一种电池充电电路及电池充电方法与流程

本发明涉及充电电路领域，特别涉及一种电池充电电路及电池充电方法。

背景技术：

现有的电池(如镍氢、镍镉、锂电池)产品越来越普及，因为这些电池设备需要进行充电，所以在输入端往往都会使用二极管进行隔离，一个作用是防止充电器输入接反时烧毁后端的整个电路，另一个作用是隔离后端电池反向的电压，从而可靠的进行是否插着充电器的判断。然而二极管的导通压降较大，而且随着电流的上升，根据二极管的伏安特性曲线，压降会进一步上升，电流损耗大且发热严重；在电池的快充领域，二极管的应用极大的限制充电电流的增加。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中提到的不足，本发明提供一种电池充电电路及电池充电方法，以提高电池的充电效率；

为实现上述目的，本发明提供一种电池充电电路，包括正输入端、负输入端、mos管q1、控制器和电池；所述mos管q1串接在所述正输入端与电池的正极之间，所述mos管q1受控于所述控制器；

所述正输入端与所述负输入端之间还设有输入电压检测电路和适配器正向接入检测电路；所述输入电压检测电路用于检测所述正输入端与所述负输入端之间的电压并反馈给所述控制器；

所述适配器正向接入检测电路包括电阻r13、电阻r15和三极管t1；所述三极管t1为npn型三极管；所述电阻r13和电阻r15串联连接后串接在所述正输入端与所述负输入端之间；所述三极管t1的基极连接至所述电阻r13和电阻r15的公共端，所述三极管t1的发射极连接至负输入端，所述三极管t1的集电极为适配器正向接入检测端，所述控制器与所述适配器正向接入检测端相连接。

进一步地，所述输入电压检测电路包括电阻r7、电阻r8、电阻r1和电容c1，所述电阻r7和电阻r8串联连接后串接在所述正输入端与所述负输入端之间；所述电阻r1的一端连接至所述电阻r7与所述电阻r8的公共端，所述电阻r1的另一端通过电容c1连接至所述负输入端；所述电阻r1与所述电容c1的公共端为输入电压检测端，所述控制器与所述输入电压检测端相连接。

进一步地，所述控制器通过mos管q1驱动电路控制mos管q1工作；所述mos管q1驱动电路包括电阻r11、电阻r16、电阻r17和三极管t2；所述电阻r17的一端连接至所述三极管t2的集电极，所述电阻r17的另一端分为两路，一路连接至所述mos管q1的栅极，另一路通过电阻r11连接至所述mos管q1的源极；所述三极管t2的基极通过电阻r16连接至控制器，所述三极管t2的发射极连接至所述负输入端。

进一步地，还包括充电电流控制电路，所述充电电流控制电路包括mos管q2、三极管t3和三极管t4；所述mos管q2串接在所述mos管q1的源极与所述电池的正极之间，其中所述mos管q2的漏极与所述电池的正极相连接；所述三极管t3、三极管t4的基极均与所述控制器相连接；所述三极管t3、三极管t4的发射极均通过电阻r22与所述mos管的栅极相连接；所述三极管t3的集电极与所述mos管q1的源极相连接；所述三极管t3的集电极与所述负输入端相连接。

进一步地，还包括充电电流检测电路，所述充电电流检测电路包括电阻r26、电阻r27、电阻r2、电阻r3、电容c3和电容c4；所述电阻r26和所述电阻r27并联连接后串联连接在所述mos管q2的漏极与所述电池的正极之间；所述电阻r26和所述电阻r27并联连接后的一端通过电阻r2、电容c3连接至所述负输入端；所述电阻r26和所述电阻r27并联连接后的另一端通过电阻r3、电容c4连接至所述负输入端；所述电阻r3与电容c4的公共端、电阻r2与电容c3的公共端分别为第一电压检测端和第二电压检测端。

进一步地，还包括电池保护回路；所述电池保护回路包括锂电池保护芯片、mos管q4和mos管q5；所述锂电池保护芯片的型号为s-8261。

本发明还提供一种电池充电方法，应用于如上任一项所述的一种电池充电电路，包括如下步骤：

s100：通过控制器检测正向接入检测端的电平信号，若为低电平，判定适配器正向接入，控制mos管q1导通,为电池进行充电；若为高阻状态，则判定适配器非正常接入，控制mos管q1截止,停止为电池充电；

s200：在为电池进行充电期间，每经过200ms控制mos管q1截止4ms，然后通过控制器检测正向接入检测端的电平信号，若为低电平，判定适配器正向接入，控制mos管q1导通，继续为电池进行充电；若为高阻状态，则判定适配器非正常接入，控制mos管q1截止，停止为电池充电；

s300：在为电池进行充电期间，当控制器通过输入电压检测电路所检测到的正输入端与负输入端之间的电压小于设定的阀值，则控制mos管q1截止400ms，然后通过控制器检测正向接入检测端的电平信号，若为低电平，判定适配器正向接入，控制mos管q1导通，继续为电池进行充电；若为高阻状态，则判定适配器非正常接入，控制mos管q1截止，停止为电池充电。

进一步地，还包括步骤s400：在为电池进行充电期间，当通过电流检测电路检测到的充电电流小于设定的阀值，则控制mos管q1截止400ms，然后通过控制器检测正向接入检测端的电平信号，若为低电平，判定适配器正向接入，控制mos管q1导通；若为高阻状态，则判定适配器反向接入，控制mos管q1截止。

本发明提供的电池充电电路及电池充电方法，采用mos管来替代现有充电电路中的二极管，可以极大的降低电路中的导通压降，提升充电电流和充电效率，改善整个电路的温升和可靠性；并且通过特定的电池充电方法，能够在充电过程实现适配器是否正常接入的判断，解决充电过程所可能产生的问题，确保充电过程稳定可靠地进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明提供的电池充电电路的原理图。

附图标记：

10正输入端20负输入端30控制器

40电池

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用于区分不同的组成部分。“一端”、“另一端”等类似词语，仅是指示装置或元件的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。“包括”或者“包含”等类似词语意指出在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

本发明提供一种电池充电电路，包括正输入端10、负输入端20、mos管q1、控制器30和电池40；所述mos管q1串接在所述正输入端10与电池40的正极之间，所述mos管q1受控于所述控制器30；

所述正输入端10与所述负输入端20之间还设有输入电压检测电路和适配器正向接入检测电路；所述输入电压检测电路用于检测所述正输入端10与所述负输入端20之间的电压并反馈给所述控制器30；

所述适配器正向接入检测电路包括电阻r13、电阻r15和三极管t1；所述三极管t1为npn型三极管；所述电阻r13和电阻r15串联连接后串接在所述正输入端10与所述负输入端20之间；所述三极管t1的基极连接至所述电阻r13和电阻r15的公共端，所述三极管t1的发射极连接至负输入端20，所述三极管t1的集电极为适配器正向接入检测端，所述控制器30与所述适配器正向接入检测端相连接。

具体实施时，本发明实施例提供的电池充电电路的正输入端10和负输入端20分别用于连接适配器的两个输出端，其中正输入端10是用于连接适配器的正输出端，负输入端20是用于连接适配器的负输出端；如图1所示，在正输入端10与电池40的正极之间设有mos管q1，mos管q1为p通道mos管；其中mos管q1的漏极与正输入端10相连接，mos管q1的源极与电池40的正极相连接；mos管q1由控制器30控制导通或者截止，本发明实施例中，控制器为单片机，选用的型号为ht66f0185-28ssop。

具体地，控制器30通过mos管q1驱动电路控制mos管q1工作；mos管q1驱动电路包括电阻r11、电阻r16、电阻r17和三极管t2；电阻r17的一端连接至所述三极管t2的集电极，电阻r17的另一端分为两路，一路连接至mos管q1的栅极，另一路通过电阻r11连接至mos管q1的源极；三极管t2的基极通过电阻r16连接至控制器30，三极管t2的发射极连接至负输入端20。其中三极管t2为npn型三极管，当控制器30向三极管t2的基极输出高电平信号时，三极管t2导通，将mos管q1的栅极电压拉低至低电平，使mos管q1导通；当控制器30向三极管t2的基极输出低电平信号时，三极管t2截止，将mos管q1的栅极电压恢复至高电平，使mos管q1截止。

如图1所示，在正输入端10与负输入端20之间还设有输入电压检测电路，输入电压检测电路包括电阻r7、电阻r8、电阻r1和电容c1，电阻r7和电阻r8串联连接后串接在正输入端10与负输入端20之间；电阻r1的一端连接至电阻r7与电阻r8的公共端，电阻r1的另一端通过电容c1连接至负输入端20；电阻r1与电容c1的公共端为输入电压检测端(如图1所示的节点vcharg)，控制器30与输入电压检测端相连接；其中电阻r7和电阻r8的电阻值均优选为10kω；当正输入端10与负输入端20之间有输入电压时，通过电阻r7和电阻r8的分压作用，在电阻r7和电阻r8的公共端，即输入电压检测端能够检测到一个电压值，该电压值为正输入端10与负输入端20之间输入电压的二分之一，控制器30通过对输入电压检测端上的电压进行检测，即可获取正输入端10与负输入端20之间输入电压。

如图1所示，在正输入端10与负输入端20之间还设有适配器正向接入检测电路，适配器正向接入检测电路包括电阻r13、电阻r15和三极管t1；三极管t1为npn型三极管；电阻r13和电阻r15串联连接后串接在正输入端10与负输入端20之间；三极管t1的基极连接至电阻r13和电阻r15的公共端，三极管t1的发射极连接至负输入端20，三极管t1的集电极为适配器正向接入检测端(如图1所示的节点charg)，控制器30与适配器正向接入检测端相连接。在实际工作时，当适配器正向接入时，即正输入端10连接至适配器的正输出端，负输入端20连接至适配器的负输出端；此时三极管t1的基极电压将高于其发射极电压，三极管t1将导通，从而三极管t1的集电极导通至负输入端20，适配器正向接入检测端处将检测到低电平；当适配器反向接入时，即正输入端10连接至适配器的正输出端，负输入端20连接至适配器的负输出端；此时三极管t1的基极电压将低于其发射极电压，三极管t1将导通，从而三极管t1的集电极导通至负输入端20，适配器正向接入检测端处将检测到高阻状态。

如图1所示，还包括充电电流控制电路，所述充电电流控制电路包括mos管q2、三极管t3和三极管t4；所述mos管q2串接在所述mos管q1的源极与所述电池40的正极之间，其中所述mos管q2的漏极与所述电池40的正极相连接；所述三极管t3、三极管t4的基极均与所述控制器30相连接；所述三极管t3、三极管t4的发射极均通过电阻r22与所述mos管的栅极相连接；所述三极管t3的集电极与所述mos管q1的源极相连接；所述三极管t3的集电极与所述负输入端20相连接。在实际工作时，控制器30向三极管t3和三极管t4输出pwm信号，能够控制mos管q2在单位时间内导通和截止的时间占比，从而进行充电电流的大小控制。

优选地，还包括充电电流检测电路，所述充电电流检测电路包括电阻r26、电阻r27、电阻r2、电阻r3、电容c3和电容c4；所述电阻r26和所述电阻r27并联连接后串联连接在所述mos管q2的漏极与所述电池40的正极之间；所述电阻r26和所述电阻r27并联连接后的一端通过电阻r2、电容c3连接至所述负输入端20；所述电阻r26和所述电阻r27并联连接后的另一端通过电阻r3、电容c4连接至所述负输入端20；所述电阻r3与电容c4的公共端为第一电压检测端(如图1所示的节点vbat1)、电阻r2与电容c3的公共端和第二电压检测端(如图1所示的节点vbat2)。在实际工作时，通过计算第一电压检测端和第二电压检测端上的电压差值，即电阻r26和电阻r27上的压降，即可根据电阻r26和电阻r27的电阻值计算出通过的电流大小，即充电电流大小。

优选地，还包括电池40保护回路；所述电池40保护回路包括锂电池40保护芯片、mos管q4和mos管q5；所述锂电池40保护芯片的型号为s-8261。

本发明还提供一种电池充电方法，应用于如上任一项所述的一种电池充电电路，包括如下步骤：

s100：通过控制器30检测正向接入检测端的电平信号，若为低电平，判定适配器正向接入，控制mos管q1导通,为电池40进行充电；若为高阻状态，则判定适配器非正常接入，控制mos管q1截止,停止为电池40充电；

具体地，如图1所示，在正输入端10与负输入端20之间设置适配器正向接入检测电路，通过控制器30检测适配器正向接入检测电路中的正向接入检测端的电平信号；若检测到的正向接入检测端的电平信号是低电平，则判定适配器为正向接入，即正输入端10连接至适配器的正输出端，负输入端20连接至适配器的负输出端，此时通过控制器30控制mos管q1导通,为电池40进行充电；若检测到的正向接入检测端的电平信号为高阻状态，则判定适配器为非正常接入，例如反向接入或者未接入，此时通过控制器30控制mos管q1截止,停止为电池40充电。

s200：在为电池40进行充电期间，每经过200ms控制mos管q1截止4ms，然后通过控制器30检测正向接入检测端的电平信号，若为低电平，判定适配器正向接入，控制mos管q1导通，继续为电池40进行充电；若为高阻状态，则判定适配器非正常接入，控制mos管q1截止，停止为电池40充电；

s300：在为电池40进行充电期间，当控制器30通过输入电压检测电路所检测到的正输入端10与负输入端20之间的电压小于设定的阀值，则控制mos管q1截止400ms，然后通过控制器30检测正向接入检测端的电平信号，若为低电平，判定适配器正向接入，控制mos管q1导通，继续为电池40进行充电；若为高阻状态，则判定适配器非正常接入，控制mos管q1截止，停止为电池40充电。

具体地，在步骤s100中判定则判定适配器为正向接入从而为电池40进行充电的期间，每经过200ms控制mos管q1截止4ms，断开电池40正极与三极管t1的连接，然后通过控制器30检测正向接入检测端的电平信号，若检测到的正向接入检测端的电平信号为低电平，判定适配器为正向接入，控制mos管q1导通，继续为电池40进行充电；若检测到的正向接入检测端的电平信号为高阻状态，则判定适配器为反向接入或者未接入，控制mos管q1截止，停止为电池40充电。

若在为电池40进行充电的期间，控制器30通过输入电压检测电路所检测到的正输入端10与负输入端20之间的电压小于设定的阀值，该阀值小于适配器正常工作时正输入端10与负输入端20之间的电压(即适配器的输出电压，优选为适配器正常输出电压的五分之四)，则控制器30控制mos管q1截止400ms，然后通过控制器30检测正向接入检测端的电平信号，若检测到的正向接入检测端的电平信号为低电平，则判定适配器为正向接入，控制mos管q1导通，继续为电池40充电；若检测到的正向接入检测端的电平信号为高阻状态，则判定适配器为非正常接入，控制mos管q1截止，停止为电池40充电。

由于mos管q1的导通，此时若断开适配器与电池充电电路的连接，电池40的电压能够通过mos管q2的寄生二极管以及mos管q1反向灌回到三极管t1的基极，从而继续驱动三极管t1导通，控制器30检测到的正向接入检测端的电平信号依然为低电平，控制器30难以有效判断适配器是否与电池充电电路断开连接；而每200ms控制mos管q1截止4ms，即能让正输入端10与负输入端20之间的等效电容能够有效放电，提高适配器正向接入检测的准确性，同时又不至于影响整体的充电电流，确保电池40充电的进行。

而当断开适配器的电流输入，但未将适配器与电池充电电路的连接断开，由于适配器与电池充电电路相连接，正输入端10与负输入端20之间的等效电容将大大增加，此时控制mos管q1截止4ms，并不能将等效电容有效放电，控制器30难以有效判断适配器是否移开，但由于适配器的输出电压要大于电池40的输出电压，因此可预先设定一个阀值，当控制器30通过输入电压检测电路所检测到的正输入端10与负输入端20之间的电压小于设定的阀值，通过控制控制mos管q1截止400ms，使正输入端10与负输入端20之间的等效电容能够放电完毕，此时再进行适配器正向接入的检测，能够提高适配器正向接入检测的准确性。

优选地，还包括步骤s400：在为电池40进行充电期间，当通过电流检测电路检测到的充电电流小于设定的阀值，则控制mos管q1截止400ms，然后通过控制器30检测正向接入检测端的电平信号，若为低电平，判定适配器正向接入，控制mos管q1导通；若为高阻状态，则判定适配器反向接入，控制mos管q1截止。

具体地，在为电池40进行充电期间，还可以通过电流检测电路实时监测充电电流，当通过电流检测电路检测到的充电电流小于设定的阀值，则控制器30控制mos管q1截止400ms，然后通过控制器30检测正向接入检测端的电平信号，若检测到的正向接入检测端的电平信号为低电平，则判定适配器为正向接入，控制mos管q1导通，继续为电池40充电；若检测到的正向接入检测端的电平信号为高阻状态，则判定适配器为非正常接入，控制mos管q1截止，停止为电池40充电。

本发明实施例提供的电池充电电路及电池充电方法，采用mos管来替代现有充电电路中的二极管，可以极大的降低电路中的导通压降，提升充电电流和充电效率，改善整个电路的温升和可靠性；并且通过特定的电池充电方法，能够在充电过程实现适配器是否正常接入的判断，解决充电过程所可能产生的问题，确保充电过程稳定可靠地进行。

尽管本文中较多的使用了诸如mos管、三极管、输入端、检测端、适配器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。