CN217935146U - 一种便携小家电充放电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携小家电充放电控制电路，包括充电电路模块、电池、放电电路模块和微处理器模块，所述充电电路模块包括降压BUCK电路、电池接口CN1和充电接口CN2，所述充电接口CN2外接电源适配器输入，且充电接口CN2与降压BUCK电路电性连接，所述电池接口CN1与电池电性连接，所述放电电路模块包括升压BOOST电路，所述微处理器模块包括微处理U2，所述微处理U2分别与升压BOOST电路、降压BUCK电路电性连接，通过单片机控制由场效应管、功率电感、电容等分立元件构成充放电管理电路，简化电路设计，电池可无需内置保护板，实现低成本，能灵活适应市面上不同充电电源适配器输入电压及较宽负载电压输出，实用性强。

Description

一种便携小家电充放电控制电路

技术领域

本实用新型涉及家用电器电源技术领域，具体为一种便携小家电充放电控制电路。

背景技术

随着科技的不断发展，生活水平的提高，越来越多便携小电器被开发出来，用来满足人们各种多样化、个性化的需求。例如便携式折叠风扇、移动式消毒器、果蔬消杀机、香薰机等可室内或户外使用的便携移动设备。此类便携移动小电器内置可充电电池工作，当电池电量低时，需接入外部电源适配器由充电电路降压电路对设备内电池组进行充电；当设备工作时，需把电池电压升压至负载额定电压。

现有技术方案，现有充电电路采用充电管理芯片设计，充电电路需与外部充电电源适配器及电池组匹配，电池内置的保护板存在影响充电效率，负载所需电压由升压芯片电路转换，整体电路设计复杂，成本较高，且充电输入及输出电压范围相对固定，不能灵活适应市面上不同电源适配器及各种负载电压的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种便携小家电充放电控制电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种便携小家电充放电控制电路，包括充电电路模块、电池、放电电路模块和微处理器模块，所述充电电路模块包括降压BUCK电路、电池接口CN1和充电接口CN2，所述充电接口CN2外接电源适配器输入，且充电接口CN2与降压BUCK电路电性连接，所述电池接口CN1与电池电性连接；

所述放电电路模块包括升压BOOST电路，所述微处理器模块包括微处理U2，所述微处理U2分别与升压BOOST电路、降压BUCK电路电性连接。

优选的，所述降压BUCK电路包括二极管D2、场效应管Q1、电阻R6、电阻R7、三极管Q2、电阻R11、电阻R10、二极管D3、电感L3、电容EC1和电容C1，所述充电接口CN2与二极管D2的一端连接，所述二极管D2的另一端分别与场效应管Q1的源极和电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与场效应管Q1的栅极连接，所述场效应管Q1的栅极与电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与发射极之间连接有电阻R11，且三极管Q2的基极与电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端与微处理U2的PWM2端口连接，所述场效应管Q1的漏极分别与二极管D3、电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端分别与电容EC1、电容C1的一端共接，所述电容EC1、电容C1的另一端公共接地。

优选的，所述二极管D2的一端与电阻R2一端连接，所述电阻R2的另一端与电阻R8的一端均与输入充电接口正极连接，为输入电压检测单元，所述电感L1的另一端分别与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与电阻R9的一端共接，且与电池BAT+连接，为电池电压检测单元，所述电池接口CN1与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与电池接地连接，且与电阻R1以及电阻R5构成充放电电流检测端口，充放电电流检测端口与微处理U2的AIN5端口连接。

优选的，所述升压BOOST电路包括电感L2、二极管D4、场效应管Q3、电阻R13、电阻R15、电容E1和电容C2，所述电感L2的一端与电池BAT+连接，所述电感L2的另一端分别与场效应管Q3的漏极、二极管D4的一端连接，所述场效应管Q3的栅极与源极之间连接有电阻R15，所述场效应管Q3的栅极与电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端为放电控制端口，且电阻R13的另一端与微处理U2的PWM1端口连接，所述二极管D4的另一端分别与电容C2、电容E1的一端共接入12V电源，所述电容C2和电容E1的另一端公共接地，所述电容E1的另一端与电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端与电阻R14的一端共接，且与微处理器U2的AIN2端口连接。

优选的，所述微处理U2的AIN6端口与温度检测模块电性连接，所述温度检测模块包括电容C6、电阻R16和电池温度接口CN3，所述微处理U2的AIN6端口与电容C6、电阻R16以及电池温度接口CN3共接，所述电池温度接口CN3与电池内的NTC电阻连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过单片机控制由场效应管、功率电感、电容等分立元件构成充放电管理电路，简化电路设计，电池可无需内置保护板，实现低成本，同时电路有输入、输出状态实时监测，软件自动调节输入充电以及输出电压，能灵活适应市面上不同充电电源适配器输入电压及较宽负载电压输出，实用性强。

2、整体电路为微处理器软件驱动分立元器件的充放电方式，与传统充放电硬件芯片方案对比，电路简化，减低了成本。通过微处理器采样输入电压、电池状态信息，程序软件计算确定充电模式以及输出电压调节，灵活性强，对外部电源适配器、电池组及负载电压有较大范围适应性、实用性较强。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的充电电路模块电路图；

图3为本实用新型的放电电路模块的电路图；

图4为本实用新型的电压转换模块电路图；

图5为本实用新型的微处理器U2的电路图；

图6为本实用新型的温度检测模块电路图。

图中：1、充电接口；2、充电电路模板；3、电池；4、放电电路模块；5、微处理器模块；6、电压转换模块；7、温度检测模块。

具体实施方式

在不同附图中以相同标号来标示相同或类似组件；另外请了解文中诸如“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“端”、“部”、“段”、“宽度”、“厚度”、“区”等等及类似用语仅便于看图者参考图中构造以及仅用于帮助描述本实用新型而已，并非是对本实用新型的限定。

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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～6，本实用新型提供的实施例：一种便携小家电充放电控制电路，包括充电电路模板2、电池3、放电电路模块4和微处理器模块5。

微处理器模块5通过充电电路模板2与电池3信号连接，检测输入电压、电池3电压等信息以及驱动充电电路模板2工作，实现电池3充电功能。微处理器模块5根据电池3的电压、负载所需电压驱动放电电路模块4工作，实现放电功能

充电电路模块2包括降压BUCK电路、电池接口CN1和充电接口CN2，充电接口CN2外接电源适配器输入，且充电接口CN2与降压BUCK电路电性连接，电池接口CN1与电池3电性连接，放电电路模块4包括升压BOOST电路，微处理器模块5包括微处理U2，微处理U2分别与升压BOOST电路、降压BUCK电路电性连接。

降压BUCK电路包括二极管D2、场效应管Q1、电阻R6、电阻R7、三极管Q2、电阻R11、电阻R10、二极管D3、电感L3、电容EC1和电容C1，充电接口CN2与二极管D2的一端连接，二极管D2为输入正负极反接保护功能。二极管D2的另一端分别与场效应管Q1的源极和电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与场效应管Q1的栅极连接，场效应管Q1的栅极与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极与发射极之间连接有电阻R11，且三极管Q2的基极与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与微处理U2的PWM2端口连接，由微处理U2输出PWM信号控制充电，场效应管Q1的漏极分别与二极管D3、电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电容EC1、电容C1的一端共接，电容EC1、电容C1的另一端公共接地。

二极管D2的一端与电阻R2一端连接，电阻R2的另一端与电阻R8的一端均与输入充电接口正极连接，为输入电压检测单元，电感L1的另一端分别与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R9的一端共接，且与电池BAT+连接，为电池电压检测单元，电池接口CN1与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电池3接地连接，且与电阻R1以及电阻R5构成充放电电流检测端口，充放电电流检测端口与微处理U2的AIN5端口连接。

升压BOOST电路包括电感L2、二极管D4、场效应管Q3、电阻R13、电阻R15、电容E1和电容C2，电感L2的一端与电池BAT+连接，电感L2的另一端分别与场效应管Q3的漏极、二极管D4的一端连接，场效应管Q3的栅极与源极之间连接有电阻R15，场效应管Q3的栅极与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端为放电控制端口，且电阻R13的另一端与微处理U2的PWM1端口连接，由微处理U2输出PWM信号控制放电，二极管D4的另一端分别与电容C2、电容E1的一端共接入12V电源，电容C2和电容E1的另一端公共接地，电容E1的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电阻R14的一端共接，且与微处理器U2的AIN2端口连接。

作为本实用新型的一种技术优化方案，微处理U2的AIN6端口与温度检测模块7电性连接，温度检测模块7包括电容C6、电阻R16和电池温度接口CN3，微处理U2的AIN6端口与电容C6、电阻R16以及电池温度接口CN3共接，电池温度接口CN3与电池3内的NTC电阻连接,构成电池测温电路单元，以对电池3的温度进行检测处理。

作为本实用新型的一种技术优化方案，如图4所示，整体电路增加电压转换模块6，通过电压转换模块6中微处理器U1能够调节不同的电压以为整体电路进行供电。

工作原理：当外部接入电源适配器，微处理器U2检测外部输入电压以及电池电压，确定充电模式，充电输出口(ChargeCtrl)输出PWM信号驱动三极管Q2导通或断开进而驱动场效应管Q1导通或断开，输入电流经充电接口正极、二极管D2、场效应管Q1流入电感L1储能、经电容EC1、电容C1滤波，向电池正极、电池负极、电阻R3回到输入电源负极。电阻R1、R5、R3可分压采样电流AD，微处理器U2可通过检测电池电压、充电电路动态调整PWM控制充电电路对电池3进行恒流、恒压充电。

具体充电时，充电方式有标准模式充电、快速充电。

例如标准模式充电，对于3.7V/0000mAh锂电池，充电电流以0.2C(2000mA)/CC(恒流)充电至4.2V，再CV(恒压4.2V)充电直至充电电流≤0.02C；快速充电模式0.3CCC(恒流)充电至4.2V，再CV(恒压4.2V)充电直至充电电流≤0.02C。

当负载需要工作时，微处理器输出脚12Vpower输出PWM信号经电阻R13驱动场效应管Q3导通或断开，电池BAT+输出电能经电感L2储能，二极管D4整流、电容E1、C2滤波给负载输出电压，电阻R12、R14实时监测输出电压AD，微处理闭环控制，动态调整PWM控制升压放电回路，保持输出电压稳定，同时防止电池3过放。

微处理器U2通过采样温度检测模块7接收到电池3中的NTC电阻温度，实时监控电池3状态，实现电池3过温保护。例如充电过温保护功能51±2℃，恢复充电45±2℃，放电过温保护功能60±2℃，恢复放电51±2℃。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种便携小家电充放电控制电路，包括充电电路模块、电池、放电电路模块和微处理器模块，其特征在于：所述充电电路模块包括降压BUCK电路、电池接口CN1和充电接口CN2，所述充电接口CN2外接电源适配器输入，且充电接口CN2与降压BUCK电路电性连接，所述电池接口CN1与电池电性连接；

所述放电电路模块包括升压BOOST电路，所述微处理器模块包括微处理U2，所述微处理U2分别与升压BOOST电路、降压BUCK电路电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种便携小家电充放电控制电路，其特征在于：所述降压BUCK电路包括二极管D2、场效应管Q1、电阻R6、电阻R7、三极管Q2、电阻R11、电阻R10、二极管D3、电感L3、电容EC1和电容C1，所述充电接口CN2与二极管D2的一端连接，所述二极管D2的另一端分别与场效应管Q1的源极和电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与场效应管Q1的栅极连接，所述场效应管Q1的栅极与电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与发射极之间连接有电阻R11，且三极管Q2的基极与电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端与微处理U2的PWM2端口连接，所述场效应管Q1的漏极分别与二极管D3、电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端分别与电容EC1、电容C1的一端共接，所述电容EC1、电容C1的另一端公共接地。

3.根据权利要求2所述的一种便携小家电充放电控制电路，其特征在于：所述二极管D2的一端与电阻R2一端连接，所述电阻R2的另一端与电阻R8的一端均与输入充电接口正极连接，为输入电压检测单元，所述电感L1的另一端分别与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与电阻R9的一端共接，且与电池BAT+连接，为电池电压检测单元，所述电池接口CN1与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与电池接地连接，且与电阻R1以及电阻R5构成充放电电流检测端口，充放电电流检测端口与微处理U2的AIN5端口连接。

4.根据权利要求1所述的一种便携小家电充放电控制电路，其特征在于：所述升压BOOST电路包括电感L2、二极管D4、场效应管Q3、电阻R13、电阻R15、电容E1和电容C2，所述电感L2的一端与电池BAT+连接，所述电感L2的另一端分别与场效应管Q3的漏极、二极管D4的一端连接，所述场效应管Q3的栅极与源极之间连接有电阻R15，所述场效应管Q3的栅极与电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端为放电控制端口，且电阻R13的另一端与微处理U2的PWM1端口连接，所述二极管D4的另一端分别与电容C2、电容E1的一端共接入12V电源，所述电容C2和电容E1的另一端公共接地，所述电容E1的另一端与电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端与电阻R14的一端共接，且与微处理器U2的AIN2端口连接。

5.根据权利要求1所述的一种便携小家电充放电控制电路，其特征在于：所述微处理U2的AIN6端口与温度检测模块电性连接，所述温度检测模块包括电容C6、电阻R16和电池温度接口CN3，所述微处理U2的AIN6端口与电容C6、电阻R16以及电池温度接口CN3共接，所述电池温度接口CN3与电池内的NTC电阻连接。

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