CN102545346A

CN102545346A - 一种基于热电转换的充电电源管理电路

Info

Publication number: CN102545346A
Application number: CN2012100631743A
Authority: CN
Inventors: 王建中; 杨成忠; 薛安克; 何晓峰; 陈张平
Original assignee: Hangzhou Dianzi University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种基于热电转换的充电电源管理电路。本发明将温差发电模块输出的不稳定的电压经过稳压电路处理输出稳定的电压，并通过智能充电电路给锂电池组充电的作用。电源来自于热电转换的温差发电电源，经过滤波、稳压之后，输出固定值的电压，并通过充电电路处理，给锂电池组充电。本发明电路具有构成元器件种类少，实际制作、测试简单等优点。本发明采用的元器件成熟可靠、成本低廉、来源丰富。

Description

一种基于热电转换的充电电源管理电路

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，涉及一种电路，具体涉及一种基于热电转换的充电电源管理电路。

背景技术

电源是工业生产中常见和最基本的参数之一，在生产过程中常需对电源进行存储与管理。然而针对工业生产中高温易爆旋转环境下旋转反应釜的内部测温的数采仪的供电难问题，传统的电源管理，要么是利用充电方式对蓄电池充电后再换上蓄电池给数采仪供电，但是频繁更换蓄电池影响了工业生产效率；要么是直接利用有线的供电方式，但是在旋转的环境下这种方式是不可取的，因此需要一种更智能的电源管理方式。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、功耗低、成本低、实时性好的基于热电转换的充电电源管理电路。

本发明包括温差发电模块、稳压电路模块、充电电路模块和锂离子电池模块。

温差发电模块输出不稳定的电压给稳压电路模块，经过稳压电路输出稳定电压给充电电路模块，充电电路模块给锂电池模块充电。

温差发电模块包括温差发电电源P2，具有输出端口1和输出端口2两个端口。

稳压电路模块包括电解电容C5、电解电容C6、电解电容C7、稳压芯片U1、整流二极管D3和整流二极管D4、可变电阻R6和可变电阻R8。温差发电电源P2的端口2与电解电容C5、电解电容C7的正极相连，温差发电电源P2的端口1与电解电容C5、电解电容C7的负极相连。稳压芯片U1的V_IN端口与电解电容C5的正极相连，稳压芯片U1的V_OUT端口与电解电容C6的正极相连，稳压芯片U1的GND端口与整流二极管D4的阳极相连。整流二极管D3的阴极与稳压芯片U1的V_IN端口相连，整流二极管D3的阳极与稳压芯片U1的V_OUT端口相连。可变电阻R6的一端与整流二极管D4的阴极相连，可变电阻R6的另一端和滑动端与稳压芯片U1的GND端口相连。可变电阻R8的一端与稳压芯片U1的GND端口相连，可变电阻R8的另一端口和滑动端与电解电容C5的负极相连。电解电容C5的负极接地。电解电容C6的正极与稳压芯片U1的V_OUT端口相连，电解电容C6的负极接地。

充电电路模块包括整流二极管D2、电解电容C3、电解电容C4、电解电容C1、电解电容C2、PNP晶体管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、发光二极管D1、充电芯片U2。整流二极管D2的阴极与电解电容C6的正极相连，整流极管D2的阳极与电解电容C6的负极相连。电解电容C3的正极与电解电容C6的正极相连，电解电容C3的负极与电解电容C6的负极相连。电解电容C4的正极与电解电容C6的正极相连，电解电容C4的负极与电解电容C6的负极相连。电阻R1的一端与充电芯片U2的SNS端口相连，电阻R1的另一端与充电芯片U2的VCC端口相连。充电芯片U2的VCC端口与电解电容C4的正极相连，充电芯片U2的VSS端口与电解电容C4的负极相连，充电芯片U2的SNS端口与PNP晶体管Q1的发射极E相连，充电芯片U2的CC端口与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与晶体管Q1的基极B相连，充电芯片U2的COMP端口与电解电容C4的正极相连，充电芯片U2的BAT端口与晶体管Q1的集电极C相连，充电芯片U2的TS端口与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地，充电芯片U2的STAT端口与发光二极管D1的阳极相连。发光二极管D1的阴极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端接地。电解电容C2的正极与充电芯片U2的VCC端口相连，电解电容C2的负极接地。电阻R5的一端与充电芯片U2的TS端口相连，电阻R5的另一端与电解电容C4的正极相连。电解电容C1的正极与晶体管Q1的集电极C相连，电解电容C1的负极接地。

锂离子电池模块包括锂离子电池组P1、热敏电阻R7。热敏电阻R7一端与锂离子电池组P1的正极相连，热敏电阻R7的另一端与充电芯片U2的TS端口相连，热敏电阻R7紧贴锂离子电池组P1。锂离子电池组P1的正极与电解电容C1的正极相连，锂离子电池组P1的负极与电解电容C1的负极相连。

本发明的基于热电转换的充电电源管理电路具有将温差发电模块输出的不稳定的电压经过稳压电路处理输出稳定的电压，并通过智能充电电路给锂电池组充电的作用。电源来自于热电转换的温差发电电源，经过滤波、稳压之后，输出固定值的电压，并通过充电电路处理，给锂电池组充电，电路具有构成元器件种类少，实际制作、测试简单等优点。本发明采用的元器件成熟可靠、成本低廉、来源丰富。

附图说明

图１为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步对本发明说明。

稳压电路模块包括电解电容C5、电解电容C6、电解电容C7、稳压芯片U1、整流二极管D3和整流二极管D4、可变电阻R6和可变电阻R8。温差发电电源P2的端口2与电解电容C5、电解电容C7的正极相连，温差发电电源P2的端口1与电解电容C5、电解电容C7的负极相连,电解电容C7的作用是滤波，将少量高频波形滤除掉，电解电容C5的作用是去耦，就是起到一个“电池”的作用，满足电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。稳压芯片U1的V_IN端口与电解电容C5的正极相连，稳压芯片U1的V_OUT端口与电解电容C6的正极相连，稳压芯片U1的GND端口与整流二极管D4的阳极相连。整流二极管D3的阴极与稳压芯片U1的V_IN端口相连，整流二极管D3的阳极与稳压芯片U1的V_OUT端口相连，整流二极管D3和整流二极管D4作为保护电路的器件，防止电路中的电容放电时的高压把稳压芯片U1烧坏。可变电阻R6的一端与整流二极管D4的阴极相连，可变电阻R6的另一端和滑动端与稳压芯片U1的GND端口相连。可变电阻R8的一端与稳压芯片U1的GND端口相连，可变电阻R8的另一端口和滑动端与电解电容C5的负极相连。电解电容C5的负极接地。稳压芯片U1采用LM317，输出电压为1.2V至37V，最大输出电压大于1.5A。输出电压与可变电阻R6和可变电阻R8有关。根据电路的实际需要，调整可变电阻R6和可变电阻R8的阻值，从而获得所需要的电压值。电解电容C6的正极与稳压芯片U1的V_OUT端口相连，电解电容C6的负极接地，电解电容C6的作用起到滤波的作用。

充电电路模块包括整流二极管D2、电解电容C3、电解电容C4、电解电容C1、电解电容C2、PNP晶体管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、发光二极管D1、充电芯片U2。整流二极管D2的阴极与电解电容C6的正极相连，整流极管D2的阳极与电解电容C6的负极相连，整流二极管D2作为保护电路的器件，防止电路中的电容放电时的高压把稳压芯片U1烧坏。电解电容C3的正极与电解电容C6的正极相连，电解电容C3的负极与电解电容C6的负极相连。电解电容C4的正极与电解电容C6的正极相连，电解电容C4的负极与电解电容C6的负极相连。电解电容C4作为大电容（1000μF）滤低频，电解电容C3作为小电容（0.1μF）滤高频。电阻R1的一端与充电芯片U2的SNS端口相连，电阻R1的另一端与充电芯片U2的VCC端口相连。充电芯片U2的VCC端口与电解电容C4的正极相连，充电芯片U2的VSS端口与电解电容C4的负极相连，充电芯片U2的SNS端口与PNP晶体管Q1的发射极E相连，充电芯片U2的CC端口与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与晶体管Q1的基极B相连，充电芯片U2的COMP端口与电解电容C4的正极相连，充电芯片U2的BAT端口与晶体管Q1的集电极C相连，充电芯片U2的TS端口与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地，充电芯片U2的STAT端口与发光二极管D1的阳极相连。发光二极管D1的阴极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端接地。电解电容C2的正极与充电芯片U2的VCC端口相连，电解电容C2的负极接地。电阻R5的一端与充电芯片U2的TS端口相连，电阻R5的另一端与电解电容C4的正极相连。电解电容C1的正极与晶体管Q1的集电极C相连，电解电容C1的负极接地。

本发明中的温差发电电源P2为后续电路提供电源。电解电容C5、电解电容C7组成滤波去耦电路,电解电容C7的作用是滤波，将电压中的少量高频波形滤除，电解电容C5的作用是去耦，避免元件相互间的耦合干扰。电解电容C6、稳压芯片U1、整流二极管D3和整流二极管D4、可变电阻R6和可变电阻R8组成可调稳压电路，通过调节可变电阻R6和可变电阻R8的阻值，从而使稳压芯片U1的VOUT端口输出稳定的电压，整流二极管D3和整流二极管D4起到避免稳压芯片U1被反向电流损坏的作用。整流二极管D2作为保护电路的器件，防止电路中的电容放电时的高压把稳压芯片U1烧坏。电解电容C4、电解电容C3组成滤波去耦电路,电解电容C4对稳压芯片U1输出的电压进行滤波，电解电容C3对稳压芯片U1输出的电压进行去耦。电解电容C1、电解电容C2、PNP晶体管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、发光二极管D1、充电芯片U2一起构成充电电路。通过充电芯片U2监控锂离子电池组P1的电压进行充电管理，热敏电阻R7作为温度传感器检测锂离子电池组P1的温度来配合充电管理，并通过发光二极管D1表明充电的状态（充电状态、充电完成、温度故障或休眠），最终实现锂离子电池组P1的智能充电管理。

Claims

1. 一种基于热电转换的充电电源管理电路，包括温差发电模块、稳压电路模块、充电电路模块和锂离子电池模块，其特征在于：

温差发电模块输出不稳定的电压给稳压电路模块，经过稳压电路输出稳定电压给充电电路模块，充电电路模块给锂电池模块充电；

温差发电模块包括温差发电电源P2，具有输出端口1和输出端口2两个端口；

稳压电路模块包括电解电容C5、电解电容C6、电解电容C7、稳压芯片U1、整流二极管D3和整流二极管D4、可变电阻R6和可变电阻R8；温差发电电源P2的端口2与电解电容C5、电解电容C7的正极相连，温差发电电源P2的端口1与电解电容C5、电解电容C7的负极相连；稳压芯片U1的V_IN端口与电解电容C5的正极相连，稳压芯片U1的V_OUT端口与电解电容C6的正极相连，稳压芯片U1的GND端口与整流二极管D4的阳极相连；整流二极管D3的阴极与稳压芯片U1的V_IN端口相连，整流二极管D3的阳极与稳压芯片U1的V_OUT端口相连；可变电阻R6的一端与整流二极管D4的阴极相连，可变电阻R6的另一端和滑动端与稳压芯片U1的GND端口相连；可变电阻R8的一端与稳压芯片U1的GND端口相连，可变电阻R8的另一端口和滑动端与电解电容C5的负极相连；电解电容C5的负极接地；电解电容C6的正极与稳压芯片U1的V_OUT端口相连，电解电容C6的负极接地；

充电电路模块包括整流二极管D2、电解电容C3、电解电容C4、电解电容C1、电解电容C2、PNP晶体管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、发光二极管D1、充电芯片U2；整流二极管D2的阴极与电解电容C6的正极相连，整流极管D2的阳极与电解电容C6的负极相连；电解电容C3的正极与电解电容C6的正极相连，电解电容C3的负极与电解电容C6的负极相连；电解电容C4的正极与电解电容C6的正极相连，电解电容C4的负极与电解电容C6的负极相连；电阻R1的一端与充电芯片U2的SNS端口相连，电阻R1的另一端与充电芯片U2的VCC端口相连；充电芯片U2的VCC端口与电解电容C4的正极相连，充电芯片U2的VSS端口与电解电容C4的负极相连，充电芯片U2的SNS端口与PNP晶体管Q1的发射极E相连，充电芯片U2的CC端口与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与晶体管Q1的基极B相连，充电芯片U2的COMP端口与电解电容C4的正极相连，充电芯片U2的BAT端口与晶体管Q1的集电极C相连，充电芯片U2的TS端口与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地，充电芯片U2的STAT端口与发光二极管D1的阳极相连；发光二极管D1的阴极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端接地；电解电容C2的正极与充电芯片U2的VCC端口相连，电解电容C2的负极接地；电阻R5的一端与充电芯片U2的TS端口相连，电阻R5的另一端与电解电容C4的正极相连；电解电容C1的正极与晶体管Q1的集电极C相连，电解电容C1的负极接地；

锂离子电池模块包括锂离子电池组P1、热敏电阻R7；热敏电阻R7一端与锂离子电池组P1的正极相连，热敏电阻R7的另一端与充电芯片U2的TS端口相连，热敏电阻R7紧贴锂离子电池组P1；锂离子电池组P1的正极与电解电容C1的正极相连，锂离子电池组P1的负极与电解电容C1的负极相连。