CN218549560U - 一种电池充电管理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电池充电管理装置，包括恒流‑涓流充电芯片、P型开关器件和第一比较器，恒流‑涓流充电芯片的充电端通过第一分压支路接地，第一分压支路的分压端连接第一比较器的输入端，第一比较器的输出端连接P型开关器件的控制端，P型开关器件的输出端连接恒流‑涓流充电芯片的充电端。刚开始充电时，恒流‑涓流充电芯片以大电流恒流充电，电池电压逐渐上升，在充电一段时间电池电压升到一定值时，第一比较器动作使得P型开关器件导通，开始扩展充电，相较于只涓流充电，能够在保证电池充电安全的情况下提升充电效率，防止损伤电池。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池充电管理装置。
背景技术
常用的电池充电电路的结构比较简单，充电电路的主要组成部分只有恒流-涓流充电芯片，在对电池进行充电过程中，当电池电压没有达到预设电压时，充电电流较大，当达到预设电压之后，充电电流大幅度下降，保证充电安全。虽然现有的充电电路能够在一定程度上实现安全充电，但是，带来的问题是充电效率较低，尤其是在充电过程后期。
实用新型内容
本实用新型提供一种电池充电管理装置，用于解决现有的电池充电电路的充电效率较低的技术问题。
一种电池充电管理装置，包括恒流-涓流充电芯片、P型开关器件和第一比较器，所述恒流-涓流充电芯片的电能输入端用于连接充电电源，所述恒流-涓流充电芯片的充电端用于连接电池；所述恒流-涓流充电芯片的充电端通过第一分压支路接地，所述第一分压支路的分压端连接所述第一比较器的输入端，所述第一比较器用于当输入的实际电压大于第一预设电压时输出低电平信号，所述第一比较器的输出端连接所述P型开关器件的控制端，所述P型开关器件的输入端用于连接充电电源，所述P型开关器件的输出端连接所述恒流-涓流充电芯片的充电端。
进一步地，所述电池充电管理装置还包括第二分压支路、发光二极管和第二比较器，所述第二分压支路的一端连接所述恒流-涓流充电芯片的充电端，所述第二分压支路的另一端接地，所述第二分压支路的分压端连接所述第二比较器的输入端，所述第二比较器用于当输入的实际电压大于第二预设电压时输出高电平信号，所述第二比较器的输出端连接所述发光二极管的阴极，所述发光二极管的阳极连接所述P型开关器件的输入端。
进一步地，所述电池充电管理装置包括输入电源接口，所述输入电源接口用于连接充电电源，所述输入电源接口通过防反接二极管连接所述恒流-涓流充电芯片的电能输入端，所述输入电源接口通过限流电阻连接所述P型开关器件的输入端，所述P型开关器件的输入端通过上拉电阻连接所述P型开关器件的控制端。
进一步地，所述电池充电管理装置还包括稳压电容，所述输入电源接口通过所述稳压电容接地。
进一步地，所述电池充电管理装置还包括滤波电路，所述恒流-涓流充电芯片的电能输入端通过所述滤波电路接地。
进一步地，所述P型开关器件为PMOS管。
进一步地，所述电池充电管理装置还包括电池电压检测支路，所述恒流-涓流充电芯片的充电端连接所述电池电压检测支路，所述电池电压检测支路的电压检测输出端用于输出电池电压。
本实用新型提供的电池充电管理装置的有益效果包括：刚开始充电时，恒流-涓流充电芯片以较大电流恒流充电，电池电压逐渐上升，充电一段时间后，电池电压升到一定值满足第一比较器的动作条件，第一比较器输出低电平信号，P型开关器件导通，开始扩展充电，扩展充电分为两个阶段，第一阶段为恒流-涓流充电芯片和P型开关器件两路同时给电池充电，当电池电压继续上升到一定值后，恒流-涓流充电芯片变成涓流充电，且此时P型开关器件继续给电池充电，电流相较于上一阶段变小，但是，仍旧比单一的涓流充电要大，在保证电池充电安全的情况下提升充电效率，防止损伤电池。
附图说明
图1是电池充电管理装置的整体电路图；
图2是涓流-恒流充电电路部分的电路图；
图3是扩展充电启动判断电路部分的电路图；
图4是扩展充电限流电路部分的电路图；
图5是充电完成检测及指示电路部分的电路图；
图6是电池充电管理装置中各个元器件的电气参数图；
图7是电池电压检测支路的电路图。
具体实施方式
本实施例提供一种电池充电管理装置，包括恒流-涓流充电芯片(对应图1中的恒流-涓流充电芯片U1)、P型开关器件和第一比较器(对应图1中的比较器U2A)。
恒流-涓流充电芯片U1为常规的恒流-涓流充电芯片，作为一个具体实施方式，本实施例给出一种具体型号，为TP4067-4.2V。恒流-涓流充电芯片U1的运行原理以及各个引脚的含义为现有技术，不再赘述。
本实施例中，P型开关器件以PMOS管T1为例，比如型号为AO3401A。那么，PMOS管T1的输入端为源极，PMOS管T1的输出端为漏极，PMOS管T1的控制端为栅极。应当理解，作为其他的实施方式，P型开关器件还可以为其他类型的、具有相同功能的开关器件，比如三极管，那么，P型开关器件为P型三极管。
比较器U2A可以为常规的窗口比较器集成电路，型号可以为CN305。比较
————器U2A的输出端为OV，那么，比较器U2A用于当输入的实际电压大于第一预设电压时输出低电平信号。其中，第一预设电压由实际需要通过硬件电路实现，比如比较器U2A内置1.211V参考电压。比较器U2A的具体电路结构属于常规技术，不再赘述。
恒流-涓流充电芯片U1的电能输入端用于连接充电电源，恒流-涓流充电芯片的充电端用于连接电池。本实施例中，电池充电管理装置包括输入电源接口，用于连接充电电源，充电电源具体可以为外部标准5V充电电压VUSB。输入电源接口通过防反接二极管D1连接恒流-涓流充电芯片U1的电能输入端，输入电源接口通过限流电阻R3连接PMOS管T1的输入端，PMOS管T1的输入端通过上拉电阻R4连接PMOS管T1的控制端。上拉电阻R4起到上拉限流作用。本实施例中，PMOS管T1的输入端的电压为VCH，VCH为电流限流后的扩展充电点的电压。
恒流-涓流充电芯片U1的充电端通过第一分压支路接地，本实施例中，第一分压支路由电阻R8和电阻R9串联构成。那么，电阻R8和电阻R9的连接点为第一分压支路的分压端，第一分压支路的分压端连接比较器U2A的输入端，比较器U2A的输出端连接PMOS管T1的控制端。PMOS管T1的输出端连接恒流-涓流充电芯片U1的充电端。VBAT为电池端子电压，图1中的BAT为电池端子连接器。
本实施例中，电池充电管理装置还包括稳压电容C4，输入电源接口通过稳压电容C4接地。
电池充电管理装置还包括滤波电路，恒流-涓流充电芯片U1的电能输入端通过滤波电路接地。本实施例中，滤波电路包括并联设置的滤波电阻R1和滤波电容C3。
本实施例中，电池充电管理装置还包括充电完成检测及指示电路，充电完成检测及指示电路包括第二分压支路、发光二极管LED1和第二比较器(图1中的比较器U2B)。
比较器U2B可以为常规的窗口比较器集成电路，型号可以为CN305。比较
———器U2B的输出端为UV，那么，比较器U2B用于当输入的实际电压大于第二预设电压时输出高电平信号。其中，第二预设电压由实际需要通过硬件电路实现。当然，第二预设电压大于第一预设电压。比较器U2B的具体电路结构属于常规技术，不再赘述。
第二分压支路的一端连接恒流-涓流充电芯片U1的充电端，第二分压支路的另一端接地。本实施例中，第二分压支路由电阻R7和电阻R6串联构成。那么，电阻R7和电阻R6的连接点为第二分压支路的分压端，第二分压支路的分压端连接比较器U2B的输入端，比较器U2B的输出端连接发光二极管LED1的阴极，发光二极管LED1的阳极连接PMOS管T1的输入端。作为一个具体实施方式，发光二极管LED1的阳极通过电阻R5连接PMOS管T1的输入端。
因此，本实施例提供的电池充电管理装置整体上包括三部分，分别是涓流-恒流充电电路、扩展充电启动判断-限流电路以及充电完成检测及指示电路。
涓流-恒流充电电路部分如图2所示，该部分由滤波电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、滤波电容C3、稳压电容C4、防反接二极管D1、恒流-涓流充电芯片U1及电池端子BAT组成，滤波电阻R1和滤波电容C3用于防反接二极管D1的完全导通，在涓流充电时，电流较小，防反接二极管D1完全导通，不会因为流过防反接二极管D1的电流小，而在防反接二极管D1上产生较大的压降，不影响充电电流，同时滤波电阻R1和滤波电容C3滤除充电芯片前端的高次纹波，电阻R2用于设置恒流充电时的最大电流值，电容C1和电容C2用于滤除输入到电池端的电流纹波。
扩展充电启动判断-限流电路部分，包括扩展充电启动判断电路部分和扩展充电限流电路部分。如图3所示，扩展充电启动判断电路由电阻R8、电阻R9、上拉电阻R4、比较器U2A和PMOS管T1组成，根据电阻R8和电阻R9设置扩展充电启动电压VR1。启动扩展充电时PMOS管T1导通。如图4所示，扩展充电限流电路包括限流电阻R3，启动扩展充电时，限制充电电流，以免损伤电池。
充电完成检测及指示电路部分，如图5所示，包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、比较器U2B和发光二极管LED1，根据电阻R6和电阻R7设定扩展充电完成电压值VR1，电阻R5和发光二极管LED1用于指示充电完成，当充电完成时，发光二极管LED1灯灭，此时BAT_C1为高电平信号。
作为一个具体实施方式，图6中给出了各个元器件的一种具体电气参数。其中，滤波电阻R1为5.1K电阻，电阻R2为2K电阻，电容C1为0.1uF电容，电容C2、滤波电容C3和稳压电容C4为10uF电容，防反接二极管D1为NSR0302MW2T1型号二极管，上拉电阻R4为2K电阻，电阻R8为60K电阻，电阻R9为25K电阻，限流电阻R3为1欧姆2512封装的电阻，电阻R5为5.1K电阻，电阻R6为25K电阻，电阻R7为68K电阻。应当理解，各个元器件并不局限于图6给出的具体参数值，本领域技术人员容易想到根据实际控制需要(比如实际应用场景)相应调整。
本实施例提供的电池充电管理装置的检测过程如下：插上外部5V电压的USB充电器，VUSB获得5V标准电压，此时电池电压较低，启动涓流-恒流充电电路，开始涓流-恒流充电，当充电一端时间后，比如恒流充电结束或者将要结束时，电池电压VBAT升到一定值后，第一分压支路的分压端电压，即VR1信号满足要求，启动扩展充电启动判断-限流电路，PMOS管T1导通，开始扩展充电。扩展充电分为两个阶段，第一阶段：PMOS管T1和恒流-涓流充电芯片U1两路同时给电池充电，电池电压继续上升，当电池电压上升到一定值后，开始第二阶段充电，恒流-涓流充电芯片U1进入涓流充电模式，结合PMOS管T1给电池充电，充电电流变小，此过程中充电电流持续减小，直到充电完成。当电池充电完成，电池电压跳跃式上升到某个值后，第二分压支路的分压端电压，即VR2信号满足要求，比较器U2B的输出端输出高电平信号，发光二极管LED1中没有电流而熄灭。因此，信号BAT_C1用于判断充电是否完成，信号BAT_C1为低电平时，发光二极管LED1亮，正在充电；信号BAT_C1为高电平时，发光二极管LED1灭，充电完成。
本实施例中，电池充电管理装置还包括电池电压检测支路，如图7所示，恒流-涓流充电芯片的充电端连接电池电压检测支路，电池电压检测支路包括串联设置的电阻R10和电阻R11，电阻R10和电阻R11的具体参数见图7。那么，恒流-涓流充电芯片的充电端连接电池电压检测支路的一端，电池电压检测支路的另一端接地，电池电压检测支路的电压检测输出端(即电阻R10和电阻R11的连接点)用于输出电池电压BAT_C2，比如输出至外部显示设备。可以通过电池电压检测值判断是否充电完成，比如：100％显示充电完成，且100％电池充满。
Claims (7)
1.一种电池充电管理装置，其特征在于，包括恒流-涓流充电芯片、P型开关器件和第一比较器，所述恒流-涓流充电芯片的电能输入端用于连接充电电源，所述恒流-涓流充电芯片的充电端用于连接电池；所述恒流-涓流充电芯片的充电端通过第一分压支路接地，所述第一分压支路的分压端连接所述第一比较器的输入端，所述第一比较器用于当输入的实际电压大于第一预设电压时输出低电平信号，所述第一比较器的输出端连接所述P型开关器件的控制端，所述P型开关器件的输入端用于连接充电电源，所述P型开关器件的输出端连接所述恒流-涓流充电芯片的充电端。
2.根据权利要求1所述的电池充电管理装置，其特征在于，所述电池充电管理装置还包括第二分压支路、发光二极管和第二比较器，所述第二分压支路的一端连接所述恒流-涓流充电芯片的充电端，所述第二分压支路的另一端接地，所述第二分压支路的分压端连接所述第二比较器的输入端，所述第二比较器用于当输入的实际电压大于第二预设电压时输出高电平信号，所述第二比较器的输出端连接所述发光二极管的阴极，所述发光二极管的阳极连接所述P型开关器件的输入端。
3.根据权利要求1所述的电池充电管理装置，其特征在于，所述电池充电管理装置包括输入电源接口，所述输入电源接口用于连接充电电源，所述输入电源接口通过防反接二极管连接所述恒流-涓流充电芯片的电能输入端，所述输入电源接口通过限流电阻连接所述P型开关器件的输入端，所述P型开关器件的输入端通过上拉电阻连接所述P型开关器件的控制端。
4.根据权利要求3所述的电池充电管理装置，其特征在于，所述电池充电管理装置还包括稳压电容，所述输入电源接口通过所述稳压电容接地。
5.根据权利要求1所述的电池充电管理装置，其特征在于，所述电池充电管理装置还包括滤波电路，所述恒流-涓流充电芯片的电能输入端通过所述滤波电路接地。
6.根据权利要求1所述的电池充电管理装置，其特征在于，所述P型开关器件为PMOS管。
7.根据权利要求1所述的电池充电管理装置，其特征在于，所述电池充电管理装置还包括电池电压检测支路，所述恒流-涓流充电芯片的充电端连接所述电池电压检测支路，所述电池电压检测支路的电压检测输出端用于输出电池电压。
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