CN214045137U - 一种充电器的负载保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种充电器的负载保护电路，包括开关管Q1、电阻R1、R2；电阻R1的一端与整流电路连接以输入由整流电路提供的输入电源Vin，电阻R1的另一端通过电阻R2与开关管Q1的漏极连接，电阻R1、R2之间的电路上设有负载接点A，电阻R2与开关管Q1的漏极之间的电路上设有负载接点B，负载接点A连接负载的正极以提供输出电源Vload+，负载接点B连接负载的正极以提供输出电源Vload‑；开关管Q1的栅极与主控芯片连接以输入由主控芯片提供的脉冲信号PWM0，开关管Q1的栅极还通过电阻R3与接地端GND连接，开关管Q1的栅极通过电阻R4与接地端GND连接，本实用新型的充电器的负载保护电路结构简单，保护了充电器本体；且实现了对负载充电时电压和电流控制，从而提高了充电器的充电性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及充电器设计领域，具体涉及一种充电器的负载保护电路。
背景技术
充电器的负载端连接负载电池以对电池进行充电，在实际使用过程中，当充电器的负载输出端短路时，锂电池也处于短路状态，其瞬间电流将高达20～30A，而过高的电流容易将充电器自身的器件损坏，而且还会将被充电器的电池损坏。目前的充电器的负载电路的控制及负载过流的判断等技术欠缺，使得充电器的使用存在很大安全隐患。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种充电器的负载保护电路，以对充电器本身及被充电的负载进行保护。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种充电器的负载保护电路，用于在充电器的主控芯片的控制下将充电器的整流电路产生的直流电传输给负载以对负载进行充电，包括开关管Q1、电阻R1和电阻R2；电阻R1的一端与整流电路连接以输入由整流电路提供的输入电源Vin，电阻R1的另一端通过电阻R2与开关管Q1的漏极连接，电阻R1与电阻R2之间的电路上设有负载接点A，电阻R2与开关管Q1的漏极之间的电路上设有负载接点B，负载接点A用于连接负载的正极以提供输出电源Vload+，负载接点B用于连接负载的正极以提供输出电源Vload-；开关管Q1的栅极用于与主控芯片连接以输入由主控芯片提供的脉冲信号PWM0，开关管Q1的栅极还通过电阻R3与接地端GND连接，开关管Q1的栅极通过电阻R4与接地端GND连接。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述电阻R1与负载接点A之间的电路上还串联有保险丝F1。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述负载接点A与电阻R2之间的电路上还串联有发光二极管D1，以作为充电指示灯。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述开关管Q1的栅极与主控芯片之间的电路上还串联有电阻R5，且主控芯片依次通过电阻R5和电阻R3连接至接地端GND。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述开关管Q1为场效应管耗尽性N-MOS。
本实用新型的充电器的负载保护电路，通过包括开关管Q1、电阻R1和电阻R2；电阻R1的一端与整流电路连接以输入由整流电路提供的输入电源Vin，电阻R1的另一端通过电阻R2与开关管Q1的漏极连接，电阻R1与电阻R2之间的电路上设有负载接点A，电阻R2与开关管Q1的漏极之间的电路上设有负载接点B，负载接点A用于连接负载的正极以提供输出电源Vload+，负载接点B用于连接负载的正极以提供输出电源Vload-；开关管Q1的栅极用于与主控芯片连接以输入由主控芯片提供的脉冲信号PWM0，开关管Q1的栅极还通过电阻R3与接地端GND连接，开关管Q1的栅极通过电阻R4与接地端GND连接，使得整个控制过程依靠主控芯片完成，电路可实现的功能包括：负载的恒流恒压充电，负载电路的控制，负载过流的判断；结构简单，为充电器与待充电的负载(电池)提供了安全保障，即保护了充电器本体，同时保护了负载；而且，由主控芯片对脉冲信号PWM0的占空比进行调节，以实现对负载充电时电压和电流的控制，从而提高了充电器的充电性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型充电器的负载保护电路提供的一实例的电路图。
本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1所示的充电器的负载保护电路，用于在充电器的主控芯片的控制下将充电器的整流电路产生的直流电传输给负载以对负载(电子产品的电池)进行充电，包括开关管Q1、电阻R1和电阻R2，开关管Q1设计为具有较高工作电流的场效应管耗尽性N-MOS；电阻R1的一端与整流电路连接以输入由整流电路提供的输入电源Vin，电阻R1的另一端通过电阻R2与开关管Q1的漏极连接，电阻R1与电阻R2之间的电路上设有负载接点A，电阻R2与开关管Q1的漏极之间的电路上设有负载接点B，负载接点A用于连接负载的正极以提供输出电源Vload+，负载接点B用于连接负载的正极以提供输出电源Vload-；开关管Q1的栅极用于与主控芯片连接以输入由主控芯片提供的脉冲信号PWM0，开关管Q1的栅极还通过电阻R3与接地端GND连接，开关管Q1的栅极通过电阻R4与接地端GND连接。
优选地，所述电阻R1与负载接点A之间的电路上还串联有保险丝F1。
具体实施中，所述负载接点A与电阻R2之间的电路上还串联有发光二极管D1，以作为充电指示灯，便于人机交互。
作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述开关管Q1的栅极与主控芯片之间的电路上还串联有电阻R5，且主控芯片依次通过电阻R5和电阻R3连接至接地端GND，增设电阻R5，其在一定程度上隔离了主控芯片与开关管Q1所在的负载保护电路，起到隔离保护的作用。
本实用新型提供的充电器的负载保护电路设计为电子开关模式，由控制中心控制开关管Q1的开通与关断。实际使用中，考虑到当负载(被充电的电子器件或电池)短路时，例如负载为电池时，电池也处于短路状态，其瞬间电流将高达20～30A。因此开关管Q1设置为具有较高工作电流的场效应管，可以保障电池短路不被烧坏。同时，在充电器的整流电路的输出端增设了用于限流的电阻R1和保险丝F1，电阻R1可以降低电池短路的电路电流，保险丝F1可以有效防止负载持续过流，同时，大电流容量的开关管Q1可以确保电池短路时不被烧坏。
主控芯片可采用基于STM32F03的控制芯片(单片机)，在实际控制过程中，通过控制脉冲信号PWM0的占空比来实现对负载充电时电压和电流的控制，采用PI控制结合逐次积分控制，其占空比是逐次积分的目标值。
负载保护电路提供的给负载的电压和电流的大小可以通过调节占空比进行控制，将占空比作为逐次积分的目标值具有控制方法易于实现，超调量小等优点，其算法可基于对误差值的判断，以实现目标值的收敛，提高控制精度。
负载保护电路空载时，由于需要对占空比进行快速的调整，控制策略采取先PI控制后逐次积分控制。连接负载后，由于负载电池的内阻较小，对电流的阻尼作用较小，使得充电电流易出现较大的过冲。主控芯片的控制策略采取先逐次积分控制，保证输出电流将无过冲，在充电电流达到给定值附近时再切换到PI控制。PI控制与逐次积分控制的有效结合可使充电器的动态性能得到显著提升。
本实施例的负载保护电路的整个控制过程依靠主控芯片完成，电路可实现的功能包括：负载的恒流恒压充电，负载电路的控制，负载过流的判断，以及具有提高人机交互性的指示灯显示；结构简单，为充电器与待充电的负载(电池)提供了安全保障，即保护了充电器本体，同时保护了负载；主控芯片对脉冲信号PWM0的占空比进行调节，以实现对负载充电时电压和电流的控制，从而提高了充电器的充电性能。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (5)
1.一种充电器的负载保护电路，用于在充电器的主控芯片的控制下将充电器的整流电路产生的直流电传输给负载以对负载进行充电，其特征在于，包括开关管Q1、电阻R1和电阻R2；电阻R1的一端与整流电路连接以输入由整流电路提供的输入电源Vin，电阻R1的另一端通过电阻R2与开关管Q1的漏极连接，电阻R1与电阻R2之间的电路上设有负载接点A，电阻R2与开关管Q1的漏极之间的电路上设有负载接点B，负载接点A用于连接负载的正极以提供输出电源Vload+，负载接点B用于连接负载的正极以提供输出电源Vload-；开关管Q1的栅极用于与主控芯片连接以输入由主控芯片提供的脉冲信号PWM0，开关管Q1的栅极还通过电阻R3与接地端GND连接，开关管Q1的栅极通过电阻R4与接地端GND连接。
2.根据权利要求1所述的充电器的负载保护电路，其特征在于，所述电阻R1与负载接点A之间的电路上还串联有保险丝F1。
3.根据权利要求2所述的充电器的负载保护电路，其特征在于，所述负载接点A与电阻R2之间的电路上还串联有发光二极管D1，以作为充电指示灯。
4.根据权利要求3所述的充电器的负载保护电路，其特征在于，所述开关管Q1的栅极与主控芯片之间的电路上还串联有电阻R5，且主控芯片依次通过电阻R5和电阻R3连接至接地端GND。
5.根据权利要求1至4任一项所述的充电器的负载保护电路，其特征在于，所述开关管Q1为场效应管耗尽性N-MOS。
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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2020
- 2020-12-25 CN CN202023174084.0U patent/CN214045137U/zh active Active
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