专利名称：防冲击型恒压源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电池测试设备，具体来说，涉及一种适用于锂离子电池测试的防冲击型恒压源。
背景技术：
在锂离子电池测试设备中，通常采用限流恒压源对电池进行充电。恒压源一开始以限定的电流对电池恒流充电，在电池电压上升到设定的恒定电压时，恒压源改为以恒定电压对电池充电，这时充电电流逐渐减少，直到电流降为零；在恒压源空载输出时，恒压源没有输出电流，但要求输出设定的电压，但在这时接入电池，会在电池接入的瞬间产生较大的冲击电流，冲击电流过大还会影响电池的性能。产生电流冲击的原因是在恒压源空载输出时，恒压源的功率管已经导通，在接入电池的瞬间，由于电池电压低于恒压输出值，因此瞬间拉低了功率管的源极(S极)电压，由于功率管驱动极(G极)电压不能突变，导致功率管的驱动电压立即变大，驱动功率管输出一个较大的冲击电流，虽然限流恒压控制电路会根据限制电流自动调节功率管的导通状态，但由于调整需要一定的时间，因此冲击电流会持续一小段时间，冲击电流的大小和电池电压有关，电池电压越低，产生的冲击电流就越大。
实用新型内容针对以上的不足，本实用新型提供了一种适用于锂离子电池测试的防冲击型恒压源，它包括对电源输出进行限流和恒压控制的限流恒压控制电路，以及采样电池电压信号的功率电路和采样电池电流信号的分流器R1，所述功率电路包括一个驱动电压低、输出电流大的辅助功率电路，以及一个驱动电压高、输出电流小的主功率电路。所述辅助功率电路和主功率电路之间并联连接，所述恒压源在空载输出时，只有辅助功率电路导通，主功率电路不导通。所述辅助功率电路采用NPN型三极管Q2和限流电阻R12构成，限流电阻R12连接在三极管Q2的射极。所述主功率电路采用N沟道的场效应管Ql构成。所述限流恒压控制电路由运放器U1、U2、U3和外围电路组成，通过运放器Ul比较设定的电压信号Vset和采样的电池电压信号Vcy，控制功率单元的导通，实现恒压控制；通过运放器U3、电阻R8、R9、RIO、Rll构成差分放大电路，将分流器Rl上的电压信号差分放大，采用得到电流采样信号Icy，再通过运放器U2比较设定的电压信号Iset和采样的电流信号Icy，控制功率单元的导通，实现恒压控制。本实用新型的有益效果本实用新型的防冲击型恒压源的主功率电路采用N沟道的场效应管构成，辅助功率电路采用NPN型三极管和限流电阻构成，利用三极管的驱动导通电压比场效应管的驱动导通电压低得多的原理，在恒压空载输出时，只需控制辅助电路导通，主功率电路不导通，在电池接入恒压源的瞬间，主功率电路由于驱动电压不够，还是不能导通，只有辅助功率电路输出电流，而辅助电路最大输出电流由该电路的限流电阻限制，输出电流很小，因此，不会对电池产生电流冲击，不会影响电池性能，而且功率管没有冲击电流流过，不会因为导通瞬间电流过大而击穿损坏，可靠性高；还有，增加的辅助功率电路原理简单，容易实现。
图1为本实用新型的防冲击型恒压源的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步阐述。如图1所示，本实用新型的防冲击型恒压源包括对电源输出进行限流和恒压控制的限流恒压控制电路，以及采样电池电压信号的功率电路和采样电池电流信号的分流器R1，所述功率电路包括一个驱动电压低、输出电流大的辅助功率电路，以及一个驱动电压高、输出电流小的主功率电路。所述辅助功率电路和主功率电路之间并联连接，采用公共的驱动信号，辅助功率电路需要的驱动电压低，但是可以输出的电流小，主功率电路需要的驱动电压高，但是可以输出大电流，因此辅助功率电路会优先于主功率电路动作，在恒压源空载输出时只有辅助功率电路导通，而辅助功率电路只能输出很小的电流，因此在电池接入恒压源后不会出现电流冲击现象。所述辅助功率电路采用NPN型三极管Q2和限流电阻R12构成，限流电阻R12连接在三极管Q2的射极；所述主功率电路采用N沟道的场效应管Ql构成；所述限流恒压控制电路由运放器U1、U2、U3和外围电路组成，通过运放器Ul比较设定的电压信号Vset和采样的电池电压信号Vcy，控制功率单元的导通，实现恒压控制；通过运放器U3、电阻R8、R9、R10、 Rll构成差分放大电路，将分流器Rl上的电压信号差分放大，采用得到电流采样信号Icy， 再通过运放器U2比较设定的电压信号Iset和采样的电流信号Icy，控制功率单元的导通， 实现恒压控制。由于主功率电路采用N沟道的场效应管Ql构成，辅助功率电路采用NPN型三极管Q2和限流电阻R12构成，利用三极管的驱动导通电压比场效应管的驱动导通电压低得多的原理，在恒压空载输出时只需控制辅助功率电路导通，主功率电路不导通，在电池Bl接入恒压源的瞬间，主功率电路由于驱动电压不够，还是不能导通，只有辅助功率电路输出电流，而辅助电路最大输出电流由该电路的限流电阻R12限制，输出电流很小，因此可以防止恒压源输出冲击电流。由于辅助功率电路可以输出的很小，远低于限定的输出电流，因此限流恒压控制电路的输出电压会继续升高，控制主功率电路逐渐导通，恒压源输出电流逐渐增大，直到等于限定电流为止。Vset是设定的恒定电压信号，Vcy是采样回来的电池电压信号，分别输入到运放 Ul的同相输入端和反相输入端，通过运放Ul进行比较，当电池电压Vcy低于设定的恒定电压Vset时，运放Ul输出高电平，控制功率电路导通，当电池电压Vcy高于于设定的恒定电压Vset时，运放Ul输出低电平，控制功率电路关断，从而实现了恒压控制功能。电阻R8、R9、R10、R11和运放U3构成了差分放大电路，将分流器Rl上的电压信号差分放大，运放U3的输出是电流采样信号Icy，Iset是设定的限定电流信号，Iset和Icy 分别输入到到运放U2的同相输入端和反相输入端进行比较。当采样电流Icy低于限定电流Iset时，运放U2输出高电平，控制功率管导通，当采样电流Icy高于限定电流Iset时， 运放U2输出低电平，控制功率管关断，从而实现了限流控制功能。功率电路的驱动信号VG 由恒压控制和限流控制的输出共同决定，因此实现了限流恒压充电。当设定恒压源输出4. 2V电压，而且没有外接电池时，这时恒压源没有外接负载， 输出电流为零，由于辅助功率电路采用三极管Q2和R12构成，只要VG和VS的电压差超过 0. 7V，大于三极管Q2的PN节电压，就可以控制三极管Q2导通，例如控制恒压源输出4. 2V, 限流恒压控制电路只要控制VG电压约为4. 9V，即可输出4. 2V恒定电压，而主功率电路采用场效应管Ql构成，要驱动场效应管Ql导通的阀值电压约为3V，而这时驱动电压等于VG减去VS，仅为0. 7V，因此主功率电路不能导通。这时如果接入电池，由于锂离子电池正常电压范围约为2. 5^4. 2V，假设接入电池电压值是2. 5V，接入电池后，瞬间会把VS电压拉低到2. 5V，这时VG和VS之间的电压差上升到2. 4V，还不足以打通场效应管Q1，因此这时场效应管Ql不会输出电流，而辅助功率电路由于有限流电阻R12的作用，限制了三极管Q2的输出电流，辅助电路的输出电流也很小， 因此恒压源不会在电池接入瞬间输出一个大的冲击电流。而限流恒压控制电路会自动根据电池电压和电流的变化，自动调节输出驱动电压VG，并控制VG上升到足够高的电压，控制场效应管Ql导通，直到恒压源输出电流上升到限定电流为止，这时恒压源的输出电流为主功率电路和辅助功率电路的输出电流之和。以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，且属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。
权利要求1.一种防冲击型恒压源，它包括对电源输出进行限流和恒压控制的限流恒压控制电路，以及采样电池电压信号的功率电路和采样电池电流信号的分流器Rl，其特征在于，所述功率电路包括一个驱动电压低、输出电流大的辅助功率电路，以及一个驱动电压高、输出电流小的主功率电路。
2.根据权利要求1所述的防冲击型恒压源，其特征在于，所述辅助功率电路和主功率电路之间并联连接，所述恒压源在空载输出时，只有辅助功率电路导通，主功率电路不导器。
3.根据权利要求2所述的防冲击型恒压源，其特征在于，所述辅助功率电路采用NPN型三极管Q2和限流电阻R12构成，限流电阻R12连接在三极管Q2的射极。
4.根据权利要求2所述的防冲击型恒压源，其特征在于，所述主功率电路采用N沟道的场效应管Ql构成。
5.根据权利要求2所述的防冲击型恒压源，其特征在于，所述限流恒压控制电路由运放器U1、U2、U3和外围电路组成，通过运放器Ul比较设定的电压信号Vset和采样的电池电压信号Vcy，控制功率单元的导通，实现恒压控制；通过运放器U3、电阻R8、R9、RIO、Rll构成差分放大电路，将分流器Rl上的电压信号差分放大，采用得到电流采样信号Icy，再通过运放器U2比较设定的电压信号Iset和采样的电流信号Icy，控制功率单元的导通，实现恒压控制。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于锂离子电池测试的防冲击型恒压源，它包括对电源输出进行限流恒压控制的限流恒压控制电路和采样电池电流信号的分流器，以及一个驱动电压低、输出电流大的辅助功率电路和一个驱动电压高、输出电流小的主功率电路，辅助功率电路和主功率电路之间并联连接，采用公共的驱动信号，主功率电路采用N沟道的场效应管Q1构成，辅助功率电路采用NPN型三极管Q2和限流电阻R12构成，利用三极管的驱动导通电压比场效应管的驱动导通电压低得多的原理，在恒压源空载输出时只有辅助功率电路导通，而辅助功率电路只能输出很小的电流，远低于限定的输出电流，因此在电池接入恒压源后不会出现电流冲击现象。
文档编号G05F1/46GK202003254SQ20112009648
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者余荣锋 申请人:广州江侨电子设备有限公司