CN219477621U - 并联式工作小型锂电池充电管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子领域，尤其涉及一种并联式工作小型锂电池充电管理系统，包括标称电压相同的主电池和辅电池、DC电源、充电芯片、电压参考，其中主电池和辅电池的正极分别接主、辅输出二极管，然后并联作为总输出；还包括用于给主电池和辅电池充电的主充电电路和辅充电电路；该系统采用两套结构相似的充电分配系统按照确定的顺序先后为主辅两个锂电池充电，可实现自动判断电池是否需要充电，充电过程无需外界干预，允许随时断掉充电输入或输出端，也允许充电过程中让被供电的对象正常工作，以较低成本解决了并联工作的锂电池充电问题，在保持了锂电池供电系统供电电压不变的前提下配合常见充电芯片，实现了为并联工作的锂电池充电。

Description

并联式工作小型锂电池充电管理系统

技术领域

本实用新型涉及电子领域，尤其是一种并联式工作小型锂电池充电管理系统。

背景技术

常用的以低成本锂电池供电的小型电子系统，标准锂电池电压为制式的3.7V或7.4V，常见的充电芯片也是以这两个电压为目标设计的。当需要延长电子系统工作时间时，常用定做专用大容量锂电池或者增加标准锂电池数量的方式来实现。定做电池的成本较高，很多情况下用户希望能选用市场上的现成锂电池货架产品，同时使用旧有的制式充电电压的充电芯片构成的充电电路。因此通常用增加标准锂电池数量的方式实现延长工作时间的要求，如果用串联方式增加，则等于改变了电子系统的供电电压，因此不可取。但锂电池不能直接并联使用，将锂电池正极输出端串联一个二极管后再并联则是可行的，然而这会使锂电池的充电变得困难，必须设计专用的充电管理电路。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种并联式工作小型锂电池充电管理系统，以解决以二极管方式并联锂电池之后充电困难，难以使用常见充电芯片为锂电池充电，缺少专用的充电管理电路的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种并联式工作小型锂电池充电管理系统，通过DC电源接充电芯片为其供电，系统包括标称电压相同的主电池和辅电池、电压参考，其中主电池和辅电池的正极分别接主、辅输出二极管，然后并联作为总输出；

还包括用于给主电池和辅电池充电的主充电电路和辅充电电路；

主充电电路包括：电子开关K₁、与门电路L₁、滞回比较器M₁和主输出二极管，电子开关K₁的输入端接充电芯片的输出端，电子开关K₁的输出端接主电池的正极和主输出二极管的阴极，滞回比较器M₁的两个输入端，一个接电压参考的输出端，另一个接主电池的正极，滞回比较器M₁的输出端接与门电路L₁的一个输入端，与门电路L₁的另一个输入端接DC电源，与门电路L₁输出端接电子开关K₁的控制端，同时也接入辅充电电路中优先级选择电路的一个输入端；

辅充电电路包括：电子开关K₂、优先级选择电路、与门电路L₂、滞回比较器M₂和辅输出二极管，电子开关K₂的输入端接充电芯片的输出端，电子开关K₂的输出端接辅电池正极和辅输出二极管的阴极，滞回比较器M₂的两个输入端，一个接电压参考的输出端，另一个接辅电池的正极，滞回比较器M₂的输出端接与门电路的一个输入端，与门电路L₂的另一个输入端接DC电源，与门电路L₂输出端接优先级选择电路的另一个输入端，优先级选择电路的输出端接辅充电电路电子开关的控制端；

所述充电电路中的优先级选择电路，此电路两个输入端分别来自于主辅充电电路的与门电路输出，当主充电电路的与门电路输出高时，优先级选择电路输出低；当主充电电路的与门电路输出低时，优先级选择电路输出跟随辅充电电路的与门电路输出。

本实用新型的有益技术效果是：

1.本系统采用两套结构相似的充电分配系统按照确定的顺序先后为主辅两个锂电池充电，系统自动判断两个电池是否需要充电，主电池充满电之前不会给辅电池充电。充电过程无需外界干预，允许随时断掉充电输入或输出端，也允许充电过程中让被供电的负载正常工作。

2.本系统以较低成本解决了并联工作的锂电池充电问题，在保持了锂电池供电系统供电电压不变的前提下，配合常见充电芯片，实现了为并联工作的锂电池充电。

附图说明

图1是本申请的全系统的电路结构图。

图2是本申请中的优先级选择电路结构简图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

实施例：

如图1中所示，并联式工作小型锂电池充电管理系统包括电压基准、主充电电路和辅充电电路、主电池和辅电池。其中充电芯片是一个完整的小功率充电电路，用于为常见的单个锂电池充电，电路核心通常为一个专用充电芯片，比如TP5430。

电压基准主要由常见的带隙基准电压源比如TL431组成，供电电源为输入端电源，比如USB的5V供电电压，输出的稳定基准电压供给两个滞回比较器的同相输入端。

主充电电路，电子开关包括P型MOSFET和NPN型三极管，可以降低导通时的阻抗，电子开关打开时为主电池充电，电子开关的通断由与门电路控制。滞回比较器同相端接电压参考输出，反相端接来自主电池经电阻分压后的输出。滞回比较器的输出送入与门电路的一个输入端，来自输入端的电源电压经电阻分压后送入与门电路另一个输入端。与门电路输出端接入电子开关的控制端。

辅充电电路与主充电电路不同之处仅在于多了一个充电优先级选择电路，结构如图2所示。电路的两个输入端，一端接辅充电电路的与门电路输出端，另一端接主充电电路的与门电路输出端，电路输出端接入电子开关的控制端。

主电池和辅电池输出分别接主输出二极管和辅输出二极管后并联，成为系统输出端。

本申请公开的系统的工作原理如下：

任何情况下主电池和辅电池最多只有一个通过自己的输出二极管向外供电，如果输出二极管型号和特性相同，则供电电池为电压高的那一个，主电池或辅电池是否在充电与其是否在向外供电没有关系。系统允许在充电进行时同时为电池充电。

主充电电路工作原理：

当系统无输入或者输入电压低于规定值时，主充电电路的与门电路一个输入端为低电平，则与门输出为低，主充电电路的电子开关控制端为低电平，电子开关关闭，则主电池处于未充电状态。当系统输入电压达到规定值，电压参考输出正常，滞回比较器同相端输入固定的参考电压，反相端输入主电池电压经电阻分压后的电压，若反相端电压高于同相端，说明主电池电压足够不需充电，则滞回比较器输出低电平，与门收到低电平后关闭电子开关，主电池处于未充电状态。若反相端电压低于同相端，说明主电池需要充电，滞回比较器输出高电平，同时与门收到系统输入端经电阻分压后的高电平，与门输出高电平，打开电子开关，为主电池充电。

辅充电电路工作原理：

辅充电电路相比主充电电路，多了一个优先级选择电路，此电路两个输入端分别来自于主辅充电电路的与门电路输出，当主充电电路的与门电路输出高时，优先级选择电路输出低。当主充电电路的与门电路输出低时，优先级选择电路输出跟随辅充电电路的与门电路输出。

当系统无输入或者输入电压低于规定值时，主、辅充电电路的与门电路输出都为低，优先级选择电路输出低，辅充电电路的电子开关控制端为低电平，电子开关关闭，则辅电池处于未充电状态。当系统输入电压达到规定值，电压参考输出正常，滞回比较器同相端输入固定的参考电压，反相端输入辅电池电压经电阻分压后的电压，若反相端电压高于同相端，说明辅电池电压足够不需充电，则滞回比较器输出低电平，与门输出低电平，优先级选择电路输出只能是低电平，关闭电子开关，辅电池处于未充电状态。若反相端电压低于同相端，说明主电池需要充电，滞回比较器输出高电平，同时与门收到系统输入端经电阻分压后的高电平，与门输出高电平，这时分成两种情况，第一，当主充电电路正充电时，其与门输出高电平，优先级选择电路只能输出低电平，电子开关保持关闭，辅电池只能等待主电池充电完毕。第二，当主充电电路没有充电，其与门输出低电平，这时优先级选择电路输出高电平打开电子开关，为辅电池充电。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种并联式工作小型锂电池充电管理系统，其特征在于：通过DC电源接充电芯片为其供电，系统包括标称电压相同的主电池和辅电池、电压参考，其中主电池和辅电池的正极分别接主、辅输出二极管，然后并联作为总输出；

还包括用于给主电池和辅电池充电的主充电电路和辅充电电路；

主充电电路包括：电子开关K₁、与门电路L₁、滞回比较器M₁和主输出二极管，电子开关K₁的输入端接充电芯片的输出端，电子开关K₁的输出端接主电池的正极和主输出二极管的阴极，滞回比较器M₁的两个输入端，一个接电压参考的输出端，另一个接主电池的正极，滞回比较器M₁的输出端接与门电路L₁的一个输入端，与门电路L₁的另一个输入端接DC电源，与门电路L₁输出端接电子开关K₁的控制端，同时也接入辅充电电路中优先级选择电路的一个输入端；

辅充电电路包括：电子开关K₂、优先级选择电路、与门电路L₂、滞回比较器M₂和辅输出二极管，电子开关K₂的输入端接充电芯片的输出端，电子开关K₂的输出端接辅电池正极和辅输出二极管的阴极，滞回比较器M₂的两个输入端，一个接电压参考的输出端，另一个接辅电池的正极，滞回比较器M₂的输出端接与门电路的一个输入端，与门电路L₂的另一个输入端接DC电源，与门电路L₂输出端接优先级选择电路的另一个输入端，优先级选择电路的输出端接辅充电电路电子开关的控制端；

所述充电电路中的优先级选择电路，此电路两个输入端分别来自于主辅充电电路的与门电路输出，当主充电电路的与门电路输出高时，优先级选择电路输出低；当主充电电路的与门电路输出低时，优先级选择电路输出跟随辅充电电路的与门电路输出。