CN101378199B - 电池充电电路 - Google Patents

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Abstract

一种电池充电电路，所述电路能控制电池充电分阶段进行，即在开始充电时以大电流充电，当电池充电快充满时，控制电池以涓流充电。其中，该电路包括一电流检测模块检测充电路径的电流并转换成一限流电压，包括一比例放大电路用于放大该限流电压，包括一比较模块用于将该限流电压与一反映预设充电程度的基准电压比较。当该限流电压低于基准电压时，输出一限流信号，该电路还包括一控制模块接收该限流信号并控制充电模块进入涓流充电模式，则充电模块控制以涓流对电池充电。通过该电路，能较精准地控制电池充电在开始时以一大电流充电，在电池快充满时，以一涓流充电。

Description

电池充电电路
技术领域
本发明涉及一种电池电路，特别涉及一种电池充电电路。
背景技术
目前一般的充电器采用恒压或恒流方式对电池进行充电。该种充电器在电池充到峰值电压如4.2V即截止，然而这种情况下电池电压虽然到了4.2V，但电池的电量并没有充满。
随着技术的改进，出现了一种可对手机电池等进行分阶段充电的方法，即开始时以一较大电流充电，在电池电压升高到一预设控制点时，进行涓流充电。然而，目前一般的分阶段充电的电路结构复杂且成本昂贵，其控制点的电压的监测也是一个不容易解决的问题。
中国知识产权局2000年5月31日公告的一份公告号为“CN2381056Y”，名称为“充电电池充电装置”的专利文件中，揭露了一种电池充电在临近充满时自动转换为涓流充电的电路。如图1所示，该充电装置为一个三极管共基极电路，其中直流稳压电源P4位于输入端口a、b之间，其中直流稳压电源P4的正极输入端与三极管G1的发射极相连，三极管G1基极有一偏置电阻，电池B4位于三极管G1的集电极回路中。开始充电时，集电极电流作为充电电流为电池充电，随着电池临近充满，三极管临近截止，集电极电流瞬时下降到一很小值，从而对电池以涓流充电。然而，三极管容易随温度升高而产生温漂现象，引起充电电路的不稳定。而且，该充电电路仅凭三极管的导通截止不能准确地控制电池充电。
发明内容
有鉴于此，提供一种电池充电电路，能较精准地控制电池在充电过程中当电池快充满时进行涓流充电，而且结构较简单。
一种电池充电电路，该电路包括：一连接端口、一充电模块、一电流检测电路、一比例放大电路、一比较模块以及一控制模块。其中该连接端口用于接入一充电电源。该充电模块用于控制对电池充电，所述充电模块至少包括一电源引脚、电流输出引脚以及一限流控制引脚，其中电源引脚与连接端口的正极输出端相连，电流输出引脚与电流检测电路相连，限流控制引脚与控制模块相连。该电流检测电路用于实时检测充电电流，并将该充电电流转换成一限流电压，该比例放大电路用于将该充电电流转换成的限流电压放大，该比较模块用于比较该放大后的限流电压与一基准电压，当该限流电压小于基准电压时输出一限流信号。该控制模块，用于响应该限流信号，在收到该限流信号后控制该充电模块以一涓流充电模式给电池充电。
本发明的电池充电电路以较简单的结构实现了开始充电时以一较大电流进行充电，当电池快充满时转入涓流充电的分阶段充电的精准控制，能够使电池充电充分。
附图说明
图1是现有技术充电电池充电装置的电路图。
图2是电池充电电路较佳实施方式的模块架构图。
图3是电池充电电路较佳实施方式的具体电路图。
具体实施方式
请参阅图2，为电池充电电路较佳实施方式的模块架构图。该电池充电电路1包括一充电模块10、一比例放大电路20、一比较模块30、一电流检测电路40、一控制模块50以及一连接端口60。
其中，该连接端口60用于接入充电电源，本实施方式中为接入市电适配器为电池充电提供电源，该充电模块10用于控制对电池70充电，该电流检测电路40用于检测充电路径的电流，并转换成一电压差值(以下称为限流电压)，该限流电压与充电路径电流成正比，比例放大电路20用于放大该电流检测电路40转换的限流电压，该比较模块30用于比较该放大的限流电压与一基准电压，并输出一限流信号，该控制模块50用于响应该限流信号并控制充电模块10进入涓流充电模式。其中，该比较模块30的基准电压对应的为电池快充满时限流电压的大小。
在连接端口60接入市电适配器对电池70充电时，充电模块10控制以一较大的电流为电池70充电。随着电池电量的增加，电池电压也随之上升，充电路径的电流也相应减小，通过比例放大电路20放大的限流电压也减小。当电池快充满时，限流电压会下降到该基准电压之下。比较模块30比较该放大的限流电压与该基准电压，当放大的限流电压小于该基准电压时，输出一限流信号，该控制模块50接收该限流信号，控制充电模块10进入涓流充电模式，充电模块10控制以一涓流对电池70充电，该涓流要远小于比较模块30输出限流信号前的充电电流。
请参阅图3，为电池充电电路较佳实施方式的具体电路图。该充电模块10具有一电源引脚101(Vcc)、一电流输出引脚102(BAT)以及一限流控制引脚103(PROG)，该电源引脚101与连接端口60的电压正极端连接，该电流输出引脚102输出的电流即为电池70充电的电流，在电池正常充电情况下，该电流输出引脚102输出的电流为限流控制引脚103电流的整数倍。
该电流检测电路40为一电阻R3，位于电池70的充电路径中，即电阻R3位于充电模块10的电流输出引脚102与电池70的正极之间，该电流检测电路40转换的限流电压即等于充电电流与该电阻R3的乘积。本实施方式中，该电阻R3的阻值很小，从而充电时可以减小能量损耗。
该限流电压经过比例放大电路20放大再和比较模块30进行比较。为了下面便于描述，电阻R3靠近电流输出引脚102的一端设为A，电阻R4靠近电池70正极的一端设为B。
该比例放大电路20由一运算放大器201以及电阻R4、R5、R6、R7以及多个电容组成，该运算放大器201有一正相输入端、一反相输入端以及一输出端，该输出端即为比例放大电路20的输出端，设该运算放大器201的正相输入端为C，反相输入端为D。其中，电阻R4与电阻R7串接于节点A与运算放大器201的输出端之间，且电阻R4靠近节点A，电阻R4与R7的串接点与运算放大器201的正相输入端C连接，电阻R5与电阻R6串接于节点B与接地点N之间，电阻R5靠近节点B，电阻R5和R6的串接点与运算放大器201的反相输入端D连接。本实施方式中，电阻R4的电阻值等于电阻R5的电阻值，电阻R6的电阻值等于电阻R7的电阻值，设电阻R7＝R6＝RI，R4＝R5＝RX，且RI＝nRX。设节点A的电压为VA，节点B的电压为VB，运算放大器201输出端电压为VOUT，由上述连接关系可知VOUT＝(VA—VB)*RI/RX＝n*(VA—VB)，VA—VB即为限流电压，n即为运算放大器的放大倍数。本实施方式设n为100，即通过比例放大电路20将限流电压放大了100倍。
该比较模块30由一比较器301以及电阻R8、R9构成，其中电阻R8、R9串接于一电势点H与一接地点N之间，电阻R8、R9的串接点为基准电压端E，该基准电压端E与比较器301的反相输入端连接，为比较器301提供基准电压，其中，该基准电压对应为电池充电到一预设程度即快充满时经比例放大电路20所放大的限流电压的大小。比较器301的正相输入端与运算放大器201的输出端连接，该比较器301的输出端通过一电阻R10与电势点H连接。其中，该电势点H的电压可为市电适配器电压经过DC/DC转换器(图中未示出)转换得到，为了便于描述，设该电势点电压为V1。
该控制模块50包括并联于所述充电模块10限流控制引脚103与一接地点F之间的第一与第二支路，其中第一支路包括一电阻R1，第二支路包括串联的电阻R2与一高电平导通开关501，该高电平导通开关501可为一NMOS管或一NPN三极管。本实施方式中，该高电平导通开关501以NMOS管Q1为例进行说明，其中该NMOS管Q1的源极接地，漏极与电阻R2连接，栅极与比较器301的输出端连接，在该比较器301未输出限流保护信号时，该栅极通过电阻R1与电势点H连接而获得一高电平，从而该NMOS管Q1处于导通状态。其中，该电阻R1为一较大阻值电阻，该电阻R2为一较小阻值电阻，电阻R1远大于电阻R2。限流控制引脚103端口提供有一恒定电压VPROG，该第一、第二支路的电流与其支路的电阻值成反比，即第一支路电流等于VPROG/R1，第二支路电流等于VPROG/R2。
本实施方式中，该市电适配器电压为12V，在连接端口60接入市电适配器对电池进行充电时，充电模块10的电流输出引脚102输出的电流即充电电流为限流控制引脚103电流的整数倍，而此时由于NMOS管Q1的栅极通过电阻R10与电势点H连接而获得一高电平，从而NMOS管导通，由于电阻R2远小于电阻R1，则控制模块50的第二支路导通时会旁路第一支路。此时限流控制引脚103电流为第二支路的电流VPROG/R2，则此时充电电流为VPROG/R2的整数倍，由于R2较小，则此时电池充电为一大电流充电。
随着电池70充电，电池70的电压逐渐上升，充电电流不再维持为限流控制引脚103电流的整数倍，而会逐渐下降，则电阻R3两端电压差即限电电压不断减小。比较器301比较运算放大器201送来的放大的限流电压与基准电压，当发现限流电压小于基准电压时，判断此时电池快充满，发出一低电平的限流信号，则NMOS管Q1的栅极接收到该低电平限流信号而处于低电平，从而NMOS管Q1截止，从而第二支路截止，此时限流控制引脚103电流为第一支路的电流VPROG/R1，则电流输出引脚102电流即充电电流为整数倍VPROG/R1，由于R1较大，则此时充电电流为一微小的电流，此时充电模块10以涓流充电模式对电池70充电，即对电池70涓流充电。
其中，比例放大电路20以及比较模块30中还有多个电容，其作用在于减少干扰，实现电池分阶段充电更精确的控制。
通过本实施方式，较精准地实现了电池的分阶段充电，即在开始充电时以一大电流充电，当电池快充满时，以一涓流进行充电，保证了电池能够充满而且不被持续的大电流充电损坏。

Claims (6)

1.一种电池充电电路，包括：
一连接端口用于接入一充电电源；一充电模块，用于控制给电池充电，所述充电模块至少包括一电源引脚、一限流控制引脚与一电流输出引脚，该电源引脚与连接端口的电压正极端连接；
其特征在于，该电池充电电路还包括：
一电流检测电路，位于该充电模块的电流输出引脚与电池之间，用于实时检测充电电流，并将该充电电流转换成一限流电压；
一比例放大电路，用于放大该电流检测电路转换成的限流电压；
一比较模块，用于比较该放大后的限流电压与一基准电压，当该放大后的限流电压小于基准电压时输出一限流信号；
一控制模块，位于该比较模块与该充电模块的限流控制引脚之间，所述控制模块包括并联于所述充电模块限流控制引脚与一接地点之间的第一与第二支路，其中第一支路包括一电阻，第二支路包括一阻值小于所述第一支路的电阻与一高电平导通开关，在电池开始充电时，所述高电平导通开关导通，所述充电模块的限流控制引脚电流为第二支路电流，所述充电模块输出的充电电流为第二支路电流的整数倍，在所述控制模块收到限流信号后，所述高电平导通开关在所述限流信号控制下截止，所述充电模块限流控制引脚电流为第一支路电流，充电模块输出的充电电流为第一支路电流的整数倍，此时充电模块以涓流充电模式给电池充电。
2.如权利要求1所述的电池充电电路，其特征在于，所述电流检测电路为一电阻，位于充电模块的电流输出引脚和电池的正极之间。
3.如权利要求1所述的电池充电电路，其特征在于，所述比例放大电路包括一运算放大器以及多个电阻。
4.如权利要求1所述的电池充电电路，其特征在于，所述比较模块由一比较器以及多个电阻组成，其中第一、第二电阻串接于一电势点与一接地点之间，第一、第二电阻的串接点为基准电压端，该基准电压端与比较器的反相输入端连接，为比较器提供基准电压，比较器的正相输入端与比例放大电路的输出端连接，该比较器的输出端通过一电阻与该电势点连接。
5.如权利要求4所述的电池充电电路，其特征在于，比较器比较该基准电压与放大的限流电压，当该放大的限流电压小于该基准电压时，比较器输出该限流信号，该限流信号为低电平限流信号。
6.如权利要求1所述的电池充电电路，其特征在于，所述高电平导通开关为一NMOS管或NPN三极管。
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