CN217159307U - 一种基于充电电路快速放电的充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于充电电路快速放电的充电装置，涉及充电电池技术领域。所述充电装置包含功率变换电路和控制模块，所述功率变换电路能够将输入电力变换为设定电压的直流电力并对电池充电，控制模块通过控制功率变换电路之中能连接至电池正极端的第二主控开关管，以及能连接至接地端的同步开关管，形成对电池的放电回路，从而利用开关管的内阻实现对电池的快速放电。同时，本实用新型可利用充电电路结构实现电池放电，能满足中小容量电池安全和快速地放电，能有效控制充电装置的体积、成本和便携程度。

Description

一种基于充电电路快速放电的充电装置

技术领域

本实用新型涉及充电电池技术领域，尤指一种基于充电电路快速放电的充电装置。

背景技术

随着便携式电子产品的日益普及，可充电电池的使用数量不断增加。实际中，当可充电电池经较长闲置不使用，电池的性能将会受到影响，因需要放掉电池的电量，使电池的电量处于一个较低的水平以保护电池。此外，电池在充电过程中，由于人为或其他原因(比如电池充电效率不同)，存在电池过充问题，也会对电池造成损坏，从而存在安全隐患。因此，需要进行电池放电处理，以保护电池。

现有技术中，对可充电电池的放电处理之一是利用单独的放电电路或放电设备对电池放电，这将是用户因设备过多而体验不高。另外，随着智能充电器的出现，可实现在充电器上集成放电电路对电池放电。也就是说，充电器不仅具有电池充电的电路结构，还设置能够消耗电池的电量的放电电路结构，这不仅使得充电器的加工成本增加，还使得充电器因体积增加而不便于携带。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种基于充电电路快速放电的充电装置，其利用充电装置中实现充电功能的结构用于电池放电，实现在充电装置对于中小容量电池安全和快速地放电。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于充电电路快速放电的充电装置，包含功率变换电路和控制模块，所述功率变换电路耦合在电力正极端和电池正极端之间，所述功率变换电路包括：第一主控开关管、第二主控开关管和同步开关管；所述第一主控开关管与第二主控开关管串联设置在电力正极端与电池正极端之间的耦合线路上，所述第一主控开关管直接与电力正极端电连接，所述同步开关管并联设置在耦合线路与接地端之间；所述控制模块控制连接于所述第一主控开关管、第二主控开关管和同步开关管，以使功率变换电路对电池充电；所述控制模块还用于控制所述第二主控开关管和同步开关管，以使电池正极端与接地端导通进行电池放电。

优选地，该充电装置还包括温度感应器，所述温度感应器设置在感测功率变换电路温度的位置，所述温度感应器的输出端连接于控制模块。

进一步有，所述温度感应器设置在感测第二主控开关管和同步开关管温度的位置。

优选地，所述功率变换电路为全桥BUCK-BOOST拓扑结构。

进一步有，所述功率变换电路包括：与电力正极端连接的BUCK半桥，与电池正极端连接的BOOST半桥，以及连接于BUCK半桥与BOOST半桥之间的公共电感器，所述BUCK半桥设置有第一主控开关管和第一同步开关管，所述BOOST半桥设置有第二主控开关管和第二同步开关管，所述控制模块用于导通控制所述第二主控开关管、第一同步开关管和第二同步开关管以进行电池放电。

进一步有，所述控制模块用于导通控制所述第一主控开关管、第二主控开关管、第一同步开关管和第二同步开关管，以使功率变换电路对电池充电。

进一步有，所述控制模块用于关闭控制所述第一主控开关管以进行电池放电。

优选地，所述控制模块用于通过脉冲宽度调制信号控制所述第二主控开关管和同步开关管进行电池放电。

优选地，所述第一主控开关管、第二主控开关管和同步开关管均为功率场效应晶体管。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型包含：功率变换电路和控制模块，所述充电装置包含功率变换电路和控制模块，所述功率变换电路能够将输入电力变换为设定电压的直流电力并对电池充电，控制模块通过控制功率变换电路之中能连接至电池正极端的第二主控开关管，以及能连接至接地端的同步开关管，形成对电池的放电回路，从而利用开关管的内阻实现对电池的快速放电。同时，本实用新型可利用充电电路结构实现电池放电，能满足中小容量电池安全和快速地放电，能有效控制充电装置的体积、成本和便携程度。

附图说明

图1是本实用新型所述基于充电电路快速放电的充电装置的结构示意图。

图2是本实用新型所述基于充电电路快速放电的充电装置的具体结构示意图。

附图标号说明：10、电源接口；20、转换前级；30、功率变换电路；301、BUCK半桥；302、BOOST半桥；31、电力正极端；32、第一主控开关管；33、第二主控开关管；34、同步开关管；341、第一同步开关管；342、第二同步开关管；35、公共电感；40、电池接口；41、电池正极端；70、温度感应器；80、控制模块；90、接地端。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不作为限制本发明的范围。

请参阅图1所示，本实用新型关于一种基于充电电路快速放电的充电装置，其包含：电源接口10、转换前级20、功率变换电路30、电池接口40、控制模块80和温度感应器70。所述的电源接口10、转换前级20、功率变换电路30和电池接口40依次连接。转换前级20用于将电源接口10所获取电力经一次功率变换后提供给功率变换电路30的输入端。功率变换电路30用于再次进行功率变换后将电力提供给电池接口40为电池充电。其中，功率变换电路30的输入端包括电力正极端31与电力负极端，电池接口40包括电池正极端41与电池负极端。功率变换电路30包括第一主控开关管32、第二主控开关管33和同步开关管34。

所述第一主控开关管32与第二主控开关管33串联设置在电力正极端31与电池正极端41之间的耦合线路上，其中第一主控开关管32直接与电力正极端31电连接，而第二主控开关管33设置在第一主控开关管32与电池正极端41之间的耦合线路上。所述同步开关管34的一端连接在第一主控开关管32与电池正极端41之间的耦合线路，同步开关管34的另一端连接在接地端90。控制模块80分别独立地连接于第一主控开关管32、第二主控开关管33和同步开关管34的各自的控制端。控制模块80用于控制各开关管进行功率变换，而将变换电力提供给电池接口40为电池充电。

在上述实施例中，在充电状态下，控制模块80控制功率变换电路30中的各开关管将电压和电流调节至满足电池充电要求。在放电状态下，控制模块80导通控制第二主控开关管33和同步开关管34，使电池正极端41通过第二主控开关管33和同步开关管34连接于接地端90(常规地，接地端90与电池负极端连接)，使电池连接形成回路并对第二主控开关管33和同步开关管34放电，实现充电电池内部电量的消耗。

进一步地，控制模块80还用生成脉冲宽度调制信号(简称PWM信号)，控制第二主控开关管33和同步开关管34，以使电池正极端41与接地端90导通进行电池放电。温度感应器70靠近地设置于第二主控开关管33，温度感应器70的输出端连接于控制模块80。控制模块80通过获取第二主控开关管33的温度而调整控制第二主控开关管33的PWM信号的占空比，实现放电效率的控制，提高电池放电的安全性和稳定性。

进一步地，第一主控开关管32、第二主控开关管33和同步开关管34均为功率场效应晶体管。功率场效应晶体管具有良好的抗压性能，可承受较高的功率，促使快速放电。

需要说明的是，所述第一主控开关管32为功率变换电路30中直接连接于电力正极端31的一个开关管，所述第二主控开关管33为功率变换电路30中串接在第一主控开关管32和电池正极端41之间的一个或以上的开关管，所述同步开关管34为功率变换电路30并接在正极耦合线路与接地端90之间的一个或以上的开关管。

请参阅图2所示，本实用新型关于具体功率变换拓扑结构的一种基于充电电路快速放电的充电装置。其中，功率变换电路30为全桥BUCK-BOOST拓扑结构。全桥BUCK-BOOST拓扑结构包括依次连接的BUCK半桥301、BOOST半桥302和公共电感35。其中，BUCK半桥301具有M11开关管与M12开关管；BOOST半桥302具有M21开关管与M22开关管。其中，电力正极端31、M11开关管、公共电感35、M21开关管和电池正极端41依次串联。其中，M12开关管并联设置在M11开关管和公共电感35之间，M22开关管并联设置在公共电感35和M21开关管之间。M12开关管、M22开关管及电池负极端均连接于接地端90。充电时，控制模块80控制BUCK半桥301降压升流，再控制BOOST半桥302升压降流，转换为目标电参量为电池充电。

本实施例中，全桥BUCK-BOOST拓扑结构可进行电池放电。其中，M11开关管为第一主控开关管32，M21开关管为第二主控开关管33，M12开关管为第一同步开关管341，M22开关管为第二同步开关管342。控制模块80用于导通控制连接于M21开关管、M12开关管和M22开关管，和截止控制连接于M11开关管，以实现对电池进行放电。温度传感器设置在感测M21开关管的位置，并将感测信息输出给控制模块80、本实施例在放电处理过程中，电池正极端41、M21开关管、M12开关管、M22开关管、接地端90和电池负极端依次连接成回路，电池对各开关管进行放电。

以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于充电电路快速放电的充电装置，包含功率变换电路(30)和控制模块(80)，其特征在于，所述功率变换电路(30)耦合在电力正极端(31)和电池正极端(41)之间，所述功率变换电路(30)包括：第一主控开关管(32)、第二主控开关管(33)和同步开关管(34)；

所述第一主控开关管(32)与第二主控开关管(33)串联设置在电力正极端(31)与电池正极端(41)之间的耦合线路上，所述第一主控开关管(32)直接与电力正极端(31)电连接，所述同步开关管(34)并联设置在耦合线路与接地端(90)之间；

所述控制模块(80)控制连接于所述第一主控开关管(32)、第二主控开关管(33)和同步开关管(34)，以使功率变换电路(30)对电池充电；所述控制模块(80)还用于控制所述第二主控开关管(33)和同步开关管(34)，以使电池正极端(41)与接地端(90)导通进行电池放电。

2.根据权利要求1所述的一种基于充电电路快速放电的充电装置，其特征在于，还包括温度感应器(70)，所述温度感应器(70)设置在感测功率变换电路(30)温度的位置，所述温度感应器(70)的输出端连接于控制模块(80)。

3.根据权利要求2所述的一种基于充电电路快速放电的充电装置，其特征在于，所述温度感应器(70)设置在感测第二主控开关管(33)和同步开关管(34)温度的位置。

4.根据权利要求1所述的一种基于充电电路快速放电的充电装置，其特征在于，所述功率变换电路(30)为全桥BUCK-BOOST拓扑结构。

5.根据权利要求4所述的一种基于充电电路快速放电的充电装置，其特征在于，所述功率变换电路(30)包括：与电力正极端(31)连接的BUCK半桥(301)，与电池正极端(41)连接的BOOST半桥(302)，以及连接于BUCK半桥(301)与BOOST半桥(302)之间的公共电感(35)器，所述BUCK半桥(301)设置有第一主控开关管(32)和第一同步开关管(341)，所述BOOST半桥(302)设置有第二主控开关管(33)和第二同步开关管(342)，所述控制模块(80)用于导通控制所述第二主控开关管(33)、第一同步开关管(341)和第二同步开关管(342)以进行电池放电。

6.根据权利要求5所述的一种基于充电电路快速放电的充电装置，其特征在于，所述控制模块(80)用于导通控制所述第一主控开关管(32)、第二主控开关管(33)、第一同步开关管(341)和第二同步开关管(342)，以使功率变换电路(30)对电池充电。

7.根据权利要求6所述的一种基于充电电路快速放电的充电装置，其特征在于，所述控制模块(80)用于关闭控制所述第一主控开关管(32)以进行电池放电。

8.根据权利要求1所述的一种基于充电电路快速放电的充电装置，其特征在于，所述控制模块(80)用于通过脉冲宽度调制信号控制所述第二主控开关管(33)和同步开关管(34)进行电池放电。

9.根据权利要求1所述的一种基于充电电路快速放电的充电装置，其特征在于，所述第一主控开关管(32)、第二主控开关管(33)和同步开关管(34)均为功率场效应晶体管。

Images