专利名称：充电控制装置及电压钳位消除开关内阻的电压检测方法
技术领域：
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种充电控制装置及电压钳位消除开关内阻的电压检测方法。
背景技术：
参见图1，在万能充电器的充电回路中由于需要切换电池极性，在电池两端到电源、参考地之间一般有一个开关，无论这个开关是机械开关、三极管，还是场效应管，都会引入一个开关的寄生电阻。参见图2，在充电过程中需不断地检测充电电池的电压以判断电池是否饱和，由于在电路系统中直接测量电池两端的电压较为困难，因此往往采用直接检测电池正端电压VP 作为判断电压，因电池负极经开关接地，因此VP = Ich*RK+VBAT，式中VBAT是实际的电池电压，Ich表示充电电流，可以看出由于开关寄生电阻RK的存在，导致测量的正端电压与实际的电池电压存在误差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种充电控制装置及电压钳位消除开关内阻的电压检测方法，能够消除开关导通电阻对饱和电压检测的影响，使得测量电压值即为电池的实际电压值。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种充电控制装置，包括电压检测电路和电池充电电路，所述电池充电电路包括顺序串联连接的电源端、第一开关、外接电池、第二开关和接地端；所述电压检测电路包括电压钳位模块和饱和检测模块， 所述电压钳位模块用于为电池的负极提供一个不受其它电路影响的钳位电压值，所述饱和检测模块用于实时测量电池的正极电压值，并将所述正极电压值与电池的期望饱和电压值比较若正极电压值<钳位电压值+期望饱和电压值时，则继续充电；若正极电压值>钳位电压值+期望饱和电压值时，则输出关断信号断开第一开关停止充电。其中，所述电压钳位模块由第一误差放大器组成，所述第一误差放大器的反向输入端连接第一标准电压源，同向输入端连接外接电池的负极，输出端连接第二开关的控制端。其中，所述饱和检测模块由第二电压比较器组成，所述第二电压比较器的同向输入端连接外接电池的正极，反向输入端连接第二标准电压源，输出端连接第一开关。其中，所述饱和检测模块由第二电压比较器组成，所述第二电压比较器的同向输入端连接第二标准电压源，反向输入端连接外接电池的正极，输出端连接第一开关。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种电压钳位消除开关内阻的电压检测方法，包括以下步骤通过电压钳位模块将充电电池的负极端的电压稳定在钳位电压值；饱和检测模块实时检测充电电池正极的电压值，并对该正极电压值与充电电池的期望饱和电压值比较；若正极电压值<钳位电压值+期望饱和电压值，则继续充电；若正极电压值》钳位电压值+期望饱和电压值，则输出关断信号断开第一开关停止充电。其中，所述钳位电压值的设定是通过第一误差放大器实现的，所述第一误差放大器的反向输入端连接第一标准电压源，同向输入端连接外接电池的负极，输出端连接第二开关。其中，所述检测电池正极的实时电压值，并对正极电压值与电池的期望饱和电压值比较是通过第二比较器实现的，所述第二比较器的同向输入端连接外接电池的正极，反向输入端连接第二标准电压源，输出端连接第一开关。其中，所述检测电池正极的实时电压值，并对正极电压值与电池的期望饱和电压值比较是通过第二比较器实现的，所述第二比较器的同向输入端连接第二标准电压源，反向输入端连接外接电池的正极，输出端连接第一开关。本发明的有益效果是区别于现有技术的充电电池的饱和检测结果受到开关内阻的影响而导致测不准的缺陷，本发明通过设置钳位电压值在充电电池的负端，并实时检测充电电池正极的电压值，利用充电电池正极的电压值减去钳位电压值，即可测得电池两端的实际电压值，测量结果准确无误，且不受开关管内阻的影响。
图1是现有技术中具有极性切换功能的充电器的充电电路示意图；图2是现有技术中具有极性切换功能的充电器的充电状态电路图；图3是本发明的电压钳位消除开关内阻的电压检测方法实施例的步骤流程图；图4是本发明充电控制装置实施例的电路示意图；图5是本发明充电器实现恒压充电实施例的电路示意图；图6是标准电压值VREFl和VREF2的产生电路示意图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。参见图4，本发明实施例的充电控制装置，包括电池充电电路和电压检测电路，所述电池充电电路包括顺序串联连接的电源端VCC、第一开关KP、外接电池BATT、第二开关KN 和接地端GND，所述电压检测电路包括电压钳位模块(由EAl组成)和饱和检测模块(由 COMP组成)，所述电压钳位模块用于为电池的负极提供一个不受其它电路影响的钳位电压值，所述饱和检测模块用于实时测量电池BATT的正极电压值，并将所述正极电压值与电池的期望饱和电压值比较若正极电压值VP <钳位电压值VN+期望饱和电压值VS时，则继续充电；若正极电压值VP ≥钳位电压值VN+期望饱和电压值VS时，则输出关断信号断开第一开关KP停止充电。区别于现有技术的充电电池的饱和检测结果受到开关内阻的影响而导致测不准的缺陷，本发明通过设置钳位电压值在充电电池的负端，并实时检测充电电池正极的电压值，利用充电电池正极的电压值减去钳位电压值，即可测得电池两端的实际电压值，测量结果准确无误，且不受开关管内阻的影响。在一实施例中，所述电压钳位模块由第一误差放大器EAl组成，所述第一误差放大器的反向输入端连接第一标准电压源VREF1，同向输入端连接外接电池的负极，输出端连接第二开关KN的控制端。在一实施例中，所述饱和检测模块由第二电压比较器COMP组成，所述第二电压比较器的同向输入端连接外接电池的正极，反向输入端连接第二标准电压源VREF2，输出端连接第一开关KP的控制端。在一实施例中，所述饱和检测模块由第二电压比较器COMP组成，所述第二电压比较器的同向输入端连接第二标准电压源VREF2，反向输入端连接外接电池的正极，输出端连接第一开关KP的控制端。请参阅图3，本发明实施例的电压钳位消除开关内阻的电压检测方法，包括以下步骤步骤101 通过电压钳位模块将充电电池的负极端的电压稳定在钳位电压值；步骤102 饱和检测模块实时检测充电电池正极的电压值，并对该正极电压值与充电电池的期望饱和电压值比较；若正极电压值 < 钳位电压值+期望饱和电压值，则继续充电；若正极电压值>钳位电压值+期望饱和电压值，则输出关断信号断开第一开关停止充电。在一实施例中，所述钳位电压值的设定是通过第一误差放大器实现的，所述第一误差放大器的反向输入端连接第一标准电压源，同向输入端连接外接电池的负极，输出端连接第二开关的控制端。在一实施例中，所述检测电池正极的实时电压值，并对正极电压值与电池的期望饱和电压值比较是通过第二比较器实现的，所述第二比较器的同向输入端连接外接电池的正极，反向输入端连接第二标准电压源，输出端连接第一开关的控制端。在电路中常采用三极管或场效应管作为开关，那么在下述的部分详述采用场效应管作为开关来实现本发明的工作原理，请参阅图4，本发明充电器实施例的电路图中，第一误差放大器EAl使外界电池的负极VN点的电压值等于第一标准电压值VREFl，第二比较器 COMP对外接电池的正极进行实时检测，并将VREF2的值设定为VS+VREF1，(其中VS为电池充电时期望的饱和电压)，当VP点的电压值升高至VREF2时，第二比较器跳变，此时实际的电池电压VBATT = VREF2-VREF1，实现了 VP-VN，消除了场效应管导通电阻的影响精确地检测出了饱和电压。在图4中若将饱和检测比较器COMP换成运算放大器EA3并将其输出信号反馈回 KP则可控制VP电压，使VP-VN电压是一恒定值(小负载电流时)，充电时电池电压升高到一定程度后进入到恒压充电模式。图5即是实现该功能的电路示例；若在图5的基础上，在 PMOS的栅极加入控制电路则可实现恒流充电。标准电压值VREFl和VREF2的产生如图6所示。第三误差放大器EA2的同向输入端连接基准电压，EA2的输出端通过由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4组成的串联支路接地，EA2的反向输入端连接到电阻Rl和电阻R2的连接公共点，标准电压值VREF2由电阻R2 与电阻R3的连接公共点引出，标准电压值VREFl由电阻R3与电阻R4的连接公共点引出。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种充电控制装置，其特征在于包括电压检测电路和电池充电电路，所述电池充电电路包括顺序串联连接的电源端、第一开关、外接电池、第二开关和接地端；所述电压检测电路包括电压钳位模块和饱和检测模块，所述电压钳位模块用于为电池的负极提供一个不受其它电路影响的钳位电压值，所述饱和检测模块用于实时测量电池的正极电压值，并将所述正极电压值与电池的期望饱和电压值比较若正极电压值 < 钳位电压值+期望饱和电压值时，则继续充电；若正极电压值> 钳位电压值+期望饱和电压值时， 则输出关断信号断开第一开关停止充电。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于所述电压钳位模块由第一误差放大器组成，所述第一误差放大器的反向输入端连接第一标准电压源，同向输入端连接外接电池的负极，输出端连接第二开关的控制端。
3.根据权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于所述饱和检测模块由第二电压比较器组成，所述第二电压比较器的同向输入端连接外接电池的正极，反向输入端连接第二标准电压源，输出端连接第一开关。
4.根据权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于所述饱和检测模块由第二电压比较器组成，所述第二电压比较器的同向输入端连接第二标准电压源，反向输入端连接外接电池的正极，输出端连接第一开关。
5.一种电压钳位消除开关内阻的电压检测方法，其特征在于，包括以下步骤 通过电压钳位模块将充电电池的负极端的电压稳定在钳位电压值；饱和检测模块实时检测充电电池正极的电压值，并对该正极电压值与充电电池的期望饱和电压值比较；若正极电压值<钳位电压值+期望饱和电压值，则继续充电；若正极电压值 > 钳位电压值+期望饱和电压值，则输出关断信号断开第一开关停止充 电。
6.根据权利要求5所述的电压钳位消除开关内阻的电压检测方法，其特征在于所述钳位电压值的设定是通过第一误差放大器实现的，所述第一误差放大器的反向输入端连接第一标准电压源，同向输入端连接外接电池的负极，输出端连接第二开关。
7.根据权利要求5所述的电压钳位消除开关内阻的电压检测方法，其特征在于所述检测电池正极的实时电压值，并对正极电压值与电池的期望饱和电压值比较是通过第二比较器实现的，所述第二比较器的同向输入端连接外接电池的正极，反向输入端连接第二标准电压源，输出端连接第一开关。
8.根据权利要求5所述的电压钳位消除开关内阻的电压检测方法，其特征在于所述检测电池正极的实时电压值，并对正极电压值与电池的期望饱和电压值比较是通过第二比较器实现的，所述第二比较器的同向输入端连接第二标准电压源，反向输入端连接外接电池的正极，输出端连接第一开关。
全文摘要
本发明公开了一种电压钳位消除开关内阻的电压检测方法、电路及充电器，所述方法包括在充电电池的负极端设置钳位电压设置点，使得充电电池负极的电压稳定在钳位电压值；实时检测充电电池正极的电压值，并对该正极电压值与充电电池的期望饱和电压值比较若正极电压值＜钳位电压值+期望饱和电压值时，则继续充电；若正极电压值≥钳位电压值+期望饱和电压值时，则输出关断信号断开第一开关停止充电。本发明通过设置钳位电压值在充电电池的负端，并实时检测充电电池正极的电压值，利用充电电池正极的电压值减去钳位电压值，即可测得电池两端的实际电压值，测量结果准确无误，且不受开关管内阻的影响。
文档编号G01R31/36GK102157965SQ20111006615
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者冯稀亮, 张奇 申请人:深圳市博驰信电子有限责任公司