CN209765023U - 一种充电检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电检测电路，包括检测启动模块、电平转换模块、恒流源模块和电压比较模块，检测启动模块用来接收外部检测信号并进行初始化；电平转换模块接收来自检测启动模块的初始化信号并转化为模拟电压信号输出；恒流源模块接收电平转换模块输出的模拟电压信号并转换为恒定电流信号输出；电压比较模块将恒流源模块输出的恒定电流信号转换为检测信号输出。本实用新型针对现有的电路能耗大和易发生电气故障安全性能低等的问题进行改进，本实用新型具有电路结构简单、能耗低和保证充电过程中的安全性等优点。

Description

一种充电检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种电池管理***技术领域，尤其涉及到一种充电检测电路。

背景技术

在电动汽车的研究和发展道路上，动力电池及其管理***的研究占据着非常重要的位置，电动汽车的性能如何，取决于其动力电池的性能，其中电池的充放电性能为关键因素，影响电动汽车推广应用的主要因素包括动力电池的安全性和使用成本问题，延长电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一，为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效的管理和控制，为此，实时检测电池充放电时的电压，在发生异常情况下及时断开充电电路是本实用新型所要解决的问题，从而保证电路结构简单、能耗低和保证充电过程中的安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种充电检测电路，以解决现有技术中的电路能耗大和易发生电气故障安全性能低等的技术问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：本实用新型公开了一种充电检测电路，包括检测启动模块，检测启动模块用来接收外部检测信号并进行初始化；

电平转换模块，电平转换模块接收来自检测启动模块的初始化信号并转化为电压信号输出；

恒流源模块，恒流源模块接收电平转换模块输出的电压信号并转换为恒定电流信号输出；

电压比较模块，电压比较模块将恒流源模块输出的恒定电流信号转换为检测信号输出，检测信号输出初始状态为低电平状态。

优选地，为了降低充电检测电路的能耗，检测启动模块包括一个二输入与门电路，二输入与门电路的两个输出端分别设置为断电信号输入端和状态设置端；断电信号输入端用来检测充电器是否连接电池组形成一个回路，状态设置端用来输入IC的放电状态。工作时，只有当充电器连接到电池组时形成回路时，检测启动模块1的断电信号输入端才有高电平输入，当MCU未检测到IC未处于放电状态，检测启动模块1的状态设置端才会有高电平输入。

优选地，为了能够将低电平转换为控制NMOS管在一定范围内导通的较高的电压值，电平转换模块包括反相器、转换耗尽型PMOS管和转换耗尽型NMOS管，反相器包括第一反相器、第二反相器、第三反相器和第四反相器，转换耗尽型PMOS管包括第一转换耗尽型PMOS管和第二转换耗尽型PMOS管，转换耗尽型NMOS管包括第一转换耗尽型NMOS管和第二转换耗尽型NMOS管，第一反相器的输入端设置为电平转换模块的输入端且第一反相器与第二反相器同向串联连接；第二转换耗尽型PMOS管的栅极与第一反相器的输出端连接，第一转换耗尽型PMOS管的栅极与第二反相器的输出端连接，转换耗尽型PMOS管的源极均接地，第一转换耗尽型NMOS管的源极和第二转换耗尽型NMOS管的栅极均与第一转换耗尽型PMOS管的漏极连接第一转换耗尽型NMOS管的栅极和第二转换耗尽型NMOS管的源极均与第二转换耗尽型PMOS管的漏极连接，第一转换耗尽型NMOS管和第二转换耗尽型NMOS管的漏极并联连接设置为模拟电源输入端，第三反相器和第四反相器同向串联连接且第三反相器的输入端与第二转换耗尽型PMOS管的漏极连接，第三反相器的输出设置为第一电压输出端，第四反相器的输出设置为第二电压输出端。工作过程中第一反相器和第二反相器的工作电压由IC内部的数字信号提供，第三反相器和第四反相器的工作电压由电路的供电电压提供，只有当断电输入端和状态设置端同时为高电平状态的时候IC给反相器供电开始工作，其他时候充电检测电路的检测信号输出始终保持为低电平状态，IC保持省电或断电模式。

优选地，为了能够得到电路结构简单的恒流源来提高电压比较模块的电压比较精度，同时提高整个充电检测电路的检测精度，恒流源模块包括5个恒流耗尽型NMOS管，5个恒流耗尽型NMOS管分别为第一恒流耗尽型NMOS管、第二恒流耗尽型NMOS管、第三恒流耗尽型NMOS管、第四恒流耗尽型NMOS管和第五恒流耗尽型NMOS管，第一恒流耗尽型NMOS管的漏极设置为基准偏置电流输入端，第一恒流耗尽型NMOS管的栅极与第二电压输出端连接，第二恒流耗尽型NMOS管的栅极与第一电压输出端连接，第二恒流耗尽型NMOS管的漏极、第三恒流耗尽型NMOS管的漏极、第四恒流耗尽型NMOS管的漏极和第五恒流耗尽型NMOS管的栅极均并联连接到第一恒流耗尽型NMOS管的源极，第三恒流耗尽型NMOS管和第四恒流耗尽型NMOS管源极连接且同时与第一恒流耗尽型NMOS管的源极的连接，第二恒流耗尽型NMOS管、第三恒流耗尽型NMOS管、第四恒流耗尽型NMOS管和第五恒流耗尽型NMOS管的源极均接地。

工作过程中通过带隙基准电路从基准偏置电流输入端输入为第一恒流耗尽型NMOS管提供电流。电平转换模块输出的两个不同值得模拟电压使得第一恒流耗尽型NMOS管和第二恒流耗尽型NMOS管在工作过程中能够保持导通状态，且因为第三恒流耗尽型NMOS管、第四恒流耗尽型NMOS管和第五恒流耗尽型NMOS管的栅极电压相等，其源极均接地，所以流经三个恒流耗尽型NMOS管的电流恒定并大小相等，为后续的电压比较模块提供稳定的电流使得检测结构误差小精度高。

优选地，为了能够通过简单的电路结构方便的检测出充电状态，确保充电过程中的安全性，电压比较模块包括一电压比较器、第一电阻和第二电阻，第四恒流耗尽型NMOS管的漏极并联连接有第一电阻和电压比较器的负输入端，第五恒流耗尽型NMOS管的漏极并联连接有第二电阻和电压比较器的正输入端；第一电阻的另一端设置为模拟电源输入端，第二电阻的另一端设置为充电电压输入端；电压比较器的输出端设置为检测状态输出端。电池充电工作电压从模拟电源输入端输入，电池单元的电压从充电电压输入端输入，当电池单元的电压低于充电工作电压时，通过电压比较器充电检测电路的检测信号输出端输出高电平状态，IC更改为正常充电模式。当电池单元的电压高于充电工作电压时，通过电压比较器充电检测电路的检测信号输出端输出低电平状态，IC更改为省电模式或断电模式。

优选地，为了能够使得电压比较器方便的比较两种电压的大小，且误差控制在一定的范围内保证了电池使用寿命的同时能够方便的对电池进行合理有效的管理和控制，第一电阻的阻值比第二电阻的阻值小0.1～0.2MΩ。

优选地，为了能够提高电路的抗干扰性能，电压比较模块的输出端连接有一缓冲器，缓冲器的输出端设置为检测信号输出端。

本实用新型公开了一种充电检测电路，与现有技术相比：本实用新型采用检测启动模块接收外部检测信号，并通过电平转换模块进行转换成不同数值的模拟电压以此来为恒流源模块提供工作导通电压，继而输出恒定的电流保证了电压比较模块中电压比较的精度和准确性，确保同时提高了检测信号输出的准确性，电路结构简单，同时也通过快速的输出不同检测结果使得电池管理***能够确定工作模式例如正常充电模式、断电模式或省电模式等来降低能耗。同时保证了充电过程中的安全性。本实用新型具有电路结构简单、能耗低和安全性能高等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路结构图；

图3为电平转换模块的电路结构图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

实施例1公开了一种充电检测电路，如图1所示，包括检测启动模块1，检测启动模块1用来接收外部检测信号并进行初始化；电平转换模块2，电平转换模块2接收来自检测启动模块1的初始化信号并转化为模拟电压信号输出；恒流源模块3，恒流源模块3接收电平转换模块2输出的模拟电压信号并转换为恒定电流信号输出；电压比较模块4，电压比较模块4将恒流源模块3输出的恒定电流信号转换为检测信号输出。

如图2所示，检测启动模块1包括一个二输入与门电路11，二输入与门电路11的两个输出端分别设置为断电信号输入端12和状态设置端13；二输入与门电路11的输出端为检测启动模块输出端14，检测启动模块的输出端14与电平转换模块2的输入端连接。

如图3所示，电平转换模块2包括反相器、转换耗尽型PMOS管和转换耗尽型NMOS管，反相器包括第一反相器201、第二反相器202、第三反相器203和第四反相器204，转换耗尽型PMOS管包括第一转换耗尽型PMOS管205和第二转换耗尽型PMOS管206，转换耗尽型NMOS管包括第一转换耗尽型NMOS管207和第二转换耗尽型NMOS管208，第一反相器201的输入端设置为电平转换模块2的输入端且第一反相器201与第二反相器202同向串联连接；第二转换耗尽型PMOS管206的栅极与第一反相器201的输出端连接，第一转换耗尽型PMOS管205的栅极与第二反相器202的输出端连接，转换耗尽型PMOS管的源极均接地，第一转换耗尽型NMOS管207的源极和第二转换耗尽型NMOS管208的栅极均与第一转换耗尽型PMOS管205的漏极连接，第一转换耗尽型NMOS管207的栅极和第二转换耗尽型NMOS管208的源极均与第二转换耗尽型PMOS管206的漏极连接，第一转换耗尽型NMOS管207和第二转换耗尽型NMOS管208的漏极并联连接设置为电路电压输入端209，第三反相器203和第四反相器204同向串联连接且第三反相器203的输入端与第二转换耗尽型PMOS管206的漏极连接，第三反相器203的输出设置为第一电压输出端211，第四反相器的输出设置为第二电压输出端210。

如图2所示，恒流源模块3包括5个恒流耗尽型NMOS管，5个恒流耗尽型NMOS管分别为第一恒流耗尽型NMOS管31、第二恒流耗尽型NMOS管32、第三恒流耗尽型NMOS管33、第四恒流耗尽型NMOS管34和第五恒流耗尽型NMOS管35，第一恒流耗尽型NMOS管31的漏极设置为基准偏置电流输入端36，第一恒流耗尽型NMOS管31的栅极与第二电压输出端210连接，第二恒流耗尽型NMOS管32的栅极与第一电压输出端211连接，第二恒流耗尽型NMOS管32的漏极、第三恒流耗尽型NMOS管33的漏极、第四恒流耗尽型NMOS管34的漏极和第五恒流耗尽型NMOS管35的栅极均并联连接到第一恒流耗尽型NMOS管31的源极，第三恒流耗尽型NMOS管33和第四恒流耗尽型NMOS管34的源极连接且同时与第一恒流耗尽型NMOS管31的源极的连接，第二恒流耗尽型NMOS管32、第三恒流耗尽型NMOS管33、第四恒流耗尽型NMOS管34和第五恒流耗尽型NMOS管35的源极均接地。

电压比较模块4包括一电压比较器41、第一电阻42和第二电阻43，第一电阻42的阻值为2MΩ，第二电阻43的阻值为2.1MΩ，两个电阻的阻值选择不同是为了在保证能够在尽量减小检测误差的同时高精度的比较出电池单元的电压和充电工作电压的大小，以便方便地对电池进行有效地管理和控制。第四恒流耗尽型NMOS管34的漏极并联连接有第一电阻42和电压比较器41的负输入端，第五恒流耗尽型NMOS管35的漏极并联连接有第二电阻43和电压比较器41的正输入端；第一电阻42的另一端设置为电路电源输入端44，第二电阻4的另一端设置为充电电压输入端45；电压比较器41的输出端连接有一缓冲器5，缓冲器5的输出为检测状态输出端6，缓冲器5可采用2个反相器同向串联连接。

实施例2

实施例2公开了一种充电检测电路，包括检测启动模块1，检测启动模块1用来接收外部检测信号并进行初始化；电平转换模块2，电平转换模块2接收来自检测启动模块1的初始化信号并转化为模拟电压信号输出；恒流源模块3，恒流源模块3接收电平转换模块2输出的模拟电压信号并转换为恒定电流信号输出；电压比较模块4，电压比较模块4将恒流源模块3输出的恒定电流信号转换为检测信号输出。

检测启动模块1包括一个二输入与门电路11，二输入与门电路11的两个输出端分别设置为断电信号输入端12和状态设置端13；二输入与门电路11的输出端为检测启动模块输出端14，检测启动模块的输出端14与电平转换模块2的输入端连接。

电平转换模块2包括反相器、转换耗尽型PMOS管和转换耗尽型NMOS管，反相器包括第一反相器201、第二反相器202、第三反相器203和第四反相器204，转换耗尽型PMOS管包括第一转换耗尽型PMOS管205和第二转换耗尽型PMOS管206，转换耗尽型NMOS管包括第一转换耗尽型NMOS管207和第二转换耗尽型NMOS管208，第一反相器201的输入端设置为电平转换模块2的输入端且第一反相器201与第二反相器202同向串联连接；第二转换耗尽型PMOS管206的栅极与第一反相器201的输出端连接，第一转换耗尽型PMOS管205的栅极与第二反相器202的输出端连接，转换耗尽型PMOS管的源极均接地，第一转换耗尽型NMOS管207的源极和第二转换耗尽型NMOS管208的栅极均与第一转换耗尽型PMOS管205的漏极连接，第一转换耗尽型NMOS管207的栅极和第二转换耗尽型NMOS管208的源极均与第二转换耗尽型PMOS管206的漏极连接，第一转换耗尽型NMOS管207和第二转换耗尽型NMOS管208的漏极并联连接设置为电路电压输入端209，第三反相器203和第四反相器204同向串联连接且第三反相器203的输入端与第二转换耗尽型PMOS管206的漏极连接，第三反相器203的输出设置为第一电压输出端211，第四反相器的输出设置为第二电压输出端210。

恒流源模块3包括5个恒流耗尽型NMOS管，5个恒流耗尽型NMOS管分别为第一恒流耗尽型NMOS管31、第二恒流耗尽型NMOS管32、第三恒流耗尽型NMOS管33、第四恒流耗尽型NMOS管34和第五恒流耗尽型NMOS管35，第一恒流耗尽型NMOS管31的漏极设置为基准偏置电流输入端36，第一恒流耗尽型NMOS管31的栅极与第二电压输出端210连接，第二恒流耗尽型NMOS管32的栅极与第一电压输出端211连接，第二恒流耗尽型NMOS管32的漏极、第三恒流耗尽型NMOS管33的漏极、第四恒流耗尽型NMOS管34的漏极和第五恒流耗尽型NMOS管35的栅极均并联连接到第一恒流耗尽型NMOS管31的源极，第三恒流耗尽型NMOS管33和第四恒流耗尽型NMOS管34的源极连接且同时与第一恒流耗尽型NMOS管31的源极的连接，第二恒流耗尽型NMOS管32、第三恒流耗尽型NMOS管33、第四恒流耗尽型NMOS管34和第五恒流耗尽型NMOS管35的源极均接地。

电压比较模块4包括一电压比较器41、第一电阻42和第二电阻43，第一电阻42的阻值为2MΩ，第二电阻43的阻值为2.2MΩ，两个电阻的阻值选择不同是为了在保证能够在尽量减小检测误差的同时高精度的比较出电池单元的电压和充电工作电压的大小，以便方便地对电池进行有效地管理和控制。第四恒流耗尽型NMOS管34的漏极并联连接有第一电阻42和电压比较器41的负输入端，第五恒流耗尽型NMOS管35的漏极并联连接有第二电阻43和电压比较器41的正输入端；第一电阻42的另一端设置为电路电源输入端44，第二电阻4的另一端设置为充电电压输入端45；电压比较器41的输出端为检测状态输出端6。

Claims (7)

1.一种充电检测电路，其特征在于，包括：

检测启动模块，所述检测启动模块用来接收外部检测信号并进行初始化；

电平转换模块，所述电平转换模块接收来自所述检测启动模块的初始化信号并转化为电压信号输出；

恒流源模块，所述恒流源模块接收所述电平转换模块输出的电压信号并转换为恒定电流信号输出；

电压比较模块，所述电压比较模块将所述恒流源模块输出的恒定电流信号转换为检测信号输出。

2.如权利要求1所述的充电检测电路，其特征在于，所述检测启动模块包括一个二输入与门电路，所述二输入与门电路的两个输出端分别设置为断电输入端和状态设置端。

3.如权利要求1所述的充电检测电路，其特征在于，所述电平转换模块包括反相器、转换耗尽型PMOS管和转换耗尽型NMOS管，所述反相器包括第一反相器、第二反相器、第三反相器和第四反相器，所述转换耗尽型PMOS管包括第一转换耗尽型PMOS管和第二转换耗尽型PMOS管，所述转换耗尽型NMOS管包括第一转换耗尽型NMOS管和第二转换耗尽型NMOS管，所述第一反相器的输入端设置为所述电平转换模块的输入端且所述第一反相器与所述第二反相器同向串联连接；所述第二转换耗尽型PMOS管的栅极与所述第一反相器的输出端连接，所述第一转换耗尽型PMOS管的栅极与所述第二反相器的输出端连接，所述转换耗尽型PMOS管的源极均接地，所述第一转换耗尽型NMOS管的源极和所述第二转换耗尽型NMOS管的栅极均与所述第一转换耗尽型PMOS管的漏极连接，所述第一转换耗尽型NMOS管的栅极和所述第二转换耗尽型NMOS管的源极均与所述第二转换耗尽型PMOS管的漏极连接，所述第一转换耗尽型NMOS管和所述第二转换耗尽型NMOS管的漏极并联连接设置为模拟电源输入端，所述第三反相器和所述第四反相器同向串联连接且所述第三反相器的输入端与所述第二转换耗尽型PMOS管的漏极连接，所述第三反相器的输出设置为第一电压输出端，所述第四反相器的输出设置为第二电压输出端。

4.如权利要求3所述的充电检测电路，其特征在于，所述恒流源模块包括5个恒流耗尽型NMOS管，5个所述恒流耗尽型NMOS管分别为第一恒流耗尽型NMOS管、第二恒流耗尽型NMOS管、第三恒流耗尽型NMOS管、第四恒流耗尽型NMOS管和第五恒流耗尽型NMOS管，所述第一恒流耗尽型NMOS管的漏极设置为基准偏置电流输入端，所述第一恒流耗尽型NMOS管的栅极与所述第二电压输出端连接，所述第二恒流耗尽型NMOS管的栅极与所述第一电压输出端连接，所述第二恒流耗尽型NMOS管的漏极、第三恒流耗尽型NMOS管的漏极、第四恒流耗尽型NMOS管的漏极和所述第五恒流耗尽型NMOS管的栅极均并联连接到所述第一恒流耗尽型NMOS管的源极，所述第三恒流耗尽型NMOS管和所述第四恒流耗尽型NMOS管源极连接且同时与所述第一恒流耗尽型NMOS管的源极的连接，所述第二恒流耗尽型NMOS管、第三恒流耗尽型NMOS管、第四恒流耗尽型NMOS管和所述第五恒流耗尽型NMOS管的源极均接地。

5.如权利要求4所述的充电检测电路，其特征在于，所述电压比较模块包括一电压比较器、第一电阻和第二电阻，所述第四恒流耗尽型NMOS管的漏极并联连接有所述第一电阻和所述电压比较器的负输入端，所述第五恒流耗尽型NMOS管的漏极并联连接有所述第二电阻和所述电压比较器的正输入端；所述第一电阻的另一端设置为模拟电源输入端，所述第二电阻的另一端设置为充电电压输入端；所述电压比较器的输出端设置为检测状态输出端。

6.如权利要求5所述的充电检测电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值比所述第二电阻的阻值小0.1～0.2MΩ。

7.如权利要求1所述的充电检测电路，其特征在于，所述电压比较模块的输出端连接有一缓冲器，所述缓冲器的输出端设置为检测信号输出端。