基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源，其特征在于，主要由控制芯片U2，二极管整流器U1，变压器T，热敏电阻RT，极性电容C1，电阻R1，低通滤波电路，晶闸管稳压电路，串接在低通滤波电路与控制芯片U2的VDD管脚之间的增益同相放大电路，分别与变压器T副边电感线圈L4的同名端和控制芯片U2相连接的功率调整电路，以及串接在功率调整电路与控制芯片U2之间的脉冲限流电路组成。本发明能为锂离子电池提供充电时所需的4.2V基准电压；同时，本发明能对锂离子电池进行恒流充电至4.2V转入恒压充电，从而本发明能为锂离子电池提供稳定的充电电压、电流，有效的防止锂离子电池出现过充。
【专利说明】
基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源
技术领域
[0001]本发明涉及电子领域，具体的说，是一种基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源。
【背景技术】
[0002]目前，锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。然而，现有的锂离子电池用充电电源存在输出电压和电流不稳定，从而导致锂离子电池过充，缩短了锂离子电池的使用寿命。同时，现有的锂离子电池用充电电源还存在输出功率低的问题，从而导致锂离子电池充电时间过长。
[0003]因此，提供一种既能输出稳定的电压和电流，又能提高输出功率的锂离子电池用充电电源便是当务之急。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的锂离子电池用充电电源存在输出电压和电流不稳定，以及输出功率低的缺陷，提供的一种基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源。
[0005]本发明通过以下技术方案来实现:基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源，主要由控制芯片U2，二极管整流器Ul，变压器T，串接在二极管整流器Ul的两个输入端之间的热敏电阻RT，正极与二极管整流器Ul的负极输出端相连接、负极与二极管整流器Ul的正极输出端相连接的极性电容Cl，一端与极性电容Cl的负极相连接、另一端接地的电阻Rl，与二极管整流器Ul的正极输出端相连接的低通滤波电路，串接在低通滤波电路与控制芯片U2的VDD管脚之间的增益同相放大电路，串接在控制芯片U2与变压器T原边之间的晶闸管稳压电路，分别与变压器T副边电感线圈L4的同名端和控制芯片U2相连接的功率调整电路，以及串接在功率调整电路与控制芯片U2之间的脉冲限流电路组成;所述低通滤波电路分别与变压器T原边电感线圈L2的同名端和晶闸管稳压电路相连接;所述变压器T原边电感线圈L2的非同名端和其副边电感线圈L4的非同名端均接地;所述控制芯片U2的GND管脚接地。
[0006]所述增益同相放大电路由放大器P3，三极管VT4，三极管VT5，一端与放大器P3的正极输入端相连接、另一端作为增益同相放大电路的输入端并与低通滤波电路相连接的电阻R25，正极顺次经电阻R29和电阻R26后与放大器P3的正极输入端相连接、负极与放大器P3的输出端相连接的极性电容C15，正极与放大器P3的负极输入端相连接、负极经电阻R28后接地的极性电容C14，P极与三极管VT4的基极相连接、N极经电阻R27后与放大器P3的负极输入端相连接的二极管D9，正极与三极管VT4的发射极相连接、负极经电阻R30后与极性电容C15的正极相连接的极性电容C16，一端与极性电容C16的负极相连接、另一端与三极管VT5的基极相连接的可调电阻R31，P极与极性电容C15的正极相连接、N极经极性电容C17后与三极管VT5的发射极相连接的稳压二极管D10，P极经电阻R33后与三极管VT5的集电极相连接、N极与三极管VT4的集电极相连接后接地的二极管Dll，以及一端与二极管Dll的P极相连接、另一端与三极管VT4的集电极相连接的电阻R32组成;所述放大器P3的输出端与二极管D9的P极相连接;所述稳压二极管DlO的N极作为增益同相放大电路的输出端并与控制芯片U2的VDD管脚相连接。
[0007]所述脉冲限流电路由放大器Pl，放大器P2，三极管VT3，正极经电阻R15后与放大器Pl的正极输入端相连接、负极作为脉冲限流电路的输入端并与控制芯片U2的FB管脚相连接的极性电容C9，正极经电阻R16后与放大器PI的负极输入端相连接、负极接地的极性电容C10，负极与放大器P2的正极输入端相连接、正极经电阻R18后与放大器Pl的输出端相连接的极性电容Cll，P极经电阻R17后与极性电容ClO的正极相连接、N极经电阻R19后与极性电容Cll的正极相连接的二极管D6，负极经电阻R24后与三极管VT3的基极相连接、正极经电阻R20后与二极管D6的N极相连接后接地的极性电容C13，正极与放大器P2的负极输入端相连接、负极接地的极性电容C12，N极与放大器P2的输出端相连接、P极经电阻R22后与三极管VT3的发射极相连接的二极管D7，以及N极经可调电阻R21后与放大器P2的输出端相连接、P极经电阻R23后与三极管VT3的发射极相连接的二极管D8组成;所述极性电容C12的正极与可调电阻R21的可调端相连接;所述三极管VT3的集电极接地，其发射极作为脉冲限流电路的输出端并与功率调整电路相连接。
[0008]所述低通滤波电路由正极经电阻R2后与二极管整流器Ul的正极输出端相连接、负极接地的极性电容C2，正极与二极管整流器Ul的正极输出端相连接、负极经电感LI后与极性电容C2的正极相连接的极性电容C3，P极经电阻R3后与极性电容C3的正极相连接、N极顺次经电阻R9和电阻R25后与放大器P3的正极输入端相连接的稳压二极管D2，以及正极与稳压二极管02的_及相连接、负极经电阻R5后与变压器T原边电感线圈L2的同名端相连接的极性电容C6组成;所述极性电容C3的负极与稳压二极管D2的P极相连接后接地;所述极性电容C3的正极与晶闸管稳压电路相连接。
[0009]所述晶闸管稳压电路由场效应管M0S，一端与控制芯片U2的Q管脚相连接、另一端与场效应管MOS的栅极相连接的电阻R8，正极与场效应管MOS的漏极相连接、负极接地的极性电容C7，N极与极性电容C7的负极相连接、P极经电阻Rl O后与控制芯片U2的SC管脚相连接的二极管D4，N极与场效应管MOS的源极相连接、P极经电阻R4后与变压器T原边电感线圈L3的非同名端相连接的二极管D3，以及正极与极性电容C3的正极相连接、负极与二极管D3的P极相连接的极性电容C4组成;所述极性电容C4的负极与变压器T原边电感线圈L3的同名端相连接。
[0010]所述功率调整电路由三极管VTl，三极管VT2，负极与三极管VTl的集电极相连接、正极电阻Rll后与控制芯片U2的RI管脚相连接的极性电容C8，一端与三极管VTl的基极相连接、另一端与三极管VT3的发射极相连接的电阻R12，N极经电阻R7后与三极管VT2的基极相连接、P极顺次经电阻R14后与电阻R13后与三极管VTl的发射极相连接的二极管D5，一端与三极管VT2的集电极相连接、另一端接地的电阻R6，以及P极与变压器T副边电感线圈L4的同名端相连接、N极经极性电容C5后与三极管VT2的发射极相连接的稳压二极管Dl组成;所述三极管VTl的集电极接地;所述三极管VT2的发射极与稳压二极管Dl的N极共同形成功率调整电路的输出端。
[0011]为了本发明的实际使用效果，所述控制芯片U2则优先采用PT4304集成芯片来实现。
[0012]本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0013](I)本发明能为锂离子电池提供充电时所需的4.2V基准电压；同时，本发明能对锂离子电池进行恒流充电至4.2V转入恒压充电，从而本发明能为锂离子电池提供稳定的充电电压和电流，有效的防止锂离子电池出现过充。
[0014](2)本发明能对高电流提供低阻通滤波，防止高电流自激，使电流保持平稳，从而确保本发明的电压和电流输出的稳定性。
[0015](3)本发明能对脉冲电流的波动进行限制，使本发明的输出电压在工作条件变化时保持恒定，从而提高了本发明输出电流的稳定性。
[0016](4)本发明能将输出电流提高到锂离子电池容量的1.6倍，从而提高了本发明的输出功率，使锂离子电池的充电时间比现有的充电电源为锂离子电池充电的时间缩短了 I小时左右。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的整体结构示意图。
[0018]图2为本发明的脉冲限流电路的电路结构示意图。
[0019]图3为本发明的增益同相放大电路的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例及其附图对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0021 ]实施例
[0022]如图1所示，本发明主要由控制芯片U2，二极管整流器Ul，变压器T，热敏电阻RT，极性电容Cl，电阻Rl，增益同相放大电路，脉冲限流电路，低通滤波电路，晶闸管稳压电路，以及功率调整电路组成。
[0023]连接时，热敏电阻RT串接在二极管整流器Ul的两个输入端之间。极性电容Cl的正极与二极管整流器Ul的负极输出端相连接、其负极与二极管整流器Ul的正极输出端相连接。电阻Rl的一端与极性电容Cl的负极相连接、其另一端接地。脉冲限流电路串接在功率调整电路与控制芯片U2之间。低通滤波电路与二极管整流器UI的正极输出端相连接。增益同相放大电路串接在低通滤波电路与控制芯片U2的VDD管脚之间。晶闸管稳压电路串接在控制芯片U2与变压器T原边之间。功率调整电路分别与变压器T副边电感线圈L4的同名端和控制芯片U2相连接。
[0024]所述低通滤波电路分别与变压器T原边电感线圈L2的同名端和晶闸管稳压电路相连接;所述变压器T原边电感线圈L2的非同名端和其副边电感线圈L4的非同名端均接地;所述控制芯片U2的GND管脚接地;所述二极管整流器Ul的输入端与外部电源相连接。
[0025]进一步地，所述低通滤波电路由电阻R2，电阻R3，电阻R5，电阻R9，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C6，电感LI，以及稳压二极管D2组成。
[0026]连接时，极性电容C2的正极经电阻R2后与二极管整流器Ul的正极输出端相连接、其负极接地。极性电容C3的正极与二极管整流器Ul的正极输出端相连接、其负极经电感LI后与极性电容C2的正极相连接。稳压二极管D2的P极经电阻R3后与极性电容C3的正极相连接、其N极顺次经电阻R9和电阻R25后与放大器P3的正极输入端相连接。极性电容C6的正极与稳压二极管02的_及相连接、其负极经电阻R5后与变压器T原边电感线圈L2的同名端相连接。所述极性电容C3的负极与稳压二极管D2的P极相连接后接地;所述极性电容C3的正极与晶闸管稳压电路相连接。
[0027]其中，所述晶闸管稳压电路由场效应管MOS，电阻R4，电阻R8，电阻RlO，极性电容C4，极性电容C7，二极管D3，以及二极管D4组成。
[0028]连接时，电阻R8的一端与控制芯片U2的Q管脚相连接、其另一端与场效应管MOS的栅极相连接。极性电容C7的正极与场效应管MOS的漏极相连接、其负极接地。二极管D4的N极与极性电容C7的负极相连接、其P极经电阻RlO后与控制芯片U2的SC管脚相连接。二极管D3的N极与场效应管MOS的源极相连接、其P极经电阻R4后与变压器T原边电感线圈L3的非同名端相连接。极性电容C4的正极与极性电容C3的正极相连接、其负极与二极管D3的P极相连接。所述极性电容C4的负极与变压器T原边电感线圈L3的同名端相连接。
[0029]更进一步地，所述功率调整电路由三极管VTl，三极管VT2，电阻R6，电阻R7，电阻Rll，电阻R12，电阻R13，电阻R14，极性电容C5，极性电容C8，稳压二极管Dl，以及二极管D5组成。
[0030]连接时，极性电容C8的负极与三极管VTl的集电极相连接、其正极电阻Rll后与控制芯片U2的RI管脚相连接。电阻R12的一端与三极管VTl的基极相连接、其另一端与三极管VT3的发射极相连接。二极管05的_及经电阻R7后与三极管VT2的基极相连接、其P极顺次经电阻R14后与电阻R13后与三极管VTl的发射极相连接。
[0031]同时，电阻R6的一端与三极管VT2的集电极相连接、其另一端接地。稳压二极管Dl的N极与极性电容C5的正极相连接，所述极性电容C5的负极与三极管VT2的发射极相连接，所述稳压二极管Dl的P极与变压器T副边电感线圈L4的同名端相连接。所述三极管VTl的集电极接地;所述三极管VT2的发射极与稳压二极管Dl的N极共同形成功率调整电路的输出端。
[0032]如图2所示，所述脉冲限流电路由放大器Pl，放大器P2，三极管VT3，电阻R15，电阻尺16，电阻1?17，电阻1?18，电阻1?19，电阻1?20，电阻1?21，电阻1?22，电阻1?23，电阻1?24，极性电容〇9，极性电容(:10，极性电容(:11，极性电容(:12，极性电容(:13，二极管06，二极管07，以及二极管D8组成。
[0033]连接时，极性电容C9的正极经电阻R15后与放大器Pl的正极输入端相连接、其负极作为脉冲限流电路的输入端并与控制芯片U2的FB管脚相连接。极性电容ClO的正极经电阻R16后与放大器Pl的负极输入端相连接、其负极接地。极性电容Cl I的负极与放大器P2的正极输入端相连接、其正极经电阻R18后与放大器Pl的输出端相连接。二极管D6的P极经电阻R17后与极性电容ClO的正极相连接、其N极经电阻R19后与极性电容Cll的正极相连接。
[0034]其中，极性电容C13的负极经电阻R24后与三极管VT3的基极相连接、其正极经电阻R20后与二极管D6的N极相连接后接地。极性电容C12的正极与放大器P2的负极输入端相连接、其负极接地。二极管D7的~极与放大器P2的输出端相连接、其P极经电阻R22后与三极管VT3的发射极相连接。二极管08的~极经可调电阻R21后与放大器P2的输出端相连接、其P极经电阻R23后与三极管VT3的发射极相连接。
[0035]所述极性电容C12的正极与可调电阻R21的可调端相连接;所述三极管VT3的集电极接地，其发射极作为脉冲限流电路的输出端并与功率调整电路相连接。
[0036]如图3所示，所述增益同相放大电路由放大器P3，三极管VT4，三极管VT5，电阻R25，电阻R26，电阻R27，电阻R28，电阻R29，电阻R30，可调电阻R31，电阻R32，电阻R33，极性电容C14，极性电容C15，极性电容C16，极性电容C17，二极管D9，稳压二极管D10，以及二极管Dll组成。
[0037]连接时，电阻R25的一端与放大器P3的正极输入端相连接、其另一端作为增益同相放大电路的输入端并与低通滤波电路相连接。极性电容Cl 5的正极顺次经电阻R29和电阻R26后与放大器P3的正极输入端相连接、其负极与放大器P3的输出端相连接。极性电容C14的正极与放大器P3的负极输入端相连接、其负极经电阻R28后接地。
[0038]其中，二极管D9的P极与三极管VT4的基极相连接、其N极经电阻R27后与放大器P3的负极输入端相连接。极性电容C16的正极与三极管VT4的发射极相连接、其负极经电阻R30后与极性电容C15的正极相连接。可调电阻R31的一端与极性电容C16的负极相连接、其另一端与三极管VT5的基极相连接。稳压二极管DlO的P极与极性电容C15的正极相连接、其N极经极性电容C17后与三极管VT5的发射极相连接。
[0039]同时，二极管Dll的P极经电阻R33后与三极管VT5的集电极相连接、其N极与三极管VT4的集电极相连接后接地。电阻R32的一端与二极管Dll的P极相连接、其另一端与三极管VT4的集电极相连接。所述放大器P3的输出端与二极管D9的P极相连接;所述稳压二极管DlO的N极作为增益同相放大电路的输出端并与控制芯片U2的VDD管脚相连接。
[0040]运行时，本发明能为锂离子电池提供充电时所需的4.2V基准电压；同时，本发明能对锂离子电池进行恒流充电至4.2V转入恒压充电，从而本发明能为锂离子电池提供稳定的充电电压和电流，有效的防止锂离子电池出现过充。
[0041 ]同时，本发明能对脉冲电流的波动进行限制，使本发明的输出电压在工作条件变化时保持恒定，从而提高了本发明输出电流的稳定性。本发明能将输出电流提高到锂离子电池容量的1.6倍，从而提高了本发明的输出功率，使锂离子电池的充电时间比现有的充电电源为锂离子电池充电的时间缩短了 I小时左右。为了本发明的实际使用效果，所述控制芯片U2则优先采用了稳定性优越的PT4304集成芯片来实现。
[0042]按照上述实施例，即可很好的实现本发明。
【主权项】
1.基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源，其特征在于，主要由控制芯片U2，二极管整流器Ul，变压器T，串接在二极管整流器Ul的两个输入端之间的热敏电阻RT，正极与二极管整流器Ul的负极输出端相连接、负极与二极管整流器Ul的正极输出端相连接的极性电容Cl，一端与极性电容Cl的负极相连接、另一端接地的电阻Rl，与二极管整流器Ul的正极输出端相连接的低通滤波电路，串接在低通滤波电路与控制芯片U2的VDD管脚之间的增益同相放大电路，串接在控制芯片U2与变压器T原边之间的晶闸管稳压电路，分别与变压器T副边电感线圈L4的同名端和控制芯片U2相连接的功率调整电路，以及串接在功率调整电路与控制芯片U2之间的脉冲限流电路组成;所述低通滤波电路分别与变压器T原边电感线圈L2的同名端和晶闸管稳压电路相连接;所述变压器T原边电感线圈L2的非同名端和其副边电感线圈L4的非同名端均接地;所述控制芯片U2的GND管脚接地。2.根据权利要求1所述的基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源，其特征在于，所述增益同相放大电路由放大器P3，三极管VT4，三极管VT5，一端与放大器P3的正极输入端相连接、另一端作为增益同相放大电路的输入端并与低通滤波电路相连接的电阻R25，正极顺次经电阻R29和电阻R26后与放大器P3的正极输入端相连接、负极与放大器P3的输出端相连接的极性电容C15，正极与放大器P3的负极输入端相连接、负极经电阻R28后接地的极性电容C14，P极与三极管VT4的基极相连接、N极经电阻R27后与放大器P3的负极输入端相连接的二极管D9，正极与三极管VT4的发射极相连接、负极经电阻R30后与极性电容C15的正极相连接的极性电容C16，一端与极性电容C16的负极相连接、另一端与三极管VT5的基极相连接的可调电阻R31，P极与极性电容C15的正极相连接、N极经极性电容C17后与三极管VT5的发射极相连接的稳压二极管D10，P极经电阻R33后与三极管VT5的集电极相连接、N极与三极管VT4的集电极相连接后接地的二极管Dll，以及一端与二极管Dll的P极相连接、另一端与三极管VT4的集电极相连接的电阻R32组成;所述放大器P3的输出端与二极管D9的P极相连接;所述稳压二极管DlO的N极作为增益同相放大电路的输出端并与控制芯片U2的VDD管脚相连接。3.根据权利要求2所述的基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源，其特征在于，所述脉冲限流电路由放大器Pl，放大器P2，三极管VT3，正极经电阻R15后与放大器Pl的正极输入端相连接、负极作为脉冲限流电路的输入端并与控制芯片U2的FB管脚相连接的极性电容C9，正极经电阻R16后与放大器PI的负极输入端相连接、负极接地的极性电容C10，负极与放大器P2的正极输入端相连接、正极经电阻R18后与放大器Pl的输出端相连接的极性电容Cll，P极经电阻R17后与极性电容ClO的正极相连接、N极经电阻R19后与极性电容Cll的正极相连接的二极管D6，负极经电阻R24后与三极管VT3的基极相连接、正极经电阻R20后与二极管D6的N极相连接后接地的极性电容C13，正极与放大器P2的负极输入端相连接、负极接地的极性电容C12，N极与放大器P2的输出端相连接、P极经电阻R22后与三极管VT3的发射极相连接的二极管D7，以及N极经可调电阻R21后与放大器P2的输出端相连接、P极经电阻R23后与三极管VT3的发射极相连接的二极管D8组成;所述极性电容C12的正极与可调电阻R21的可调端相连接;所述三极管VT3的集电极接地，其发射极作为脉冲限流电路的输出端并与功率调整电路相连接。4.根据权利要求3所述的基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源，其特征在于，所述低通滤波电路由正极经电阻R2后与二极管整流器Ul的正极输出端相连接、负极接地的极性电容C2，正极与二极管整流器Ul的正极输出端相连接、负极经电感LI后与极性电容C2的正极相连接的极性电容C3，P极经电阻R3后与极性电容C3的正极相连接、N极顺次经电阻R9和电阻R25后与放大器P3的正极输入端相连接的稳压二极管D2，以及正极与稳压二极管02的_及相连接、负极经电阻R5后与变压器T原边电感线圈L2的同名端相连接的极性电容C6组成;所述极性电容C3的负极与稳压二极管D2的P极相连接后接地;所述极性电容C3的正极与晶闸管稳压电路相连接。5.根据权利要求4所述的基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源，其特征在于，所述晶闸管稳压电路由场效应管MOS，一端与控制芯片U2的Q管脚相连接、另一端与场效应管MOS的栅极相连接的电阻R8，正极与场效应管MOS的漏极相连接、负极接地的极性电容C7，N极与极性电容C7的负极相连接、P极经电阻Rl O后与控制芯片U2的SC管脚相连接的二极管D4，N极与场效应管MOS的源极相连接、P极经电阻R4后与变压器T原边电感线圈L3的非同名端相连接的二极管D3，以及正极与极性电容C3的正极相连接、负极与二极管D3的P极相连接的极性电容C4组成;所述极性电容C4的负极与变压器T原边电感线圈L3的同名端相连接。6.根据权利要求5所述的基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源，其特征在于，所述功率调整电路由三极管VTl，三极管VT2，负极与三极管VTl的集电极相连接、正极电阻Rll后与控制芯片U2的RI管脚相连接的极性电容C8，一端与三极管VTl的基极相连接、另一端与三极管VT3的发射极相连接的电阻R12，N极经电阻R7后与三极管VT2的基极相连接、P极顺次经电阻R14后与电阻R13后与三极管VTl的发射极相连接的二极管D5，一端与三极管VT2的集电极相连接、另一端接地的电阻R6，以及P极与变压器T副边电感线圈L4的同名端相连接、N极经极性电容C5后与三极管VT2的发射极相连接的稳压二极管Dl组成;所述三极管VTl的集电极接地;所述三极管VT2的发射极与稳压二极管Dl的N极共同形成功率调整电路的输出端。7.根据权利要求6所述的基于低通滤波电路的脉冲限流式锂离子电池用充电电源，其特征在于，所述控制芯片U2为PT4304集成芯片。
【文档编号】H02J7/02GK105978120SQ201610414788
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】不公告发明人
【申请人】成都聚汇才科技有限公司