專利名稱：基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電電路技術(shù)領(lǐng)域，特指基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路。
背景技術(shù)：
目前，在一些電器鋰電池充電技術(shù)領(lǐng)域，使用低壓直流電源的鋰電池充電器，一般采用專業(yè)充電IC或者使用單片機(jī)對其進(jìn)行恒流恒壓充電，此方案效果較好，但成本較高。還有使用其他線性電路直接對鋰電池充電，此方案成本低，但發(fā)熱量大，充電效率低，容易損壞電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單科學(xué)，本電路僅使用一個(gè)含4個(gè)比較器的IC、一個(gè)電壓基準(zhǔn)IC及一些簡單驅(qū)動(dòng)電路模塊，完成開關(guān)模式控制的限流，限壓，充電指示等功能，其成本低，效率高，
可靠性高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，其包括電源、驅(qū)動(dòng)電路模塊、續(xù)流電路模塊、電池組、充電指示模塊、電壓基準(zhǔn)源模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊、關(guān)斷信號延時(shí)模塊，電源、驅(qū)動(dòng)電路模塊、續(xù)流電路模塊、電池組串聯(lián)，電池組分別與充電指示模塊、 電壓比較模塊、電流比較模塊的電連接，電壓基準(zhǔn)源模塊分別與充電指示模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊電連接，電壓比較模塊、電流比較模塊分別與關(guān)斷信號延時(shí)模塊的輸入端電連接，關(guān)斷信號延時(shí)模塊輸出端與驅(qū)動(dòng)電路模塊電連接。所述的關(guān)斷信號延時(shí)模塊具有關(guān)斷信號延時(shí)比較器實(shí)現(xiàn)功能。所述的電壓比較模塊、電流比較模塊分別對電池組進(jìn)行電流采樣分析與電壓采樣分析。所述的關(guān)斷信號延時(shí)模塊具有關(guān)斷控制驅(qū)動(dòng)電路模塊的功能。本發(fā)明有益效果為電源、驅(qū)動(dòng)電路模塊、續(xù)流電路模塊、電池組串聯(lián)，電池組分別與充電指示模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊的電連接，電壓基準(zhǔn)源模塊分別與充電指示模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊電連接，電壓比較模塊、電流比較模塊分別與關(guān)斷信號延時(shí)模塊的輸入端電連接，關(guān)斷信號延時(shí)模塊輸出端與驅(qū)動(dòng)電路模塊電連接；其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單科學(xué)，本電路的通過兩個(gè)比較器，比較充電過程中電壓和電流，一旦電流或者電壓超過基準(zhǔn)值，回路在極短時(shí)間內(nèi)關(guān)斷對電池組的供電，然后等電流或者電壓回落和短時(shí)間延時(shí)以后，再打開電源對電池組的供電，再接著下一個(gè)關(guān)斷循環(huán)，從而形成振蕩回路，其成本低， 效率高，可靠性高。


圖1是本發(fā)明的電路工作原理示意圖；圖2是本發(fā)明的電壓基準(zhǔn)源模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的電壓比較模塊、電流比較模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的關(guān)斷信號延時(shí)模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路模塊模塊、續(xù)流電路模塊模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的充電指示模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式見圖1至圖6所示本發(fā)明包括電源1、驅(qū)動(dòng)電路模塊2、續(xù)流電路模塊3、電池組
4、充電指示模塊5、電壓基準(zhǔn)源模塊6、電壓比較模塊7、電流比較模塊8、關(guān)斷信號延時(shí)模塊 9，電源1、驅(qū)動(dòng)電路模塊2、續(xù)流電路模塊3、電池組4串聯(lián)，電池組4分別與充電指示模塊
5、電壓比較模塊7、電流比較模塊8的電連接，電壓基準(zhǔn)源模塊6分別與充電指示模塊5、電壓比較模塊7、電流比較模塊8電連接，電壓比較模塊7、電流比較模塊8分別與關(guān)斷信號延時(shí)模塊9的輸入端電連接，關(guān)斷信號延時(shí)模塊9輸出端與驅(qū)動(dòng)電路模塊2電連接。所述的關(guān)斷信號延時(shí)模塊9具有關(guān)斷信號延時(shí)比較器實(shí)現(xiàn)功能。所述的電壓比較模塊7、電流比較模塊8分別對電池組4進(jìn)行電流采樣分析與電壓采樣分析。所述的關(guān)斷信號延時(shí)模塊9具有關(guān)斷控制驅(qū)動(dòng)電路模塊2的功能。如圖1所示，本電路的通過兩個(gè)比較器，比較充電過程中電壓和電流，當(dāng)電流或者電壓超過基準(zhǔn)值，回路在極短時(shí)間內(nèi)關(guān)斷對電池組的供電，然后等電流或者電壓回落和短時(shí)間延時(shí)以后，再打開電源對電池組的供電，再接著下一個(gè)關(guān)斷循環(huán)，從而形成振蕩回路； 其中，關(guān)斷信號延時(shí)模塊9(聯(lián)合關(guān)斷信號延時(shí)器)決定了整個(gè)回路的頻率，由一個(gè)比較器和阻容元件實(shí)現(xiàn)。開關(guān)過程中，通過續(xù)流，形成一個(gè)高效開關(guān)的降壓電路。其中的充電指示模塊5 (充電指示電路)，通過比較電流是否達(dá)到閥值來判斷是否在進(jìn)行充電，該指示有回差控制特性。充電過程是電池組4在限定電流下充電，電流達(dá)到了指示的閥值，指示燈亮正在充電，當(dāng)電池組4達(dá)到限定電壓后電流逐漸減少，電流小于指示的閥值指示燈滅表示電池已充滿。圖2電壓基準(zhǔn)源模塊電路工作原理如下Q4為并聯(lián)型三端基準(zhǔn)IC，與R27，R28聯(lián)合使用產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的4. 2V電壓Vref，該電壓作為比較電池電壓的電壓基準(zhǔn)，在基準(zhǔn)電壓 Vref基礎(chǔ)上，R34與R35分壓出VI，作為比較電流的電壓基準(zhǔn)；R2與R3分壓出V2，作為關(guān)斷信號延時(shí)的基準(zhǔn)比較電壓。圖3是本發(fā)明的電壓比較模塊、電流比較模塊電路工作原理如下比較器CMP1A， 用于比較電池的充電電壓，Vb是電池的電壓，通過R33和R14分壓得出單個(gè)鋰電的電壓 Vbs，經(jīng)過Cll濾波，再與Vref比較，當(dāng)比較得到電池的單個(gè)電壓Vbs高于標(biāo)準(zhǔn)鋰電電壓 Vref,比較器V4輸出低電平；當(dāng)比較得到電池的單個(gè)電壓Vbs低于于標(biāo)準(zhǔn)鋰電電壓Vref， 比較器V4開漏輸出；比較器CMP2A，用于比較電池的充電電流，Va是電池的充電電流采樣電壓，經(jīng)過R8和ClO濾波，再與充電基準(zhǔn)電壓Vl比較，當(dāng)電池的充電電流采樣電壓Va大于電基準(zhǔn)電壓VI，比較器V3輸出低電平；當(dāng)電池的充電電流采樣電壓Va小于于電基準(zhǔn)電壓VI， 比較器V3開漏輸出。圖4是本發(fā)明的關(guān)斷信號延時(shí)模塊工作原理如下圖中V2約為Vref的一半。開始時(shí)，充電電壓和電流沒超基準(zhǔn)值，V3和V4為開漏輸出，這時(shí)R4向C16充電，當(dāng)V7高于V2時(shí)，使比較器CMP3A輸出V5為低電平，后級驅(qū)動(dòng)電路向電池供電。在供電后，充電電壓和電流超過基準(zhǔn)值，V3或者V4輸出為低電平，電容C16放電，使V7為低電平，比V2電平要低， 故比較器CMP3A的V5輸出高電平，后級驅(qū)動(dòng)電路停止向電池供電。停止供電后充電電壓和電流低于基準(zhǔn)值，V3和V4恢復(fù)開漏輸出，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)?？刂七^程的循環(huán)的時(shí)間很短， 一般只有幾十個(gè)微秒。而該循環(huán)關(guān)斷時(shí)間主要由C16的充電到超過V2電壓的時(shí)間來決定。 而開通的時(shí)間則由充電電池的電壓，電源供電的情況來確定。圖5是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路模塊模塊、續(xù)流電路模塊模塊電路工作原理如下Q2和 Q3是一組三級管推挽，把V5信號放大，驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管Ql。當(dāng)V5為開漏輸出時(shí)，R7吧V5電平拉高，推挽輸出高電平，使Ql截止，停止對電池供電。當(dāng)V5為低電平時(shí)，推挽輸出低電平， 使Ql導(dǎo)通，對電池供電。D5、L1和C12組成一個(gè)續(xù)流電路，當(dāng)Ql導(dǎo)通，電流通過Li，對C12 和電池充電，由于Ll的電感產(chǎn)生磁場，使電流上升的速度變慢。當(dāng)Ql關(guān)斷時(shí)，Ll的電磁能量再變成電流，通過D5續(xù)流，電流減少的速度變慢，同時(shí)C12向電池放電。通過續(xù)流電路， 高效地把輸入電壓+V變成所需要的電壓，同時(shí)產(chǎn)生了一個(gè)相對穩(wěn)定的電流對電池充電。圖6是本發(fā)明的充電指示模塊電路工作原理如下由Rl和R36從基準(zhǔn)電壓Vref 分壓得到一個(gè)充電電流的閥值電壓Vd。R12和Cl對Va進(jìn)行濾波。當(dāng)充電電路采樣電壓Va 大于閥值電壓Vd時(shí)，比較器CMP4A輸出底電平，使顯示燈D6發(fā)亮，表示正在充電。R20為正反饋電阻，當(dāng)比較器CMP4A輸出底電平時(shí)，閥值電壓Vd也同時(shí)降低，使指示燈不會因?yàn)殡娏鞯男×科贫匦孪?。?dāng)充電電路采樣電壓Va小于閥值電壓Vd時(shí)，比較器CMP4A開漏輸出，Rll拉低D6的兩端電平，使顯示燈D6熄滅，表示充電完成。同時(shí)，閥值電壓Vd也同時(shí)升高，使指示燈不會因?yàn)殡娏鞯男×科浦匦掳l(fā)亮。本發(fā)明用在鋰電池充電電器技術(shù)領(lǐng)域。以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，其包括電源(1)、驅(qū)動(dòng)電路模塊O)、續(xù)流電路模塊⑶、電池組⑷、充電指示模塊(5)、電壓基準(zhǔn)源模塊(6)、電壓比較模塊(7)、電流比較模塊(8)、關(guān)斷信號延時(shí)模塊(9)，其特征在于電源(1)、驅(qū)動(dòng)電路模塊O)、續(xù)流電路模塊(3)、電池組(4)串聯(lián)，電池組⑷分別與充電指示模塊(5)、電壓比較模塊(7)、電流比較模塊⑶的電連接，電壓基準(zhǔn)源模塊(6)分別與充電指示模塊(5)、電壓比較模塊(7)、 電流比較模塊(8)電連接，電壓比較模塊(7)、電流比較模塊(8)分別與關(guān)斷信號延時(shí)模塊 (9)的輸入端電連接，關(guān)斷信號延時(shí)模塊(9)輸出端與驅(qū)動(dòng)電路模塊O)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，其特征在于所述的關(guān)斷信號延時(shí)模塊(9)具有關(guān)斷信號延時(shí)比較器實(shí)現(xiàn)功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，其特征在于所述的電壓比較模塊(7)、電流比較模塊(8)分別對電池組(4)進(jìn)行電流采樣分析與電壓采樣分析。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，其特征在于所述的關(guān)斷信號延時(shí)模塊(9)具有關(guān)斷控制驅(qū)動(dòng)電路模塊O)的功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及供電電路技術(shù)領(lǐng)域，特指基于比較器的限流限壓鋰電池充電電路，電源、驅(qū)動(dòng)電路模塊、續(xù)流電路模塊、電池組串聯(lián)，電池組分別與充電指示模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊的電連接，電壓基準(zhǔn)源模塊分別與充電指示模塊、電壓比較模塊、電流比較模塊電連接，電壓比較模塊、電流比較模塊分別與關(guān)斷信號延時(shí)模塊的輸入端電連接，關(guān)斷信號延時(shí)模塊輸出端與驅(qū)動(dòng)電路模塊電連接。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單科學(xué)，完成開關(guān)模式控制的限流，限壓，充電指示等功能，其成本低，效率高，可靠性高。
文檔編號H02J7/00GK102570528SQ201010620880
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者張耀霞 申請人:東莞市妙達(dá)電動(dòng)工具制造有限公司