压电阻；

所述第一分压电阻的第一端连接在所述第一开关的第二端与所述充电电路的第一输出端之间，所述第一分压电阻的第二端连接所述第二分压电阻的第一端，所述第二分压电阻的第二端连接所述第二开关的第二端与所述充电电路的第二输出端之间；

所述第一分压电阻的第二端和所述第二分压电阻的第一端的连接端还连接至所述控制单元。

6.根据权利要求1-5任一项所述的延时保护充电电路，其特征在于，还包括：与所述供电电路和主控单元连接、用于对所述充电电路的输出电压和输出电流进行采样并输出反馈信号至所述主控单元的恒压恒流控制电路。

7.根据权利要求6所述的延时保护充电电路，其特征在于，还包括：设置在所述输出电路的第二输出端、用于对所述充电电路的输出电流进行采样并输出电流采样信号至所述恒压恒流控制电路的电流采样电路。

8.根据权利要求6所述的延时保护充电电路，其特征在于，所述供电电路包括变压器；

所述变压器的次级绕组的第一端连接所述输出电路的第一输入端，所述变压器的次级绕组的第二端连接所述输出电路的第二输入端；

所述变压器的辅助绕组的第一端连接所述变压器的次级绕组的第二端，所述变压器的辅助绕组的第二端通过第一二极管连接所述恒压恒流控制电路的供电端。

9.根据权利要求8所述的延时保护充电电路，其特征在于，所述输出电路包括：整流电路和滤波电路；

所述整流电路的第一端作为所述输出电路的第一输入端连接所述变压器的次级绕组的第一端，所述整流电路的第二端作为所述输出电路的第一输出端连接所述充电控制电路连接；

所述滤波电路的第一端连接所述整流电路的第一端，所述滤波电路的第二端连接所述整流电路的第二端，所述滤波电路的第三端连接所述变压器的次级绕组的第二端；

所述滤波电路的第三端为所述输出电路的第二输入端和第二输出端。

10.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的延时保护充电电路。

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