专利名称：基于比较器的限流限压锂电池充电电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及供电电路技术领域，特指基于比较器的限流限压锂电池充电电路。
技术背景目前，在一些电器锂电池充电技术领域，使用低压直流电源的锂电池充电器，一般 采用专业充电IC或者使用单片机对其进行恒流恒压充电，此方案效果较好，但成本较高。还有使用其他线性电路直接对锂电池充电，此方案成本低，但发热量大，充电效率 低，容易损坏电池
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供基于比较器的限流限压锂电池 充电电路，其结构设计简单科学，本电路仅使用一个含4个比较器的IC、一个电压基准IC及 一些简单驱动电路模块，完成开关模式控制的限流，限压，充电指示等功能，其成本低，效率
高，可靠性高。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，其包括电源、驱动电路模块、续 流电路模块、电池组、充电指示模块、电压基准源模块、电压比较模块、电流比较模块、关断 信号延时模块，电源、驱动电路模块、续流电路模块、电池组串联，电池组分别与充电指示模 块、电压比较模块、电流比较模块的电连接，电压基准源模块分别与充电指示模块、电压比 较模块、电流比较模块电连接，电压比较模块、电流比较模块分别与关断信号延时模块的输 入端电连接，关断信号延时模块输出端与驱动电路模块电连接。所述的关断信号延时模块具有关断信号延时比较器实现功能。所述的电压比较模块、电流比较模块分别对电池组进行电流采样分析与电压采样 分析。所述的关断信号延时模块具有关断控制驱动电路模块的功能。本实用新型有益效果为电源、驱动电路模块、续流电路模块、电池组串联，电池组 分别与充电指示模块、电压比较模块、电流比较模块的电连接，电压基准源模块分别与充电 指示模块、电压比较模块、电流比较模块电连接，电压比较模块、电流比较模块分别与关断 信号延时模块的输入端电连接，关断信号延时模块输出端与驱动电路模块电连接；其结构 设计简单科学，本电路的通过两个比较器，比较充电过程中电压和电流，一旦电流或者电压 超过基准值，回路在极短时间内关断对电池组的供电，然后等电流或者电压回落和短时间 延时以后，再打开电源对电池组的供电，再接着下一个关断循环，从而形成振荡回路，其成 本低，效率高，可靠性高。
图1是本实用新型的电路工作原理示意图；[0011]图2是本实用新型的电压基准源模块电路结构示意图；图3是本实用新型的电压比较模块、电流比较模块电路结构示意图；图4是本实用新型的关断信号延时模块电路结构示意图；图5是本实用新型的驱动电路模块模块、续流电路模块模块电路结构示意图；图6是本实用新型的充电指示模块电路结构示意图。
具体实施方式
见图1至图6所示本实用新型包括电源1、驱动电路模块2、续流电路模块3、电 池组4、充电指示模块5、电压基准源模块6、电压比较模块7、电流比较模块8、关断信号延时 模块9，电源1、驱动电路模块2、续流电路模块3、电池组4串联，电池组4分别与充电指示 模块5、电压比较模块7、电流比较模块8的电连接，电压基准源模块6分别与充电指示模块 5、电压比较模块7、电流比较模块8电连接，电压比较模块7、电流比较模块8分别与关断信 号延时模块9的输入端电连接，关断信号延时模块9输出端与驱动电路模块2电连接。所述的关断信号延时模块9具有关断信号延时比较器实现功能。所述的电压比较模块7、电流比较模块8分别对电池组4进行电流采样分析与电压 采样分析。所述的关断信号延时模块9具有关断控制驱动电路模块2的功能。如图1所示，本电路的通过两个比较器，比较充电过程中电压和电流，当电流或者 电压超过基准值，回路在极短时间内关断对电池组的供电，然后等电流或者电压回落和短 时间延时以后，再打开电源对电池组的供电，再接着下一个关断循环，从而形成振荡回路； 其中，关断信号延时模块9(联合关断信号延时器)决定了整个回路的频率，由一个比较器 和阻容元件实现。开关过程中，通过续流，形成一个高效开关的降压电路。其中的充电指示 模块5 (充电指示电路)，通过比较电流是否达到阀值来判断是否在进行充电，该指示有回 差控制特性。充电过程是电池组4在限定电流下充电，电流达到了指示的阀值，指示灯亮 正在充电，当电池组4达到限定电压后电流逐渐减少，电流小于指示的阀值指示灯灭表示 电池已充满。图2电压基准源模块电路工作原理如下Q4为并联型三端基准IC，与R27，R28联 合使用产生一个标准的4. 2V电压Vref，该电压作为比较电池电压的电压基准，在基准电压 Vref基础上，R34与R35分压出VI，作为比较电流的电压基准；R2与R3分压出V2，作为关 断信号延时的基准比较电压。图3是本实用新型的电压比较模块、电流比较模块电路工作原理如下比较器 CMP1A，用于比较电池的充电电压，Vb是电池的电压，通过R33和R14分压得出单个锂电的电 压Vbs，经过Cll滤波，再与Vref比较，当比较得到电池的单个电压Vbs高于标准锂电电压 Vref,比较器V4输出低电平；当比较得到电池的单个电压Vbs低于于标准锂电电压Vref， 比较器V4开漏输出；比较器CMP2A，用于比较电池的充电电流，Va是电池的充电电流采样电 压，经过R8和ClO滤波，再与充电基准电压Vl比较，当电池的充电电流采样电压Va大于电 基准电压Vl，比较器V3输出低电平；当电池的充电电流采样电压Va小于于电基准电压Vl， 比较器V3开漏输出。图4是本实用新型的关断信号延时模块工作原理如下图中V2约为Vref的一半。开始时，充电电压和电流没超基准值，V3和V4为开漏输出，这时R4向C16充电，当V7高于 V2时，使比较器CMP3A输出V5为低电平，后级驱动电路向电池供电。在供电后，充电电压 和电流超过基准值，V3或者V4输出为低电平，电容C16放电，使V7为低电平，比V2电平要 低，故比较器CMP3A的V5输出高电平，后级驱动电路停止向电池供电。停止供电后充电电 压和电流低于基准值，V3和V4恢复开漏输出，进入下一个循环。控制过程的循环的时间很 短，一般只有几十个微秒。而该循环关断时间主要由C16的充电到超过V2电压的时间来决 定。而开通的时间则由充电电池的电压，电源供电的情况来确定。图5是本实用新型的驱动电路模块模块、续流电路模块模块电路工作原理如下 Q2和Q3是一组三级管推挽，把V5信号放大，驱动场效应管Ql。当V5为开漏输出时，R7吧 V5电平拉高，推挽输出高电平，使Ql截止，停止对电池供电。当V5为低电平时，推挽输出低 电平，使Ql导通，对电池供电。D5、Ll和C12组成一个续流电路，当Ql导通，电流通过Li， 对C12和电池充电，由于Ll的电感产生磁场，使电流上升的速度变慢。当Ql关断时，Ll的 电磁能量再变成电流，通过D5续流，电流减少的速度变慢，同时C12向电池放电。通过续流 电路，高效地把输入电压+V变成所需要的电压，同时产生了一个相对稳定的电流对电池充 H1^ ο图6是本实用新型的充电指示模块电路工作原理如下由Rl和R36从基准电压 Vref分压得到一个充电电流的阀值电压Vd。R12和Cl对Va进行滤波。当充电电路采样电 压Va大于阀值电压Vd时，比较器CMP4A输出底电平，使显示灯D6发亮，表示正在充电。R20 为正反馈电阻，当比较器CMP4A输出底电平时，阀值电压Vd也同时降低，使指示灯不会因为 电流的小量偏移而重新熄灭。当充电电路采样电压Va小于阀值电压Vd时，比较器CMP4A 开漏输出，Rl 1拉低D6的两端电平，使显示灯D6熄灭，表示充电完成。同时，阀值电压Vd也 同时升高，使指示灯不会因为电流的小量偏移重新发亮。本发明用在锂电池充电电器技术领域。以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，故凡依本实用新型专利申请范围所述的 构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
权利要求1.基于比较器的限流限压锂电池充电电路，其包括电源(1)、驱动电路模块O)、续流 电路模块⑶、电池组⑷、充电指示模块(5)、电压基准源模块(6)、电压比较模块(7)、电流 比较模块(8)、关断信号延时模块(9)，其特征在于电源(1)、驱动电路模块O)、续流电路 模块(3)、电池组(4)串联，电池组⑷分别与充电指示模块(5)、电压比较模块(7)、电流 比较模块⑶的电连接，电压基准源模块(6)分别与充电指示模块(5)、电压比较模块(7)、 电流比较模块(8)电连接，电压比较模块(7)、电流比较模块(8)分别与关断信号延时模块 (9)的输入端电连接，关断信号延时模块(9)输出端与驱动电路模块O)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于比较器的限流限压锂电池充电电路，其特征在于所述 的关断信号延时模块(9)具有关断信号延时比较器实现功能。
3.根据权利要求1所述的基于比较器的限流限压锂电池充电电路，其特征在于所述 的电压比较模块(7)、电流比较模块(8)分别对电池组(4)进行电流采样分析与电压采样分 析。
4.根据权利要求1所述的基于比较器的限流限压锂电池充电电路，其特征在于所述 的关断信号延时模块(9)具有关断控制驱动电路模块O)的功能。
专利摘要本实用新型涉及供电电路技术领域，特指基于比较器的限流限压锂电池充电电路，电源、驱动电路模块、续流电路模块、电池组串联，电池组分别与充电指示模块、电压比较模块、电流比较模块的电连接，电压基准源模块分别与充电指示模块、电压比较模块、电流比较模块电连接，电压比较模块、电流比较模块分别与关断信号延时模块的输入端电连接，关断信号延时模块输出端与驱动电路模块电连接。其结构设计简单科学，完成开关模式控制的限流，限压，充电指示等功能，其成本低，效率高，可靠性高。
文档编号H02J7/00GK201904632SQ20102068101
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者张耀霞 申请人:东莞市妙达电动工具制造有限公司