CN104410137A - 一种充电保护电路及电子产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电保护电路，包括输入接口、第一限流电阻、输出接口，供电电源提供的电流依次流过输入接口、第一限流电阻、输出接口，经输出接口流入充电电池，为充电电池充电；还包括第二限流电阻、第一开关管和第二开关管，第二限流电阻的一端连接输入接口，另一端通过第一开关管的开关通路连接输出接口；第二开关管开关通路的一端连接输入接口，第二开关管的开关通路的另一端接地，并连接第一开关管的控制端，第二开关管的控制端通过分压电路连接所述输出接口。本发明的充电保护电路避免了对充电电池过充，提高了充电电池的寿命；将充电保护电路应用在电子产品中，提高了电子产品的使用寿命。

Description

一种充电保护电路及电子产品

技术领域

 本发明属于电路保护技术领域，具体地说，是涉及一种充电保护电路以及采用所述充电保护电路设计的电子产品。

背景技术

目前，针对电子产品，如MP3、蓝牙耳机等，很多厂家设计的充电电路就是通过一个二极管和一个限流电阻来为电池充电，此种设计，充电电流在充电过程中保持不变，使得大电流一直对电池充电，容易造成电池过充而引起鼓包，从而导致电池内的气体泄漏甚至***，降低了电池的使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种充电保护电路，解决了电池过充的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种充电保护电路，包括输入接口、第一限流电阻、输出接口，供电电源提供的电流依次流过输入接口、第一限流电阻、输出接口，经输出接口流入充电电池，为充电电池充电；还包括第二限流电阻、第一开关管和第二开关管，所述第二限流电阻的一端连接所述输入接口，另一端通过所述第一开关管的开关通路连接所述输出接口；所述第二开关管的开关通路的一端连接至所述输入接口，所述第二开关管开关通路的另一端接地，并连接所述第一开关管的控制端，所述第二开关管的控制端通过分压电路连接所述输出接口。

进一步的，所述第一开关管为PMOS管，所述第一开关管的源极连接所述第二限流电阻，漏极连接所述输出接口，栅极连接所述第二开关管开关通路的另一端。

又进一步的，所述第一开关管为PNP型三极管，所述第一开关管的发射极连接所述第二限流电阻，集电极连接所述输出接口，基极连接所述第二开关管开关通路的另一端。

更进一步的，所述第二开关管为NPN型三极管，所述第二开关管的集电极连接至所述输入接口，基极通过分压电路连接所述输出接口，发射极通过第三限流电阻接地，并连接所述第一开关管的控制端。

进一步的，所述第二开关管为PMOS管，所述第二开关管的漏极连接至所述输入接口，栅极通过分压电路连接所述输出接口，源极通过第三限流电阻接地，并连接所述第一开关管的控制端。

又进一步的，所述分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的一端连接所述输出接口，所述第一分压电阻的另一端连接所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端接地，所述第一分压电阻和第二分压电阻的中间节点连接所述第二开关管的控制端。

更进一步的，所述第一分压电阻的阻值大于所述第二分压电阻的阻值，所述第一限流电阻的阻值大于所述第二限流电阻的阻值。

优选的，所述输入接口为USB接口。

进一步的，所述输入接口通过二极管分别连接第一限流电阻和第二限流电阻，所述第二开关管的开关通路的一端通过所述二极管连接至所述输入接口。

基于上述充电保护电路的结构设计，本发明还提出了一种采用所述充电保护电路设计的电子产品，包括充电电池和充电保护电路，所述充电保护电路包括输入接口、第一限流电阻、输出接口，供电电源提供的电流依次流过输入接口、第一限流电阻、输出接口，经输出接口流入充电电池，为充电电池充电；还包括第二限流电阻、第一开关管和第二开关管，所述第二限流电阻的一端连接所述输入接口，另一端通过所述第一开关管的开关通路连接所述输出接口；所述第二开关管的开关通路的一端连接至所述输入接口，所述第二开关管开关通路的另一端接地，并连接所述第一开关管的控制端，所述第二开关管的控制端通过分压电路连接所述输出接口；所述输出接口与所述充电电池连接。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的充电保护电路利用纯硬件、低成本的电子元件构建，并设置在充电接口和电池之间，无需微控制器进行充电检测和控制，就可以自动对充电过程进行调节，避免了对充电电池过充，简化了电子设备的电路设计，节约了电路板面积，同时提高了充电电池的寿命，增强了充电安全；将所述充电保护电路应用在电子产品设计中，提高了电子产品中充电电池的使用寿命，继而提高了电子产品的使用寿命。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的充电保护电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，本实施例的充电保护电路主要由输入接口、第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、输出接口等构成，参见图1所示，第一限流电阻R1的一端连接输入接口，第一限流电阻R1的另一端连接输出接口；第二限流电阻R2的一端连接输入接口，第二限流电阻R2的另一端连接第一开关管Q1开关通路的一端，第一开关管Q1开关通路的另一端连接输出接口；第二开关管的Q2开关通路的一端连接输入接口，第二开关管Q2开关通路的另一端接地，并连接第一开关管Q1的控制端；第二开关管Q2的控制端通过分压电路连接输出接口。

当输出接口的电压（即此时电池电压）小于设定电压时，第二开关管Q2关断，从而第一开关管Q1导通，供电电源提供的电流流经输入端口后分成两路，一路电流通过第一限流电阻R1传输至输出接口，另一路电流通过第二限流电阻R2、第一开关管Q1的开关通路传输至输出接口，流经输出接口的电流流入充电电池BAT，为充电电池BAT充电。

当输出接口的电压（即此时电池电压）大于等于设定电压时，第二开关管Q2导通，从而第一开关管Q1关断，供电电源提供的电流流经输入接口、第一限流电阻R1、输出接口，并经输出接口传输至充电电池BAT，为电池BAT充电。

由于第一开关管Q1导通时，第一限流电阻R1和第二限流电阻R2并联，并联后的电阻小于第一限流电阻R1的阻值，从而充电电流较大。也就是说，当输出接口的电压小于设定电压时，第一开关管Q1导通，供电电源通过第一限流电阻R1和第二限流电阻R2为充电电池BAT充电，充电电流较大；当输出接口的电压大于等于设定电压时，第一开关管Q1关断，供电电源通过第一限流电阻R1为充电电池BAT充电，充电电流较小。因此，对充电电池BAT的充电过程：当电池电压小于设定电压时，大电流充电，当电池电压大于等于设定电压时，小电流充电，避免了对充电电池BAT一直采用大电流充电，进而避免了充电电池BAT过充，有效提高了充电电池BAT的寿命。

在本实施例中，为了保证电流的正确流向，在电路中还设置有二极管D1，输入接口通过二极管D1分别连接第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第二开关管Q2的开关通路的一端。

在本实施例中，供电电源提供的电压为5V，二极管D1导通压降为0.3V，第一限流电阻R1的电阻大于第二限流电阻R2的阻值，例如，R1的阻值为100Ω，R2的阻值为2.2Ω。当第一开关管Q1导通时，第一限流电阻R1和第二限流电阻R2并联，并联后的阻值是（R1*R2）/（R1+R2）≈2.15Ω，为充电电池BAT充电的充电电流是（5-0.3）/2.15≈2.18A；当第一开关管Q1关断时，为充电电池BAT充电的充电电流是（5-0.3）/100≈0.047A。可见，第一开关管Q1导通时的充电电流大于第一开关管Q1关断时的充电电流。

在本实施例中，第一开关管Q1优选为PMOS管，第二开关管Q2优选为NPN型三极管，第一开关管Q1的源极连接第二限流电阻R2，漏极连接输出接口，栅极连接第二开关管Q2的发射极，第二开关管Q2的发射极通过第三限流电阻R3接地，第二开关管Q2的集电极连接二极管D1的阴极，第二开关管Q2的基极通过分压电路连接输出接口。

所述分压电阻包括第一分压电阻R4和第二分压电阻R5，第一分压电阻R4的一端连接输出接口，第一分压电阻R4的另一端连接第二分压电阻R5的一端，第二分压电阻R5的另一端接地，第一分压电阻R4和第二分压电阻R5的中间节点连接第二开关管Q2的控制端。

调整第一分压电阻R4和第二分压电阻R5的阻值，使得当输出接口的电压小于设定电压时，第二开关管Q2关断；当输出接口的电压大于等于设定电压时，第二开关管Q2导通。

在本实施例中，充电电池BAT满容量时的电压值为4.2V，设定电压选为4.1V，第一分压电阻R4的阻值大于第二分压电阻R5的阻值，例如，第一分压电阻R4的阻值选为5.1MΩ，第二分压电阻R5的阻值选为1.1MΩ。

当输出接口的电压小于4.1V时，经过R4和R5的分压，R4和R5中间节点的电压小于0.7V，也就是说，第二开关管Q2的基极电压小于0.7V，第二开关管Q2关断，第二开关管Q2的发射极电压为0V，从而第一开关管Q1的栅极电压为0V，源极电压为4.7V，因此第一开关管Q1导通，第一限流电阻R1和第二限流电阻R2并联，充电电流约为2.18A。

随着对充电电池BAT充电的进行，充电电池BAT的电压越来越大，也就是说，输出接口的电压越来越大，当输出接口的电压大于等于4.1V时，经过R4和R5的分压，R4和R5中间节点的电压大于等于0.7V，即，第二开关管Q2的基极电压大于等于0.7V，由于第二开关管Q2的发射极电压为0V，第二开关管Q2饱和导通，第二开关管Q2的集电极电压即为二极管D1阴极处的电压，即4.7V，第一开关管Q1的栅极电压也为4.7V，第一开关管Q1的栅极电压大于源极电压，因此第一开关管Q1关断，充电电流约为0.047A。

可看出，当电池电压低于4.1V时，供电电源通过第一限流电阻R1和第二限流电阻R2为充电电池BAT充电，充电电流为2.18A，当电池电压大于等于4.1V时，供电电源通过第一限流电阻R1为充电电池BAT充电，充电电流为0.047A。

在本实施例中，输入接口优选为USB接口，将输入接口***到供电电源的USB上，即可为充电电池BAT充电。通过设置USB接口，可以通过电脑等为充电电池BAT充电，提高了充电的便利性。

作为本实施例的另一种优选设计方案，第一开关管Q1还可以选择为PNP型三极管，第一开关管Q1的发射极连接第二限流电阻R2，集电极连接输出接口，基极连接第二开关管Q2的发射极。当第二开关管Q2关断时，第一开关管Q1导通，供电电源通过第一限流电阻R1和第二限流电阻R2为充电电池BAT充电；当第二开关管Q2导通时，第一开关管Q1的基极电压大于发射极电压，第一开关管Q1关断，供电电源通过第一限流电阻R1为充电电池BAT充电。因此，第一开关管Q1选为PNP型三极管时，也可以实现上述功能。

作为本实施例的另一种优选设计方案，所述第二开关管Q2也可以选用PMOS管，第二开关管Q2的漏极连接二极管D1的阴极，源极通过第三限流电阻R3接地，并连接第一开关管Q1的控制端，栅极通过分压电路连接输出接口。调整第一分压电阻R4和第二分压电阻R5的阻值，使得当输出接口的电压小于设定电压时，第二开关管Q2关断；当输出接口的电压大于等于设定电压时，第二开关管Q2导通。

本实施例还提出了一种电子产品，电子产品包括充电电池和所述的充电保护电路，充电保护电路的输出接口与充电电池连接，供电电源通过充电保护电路为充电电池充电。

所述电子产品为MP3、蓝牙耳机等。

通过在电子产品中设置充电保护电路，保护了电子产品中的充电电池，避免充电电池过充，甚至电池发生***，继而避免了电子产品由于电池***造成损坏；由于提高了充电电池的使用寿命，继而提高了电子产品的使用寿命。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种充电保护电路，包括输入接口、第一限流电阻、输出接口，供电电源提供的电流依次流过输入接口、第一限流电阻、输出接口，经输出接口流入充电电池，为充电电池充电；其特征在于：还包括第二限流电阻、第一开关管和第二开关管，所述第二限流电阻的一端连接所述输入接口，另一端通过所述第一开关管的开关通路连接所述输出接口；所述第二开关管的开关通路的一端连接至所述输入接口，所述第二开关管开关通路的另一端接地，并连接所述第一开关管的控制端，所述第二开关管的控制端通过分压电路连接所述输出接口。

2.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于：所述第一开关管为PMOS管，所述第一开关管的源极连接所述第二限流电阻，漏极连接所述输出接口，栅极连接所述第二开关管开关通路的另一端。

3.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于：所述第一开关管为PNP型三极管，所述第一开关管的发射极连接所述第二限流电阻，集电极连接所述输出接口，基极连接所述第二开关管开关通路的另一端。

4.根据权利要求2或3所述的充电保护电路，其特征在于：所述第二开关管为NPN型三极管，所述第二开关管的集电极连接至所述输入接口，基极通过分压电路连接所述输出接口，发射极通过第三限流电阻接地，并连接所述第一开关管的控制端。

5.根据权利要求2或3所述的充电保护电路，其特征在于：所述第二开关管为PMOS管，所述第二开关管的漏极连接至所述输入接口，栅极通过分压电路连接所述输出接口，源极通过第三限流电阻接地，并连接所述第一开关管的控制端。

6.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于：所述分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的一端连接所述输出接口，所述第一分压电阻的另一端连接所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端接地，所述第一分压电阻和第二分压电阻的中间节点连接所述第二开关管的控制端。

7.根据权利要求6所述的充电保护电路，其特征在于：所述第一分压电阻的阻值大于所述第二分压电阻的阻值，所述第一限流电阻的阻值大于所述第二限流电阻的阻值。

8.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于：所述输入接口为USB接口。

9.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于：所述输入接口通过二极管分别连接第一限流电阻和第二限流电阻，所述第二开关管的开关通路的一端通过所述二极管连接至所述输入接口。

10.一种电子产品，其特征在于：包括充电电池和如权利要求1至9中任一项权利要求所述的充电保护电路，所述充电保护电路的输出接口与所述充电电池连接。