CN214506607U - 一种在室内低照度环境下对后备电池充电的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在室内低照度环境下对后备电池充电的电路，包括后备电池，光电池、充电控制单元、电压检测模块，所述电压检测模块与充电控制单元均与光电池电连接，所述电压检测模块与充电控制单元电连接，所述充电控制单元与所述后备电池电连接，能够实现在室内低照度环境下使用光电池对系统电池充电，延长系统电池使用时间，使系统电池能够长时间维持系统工作。

Description

一种在室内低照度环境下对后备电池充电的电路

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种在室内低照度环境下对后备电池充电的电路。

背景技术

目前市场上的一些设备可以通过改造增加物联网通讯终端，将普通的设备改造成物联网设备。设备改造时物联网通讯终端无法使用市电，只能电池进行供电，每天发送检测数据到物联网平台。一般上物联网通讯终端通过程序设计控制终端工作功耗，将终端分为两种工作状态，分别是运行和休眠。运行状态电流约300mA，休眠状态电流约2mA。而工作在运行状态时间较短，绝大部分工作时间工作在休眠状态。

但是，无论我们怎么控制减小终端的工作功耗，仅使用电池供电的话，电池电量总会耗尽，终端将停止工作。除非我们无线增大电池的容量或者不断的更换电池。这样做，成本将会大大提供，或者会很麻烦。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种在室内低照度环境下对后备电池充电的电路

具体方案如下：

一种在室内低照度环境下对后备电池充电的电路，包括后备电池，还包括光电池、充电控制单元、电压检测模块，所述电压检测模块与充电控制单元均与光电池电连接，所述电压检测模块与充电控制单元电连接，所述充电控制单元与所述后备电池电连接。

所述电压检测模块包括充电电容CS1和电压检测芯片VRS1，所述电压检测芯片VRS1上设置有电压检测输入端Vin、电压检测驱动输出端Vout和第一接地端，所述充电电容CS1一端与电压检测输入端Vin电连接，所述充电电容CS1的另一端与第一接地端电连接，所述第一接地端还与光电池的负极电连接，光电池的正极与电压检测输入端Vin电连接。

所述充电控制单元包括充电控制模块和MOS管QS1，所述MOS管QS1为N型MOS管，MOS管的源极S与第一接地端电连接，MOS管的栅极G与电压检测驱动输出端Vout电连接，MOS管的漏极D与充电控制模块电连接。

所述充电控制模块包括充电控制芯片US1和限流电阻RS1，所述充电控制芯片US1上设置有供电输入端VCC、充电限流端PROG、充电输出端BAT和第二接地端，所述供电输入端VCC与光电池的正极电连接，所述充电限流端PROG通过限流电阻RS1与第二接地端电连接，所述第二接地端与后备电池的负极电连接，所述后备电池的负极与MOS管的漏极D电连接，所述充电输出端BAT与后备电池的正极电连接。

后备电池的输出端上设置有滤波电容CS2，所述滤波电容CS2并联在后备电池的正负电极两端。

所述光电池为非晶硅光电池。

本实用新型公开了一种在室内低照度环境下对后备电池充电的电路，采用光电池与电压检测模块和充电控制单元相结合，电压检测模块检测电压值，电压检测模块驱动MOS管导通或截止，使得充电控制模块可以对后备电池进行间断充电，减小充电电路对光电池能量的损耗，提高充电效率，本实用新型能够实现在室内低照度环境下使用光电池对系统电池充电，延长系统电池使用时间，使系统电池能够长时间维持系统工作。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构框图。

图2是本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施，而不是全部的实施，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种在室内低照度环境下对后备电池充电的电路，包括后备电池4，光电池1、充电控制单元2、电压检测模块3，所述电压检测模块3与充电控制单元2均与光电池1电连接，所述电压检测模块3与充电控制单元2电连接，所述充电控制单元2与所述后备电池4电连接。

所示光电池1是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件，在本实施例中，所述光电池优选为非晶硅光电池，所述非晶硅光电池具有成本低、转换率高的优点，所述光电池1的输出电压值优选为4.2V。

所述光电池1在光照射下产生电动势，所述电压检测模块3对光电池1产生的电动势进行检测，若产生的电动势达到一定的电压值时，电压检测模块3驱动充电控制单元2开始工作，使得充电控制单元2为后备电池4进行充电，为后备电池4能持续供电提供支撑，在充电一段时间后，若电压检测模块3检测到光电池1两端的电动势降低时，电压检测模块3驱动控制单元2停止向后备电池4进行充电，待光电池1两端的电压值累积到一定值时，再次驱动充电控制单元2对所述后备电池4进行充电，这样，使得充电控制单元2可以对后备电池4进行间断充电，减小充电电路对光电池能量的损耗，提高了充电效率。

如图2所示，所述电压检测模块3包括充电电容CS1和电压检测芯片VRS1，所述电压检测芯片VRS1上设置有电压检测输入端Vin、电压检测驱动输出端Vout和第一接地端5，所述充电电容CS1一端与电压检测输入端Vin电连接，所述充电电容CS1的另一端与第一接地端5电连接，所述第一接地端5还与光电池1的负极电连接，光电池1的正极与电压检测输入端Vin电连接。

在本实施例中，所述电压检测芯片VRS1优选型号为XC61CC4502MR，所述XC61CC4502MR电压检测芯片是一种高精度、低功耗的电压检测器，具有较宽的电压检测范围，所述电压检测范围为0.8V-6.0V之间，所述充电电容CS1优选为电解电容，所述电解电容的正极与所述电压检测芯片VRS1的电压检测输入端Vin电连接，所述电解电容的负极与第一接地端电连接。优选地，所述光电池1的正极与电解电容的正极电连接，所述光电池1的负极与电解电容的负极电连接，在本实施例中，光电池1接收光照后，产生电动势，光电池1产生的电动势对充电电容CS1进行充电，所述电压检测芯片VRS1检测充电电容CS1两端电压值，当充电电容CS1两端电压达到一定值时，所述电压检测芯片VRS1的电压检测驱动输出端Vout输出高电平驱动信号，以驱动所述充电控制单元2的启动，在本实施例中，优选地，所述电压检测芯片VRS1检测到充电电容CS1两端的电压为4.2V时，所述电压检测芯片VRS1驱动充电控制单元2启动，以完成对后备电池4的充电工作，为了使得充电电容CS1两端的电压可以达到4.2V，所述充电电容CS1优选为470uF。

所述充电控制单元2包括充电控制模块6和MOS管QS1，所述MOS管QS1为N型MOS管，MOS管的源极S与第一接地端5电连接，MOS管的栅极G与电压检测驱动输出端Vout电连接，MOS管的漏极D与充电控制模块6电连接。

所述MOS管具有开关的作用，在充电电容CS1两端的电压值达到4.2V时，所述电压检测芯片VRS1上的电压检测驱动输出端Vout输出高电平信号，从而驱动MOS管QS1导通，MOS管QS1导通后，第一接地端5与后备电池4的负极导通，光电池1的正极通过充电控制模块6开始对后备电池4进行充电。

所述充电控制模块6包括充电控制芯片US1和限流电阻RS1，所述充电控制芯片US1上设置有供电输入端VCC、充电限流端PROG、充电输出端BAT和第二接地端7，所述供电输入端VCC与光电池1的正极电连接，所述充电限流端PROG通过限流电阻RS1与第二接地端7电连接，所述第二接地端7与后备电池4的负极电连接，所述后备电池4的负极与MOS管的漏极D电连接，所述充电输出端BAT与后备电池4的正极电连接。

所述充电控制芯片US1的型号优选为DIO5518，所述充电限流端PROG通过限流电阻RS1来限制充电电流以保护后备电池4不会产生过流充电。

后备电池4的输出端上设置有滤波电容CS2，所述滤波电容CS2并联在后备电池4的正负电极两端，所述滤波电容CS2可以将后备电池4中的杂波滤波，为与后备电池4相连接的用电器件提供稳定的工作电压。

所述室内低照度环境下对后备电池充电的电路具体工作过程如下：

光电池1接收光照，产生电动势，所述电动势对充电电容CS1进行充电，在所述充电电容CS1两端的电压达到4.2V后，所述电压检测芯片VRS1驱动MOS管QS1导通，MOS管QS1导通后，第一接地端5和第二接地端7导通，同时，光电池1为充电控制芯片US1提供工作电压，光电池1通过充电控制芯片US1为后备电池4进行充电，在充电过程中，光电池1两端的电动势降低，此时充电电容CS1两端的电压低于4.2V，电压检测芯片VRS1上的电压检测驱动输出端Vout输出低电平，使得MOS管QS1处于截止状态，此时，第一接地端5和第二接地端7不导通，充电控制芯片US1不能形成通路，无法进行启动，则停止对后备电池4的充电工作，当光电池1再次使得充电电容两端的电压达到4.2V后，会使得充电控制单元2启动，再次开始为后备电池4进行充电。

本实用新型可以对后备电池4进行间断充电，减小充电电路对光电池能量的损耗，提高充电效率，实现在室内低照度环境下使用光电池对系统电池充电，延长系统电池使用时间，使系统电池能够长时间维持系统工作。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种在室内低照度环境下对后备电池充电的电路，包括后备电池（4），其特征在于：还包括光电池（1）、充电控制单元（2）、电压检测模块（3），所述电压检测模块（3）与充电控制单元（2）均与光电池（1）电连接，所述电压检测模块（3）与充电控制单元（2）电连接，所述充电控制单元（2）与所述后备电池（4）电连接；

所述电压检测模块（3）包括充电电容（CS1）和电压检测芯片（VRS1），所述电压检测芯片（VRS1）上设置有电压检测输入端（Vin）、电压检测驱动输出端（Vout）和第一接地端（5），所述充电电容（CS1）一端与电压检测输入端（Vin）电连接，所述充电电容（CS1）的另一端与第一接地端（5）电连接，所述第一接地端（5）还与光电池（1）的负极电连接，光电池（1）的正极与电压检测输入端（Vin）电连接；

所述充电控制单元（2）包括充电控制模块（6）和MOS管（QS1），所述MOS管（QS1）为N型MOS管，MOS管的源极（S）与第一接地端（5）电连接，MOS管的栅极（G）与电压检测驱动输出端（Vout）电连接，MOS管的漏极（D）与充电控制模块（6）电连接。

2.根据权利要求1所述的在室内低照度环境下对后备电池充电的电路，其特征在于：所述充电控制模块（6）包括充电控制芯片（US1）和限流电阻（RS1），所述充电控制芯片（US1）上设置有供电输入端（VCC）、充电限流端（PROG）、充电输出端（BAT）和第二接地端（7），所述供电输入端（VCC）与光电池（1）的正极电连接，所述充电限流端（PROG）通过限流电阻（RS1）与第二接地端（7）电连接，所述第二接地端（7）与后备电池（4）的负极电连接，所述后备电池（4）的负极与MOS管的漏极（D）电连接，所述充电输出端（BAT）与后备电池（4）的正极电连接。

3.根据权利要求2所述的在室内低照度环境下对后备电池充电的电路，其特征在于：后备电池（4）的输出端上设置有滤波电容（CS2），所述滤波电容（CS2）并联在后备电池（4）的正负电极两端。

4.根据权利要求1所述的在室内低照度环境下对后备电池充电的电路，其特征在于：所述光电池为非晶硅光电池。

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