一种锂电池充电电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种锂电池充电电路，包括相互连接的变压电路、整流滤波电路和充电控制电路，该充电控制电路，包括单片机，电压比较器、电流比较器、电流匹配器、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管、限流元件和第一分压元件和第二分压元件，该单片机根据锂电池两端的电压来选择充电方式，采用先恒流预充、后恒流充电最后恒压充电的方式对锂电池进行充电，使锂电池的充电更加安全，充电的稳定性提高。
【专利说明】一种锂电池充电电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种锂电池的充电电路，该锂电池可用于摄像机、手提音响、无线音箱、电子设备、智能吸尘器、GPS导航仪、工业仪器等。
【背景技术】
[0002]根据锂电池的结构特性，最高充电终止电压应为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子拿走太多，而使电池报废。其充放电要求较高、可采用恒压充电器进行充电，然目前锂电池的充电一般采用恒流或恒压充电，由于锂电池在欠压过放状态、正常充电状态、接近充满状态的两端电压不同，而目前的充电方式并未区分这三种状态，从而使得锂电池的充电稳定性不高，安全性不高。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种锂电池充电电路，该充电电路根据锂电池两端的实时电压来确定充电方式，采用先恒流预充、后恒流充电最后恒压充电的方式对锂电池进行充电，使锂电池的充电更加安全，充电的稳定性提高。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:一种锂电池充电电路，包括相互连接的变压电路、整流滤波电路和充电控制电路，该充电控制电路，包括单片机，电压比较器、电流比较器、电流匹配器、第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管、限流元件和第一分压元件和第二分压元件，所述单片机的VCC脚与整流滤波电路正极连接供电，所述单片机的ADl脚与锂电池的充电正极端连接；单片机的PAO脚与电压比较器的正极输入端连接；单片机的PAl脚与电流比较器的负极输入端连接；单片机的PA3脚和PA4脚连接充电信号指示灯，单片机的VSS脚接地；第一分压元件和第二分压元件串联于锂电池的充电正极端和充电负极端之间，所述第一MOS管、第二MOS管、第四MOS管的漏极均与整流滤波电路的正极连接，所述第一 MOS管、第二 MOS管的栅极相互连接并与电流比较器的输出端连接；所述第一 MOS管的源极与电流匹配器的负极输入端、第三MOS管的漏极连接；第二MOS管的源极与锂电池的充电正极端、电流匹配器的正极输入端连接；所述第三MOS管的栅极与电流匹配器的输出端连接，第三MOS管的源极通过限流元件与锂电池的充电负极端连接；所述第四MOS管的栅极与电压比较器的输出端连接；电压比较器的负极输入端连接第一分压元件和第二分压元件之间；第四MOS管的源极连接电流比较器的输出端；电流比较器的正极输入端与连接第三MOS管的源极。
[0005]作为一种优选的方案，所述充电控制电路还包括稳压电路，该稳压电路连接VCC脚与整流滤波电路之间。
[0006]作为一种优选的方案，所述单片机PAO脚的输出电压为4.0或4.1V。
[0007]作为一种优选的方案，所述单片机PAl脚的输出电压为0.1V或IV，当ADl脚检测的锂电池两端电压小于2.9V时，PAl脚输出电压为0.1V，当ADl脚检测锂电池两端电压大于2.9V小于4.2V时，PAl脚输出电压为IV。[0008]作为一种优选的方案，所述充电信号指示灯包括充电指示红灯和充满指示绿灯，所述单片机的PA3脚连接充电指示红灯；PA4脚连接充满指示绿灯。
[0009]采用了上述技术方案后，本实用新型的效果是:该充电电路利用单片机检测出锂电池两端的电压，锂电池电压较低时，例如:低于2.9V时，假如该单片机控制锂电池以0.1C的恒电流预充电，当锂电池电压上升到2.9-4.1V之间时，单片机控制锂电池在IC的恒电流下充电，当锂电池电压上升到4.1或超过4.1时，该充电电路可构成LDO稳压器，从而给锂电池恒压充电，这样，该充电电路可以提高锂电池充电的稳定性和安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0011]图1是本实用新型实施例的单片机的引脚结构示意图；
[0012]图2是本实用新型实施例的变压电路、整流滤波电路的电路图；
[0013]图3是本实用新型实施例的充电控制电路的电路图。
【具体实施方式】
[0014]下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
[0015]一种锂电池充电电路，包括相互连接的变压电路、整流滤波电路和充电控制电路，该变压电路和整流滤波电路如图2所示，采用的电路与目前常规的变压电路和整流滤波电路相同，因此在此就不描述。
[0016]如图3所示，该充电控制电路，包括单片机，电压比较器、电流比较器、电流匹配器、第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管、限流元件和第一分压元件和第二分压元件，如图1所示，该单片机包括8个引脚，其中所述单片机的VCC脚VCC与整流滤波电路正极连接供电，所述充电控制电路还包括稳压电路，该稳压电路连接VCC脚与整流滤波电路之间。所述单片机的ADl脚ADl与锂电池的充电正极端连接；单片机的PAO脚PAO与电压比较器的正极输入端连接；单片机的4脚上拉，单片机的PAl脚PAl与电流比较器的负极输入端连接；单片机的PA3脚PA3和PA4脚PA4连接充电信号指示灯，具体的，所述充电信号指示灯包括充电指示红灯LEDO和充满指示绿灯，所述单片机的PA3脚PA3连接充电指示红灯；PA4脚PA4连接充满指示绿灯。充电指示红灯LEDO和充电指示绿灯的另一极接地；当PA3脚PA3控制充电指示红灯LEDO的状态，当锂电池两端的电压低于2.9V时输出周期Is的PWM，占空比为50%，当电池电压超过2.9V而小于4.1V时，输出100% PWM。PA4脚PA4控制充满指示绿灯LEDl的亮灭，当且仅当电压高于4.1V时绿灯亮。VSS脚VSS端接地，供单片机正常工作。在VSS脚和VCC脚之间可连接滤波电容，从而可以保证单片机的长期正常通电使用。
[0017]第一分压元件和第二分压元件串联于锂电池的充电正极端和充电负极端之间，如图3所示，第一分压元件为电阻Rl，第二分压元件为电阻R2，所述第一 MOS管Ql、第二 MOS管Q2、第四MOS管Q4的漏极均与整流滤波电路的正极连接，所述第一 MOS管Q1、第二 MOS管Q2的栅极相互连接并与电流比较器CA的输出端连接；所述第一 MOS管Ql的源极与电流匹配器MA的负极输入端、第三MOS管Q3的漏极连接；第二 MOS管Q2的源极与锂电池的充电正极端B+、电流匹配器MA的正极输入端连接；所述第三MOS管Q3的栅极与电流匹配器MA的输出端连接，第三MOS管Q3的源极通过限流元件与锂电池的充电负极端B-连接；该限流元件为Rpreg，所述第四MOS管Q4的栅极与电压比较器VA的输出端连接；电压比较器VA的负极输入端连接第一分压元件Rl和第二分压元件R2之间；第四MOS管Q4的源极连接电流比较器CA的输出端；电流比较器CA的正极输入端与连接第三MOS管Q3的源极。所述单片机PAO脚的输出电压为4.0或4.1V。本实施例中该输出电压为4.1V所述单片机PAl脚的输出电压为0.1V或IV，当ADl脚检测的锂电池两端电压小于2.9V时，PAl脚输出电压为0.1V，当ADl脚检测锂电池两端电压大于2.9V小于4.2V时，PAl脚输出电压为IV。
[0018]本实用新型的工作原理是:当B-和B+分别与锂电池的负极和正极连接进行充电时，当ADl脚ADl检测到的电压低于2.9V时，表示锂电池电量严重不足，处于过放欠压状态，此时，PAl脚PAl输出的电压为0.1V，而PAO脚PAO恒定输出4.1V，那么电压比较器VA的输出端输出高电平，而第四MOS管Q4则截止，此时，第一 MOS管Q1、第二 MOS管Q2的电压完全由电流比较/器CA决定；而vcA+ = Vpreg则流过限流元件Rpreg的电流IpMg = VcA+/Rpreg，所以，第二 MOS管Q2可利用自身的放大倍数给锂电池提供1000 -1preg的恒定的充电电流，通过选择合适的Rpreg,使此时的恒流充电电流值为0.1C。当电池的电压高于2.9V而低于4.1V时，电压比较器VA依旧输出高电平,而此时,单片机的PAl脚PAl输出电压为IV，同理，第二 MOS管Q2可利用自身的放大倍数给锂电池提供1000.Ipreg的恒定的充电电流，电流值为IC ;而当电压比较器VA的负极端的电压接近基准电压(ΡΑ0脚PAO的电压)，电压比较器VA输出端电压下降，第四MOS管Q4导通；此时，电压比较器VA、第四MOS管Q4、第二 MOS管Q2、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2构成了一个LDO稳压器，输出的电压Vbat = (l+Rl/R2)Vref,由于两个分压电阻的阻值一定，输入的电压VMf—定，因此，输出电压Vbat也是一定值，这样，就可以恒压4.2V给锂电池充电，充电的电流逐渐减小；当电流减小到Imd时，充电控制电路将自动关闭。
[0019]该锂电池充电电路通过微小电流恒流预充，然后再恒流充电，最后恒压充电的方式对锂电池充电,充电稳定性提高,充电更加安全；电路成本低,体积小。
【权利要求】
1.一种锂电池充电电路,包括相互连接的变压电路、整流滤波电路和充电控制电路，其特征在于:该充电控制电路包括单片机，电压比较器、电流比较器、电流匹配器、第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管、限流元件和第一分压元件和第二分压元件，所述单片机的VCC脚与整流滤波电路正极连接供电，所述单片机的ADl脚与锂电池的充电正极端连接；单片机的PAO脚与电压比较器的正极输入端连接；单片机的PAl脚与电流比较器的负极输入端连接；单片机的PA3脚和PA4脚连接充电信号指示灯，单片机的VSS脚接地；第一分压元件和第二分压元件串联于锂电池的充电正极端和充电负极端之间，所述第一 MOS管、第二 MOS管、第四MOS管的漏极均与整流滤波电路的正极连接，所述第一 MOS管、第二 MOS管的栅极相互连接并与电流比较器的输出端连接；所述第一 MOS管的源极与电流匹配器的负极输入端、第三MOS管的漏极连接；第二 MOS管的源极与锂电池的充电正极端、电流匹配器的正极输入端连接；所述第三MOS管的栅极与电流匹配器的输出端连接，第三MOS管的源极通过限流元件与锂电池的充电负极端连接；所述第四MOS管的栅极与电压比较器的输出端连接；电压比较器的负极输入端连接第一分压元件和第二分压元件之间；第四MOS管的源极连接电流比较器的输出端；电流比较器的正极输入端与连接第三MOS管的源极。
2.如权利要求1所述的一种锂电池充电电路，其特征在于:所述充电控制电路还包括稳压电路，该稳压电路连接单片机的VCC脚与整流滤波电路之间。
3.如权利要求2所述的一种锂电池充电电路，其特征在于:所述单片机PAO脚的输出电压为4.0或4.1V。
4.如权利要求3所述的一种锂电池充电电路，其特征在于:所述单片机PAl脚的输出电压为0.1V或IV，当ADl脚检测的锂电池两端电压小于2.9V时，PAl脚输出电压为0.1V，当ADl脚检测锂电池两端电压大于2.9V小于4.2V时，PAl脚输出电压为IV。
5.如权利要求4所述的一种锂电池充电电路，其特征在于:所述充电信号指示灯包括充电指示红灯和充满指示绿灯，所述单片机的PA3脚连接充电指示红灯；PA4脚连接充满指示绿灯。
【文档编号】H02J7/00GK203722285SQ201320880935
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】张浩之, 王乾, 季伟源 申请人:江苏索尔新能源科技有限公司