CN215116471U - 一种反向充电电流检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种反向充电电流检测电路，涉及充电检测技术领域。该电路包括：微控制单元，检测单元，充电插座以及充电电池；微控制单元包括采样接口；检测单元包括采样电阻，第一电压源，第一分压电阻以及第二分压电阻，采样电阻与第一分压电阻连接且接地，第一分压电阻分别与第二分压电阻以及采样接口连接，第二分压电阻与第一电压源连接；充电插座包括正极接口与负极接口；充电电池的正极与正极接口连接，充电电池的负极通过采样电阻与负极接口连接。该反向充电电流检测电路仅通过一组分压电阻来获取电压的采样值以计算电路的充电电流，降低了分压电阻带来的误差，提高了电流检测的精度，电路实现简单，降低了电路的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及充电检测技术领域，尤其涉及一种反向充电电流检测电路。
背景技术
锂是一种非常活泼的金属，由锂元素支撑的锂离子电池，具有放电电流大、内阻低、寿命长、无记忆效应等优点，使得其在手机、笔记本电脑、电动工具等便携式产品中应用越来越广泛；然而充电电池对保护电路要求比较高，在使用中严禁过充电、过放电，否则将会引起电池寿命缩短或起火等事故。因此电流检测和充、放电控制电路是锂电池保护电路中的重要组成部分。
现有技术主要通过两种方案来检测电池的充电电流。方案一：使用MCU(MicroController Unit，微控制单元)的两个采样接口通过两组分压电阻直接采集采样电阻两端的电压采样值，将两个采样值相减得到电压采样值的差，再根据采样电阻的阻值来计算出电流；由于两组分压电阻均带来误差，将两个值作差后，会叠加导致压差偏大，计算出来的电流值偏大，导致检测电流的精确度偏低。方案二：采用高精度集成运放和精密匹配电阻，测量中使用差分放大器，电路成本相对较高。可见现有技术中的充电电流检测方案存在检测精确度偏低，成本高的问题。
实用新型内容
本实用新型实施例所要解决的技术问题是充电电流检测电路检测精确度偏低，成本高的问题。
为了解决上述问题，本实用新型实施例提出一种反向充电电流检测电路，包括：
微控制单元，所述微控制单元包括采样接口；
检测单元，所述检测单元包括采样电阻，第一电压源，第一分压电阻以及第二分压电阻，所述采样电阻与所述第一分压电阻连接且接地，所述第一分压电阻分别与所述第二分压电阻以及所述采样接口连接，所述第二分压电阻与所述第一电压源连接；
充电插座，所述充电插座包括正极接口与负极接口；
充电电池，所述充电电池的正极与所述正极接口连接，所述充电电池的负极通过所述采样电阻与所述负极接口连接。
其进一步的技术方案为，还包括开关单元，所述充电电池的正极通过所述开关单元与所述正极接口连接，所述开关单元与所述微控制单元连接且受控于所述微控制单元。
其进一步的技术方案为，所述开关单元为开关管，所述开关管的控制端与所述微控制单元连接，所述开关管的输入端与所述正极接口连接，所述开关管的输出端与所述充电电池的正极连接。
其进一步的技术方案为，还包括第二电压源，所述微控制单元与所述第二电压源连接。
其进一步的技术方案为，还包括第一限流电阻，所述采样接口通过所述第一限流电阻与所述第一分压电阻连接。
其进一步的技术方案为还包括滤波电容，所述滤波电容与所述限流电阻连接且接地。
其进一步的技术方案为，还包括参考电压单元，所述参考电压单元与所述微控制单元连接，用于向所述微控制单元输入参考电压。
其进一步的技术方案为，所述参考电压单元包括可控稳压源以及第三电压源，所述可控稳压源分别与所述第三电压源以及所述微控制单元连接。
其进一步的技术方案为，所述参考电压单元还包括第二限流电阻，所述第二限流电阻与所述可控稳压源连接且接地。
其进一步的技术方案为，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻的精度为5‰。
本实用新型提出一种反向充电电流检测电路，该电路包括：微控制单元，检测单元，充电插座以及充电电池；所述微控制单元包括采样接口；所述检测单元包括采样电阻，第一电压源，第一分压电阻以及第二分压电阻，所述采样电阻与所述第一分压电阻连接且接地，所述第一分压电阻分别与所述第二分压电阻以及所述采样接口连接，所述第二分压电阻与所述第一电压源连接；所述充电插座包括正极接口与负极接口；所述充电电池的正极与所述正极接口连接，所述充电电池的负极通过所述采样电阻与所述负极接口连接。该反向充电电流检测电路仅通过一组分压电阻来获取电压的采样值以计算电路的充电电流，降低了分压电阻带来的误差，提高了电流检测的精度，无需使用高精度集成运放，电路实现简单，降低了电路的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提出的一种反向充电电流检测电路的电路图。
附图标记
充电插座1，开关单元2，微控制单元3，检测单元4，参考电压单元5。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本实用新型实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型实施例。如在本实用新型实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
请参见图1为本实用新型实施例提出的一种反向充电电流检测电路，所述反向充电电流检测电路包括微控制单元3，检测单元4，充电插座1以及充电电池BAT。
微控制单元3，所述微控制单元3包括采样接口AD；具体地，在一实施例中，微控制单元3为单片机。
检测单元4，所述检测单元4包括采样电阻R1，第一电压源VCC1，第一分压电阻R2以及第二分压电阻R3，所述采样电阻R1与所述第一分压电阻R2连接且接地，所述第一分压电阻R2分别与所述第二分压电阻R3以及所述采样接口AD连接，所述第二分压电阻R3与所述第一电压源VCC1连接；
充电插座1，所述充电插座1包括正极接口CH+与负极接口CH-；具体地，在一实施例中，通过充电插座1将反向充电电流检测电路连接于充电电路中。
充电电池BAT，所述充电电池BAT的正极与所述正极接口CH+连接，所述充电电池BAT的负极通过所述采样电阻R1与所述负极接口CH-连接。本实用新型实施例中的充电电池BAT为锂离子电池，具有放电电流大、内阻低、寿命长、无记忆效应等优点，所以对充电电流检测电路的要求也很高。
具体的工作原理：充电电池BAT充电时的电流回路是从正极接口CH+经过充电电池BAT、采样电阻R1、负极接口CH-形成一个完整充电回路。设定反向充电电流检测电路中第一电压源VCC1的电压为U，第一分压电阻R2上的电压为Ux(采样接口AD检测的电压)，采样电阻R1上的电压为Us，第一分压电阻R2与第二分压电阻R3的阻值分别为10KΩ和30KΩ。根据U，Ux，Us以及第一分压电阻R2与第二分压电阻R3的阻值可以得出公式：
当充电电池BAT未充电时，定义第一分压电阻R2上的电压Ux＝Ux0；采样电阻R1上没有电流流过，故采样电阻R1上电压Us＝0V，代入公式(1)得到公式：
当充电电池BAT充电时，定义第一分压电阻R2上的电压Ux＝Ux1；采样电阻R1上有电流流过，且采样电阻R1上的电压为Us，代入公式(1)得到公式：
由公式(2)减去公式(3)得到简化公式：
当充电电池BAT未充电时，通过采样接口AD检测到电压的AD值为AD0；需要说明的是，AD0为预先检测得到的结果。
当充电电池BAT充电时，通过采样接口AD检测到电压的AD值为AD1；在本实施例中采样分辨率为4096，假设采样接口AD的参考电压为2.5V；则得出对应的公式：
将公式(5)带入公式(4)中得到：
采样电阻R1的阻值为已知，由公式(6)可得Us，Us除以采样电阻R1的阻值便可计算得充电电路中的电流。
由反向充电电流检测电路的工作原理可知，微控制单元3通过采样接口AD采样第一分压电阻R2上电压的采样值，根据采样电阻R1，第一分压电阻R2以及第二分压电阻R3的阻值，通过运算得到充电电流。只需通过一组分压电阻来获取电压的采样值以计算充电电流，降低了多组分压电阻带来的误差，提高了电流检测的精度，无需使用高精度集成运放，电路实现简单，降低了电路的成本。
需要说明的是，将采样电阻R1的一端接地，并通过第一电压源VCC1将第一分压电阻R2以及第二分压电阻R3上的电压拉高，使得微控制单元3可以检测到第一分压电阻R2上的反向电压，而无需通过运算放大器等复杂元器件来将电压转换成正电压信号，进一步降低了电路的成本。
进一步地，反向充电电流检测电路还包括开关单元2，所述充电电池BAT的正极通过所述开关单元2与所述正极接口CH+连接，所述开关单元2与所述微控制单元3连接且受控于所述微控制单元3。具体地，在一实施例中，开关单元2根据从微控制单元3接收到的控制信号来控制充电电路的接通及断开。开关单元2在反向充电电流检测电路中起保护作用，当微控制单元3检测到电路中的电流大于充电电池BAT的最大充电电流设定值或小于充电电池BAT的最小充电电流设定值，则向开关单元2发送关断信号。
进一步地，所述开关单元2为开关管QS1，所述开关管QS1的控制端与所述微控制单元3连接，所述开关管QS1的输入端与所述正极接口CH+连接，所述开关管QS1的输出端与所述充电电池BAT的正极连接。具体地，在一实施例中，所述开关管QS1为PMOS管，PMOS管的栅极与微控制单元3连接，PMOS管的源极与充电电池BAT的正极连接，PMOS管的漏极与正极接口CH+连接。开关管QS1也可使用其他可控开关元器件替换，本申请对此不作具体地限定。
进一步地，反向充电电流检测电路还包括第二电压源VCC2，所述微控制单元3与所述第二电压源VCC2连接。具体地，在一实施例中，第二电压源VCC2为微控制单元3供电。
进一步地，反向充电电流检测电路还包括第一限流电阻R4，所述采样接口AD通过所述第一限流电阻R4与所述第一分压电阻R2连接。具体地，在一实施例中，第一限流电阻R4在电路中起到防止电流倒灌损坏采样接口AD以及静电防护的作用。
进一步地，反向充电电流检测电路还包括滤波电容C1，所述滤波电容C1与所述第一限流电阻R4连接且接地。具体地，在一实施例中，滤波电容C1滤除电路中的杂波以提高采样接口AD的采样精度。
进一步地，反向充电电流检测电路还包括参考电压单元5，所述参考电压单元5与所述微控制单元3连接，用于向所述微控制单元3输入参考电压。具体地，在一实施例中，参考电压单元5给采样接口AD提供参考电压以提高采样接口的采样精度。在本实施例中参考电压选择为2.5V，也可选择其他电压值作为参考电压，本申请对此不作具体地限定。
进一步地，所述参考电压单元5包括可控稳压源TL431以及第三电压源VCC3，所述可控稳压源TL431分别与所述第三电压源VCC3以及所述微控制单元3连接，所述第二限流电阻R5与所述可控稳压源TL431连接且接地。具体地，在一实施例中，第三电压源VCC3为可控稳压源TL431供电。
进一步地，所述参考电压单元5还包括第二限流电阻R5，所述第二限流电阻R5与所述可控稳压源TL431连接且接地。具体地，在一实施例中，第二限流电阻R5在参考电压单元5中起到限流的作用
进一步地，所述第一分压电阻R2与所述第二分压电阻R3的精度为5‰。具体地，在一实施例中，分压电阻的精度影响采样接口AD的测量精度，在条件许可的情况下为了提高测量的精度，选择精度高的电阻。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，尚且本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
以上所述，为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种反向充电电流检测电路，其特征在于，包括：
微控制单元，所述微控制单元包括采样接口；
检测单元，所述检测单元包括采样电阻，第一电压源，第一分压电阻以及第二分压电阻，所述采样电阻与所述第一分压电阻连接且接地，所述第一分压电阻分别与所述第二分压电阻以及所述采样接口连接，所述第二分压电阻与所述第一电压源连接；
充电插座，所述充电插座包括正极接口与负极接口；
充电电池，所述充电电池的正极与所述正极接口连接，所述充电电池的负极通过所述采样电阻与所述负极接口连接。
2.根据权利要求1所述的反向充电电流检测电路，其特征在于，还包括开关单元，所述充电电池的正极通过所述开关单元与所述正极接口连接，所述开关单元与所述微控制单元连接且受控于所述微控制单元。
3.根据权利要求2所述的反向充电电流检测电路，其特征在于，所述开关单元为开关管，所述开关管的控制端与所述微控制单元连接，所述开关管的输入端与所述正极接口连接，所述开关管的输出端与所述充电电池的正极连接。
4.根据权利要求1所述的反向充电电流检测电路，其特征在于，还包括第二电压源，所述微控制单元与所述第二电压源连接。
5.根据权利要求1所述的反向充电电流检测电路，其特征在于，还包括第一限流电阻，所述采样接口通过所述第一限流电阻与所述第一分压电阻连接。
6.根据权利要求5所述的反向充电电流检测电路，其特征在于，还包括滤波电容，所述滤波电容与所述限流电阻连接且接地。
7.根据权利要求1所述的反向充电电流检测电路，其特征在于，还包括参考电压单元，所述参考电压单元与所述微控制单元连接，用于向所述微控制单元输入参考电压。
8.根据权利要求7所述的反向充电电流检测电路，其特征在于，所述参考电压单元包括可控稳压源以及第三电压源，所述可控稳压源分别与所述第三电压源以及所述微控制单元连接。
9.根据权利要求8所述的反向充电电流检测电路，其特征在于，所述参考电压单元还包括第二限流电阻，所述第二限流电阻与所述可控稳压源连接且接地。
10.根据权利要求1所述的反向充电电流检测电路，其特征在于，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻的精度为5‰。
Priority Applications (1)
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| CN202120588468.2U CN215116471U (zh) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 一种反向充电电流检测电路 |
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Family Applications (1)
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| CN202120588468.2U Active CN215116471U (zh) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 一种反向充电电流检测电路 |
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