CN217984643U - 一种防反接防倒灌锂电池充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂电池充电器技术领域，为一种防反接防倒灌锂电池充电器，包括二极管D2、电感L1、MOS管Q3、电阻R12及电容EC2；所述二极管D2的正极接输入电源正极，二极管D2的负极经过电感L1后接负载一端；负载另一端接MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的源极依次接电阻R12及电容EC2后与二极管D2的正极连接形成回路。通过在充电器的输出端增加PTC和MOS组合，通过检测输出端电压来控制MOS管的通断，当电池反接瞬间，电流增大，PTC增加来控制反接电流过大，防止MOS的瞬时电流过大而损坏。解决了在传统锂电池充电时，MOS管控制电路动态反应慢，瞬间脉冲电流击穿MOS管；也避免了可控硅直接串联在强电路中极易损坏，可靠性有隐患的技术问题。

Description

一种防反接防倒灌锂电池充电器

技术领域

本实用新型涉及锂电池充电器技术领域，具体涉及一种防反接防倒灌锂电池充电器。

背景技术

锂电池充电器行业经常遇到负载电池接反导致电池损坏，存在电池***或者着火。对人生和安全造成严重伤害的问题，在追求性价比的同时，市场更希望采用一种简单、更可靠的方式将有效的避免事故的发生，保障人生财产安全。

目前，关于锂电池防反接开关电路，在行业内存在两种方式：一种是通过芯片检测负载电流，设计控制电路控MOS管挂断，但有反接时反应速度慢瞬间脉冲电流大导致击穿MOS；另一种是通过可控硅串入电路进行电子切换。可控硅虽然电路简单，价格便宜但可控硅需要双向二极管，极易损坏，故障率高。此两种锂电池防反接的前一种切换方式简单、可靠、低成本，后一种方式通过电路检测进行电子自动切换，缺点是可控硅直接串联在强电路中极易损坏，可靠性有隐患。

发明内容

本实用新型提供了一种防反接防倒灌锂电池充电器，解决了以上所述的锂电池防反接电路均容易损坏电子元器件，具有安全隐患和维修成本技术问题。

本实用新型为解决上述技术问题提供了一种防反接防倒灌锂电池充电器，包括防反接防倒灌稳定电路，所述防倒灌稳定电路包含二极管D2、电感L1、MOS管Q3、电阻R12及电容EC2；

所述二极管D2的正极接输入电源正极，二极管D2的负极经过电感L1后接负载一端；

负载另一端接MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的源极依次接电阻R12及电容EC2后与二极管D2的正极连接形成回路。

优选地，所述充电器还包括防反接电路，所述防反接电路包含三极管Q2、电阻R11、电阻R15、电阻R18、电阻R22及正温度系数电阻器PPTC；

所述电阻R11一端接所述二极管D2的正极，另一端与三极管 Q2的基极连接后，再经过电阻R15后接入负载另一端；

所述三极管Q2的发射极与所述二极管D2的正极连接，集电极连接电阻R18后再分别与MOS管Q3的栅极及电阻R22的第一端连接，且MOS管Q3的源极与所述电阻R22的第二端连接后再与电阻 R12连接。

优选地，所述防反接电路还包含正温度系数电阻器PPTC；

所述电阻R22的第二端与电阻R12之间通过正温度系数电阻器 PPTC连接。

优选地，所述充电器还包括输入电压电路，所述输入电压电路包含保险丝F1、防雷压敏电阻器VDR1及整流电路；

市电L端经过所述保险丝F1及防雷压敏电阻器VDR1后接市电 N端，且所述保险丝F1与所述整流电路的第2端之间连接，所述整流电路的第4端接地，第1端连接至防反接防倒灌稳定电路的二极管 D2的正极，第3端接市电N端。

优选地，所述整流电路的第1端与所述二极管D2的正极之间通过NTC电阻RT1连接。

优选地，所述输入电压电路还包含由电容XC1和电感LF1构成的EMI防干扰电路；

所述电容XC1的一端及所述电感LF1的一端均与保险丝F1连接，所述电感LF1的另一端与所述整流电路的第2端连接，所述电容XC1 的另一端与市电N端连接。

优选地，所述EMI防干扰电路还包括释放电路，所述释放电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R7及电阻R8；

所述电阻R4的一端及电阻R5的一端均与电容XC1的一端连接，所述电阻R7的一端及电阻R8的一端均与所述电容XC1的另一端连接，所述电阻R4的另一端、电阻R5的另一端、电阻R7的另一端及电阻R8的另一端均连接。

优选地，所述充电器还包括变压器，所述输入电压电路的整流电路的第1端作为输出端与所述变压器的一侧连接，所述变压器的另一侧作为输出端与防反接防倒灌稳定电路的二极管D2的正极连接。

优选地，所述充电器还包括初级尖峰吸收电路，所述初级尖峰吸收电路包含电容C2、电阻R2、电阻R6及二极管D1；

电流依次经过所述变压器的一侧的一端、变压器的一侧的另一端、二极管D1、电阻R6、电阻R2构成一个回路；

电流依次经过所述变压器的一侧的一端、变压器的一侧的另一端、二极管D1、电阻R6、电容C2构成另一个回路。

有益效果：本实用新型提供了一种防反接防倒灌锂电池充电器，包括防反接防倒灌稳定电路，所述防倒灌稳定电路包含二极管D2、电感L1、MOS管Q3、电阻R12及电容EC2；所述二极管D2的正极接输入电源正极，二极管D2的负极经过电感L1后接负载一端；负载另一端接MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的源极依次接电阻R12 及电容EC2后与二极管D2的正极连接形成回路。通过在充电器的输出端增加PTC和MOS组合，通过检测输出端电压来控制MOS管的通断，当电池反接瞬间，电流增大，PTC增加来控制反接电流过大，防止MOS的瞬时电流过大而损坏。解决了在传统锂电池充电时，MOS 管控制电路动态反应慢，瞬间脉冲电流击穿MOS管；也避免了可控硅直接串联在强电路中极易损坏，可靠性有隐患的技术问题。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型防反接防倒灌锂电池充电器的总设计图；

图2为本实用新型防反接电路图；

图3为本实用新型输入电压电路图；

图4为本实用新型变压器电路图；

图5为本实用新型反馈环路调整电路；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1至图5所示，本实用新型提供了一种防反接防倒灌锂电池充电器，包括防反接防倒灌稳定电路，所述防倒灌稳定电路包含二极管D2、电感L1、MOS管Q3、电阻R12及电容EC2；

所述二极管D2的正极接输入电源正极，二极管D2的负极经过电感L1后接负载一端；

负载另一端接MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的源极依次接电阻R12及电容EC2后与二极管D2的正极连接形成回路。

具体地，所述充电器还包括防反接电路，所述防反接电路包含三极管Q2、电阻R11、电阻R15、电阻R18、电阻R22及正温度系数电阻器PPTC；所述电阻R11一端接所述二极管D2的正极，另一端与三极管Q2的基极连接后，再经过电阻R15后接入负载另一端；所述三极管Q2的发射极与所述二极管D2的正极连接，集电极连接电阻 R18后再分别与MOS管Q3的栅极及电阻R22的第一端连接，且MOS 管Q3的源极与所述电阻R22的第二端连接后再与电阻R12连接。所述防反接电路还包含正温度系数电阻器PPTC；所述电阻R22的第二端与电阻R12之间通过正温度系数电阻器PPTC连接。

优选的方案，所述充电器还包括输入电压电路，所述输入电压电路包含保险丝F1、防雷压敏电阻器VDR1及整流电路；市电L端经过所述保险丝F1及防雷压敏电阻器VDR1后接市电N端，且所述保险丝F1与所述整流电路的第2端之间连接，所述整流电路的第4端接地，第1端连接至防反接防倒灌稳定电路的二极管D2的正极，第 3端接市电N端。所述整流电路的第1端与所述二极管D2的正极之间通过NTC电阻RT1连接。所述输入电压电路还包含由电容XC1 和电感LF1构成的EMI防干扰电路；所述电容XC1的一端及所述电感LF1的一端均与保险丝F1连接，所述电感LF1的另一端与所述整流电路的第2端连接，所述电容XC1的另一端与市电N端连接。

市电AC220V经由F1、VDR1、R4、R5、R8、R7、XC1、LF1 电路组成的输入电压电路输入。

其中，F1是保险丝，当负载电流大于设计电流时，保险丝就会熔断，保护后级电路不受到电流冲击而损坏其它器件。VDR1是防雷压敏电阻器，扛雷击4KV。当市电电线被雷电击中，产生几千V高压电，经过L或N线串入电源时，首先经过VDR1过滤高压，将电压钳位在470V，保护后级电路不被高压破坏。电容XC1和电感LF1 构成EMI防干扰电路，抑制工模和差模干扰。电阻R4，R5，R7，R8 用以释放电容XC1的存储的电，根据安规要求在拔掉电源插头时，电容XC1在3秒钟内，释放到安全电压36V内。

DB1为整流电路，将市电220V整流为310V脉动直流。RT1为 NTC电阻，可以有效预防开机时浪涌电流过大，防止冲坏桥堆和保险丝。

EC1为VBUS母线滤波电容，将脉动的直流滤波成接近直流。R9、 R14为芯片启动电阻。C2、R2、R6、D1构成初级尖峰吸收电路。

U1为PWM芯片，R21、R16、D3为驱动电路，为MOS管提供开关信号。

SDB1、EC2输出整流滤波，整流滤波出的直流电压径R39、R42、RV1取样，采样输出电压的大小通过反馈环路调整占空比，调整输出电压。

所述充电器还包括反馈环路调整电路，所述反馈环路调整电路包括U3、U5、C12、C13、R36等，C5、C15动态响应滤波电容，R29 为U3、U5供电电阻，R34为旁路电阻，为U5提供偏置电流，预防 U5工作在死区。U2运放为恒压恒流，U4作为运放比较器基准2.5V。 C10、C11、R31、C14、C16、R33作为U2运放比较器反馈增益补偿，经过R23电流采样信号分别输入U2运放的2脚和6脚反相输入端，分别进入U2运放两个独立的比较强，用以作为恒流和转灯控制器，R28运放供电电阻，R30 R39转灯供电电阻。

优选方案，所述EMI防干扰电路还包括释放电路，所述释放电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R7及电阻R8；所述电阻R4的一端及电阻R5的一端均与电容XC1的一端连接，所述电阻R7的一端及电阻R8的一端均与所述电容XC1的另一端连接，所述电阻R4的另一端、电阻R5的另一端、电阻R7的另一端及电阻R8的另一端均连接。

优选方案，所述充电器还包括变压器，所述输入电压电路的整流电路的第1端作为输出端与所述变压器的一侧连接，所述变压器的另一侧作为输出端与防反接防倒灌稳定电路的二极管D2的正极连接。

优选方案，所述充电器还包括初级尖峰吸收电路，所述初级尖峰吸收电路包含电容C2、电阻R2、电阻R6及二极管D1；电流依次经过所述变压器的一侧的一端、变压器的一侧的另一端、二极管D1、电阻R6、电阻R2构成一个回路；电流依次经过所述变压器的一侧的一端、变压器的一侧的另一端、二极管D1、电阻R6、电容C2构成另一个回路。

在一个具体的实施场景中：

1.正常工作时，输出电流经过D2→L1→负载→Q3→PPTC→R12 →EC2形成电流回路。

具体工作时，Q2因R11，R15分压，Q2的E极电压大于B极，根据PNP三极管的特性，Q2有电流从E极到C极，经过R18，R18 为缓冲电阻，R18也是Q3的驱动电阻，预防Q3的结电容与PCB分布电感形成的震荡，阻尼衰减，使电路稳定。Q3由于R18驱动供电达到VGS，此时Q3导通。负载过来的电流经过L1再到Q3，Q3是饱和导通，压降很低，损耗很小，提高整机的效率，从Q3过来的电流经过PPTC流回电容EC2。PPTC为正温度系数电阻器，当电流在正常范围时，电阻器阻止很小可以忽略。

2.输出反接时，没有电流回路，不能形成电流通路。

具体工作是这样的，Q2因R11，R15分压，Q2的E极电压小于 B极，根据PNP三极管的特性，Q2三极管截止，没有电流通路，这样就预防了电池反接。但是，还没有完，如果按照这样的工作原理。不一定能切底的解决这问题，还有隐患，当电池接反时，由于瞬间电流过大有可能会雪崩击穿Q3，为了消除隐患，所以在电路中增加了一个PPTC，此元件的特点是动态响应时间快，当瞬间电流大于阈值 2.5A时，它的阻值陡然怎大，直接断开，有效的保护了Q3和电池。切底的有效的预防电池反接问题。

3.关于防倒灌，

在电路正常时，电流流过D2，根据二极管特性，正向导通。为了预防D2损坏，D2加装散热片。当电池电压大于输出电压时，D2 处于反偏截止，没有电流反流，这样就预防到灌。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防反接防倒灌锂电池充电器，其特征在于，包括防反接防倒灌稳定电路，所述防倒灌稳定电路包含二极管D2、电感L1、MOS管Q3、电阻R12及电容EC2；

所述二极管D2的正极接输入电源正极，二极管D2的负极经过电感L1后接负载一端；

负载另一端接MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的源极依次接电阻R12及电容EC2后与二极管D2的正极连接形成回路。

2.根据权利要求1所述的防反接防倒灌锂电池充电器，其特征在于，所述充电器还包括防反接电路，所述防反接电路包含三极管Q2、电阻R11、电阻R15、电阻R18、电阻R22及正温度系数电阻器PPTC；

所述电阻R11一端接所述二极管D2的正极，另一端与三极管Q2的基极连接后，再经过电阻R15后接入负载另一端；

所述三极管Q2的发射极与所述二极管D2的正极连接，集电极连接电阻R18后再分别与MOS管Q3的栅极及电阻R22的第一端连接，且MOS管Q3的源极与所述电阻R22的第二端连接后再与电阻R12连接。

3.根据权利要求2所述的防反接防倒灌锂电池充电器，其特征在于，所述防反接电路还包含正温度系数电阻器PPTC；

所述电阻R22的第二端与电阻R12之间通过正温度系数电阻器PPTC连接。

4.根据权利要求1所述的防反接防倒灌锂电池充电器，其特征在于，所述充电器还包括输入电压电路，所述输入电压电路包含保险丝F1、防雷压敏电阻器VDR1及整流电路；

市电L端经过所述保险丝F1及防雷压敏电阻器VDR1后接市电N端，且所述保险丝F1与所述整流电路的第2端之间连接，所述整流电路的第4端接地，第1端连接至防反接防倒灌稳定电路的二极管D2的正极，第3端接市电N端。

5.根据权利要求4所述的防反接防倒灌锂电池充电器，其特征在于，所述整流电路的第1端与所述二极管D2的正极之间通过NTC电阻RT1连接。

6.根据权利要求4所述的防反接防倒灌锂电池充电器，其特征在于，所述输入电压电路还包含由电容XC1和电感LF1构成的EMI防干扰电路；

所述电容XC1的一端及所述电感LF1的一端均与保险丝F1连接，所述电感LF1的另一端与所述整流电路的第2端连接，所述电容XC1的另一端与市电N端连接。

7.根据权利要求6所述的防反接防倒灌锂电池充电器，其特征在于，所述EMI防干扰电路还包括释放电路，所述释放电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R7及电阻R8；

所述电阻R4的一端及电阻R5的一端均与电容XC1的一端连接，所述电阻R7的一端及电阻R8的一端均与所述电容XC1的另一端连接，所述电阻R4的另一端、电阻R5的另一端、电阻R7的另一端及电阻R8的另一端均连接。

8.根据权利要求4所述的防反接防倒灌锂电池充电器，其特征在于，所述充电器还包括变压器，所述输入电压电路的整流电路的第1端作为输出端与所述变压器的一侧连接，所述变压器的另一侧作为输出端与防反接防倒灌稳定电路的二极管D2的正极连接。

9.根据权利要求8所述的防反接防倒灌锂电池充电器，其特征在于，所述充电器还包括初级尖峰吸收电路，所述初级尖峰吸收电路包含电容C2、电阻R2、电阻R6及二极管D1；

电流依次经过所述变压器的一侧的一端、变压器的一侧的另一端、二极管D1、电阻R6、电阻R2构成一个回路；

电流依次经过所述变压器的一侧的一端、变压器的一侧的另一端、二极管D1、电阻R6、电容C2构成另一个回路。

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