CN217882926U - 一种充电器及其防倒灌电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电器及其防倒灌电路。防倒灌电路包括第一输入极、第二输入极、第一输出极、第二输出极、电压转换电路、第一二极管、充放电电路、第一电阻、开关电路和控制器；电压转化电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；充放电电路包括第一充电端、第二充电端、第一放电端和第二放电端；第一输入极与第一输入端电连接，第二输入极与第二输入端电连接；第一输出端通过第一二极管与第一充电端电连接，第二输出端与第二充电端电连接；第一放电端与第一输出极电连接，第二放电端通过第一电阻和开关电路与第二输出极电连接。采用上述技术方案，可有效防止电流倒灌，且成本低，可适用性强。

Description

一种充电器及其防倒灌电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种充电器及其防倒灌电路。

背景技术

若供电电源断电时，充电器没有移除，电池内的电流会倒灌至充电电路中，不但会损失一部分电池电量，还会在供电电源突然有电时，有大电流通过，导致充电电路损坏。

传统的防倒灌方法会使用肖特基二极管或者同步整流管直接接在一条线上，或者与二极管并联一个电容，不但会损失很多效率，并且二极管发热可能会存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供了一种充电器及其防倒灌电路，以解决电池内的电流倒灌问题。

根据本实用新型的一方面，提供了一种防倒灌电路，包括：第一输入极、第二输入极、第一输出极、第二输出极、电压转换电路、第一二极管、充放电电路、第一电阻、开关电路和控制器；

所述电压转化电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述充放电电路包括第一充电端、第二充电端、第一放电端和第二放电端；

所述第一输入极与所述第一输入端电连接，所述第二输入极与所述第二输入端电连接；所述第一输出端通过所述第一二极管与所述第一充电端电连接，所述第二输出端与所述第二充电端电连接；所述第一放电端与所述第一输出极电连接，所述第二放电端通过所述第一电阻和所述开关电路与所述第二输出极电连接；其中，所述第一二极管的阳极与所述第一输出端电连接，所述第一二极管的阴极与所述第一充电端电连接；

所述控制器包括第一采集端、第二采集端和第一控制信号输出端；所述第一采集端与所述第一电阻的第一端电连接；所述第二采集端与所述第一电阻的第二端电连接；所述第一控制信号输出端与所述开关电路的控制端电连接。

可选的，所述开关电路包括第一开关和第二开关；

所述第一控制信号输出端与所述第二开关的输入端电连接；所述第二开关的输出端与所述第一开关的控制端电连接；所述第一电阻和所述第一开关串联连接于所述第二输出端与所述第二输出极之间。

可选的，所述第一开关包括第一晶体管、第一偏置电阻和第一分压电阻；

所述第二开关的输出端通过所述第一分压电阻与所述第一晶体管的控制端电连接；

所述第一晶体管的输入端与第一输出极电连接；所述第一晶体管的输出端与所述第一输出端电连接；

所述第一偏置电阻的第一端与所述第一晶体管的输入端电连接，所述第一偏置电阻的第二端与所述第一晶体管的控制端电连接。

可选的，所述第二开关包括第二晶体管、第二分压电阻和恒压模块；

所述第二晶体管的控制端通过所述第二分压电阻与所述恒压模块电连接；所述第二晶体管的输入端与所述第一控制信号输出端电连接；所述第二晶体管的输出端与所述第一开关的控制端电连接。

可选的，还包括：第二二极管；

所述第二二极管的阳极与所述第二开关的输出端电连接；所述第二二极管的阴极与所述第一开关的控制端电连接。

可选的，所述电压转换电路包括变压器；

所述变压器包括初级线圈和次级线圈；所述初级线圈的第一端为所述第一输入端，所述初级线圈的第二端为所述第二输入端；所述次级线圈的第一端为所述第一输出端，所述次级线圈的第二端为所述第二输出端。

可选的，所述充放电电路包括第一电容；

所述第一电容的第一电极板通过第一二极管与所述第一输出端电连接，所述第一电容的第一电极板还与所述第一输出极电连接；所述第一电容的第二电极板与所述第二输出端电连接，所述第一电容的第二电极板还通过所述第一电阻和所述开关电路与所述第二输出极电连接；所述第一电容的第二电极板接地。

可选的，所述控制器包括单片机。

根据本实用新型的另一方面，提供了充电器，包括：上述的防倒灌电路。

本实用新型实施例的技术方案，控制器可通过第一采集端和第二采集端检测流经第一电阻的电流，并在电流倒灌时控制开关电路关断，中断电流流动；第一二极管具有整流作用，还可以在电流倒灌时起到反向截止的作用，阻挡充放电电路反向放电，有效防止电流倒灌，且成本低，可适用性强。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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供的一种防倒灌电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的又一种防倒灌电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种充电器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本实用新型实施例提供的一种防倒灌电路的结构示意图，参考图1，防倒灌电路包括第一输入极10、第二输入极20、第一输出极30、第二输出极40、电压转换电路110、第一二极管D1、充放电电路70、第一电阻R1、开关电路130和控制器120；电压转化电路110包括第一输入端1、第二输入端2、第一输出端3和第二输出端4；充放电电路70包括第一充电端71、第二充电端72、第一放电端73和第二放电端74；第一输入极10与第一输入端1电连接，第二输入极20与第二输入端2电连接；第一输出端3通过第一二极管D1与第一充电端71电连接，第二输出端4与第二充电端72电连接；第一放电端73与第一输出极30电连接，第二放电端74通过第一电阻R1和开关电路130与第二输出极40电连接；其中，第一二极管D1的阳极与第一输出端3电连接，第一二极管D1的阴极与第一充电端71电连接；控制器120包括第一采集端13、第二采集端14和第一控制信号输出端21；第一采集端13与第一电阻R1的第一端电连接；第二采集端14与第一电阻R1的第二端电连接；第一控制信号输出端21与开关电路130的控制端133电连接。

其中，第一输入极10和第二输入极20可与供电电源电连接，第一输入极10可连接供电电源的正极或负极，第二输入极20可连接供电电源的负极或正极。第一输出极30和第二输出极40可与电池或用电负载电连接，第一输出极30可连接电池或用电负载的正极或负极，第二输入极20可连接电池或用电负载的负极或正极。为便于理解和描述，本实用新型实施例均以第一输入极10与供电电源的正极电连接，第二输入极20与供电电源的负极电连接，第一输出极30与电池或用电负载的正极电连接，第二输出极40与电池或用电负载的负极电连接为例进行说明。

示例性的，电压转换电路110可以将第一输入端1和第二输入端2的电信号转换为第一输出端3和第二输出端4的较低电位的电信号，由此可将第一输入极10和第二输入极20的电信号转换为较低电位的电信号输出至第一输出极30和第二输出极40。在第一输入极10和第二输入极20的电信号为第一输出极30和第二输出极40供电的前期阶段，充放电电路70可存储电压转换电路110输出的电荷，并在第一输入极10和第二输入极20的电信号为第一输出极30和第二输出极40供电的后期阶段，充放电电路70可放电，将存储的电荷放出为第一输出极30和第四输出极40之间的电池供电，同时，充放电电路70仍在存储电荷。第一二极管D1可位于第一输出端3与第一充电端71之间，也可以位于第二输出端4与第二充电口72之间，起到整流作用。第一采集端13和第二采集端14可采集第一电阻R两端的电压，控制器120可根据第一采集端13采集的电压和第二采集端14采集的电压确定流经第一电阻R1的电流。

当供电电源有电时，第一输入极10和第二输入极20的电信号可正常为第一输出极30和第二输出极40供电，控制器120可检测到设定电流值，第一控制信号输出端21可输出第一控制信号至开关电路130的控制端133，使得开关电路130导通。当供电电源没电时，充放电电路70的电荷逐渐减少，不足以为第一输出极30和第四输出极40之间的电池供电，电荷会从电池流向充放电电路70，进而流向第一输入极10和第二输入极20之间连接的供电电源，控制器120可检测到电流小于设定电流值或无电流，第一控制信号输出端21可输出第一控制信号至开关电路130的控制端133，使得开关电路130关断；同时，第一二极管D1可起到反向截止的作用，阻挡充放电电路70释放电荷至第一输入极10和第二输入极20之间连接的供电电源。其中，开关电路130包括但不限于晶体管、继电器等，在一可选的实施例中，开关电路130包括继电器，当开关电路130导通时，继电器导通，当开关电路130关断时，继电器完全关断，中断由电池流向供电电源的电荷流动。

可选的，控制器120包括但不限于单片机、微处理器、微控制器等。可以理解的是，控制器120的第一控制信号输出端21可输出不同电位的电信号，在本实施例中均可称作第一控制信号。

本实用新型实施例提供的防倒灌电路，控制器可通过第一采集端和第二采集端检测流经第一电阻的电流，并在电流倒灌时控制开关电路关断，中断电流流动；第一二极管具有整流作用，还可以在电流倒灌时起到反向截止的作用，阻挡充放电电路反向放电，有效防止电流倒灌，且成本低，可适用性强。

可选的，继续参图1，电压转换电路110包括变压器；变压器包括初级线圈111和次级线圈112；初级线圈111的第一端为第一输入端1，初级线圈111的第二端为第二输入端2；次级线圈112的第一端为第一输出端3，次级线圈112的第二端为第二输出端4。

其中，初级线圈111可直接与供电电源电连接，次级线圈112可通过第一二极管D1、充放电电路70、第一电阻R1和开关电路130与电池或用电负载电连接。当初级线圈11内的电流发生变化时，次级线圈112内的磁通可发生变化，并产生感应电动势或感应电流，通过调整初级线圈111和次级线圈112的参数可改变第一输入端1和第二输入端2的电信号与第一输出端3和第二输出端4的电信号之间的关系。

可选的，继续参图1，充放电电路70包括第一电容C1；第一电容C1的第一电极板通过第一二极管D1与第一输出端3电连接，第一电容C1的第一电极板还与第一输出极30电连接；第一电容C1的第二电极板与第二输出端4电连接，第一电容C1的第二电极板还通过第一电阻R1和开关电路130与第二输出极40电连接；第一电容C1的第二电极板接地。

示例性的，在第一输入极10和第二输入极20的电信号为第一输出极30和第二输出极40供电的前期阶段，第一电容C1没有存储电荷或存储电荷较少，第一电容C1两端的电压差为零或较小，第一输出电极30和第二输出电极40之间连接的电池或用电负载相当于短路，电压转换电路110的第一输出端3和第二输出端4为第一电容C1充电，随着第一电容C1存储的电荷增加，第一电容C1两端的电压差逐渐增大，在第一输入极10和第二输入极20的电信号为第一输出极30和第二输出极40供电的后期阶段，第一电容C1中的电荷可为第一输出极30和第四输出极40之间的电池或用电负载供电，同时充放电电路70仍在存储电荷。

可选的，继续参图1，开关电路130包括第一开关50和第二开关60；第一控制信号输出端21与第二开关60的输入端61电连接；第二开关60的输出端62与第一开关50的控制端53电连接；第一电阻R1和第一开关50串联连接于第二输出端4与第二输出极40之间。示例性的，第二开关60可以是常通的状态，第一控制信号输出端21输出的第一控制信号可经由第二开关60传输至第一开关50的控制端

可选的，图2为本实用新型实施例提供的又一种防倒灌电路的结构示意图，参考图2，第一开关50包括第一晶体管Q1、第一偏置电阻R3和第一分压电阻R4；第二开关60的输出端62通过第一分压电阻R4与第一晶体管Q1的控制端电连接；第一晶体管Q1的输入端与第一输出极40电连接；第一晶体管Q1的输出端与第一输出端4电连接；第一偏置电阻R3的第一端与第一晶体管Q1的输入端电连接，第一偏置电阻R3的第二端与第一晶体管Q1的控制端电连接。

示例性的，以第一晶体管Q1为N型MOS管为例，N型MOS管的栅极通过第一分压电阻R4与第二开关60的输出端62电连接，第一偏置电阻R3电连接于N型MOS管的栅极和源极之间。第二开关60可以是常通的状态，当第一控制信号输出端21输出高电平的电信号时，第一晶体管Q1的栅极可接收到高电平的电信号，第一晶体管Q1导通；当第一控制信号输出端21输出低电平的电信号时，第一晶体管Q1的栅极可接收到低电平的电信号，第一晶体管Q1截止，第一晶体管Q1截止时，栅极和源极相当于短路，第一晶体管Q1相当于一个二极管，二极管的单向导通性，使得第一晶体管Q1有效截止。当第一电容C1两端的电压差小于第一输出极30和第二输出极40之间的电压差时，第一晶体管Q1有效截止可以避免电池的电荷流向第一电容C1，避免第一电容C1反向充电。其中，第一分压电阻R4可起到分压作用，并减缓第一晶体管Q1的栅极电位降低的速度，保护第一晶体管Q1。

可选的，继续参考图2，第二开关60包括第二晶体管Q2、第二分压电阻R5和恒压模块；第二晶体管Q2的控制端通过第二分压电阻R5与恒压模块电连接；第二晶体管Q2的输入端与第一控制信号输出端21电连接；第二晶体管Q2的输出端与第一开关50的控制端电连接。

示例性的，以第二晶体管Q2为PNP三极管为例，恒压模块可以是低电位的恒压模块，例如PNP三极管的基极可通过第二分压电阻R5接地，PNP三极管处于常通状态。若第二晶体管Q2为NPN三极管，恒压模块可以是高电位的恒压模块。第二晶体管Q2可形成压降，避免第一控制信号输出端21的电位低于第一输出极40的电位，保证控制器120和开关电路130可正常工作。

可选的，继续参考图2，防倒灌电路还包括第二二极管D2；第二二极管D2的阳极与第二开关60的输出端62电连接；第二二极管D2的阴极与第一开关50的控制端53电连接。第二二极管D2可起到整流的作用，保证第二开关60的输出端62的电信号可正向输入至第一开关50的控制端53。

基于同样的思路，本实用新型实施例还提供一种充电器，图3为本实用新型实施例提供的一种充电器的结构示意图，参考图3，充电器包括本实用新型任意实施例所提供的防倒灌电路，还包括第一电源接口01、第二电源接口02、第一充电接口03和第二充电接口04，其中，第一电源接口01可与第一输入极10电连接，第二电源接口02与第二输入极20电连接，第一充电接口03与第一输出极30电连接，第二充电接口04可与第二输出极40电连接。

本实用新型实施例提供的充电器，有效防止电流倒灌，且成本低，可适用性强。

本实用新型实施例所提供的充电器包括本实用新型任意实施例所提供的防倒灌电路，具备相应的功能模块和有益效果。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防倒灌电路，其特征在于，包括：第一输入极、第二输入极、第一输出极、第二输出极、电压转换电路、第一二极管、充放电电路、第一电阻、开关电路和控制器；

所述电压转换电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述充放电电路包括第一充电端、第二充电端、第一放电端和第二放电端；

所述第一输入极与所述第一输入端电连接，所述第二输入极与所述第二输入端电连接；所述第一输出端通过所述第一二极管与所述第一充电端电连接，所述第二输出端与所述第二充电端电连接；所述第一放电端与所述第一输出极电连接，所述第二放电端通过所述第一电阻和所述开关电路与所述第二输出极电连接；其中，所述第一二极管的阳极与所述第一输出端电连接，所述第一二极管的阴极与所述第一充电端电连接；

所述控制器包括第一采集端、第二采集端和第一控制信号输出端；所述第一采集端与所述第一电阻的第一端电连接；所述第二采集端与所述第一电阻的第二端电连接；所述第一控制信号输出端与所述开关电路的控制端电连接。

2.根据权利要求1所述的防倒灌电路，其特征在于，所述开关电路包括第一开关和第二开关；

所述第一控制信号输出端与所述第二开关的输入端电连接；所述第二开关的输出端与所述第一开关的控制端电连接；所述第一电阻和所述第一开关串联连接于所述第二输出端与所述第二输出极之间。

3.根据权利要求2所述的防倒灌电路，其特征在于，所述第一开关包括第一晶体管、第一偏置电阻和第一分压电阻；

所述第二开关的输出端通过所述第一分压电阻与所述第一晶体管的控制端电连接；

所述第一晶体管的输入端与第一输出极电连接；所述第一晶体管的输出端与所述第一输出端电连接；

所述第一偏置电阻的第一端与所述第一晶体管的输入端电连接，所述第一偏置电阻的第二端与所述第一晶体管的控制端电连接。

4.根据权利要求2所述的防倒灌电路，其特征在于，所述第二开关包括第二晶体管、第二分压电阻和恒压模块；

所述第二晶体管的控制端通过所述第二分压电阻与所述恒压模块电连接；所述第二晶体管的输入端与所述第一控制信号输出端电连接；所述第二晶体管的输出端与所述第一开关的控制端电连接。

5.根据权利要求2所述的防倒灌电路，其特征在于，还包括：第二二极管；

所述第二二极管的阳极与所述第二开关的输出端电连接；所述第二二极管的阴极与所述第一开关的控制端电连接。

6.根据权利要求1所述的防倒灌电路，其特征在于，所述电压转换电路包括变压器；

所述变压器包括初级线圈和次级线圈；所述初级线圈的第一端为所述第一输入端，所述初级线圈的第二端为所述第二输入端；所述次级线圈的第一端为所述第一输出端，所述次级线圈的第二端为所述第二输出端。

7.根据权利要求1所述的防倒灌电路，其特征在于，所述充放电电路包括第一电容；

所述第一电容的第一电极板通过第一二极管与所述第一输出端电连接，所述第一电容的第一电极板还与所述第一输出极电连接；所述第一电容的第二电极板与所述第二输出端电连接，所述第一电容的第二电极板还通过所述第一电阻和所述开关电路与所述第二输出极电连接；所述第一电容的第二电极板接地。

8.根据权利要求1所述的防倒灌电路，其特征在于，所述控制器包括单片机。

9.一种充电器，其特征在于，包括：权利要求1-8任一项所述的防倒灌电路。

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