CN219892982U - 一种充电电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电电路，涉及电路领域，通过理想二极管控制器控制MOS管的导通和关断实现对充电过程的控制，利用理想二极管控制器的单向导电性，避免充电接口始终带电所造成的安全问题，采用的器件成本低，体积小，易于集成，整个电路可以集成在PCB上；利用MOS管开启时的线性区，保证电流缓慢增加，降低上电冲击；利用MOS管完全导通时极低的导通内阻以及理想二极管控制器的低导通阻抗保证电路低发热，低压降，避免了采用二极管时导致的不能使电池满充，发热严重和过载能力低等问题。在保证充电电路的安全可靠的前提下，扩展了整个充电电路的适用范围。本实用新型还公开了一种电子设备，具有与上述充电电路相同的有益效果。

Description

一种充电电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电路领域，特别是涉及一种充电电路。本实用新型还涉及一种电子设备。

背景技术

随着电子设备的不断发展，对于可充电电子设备的充电要求也越来越高，例如可充电机器人等电子设备为了满足更灵活的充电需求，大多都是通过充电接口以及对应的充电机实现的充电功能，特别是移动机器人。目前的移动机器人一般具备自动充电功能，因此需要设计充电接口来实现充电功能。但如果充电接口与电子设备内部的电池组直接连接，那充电接口也将带电，特别是对于工业用的移动机器人而言，其电池电压较高，带电的充电接口暴露在外，非常容易引起安全问题。

现有技术中，针对以上问题存在两种解决方式。第一种方案是在充电接口与电池组之间串接继电器或接触器，通过控制吸合和断开继电器触点，来实现电池组与充电机和充电接口的连接与分离；在机器人完成充电离开充电机后及时断开触点，使机器人充电接口进入不带电状态，以保证安全；但是采用继电器或接触器作为机器人充电接口的开关器件时，对应的继电器或接触器必须能够承受触点吸合时瞬间几百安培的冲击电流，同时能够承受恒定几十安培电流的负载能力。在目前市场上可以满足如上需求的继电器或接触器，相较而言使用寿命较短、体积大、成本高、控制电路设计复杂且体积要求高，已经无法满足电子设备，特别是移动机器人体积日益紧凑、投入成本更低的要求。第二种方案是在充电接口与电池组之间串接二极管，利用其单向导电性，保证机器人在脱离充电机后，充电接口断电，保证安全。但是电子设备充电时的电流和充电电压都比较大，在较大的电流及充电电压下，二极管发热量极其严重，且由于二极管的压降存在，电池组通常无法配合充电机达到满充状态，造成的损耗较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种充电电路及电子设备，通过理想二极管控制器控制MOS管的导通和关断来实现对电池组的充电过程的控制，同时利用理想二极管控制器的单向导电性，保证充电接口的安规安全，避免充电接口始终带电所造成的安全问题，同时所采用的MOS管和理想二极管控制器成本低，体积小，易于集成，整个电路可以集成在PCB上，大幅缩减空间占用，利用MOS管开启时的线性区，缓启导通，保证电流缓慢增加，降低上电冲击；利用MOS管完全导通情况下，极低的导通内阻，保证电路低发热，低压降，同时理想二极管控制器的导通阻抗低、压降低，避免了二极管电路中充电机不能使电池满充，发热严重和过载能力低等问题。在保证充电电路的可靠性和安全性的前提下，扩展了整个充电电路的适用范围。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种充电电路，应用于电子设备，该电路包括MOS管，充电电阻，理想二极管控制器，检测电阻和充电接口，所述MOS管中设置有体二极管；

所述充电接口分别与所述MOS管的源极和所述理想二极管控制器的第一输入端连接，所述MOS管的漏极分别与所述检测电阻的第一端和所述充电电阻的第一端连接，所述检测电阻的第二端与所述理想二极管控制器的第二输入端连接，所述理想二极管控制器的控制端与所述MOS管的栅极连接，所述充电电阻的第二端与所述电子设备的电池组连接；

所述理想二极管控制器用于当所述理想二极管控制器的第一输入端和第二输入端的电压差达到预设值时控制所述MOS管导通，当所述理想二极管控制器的第一输入端和第二输入端的电压差没有达到预设值时控制所述MOS管关断。

优选地，所述理想二极管控制器包括电荷泵，直流源和放电回路；

所述电荷泵的第一输入端通过所述理想二极管控制器的第二输入端与所述检测电阻的第二端连接，第二输入端通过所述理想二极管控制器的第一输入端分别与所述MOS管的源极和所述充电接口连接，输出端与所述直流源的第一端连接，所述直流源的第二端通过所述理想二极管控制器的控制端与所述MOS管的栅极连接，所述放电回路的第一输入端通过所述理想二极管控制器的第一输入端分别与所述MOS管的源极和所述充电接口连接，第二输入端通过所述理想二极管控制器的第二输入端与所述检测电阻的第二端连接，输出端与所述MOS管的栅极连接；

所述电荷泵用于当所述理想二极管控制器的第一输入端和第二输入端的电压差达到预设值时利用所述直流源为所述MOS管的栅极充电，以使所述MOS管导通；

所述放电回路用于当所述理想二极管控制器的第一输入端和第二输入端的电压差没有达到预设值时导通为所述MOS管的栅极放电，以使所述MOS管关断。

优选地，该电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路的输入端分别与所述充电电阻的第一端和第二端连接，用于基于所述充电电阻两端的电压差检测流经所述充电电阻的电流。

优选地，所述电流检测电路包括比较器，第一分压电阻，第二分压电阻和检测开关；

所述第一分压电阻的第一端与所述充电电阻的第一端连接，第二端分别与所述比较器的第一输入端和所述检测开关的第一端连接，所述比较器的第二输入端与所述充电电阻的第二端连接，输出端与所述检测开关的控制端连接，所述检测开关的第二端作为所述电流检测电路的输出端，且与所述第二分压电阻的第一端连接，所述第二分压电阻的第二端接地；

所述比较器用于当所述充电电阻两端的电压达到预设电压时控制所述检测开关导通，当所述充电电阻两端的电压没有达到预设电压时控制所述检测开关关断。

优选地，该电路还包括电池电压检测电路和电压钳位电路；

所述电池电压检测电路的输入端与所述电池组连接，输出端分别与所述充电接口，所述MOS管的源极和所述理想二极管控制器的第一输入端连接，控制端与所述电压钳位电路的输出端连接，所述电压钳位电路的输入端接入充电控制信号；

所述电压钳位电路用于当接收到充电控制信号时，控制所述电池电压检测电路导通；当没有接收到充电控制信号时，控制所述电池电压检测电路关断。

优选地，所述电池电压检测电路包括电池开关，第一电阻和第二电阻；

所述电池开关的第一端分别与所述电池组和所述第一电阻的第一端连接，第二端分别与所述充电接口，所述MOS管的源极和所述理想二极管控制器的第一输入端连接，控制端分别与所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述电压钳位电路的输出端连接。

优选地，所述电池电压检测电路还包括单向导通模块，所述单向导通模块的正极与所述电池组连接，负极分别与所述电池开关的第一端和所述第一电阻的第一端连接。

优选地，所述电压钳位电路包括控制开关，第三电阻和第四电阻；

所述第三电阻的第一端接入充电控制信号，第二端分别与所述控制开关的控制端和所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地，所述控制开关的第一端接地，第二端作为所述电压钳位电路的输出端，与所述电池电压检测电路的控制端连接；

所述控制开关用于当接收到充电控制信号时，导通以使所述电池电压检测电路导通；当没有接收到充电控制信号时，关断以使所述电池电压检测电路关断。

优选地，所述电压钳位电路还包括第五电阻，所述第五电阻的第一端分别与所述检测电阻的第二端和所述理想二极管控制器的第二输入端连接，第二端分别与所述控制开关第二端和所述电池电压检测电路的控制端连接。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种电子设备，包括电池组和如前述所述的充电电路，所述电池组与所述充电电路连接。

本实用新型提供了一种充电电路，应用于电子设备，包括MOS管，充电电阻，理想二极管控制器，检测电阻和充电接口，理想二极管控制器通过检测第一输入端和第二输入端两端的电压实现对电子设备是否进入充电过程进行判断，当电子设备进入充电过程时，充电机与充电接口连接，MOS管中的体二极管导通，存在电流流经检测电阻，当理想二极管控制器的第一输入端和第二输入端的电压差达到预设值后，理想二极管控制器控制MOS管导通，充电机会通过充电接口，MOS管和充电电阻形成的回路为电池组充电；当没有进行充电过程时，充电机与充电接口断开，理想二极管控制器的第一输入端和第二输入端两端没有电压差，理想二极管控制器控制MOS管关断，无法形成充电回路。整个充电电路通过理想二极管控制器控制MOS管的导通和关断来实现对电池组的充电过程的控制，同时利用理想二极管控制器的单向导电性，保证充电接口的安规安全，避免充电接口始终带电所造成的安全问题，同时所采用的MOS管和理想二极管控制器成本低，体积小，易于集成，整个电路可以集成在PCB上，大幅缩减空间占用，利用MOS管开启时的线性区，缓启导通，保证电流缓慢增加，降低上电冲击；利用MOS管完全导通情况下，极低的导通内阻，保证电路低发热，低压降，同时理想二极管控制器的导通阻抗低、压降低，避免了二极管电路中充电机不能使电池满充，发热严重和过载能力低等问题。在保证充电电路的可靠性和安全性的前提下，扩展了整个充电电路的适用范围。

本实用新型还提供了一种电子设备，具有与上述充电电路相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的一种充电电路的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种充电电路的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种充电电路的结构框图；

图4为本实用新型提供的一种理想二极管控制器的结构示意图；

图5为本实用新型提供的一种电流检测电路的结构示意图；

图6为本实用新型提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种充电电路及电子设备，通过理想二极管控制器控制MOS管的导通和关断来实现对电池组的充电过程的控制，同时利用理想二极管控制器的单向导电性，保证充电接口的安规安全，避免充电接口始终带电所造成的安全问题，同时所采用的MOS管和理想二极管控制器成本低，体积小，易于集成，整个电路可以集成在PCB上，大幅缩减空间占用，利用MOS管开启时的线性区，缓启导通，保证电流缓慢增加，降低上电冲击；利用MOS管完全导通情况下，极低的导通内阻，保证电路低发热，低压降，同时理想二极管控制器的导通阻抗低、压降低，避免了二极管电路中充电机不能使电池满充，发热严重和过载能力低等问题。在保证充电电路的可靠性和安全性的前提下，扩展了整个充电电路的适用范围。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请所提供的充电电路适用于电子设备，特别是适用于机器人中的移动机器人，一般用于通过充电接口实现充电的各种电子设备，对于电子设备的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，不仅限于机器人，还可以为其他类型的电子设备，对于电子设备中采用的电池组的类型和具体实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以为锂电池或铅酸电池等各种类型的电池。具体实施方式详见下文。

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种充电电路的结构示意图；请参照图2，图2为本实用新型提供的另一种充电电路的结构示意图；图2中的充电端子+和充电端子-即下文所述的充电接口1；请参照图3，图3为本实用新型提供的一种充电电路的结构框图。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种充电电路22，应用于电子设备21，该电路包括MOS管D1，充电电阻R1，理想二极管控制器2，检测电阻R2和充电接口1，MOS管D1中设置有体二极管；

充电接口1分别与MOS管D1(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)的源极和理想二极管控制器2的第一输入端连接，MOS管D1的漏极分别与检测电阻R2的第一端和充电电阻R1的第一端连接，检测电阻R2的第二端与理想二极管控制器2的第二输入端连接，理想二极管控制器2的控制端与MOS管D1的栅极连接，充电电阻R1的第二端与电子设备21的电池组BAT连接；

理想二极管控制器2用于当理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端的电压差达到预设值时控制MOS管D1导通，当理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端的电压差没有达到预设值时控制MOS管D1关断。

具体地，电子设备21通过充电接口1进行充电时，通常会采用充电机作为充电源；当电子设备21需要进行充电时，充电机与充电接口1连接，若充电机为无需检测电池状态即在输出端子上输出电压的，在充电机接触到充电接口1后，充电机会直接进入正常的充电状态，进入充电过程，充电机输出的较高的电压，会通过MOS管D1的体二极管流入电池组BAT，此时会在MOS管D1的漏极和源极之间形成一定的压差，流经检测电阻R2时，压差进一步增大，此时理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端两端之间会由于检测电阻R2的存在存在压差，理想二极管控制器2通过检测第一输入端和第二输入端两端之间的压差，并在该压差达到预设值后，控制MOS管D1的栅极电压抬升，以此控制MOS管D1的导通，MOS管D1导通时会先工作在线性区，流经MOS管D1的电流会平滑增加，不会出现继电器触点吸合瞬间的峰值电流冲击，之后完全导通，完全导通后，充电机直接通过MOS管D1和充电电阻R1为电池组BAT充电，充电机，充电接口1，MOS管D1和充电电阻R1构成电池组BAT的充电回路，且由于内阻很小，MOS管D1所造成的损耗可以忽略。

可以理解的是，MOS管D1中设置的体二极管可以在充电机与充电接口1接通的时候，通过检测电阻R2形成压差，以便理想二极管控制器2可以根据两个输入端之间压差来判断充电机是否与充电接口1连接，也即通过两个输入端之间的压差对电子设备21是否需要进入充电过程进行判断；当电子设备21需要进入充电过程时，理想二极管控制器2控制MOS管D1导通，以便形成充电回路为电池组BAT供电；当电子设备21不需要进入充电过程时，理想二极管控制器2控制MOS管D1关断，无需形成充电回路为电池组BAT供电。对于预设值的具体取值和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以设置为0，只要理想二极管控制器2检测到压差即可控制MOS管D1的导通，也可以根据实际应用需求对预设值进行调整。

需要说明的是，理想二极管控制器2是一种控制芯片，其在电路中可以等效为理想二极管，具有单向导通性以及很小的内阻，不难理解的是，理想二极管控制器2的电流与MOS管D1的体二极管的电流方向一致。理想二极管控制器2对MOS管D1的栅极电压的控制可以通过多种方式来实现，可以是在检测到压差后控制内部设置的电荷泵充电，迅速抬升MOS管D1的栅极电压；也可以是通过其他方式实现对MOS管D1的栅极电压的控制，对于理想二极管控制器2的具体类型，实现方式和内部电路结构等本申请在此不做特别的限定。采用理想二极管控制器2实现对MOS管D1的控制，且理想二极管控制器2不需要电池组BAT的额外供电，避免了现有技术中在电池过放或过流等保护情况下，电池组BAT无法正常供电，导致继电器或接触器无法正常闭合从而难以实现正常充电过程的弊端，整个充电电路在电子设备21正常工作过程的充电过程中或是电池保护激活的情况下都可以准确实现，满足了多种状态下的使用需求。

具体地，对于MOS管D1，充电电阻R1，检测电阻R2和充电接口1的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定；MOS管D1通常为NMOS管；充电电阻R1和检测电阻R2可以选择固定电阻，也可以选择可变电阻或其他类型的电阻等，可以为2mΩ的精密功率采样电阻；充电接口1的材质等可以根据电子设备21的用途及应用场景等进行选择。

可以理解的是，考虑到理想二极管控制器2的安全性和可靠性，可以在理想二极管控制器2的输入端和接地端之间并联一个保护电路，如图2所示，可以通过两个稳压二极管反向并联的电路实现对理想二极管控制器2的过压保护，避免由于电压过高或大电流导致的损坏等风险，还可以起到静电保护以及电压钳位等作用。保护电路还可以通过双向稳压二极管或其他类型的保护电路实现，本申请在此不做特别的限定。

具体地，如图2所示，考虑到对于充电过程的实时监测，可以在充电接口1的正极接一个发光二极管，作为指示灯来提示充电接口1是否带电，表征当前充电电流的充电状态，进一步避免触点暴露以及触电等风险，保证安全性，也可以采用其他类型的LED(LightEmitting Diode，发光二极管)指示灯等提示模块来实现提示，对于提示模块的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

本实用新型提供的充电电路22可以解决现有技术中充电接口1采用继电器触点时易粘连、体积大、成本高的问题，同时解决电子设备21在电池过放保护或过流保护等断电情况下无法控制继电器吸合以进行充电激活电池的问题。所采用的MOS管D1可靠性及相关性能都十分优秀，同时成本很低，使用MOS管D1作为开关器件可以解决现有技术中面临的种种问题，利用设置有体二极管MOS管D1未开启状态下类似于二极管的单向导电特性，保证其关断时充电接口1处于不带电的安全状态；另外通过可靠的电路设计，可以保证整个充电电路占用很小的PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)空间，可以集成在其他模块PCB上，或作为独立模块使用，在机器人局促的内部空间里，大大提高可用性。

本实用新型提供了一种充电电路22，应用于电子设备21，包括MOS管D1，充电电阻R1，理想二极管控制器2，检测电阻R2和充电接口1，理想二极管控制器2通过检测第一输入端和第二输入端两端的电压实现对电子设备21是否进入充电过程进行判断，当电子设备21进入充电过程时，充电机与充电接口1连接，MOS管D1中的体二极管导通，存在电流流经检测电阻R2，当理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端的电压差达到预设值后，理想二极管控制器2控制MOS管D1导通，充电机会通过充电接口1，MOS管D1和充电电阻R1形成的回路为电池组BAT充电；当没有进行充电过程时，充电机与充电接口1断开，理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端两端没有电压差，理想二极管控制器2控制MOS管D1关断，无法形成充电回路。整个充电电路22通过理想二极管控制器2控制MOS管D1的导通和关断来实现对电池组BAT的充电过程的控制，同时利用理想二极管控制器2的单向导电性，保证充电接口1的安规安全，避免充电接口1始终带电所造成的安全问题，同时所采用的MOS管D1和理想二极管控制器2成本低，体积小，易于集成，整个电路可以集成在PCB上，大幅缩减空间占用，利用MOS管D1开启时的线性区，缓启导通，保证电流缓慢增加，降低上电冲击；利用MOS管D1完全导通情况下，极低的导通内阻，保证电路低发热，低压降，同时理想二极管控制器2的导通阻抗低、压降低，避免了二极管电路中充电机不能使电池满充，发热严重和过载能力低等问题。在保证充电电路22的可靠性和安全性的前提下，扩展了整个充电电路22的适用范围。

在上述实施例的基础上，

请参照图4，图4为本实用新型提供的一种理想二极管控制器的结构示意图。

作为一种优选地实施例，理想二极管控制器2包括电荷泵，直流源和放电回路；

电荷泵的第一输入端通过理想二极管控制器2的第二输入端与检测电阻R2的第二端连接，第二输入端通过理想二极管控制器2的第一输入端分别与MOS管D1的源极和充电接口1连接，输出端与直流源的第一端连接，直流源的第二端通过理想二极管控制器2的控制端与MOS管D1的栅极连接，放电回路的第一输入端通过理想二极管控制器2的第一输入端分别与MOS管D1的源极和充电接口1连接，第二输入端通过理想二极管控制器2的第二输入端与检测电阻R2的第二端连接，输出端与MOS管D1的栅极连接；

电荷泵用于当理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端的电压差达到预设值时利用直流源为MOS管D1的栅极充电，以使MOS管D1导通；

放电回路用于当理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端的电压差没有达到预设值时导通为MOS管D1的栅极放电，以使MOS管D1关断。

可以理解的是，理想二极管控制器2对于MOS管D1的栅极电压的控制可以通过电荷泵(charge pump)以及放电回路实现；电荷泵和直流源可以在理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端的电压差达到预设值时充电，迅速抬升MOS管D1的栅极电压，控制MOS管D1在毫秒级时间内完全导通；放电回路可以在理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端的电压差没有达到预设值时导通，以便通过为MOS管D1的栅极放电来实现MOS管D1的关断。

需要说明的是，对于电荷泵，直流源和放电回路的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定；对于电荷泵具体参数等可以根据MOS管D1的阈值电压等进行选择；放电回路的具体电路结构等存在多种实现方式，可以根据理想二极管控制器2的具体内部结构等进行选择和调整。

具体地，理想二极管控制器2可以直接将电荷泵的两个输入端接在理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端来实现对MOS管D1的导通过程的控制，将放电回路的两个输入端接在理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端来实现对MOS管D1的关断过程的控制，也可以如图4所示，图4所示的放电回路是由两个三极管和与三极管连接的直流源构成的，通过将放电回路的两个输入端，即两个三极管的基极接在理想二极管控制器2的IN端和OUT端，通过检测理想二极管控制器2的IN端和OUT端的电压来表征理想二极管控制器2的第一输入端和第二输入端的电压差。

作为一种具体地实施例，如图4所示，IN端口即理想二极管控制器2的第一输入端，VS端口即理想二极管控制器2的第二输入端，GATE即理想二极管控制器2的控制端，OUT端口是理想二极管控制器2的输出端，GND为接地端，图中的电荷泵分别与理想二极管控制器2的IN端口和VS端口连接，同时借助二极管进一步规定电流方向，之后通过直流源与MOS管D1的栅极连接；MOSFET Off通过两个比较器和或门的控制实现对MOS管D1的保护关断，当与IN端口和OUT端口连接的比较器检测到端口电压低于第一规定值时，输出高电平，与OFF端口连接的比较器在检测到与OFF端连接的电路的电压低于第二规定值时，输出高电平，两个比较器存在输出高电平时，或门输出高电平以控制MOSFET Off导通，使MOS管D1的栅极通过MOSFET Off快速放电，从而使MOS管D1迅速关断。也即在电路中的电压低于规定值时，判定电路此时未处于正常工作状态，需要及时关断MOS管D1以保护电路，降低功耗。

作为理想二极管控制器2的一种具体实现，对于MOS管D1的栅极电压的控制可以通过电荷泵和放电回路实现；电荷泵具有更高的效率，也可以提供更快的动态响应，通过电荷泵的充电使MOS管D1的栅极电压迅速抬升；放电回路可以通过快速放电使MOS管D1的栅极的电压迅速降低；通过电荷泵和放电回路实现对MOS管D1的栅极的电压的控制，提高了整个电路的响应速度，保证MOS管D1的快速响应，提高充电效率，进一步降低损耗。

作为一种优选地实施例，该电路还包括电流检测电路3，电流检测电路3的输入端分别与充电电阻R1的第一端和第二端连接，用于基于充电电阻R1两端的电压差检测流经充电电阻R1的电流。

考虑到充电过程中需要对充电电流进行监测，以进一步确保电路的安全性和可靠性，增加设置了并联在充电电阻R1两端的电流检测电路3，电流检测电路3将充电电流流经充电电阻R1后产生的压降表征出来，并可以在电流检测电路3的输出端连接远端控制器，如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)等设备，通过ADC(analog to digitalconverter，模数转换器)将输出的信号经过模数转换后转化为控制器可直接测量的电压数字信号，经软件量化后，可以实现对充电电流的实时监控。对于电流检测电路3的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定。还可以增加设置相关的提示模块，在充电电流高于阈值时实施报警等提示操作，以便操作人员可以及时进行断电等安全操作，进一步避免安全隐患。

具体地，增加设置了并联在充电电阻R1两端的电流检测电路3，通过充电电阻R1两端的压降对充电电流进行监测，以便进一步实现对充电电流的实时监控，避免可能存在的过流等电流风险，同时操作人员可以通过充电电流对充电过程进行监控，进一步保证充电电路22的安全性和可靠性。

请参照图5，图5为本实用新型提供的一种电流检测电路的结构示意图。

作为一种优选地实施例，电流检测电路3包括比较器U1，第一分压电阻R8，第二分压电阻R9和检测开关Q1；

第一分压电阻R8的第一端与充电电阻R1的第一端连接，第二端分别与比较器U1的第一输入端和检测开关Q1的第一端连接，比较器U1的第二输入端与充电电阻R1的第二端连接，输出端与检测开关Q1的控制端连接，检测开关Q1的第二端作为电流检测电路3的输出端，且与第二分压电阻R9的第一端连接，第二分压电阻R9的第二端接地；

比较器U1用于当充电电阻R1两端的电压达到预设电压时控制检测开关Q1导通，当充电电阻R1两端的电压没有达到预设电压时控制检测开关Q1关断。

具体地，通过比较器U1对充电电阻R1两端的电压进行检测和比较，当充电电阻R1两端的电压达到预设电压时，比较器U1输出高电平，控制检测开关Q1导通，此时电流检测电路3是由第一分压电阻R8和第二分压电阻R9构成的分压电路，输出端接在第二分压电阻R9的第一端，将充电电阻R1两端的电压通过检测开关Q1先转换为对应的电流信号，之后又通过分压电路将其转换为电压信号输出。电流检测电路3在输出电压信号后，还可以与控制器连接，通过控制器或ADC将输出的电压信号转换为控制器可以识别的数字信号，以便控制器可以利用相关软件对其量化，实现对充电电流的实时监控，若当充电电流超过阈值时，可以迅速控制电子设备21脱离充电。

如图5所示，通过将充电电流流经充电电阻R1产生的共模电压转化为流经三极管Q1的电流，再由对地电阻转化为ADC可采集的低压信号，实现MCU对电池整个充放电电流的监控。对电子设备21的充电状态、调度控制等提供参考数据。需要说明的是，对于预设电压的具体取值和实现方式等本申请在此不做特别的限定，当充电电阻R1两端的电压达到预设电压时，电流检测模块才会导通，也即当充电电流达到一定值后再对其进行监控，也可以直接设置预设电压为0，当电路中存在充电电流后就对其进行监控，可以更好地实现对电路的保护。对于比较器U1，检测开关Q1，第一分压电阻R8和第二分压电阻R9的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，检测开关Q1可以采用三极管，第一分压电阻R8和第二分压电阻R9可以采用固定电阻，也可采用可变电阻等其他类型的电阻。

具体地，通过比较器U1，检测开关Q1，第一分压电阻R8和第二分压电阻R9来实现电流检测电路3的功能，电路结构简单，易于实现，所采用器件的成本低，体积小，实现了对充电电流的实时监测，进一步避免安全风险，提高了整个充电电路22的安全性和可靠性。

作为一种优选地实施例，该电路还包括电池电压检测电路4和电压钳位电路5；

电池电压检测电路4的输入端与电池组BAT连接，输出端分别与充电接口1，MOS管D1的源极和理想二极管控制器2的第一输入端连接，控制端与电压钳位电路5的输出端连接，电压钳位电路5的输入端接入充电控制信号；

电压钳位电路5用于当接收到充电控制信号时，控制电池电压检测电路4导通；当没有接收到充电控制信号时，控制电池电压检测电路4关断。

考虑到有些充电机内部设置有输出开关，且是需要检测到电池电压才打开输出开关的，这种充电机在与充电接口1接触时，会因为无法检测到电池电压，不能打开输出开关对电池充电。所以，针对此种类型的充电机，充电接口1在接触到充电桩或充电机准备充电时，需要增加设置电池电压检测电路4和电压钳位电路5预先使能，使得充电接口1带电，以使充电机打开输出开关进行充电过程。在非充电状态下，电压钳位电路5不会接收到充电控制信号，会控制电池电压检测电路4关断，电池组BAT的电池电压被截止；当需要进入充电过程时，电压钳位电路5会接收到充电控制信号，控制电池电压检测电路4导通，电池组BAT与充电接口1直接形成回路，此时电池组BAT会输出电池电压至充电接口1，充电机会通过充电接口1检测到电池电压，从而打开输出开关，充电机进入正常充电状态，与上述的充电机的充电过程一致，在此不再赘述。

可以理解的是，若电子设备21采用的是锂电池，在实际应用中，由于电子设备21通常会存在长时间工作的情况，会对电池进行满充满放的操作，从而对电池组BAT中设置的BMS(Battery Management System，电池管理***)保护板的电量监控功能进行校准，以便电子设备21的电池组BAT的正常工作。此时需要充电接口1从充电口转变为放电口使用，充电接口1所接设备由充电机变为电阻或其他放电设备，对电池进行快速放电。正常情况下，由于理想二极管控制器2的电路的单向导电性，电池无法放电，所以通过增加设置的电池电压检测电路4和电压钳位电路5来实现电池的放电，首先与上述工作过程类似的，在充电控制信号的作用下，电压钳位电路5会控制电池电压检测电路4导通，在充电接口1输出电池电压的同时，电池电压也会在MOS管D1的源极和漏极之间建立一定的压差，当压差达到预设值后，理想二极管控制器2会控制MOS管D1的导通，达到双向导通的目的，此时电池可以通过导通的MOS管D1和理想二极管控制器2快速放电。

具体地，对于电池电压检测电路4和电压钳位电路5的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以通过三极管或MOS管等开关器件实现充电控制信号对充电接口1放电过程的控制过程。电池电压检测电路4和电压钳位电路5可保证在电池过放等保护情况下，充电机可以简单的从充电接口1处为电池充电，激活电池，解决了现有技术中在电池过放或过流等保护情况下，想要打开继电器或跳过继电器为电池充电将变得十分困难的问题。

考虑到现有技术中采用二极管的充电方式会由于二极管的单向导电性，无法配合带有电池电压检测功能的智能充电机使用，导致充电机可能无法识别电池，本实施例中增加设置了电池电压检测电路4和电压钳位电路5，利用充电控制信号使电压钳位电路5控制电池电压检测电路4预先使能，使带有电池电压检测功能的智能充电机也可以通过本申请所提供的充电电路22进行充电，满足电子设备21搭配智能充电机来进行日常充电的需求，扩展了充电电路22的适用范围，可在电子设备电池保护，完全掉电的情况下，完成对电池的激活和充电工作。与非智能充电机相比，不需要充电机一直处于输出状态，从而进一步避免充电接口1一直带电，规避触点暴露或触电等风险，进一步提高了整个充电过程的安全性和可靠性。

作为一种优选地实施例，电池电压检测电路4包括电池开关D2，第一电阻R4和第二电阻R5；

电池开关D2的第一端分别与电池组BAT和第一电阻R4的第一端连接，第二端分别与充电接口1，MOS管D1的源极和理想二极管控制器2的第一输入端连接，控制端分别与第一电阻R4的第二端和第二电阻R5的第一端连接，第二电阻R5的第二端与电压钳位电路5的输出端连接。

具体地，通过电池开关D2的导通和关断实现电池电压检测电路4的导通和关断，第一电阻R4和第二电阻R5组成分压电路，并与电压钳位电路5的输出端连接，通过分压电路进一步实现对电池开关D2的控制端的电压的准确控制，从而实现对电池开关D2的准确控制。对于电池开关D2，第一电阻R4和第二电阻R5的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，电池开关D2可以选择MOS管实现，第一电阻R4和第二电阻R5可以选择固定电阻或其他类型的电阻实现。

通过电池开关D2，第一电阻R4和第二电阻R5实现电池电压检测电路4的功能，通过电池开关D2的导通和关断实现电池电压检测电路4的导通和关断，通过分压电路实现对电池开关D2的准确控制，同时第一电阻R4和第二电阻R5可以限流，进一步保护电路，电路结构简单，易于实现，有效地实现了电池电压检测电路4的功能。

作为一种优选地实施例，电池电压检测电路4还包括单向导通模块D4，单向导通模块D4的正极与电池组BAT连接，负极分别与电池开关D2的第一端和第一电阻R4的第一端连接。

可以理解的是，电池电压检测电路4在成功使能，使充电机进入正常充电过程后，充电机的高电压和较大的充电电流会通过充电接口1进入充电电路22，此时考虑到电池电压检测电路4可能存在电流倒灌情况，在电池电压检测电路4中增加设置与电池组BAT连接的单向导通模块D4，对于单向导通模块D4的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以采用二极管实现。

具体地，增加设置与电池组BAT连接的单向导通模块D4，避免由于电流倒灌导致的电池组BAT的损坏或电池电压检测电路4中相关器件的损耗等情况，确保电池组BAT的安全使用，进一步保证了充电电路22的安全性和可靠性。

作为一种优选地实施例，电压钳位电路5包括控制开关D5，第三电阻R6和第四电阻R7；

第三电阻R6的第一端接入充电控制信号，第二端分别与控制开关D5的控制端和第四电阻R7的第一端连接，第四电阻R7的第二端接地，控制开关D5的第一端接地，第二端作为电压钳位电路5的输出端，与电池电压检测电路4的控制端连接；

控制开关D5用于当接收到充电控制信号时，导通以使电池电压检测电路4导通；当没有接收到充电控制信号时，关断以使电池电压检测电路4关断。

具体地，电压钳位电路5通过充电控制信号对控制开关D5的导通和关断的控制实现对电池电压检测电路4的控制，第三电阻R6和第四电阻R7组成的分压电压在保证控制开关D5的准确实现的同时，起到限流的作用，可以进一步保护电路，对于控制开关D5，第三电阻R6和第四电阻R7的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，控制开关D5可以采用三极管实现，第一电阻R4和第二电阻R5可以选择固定电阻或其他类型的电阻实现。

通过控制开关D5，第三电阻R6和第四电阻R7实现电压钳位电路5的功能，通过控制开关D5的导通和关断实现对电池电压检测电路4的导通和关断的控制，通过分压电路实现对控制开关D5的准确控制，同时第三电阻R6和第四电阻R7可以限流，进一步保护电路，并且为控制开关D5提供工作基准点，电路结构简单，易于实现，有效地实现了电压钳位电路5的功能。

作为一种优选地实施例，电压钳位电路5还包括第五电阻R3，第五电阻R3的第一端分别与检测电阻R2的第二端和理想二极管控制器2的第二输入端连接，第二端分别与控制开关D5第二端和电池电压检测电路4的控制端连接。

考虑到电池电压检测电路4在输出电压之后，可以迅速使充电机进入正常充电状态，为了确保充电机进入充电过程后，可以迅速导通MOS管D1对电池组BAT进行充电，增加设置了第五电阻R3，当存在充电控制信号时，第五电阻R3可以通过导通的控制开关D5下拉检测电阻R2，使理想二极管控制器2两端的压差迅速达到预设值，将MOS管D1漏极和源极之间的压差钳位在较大的区间，保证理想二极管控制器2可靠的控制MOS管D1的完全导通，加快充电过程的正常进行。对于第五电阻R3的具体类型，阻值取值和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以选择固定电阻或其他类型的电阻实现。

具体地，增加设置了第五电阻R3，在控制开关D5导通的情况下，下拉检测电阻R2，将MOS管D1漏极和源极之间的压差钳位在较大的区间，保证理想二极管控制器2可靠的控制MOS管D1的完全导通，加快充电过程的进行，进一步提高了充电效率，节约时间。

作为一种具体地实施例，请参照图2，图2中还在电池电压检测电路4中设置了并联在第一电阻R4两端的电容C1，电容C1具有储能的功能，同时可以为电池开关D2提供续流通道；同时还在电池电压检测电路4中增加设置了串联在电路中的保险丝，进一步保护电路；同时考虑到电压钳位电路5通过第五电阻R3对MOS管D1的漏极和源极两端的电压的钳位作用，增加设置了与第五电阻R3串接的二极管D3，进一步规定电流方向，防止电流倒灌，以实现对检测电阻R2的下拉。电池电压检测电路4中，电池组BAT通过单向导通模块D4对第一电阻R4和电容C1充电，当充电控制信号未输入时，第二电阻R5对地非导通，电池开关D2的栅极电压等于源极电压，不导通，电池组BAT输出的电池电压被截止。当外部高电平的充电控制信号输入到电压钳位电路5的信号接入点时，通过第三电阻R6限流后，控制开关D5导通，电容C1通过第二电阻R5和控制开关D5放电，当-VGS大于MOS导通阈值后，电池开关D2缓慢导通，这样电池电压即可通过保险丝输出到充电端子。此时，充电机可以检测到电池电压，充电机进入充电状态。当充电机打开输出开关后，进入正常的充电状态，同时检测电阻R2通过第五电阻R3、二极管D3和控制开关D5下拉到地，将MOS管D1漏源间压差钳位在较大的区间，保证理想二极管控制器2可靠的控制MOS管D1完全导通，大电流通过MOS管D1对电池充电。而且，由于单向导通模块D4的存在，充电电流无法通过电池电压检测电路4，保护该回路器件工作在正常范围而不会损坏。当充电完成，外部的充电控制信号去掉后，第五电阻R3的分压回路关断，检测电阻R2上拉至电池电压，此时理想二极管控制器2检测到MOS管D1漏源间电压相等，随即关断MOS管D1,MOS管D1结电容存有的电压被端口连接的LED指示灯消耗掉，充电接口1恢复到不带电状态。另外，在电路中设置的两个LED指示灯，可分别指示充电端子是否带电和充电控制信号是否已经输出。提醒工作人员充电状态，避免触点等风险。

请参照图6，图6为本实用新型提供的一种电子设备的结构示意图。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种电子设备21，包括电池组BAT和如前述的充电电路22，电池组BAT与充电电路22连接。

对于电池组BAT的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以为锂电池或其他类型的电池组BAT，其中还可以包括电池监控等多种功能。

对于本实用新型提供的一种电子设备21的介绍请参照上述的充电电路22的实施例，本实用新型在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，应用于电子设备，该电路包括MOS管，充电电阻，理想二极管控制器，检测电阻和充电接口，所述MOS管中设置有体二极管；

所述充电接口分别与所述MOS管的源极和所述理想二极管控制器的第一输入端连接，所述MOS管的漏极分别与所述检测电阻的第一端和所述充电电阻的第一端连接，所述检测电阻的第二端与所述理想二极管控制器的第二输入端连接，所述理想二极管控制器的控制端与所述MOS管的栅极连接，所述充电电阻的第二端与所述电子设备的电池组连接；

所述理想二极管控制器用于当所述理想二极管控制器的第一输入端和第二输入端的电压差达到预设值时控制所述MOS管导通，当所述理想二极管控制器的第一输入端和第二输入端的电压差没有达到预设值时控制所述MOS管关断。

2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述理想二极管控制器包括电荷泵，直流源和放电回路；

所述电荷泵的第一输入端通过所述理想二极管控制器的第二输入端与所述检测电阻的第二端连接，第二输入端通过所述理想二极管控制器的第一输入端分别与所述MOS管的源极和所述充电接口连接，输出端与所述直流源的第一端连接，所述直流源的第二端通过所述理想二极管控制器的控制端与所述MOS管的栅极连接，所述放电回路的第一输入端通过所述理想二极管控制器的第一输入端分别与所述MOS管的源极和所述充电接口连接，第二输入端通过所述理想二极管控制器的第二输入端与所述检测电阻的第二端连接，输出端与所述MOS管的栅极连接；

所述电荷泵用于当所述理想二极管控制器的第一输入端和第二输入端的电压差达到预设值时利用所述直流源为所述MOS管的栅极充电，以使所述MOS管导通；

所述放电回路用于当所述理想二极管控制器的第一输入端和第二输入端的电压差没有达到预设值时导通为所述MOS管的栅极放电，以使所述MOS管关断。

3.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，该电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路的输入端分别与所述充电电阻的第一端和第二端连接，用于基于所述充电电阻两端的电压差检测流经所述充电电阻的电流。

4.如权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述电流检测电路包括比较器，第一分压电阻，第二分压电阻和检测开关；

所述第一分压电阻的第一端与所述充电电阻的第一端连接，第二端分别与所述比较器的第一输入端和所述检测开关的第一端连接，所述比较器的第二输入端与所述充电电阻的第二端连接，输出端与所述检测开关的控制端连接，所述检测开关的第二端作为所述电流检测电路的输出端，且与所述第二分压电阻的第一端连接，所述第二分压电阻的第二端接地；

所述比较器用于当所述充电电阻两端的电压达到预设电压时控制所述检测开关导通，当所述充电电阻两端的电压没有达到预设电压时控制所述检测开关关断。

5.如权利要求1至4任一项所述的充电电路，其特征在于，该电路还包括电池电压检测电路和电压钳位电路；

所述电池电压检测电路的输入端与所述电池组连接，输出端分别与所述充电接口，所述MOS管的源极和所述理想二极管控制器的第一输入端连接，控制端与所述电压钳位电路的输出端连接，所述电压钳位电路的输入端接入充电控制信号；

所述电压钳位电路用于当接收到充电控制信号时，控制所述电池电压检测电路导通；当没有接收到充电控制信号时，控制所述电池电压检测电路关断。

6.如权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述电池电压检测电路包括电池开关，第一电阻和第二电阻；

所述电池开关的第一端分别与所述电池组和所述第一电阻的第一端连接，第二端分别与所述充电接口，所述MOS管的源极和所述理想二极管控制器的第一输入端连接，控制端分别与所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述电压钳位电路的输出端连接。

7.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述电池电压检测电路还包括单向导通模块，所述单向导通模块的正极与所述电池组连接，负极分别与所述电池开关的第一端和所述第一电阻的第一端连接。

8.如权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述电压钳位电路包括控制开关，第三电阻和第四电阻；

所述第三电阻的第一端接入充电控制信号，第二端分别与所述控制开关的控制端和所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地，所述控制开关的第一端接地，第二端作为所述电压钳位电路的输出端，与所述电池电压检测电路的控制端连接；

所述控制开关用于当接收到充电控制信号时，导通以使所述电池电压检测电路导通；当没有接收到充电控制信号时，关断以使所述电池电压检测电路关断。

9.如权利要求8所述的充电电路，其特征在于，所述电压钳位电路还包括第五电阻，所述第五电阻的第一端分别与所述检测电阻的第二端和所述理想二极管控制器的第二输入端连接，第二端分别与所述控制开关第二端和所述电池电压检测电路的控制端连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括电池组和如权利要求1至9任一项所述的充电电路，所述电池组与所述充电电路连接。