CN221353972U - 充电保护电路及可充电便携设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电保护电路及可充电便携设备，充电保护电路包括光伏补能模块，LDO模块，电池充电模块，可充电电池，充电口，主控模块以及切换控制模块；光伏补能模块的输出端连接LDO模块的输入端，LDO模块的输出端连接可充电电池；充电口连接电池充电模块的输入端，电池充电模块的输出端连接可充电电池；切换控制模块连接LDO模块，主控模块用于输出使能信号，切换控制电池充电模块或LDO模块进入工作状态为可充电电池进行充电。本方案当接入外电进行充电时，通过切换控制模块关闭LDO模块，使用电池充电模块独自给可充电电池进行充电，有效的避免了LDO模块的过载发生，消除了LDO模块的烧毁风险。

Description

充电保护电路及可充电便携设备

技术领域

本实用新型涉及智能交通可充电设备，更具体地说是指一种充电保护电路及可充电便携设备。

背景技术

在智能交通领域中，可充电OBU（On Board Unit，车载电子标签）被广泛应用。当前的OBU充电方案中，需要在锂电池低电量时对OBU进行充电，此时，OBU中正常的LDO（lowdropout regulator，低压差线性稳压器）电源芯片会出现过载，且锂电池的涓流充电机制会被打乱而失效，不利于锂电池使用寿命的维持，这一缺陷在现阶段的产品上广泛存在且未充分得到的重视和改进。如果直接将LDO电源芯片更换成大电流的LDO型号，就会使产品成本增幅较大，进而提高用户使用成本不利于OBU正常使用和推广。

因此，为解决上述技术问题，亟需提出一种充电保护电路及可充电便携设备。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种充电保护电路及可充电便携设备。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提出一种充电保护电路，包括光伏补能模块，LDO模块，电池充电模块，可充电电池，充电口，主控模块以及切换控制模块；

所述光伏补能模块的电源输出端连接所述LDO模块的输入端，所述LDO模块的输出端连接所述可充电电池；

所述充电口连接所述电池充电模块的输入端，所述电池充电模块的输出端连接所述可充电电池；

所述切换控制模块连接LDO模块，所述主控模块连接所述电池充电模块和所述切换控制模块，所述主控模块用于输出使能信号，切换控制所述电池充电模块或所述LDO模块进入工作状态为所述可充电电池进行充电。

进一步地，所述切换控制模块包括第一电阻、第二电阻、三极管和场效应管，所述第一电阻和第二电阻的第一端连接所述主控单元的使能引脚，所述第一电阻的第二端连接所述三极管的B极，三极管的C极连接所述场效应管的G极，场效应管的D极连接所述LDO模块的使能引脚，所述第二电阻和三级管的E极接地。

进一步地，还包括第三电阻和第一电容，所述第三电阻和所述第一电容的第一端接所述三极管的C极，所述第三电阻和所述第一电容的第二端接所述场效应管的S极。

进一步地，还包括过充过放保护模块，所述过充过放保护模块连接所述可充电电池，用于保护所述可充电电池不会过充或过放。

进一步地，所述充电口为TYPE C充电口。

进一步地，还包括第一防反二极管和第二防反二极管，所述第一防反二极管的正极连接所述充电口，负极连接所述LDO模块的输入端；所述第二防反二极管的正极连接所述LDO模块的输出端，负极连接所述可充电电池。

进一步地，所述第一防反二极管和第二防反二极管均为肖特基二极管。

进一步地，所述光伏补能模块为太阳能充电板。

进一步地，所述主控模块连接所述可充电电池，用于检测所述可充电电池的电量。

第二方面，本实用新型还提出一种可充电便携设备，包括如上任一项所述的充电保护电路。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

本方案提出一种充电保护电路及可充电便携设备，充电保护电路在接入外电进行充电时，通过切换控制模块关闭LDO模块，使用电池充电模块独自给可充电电池进行充电，维持了可充电电池的正常充电机制，保障了可充电电池进行充电的使用寿命；而LDO模块仅在通过光伏补能模块进行充电时工作，有效的避免了LDO模块的过载发生，消除了LDO模块的烧毁风险；本方案无需使用高规格的LDO芯片，能够同时兼顾产品功能和产品生产成本。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

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为本实用新型一种充电保护电路的具体实施例的原理框图；

图2为本实用新型一种充电保护电路的一具体实施例的电路连接示意图；

图3为本实用新型一种充电保护电路的另一具体实施例的电路连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

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，所描述的实施例仅仅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例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

在本实施例中，可充电电池40为锂电池，通过电池充电模块30为锂电池充电过程包括以下4个阶段：1）涓流充电阶段，电池充电模块30会对锂电池进行小电流预充电；2）恒流充电阶段，当锂电池慢慢充电到涓流充电阀值2.55V后，随后会提高充电电流到300mA进行恒流充电；3）恒压充电阶段，锂电池的电压随着恒流充电过程逐步升高，当锂电池的电压上升到3.3V左右时，恒流充电结束转为恒压充电；4）充电终止阶段，随着锂电池的电量饱和程度增大，充电电流会慢慢减小，当充电电流减小到75mA（电路设置充电截止电流为75mA），充电终止。

参考图1-3，本实用新型提出一种充电保护电路，包括光伏补能模块80，LDO模块60，电池充电模块30，可充电电池40，充电口90，主控模块10以及切换控制模块20。光伏补能模块80的电源输出端连接LDO模块60的输入端，LDO模块60的输出端连接可充电电池40。充电口90连接电池充电模块30的输入端，电池充电模块30的输出端连接可充电电池40。切换控制模块20连接LDO模块60，主控模块10连接电池充电模块30和切换控制模块20，主控模块10用于输出使能信号，切换控制电池充电模块30或LDO模块60进入工作状态为可充电电池40进行充电。本方案充电保护电路在接入外电进行充电时，通过切换控制模块20关闭LDO模块60，使用电池充电模块30独自给可充电电池40进行充电，维持了可充电电池40的正常充电机制，保障了可充电电池40进行充电的使用寿命；而LDO模块60仅在通过光伏补能模块80进行充电时工作，有效的避免了LDO模块60的过载发生，消除了LDO模块60的烧毁风险。

具体的，主控模块10通过检测可充电电池40的电量以及充电口90是否接入，来控制LDO模块60关闭，单独使用电池充电模块30为可充电电池40充电；或者，主控模块10还可以通过切换控制模块20控制LDO模块60开启工作，此时光伏补能模块80可接收太阳光给可充电电池40补电，如此完成了正常充电到太阳能补电路径的顺利转换，保障了电源的稳定。

在一实施例中，还包括过充过放保护模块50，过充过放保护模块50连接可充电电池40，用于保护可充电电池40不会过充或过放。

具体的，本方案的充电口90为TYPE C充电口。

在一实施例中，还包括第一防反二极管71和第二防反二极管72，第一防反二极管71的正极连接充电口90，负极连接LDO模块60的输入端；第二防反二极管72的正极连接LDO模块60的输出端，负极连接可充电电池40。采用防反二级管可以防止因光伏补能模块80负极反接导致的电流反灌而烧毁光伏组件，还可作为一个断开点，与有效隔离保护系统。具体的，第一防反二极管71和第二防反二极管72均为肖特基二极管，肖特基二极管具有功耗低的优点。

在一实施例中，光伏补能模块80为太阳能充电板，太阳能电池板可接收太阳光给可充电电池40进行补电，其输出的电压随光照强度增大而增大，当接收到标称光照强度时，会输出直流5V电源给LDO模块60进而转换到3.7V，在经防反二极管，降压到3.3V给可充电电池40补电，从而延长的可充电电池40的充电周期，维持好的用户体验，因太阳能电池板的输出电路一般为10uA级，故LDO模块60使用的LDO芯片选型以成本优先，一般选择最小规格的200 mA型号即可满足应用要求，且能够有效的避免应为LDO芯片过载导致的电路损坏的问题。

在一实施例中，主控模块10连接可充电电池40，用于检测可充电电池40的电量。主控模块10具备防反复充电判断，接入外电充电时，只有当检测到锂电池电量/电压低于一定值时，主控模块10才会启动电池充电模块30进行再充电，用来防止频繁的短暂充电，因为满电时的频繁短暂充电会引起电压波动，避免了电池充电模块30对锂电池的反复充电。

本方案的充电保护电路在接入外电进行充电时，通过切换控制模块20关闭LDO模块60，使用电池充电模块30独自给可充电电池40进行充电，维持了可充电电池40的正常充电机制，保障了可充电电池40进行充电的使用寿命；而LDO模块60仅在通过光伏补能模块80进行充电时工作，有效的避免了LDO模块60的过载发生，消除了LDO模块60的烧毁风险。如图2所示，在一具体实施例中，电池充电模块30包括充电芯片U13；J504为太阳能电池板的插座，用于连接太阳能电池板；LDO模块60包括LDO芯片U2；过充过放保护模块50包括过充过放保护芯片U16；过充过放保护芯片U16通过锂电池正负极焊接点TP1和TP2为连接可充电电池40；二极管DS2和DS5为防反二极管。

如图2所示，切换控制模块20包括第一电阻R1066、第二电阻R1067、三极管Q98和场效应管Q97，第一电阻R1066和第二电阻R1067的第一端连接主控单元的使能引脚，第一电阻R1066的第二端连接三极管Q98的B极，三极管Q98的C极连接场效应管Q97的G极，场效应管Q97的D极连接LDO模块60的使能引脚，第二电阻R1067和三级管的E极接地。具体的，三极管Q98、场效应管Q97、主控模块10的使能信号Charge_EN共同构成本案所述的充电切换控制逻辑。三极管Q98有两个作用，一是完成电平翻转，二是进行漏电隔离，适当选择第二电阻R1067和第一电阻R1066的阻值，可防止静态电流显著增加，保证锂电池的续航性能，场效应管Q97是完成对LDO芯片U2使能控制。

在本实施例中，还包括第三电阻R1064和第一电容C1078，第三电阻R1064和第一电容C1078的第一端接三极管Q98的C极，第三电阻R1064和第一电容C1078的第二端接场效应管Q97的S极。

具体的，在可充电便携设备例如OBU正常工作时，主控模块10会轮询检测TYPE C充电口（即USB_VBUS网络）是否有外电接入来充电，并检测BAT-CHGB电池是否充满（充满指示信号BAT-CHGB充电时拉低，充满和待机时候悬空），流程简述如下：

（1）外电未接入不充电时，Charge_EN置高，关闭充电芯片U13（电池充电模块），使能LDO芯片U2（LDO模块）；

（2）外电接入充电时，因主控模块配置Charge_EN高阻输出，故Charge_EN自动拉低，使能充电芯片U13（电池充电模块），关闭LDO芯片U2（LDO模块）；当锂电池充满时，主控检测到BAT-CHGB由低转高，随后控制Charge_EN由低转高，状态转换到流程（1），切换到太阳能补电路径，有效消除了LDO芯片过载引起的烧片风险，维持了锂电池的正常充电机制，保障了锂电池的使用寿命。

之后，随着锂电池电量慢慢消耗，只有当锂电池电压低于判断阀值，主控才会启动充电，避免反复频繁充电。

在另一实施例中，图2中的电路方案中，如果使用恰当规格的充电芯片U13，还能够去掉三极管Q98，此时充电保护电路形态会更简洁，相比图2成本能进一步降低。

如图3为本方案的另一实施例，图3中将充电切换控制模块20前移到太阳能板之前，由此在外电未接入不充电时，主控模块10可将Charge_EN置为低，功耗降低，且电路功能和性能能够满足设计要求。

本方案的充电保护电路在接入外电进行充电时，通过切换控制模块关闭LDO模块，使用电池充电模块独自给可充电电池进行充电，维持了可充电电池的正常充电机制，保障了可充电电池进行充电的使用寿命；而LDO模块仅在通过光伏补能模块进行充电时工作，有效的避免了LDO模块的过载发生，消除了LDO模块的烧毁风险；本方案无需使用高规格的LDO芯片，能够同时兼顾产品功能和产品生产成本。

在另一实施例中，本实用新型还提出一种可充电便携设备，包括如上任一项的充电保护电路。

在一具体实施例中，可充电便携设备可以为智能交通领域的便携OBU设备（车载单元）。

本方案的可充电便携设备，应用了上述任一实施例所述的充电保护电路，能够保证可充电便携设备正常充电的同时，无需使用高规格的LDO芯片，同时兼顾了产品功能和产品生产成本，增强了产品使用稳定性和产品竞争力。

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)

1.一种充电保护电路，其特征在于，包括光伏补能模块，LDO模块，电池充电模块，可充电电池，充电口，主控模块以及切换控制模块；

所述光伏补能模块的电源输出端连接所述LDO模块的输入端，所述LDO模块的输出端连接所述可充电电池；

所述充电口连接所述电池充电模块的输入端，所述电池充电模块的输出端连接所述可充电电池；

所述切换控制模块连接LDO模块，所述主控模块连接所述电池充电模块和所述切换控制模块，所述主控模块用于输出使能信号，切换控制所述电池充电模块或所述LDO模块进入工作状态为所述可充电电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于，所述切换控制模块包括第一电阻、第二电阻、三极管和场效应管，所述第一电阻和第二电阻的第一端连接主控单元的使能引脚，所述第一电阻的第二端连接所述三极管的B极，三极管的C极连接所述场效应管的G极，场效应管的D极连接所述LDO模块的使能引脚，所述第二电阻和三级管的E极接地。

3.根据权利要求2所述的充电保护电路，其特征在于，还包括第三电阻和第一电容，所述第三电阻和所述第一电容的第一端接所述三极管的C极，所述第三电阻和所述第一电容的第二端接所述场效应管的S极。

4.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于，还包括过充过放保护模块，所述过充过放保护模块连接所述可充电电池，用于保护所述可充电电池不会过充或过放。

5.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于，所述充电口为TYPE C充电口。

6.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于，还包括第一防反二极管和第二防反二极管，所述第一防反二极管的正极连接所述充电口，负极连接所述LDO模块的输入端；所述第二防反二极管的正极连接所述LDO模块的输出端，负极连接所述可充电电池。

7.根据权利要求6所述的充电保护电路，其特征在于，所述第一防反二极管和第二防反二极管均为肖特基二极管。

8.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于，所述光伏补能模块为太阳能充电板。

9.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于，所述主控模块连接所述可充电电池，用于检测所述可充电电池的电量。

10.一种可充电便携设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的充电保护电路。