CN220628910U - 一种多节锂电池充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池充电技术领域，尤其是指一种多节锂电池充电电路，接入电池后，通过电池识别模块进行电池的类型的识别，判断电池所需的充电电压、电流；通过电池电压检测模块和电池电流检测模块分别检测接入的电池的电压和电流，判断是否符合充电的标椎以及充电的预设范围；通过温度检测模块检测电池的温度是否在预设的工作温度范围；控制模块则根据检测的电池的参数信息，控制开关电源充电模块输出电压给电池充电，并且可通过输出电压调节模块来调整开关电源充电模块的输出电压，使得开关电源充电模块可以提供适配不同电池的充电电压，实用性更高。

Description

一种多节锂电池充电电路

技术领域

本实用新型涉及电池充电技术领域，尤其是指一种多节锂电池充电电路。

背景技术

随社会的发展，电子产品也越来越轻便化，比如工地收音机，其使用工具锂电池进行供电，传统对于固定节数工具锂电池的充电装置，比如通过开关电源进行充电，如专利CN201621093509.6所公开的多充电方式带保护功能锂电池充电电路，虽然能够实现在充电时对锂电池进行保护，但是其主要是开关电源的组成成分，还存在以下缺陷：充电电压固定，不能识别不同类型不同节数的电池，只能充固定节数的工具锂电池，也即可以充电的电池类型比较单一，如果需要更换其他电池充电需要另行更换不同的充电装置，因此导致对充电装置的要求比较高。

发明内容

本实用新型针对现有技术的问题提供一种多节锂电池充电电路，能够识别不同的电池类型、电池电压、电池电流等电池参数，从而可以根据不同的电池来控制开关电源充电模块输出不同的电压给电池充电，实用性更高。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种多节锂电池充电电路，包括控制模块，还包括均与控制模块连接的开关电源充电模块、输出电压调节模块、电池识别模块、电池电压检测模块、电池电流检测模块以及温度检测模块；

所述开关电源充电模块的输入端与外部供电连接，开关电源充电模块的输出端与电池连接；所述电池识别模块用于识别接入的电池的类型，并将检测结果传输到控制模块；所述电池电压检测模块的输入端与电池连接，用于检测电池电压是否在充电的范围内，并将检测结果传输到控制模块；所述电池电流检测模块的输入端与电池连接，用于检测电池电流是否在充电的范围内，并将检测结果传输到控制模块；所述温度检测模块用于检测电池的温度是否在充电的范围内，并将检测结果传输到控制模块；

所述控制模块根据接收到的电池类型、电池电压、电池电流的检测信号，输出是否充电的信号到开关电源充电模块，并且控制输出电压调节模块输出不同的信号到开关电源充电模块；开关电源充电模块根据不同的输出电压调节模块的输出信号来提供不同的充电电压给电池充电。

优选的，所述电池识别模块包括电阻R183、电阻R182、开关管Q38、电阻R145、电阻R181、电阻R180、电阻R179、电容C186以及开关管Q32；

电池经过电阻R179与控制模块连接，开关管Q38的控制端经过电阻R183与控制模块连接，电阻R182的两端分别与开关管Q38的控制端和一开关端连接，开关管Q38的另一开关端通过开关管Q32的控制端和电阻R145后与供电连接，开关管Q32的一开关端接地，开关管Q32的另一开关端通过电阻R180与电阻R179连接，电阻R181的两端分别与电阻R145和电阻R180连接。

优选的，所述温度检测模块包括电阻R177、二极管D15、运放IC20-D、开关管Q33、电阻R187、电容C188、电阻R186、电阻R185以及电阻R184；

运放IC20-D的一输入端通过电阻R177和二极管D15与供电连接，运放IC20-D的另一输入端通过电阻R184接地，电阻R185的两端分别与供电和运放IC20-D的另一输入端连接；开关管Q33的控制端依次通过电阻R187、电容C188和电阻R186后与运放IC20-D的另一输入端连接，开关管Q33的一开关端接地，开关管Q33的另一开关端与开关电源充电模块连接。

优选的，所述电池电压检测模块包括开关管Q30、电阻R163、电阻R164、电阻R161、电阻R162、开关管Q31以及电阻R166；

所述控制模块通过电阻R166与开关管Q31的控制端连接，开关管Q31的一开关端接地，开关管Q31的另一开关端通过电阻R162与开关管Q30的控制端连接，开关管Q30的控制端通过电阻R161与电池连接，开关管Q30的一开关端连接电池，开关管Q30的另一开关端通过电阻R163与控制模块连接，电阻R163通过电阻R164接地。

优选的，所述电池电流检测模块包括电阻R173、运放IC20-C、电阻R175、电阻R171、电阻R176、电阻R170以及电阻R172；

运放IC20-C的一输入端通过电阻R171与电池连接，运放IC20-C的另一输入端通过电阻R175接地，运放IC20-C的输出端通过电阻R173与控制模块连接；电池通过电阻R176接地，电阻R170和电阻R172均与电阻R176并联。

优选的，所述开关电源充电模块包括开关电源单元以及充电开关单元，所述开关电源单元用于为电池充电，所述充电开关单元用于控制开关电源单元是否有输出电压。

优选的，所述充电开关单元包括开关管Q36、开关管Q21、电阻R157、开关管Q29、电阻R160以及二极管D14；

所述控制模块通过二极管D14、电阻R160与开关管Q29的控制端连接，所述温度检测模块的输出端与开关管Q29的控制端连接，开关管Q29的一开关端接地，开关管Q29的另一开关端通过电阻R157与开关管Q21的控制端、开关管Q36的控制端均连接，开关管Q21的一开关端与电池连接，开关管Q21的另一开关端与开关管Q36的一开关端连接，开关管Q36的另一开关端与开关电源单元的输出端连接。

优选的，所述输出电压调节模块包括调节信号控制单元以及调节信号输出单元；所述调节信号控制单元与控制模块连接，所述调节信号控制单元用于提供不同的信号到调节信号输出单元，所述调节信号输出单元根据接收的不同的信号输出不同的电压调节信号到所述开关电源充电模块。

优选的，所述调节信号控制单元包括开关管Q20、电阻R43、二极管D12、电阻R40、运放IC20-A、运放IC20-B、电阻R109、电阻R112以及电阻R113；

所述调节信号输出单元包括光耦IC1以及电阻R168；

所述控制模块通过电阻R113、电阻R112与运放IC20-B的一输入端连接，运放IC20-B的另一输入端与运放IC20-B的输出端连接，运放IC20-B的输出端通过电阻R109与运放IC20-A的一输入端连接，运放IC20-A的另一输入端接地，运放IC20-A的输出端依次通过电阻R40、二极管D12、电阻R43后与开关管Q20的控制端连接，开关管Q20的一开关端接地，开关管Q20的另一开关端与光耦IC1的一控制端连接，光耦IC1的另一控制端通过电阻R168连接供电，光耦IC1的一开关端与开关电源充电模块连接，光耦IC1的另一开关端接地。

优选的，所述输出电压调节模块还包括高压保护单元，所述高压保护单元包括光耦IC16、电阻R169、稳压二极管ZD8、稳压二极管ZD6以及二极管D13；

光耦IC16的一控制端通过电阻R169、稳压二极管ZD8与供电连接，光耦IC16的另一控制端接地，光耦IC16的一开关端与光耦IC1的一开关端连接，光耦IC16的另一开关端接地；二极管D13的阴极与二极管D12的阴极连接，二极管D13的阳极与稳压二极管ZD6的阳极连接，稳压二极管ZD6的阴极连接供电。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种多节锂电池充电电路，接入电池后，通过电池识别模块进行电池的类型的识别，判断电池所需的充电电压、电流；通过电池电压检测模块和电池电流检测模块分别检测接入的电池的电压和电流，判断是否符合充电的标椎以及充电的预设范围；通过温度检测模块检测电池的温度是否在预设的工作温度范围；控制模块则根据检测的电池的参数信息，控制开关电源充电模块输出电压给电池充电，并且可通过输出电压调节模块来调整开关电源充电模块的输出电压，使得开关电源充电模块可以提供适配不同电池的充电电压，实用性更高。

附图说明

图1为本实用新型的信号框图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为本实用新型的控制模块、输出电压调节模块的电路原理图；

图4为本实用新型的控制模块的电路原理图；

图5为本实用新型的输出电压调节模块的电路原理图；

图6为本实用新型的电池识别模块的电路原理图；

图7为本实用新型的电池电压检测模块、电池电流检测模块、充电开关单元的电路原理图；

图8为本实用新型的温度检测模块的电路原理图。

在图1至图8中的附图标记包括：

1-控制模块，2-开关电源单元，3-充电开关单元，4-输出电压调节模块，5-电池识别模块，6-电池电压检测模块，7-电池电流检测模块，8-温度检测模块，9-调节信号控制单元，10-调节信号输出单元，11-高压保护单元。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

本实施例提供的一种多节锂电池充电电路，包括控制模块1，还包括均与控制模块1连接的开关电源充电模块、输出电压调节模块4、电池识别模块5、电池电压检测模块6、电池电流检测模块7以及温度检测模块8，连接方式如图1至图8所示。

开关电源充电模块的输入端与外部供电连接，开关电源充电模块的输出端与电池连接；电池识别模块5用于识别接入的电池的类型，并将检测结果传输到控制模块1；电池电压检测模块6的输入端与电池连接，用于检测电池电压是否在充电的范围内，并将检测结果传输到控制模块1；电池电流检测模块7的输入端与电池连接，用于检测电池电流是否在充电的范围内，并将检测结果传输到控制模块1；温度检测模块8用于检测电池的温度是否在充电的范围内，并将检测结果传输到控制模块1。

具体地，为适应不同的电池的充电需求，本实施例设置电池识别模块5，可以识别电池的类型，比如当前接入的电池的节数(不同节数的充电电压需求不同)，将识别的结果传输到控制模块1，则控制模块1可以根据电池的不同需求，发送控制信号控制开关电源充电模块提供不同的电压给电池充电。进一步，为保证电池充电的安全，本实施例设置的电池电压检测模块6和电池电流检测模块7实时监测电池的电压和电流，判断电池的电压和电流是否在预设的充电范围内，比如预先在控制模块1预设充电电压范围和电流范围，当检测到的电池的电压和电流在预设的范围内，则可以对电池进行充电，若是不在预设的范围内，则不进行充电，保证电池的安全。更进一步的，本实施例设置的温度检测模块8，可用于检测电池自带的温度传感器(如热敏电阻)数值是否在正常的范围内，若温度过高，则说明当下电池不适合进行充电工作，若是温度正常，则可以为电池进行充电工作。从而本实施例可以在电池充电时对电池进行保护，同时还能适配不同的电池类型，使得本实施例具有更高的实用性，也更便于如工地收音机这类产品的充电，使用本实施例可以为不同的工地收音机的电池充电，方便工人使用。

其中，如图3和图4所示，为本实施例的控制模块1的原理图，控制模块1的控制器采用现有技术，如单片机、嵌入式、可编程逻辑控制系统等，只要能实现信号控制的功能即可，本实施例不做限制。

本实施例的电池识别模块5如图6所示，电阻R183、电阻R182、开关管Q38、电阻R145、电阻R181、电阻R180、电阻R179、电容C186以及开关管Q32，还包括电容C186以及二极管ESD30；具体连接方式如图6所示，接入电池后，通过控制开关管Q32和开关管Q38的导通和断开，从而可以将接入的电池的电压情况发送到控制模块1，进而可以通过电压信号的不同判断出电池的类型，如有几节电池等。

本实施例的温度检测模块8如图8所示，电阻R177、二极管D15、运放IC20-D、开关管Q33、电阻R187、电容C188、电阻R186、电阻R185以及电阻R184，还包括电阻R188，具体连接方式如图8所示。具体地，被检测的电池内部有负温度系数的热敏电阻，将该电阻紧密接触电芯的发热器件，作为温度传感器，因此，通过电阻R177进行检测(当温度变化，电阻R177上的电压也会随之改变)，将电阻R177的电压即运放IC20-D的13脚的电压与运放IC20-D的12脚的电压进行比较，判断出温度的检测结果，运放IC20-D的比较结果由14脚输出，并控制开关管Q33的导通和断开，从而给出两个电平信号到充电开关单元3，即控制充电开关单元3的开关管Q29的开或管，从而可以控制开关电源充电模块是否为电池充电；如当温度检测模块8检测出温度过高，则发送信号到充电开关单元3，充电开关单元3则断开为电池充电的通道，从而避免因为温度过高而发生充电事故，保证充电的安全。

本实施例的电池电压检测模块6包括开关管Q30、电阻R163、电阻R164、电阻R161、电阻R162、开关管Q31、电阻R166、电容C177以及电阻R165，具体连接方式如图7所示。本实施例的电池电流检测模块7包括包括电阻R173、运放IC20-C、电阻R175、电阻R171、电阻R176、电阻R170、电阻R172、电容C184、电阻R174以及电容C183，具体连接方式如图7所示。

具体地，本实施例的电池插座接入电池后，则通过图7的CN6和L4连接到电池电压检测模块6和电池电流检测模块7，如控制模块1检测到有电池接入，发送信号使开关管Q31导通，则若是电池电压在可充电范围内，并且使开关管Q30导通，则控制模块1可以接收到ADC_BAT的信号，并且控制模块1可以判断出该电压信号是否符合预设的充电电压范围且属于哪个充电电压范围，从而控制开关电源充电模块输出对应的充电电压，并且当电池充满时，则可以断开开关管Q30，从而控制模块1接收不到信号，则可以控制开关电源充电模块停止充电工作。同样的，根据运放IC20-C对电池电流信号的比较并将比较的结果信号提供到控制模块1，控制模块1分析判断当前的电池的电流是否符合预设的充电电流范围，从而控制开关电源充电模块的输出电流，为电池充电，当充满电或者电池不符合充电的电流预设范围，则控制模块1控制开关电源充电模块停止为电池充电。因此，本实施例通过温度检测模块8、电池电压检测模块6、电池电流检测模块7相互配合，实时对电池的温度、电压和电流进行检测，复合预设的充电条件则为电池充电，当温度、电压或者电流有一个参数不符合要求，则停止对电池充电，从而保护电池，也保护本实施例的充电电路，避免出现事故。

本实施例的开关电源充电模块包括开关电源单元2以及充电开关单元3，所述开关电源单元2用于为电池充电，所述充电开关单元3用于控制开关电源单元2是否有输出电压。其中，开关电源单元2为现有技术，即常规的开关电源，此处不做赘述；充电开关单元3包括开关管Q36、开关管Q21、电阻R157、开关管Q29、电阻R160、二极管D14、电容C176、电阻R148、电容C175、电阻R147、电容C174、电阻R115以及稳压二极管ZD61，具体连接方式如图7所示。

具体地，充电开关单元3优选设置在开关电源单元2的输出端，通过控制模块1和温度检测模块8来控制开关管Q29的导通，进而控制开关管Q21和开关管Q36的导通，从而控制开关电源单元2是否输出电压到电池，进一步保证充电的安全性。

本实施例的输出电压调节模块4包括调节信号控制单元9以及调节信号输出单元10；其中，调节信号控制单元9包括开关管Q20、电阻R43、二极管D12、电阻R40、运放IC20-A、运放IC20-B、电阻R109、电阻R112、电阻R113、电阻R87、电容C49、电容C51、电阻R103、电阻R110、电容C90以及电容C157；调节信号输出单元10包括光耦IC1、电阻R168、电容C182、电阻R128以及电容C181，具体连接方式如图5所示。

具体地，输出电压调节模块4用于调节开关电源的输出电压大小，如控制模块1接收到不同的电池类型，需要不同的充电电压时，则通过CUR_PWM信号端发送控制信号到运放IC20-B和运放IC20-A，通过两个运放对信号的比较并输出信号控制开关管Q20的开和关，从而给出不同的信号到光耦IC1，通过使光耦IC1的发光二极管导通发光或者不导通不发光，从而控制光耦IC1的三极管端的导通和断开，从而给出不同的FB端的信号到开关电源充电模块，进而开关电源充电模块可以提供不同的充电电压给电池，满足不同的电池的需求。实际上，根据不同的电池的类型需求，若需要设置更多的充电电压，则可以进一步设置多组输出电压调节模块4，来提供更多的不同充电调节的信号给开关电源充电模块，便可以满足更多的电池的充电需求。

更进一步的，本实施例的输出电压调节模块4还包括高压保护单元11，高压保护单元11包括光耦IC16、电阻R169、稳压二极管ZD8、稳压二极管ZD6以及二极管D13，具体连接方式如图5所示。具体地，通过高压保护单元11来防止开关电源充电模块输出过高电压导致电池过充电的问题，可以进一步保护电池的安全。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种多节锂电池充电电路，包括控制模块，其特征在于：还包括均与控制模块连接的开关电源充电模块、输出电压调节模块、电池识别模块、电池电压检测模块、电池电流检测模块以及温度检测模块；

所述开关电源充电模块的输入端与外部供电连接，开关电源充电模块的输出端与电池连接；

所述电池识别模块用于识别接入的电池的类型，并将检测结果传输到控制模块；

所述电池电压检测模块的输入端与电池连接，用于检测电池电压是否在充电的范围内，并将检测结果传输到控制模块；

所述电池电流检测模块的输入端与电池连接，用于检测电池电流是否在充电的范围内，并将检测结果传输到控制模块；

所述温度检测模块用于检测电池的温度是否在充电的范围内，并将检测结果传输到控制模块；

所述控制模块根据接收到的电池类型、电池电压、电池电流的检测信号，输出是否充电的信号到开关电源充电模块，并且控制输出电压调节模块输出不同的信号到开关电源充电模块；开关电源充电模块根据不同的输出电压调节模块的输出信号来提供不同的充电电压给电池充电。

2.根据权利要求1所述一种多节锂电池充电电路，其特征在于：所述电池识别模块包括电阻R183、电阻R182、开关管Q38、电阻R145、电阻R181、电阻R180、电阻R179、电容C186以及开关管Q32；

电池经过电阻R179与控制模块连接，开关管Q38的控制端经过电阻R183与控制模块连接，电阻R182的两端分别与开关管Q38的控制端和一开关端连接，开关管Q38的另一开关端通过开关管Q32的控制端和电阻R145后与供电连接，开关管Q32的一开关端接地，开关管Q32的另一开关端通过电阻R180与电阻R179连接，电阻R181的两端分别与电阻R145和电阻R180连接。

3.根据权利要求1所述一种多节锂电池充电电路，其特征在于：所述温度检测模块包括电阻R177、二极管D15、运放IC20-D、开关管Q33、电阻R187、电容C188、电阻R186、电阻R185以及电阻R184；

运放IC20-D的一输入端通过电阻R177和二极管D15与供电连接，运放IC20-D的另一输入端通过电阻R184接地，电阻R185的两端分别与供电和运放IC20-D的另一输入端连接；

开关管Q33的控制端依次通过电阻R187、电容C188和电阻R186后与运放IC20-D的另一输入端连接，开关管Q33的一开关端接地，开关管Q33的另一开关端与开关电源充电模块连接。

4.根据权利要求1所述一种多节锂电池充电电路，其特征在于：所述电池电压检测模块包括开关管Q30、电阻R163、电阻R164、电阻R161、电阻R162、开关管Q31以及电阻R166；

所述控制模块通过电阻R166与开关管Q31的控制端连接，开关管Q31的一开关端接地，开关管Q31的另一开关端通过电阻R162与开关管Q30的控制端连接，开关管Q30的控制端通过电阻R161与电池连接，开关管Q30的一开关端连接电池，开关管Q30的另一开关端通过电阻R163与控制模块连接，电阻R163通过电阻R164接地。

5.根据权利要求1所述一种多节锂电池充电电路，其特征在于：所述电池电流检测模块包括电阻R173、运放IC20-C、电阻R175、电阻R171、电阻R176、电阻R170以及电阻R172；

运放IC20-C的一输入端通过电阻R171与电池连接，运放IC20-C的另一输入端通过电阻R175接地，运放IC20-C的输出端通过电阻R173与控制模块连接；电池通过电阻R176接地，电阻R170和电阻R172均与电阻R176并联。

6.根据权利要求1所述一种多节锂电池充电电路，其特征在于：所述开关电源充电模块包括开关电源单元以及充电开关单元，所述开关电源单元用于为电池充电，所述充电开关单元用于控制开关电源单元是否有输出电压。

7.根据权利要求6所述一种多节锂电池充电电路，其特征在于：所述充电开关单元包括开关管Q36、开关管Q21、电阻R157、开关管Q29、电阻R160以及二极管D14；

所述控制模块通过二极管D14、电阻R160与开关管Q29的控制端连接，所述温度检测模块的输出端与开关管Q29的控制端连接，开关管Q29的一开关端接地，开关管Q29的另一开关端通过电阻R157与开关管Q21的控制端、开关管Q36的控制端均连接，开关管Q21的一开关端与电池连接，开关管Q21的另一开关端与开关管Q36的一开关端连接，开关管Q36的另一开关端与开关电源单元的输出端连接。

8.根据权利要求1所述一种多节锂电池充电电路，其特征在于：所述输出电压调节模块包括调节信号控制单元以及调节信号输出单元；所述调节信号控制单元与控制模块连接，所述调节信号控制单元用于提供不同的信号到调节信号输出单元，所述调节信号输出单元根据接收的不同的信号输出不同的电压调节信号到所述开关电源充电模块。

9.根据权利要求8所述一种多节锂电池充电电路，其特征在于：所述调节信号控制单元包括开关管Q20、电阻R43、二极管D12、电阻R40、运放IC20-A、运放IC20-B、电阻R109、电阻R112以及电阻R113；

所述调节信号输出单元包括光耦IC1以及电阻R168；

所述控制模块通过电阻R113、电阻R112与运放IC20-B的一输入端连接，运放IC20-B的另一输入端与运放IC20-B的输出端连接，运放IC20-B的输出端通过电阻R109与运放IC20-A的一输入端连接，运放IC20-A的另一输入端接地，运放IC20-A的输出端依次通过电阻R40、二极管D12、电阻R43后与开关管Q20的控制端连接，开关管Q20的一开关端接地，开关管Q20的另一开关端与光耦IC1的一控制端连接，光耦IC1的另一控制端通过电阻R168连接供电，光耦IC1的一开关端与开关电源充电模块连接，光耦IC1的另一开关端接地。

10.根据权利要求9所述一种多节锂电池充电电路，其特征在于：所述输出电压调节模块还包括高压保护单元，所述高压保护单元包括光耦IC16、电阻R169、稳压二极管ZD8、稳压二极管ZD6以及二极管D13；

光耦IC16的一控制端通过电阻R169、稳压二极管ZD8与供电连接，光耦IC16的另一控制端接地，光耦IC16的一开关端与光耦IC1的一开关端连接，光耦IC16的另一开关端接地；二极管D13的阴极与二极管D12的阴极连接，二极管D13的阳极与稳压二极管ZD6的阳极连接，稳压二极管ZD6的阴极连接供电。