一种集中器充电电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种集中器充电电路，包括电源、集中器、充电管理芯片CN3718及其外围电路，充电管理芯片CN3718控制整个充电电路的工作状态；本实用新型的充电电路具有涓流，恒流，维持充电模式，恒流充电电流由连接于CSP管脚和BAT管脚之间的电流检测电阻R8设置，当VCC管脚电压大于低压锁存阈值，并大于电池电压时，充电电路正常工作，电池充电；如果电池电压低于最高充电电压的66.7%时，进入涓流充电模式；当电池电压大于最高充电电压的66.7%时，进入恒流充电模式；当电池电压继续上升到所设置的最高充电电压的95.8%时，进入维持充电模式，充电电流为所设置的恒流充电电流的24%。
【专利说明】
一种集中器充电电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力供电技术领域，具体涉及一种集中器充电电路。
【背景技术】
[0002]随着国家“两改一同价”及“一户一表”工程政策的全面实施，城乡居民、企事业和房产开发(物业管理)单位申办一户一表用电的客户数量激增，基层供电企业负担相应亦大幅增加(诸如抄核收人员工作量加大、费用增加等)。如何既满足新形势下人民群众日益增长的用电需求，又可将供电成本限制在供电企业能够承受的合理范围之内，是目前摆在各基层供电部门的一个崭新课题，于是智能微电网系统的概念应运而生。
[0003]南方电网公司智能电网建设的总体要求，是保证智能电网建设规范有序推进，实现电力用户用电信息采集系统建设全覆盖、全采集、全预付费。低压居民户表抄读覆盖范围最广，用户量最大，是目标实现的重点。实施低压远程集中抄表系统建设，不但可有效解决用电供需矛盾，而且取得了供电、管理、居民等各方面共赢的效果，集中器的作用就是准确采集数据并可靠上报，所以集中器的稳定性至关重要，当停电时，集中器也需要继续正常工作，本充电电路的设计正是出于这个目的；当市电停电，给集中器提供不间断电源，使集中器能继续工作几十分钟，保存数据，并上报数据和掉电告警等信息。原有充电电路只是采用简单的二极管方式充电，虽然可以实现充电功能，但是会有诸多弊端，如电流对电池冲击大，容易损坏电池，没有过冲保护等。
【实用新型内容】
[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种集中器充电电路。
[0005]本实用新型所采取的技术方案如下:
[0006]—种集中器充电电路，包括电源、集中器、充电管理芯片及其外围电路，所述充电管理芯片控制整个充电电路的工作状态，所述充电管理芯片为CN3718。
[0007]所述充电管理芯片CN3718的I脚通过第八电容C8接电源，所述电源通过第一电容Cl接地和通过第三电阻R3接地。
[0008]所述充电管理芯片CN3718的15脚接电源、接第一二极管Dl的正极和接第二二极管D2的正极，所述第一二极管Dl的负极通过第一电阻Rl接充电管理芯片CN3718的5脚，所述第二二极管D2的负极通过第二电阻R2接充电管理芯片CN3718的4脚。
[0009]所述充电管理芯片CN3718的6脚通过第四电阻R4接地、7脚接第三电容C3的正极并通过第三电容C3接地。
[0010]所述充电管理芯片CN3718的2脚和3脚分别接地。
[0011]所述充电管理芯片CN3718的11脚通过第四电容C4接地、8脚通过第五电容C5接地、9脚通过第五电阻R5和第六电容C6接地。
[0012]所述充电管理芯片CN3718的16脚接第一 MOS管Ml的栅极，所述第一 MOS管Ml的源极接电源，所述第一 MOS管Ml的漏极接第三二极管D3的正极并通过第三二极管D3接第四二极管D4的负极，第四二极管D4的正极接地，所述第三二极管D3的负极还通过第一电感LI与充电管理芯片CN3718的13脚相接。
[0013]所述充电管理芯片CN3718的13脚还通过第八电阻R8接集中器的正极和接充电管理芯片CN3 718的14脚，所述集中器的负极接地。
[0014]所述充电管理芯片CN3718的14脚通过第二电容C2接地、分别通过第六电阻R6和第七电容C7接充电管理芯片CN3718的10脚。
[0015]所述充电管理芯片CN3718的10脚还通过第七电阻R7接地。
[0016]进一步地，所述充电管理芯片CN3718的6脚还接第二 MOS管M2的漏极，所述第二 MOS管M2的源极接地、栅极接按键的高低电平输入。
[0017]本实用新型相对于现有技术具有以下优点:
[0018]1、本实用新型的充电电路利用CN3718的涓流，恒流，维持充电模式对集中器进行充电，并且当集中器电池电压达到最高充电电压时，电池电压不再上升，保护了集中器，使其不受损坏。
[0019]2、本实用新型的充电电路，解决了低压远程集中抄表系统建设中集中器的充电问题，具有较高的实用价值和经济效益。
[0020]3、本实用新型CPU的BAT_CH0引脚通过一个CMOS管Q22连接CN3718的TEMP引脚，312300是P沟道CMOS管，低电平导通。CPU同时具有A/D检测脚，可以检测电池电压，当产品没有接入充电电池或者电压高于5.7￥时，0?1]会给从1'_010—个高电平，022关断，充电电路停止工作，降低产品整机功耗；当检测到接入充电电池或者电压低于5.3V时，CPU会给BAT_CH0低电平，Q22导通，充电电路进入充电模式;通过CPU控制Q22的通断，即可防止电池过冲又可降低整机功耗。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的电路图；
[0022]图2为本实用新型的电路充电过程中电流和电压示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图，对本实用新型的一种集中器充电电路做进一步的详细说明。
[0024]如图1所示，本实用新型的一种集中器充电电路，包括电源、集中器J、充电管理芯片CN3718及其外围电路，充电管理芯片CN3718控制整个充电电路的工作状态。
[0025]充电管理芯片CN3718的I脚通过第八电容C8接12V电源，电源通过第一电容Cl接地和通过第三电阻R3接地。
[0026]充电管理芯片CN3718的15脚接电源、接第一二极管Dl的正极和接第二二极管D2的正极，第一二极管Dl的负极通过第一电阻Rl接充电管理芯片CN3718的5脚，第二二极管D2的负极通过第二电阻R2接充电管理芯片CN3718的4脚。
[0027]充电管理芯片CN3718的6脚通过第四电阻R4接地、7脚接第三电容C3的正极并通过第三电容C3接地。
[0028]充电管理芯片CN3718的2脚和3脚分别接地。
[0029]充电管理芯片CN3718的11脚通过第四电容C4接地、8脚通过第五电容C5接地、9脚通过第五电阻R5和第六电容C6接地。
[0030]充电管理芯片CN3718的16脚接第一 MOS管Ml的栅极，第一 MOS管Ml的源极接电源，第一 MOS管Ml的漏极接第三二极管D3的正极并通过第三二极管D3接第四二极管D4的负极，第四二极管D4的正极接地，第三二极管D3的负极还通过第一电感LI与充电管理芯片CN3718的13脚相接。
[0031]充电管理芯片CN3718的13脚还通过第八电阻R8接集中器的正极和接充电管理芯片CN 3 718的14脚，集中器的负极接地。
[0032]充电管理芯片CN3718的14脚通过第二电容C2接地、分别通过第六电阻R6和第七电容C7接充电管理芯片CN3718的10脚。
[0033]充电管理芯片CN3718的10脚还通过第七电阻R7接地。
[0034]其中，优选的，充电管理芯片CN3718的6脚还接第二MOS管M2的漏极，第二MOS管M2的源极接地、栅极接按键的高低电平输入。
[0035]本实用新型一种集中器充电电路在低压远程集中抄表系统建设中的应用，也就是给该系统中的集中器进行充电。
[0036]本实用新型采用专业的充电芯片，并通过合理的电路设计对电池进行可靠稳定的充电。充电采用如韵电子的CN3718充电芯片，具有涓流，恒流，维持充电模式。
[0037]低电压锁存(UVLO)
[0038]CN3718芯片内部的低电压锁存电路监测输入电压，当输入电压低于6V(典型值)时，内部电路被关断，充电电路不工作；关于涓流充电阈值，恒流充电终止电压和最高充电电压，当电池端电压低于涓流充电阈值时，处于涓流充电模式，涓流充电阈值为最高充电电压的66.7%。当电池端电压大于涓流充电阈值，小于恒流充电终止电压时，处于恒流充电模式;恒流充电终止电压为最高充电电压的95.8%，当电池电压大于恒流充电终止电压时，处于维持充电模式。在维持充电模式，只有当维持充电定时器溢出时，充电才会停止，所以在此期间，电池端电压可能继续上升，为此设置最高充电电压VMAX，当电池电压达到最高充电电压时，电池电压不再上升，对电池是一种保护机制。
[0039]如图1所示，最高充电电压的设置，电池端的电压通过电阻R6和R7构成的电阻分压网络反馈到FB管脚，CN3718根据FB管脚的电压决定充电状态。
[0040]考虑到流入FB管脚的偏置电流，最高充电电压为:
[0041]VMAX=2.416X(1+R6/R7) + IXR6；
[0042]其中，I是FB管脚的偏置电流，其典型值为40nA。从上式可以看到，FB管脚偏置电流导致电阻分压网络的分压结果存在误差，误差值为I XR7，可设置的最高充电电压不能大于25V;由于电阻R6和R7会从电池消耗一定的电流，在选取R6和R7的电阻值时，应首先根据所允许消耗的电流选取R6 + R7的值，然后再根据上式分别计算R6和R7的值。涓流充电在充电状态，如果电池电压低于所设置的最高充电电压的66.7%，CN3718进入涓流充电模式，此时充电电流为所设置的恒流充电电流的24%。恒流充电在充电过程中，当电池端电压在最高充电电压66.7%和95.8%时，充电电路处于恒流充电状态；当电池端电压大于最高充电电压的95.8%时，处于维持充电状态;在维持充电状态，充电电流为所设置的恒流充电电流的24%;在维持充电状态，维持充电定时器工作，当此定时器溢出时，充电过程结束。维持充电时间由CT管脚的电容所设置，由下式决定:
[0043]维持充电时间=396.6XCT(秒)=396.6Χ4.7=1864(秒)；
[0044]其中:CT是第三电容C3的电容值，单位为微法。
[0045]充电状态显示
[0046]Dl和D2做状态指示时，显示电池当前充电状态，当处于充电过程中，Dl红灯常亮，D2绿灯熄灭；当充满后D2绿灯常亮，Dl红灯熄灭。
[0047]如图2所示，本实用新型的充电电路具有涓流，恒流，维持充电模式。恒流充电电流由连接于CSP管脚和BAT管脚之间的电流检测电阻R8设置，当VCC管脚电压大于低压锁存阈值，并且大于电池电压时，充电电路正常工作，对电池充电；如果电池电压低于所设置的最高充电电压的66.7%时，自动进入涓流充电模式，此时充电电流为所设置的恒流充电电流的24%;当电池电压大于所设置的最高充电电压的66.7%时，进入恒流充电模式，此时充电电流由内部的168mV基准电压和一个外部电阻R8设置，即恒流充电电流为168mV/R8;当电池电压继续上升到所设置的最高充电电压的95.8%时，进入维持充电模式，充电电流为所设置的恒流充电电流的24%，同时启动维持充电定时器，当此定时器溢出时，充电过程结束，DRV管脚输出高电平，此时漏极开路输出管脚内部的晶体管关断，输出为高阻态;另一个漏极开路输出管脚内部的晶体管接通，输出低电平，以指示充电结束状态。在维持充电模式，维持充电时间由外部电容设置，在充电结束状态，如果断开输入电源，再重新接入，将开始一个新的充电周期;如果电池电压下降到再充电阈值(最高充电电压的88.6%)，那么也将自动开始新的充电周期。当输入电压掉电时，自动进入睡眠模式，内部电路被关断，这样可以减少电池的电流消耗，延长待机时间。为了监测电池温度，需要在TEMP管脚和GND管脚之间连接一个1kQ的负温度系数的热敏电阻。如果电池温度超出正常范围，充电过程将被暂停，直到电池温度回复到正常温度范围内为止。CN3718内部还有一个过压比较器，当BAT管脚电压由于负载变化或者突然移走电池等原因而上升时，如果BAT管脚电压上升到最高充电电压的1.08倍时，过压比较器动作，关断片外的P沟道MOS场效应晶体管，充电暂时停止，直到BAT管脚电压回复到最高充电电压以下。在某些情况下，比如在电池没有连接到充电器上，或者电池突然断开，BAT管脚的电压可能会达到过压保护阈值，此为正常现象。
[0048]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种集中器充电电路，其特征在于，包括电源、集中器、充电管理芯片及其外围电路，所述充电管理芯片控制整个充电电路的工作状态。2.如权利要求1所述的一种集中器充电电路，其特征在于，所述充电管理芯片为CN3718。3.如权利要求2所述的一种集中器充电电路，其特征在于，所述充电管理芯片CN3718的I脚通过第八电容(C8)接电源，所述电源通过第一电容(Cl)接地和通过第三电阻(R3)接地； 所述充电管理芯片CN3718的15脚接电源、接第一二极管(Dl)的正极和接第二二极管(D2)的正极，所述第一二极管(Dl)的负极通过第一电阻(Rl)接充电管理芯片CN3718的5脚，所述第二二极管(D2)的负极通过第二电阻(R2)接充电管理芯片CN3718的4脚； 所述充电管理芯片CN3718的6脚通过第四电阻(R4)接地、7脚接第三电容(C3)的正极并通过第三电容(C3)接地； 所述充电管理芯片CN3718的2脚和3脚分别接地； 所述充电管理芯片CN3718的11脚通过第四电容(C4)接地、8脚通过第五电容(C5)接地、9脚通过第五电阻(R5 )和第六电容(C6 )接地； 所述充电管理芯片CN3718的16脚接第一 MOS管(Ml)的栅极，所述第一 MOS管(Ml)的源极接电源，所述第一 MOS管(Ml)的漏极接第三二极管(D3)的正极并通过第三二极管(D3)接第四二极管(D4)的负极，第四二极管(D4)的正极接地，所述第三二极管(D3)的负极还通过第一电感(LI)与充电管理芯片CN3718的13脚相接； 所述充电管理芯片CN3718的13脚还通过第八电阻(R8)接集中器的正极和接充电管理芯片CN3 718的14脚，所述集中器的负极接地； 所述充电管理芯片CN3718的14脚通过第二电容(C2)接地、分别通过第六电阻(R6)和第七电容(C7)接充电管理芯片CN3718的10脚； 所述充电管理芯片CN3718的10脚还通过第七电阻(R7)接地。4.如权利要求3所述的一种集中器充电电路，其特征在于，所述充电管理芯片CN3718的6脚还接第二 MOS管(M2)的漏极，所述第二 MOS管(M2 )的源极接地、栅极接按键的高低电平输入。
【文档编号】H02H7/18GK205544345SQ201521119988
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】吴非, 詹道平, 唐义锋, 苏浩波
【申请人】深圳深宝电器仪表有限公司