CN103746433B - 多功能充放电电路及其组成的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能充放电电路及其组成的装置，用于对锂电池进行充放电，该充放电电路包括充电电路数控恒流源，放电电路数控恒流源以及电池电压监测电路；所述充电电路数控恒流源包括第一运算放大器、第一达林顿管、第一电阻、第一电感和第五电阻，所述放电电路数控恒流源包括第二运算放大器、第二达林顿管、第二电阻、第二电感和第六电阻。本发明采用了基于数控恒流源技术的充放电电路和装置，可方便设置充放电的电流大小，适合各种容量大小的单体电池，同时充放电电路可采集充放电电压与电流数据，在LCD显示屏上实时显示充放电特性曲线，并将充放电电流对时间积分能计算得到电池容量，也可将锂电池充放电特性曲线传输到计算机显示或保存。

Description

多功能充放电电路及其组成的装置

技术领域

本发明涉及充放电技术领域，更具体的说，特别涉及一种多功能充放电电路及其组成的装置。

背景技术

随着电池技术的日益发展，单体电池的容量越来越大，但是对单体电池的实际容量是否达到其标称容量缺乏便捷有效的检测手段。目前市场上的单体电池充电器只能完成充电功能，而无法检测电池的实际容量能否达到其标称容量。另外现有单体电池充电器不具备放电功能，更不具备设置充放电电流大小的功能，无法兼顾大容量电池与小容量电池。若使用大电流对小容量电池充放电，将存在安全隐患；若使用小电流对大容量电池充放电，则充放电过程需要很长时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能充放电电路及其组成的装置。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种多功能充放电电路，用于对锂电池进行充放电，该充放电电路包括充电电路数控恒流源，放电电路数控恒流源以及电池电压监测电路；所述充电电路数控恒流源包括第一运算放大器、第一达林顿管、第一电阻、第一电感和第五电阻，所述第一运算放大器的输出端经第一电阻与第一达林顿管前面的三极管基极连接，第一运算放大器的输入端负极经第五电阻接地，第一达林顿管后面的三极管发射极与第一电感连接，所述电池电压监测电路连接在第一电感和第五电阻之间；所述放电电路数控恒流源包括第二运算放大器、第二达林顿管、第二电阻、第二电感和第六电阻，所述第二运算放大器的输出端经第二电阻与第二达林顿管前面的三极管基极连接，第二运算放大器的输入端负极经第六电阻与第五电阻连接，第二达林顿管后面的三级管发射极经第二电感与第六电阻连接，第二达林顿管前面的三极管集电极与后面的三极管集电极相连后与第一电感连接；所述电池电压监测电路还连接在锂电池的两端。

根据本发明的一优选实施例：所述电池电压监测电路包括第三和第四电阻，所述第三电阻一端与第一电感连接，另一端经过第四电阻与第五电阻连接，所述第三和第四电阻连接在锂电池的两端。

本发明还提供一种基于上述的多功能充放电电路组成的装置，包括控制器单元，与控制器单元连接的LCD显示屏、按键单元和USB转串口单元，所述控制器单元分别与多功能充放电电路的第一运算放大器的输入端正极和第二运算放大器的输入端正极连接，该装置还包括与LCD显示屏、控制器单元和多功能充放电电路连接的电源单元，所述多功能充放电电路与锂电池连接。

根据本发明的一优选实施例：还包括外壳，以及设于外壳内的印刷电路板，所述电源单元、控制器单元、多功能充放电电路和USB转串口单元均集成于印刷电路板上，所述锂电池设于外壳的内部，所述LCD显示屏和按键单元均设于外壳的正面。

根据本发明的一优选实施例：还包括设于外壳上的电池正极接口、电池负极接口、USB接口和电源接口，所述电池正极接口和电池负极接口与锂电池连接，所述USB接口与USB转串口单元连接，所述电源接口与电源单元连接。

根据本发明的一优选实施例：所述电源单元包括依次连接的开关稳压芯片和线性稳压芯片，所述开关稳压芯片的输出端还与多功能充放电电路连接，所述线性稳压芯片的输出端还与LCD显示屏和控制器单元连接。

根据本发明的一优选实施例：所述控制器单元是型号为STM32F407的控制器单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用了基于数控恒流源技术的充放电电路和装置，可方便设置充放电的电流大小，适合各种容量大小的单体电池，同时充放电电路可采集充放电电压与电流数据，在LCD显示屏上实时显示充放电特性曲线，并将充放电电流对时间积分能计算得到电池容量，也可将电池充放电特性曲线传输到计算机显示或保存。

附图说明

图1.为本发明的多功能充放电电路的电路图。

图2.为本发明的多功能充放电电路组成的装置的结构示意图。

图3.为本发明的多功能充放电电路组成的装置的结构框图。

图4.为本发明的多功能充放电电路组成的装置中电源单元的电路图。

图5.为本发明的多功能充放电电路组成的装置中控制器单元的电路图。

附图标记说明：1、外壳，2、LCD显示屏，3、按键单元，4、电池正极接口，5、电池负极接口，6。USB接口，7、电源接口，8、印刷电路板，9、电源单元，10、控制器单元，11、多功能充放电电路，12、锂电池，13、USB转串口单元。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参阅图1所示，本发明提供一种多功能充放电电路，用于对电池进行充放电，该充放电电路11包括充电电路数控恒流源，放电电路数控恒流源以及电池电压监测电路；所述充电电路数控恒流源包括第一运算放大器A1、第一达林顿管J1、第一电阻R1、第一电感L1和第五电阻R5，所述第一运算放大器A1的输出端经第一电阻R1与第一达林顿管J1前面的三极管基极连接，第一运算放大器A1的输入端负极经第五电阻R5接地，第一达林顿管J1后面的三极管发射极与第一电感L1连接，所述电池电压监测电路连接在第一电感L1和第五电阻R5之间；所述放电电路数控恒流源包括第二运算放大器A2、第二达林顿管J2、第二电阻R2、第二电感L2和第六电阻R6，所述第二运算放大器A2的输出端经第二电阻R2与第二达林顿管J2前面的三极管基极连接，第二运算放大器A2的输入端负极经第六电阻R6与第五电阻R5连接，第二达林顿管J2后面的三级管发射极经第二电感L2与第六电阻R6连接，第二达林顿管J2前面的三极管集电极与后面的三极管集电极相连后与第一电感L1连接；所述电池电压监测电路还连接在电池的两端。

本发明中的电池电压监测电路包括第三和第四电阻(R3，R4)，所述第三电阻R3一端与第一电感L1连接，另一端经过第四电阻R4与第五电阻R5连接，所述第三和第四电阻(R3，R4)连接在电池的两端。

其中的，第一运算放大器A1的输入端正极DA1和第二运算放大器A2的输入端正极DA2均为外部的控制器单元10的数模转换输出，当DA2电压为零时，可由DA1电压值控制充电电流大小；当DA1电压为零时，可由DA2电压值控制放电电流大小，同时由ADO电压值经换算可以得到实际充电电流大小，由AD2电压值经换算可以得到实际放电电流大小，由AD1

电压值与ADO电压值的差值可换算得到实际电池电压大小，即实现了实时控制充放电电流的大小，并实时监测充放电电流与电池电压值，实时采集的充放电电流与电压数据，可用于绘制充放电特性曲线，将充放电电流对时间积分能计算得到电池容量。

参阅图2和图3所示，本发明还提供一种基于上述的多功能充放电电路11组成的装置，包括控制器单元1O，与控制器单元1O连接的LCD显示屏2、按键单元3和USB转串口单元13，所述控制器单元1O分别与多功能充放电电路11的第一运算放大器A1的输入端正极和第二运算放大器A2的输入端正极连接，该装置还包括与LCD显示屏2、控制器单元10和多功能充放电电路11连接的电源单元9，所述多功能充放电电路11与锂电池12连接。

具体的，本发明的装置还包括外壳1，以及设于外壳1内的印刷电路板8，电源单元9、控制器单元10、多功能充放电电路11和USB转串口单元13均集成于印刷电路板8上，锂电池12设于外壳1的内部，LCD显示屏2和按键单元3均设于外壳1的正面。并且该装置还包括设于外壳1上的电池正极接口4、电池负极接口5、USB接口6和电源接口7，电池正极接口4和电池负极接口5与锂电池12连接，USB接口6与USB转串口单元13连接，电源接口7与电源单元9连接。

其中，电源单元9为LCD显示屏2、控制器单元1O和多功能充放电电路11提供电源；而控制器单元1O连接LCD显示屏2，并输出控制信号，控制LCD显示屏2的显示信息，控制器单元10连接多功能充放电电路11(也就是DA1和DA2)，获得锂电池12的电压和充放电电流信息并输出控制信号控制多功能充放电电路11的充放电电流大小，控制器单元10连接按键单元3，用于获得按键信息，完成充放电电流的设置，而控制器单元10连接USB转串口单元13，可实现将锂电池12的充放电特性曲线数据发送到计算机查看或保存(结合图5所示)。

参阅图4所示，本发明中的电源单元9包括依次连接的开关稳压芯片和线性稳压芯片，其中，开关稳压芯片的输出端还与多功能充放电电路11连接，也就是，输入直流电源经过开关稳压芯片(型号为LM2596)稳压至9V后给多功能充放电电路11提供电源，而线性稳压芯片的输出端还与LCD显示屏2和控制器单元10连接。即将经过开关稳压芯片稳压至9V的电压再经线性稳压芯片(型号为LM7805)稳压至5V后给控制器单元10和LCD显示屏2提供电源。

在本发明中的优选方案中，参阅图5所示，控制器单元10所采用的型号为STM32F407，当然，也可以根据需要选择其他的型号而不影响本发明的实施。

通过以上的描述可见，本发明的多功能充放电电路及其组成的装置由于采用了数控恒流源作为充放电电路，可以方便设置充放电电流大小，适合各种容量大小的单体电池，并在LCD显示屏上实时显示充放电特性曲线，在充放电完成之后能计算得到电池总容量，同时还可将电池充放电特性曲线传输到计算机显示或保存。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于多功能充放电电路(11)组成的多功能充放电装置，其特征在于：

多功能充放电电路(11)包括充电电路数控恒流源，放电电路数控恒流源以及电池电压监测电路；所述充电电路数控恒流源包括第一运算放大器(A1)、第一达林顿管(J1)、第一电阻(R1)、第一电感(L1)和第五电阻(R5)，所述第一运算放大器(A1)的输出端经第一电阻(R1)与第一达林顿管(J1)中的前面的三极管基极连接，第一运算放大器(A1)的输入端负极经第五电阻(R5)接地，第一达林顿管(J1)中的后面的三极管发射极与第一电感(L1)连接，所述电池电压监测电路连接在第一电感(L1)和第五电阻(R5)之间；所述放电电路数控恒流源包括第二运算放大器(A2)、第二达林顿管(J2)、第二电阻(R2)、第二电感(L2)和第六电阻(R6)，所述第二运算放大器(A2)的输出端经第二电阻(R2)与第二达林顿管(J2)中的前面的三极管基极连接，第二运算放大器(A2)的输入端负极经第六电阻(R6)与第五电阻(R5)连接，第二达林顿管(J2)中的后面的三级管发射极经第二电感(L2)与第六电阻(R6)连接，第二达林顿管(J2)中的前面的三极管集电极与后面的三极管集电极相连后与第一电感(L1)连接；所述电池电压监测电路还连接在锂电池(12)的两端；

多功能充放电装置包括控制器单元(10)，与控制器单元(10)连接的LCD显示屏(2)、按键单元(3)和USB转串口单元(13)，所述控制器单元(10)分别与多功能充放电电路(11)的第一运算放大器(A1)的输入端正极和第二运算放大器(A2)的输入端正极连接，该装置还包括与LCD显示屏(2)、控制器单元(10)和多功能充放电电路(11)连接的电源单元(9)，所述多功能充放电电路(11)与锂电池(12)连接。

2.根据权利要求1所述的多功能充放电装置，其特征在于：还包括外壳(1)，以及设于外壳(1)内的印刷电路板(8)，所述电源单元(9)、控制器单元(10)、多功能充放电电路(11)和USB转串口单元(13)均集成于印刷电路板(8)上，所述锂电池(12)设于外壳(1)的内部，所述LCD显示屏(2)和按键单元(3)均设于外壳(1)的正面。

3.根据权利要求2所述的多功能充放电装置，其特征在于：还包括设于外壳(1)上的电池正极接口(4)、电池负极接口(5)、USB接口(6)和电源接口(7)，所述电池正极接口(4)和电池负极接口(5)与锂电池(12)连接，所述USB接口(6)与USB转串口单元(13)连接，所述电源接口(7)与电源单元(9)连接。

4.根据权利要求1所述的多功能充放电装置，其特征在于：所述电源单元(9)包括依次连接的开关稳压芯片和线性稳压芯片，所述开关稳压芯片的输出端还与多功能充放电电路(11)连接，所述线性稳压芯片的输出端还与LCD显示屏(2)和控制器单元(10)连接。

5.根据权利要求1所述的多功能充放电装置，其特征在于：所述控制器单元(10)是型号为STM32F407的控制器单元。

6.根据权利要求1所述的多功能充放电装置，其特征在于：所述电池电压监测电路包括第三和第四电阻(R3，R4)，所述第三电阻(R3)一端与第一电感(L1)连接，另一端经过第四电阻(R4)与第五电阻(R5)连接，所述第三和第四电阻(R3，R4)连接在锂电池的两端。