CN218888174U - 一种锂电池充电管理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种锂电池充电管理电路，属于电池充电领域。本实用新型包括：将充电器插入判断电路的一端与充电器连接，另一端与锂电池充电电路连接；充电‑满电检测切换电路的一端与锂电池充电电路连接，另一端与锂电池进行连接；电池电压采集电路与锂电池进行连接；锂电池充电管理电路工作时，重复进行以下过程：充电‑满电检测切换电路断开充电回路，然后电池电压采集电路采集锂电池电压，在锂电池电压未达到标称电压时，充电‑满电检测切换电路再接通充电回路；直到电池充满；充电器插入判断电路判断是否有充电器插入。本实用新型可对充电中电池的电量做实时的跟踪与检测，保证了电池电压检测的准确性，避免了电量浪费。

Description

一种锂电池充电管理电路

技术领域

本实用新型涉及电池充电领域，尤其涉及一种锂电池充电管理电路。

背景技术

单一的充电芯片虽然能解决锂电池充电的问题，但只能提供充满与正在充电两种指示状态，无法对充电中电池的电量做出实时的跟踪与检测，使得这种芯片只能在一些玩具或者低需求的产品上使用。由于上述两种原因，某些手机使用软件来计算电池容量，这可能无法满足快速充电的要求，且算法较为复杂。

由此可知，目前市面上关于锂电池充电管理具体包括两种技术方案。方案1：采用专门的锂电池充电芯片，该种芯片内部集成电量检测模块与测量算法，可通过通信总线进行电池电量的实时读取，但价格昂过，供货渠道不规范。方案2：采用单一的充电芯片，此类芯片虽然能解决锂电池充电的问题，但只能提供充满与正在充电两种指示状态，无法对充电中电池的电量做实时的跟踪与检测。由于上述两种原因，某些手机使用软件来计算电池容量，这可能无法满足快速充电的要求，且算法较为复杂。因此一款价格便宜且性能较为优良的锂电池充电管理电路，对于提高整机的性价比有非常重要的意义。

根据图1所示，现有的一个方案采用的是TP4056芯片做的锂电池充电电路，将供电电源VCC与地端GND接入芯片的7脚与3脚，将锂电池置于芯片的BAT端与地端之间，即可对锂电池进行充电，两个发光二极管D1和D2通过两个限流电阻R3和R4接到TP4056的CHRG端和STDBY端，作为判断锂电池充电与充满的标识。当锂电池电量尚未充满时，D2被点亮，D1熄灭；当锂电池电量充满时，D1被点亮，D2熄灭；只提供了充电功能，以及充满与正在充电两种指示状态。

本实用新型提供的一种锂电池充电管理电路，能对充电中电池的电量做出实时的跟踪与检测，且避免了无效充电导致的电量浪费。本实用新型除可应用于包括手机和数码产品等消费电子产品外，还可应用于手持式生化测试仪等产品。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种锂电池充电管理电路，包括充电器插入判断电路、锂电池充电电路、充电-满电检测切换电路和电池电压采集电路；充电器插入判断电路的一端与充电器连接，另一端与锂电池充电电路连接；充电-满电检测切换电路一端与锂电池充电电路连接，另一端与锂电池进行连接；电池电压采集电路与锂电池进行连接；充电器插入判断电路进行是否有充电器插入的判断。在所述采集锂电池电压时，将采集的锂电池电压转换成电池电量格数或百分比在屏幕上进行显示。可对充电中电池的电量做实时的跟踪与检测，保证了电池电压检测的准确性，避免了电量浪费。

本实用新型提供了一种锂电池充电管理电路，包括充电器插入判断电路、锂电池充电电路、充电-满电检测切换电路和电池电压采集电路；充电器插入判断电路的一端与充电器连接，另一端与锂电池充电电路连接；充电-满电检测切换电路的一端与锂电池充电电路连接，另一端与锂电池进行连接；电池电压采集电路与锂电池进行连接；

锂电池充电管理电路工作时，重复进行以下过程：充电-满电检测切换电路断开充电回路，然后电池电压采集电路采集锂电池电压，在锂电池电压未达到标称电压时，充电-满电检测切换电路再接通充电回路；直到电池充满；

充电器插入判断电路判断是否有充电器插入。

优选地，在采集锂电池电压时，将采集的锂电池电压转换成电池电量格数或百分比在屏幕上进行显示。

优选地，充电-满电检测切换电路包括：MOS管、第二电阻、第三电阻、第四电阻和互锁开关电路；第二电阻的两端分别连接MOS管的漏极和第三电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第二电阻和第三电阻串联；第四电阻的两端分别连接MOS管的源极和栅极；MOS管的漏极通过锂电池输入端连接锂电池；互锁开关电路连接MOS管的源极和栅极；MOS管的源极连接锂电池充电电路。

优选地，MOS管具有毫欧级别的RDS值。

优选地，互锁开关电路包括：第一开关电路和第二开关电路；第一开关电路连接所述MOS管的栅极和源极，第二开关电路连接充电/电压检测切换端和第一开关电路。

优选地，第一开关电路包括第一三极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻；所述第二开关电路包括第二三极管、第八电阻、第九电阻；第五电阻的两端分别连接第一三极管的基极和第二三极管的集电极；第六电阻的两端分别连接第一三极管的基极和地端；第七电阻的两端分别连接MOS管的源极和第二三极管的集电极；第八电阻的两端分别连接第二三极管的基极和充电/电压检测切换端；第九电阻的两端分别连接第二三极管的基极和地端；第一三极管和第二三极管的发射极接地。

优选地，充电器插入判断电路包括第一电阻和稳压二极管；第一电源通过第一电阻的一端接入锂电池充电管理电路，第一电阻的另一端连接稳压二极管的负极；稳压二极管的正极接地；将稳压二极管的负极连接插入检测端。

优选地，电池电压采集电路包括运算放大器、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻和去耦电容；第十六电阻的两端分别连接运算放大器的管脚1和管脚2；第十七电阻的一端连接运算放大器的管脚2，另一端通过锂电池输入端连接锂电池；第十八电阻的两端分别连接运算放大器的管脚3和基准电压端，运算放大器的管脚8连接第二电源，运算放大器的管脚7和管脚6相连，运算放大器的管脚5接地；运放输出检测端通过运算放大器的管脚1接入电池电压采集电路；所述第二电源通过去耦电容接地。

优选地，运算放大器与第十六电阻、第十七电阻和第十八电阻通过组成差分电路来采集锂

电池电压，其公式如下：

V3＝(1+R70/R71)*V2-R70/R71*V1；

其中，V3为运放输出电压，V1为锂电池输入电压，V2为基准电压，R70为第十六电阻，R71为第十七电阻。

与现有技术相对比，本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型的一种锂电池充电管理电路，利用充电-满电检测切换电路，在进行锂电池电压检测时，断开充电回路只测电池两端电压；避免了在充电的过程中，如果直接进行电压检测会造成测量值失真的问题；可以降低充电回路对后面的电池电压检测造成的测量干扰，保证了电池电压检测的准确。

2.本实用新型一种锂电池充电管理电路，在对锂电池电压进行采集时，将采集的锂电池电压转换成电池电量格数或百分比在屏幕上进行显示，实现了对充电中电池的电量的实时跟踪与检测；解决了只有充电功能、充电和满电的LED指示，缺少锂电池在充电过程中实时的电压检测的问题。

3.本实用新型一种锂电池充电管理电路，利用充电器插入判断电路，在进行充电管理的过程中同时监测充电器的插入状态，避免了无效充电导致的电量浪费。

4.本实用新型一种锂电池充电管理电路，MOS管具有毫欧级别的RDS值，保证了充电时，MOS管上产生的热量较低。

附图说明

图1为现有技术的一种锂电池充电电路的电路图；

图2为本实用新型的一种锂电池充电管理电路中充电器插入判断电路、锂电池充电电路和充电-满电检测切换电路之间进行连接的一个实施例的电路图；

图3为本实用新型的一种锂电池充电管理电路中电池电压采集电路的一个实施例的电路图；

图4为本实用新型的一种锂电池充电管理电路中充电器插入判断电路、锂电池充电电路和充电-满电检测切换电路之间进行连接的另一个实施例的电路图。

图中，V1、锂电池输入电压；V2、基准电压；V3、运放输出电压；Q2、第一三极管；Q13、第二三极管；Q23、第三三极管；Q24、第四三极管；Q1、MOS管；Q15、稳压二极管；R24、第一电阻；R25、第二电阻；R28、第三电阻；R43、第四电阻；R44、第五电阻；R45、第六电阻；R57、第七电阻；R58、第八电阻；R59、第九电阻；R60、第十电阻；R61、第十一电阻、R62、第十二电阻；R64、第十三电阻；R65、第十四电阻；R68、第十五电阻；R70、第十六电阻；R71、第十七电阻；R72、第十八电阻；U16、运算放大器；C45、滤波电容；C87、去耦电容；Power_In、第一电源；VREF、基准电压端；Vcc3.3、第二电源；Battery_Input、锂电池输入端；ADC_TEST、运放输出检测端；Charge Test、充电/电压检测切换端；Insert_test、插入检测端。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如附图2-3所示，根据本实用新型的一个具体实施方案，下面对本实用新型的一种锂电池充电管理电路进行详细说明。

本实用新型提供了一种锂电池充电管理电路，包括充电器插入判断电路、锂电池充电电路、充电-满电检测切换电路和电池电压采集电路；充电器插入判断电路的一端与充电器连接，另一端与锂电池充电电路连接；充电-满电检测切换电路的一端与锂电池充电电路连接，另一端与锂电池进行连接；电池电压采集电路与锂电池进行连接；其中，锂电池充电电路采用TP4056芯片，电池电压采集电路中的运算放大器U16采用LM358双运算放大器，充电-满电检测切换电路中的MOS管Q1采用PMOS管。

锂电池充电管理电路工作时，重复进行以下过程：充电-满电检测切换电路断开充电回路，然后电池电压采集电路采集锂电池电压，在锂电池电压未达到标称电压时，充电-满电检测切换电路再接通充电回路；直到电池充满；充电器插入判断电路判断是否有充电器插入。

实施例2

如附图2-3所示，根据本实用新型的一个具体实施方案，下面对本实用新型的一种锂电池充电管理电路进行详细说明。

本实用新型提供了一种锂电池充电管理电路，包括充电器插入判断电路、锂电池充电电路、充电-满电检测切换电路和电池电压采集电路；充电器插入判断电路的一端与充电器连接，另一端与锂电池充电电路连接；充电-满电检测切换电路的一端与锂电池充电电路连接，另一端与锂电池进行连接；电池电压采集电路与锂电池进行连接。

其中，充电器插入判断电路包括第一电阻R24和稳压二极管Q15；第一电源Power_In通过第一电阻R24的一端接入锂电池充电管理电路，第一电阻R24的另一端连接稳压二极管Q15的负极；稳压二极管Q15的正极接地；将稳压二极管Q15的负极连接插入检测端Insert_test。

当检测到充电器插入本电路时，充电器插入判断电路上的稳压二极管Q15会将充电器输出电压(即模块输入电压)稳定到3.3V，稳压后的电压值可作为判断是否有充电器插入的标志。

实施例3

如附图2-3所示，根据本实用新型的一个具体实施方案，下面对本实用新型的一种锂电池充电管理电路进行详细说明。

本实用新型提供了一种锂电池充电管理电路，包括充电器插入判断电路、锂电池充电电路、充电-满电检测切换电路和电池电压采集电路；充电器插入判断电路的一端与充电器连接，另一端与锂电池充电电路连接；充电-满电检测切换电路的一端与锂电池充电电路连接，另一端与锂电池进行连接；电池电压采集电路与锂电池进行连接。

其中，充电-满电检测切换电路包括：MOS管Q1、第二电阻R25、第三电阻R28、第四电阻R43和互锁开关电路；MOS管Q1为PMOS管，且具有毫欧级别的RDS值；第二电阻R25的两端分别连接MOS管Q1的漏极和第三电阻R28的一端，第三电阻R28的另一端接地，第二电阻R25和第三电阻R28串联；第四电阻R43的两端分别连接MOS管Q1的源极和栅极；MOS管Q1的漏极通过锂电池输入端连接锂电池；互锁开关电路连接MOS管Q1的源极和栅极；MOS管Q1的源极连接锂电池充电电路。

互锁开关电路包括：第一NPN型开关电路和第二NPN型开关电路；第一NPN型开关电路连接MOS管Q1的栅极和源极，第二NPN型开关电路连接充电/电压检测切换端和第一NPN型开关电路；第一NPN型开关电路包括第一三极管Q2、第五电阻R44、第六电阻R45、第七电阻R57；第二NPN型开关电路包括第二三极管Q13、第八电阻R58、第九电阻R59；第五电阻R44的两端分别连接第一三极管Q2的基极和第二三极管Q13的集电极；第六电阻R45的两端分别连接第一三极管Q2的基极和地端；第七电阻R57的两端分别连接MOS管Q1的源极和第二三极管Q13的集电极；第八电阻R58的两端分别连接第二三极管Q13的基极和充电/电压检测切换端Charge_Test；第九电阻R59的两端分别连接第二三极管Q13的基极和地端；第一三极管Q2和第二三极管Q13的发射极接地。

互锁开关电路控制MOS管Q1的导通与断开；MOS管Q1控制着锂电池充电电路是开启还是断开状态，当MOS管Q1导通时，充电器的输出电压经过锂电池充电电路的处理后，再经过MOS管Q1对锂电池进行充电；当MOS管Q1断开时，锂电池被停止充电。

当充电/电压检测切换端Charge_Test无输入或者输入为低电平时，第二三极管Q13截止，第二三极管Q13的集电极置高，第二三极管Q13这条回路相当于断开；锂电池充电电路的输出电压经过滤波电容C45滤波后，在第五电阻R44、第六电阻R45和第七电阻R57这三个电阻上进行分压，为第一三极管Q2的基极提供一个合适的偏置电压，第一三极管Q2饱和导通，第一三极管Q2导通后将MOS管Q1的栅极电位接近0V，MOS管Q1的栅极电位低于源极电位，由于使用的是PMOS管，当VGS<0，MOS管Q1被打开。

当充电/电压检测切换端Charge_Test为高电平时，第二三极管Q13处于饱和导通状态，第二三极管Q13的集电极的电位约为0V，即第一三极管Q2的基极电位为0V，第一三极管Q2截止，MOS管Q1的VGS＝0，MOS管Q1处于关断状态,当MOS管Q1关断时，电池电压采集电路会检测锂电池的电压值。

实施例4

如附图2-3所示，根据本实用新型的一个具体实施方案，下面对本实用新型的一种锂电池充电管理电路进行详细说明。

本实用新型提供了一种锂电池充电管理电路，包括充电器插入判断电路、锂电池充电电路、充电-满电检测切换电路和电池电压采集电路；充电器插入判断电路的一端与充电器连接，另一端与锂电池充电电路连接；充电-满电检测切换电路的一端与锂电池充电电路连接，另一端与锂电池进行连接；电池电压采集电路与锂电池进行连接。

其中，电池电压采集电路包括运算放大器U16、第十六电阻R70、第十七电阻R71、第十八电阻R72和去耦电容C87；第十六电阻R70的两端分别连接运算放大器U16的管脚1和管脚2；第十七电阻R71的一端连接运算放大器U16的管脚2，另一端通过锂电池输入端Battery_Input连接锂电池；第十八电阻R72的两端分别连接运算放大器U16的管脚3和基准电压端VREF，运算放大器U16的管脚8连接第二电源Vcc3.3，运算放大器U16的管脚7和管脚6相连，运算放大器U16的管脚5接地；运放输出检测端ADC_TEST通过运算放大器U16的管脚1接入电池电压采集电路；第二电源Vcc3.3通过去耦电容C87接地。

运算放大器U16与第十六电阻R70、第十七电阻R71和第十八电阻R72通过组成差分电路来采集锂电池电压，其公式如下：

V3＝(1+R70/R71)*V2-R70/R71*V1。

实施例5

如附图3-4所示，根据本实用新型的一个具体实施方案，下面对本实用新型的一种锂电池充电管理电路进行详细说明。

本实用新型提供了一种锂电池充电管理电路，包括充电器插入判断电路、锂电池充电电路、充电-满电检测切换电路和电池电压采集电路；充电器插入判断电路的一端与充电器连接，另一端与锂电池充电电路连接；充电-满电检测切换电路的一端与锂电池充电电路连接，另一端与锂电池进行连接；电池电压采集电路与锂电池进行连接。

其中，充电-满电检测切换电路包括：MOS管Q1、第十三电阻R64、第十四电阻R65、第十五电阻R58和互锁开关电路；MOS管Q1为PMOS管，且具有毫欧级别的RDS值；第十三电阻R64的两端分别连接MOS管Q1的漏极和第十四电阻R65的一端，第十四电阻R65的另一端接地，第十三电阻R64和第十四电阻R65串联；第十五电阻R58的两端分别连接MOS管Q1的源极和栅极；MOS管Q1的漏极通过锂电池输入端连接锂电池；互锁开关电路连接MOS管Q1的源极和栅极；MOS管Q1的源极连接锂电池充电电路。

互锁开关电路包括：第一PNP型开关电路和第二PNP型开关电路；第一PNP型开关电路连接MOS管Q1的栅极和源极，第二PNP型开关电路连接充电/电压检测切换端和第一PNP型开关电路；第一PNP型开关电路包括第四三极管Q24、第七电阻R57、第十电阻R60、第十二电阻R62；第二PNP型开关电路包括第三三极管Q23、第八电阻R58、第十一电阻R61；第七电阻R57的两端分别连接第四三极管Q24的基极和MOS管Q1的源极；第十电阻R60的两端分别连接第三三极管Q23的发射极和地端；第十二电阻R62的两端分别连接第四三极管Q24的基极和第三三极管Q23的发射极；第八电阻R58的一端连接第三三极管Q23的基极，另一端连接充电/电压检测切换端Charge_Test；第十一电阻R61的两端分别连接第三三极管Q23的基极和集电极；第三三极管Q23和第四三极管Q24的发射极接地。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂电池充电管理电路，其特征在于，包括充电器插入判断电路、锂电池充电电路、充电-满电检测切换电路和电池电压采集电路；充电器插入判断电路的一端与充电器连接，另一端与锂电池充电电路连接；充电-满电检测切换电路的一端与锂电池充电电路连接，另一端与锂电池进行连接；电池电压采集电路与锂电池进行连接；

所述锂电池充电管理电路工作时，重复进行以下过程：充电-满电检测切换电路断开充电回路，然后电池电压采集电路采集锂电池电压，在锂电池电压未达到标称电压时，充电-满电检测切换电路再接通充电回路；直到电池充满；

充电器插入判断电路判断是否有充电器插入。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池充电管理电路，其特征在于，在所述采集锂电池电压时，将采集的锂电池电压转换成电池电量格数或百分比在屏幕上进行显示。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池充电管理电路，其特征在于，所述充电-满电检测切换电路包括：MOS管、第二电阻、第三电阻、第四电阻和互锁开关电路；第二电阻的两端分别连接MOS管的漏极和第三电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第二电阻和第三电阻串联；第四电阻的两端分别连接MOS管的源极和栅极；MOS管的漏极通过锂电池输入端连接锂电池；互锁开关电路连接MOS管的源极和栅极；MOS管的源极连接锂电池充电电路。

4.根据权利要求3所述的一种锂电池充电管理电路，其特征在于，所述MOS管具有毫欧级别的RDS值。

5.根据权利要求3所述的一种锂电池充电管理电路，其特征在于，所述互锁开关电路包括：第一开关电路和第二开关电路；第一开关电路连接所述MOS管的栅极和源极，第二开关电路连接充电/电压检测切换端和第一开关电路。

6.根据权利要求5所述的一种锂电池充电管理电路，其特征在于，所述第一开关电路包括第一三极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻；所述第二开关电路包括第二三极管、第八电阻、第九电阻；第五电阻的两端分别连接第一三极管的基极和第二三极管的集电极；第六电阻的两端分别连接第一三极管的基极和地端；第七电阻的两端分别连接MOS管的源极和第二三极管的集电极；第八电阻的两端分别连接第二三极管的基极和充电/电压检测切换端；第九电阻的两端分别连接第二三极管的基极和地端；第一三极管和第二三极管的发射极接地。

7.根据权利要求1所述的一种锂电池充电管理电路，其特征在于，所述充电器插入判断电路包括第一电阻和稳压二极管；第一电源通过第一电阻的一端接入锂电池充电管理电路，第一电阻的另一端连接稳压二极管的负极；稳压二极管的正极接地；将稳压二极管的负极连接插入检测端。

8.根据权利要求1所述的一种锂电池充电管理电路，其特征在于，所述电池电压采集电路包括运算放大器、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻和去耦电容；第十六电阻的两端分别连接运算放大器的管脚1和管脚2；第十七电阻的一端连接运算放大器的管脚2，另一端通过锂电池输入端连接锂电池；第十八电阻的两端分别连接运算放大器的管脚3和基准电压端，运算放大器的管脚8连接第二电源，运算放大器的管脚7和管脚6相连，运算放大器的管脚5接地；运放输出检测端通过运算放大器的管脚1接入电池电压采集电路；所述第二电源通过去耦电容接地。

9.根据权利要求8所述的一种锂电池充电管理电路，其特征在于，所述运算放大器与第十六电阻、第十七电阻和第十八电阻通过组成差分电路来采集锂电池电压，其公式如下：

V3＝(1+R70/R71)*V2-R70/R71*V1；

其中，V3为运放输出电压，V1为锂电池输入电压，V2为基准电压，R70为第十六电阻，R71为第十七电阻。

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