CN220544732U - 恒温充电电路及充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种恒温充电电路及充电器，其包括充电回路、隔离电路、温度控制回路以及第一控制回路；充电回路的一端与待充电电池连接；隔离电路的一端与充电回路的另一端连接；温度控制回路包括一第一运算放大器和一负温度系数元器件，第一运算放大器的反相输入端与负温度系数元器件的一端连接，负温度系数元器件的另一端接地，第一运算放大器的输出端与隔离电路的另一端连接；第一控制回路分别与隔离电路的另一端以及充电回路连接；其中，当温度正常时，第一控制回路与隔离电路之间导通，充电回路正常充电，当温度异常时，温度控制回路与隔离电路之间导通，充电回路的充电电流随着温度的上升而降低。本实用新型可以提高充电效率。

Description

恒温充电电路及充电器

技术领域

本实用新型涉及充电器技术领域，具体涉及到一种恒温充电电路及充电器。

背景技术

锂电池线性充电器的明显趋势是增大充电电流且封装尺寸不断减小，这样在恒流充电初始阶段，也就是功率管两端压差最大时，功率管的功率将达到最大。如果封装尺寸过小，热阻太大，散热效率不高，不能将热量迅速散发出去，会导致芯片结温迅速升高，尤其是环境温度过高时，芯片的结温会达到一个比较高的值，若结温达到一定值，会大大降低芯片可靠性以及使用寿命，甚至会烧坏芯片。

目前常用的解决方案是增加过温保护电路，当芯片的结温达到设定的阈值后，将充电电流降低到零，使得结温降下来，当结温降温到阈值以下后，充电器会继续对锂电池进行充电。而这样会导致充电器会一直在充电和停止充电两个状态之间反复切换，进而延长充电周期。

实用新型内容

本实用新型提供一种恒温充电电路及充电器，旨在于解决目前的充电器由于需要控温所导致的充电周期较长的问题。

第一方面，本实用新型提供一种恒温充电电路，其包括充电回路、隔离电路、温度控制回路以及第一控制回路；所述充电回路的一端与待充电电池连接；所述隔离电路的一端与所述充电回路的另一端连接；所述温度控制回路包括一第一运算放大器和一负温度系数元器件，所述第一运算放大器的反相输入端与所述负温度系数元器件的一端连接，所述负温度系数元器件的另一端接地，所述第一运算放大器的输出端与所述隔离电路的另一端连接；所述第一控制回路分别与所述隔离电路的另一端以及所述充电回路连接；其中，当温度正常时，所述第一控制回路与所述隔离电路之间导通，所述充电回路正常充电，当所述温度异常时，所述温度控制回路与所述隔离电路之间导通，所述充电回路的充电电流随着所述温度的上升而降低。

进一步地，所述第一控制回路包括电流控制回路和电压控制回路；所述电流控制回路的一端和所述电压控制回路的一端均与所述隔离电路连接，所述电流控制回路和所述电压控制回路的另一端均与所述充电回路连接。

进一步地，所述隔离电路包括第一二极管、第二二极管以及第三二极管；所述第一二极管的正极与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第二二极管的正极与所述电压控制回路连接，所述第三二极管的正极与所述电流控制回路连接，所述第一二极管的负极、所述第二二极管的负极以及所述第三二极管的负极均与所述充电回路连接。

进一步地，所述电流控制回路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端与所述充电回路连接，所述第二运算放大器的输出端与所述隔离电路连接。

进一步地，所述电流控制回路还包括一第一电阻；所述第一电阻的一端与所述充电回路连接，所述第一电阻的另一端接地。

进一步地，所述电压控制回路包括第三运算放大器，所述第三运算放大器的同相输入端与所述充电回路连接，所述第三运算放大器的输出端与所述隔离电路连接。

进一步地，所述电压控制回路还包括第二电阻和第三电阻；所述第二电阻的一端分别和所述第三电阻的一端以及所述第三运算放大器的同相输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述充电回路连接，所述第三电阻的另一端接地。

进一步地，所述充电回路包括第一场效应管和第二场效应管；所述第一场效应管和所述第二场效应管的栅极均与所述隔离电路连接，所述第一场效应管的漏极与所述电流控制回路连接，所述第二场效应管的漏极与所述电压控制回路连接，所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极均与供电电源连接。

进一步地，所述负温度系数元器件为二极管。

第二方面，本实用新型还提供一种充电器，其包括上述任一项所述的恒温充电电路。

本实用新型公开的恒温充电电路及充电器，隔离电路用于选通温度控制回路和第一控制回路，当温度正常时，第一控制回路与隔离电路连通，第一控制回路控制充电回路对待充电电池充电，当温度异常时，第一控制回路与隔离电路断开，温度控制回路与隔离电路连通，第一运算放大器的输出端的输出电压随着温度的上升而增加，进而降低充电回路的充电电流，从而可以将温度维持在一固定值附近，确保可以持续的为待充电电池充电，从而提高充电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的恒温充电电路的方框示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的恒温充电电路的方框示意图；以及

图3是本实用新型一实施例提供的恒温充电电路的电路图。

具体实施方式

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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

另外，本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式以及产品使用状态的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。此外，在附图中，结构相似或相同的结构是以相同标号表示。

参见图1至图3，图1是本实用新型一实施例提供的恒温充电电路100的方框示意图；图2是本实用新型另一实施例提供的恒温充电电路100的方框示意图；图3是本实用新型一实施例提供的恒温充电电路100的电路图。如图1所示，所述恒温充电电路100包括充电回路40、隔离电路20、温度控制回路10以及第一控制回路30；所述充电回路40的一端与待充电电池200连接；所述隔离电路20的一端与所述充电回路40的另一端连接；所述温度控制回路10包括一第一运算放大器TA和一负温度系数元器件D0，所述第一运算放大器TA的反相输入端与所述负温度系数元器件D0的一端连接，所述负温度系数元器件D0的另一端接地，所述第一运算放大器TA的输出端与所述隔离电路20的另一端连接；所述第一控制回路30分别与所述隔离电路20的另一端以及所述充电回路40连接；其中，当温度正常时，所述第一控制回路30与所述隔离电路20之间导通，所述充电回路40正常充电，当所述温度异常时，所述温度控制回路10与所述隔离电路20之间导通，所述充电回路40的充电电流随着所述温度的上升而降低。

具体地，充电回路40可以连接一供电电源，用于提供充电电流，并为待充电电池200充电。隔离电路20分别连接温度控制回路10、第一控制回路30以及充电回路40，用于控制温度控制回路10与充电回路40之间的连通以及第一控制回路30与充电回路40之间的连通。例如，当温度正常时，第一控制回路30与隔离电路20之间连通，第一控制回路30为主要控制回路，充电回路40正常为待充电电池200充电，当随着充电的时间增加，温度也开始增加，此时负温度系数元器件D0两端的电压开始下降，当其电压下降至第一运算放大器TA同相输入端所连接的参考电压VREF3以下时，第一运算放大器TA输出端电压升高，使得隔离电路20与第一运算放大器TA之间连通，此时，温度控制回路10为主要控制回路，第一运输放大器所输出的输出电压通过隔离电路20输出至充电回路40，当温度越高，第一运算放大器TA的输出电压越高，充电回路40的充电电流越小，从而可以将温度控制在一个固定值，确保整个充电器的温度为恒温状态，此时虽然充电电流较小，但是依然可以为待充电电池200充电，当温度降低至正常温度时，由第一控制回路30作为主要控制回路进行正常充电。

作为进一步的实施例，所述第一控制回路30包括电流控制回路31和电压控制回路32；所述电流控制回路31的一端和所述电压控制回路32的一端均与所述隔离电路20连接，所述电流控制回路31和所述电压控制回路32的另一端均与所述充电回路40连接。

其中，电流控制回路31和电压控制回路32均与隔离电路20连接，且二者不同时连通，例如，当电流控制回路31作为主要控制回路与隔离电路20连通时，电压控制回路32以及温度控制回路10均与隔离电路20不连通。当温度正常，且待充电电池200的电压为不饱和时，即待充电电池200需要充电，则由电流控制回路31作为主要控制回路与充电回路40连通，充电回路40正常充电，当待充电电池200的电压为饱和时，即待充电电池200充满电时，由电压控制回路32作为主要控制回路与充电回路40连通，充电回路40停止充电，若在充电过程中，温度出现异常，则由温度控制回路10作为主要控制回路与充电回路40连通。

作为进一步的实施例，所述隔离电路20包括第一二极管D1、第二二极管D2以及第三二极管D3；所述第一二极管D1的正极与所述第一运算放大器TA的输出端连接，所述第二二极管D2的正极与所述电压控制回路32连接，所述第三二极管D3的正极与所述电流控制回路31连接，所述第一二极管D1的负极、所述第二二极管D2的负极以及所述第三二极管D3的负极均与所述充电回路40连接。

其中，当第一运输放大器的输出电压大于第一二极管D1的导通电压时，第一二极管D1导通，第二二极管D2和第三二极管D3反向截止，电流控制回路31和电压控制回路32不参与控制。当待充电电池200为不饱和状态，且温度未达到阈值时，第三二极管D3导通，第一二极管D1和第二二极管D2反向截止，当待充电电池200为饱和状态时，第二二极管D2导通，第一二极管D1和第三二极管D3反向截止。

作为进一步的实施例，所述电流控制回路31包括第二运算放大器CA，所述第二运算放大器CA的同相输入端与所述充电回路40连接，所述第二运算放大器CA的输出端与所述隔离电路20连接。

进一步地，所述电流控制回路31还包括一第一电阻R1；所述第一电阻R1的一端与所述充电回路40连接，所述第一电阻R1的另一端接地。

其中，第二运算放大器CA的反相输入端连接一参考电压VREF2，该参考电压与第一电阻R1用于定义充电回路40所产生的充电电流的大小。

作为进一步的实施例，所述电压控制回路32包括第三运算放大器VA，所述第三运算放大器VA的同相输入端与所述充电回路40连接，所述第三运算放大器VA的输出端与所述隔离电路20连接。

进一步地，所述电压控制回路32还包括第二电阻R2和第三电阻R3；所述第二电阻R2的一端分别和所述第三电阻R3的一端以及所述第三运算放大器VA的同相输入端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述充电回路40连接，所述第三电阻R3的另一端接地。

其中，如图3所示，图3中BAT为待充电电池200，当其电压为饱和状态时，通过第二电阻R2和第三电阻R3进行分压，当分压后的电压大于第三运算放大器VA反相输入端所连接的参考电压VREF1时，第三运输放大器的输出端的输出电压增高，使得第二二极管D2导通，第一二极管D1和第三二极管D3反向截止。

作为进一步的实施例，所述充电回路40包括第一场效应管PM1和第二场效应管PM2；所述第一场效应管PM1和所述第二场效应管PM2的栅极均与所述隔离电路20连接，所述第一场效应管PM1的漏极与所述电流控制回路31连接，所述第二场效应管PM2的漏极与所述电压控制回路32连接，所述第一场效应管PM1的源极和所述第二场效应管PM2的源极均与供电电源连接。

其中，第一场效应管PM1和第二场效应管PM2均为PMOS管，通过第一场效应管PM1管镜像至第二场效应管PM2产生充电电流为待充电电池200充电。

作为进一步的实施例，所述负温度系数元器件D0为二极管。

其中，负温度系数元器件D0可以是二极管，该二极管两端的电压随着温度的上升而降低。

本实用新型还提供一种充电器，所述充电器包括上述实施例中任一项所述的恒温充电电路100；所述恒温充电电路100包括充电回路40、隔离电路20、温度控制回路10以及第一控制回路30；所述充电回路40的一端与待充电电池200连接；所述隔离电路20的一端与所述充电回路40的另一端连接；所述温度控制回路10包括一第一运算放大器TA和一负温度系数元器件D0，所述第一运算放大器TA的反相输入端与所述负温度系数元器件D0的一端连接，所述负温度系数元器件D0的另一端接地，所述第一运算放大器TA的输出端与所述隔离电路20的另一端连接；所述第一控制回路30分别与所述隔离电路20的另一端以及所述充电回路40连接；其中，当温度正常时，所述第一控制回路30与所述隔离电路20之间导通，所述充电回路40正常充电，当所述温度异常时，所述温度控制回路10与所述隔离电路20之间导通，所述充电回路40的充电电流随着所述温度的上升而降低。

本实用新型公开的恒温充电电路及充电器，可以在温度正常时，正常为待充电电池充电，当温度异常时，随着温度的上升而降低充电电流，从而降温度维持在一固定值，确保可以持续的为待充电电池充电，提高充电效率。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种恒温充电电路，其特征在于，包括：

充电回路，所述充电回路的一端与待充电电池连接；

隔离电路，所述隔离电路的一端与所述充电回路的另一端连接；

温度控制回路，包括一第一运算放大器和一负温度系数元器件，所述第一运算放大器的反相输入端与所述负温度系数元器件的一端连接，所述负温度系数元器件的另一端接地，所述第一运算放大器的输出端与所述隔离电路的另一端连接；

第一控制回路，所述第一控制回路分别与所述隔离电路的另一端以及所述充电回路连接；

其中，当温度正常时，所述第一控制回路与所述隔离电路之间导通，所述充电回路正常充电，当所述温度异常时，所述温度控制回路与所述隔离电路之间导通，所述充电回路的充电电流随着所述温度的上升而降低。

2.如权利要求1所述的恒温充电电路，其特征在于，所述第一控制回路包括电流控制回路和电压控制回路；

所述电流控制回路的一端和所述电压控制回路的一端均与所述隔离电路连接，所述电流控制回路和所述电压控制回路的另一端均与所述充电回路连接。

3.如权利要求2所述的恒温充电电路，其特征在于，所述隔离电路包括第一二极管、第二二极管以及第三二极管；

所述第一二极管的正极与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第二二极管的正极与所述电压控制回路连接，所述第三二极管的正极与所述电流控制回路连接，所述第一二极管的负极、所述第二二极管的负极以及所述第三二极管的负极均与所述充电回路连接。

4.如权利要求2所述的恒温充电电路，其特征在于，所述电流控制回路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端与所述充电回路连接，所述第二运算放大器的输出端与所述隔离电路连接。

5.如权利要求4所述的恒温充电电路，其特征在于，所述电流控制回路还包括一第一电阻；

所述第一电阻的一端与所述充电回路连接，所述第一电阻的另一端接地。

6.如权利要求2所述的恒温充电电路，其特征在于，所述电压控制回路包括第三运算放大器，所述第三运算放大器的同相输入端与所述充电回路连接，所述第三运算放大器的输出端与所述隔离电路连接。

7.如权利要求6所述的恒温充电电路，其特征在于，所述电压控制回路还包括第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的一端分别和所述第三电阻的一端以及所述第三运算放大器的同相输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述充电回路连接，所述第三电阻的另一端接地。

8.如权利要求2所述的恒温充电电路，其特征在于，所述充电回路包括第一场效应管和第二场效应管；

所述第一场效应管和所述第二场效应管的栅极均与所述隔离电路连接，所述第一场效应管的漏极与所述电流控制回路连接，所述第二场效应管的漏极与所述电压控制回路连接，所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极均与供电电源连接。

9.如权利要求1所述的恒温充电电路，其特征在于，所述负温度系数元器件为二极管。

10.一种充电器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的恒温充电电路。