CN219041446U - 一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，包括锂电池、主控电路、以及分别与主控电路连接的充放电电路、电池状态检测电路与LCD显示电路，所述的主控电路包括控制芯片，所述的电池状态检测电路与锂电池连接采集锂锂电池，所述的充放电电路将工作电压、功耗发送给控制芯片，主控电路控制LCD显示电路显示电池电量百分比。用MCU来实现锂电池的充放电保护，并带有电量百分比显示。

Description

一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路

技术领域

本申请涉及锂电池充放电管理电路领域，尤其是涉及一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路。

背景技术

近年来，由于锂电池具有放电电压稳定、自放电率低、寿命长、无记忆效应、体积小、无公害等诸多优点，被广泛的应用在用电设备上。但由于锂电池特性较为活泼，对电压电流要求较高，如果不对锂电池进行充放电管理，会降低锂电池的使用寿命，同时，锂电池还存在安全隐患。而且为了能够实时检测到锂电池的状态，需要检测到锂电池的电量。目前，市面上的锂电池电量百分比电量显示电路大多利用了电量指示灯进行设计，这个相对常见且应用较广。

相关技术如中国专利申请“多串锂电池充放电管理装置”，申请(专利)号：CN202022754583.0；公开了包括MCU控制电路、充电控制电路、电池接口电路、LED显示电路、电压采集电路以及由相串联的多个锂电池组成的锂电池组，电池接口电路连接锂电池组的各锂电池，MCU控制电路连接充电控制电路、LED显示电路、电压采集电路，电压采集电路、充电控制电路连接电池接口电路，MCU控制电路通过电压采集电路采集锂电池组两端以及中间位置的电压。上述专利申请采用MCU来管理锂电池组，通过监控锂电池组的中点电压及总电压，达到锂电池组的过充过放保护目的；上述专利申请利用已有的MCU进行电池管理，节省了保护IC及MOS的元件成本，有效的降低了产品成本，提高电池的安全系数，提高了产品竞争力。

又如中国专利申请“一种锂电池电量检测装置”，申请(专利)号：CN201521083317.2；该锂电池电量检测装置由直流发电机、稳压电路、电池充放电管理电路、锂电池、电压转换电路及锂电池管理显示电路组成。上述专利申请通过采用四个电量显示电路及单片机组成锂电池管理显示电路，用于显示锂电池的实时电量情况，包括充电情况及放电情况，能够使用户直观地、实时地查看到电池电量的情况，具有较好的人机交互界面，可以对锂电池的电量进行实时监控进而更大程度的合理使用以及保护锂电池。

上述现有技术存在如下问题：显示较为单一，且不够直观而且锂电池电量百分比，显示电路的显示功能有待进一步优化。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，用MCU来实现锂电池充放电保护和驱动电机，并带有电量百分比显示。

本申请采用的技术方案为：一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，包括锂电池、主控电路、以及分别与主控电路连接的充放电电路、电池状态检测电路与LCD显示电路，所述的主控电路包括控制芯片，所述的电池状态检测电路与锂电池连接采集锂锂电池，所述的充放电电路将工作电压、功耗发送给控制芯片，主控电路控制LCD显示电路显示电池电量百分比。

与现有技术相比，本申请的优点在于，将充放电电路、电池状态检测电路分别与控制电路连接。在锂电池工作充放电的状态下，充放电电路将锂电池工作的工作电流、功耗的电信号发送给控制芯片。电池状态检测电路则相应的采集锂电池的电压电信号，并发送给控制芯片，控制芯片可以根据读取到的锂电池工作信息，进而获得锂电池的剩余电量百分比，并控制LCD显示电路显示出剩余电量百分比。本申请采用控制芯片对锂电池进行整体控制，能将充电放电保护和电量显示功能集于一个电路中，提高产品的整体性。电路硬件成本降低，显示更加直接，功耗较小。

在本申请的一些实施例中，所述的控制芯片采用型号为FT62F286A的芯片。

在本申请的一些实施例中，所述的充放电电路包括充电电路与放电电路。

进一步的，所述的充电电路与USB接口连接，USB接口与外部充电电源连接。具体的，所述的USB接口包括六个管脚，其中USB的第二管脚、第五管脚连接充电电路，USB的第四管脚、第五管脚通过电阻后接地。

在本申请的一些实施例中，所述的充电电路包括第一MOS管与第五MOS管，所述的第一MOS管的漏极与控制芯片的第十九管脚连接，第一MOS管的栅极分别通过第三电阻与USB接口连接、通过第四电阻接地，第一MOS管的源极接地。当充电器插入，USB接口处于高电平，第三电阻、第四电阻分压，第一MOS管被导通，此时控制芯片的第十九管脚被拉低，从而实现对控制芯片的休眠唤醒功能。

所述的控制芯片的第二十管脚与第五MOS管的栅极连接，所述的第五MOS管的源极接地，第五MOS管的漏极与第四MOS管的栅极连接，第四MOS管的的源极与USB接口连接，第四MOS管的漏极通过第一二极管与升压电路连接。

当控制芯片的第二十管脚处于高电平时，第五MOS管被导通，此时第四MOS管的gate与USB接口之间产生了压降，从而促使第四MOS管处于导通状态。当控制芯片的第二十管脚处于低电平时，第四MOS管处于断开状态。至此实现了控制电路对本申请充电功能的控制。

在本申请的一些实施例中，本申请包括升压电路，所述的升压电路包括升压芯片，锂电池连接升压芯片，升压芯片输出供电电压。所述的供电电压为控制芯片和LCD供电。

具体的，所述的升压芯片采用型号为PW5100的芯片，升压芯片的第一管脚与控制芯片的第二十一管脚连接，所述的锂电池与升压芯片的第五管脚连接。利用PW5100芯片低静态高效率的特性，在锂电池变化的时候，通过控制使能脚(第一管脚)，选择是否输出升压电压。

在本申请的一些实施例中，所述的放电电路包括第七MOS管、第六MOS管与按钮开关，所述的第六MOS管的漏极与控制芯片的第十八管脚连接，第六MOS管的源极、栅极接地，所述的第六MOS管的栅极通过按钮开关与放电输出正极端连接，所述的第七MOS管的栅极与控制芯片的第十七管脚连接，第七MOS管的源极通过信号采集电阻与放电输出负极端连接，第七MOS管的源极与控制芯片的第十五管脚连接，所述的第七MOS管的漏极与按钮开关连接。

控制芯片的第十七管脚用于放电回路的控制，当控制芯片的第十七管脚处于高电平时，第七MOS管处于导通状态。当控制芯片的第十七管脚处于低电平时，放电负回路处于断开状态，从而控制放电电路的断开。

进一步的，所述的放电电路还包括正反向控制电路，通过拨动开关选择档位可以实现放电电路的正向输出、反向输出或者不输出。

在本申请的一些实施例中，电池状态检测电路包括电压检测电路与电池温度检测电路。

所述的电压检测电路包括第十二电阻与第六电容，第十二电阻的一端与锂电池连接，第十二电阻的另一端与控制芯片的第十四管脚连接，所述的第十二电阻的另一端通过第六电容后接地。电压检测电路用于监控锂电池。通过MCU的AD功能来采集锂电池，进而来控制充放电。

电池温度检测电路包括热敏电阻，热敏电阻并联第七电容，热敏电阻的一端通过第十三电阻与控制芯片的第二十三管脚连接，热敏电阻的一端与控制芯片的第二十二管脚连接，热敏电阻的另一端接地。

是实际操作中，热敏电阻需要通过导热硅胶与电池有效粘合在一起。实现检测锂电池在充放电过程中的电池温度。当温度超出充放电的设计参数时，起到控制充放电的作用。控制芯片的第二十三管脚在此电路中用于温度检测的控制，同时在LCD显示电路中用于背光灯的控制。

在本申请的一些实施例中，LCD显示电路包括LCD显示屏，LCD显示屏的管脚与控制芯片的管脚连接。LCD显示屏用来显示电量百分比。控制芯片通过电压检测电路，电流检测电路，将采集到的电压和电流进行换算，再将信号采集电阻采集到的电压和电阻功耗进行计算，得到充放电电流在时间上的乘积，进而显示电池的电量百分比。

在符合本领域常识的基础上，上述各实施方式可任意组合。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1为本申请的原理框图；

图2为本申请的电路图；

图3为本申请中的主控电路图；

图4为本申请中的充电电路、升压电路图；

图5为本申请中的放电电路图；

图6为本申请中的LCD显示电路图。

其中，附图标记具体说明如下：

V_Battary、锂电池；VDD、供电电压；RT1、热敏电阻；U1、控制芯片；USB1、

USB接口；Q1、第一MOS管；Q4、第四MOS管；Q5、第五MOS管；Q6、第六MOS管；Q7、第七MOS管；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R12、第十二电阻；R13、第十三电阻；D1、第一二极管；U2、升压芯片；S1、按钮开关；RS1、信号采集电阻；C6、第六电容；C7、第七电容。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请作详细的说明。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，如图1、图2所示：包括锂电池、主控电路、以及分别与主控电路连接的充放电电路、电池状态检测电路与LCD显示电路，所述的主控电路包括控制芯片U1，所述的电池状态检测电路与锂电池连接采集锂锂电池，所述的充放电电路将工作电压、功耗发送给控制芯片U1，主控电路控制LCD显示电路显示电池电量百分比。

在锂电池工作充放电的状态下，充放电电路将锂电池工作的工作电流、功耗的电信号发送给控制芯片U1。电池状态检测电路则相应的采集锂电池的电压电信号，并发送给控制芯片U1，控制芯片U1可以根据读取到的锂电池工作信息，进而获得锂电池的剩余电量百分比，并控制LCD显示电路显示出剩余电量百分比。本申请采用控制芯片U1对锂电池进行整体控制，能将充电放电保护和电量显示功能集于一个电路中，提高产品的整体性。电路硬件成本降低，显示更加直接，功耗较小。

如图3所示：所述的控制芯片U1采用型号为FT62F286A的芯片。

所述的充放电电路包括充电电路与放电电路。进一步的，所述的充电电路与USB接口USB1连接，USB接口USB1与外部充电电源连接。具体的，所述的USB接口USB1包括六个管脚，其中USB的第二管脚、第五管脚连接充电电路，USB的第四管脚、第五管脚通过电阻后接地。

如图4所示：所述的充电电路包括第一MOS管Q1与第五MOS管Q5，所述的第一MOS管Q1的漏极与控制芯片U1的第十九管脚连接，第一MOS管Q1的栅极分别通过第三电阻R3与USB接口USB1连接、通过第四电阻R4接地，第一MOS管Q1的源极接地。当充电器插入，USB接口USB1处于高电平，第三电阻R3、第四电阻R4分压，第一MOS管Q1被导通，此时控制芯片U1的第十九管脚被拉低，从而实现对控制芯片U1的休眠唤醒功能。

所述的控制芯片U1的第二十管脚与第五MOS管Q5的栅极连接，所述的第五MOS管Q5的源极接地，第五MOS管Q5的漏极与第四MOS管Q4的栅极连接，第四MOS管Q4的的源极与USB接口USB1连接，第四MOS管Q4的漏极通过第一二极管D1与升压电路连接。

当控制芯片U1的第二十管脚处于高电平时，第五MOS管Q5被导通，此时第四MOS管Q4的gate与USB接口USB1之间产生了压降，从而促使第四MOS管Q4处于导通状态。当控制芯片U1的第二十管脚处于低电平时，第四MOS管Q4处于断开状态。至此实现了控制电路对本申请充电功能的控制。

如图4所示，本申请包括升压电路，所述的升压电路包括升压芯片U2，锂电池V_Battary连接升压芯片U2，升压芯片U2输出供电电压VDD。所述的供电电压VDD为控制芯片U1和LCD供电。具体的，所述的升压芯片U2采用型号为PW5100的芯片，升压芯片U2的第一管脚与控制芯片U1的第二十一管脚连接，所述的锂电池V_Battary与升压芯片U2的第五管脚连接。利用PW5100芯片低静态高效率的特性，在锂电池V_Battary变化的时候，通过控制使能脚(第一管脚)，选择是否输出升压电压。

如图5所示，所述的放电电路包括第七MOS管Q7、第六MOS管Q6与按钮开关S1，所述的第六MOS管Q6的漏极与控制芯片U1的第十八管脚连接，第六MOS管Q6的源极、栅极接地，所述的第六MOS管Q6的栅极通过按钮开关S1与放电输出正极端连接，所述的第七MOS管Q7的栅极与控制芯片U1的第十七管脚连接，第七MOS管Q7的源极通过信号采集电阻RS1与放电输出负极端连接，第七MOS管Q7的源极与控制芯片U1的第十五管脚连接，所述的第七MOS管Q7的漏极与按钮开关S1连接。

控制芯片U1的第十七管脚用于放电回路的控制，当控制芯片U1的第十七管脚处于高电平时，第七MOS管Q7处于导通状态。此时如图5所示：放电正回路为B+到M+；放电负回路为依次从M-、Q7、RS1到B-；当控制芯片U1的第十七管脚处于低电平时，放电负回路处于断开状态，从而控制放电电路的断开。

而其中的放电电流检测：当控制芯片U1的第十五管脚处于低电平(无效)时，IS用于采集在放电控制时的负载的电流。

充电电流检测：当控制芯片U1的第十五管脚处于高电平时，控制芯片U1的第十五管脚会产生一个偏置电压，大约为0.455V，考虑到当电池处于充电状态时，如图5所示，电流的方向为B-到B+，此时IS会出现一个小于0的信号，而控制芯片U1无法采集这种信号，所以引入了一个偏置电压可以有效的检测到这个负信号。

进一步的，所述的放电电路还包括正反向控制电路，通过拨动开关SW1选择档位可以实现放电电路的正向输出、反向输出或者不输出。

如图3所示：电池状态检测电路包括电压检测电路与电池温度检测电路。

所述的电压检测电路包括第十二电阻R12与第六电容C6，第十二电阻R12的一端与锂电池V_Battary连接，第十二电阻R12的另一端与控制芯片U1的第十四管脚连接，所述的第十二电阻R12的另一端通过第六电容C6后接地。电压检测电路用于监控锂电池V_Battary。通过MCU的AD功能来采集锂电池V_Battary，进而来控制充放电。

电池温度检测电路包括热敏电阻RT1，热敏电阻RT1并联第七电容C7，热敏电阻RT1的一端通过第十三电阻R13与控制芯片U1的第二十三管脚连接，热敏电阻RT1的一端与控制芯片U1的第二十二管脚连接，热敏电阻RT1的另一端接地。

是实际操作中，热敏电阻RT1需要通过导热硅胶与电池有效粘合在一起。实现检测锂电池V_Battary在充放电过程中的电池温度。当温度超出充放电的设计参数时，起到控制充放电的作用。控制芯片U1的第二十三管脚在此电路中用于温度检测的控制，同时在LCD显示电路中用于背光灯的控制。

如图6所示，LCD显示电路包括LCD显示屏，LCD显示屏的管脚与控制芯片U1的管脚连接。LCD显示屏用来显示电量百分比。控制芯片U1通过电压检测电路，将采集到的电压进行换算，再将信号采集电阻RS1采集到的电压和电阻功耗进行计算进而显示电池的电量百分比。

以上对本申请进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，其特征在于包括锂电池、主控电路、以及分别与主控电路连接的充放电电路、电池状态检测电路与LCD显示电路，所述的主控电路包括控制芯片，所述的电池状态检测电路与锂电池连接采集锂锂电池，所述的充放电电路将工作电压、功耗发送给控制芯片，主控电路控制LCD显示电路显示电池电量百分比。

2.根据权利要求1所述的一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，其特征在于所述的控制芯片采用型号为FT62F286A的芯片。

3.根据权利要求1所述的一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，其特征在于所述的充放电电路包括充电电路与放电电路；所述的充电电路与USB接口连接，USB接口与外部充电电源连接。

4.根据权利要求3所述的一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，其特征在于所述的充电电路包括第一MOS管与第五MOS管，所述的第一MOS管的漏极与控制芯片的第十九管脚连接，第一MOS管的栅极分别通过第三电阻与USB接口连接、通过第四电阻接地，第一MOS管的源极接地。

5.根据权利要求3所述的一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，其特征在于所述的控制芯片的第二十管脚与第五MOS管的栅极连接，所述的第五MOS管的源极接地，第五MOS管的漏极与第四MOS管的栅极连接，第四MOS管的源极与USB接口连接，第四MOS管的漏极通过第一二极管与升压电路连接。

6.根据权利要求1所述的一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，其特征在于还包括升压电路，所述的升压电路包括升压芯片，锂电池连接升压芯片，升压芯片输出供电电压；所述的升压芯片采用型号为PW5100的芯片，升压芯片的第一管脚与控制芯片的第二十一管脚连接，所述的锂电池与升压芯片的第五管脚连接。

7.根据权利要求3所述的一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，其特征在于所述的放电电路包括第七MOS管、第六MOS管与按钮开关，所述的第六MOS管的漏极与控制芯片的第十八管脚连接，第六MOS管的源极、栅极接地，所述的第六MOS管的栅极通过按钮开关与放电输出正极端连接，所述的第七MOS管的栅极与控制芯片的第十七管脚连接，第七MOS管的源极通过信号采集电阻与放电输出负极端连接，第七MOS管的源极与控制芯片的第十五管脚连接，所述的第七MOS管的漏极与按钮开关连接。

8.根据权利要求1所述的一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，其特征在于电池状态检测电路包括电压检测电路与电池温度检测电路；所述的电压检测电路包括第十二电阻与第六电容，第十二电阻的一端与锂电池连接，第十二电阻的另一端与控制芯片的第十四管脚连接，所述的第十二电阻的另一端通过第六电容后接地。

9.根据权利要求8所述的一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，其特征在于电池温度检测电路包括热敏电阻，热敏电阻并联第七电容，热敏电阻的一端通过第十三电阻与控制芯片的第二十三管脚连接，热敏电阻的一端与控制芯片的第二十二管脚连接，热敏电阻的另一端接地。

10.根据权利要求1所述的一种带百分比电量显示的手电钻驱动电路，其特征在于LCD显示电路包括LCD显示屏，LCD显示屏的管脚与控制芯片的管脚连接。

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