CN217115685U - 电流调节电路和充电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电流调节电路和充电装置，属于电池充电技术领域，所述电流调节电路包括：一检流电阻，其具有一输入端和一输出端，所述输入端和所述输出端之间的电压为检测电压；至少一个调节电阻，其与所述检流电阻并联；至少一个第一控制开关，所述至少一个第一控制开关的数量与所述至少一个调节电阻的数量相等，每个第一控制开关与一调节电阻串联以控制该调节电阻所在支路的通断并基于所述检测电压输出不同电流。本申请通过提供所述电流调节电路可以输出不同的充电电流。

Description

电流调节电路和充电装置

技术领域

本申请涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种电流调节电路和充电装置。

背景技术

对电池的管理一般涉及充电、放电和电量监测方面。而充电一般是电源供电经过充电管理模块(例如电池充电芯片)到电池。对于不同的电池应用领域，所需要的电池管理方案也不同。

市场上大多数带处理功能的芯片(例如单片机等)控制充电的技术方案，对电池的充电电流是固定的、不可调节的；当涉及不同电流充电时，往往涉及多个控制芯片，例如多个控制芯片形成多路控制等等，每一路充电电流都单独使用一个控制芯片虽然能实现充电电流的可调节，但其价格比较昂贵。

实用新型内容

本申请提供一种电流调节电路和充电装置，用以解决现有技术中单控制芯片充电电流不可调、多控制芯片成本高等至少一个问题。

第一方面，本申请提供一种电流调节电路，用于调节电池充电的电流，所述电路包括：

一检流电阻，其具有一输入端和一输出端，所述输入端和所述输出端之间的电压为检测电压；

至少一个调节电阻，其与所述检流电阻并联；

至少一个第一控制开关，所述至少一个第一控制开关的数量与所述至少一个调节电阻的数量相等，每个第一控制开关与一调节电阻串联以控制该调节电阻所在支路的通断并基于所述检测电压输出不同电流。

在本申请的一实施例中，所述电路还包括：

至少一个第二控制开关，每个第二控制开关与一第一控制开关连接以控制该第一控制开关的通断。

在本申请的一实施例中，每个第一控制开关还与一信号线连接以根据该信号线输入的高低电平控制该第一控制开关的通断。

在本申请的一实施例中，所述至少一个调节电阻包括第一调节电阻和第二调节电阻，所述至少一个第一控制开关包括第一开关和第二开关，所述第一调节电阻与所述第一开关串联后与所述检流电阻并联，所述第二调节电阻与所述第二开关串联后与所述检流电阻并联。

在本申请的一实施例中，所述至少一个第二控制开关包括第三开关和第四开关，所述第三开关的一端与所述第二开关连接，另一端与外部输入的第一电平控制端连接；所述第四开关的一端与所述第一开关连接，另一端与外部输入的第二电平控制端连接。

在本申请的一实施例中，所述第一开关为第一MOS管，所述第二开关为第二MOS管，所述第三开关为第一三极管，所述第四开关为第二三极管；所述第一三极管的基极的一端通过一第六电阻与外部输入的第一电平控制端连接，另一端通过一第七电阻接地，所述第一三极管的集电极与所述第二MOS管的栅极连接，所述第一三极管的发射极接地；所述第二三极管的基极的一端通过一第八电阻与外部输入的第二电平控制端连接，另一端通过一第九电阻接地，所述第二三极管的集电极与所述第一MOS管的栅极连接，所述第二三极管的发射极接地。

在本申请的一实施例中，所述第一电平控制端和所述第二电平控制端接收的电平控制信号均为同一单片机输出的；所述电流调节电路还包括热敏电阻，所述热敏电阻和所述单片机电性连接，所述单片机能够检测到充电电池的温度，并根据所检测到的温度控制对应的第二控制开关的通断以输出对应的电流。

在本申请的一实施例中，所述第一MOS管的栅极还与一第三电阻串联后接于所述输入端，所述第二MOS管的栅极还与一第五电阻串联后接于所述输入端，所述第一MOS管的源极与所述第一调节电阻串联后接于所述输入端，所述第一MOS管的漏极与所述输出端连接；所述第二MOS管的源极与所述第二调节电阻串联后接于所述输入端，所述第二MOS管的漏极与所述输出端连接。

第二方面，本申请还提供一种充电装置，应用于充电电池，包括：

如上述第一方面任一项所述的电流调节电路；

一电池充电芯片，其具有CSP引脚和BATT引脚，所述CSP引脚和所述BATT引脚之间接于所述电流调节电路的检流电阻的两端，所述CSP引脚为充电电池电流检测的正极输入，所述BATT引脚与充电电池的正极连接。

在本申请一实施例中，所述电池充电芯片还具有VIN引脚、CELL 引脚以及SEL引脚，所述VIN引脚为外部充电电源的输入，所述CELL 引脚用于设置单节充电电池或双节充电电池，所述SEL引脚用于设置单节充电电池的电压阈值，所述SEL引脚与所述充电电池的负极连接并接地

本申请提供的一种电流调节电路和充电装置，在现有不带通讯接口的电池充电芯片的基础上，通过提供所述电流调节电路可以设置不同的充电电流。

进一步的，应用于充电装置中，能够实现电池充电芯片对电池的充电电流大小的调节，并且通过改变电池的充电电流可以提高充电的效率和延长电池的使用寿命，也使得电池在充电过程中更加安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的电流调节电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的电流调节电路的示意图；

图3是本申请提供的充电装置的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的充电装置的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。

以下对本申请涉及的技术术语进行描述：

充电电池可在应用中放电，也可以通过充电装置进行充电，充电和放电电流(安培)通常用电池额定容量的倍数表示，叫做充电速率 (C-rate)。例如，对于额定为1安时(Ah)的电池，C/10的放电电流等于1Ah/10＝100mA。电池的额定容量(Ah或mAh)是电池在特定的条件下完全放电所能储存(产生)的电能。因此，电池的总能量等于容量乘以电池电压，单位为瓦时。

在一些应用场景中，例如不带通讯接口的电池充电芯片，对电池的充电电流是固定的、不可调节的。由于充电电流值恒定，当被充电设备的功耗上升时，其消耗的电流也上升，由此，充电电流与较高的耗电电流叠加会导致电池发热，易出现故障；但当被充电设备在功耗较低的情况下进行充电，由于充电电流值恒定，则其充电效率较低。

因此，为了实现不带通讯接口的电池充电芯片也能实现充电电流可调节，本申请提供一种电流调节电路和充电装置，在现有不带通讯接口的电池充电芯片的基础上，通过提供所述电流调节电路可以输出不同的充电电流。而且应用在充电装置中，能够实现电池充电芯片对电池的充电电流大小的调节，并且通过改变电池的充电电流可以提高充电的效率和延长电池的使用寿命，也使得电池在充电过程中更加安全可靠。

下面结合图1-图4描述本申请的所述电流调节电路和充电装置。

图1是本申请提供的电流调节电路的结构示意图，如图1所示。本申请提供的一种电流调节电路，用于调节电池充电的电流，包括一检流电阻、至少一个调节电阻以及至少一个第一控制开关。

示例性地，该检流电阻具有一输入端和一输出端，该输入端和该输出端之间的电压为检测电压。

示例性地，至少一个调节电阻可包括调节电阻1、调节电阻2，...，以及调节电阻M(M为自然数)。每个调节电阻均与该检流电阻并联。

示例性地，至少一个第一控制开关可包括第一控制开关K1、第一控制开关K2，...，以及第一控制开关Km(m为自然数)。

其中，至少一个第一控制开关的数量与至少一个调节电阻的数量相等，每个第一控制开关与一调节电阻串联，以控制该调节电阻所在支路的通断并基于所述检测电压输出不同电流。

具体地，调节电阻1与第一控制开关K1串联后并接于该检流电阻的输入端和输出端，调节电阻2与第一控制开关K2串联后并接于该检流电阻的输入端和输出端。以此类推，调节电阻M与第一控制开关Km串联后并接于该检流电阻的输入端和输出端。

因此，通过上述调节电阻1，2，...，M与该检流电阻的组合，可以输出多种不同电流。例如：

(1)当调节电阻的个数为一个时，即调节电阻1，那么可以输出两个不同的电流：

①当开关K1关断时，输出的第一个电流大小是由检流电阻的阻值大小决定。

②当开关K1导通时，输出的第二个电流大小是由检流电阻和调节电阻1并联的阻值大小决定。

(2)当调节电阻的个数为两个时，即调节电阻1和调节电阻2，那么可以输出四个不同的电流：

①当开关K1和开关K2都关断时，输出的第一个电流大小是由检流电阻的阻值大小决定。

②当开关K1和开关K2都导通时，输出的第二个电流大小是由检流电阻、调节电阻1以及调节电阻2并联的阻值大小决定。

③当开关K1关断和开关K2导通时，输出的第三个电流大小是由检流电阻和调节电阻2并联的阻值大小决定。

④当开关K1导通和开关K2关断时，输出的第四个电流大小是由检流电阻和调节电阻1并联的阻值大小决定。

以此类推，在此不再赘述。

由此可知，通过本申请提供的电流调节电路，根据实际应用需要而输出对应的不同电流，而不同电流的值可通过调节检流电阻的阻值和调节电阻的阻值而得到。而输出的不同电流可用于设置电池在充电过程中的电流，通过多种电流的输出以实现充电电流可调节的目的。

需要说明的是，上述至少一个第一控制开关的通断可以通过输入高低电平来控制，例如每个第一控制开关均与一信号线连接，通过该信号线可以输入高低电平控制第一控制开关的通断。当一第一控制开关通过该信号线接收到高电平信号时，那么可控制该第一控制开关导通；当该第一控制开关通过该信号线接收到低电平信号时，那么可控制该第一控制开关关断。

进一步的，至少一个第一控制开关还可以通过至少一个第二控制开关进行控制，每个第一控制开关与一第二控制开关连接，该至少一个第二控制开关用于控制对应的第一控制开关所在电路的通断。上述的开关器件可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET，MOS 是MOSFET的缩写)、三极管或继电器等开关器件的一种或多种组合。

以下通过提供一实施例描述上述所述电流调节电路。

图2是本申请实施例提供的电流调节电路的示意图，如图2所示。图中示出的至少一个调节电阻包括第一调节电阻R1和第二调节电阻 R2，至少一个第一控制开关包括第一MOS管U1和第二MOS管U2，至少一个第二控制开关包括第一三极管Q1和第二三极管Q2。

本申请实施例通过由第二控制开关控制第一控制开关的优点是把充电电路的MOS管控制和发电平控制信号的器件相隔开，避免互相影响，甚至损坏。所述发电平控制信号的器件，例如单片机，假设电池充电芯片出故障了也不至于损坏单片机。

示例性地，检流电阻R4的输入端A和输出端B之间的电压为检测电压，用于根据该检测电压决定电池充电时需要提供的充电电流，而该检测电压取决于流过检流电阻R4两端的电流。

示例性地，第一三极管Q1的基极B的一端通过一第六电阻R6 与外部输入的第一电平控制端I_CHG1连接，另一端通过一第七电阻 R7接地。第一三极管Q1的集电极C与第二MOS管U2的栅极G连接，第一三极管Q1的发射极E接地。

其中，第一电平控制端I_CHG1可为外部输入(例如通过外部单片机控制输入)的高电平或低电平的控制信号，用于控制第一三极管 Q1的通断，进而控制第二MOS管的通断。

示例性地，第二三极管Q2的基极B的一端通过一第八电阻R8 与外部输入的第二电平控制端I_CHG2连接，另一端通过一第九电阻 R9接地。第二三极管的集电极C与第一MOS管U1的栅极G连接，第二三极管Q2的发射极E接地。

其中，第二电平控制端I_CHG2可为外部输入(例如通过外部单片机控制输入)的高电平或低电平的控制信号，用于控制第二三极管 Q2的通断，进而控制第一MOS管的通断，其中第一电平控制端 I_CHG1、第二电平控制端I_CHG2可以为同一个单片机，可以减少单片机的数量，便于布线和节省电路板的空间。

示例性地，第一MOS管U1的栅极G还与一第三电阻R3串联后接于输入端A，第二MOS管U2的栅极G与一第五电阻R5串联后接于输入端A。

示例性地，第一MOS管U1的源极S与第一调节电阻R1串联后接于输入端A，第一MOS管U1的漏极D与输出端B连接。第二 MOS管U2的源极S与第二调节电阻R2串联后接于输入端A，第二 MOS管U2的漏极D与输出端B连接。

图2示出的电流调节电路的工作原理是：

通过控制第一电平控制端I_CHG1和第二电平控制端I_CHG2的高低电平，可以输出四种不同的充电电流，如下：

(1)当I_CHG1为低电平，I_CHG2为低电平：

此时第一三极管Q1和第二三极管Q2关断，第一MOS管U1和第二MOS管U2由于第三电阻R3和第五电阻R5的存在，第一MOS 管U1的V_G和V_S电压相等，第二MOS管U2的V_G和V_S电压相等，所以第一MOS管U1和第二MOS管U2处于关断状态；此时检测电压U_AB是由流过检流电阻R4的电流决定，而该电流大小由检流电阻R4的阻值大小决定。

(2)当I_CHG1为高电平，I_CHG2为低电平：

此时第一三极管Q1导通，第二三极管Q2关断；第二MOS管 U2导通，第一MOS管U1关断；此时检测电压U_AB是由流过检流电阻R4和第二调节电阻R2的电流决定，而该电流大小由检流电阻R4 和第二调节电阻R2并联的阻值大小决定。

(3)当I_CHG1为低电平，I_CHG2为高电平：

此时第一三极管Q1关断，第二三极管Q2导通；第二MOS管 U2关断，第一MOS管U1导通；此时检测电压U_AB是由流过检流电阻R4和第一调节电阻R1的电流决定，而该电流大小由检流电阻R4 和第一调节电阻R1并联的阻值大小决定。

(4)当I_CHG1为高电平，I_CHG2为高电平：

此时第一三极管Q1导通，第二三极管Q2导通；第二MOS管 U2导通，第一MOS管U1导通；此时检测电压U_AB是由流过检流电阻R4、第二调节电阻R2以及第一调节电阻R1的电流决定，而该电流大小由检流电阻R4、第二调节电阻R2以及第一调节电阻R1并联的阻值大小决定。

因此，本申请可通过在检流电阻R4的两端并联第一调节电阻R1 和/或第二调节电阻R2，以使得改变该检流电阻R4的阻值，让电池充电芯片检测到的检测电压U_AB不一样，从而改变了充电电流，以实现对电池的充电电流可调。

在一些实施例中，电流调节电路还包括NTC(Negative TemperatureCoeffiCient，简称NTC，热敏电阻)，热敏电阻和单片机电性连接，单片机可以检测到充电电池的温度，并根据所检测到的温度控制对应的第二控制开关的通断以输出对应的电流。置于当充电电池的温度多少时，单片机控制哪个第二控制开关而输出多大的电流，这些可根据并联的调节电阻的阻值预先设置好，在此不做限制，例如当检测到电池温度高于预设值时，例如预设值可以为50℃、60℃、 70℃、80℃等等，具体可以根据需要设置，则通过单片机控制第二控制开关进而控制第一开关实现小电流充电，当检测到电池温度不高于预设值时，则通过单片机控制第二控制开关进而控制第一开关实现大电流充电。可选地，还可以根据对应温度段的不同控制对应不同电流大小实现充电，例如温度低则大电流充电，温度高则小电流充电甚至不充电。

图3是本申请提供的充电装置的结构示意图，图4是本申请实施例提供的充电装置的示意图，如图3、图4所示。

本申请还提供一种充电装置，可应用于充电电池，例如锂电池充电电池，所述充电装置包括所述电流调节电路和一电池充电芯片。

示例性地，所述电池充电芯片具有CSP引脚和BATT引脚。其中，CSP引脚和BATT引脚之间连接所述检流电阻，CSP引脚为充电电池电流检测的正极输入，BATT引脚与充电电池的正极连接。

示例性地，所述电池充电芯片还具有VIN引脚、CELL引脚以及 SEL引脚。其中，VIN引脚为外部充电电源的输入，CELL引脚用于设置充电电池是单节充电电池还是双节充电电池，SEL引脚用于设置单节充电电池的电压阈值，SEL引脚与充电电池的负极连接并接地。

以下通过一实施例描述上述所述充电装置。

图4示出的电池充电芯片的型号可以是MP2615、ME4058A6SG、 HM4056、MST4056、PW4052、CN3702等，但本申请并不限于这些型号的电池充电芯片，也可以应用于其他不带通讯接口的电池充电芯片。

示例性地，电池充电芯片U3的VIN引脚可输入5V～18V的充电电源，EN引脚可与单片机连接，SW引脚的输出端依次连接电感 L1和检流电阻R4后与充电电池的正极BAT+连接，BST引脚的输入端接收SW引脚输出端经电容C1的信号，进行调节输出波形。CSP 引脚和BATT引脚接于检流电阻R4的两端(A，B)，用于检测充电电池的电压(即检测电压U_AB)。CELL引脚用于设置充电电池是单节充电电池还是双节充电电池，SEL引脚用于设置单节充电电池的电压阈值为4.1V或4.2V。

其中，电池充电芯片U3通过检测CSP引脚和BATT引脚两者之间的电压U_AB，决定充电时提供的充电电流，而CSP引脚和BATT 引脚之间的电压U_AB，即取决于流过检流电阻R4两端的电流，通过增加本申请所述的电流调节电路，可以改变CSP引脚和BATT引脚之间的检流电阻R4的阻值，从而可以输出不同的充电电流。

由于电池在充电过程中，其温度是变化的，通过设置不同的充电电流对电池进行充电，例如充电电池在20～45°时可进行大电流充电，而在高温和低温情况下应降低充电电流或停止充电，否则会影响电池的使用寿命。

在此需要说明的是，本申请实施例提供的上述充电装置，能够实现上述电流调节电路实施例所实现的功能，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与所述电流调节电路实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电流调节电路，用于调节电池充电的电流，其特征在于，所述电路包括：

一检流电阻，其具有一输入端和一输出端，所述输入端和所述输出端之间的电压为检测电压；

至少一个调节电阻，其与所述检流电阻并联；以及

至少一个第一控制开关，所述至少一个第一控制开关的数量与所述至少一个调节电阻的数量相等，每个第一控制开关与一调节电阻串联以控制该调节电阻所在支路的通断并基于所述检测电压输出不同电流。

2.根据权利要求1所述的电流调节电路，其特征在于，所述电路还包括：

至少一个第二控制开关，每个第二控制开关与一第一控制开关连接以控制该第一控制开关的通断。

3.根据权利要求1所述的电流调节电路，其特征在于，每个第一控制开关还与一信号线连接以根据该信号线输入的高低电平控制该第一控制开关的通断。

4.根据权利要求2所述的电流调节电路，其特征在于，所述至少一个调节电阻包括第一调节电阻(R1)和第二调节电阻(R2)，所述至少一个第一控制开关包括第一开关和第二开关，所述第一调节电阻(R1)与所述第一开关串联后与所述检流电阻(R4)并联，所述第二调节电阻(R2)与所述第二开关串联后与所述检流电阻(R4)并联。

5.根据权利要求4所述的电流调节电路，其特征在于，所述至少一个第二控制开关包括第三开关和第四开关，所述第三开关的一端与所述第二开关连接，另一端与外部输入的第一电平控制端连接；所述第四开关的一端与所述第一开关连接，另一端与外部输入的第二电平控制端连接。

6.根据权利要求5所述的电流调节电路，其特征在于，所述第一开关为第一MOS管(U1)，所述第二开关为第二MOS管(U2)，所述第三开关为第一三极管(Q1)，所述第四开关为第二三极管(Q2)；所述第一三极管(Q1)的基极(B)的一端通过一第六电阻(R6)与外部输入的第一电平控制端(I_CHG1)连接，另一端通过一第七电阻(R7)接地，所述第一三极管(Q1)的集电极(C)与所述第二MOS管(U2)的栅极(G)连接，所述第一三极管(Q1)的发射极(E)接地；所述第二三极管(Q2)的基极(B)的一端通过一第八电阻(R8)与外部输入的第二电平控制端(I_CHG2)连接，另一端通过一第九电阻(R9)接地，所述第二三极管(Q2)的集电极(C)与所述第一MOS管(U1)的栅极(G)连接，所述第二三极管(Q2)的发射极(E)接地。

7.根据权利要求6所述的电流调节电路，其特征在于，所述第一电平控制端(I_CHG1)和所述第二电平控制端(I_CHG2)接收的电平控制信号均为同一单片机输出的；所述电流调节电路还包括热敏电阻，所述热敏电阻和所述单片机电性连接，所述单片机能够检测到充电电池的温度，并根据所检测到的温度控制对应的第二控制开关的通断以输出对应的电流。

8.根据权利要求6所述的电流调节电路，其特征在于，所述第一MOS管(U1)的栅极(G)还与一第三电阻(R3)串联后接于所述输入端，所述第二MOS管(U2)的栅极(G)还与一第五电阻(R5)串联后接于所述输入端，所述第一MOS管(U1)的源极(S)与所述第一调节电阻(R1)串联后接于所述输入端，所述第一MOS管(U1)的漏极(D)与所述输出端连接；所述第二MOS管(U2)的源极(S)与所述第二调节电阻(R2)串联后接于所述输入端，所述第二MOS管(U2)的漏极(D)与所述输出端连接。

9.一种充电装置，应用于充电电池，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的电流调节电路；

一电池充电芯片，其具有CSP引脚和BATT引脚，所述CSP引脚和所述BATT引脚之间接于所述电流调节电路的检流电阻的两端，所述CSP引脚为充电电池电流检测的正极输入，所述BATT引脚与充电电池的正极连接。

10.根据权利要求9所述的充电装置，其特征在于，所述电池充电芯片还具有VIN引脚、CELL引脚以及SEL引脚，所述VIN引脚为外部充电电源的输入，所述CELL引脚用于设置单节充电电池或双节充电电池，所述SEL引脚用于设置单节充电电池的电压阈值，所述SEL引脚与所述充电电池的负极连接并接地。

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