专利名称：电池充电器及其充电控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种电池充电器及其充电控制电路。
背景技术：
在万能充电器的充电回路中由于需要切换电池极性，在电池两端到电源，或者参考地之间一般有一个开关，无论这个开关是机械开关、三极管，还是场效应管，都会引入一个开关的寄生电阻，如图1所示，充电器的充电回路包括接充电电源电源端VDD的第一开关 KPl和第三开关KP2以及接充电电源地端GND的第二开关KNl和第四开关KN2，第一开关 KPl与第二开关KNl为一组，第三开关KP2与第四开关KN2为一组。当充电电池正接充电时，第一开关KPl与第二开关KNl闭合，第三开关KP2与第四开关KN2断开，充电电池的正极经第一开关KPl与电源端VDD连接，负极经第二开关KNl与地端GND连接；充电电池反接充电时，第三开关KP2与第四开关KN2闭合，第一开关KPl与第二开关KNl断开，充电电池的正极经第三开关KP2与电源端VDD连接，负极经第四开关KN2与地端GND连接。图2是图1在电池充电时的等效电路图，RP为第一开关KPl或第三开关KP2的寄生电阻，RN为第二开关KNl或第四开关KN2的寄生电阻。在充电过程中需不断地检测充电电池的电压以判断电池是否饱和，由于在电路系统中直接测量电池两端的电压较为困难，因此往往采用直接检测电池正端电压VP作为判断电压，因电池负极经第二开关KNl或第四开关KN2接地，因此VP = Ich*RN+VBAT，式中 VBAT是实际的电池电压，Ich表示充电电流，可以看出由于开关寄生电阻RN的存在，导致测量的正端电压与实际的电池电压存在误差。
实用新型内容本实用新型主要解决的技术问题是提供一种电池充电器及其充电控制电路，可消除电路中开关的寄生电阻对电压测量的影响，准确测量充电电池的电压。为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种电池充电器充电控制电路，包括脉冲信号生成电路、电压检测电路、电源端、地端、输出正端、输出负端、 正端开关和负端开关；所述正端开关串接在所述电源端和所述输出正端之间，所述正端开关还具有受控端，所述受控端电连接所述脉冲信号生成电路的输出端，所述负端开关串接在所述地端和所述输出负端之间；所述电压检测电路连接所述输出正端，所述脉冲信号生成电路的输出端连接所述电压检测电路。其中，所述电压检测电路包括比较器、D触发器和标准电压源，所述比较器的同相输入端接所述充电电路的输出正端，所述比较器的反相输入端接所述标准电压源正极，所述比较器的输出端接所述D触发器的数据输入端，所述D触发器的时钟输入端接所述脉冲信号生成电路的输出端，所述标准电压源负极接地。其中，所述脉冲信号生成电路包括第一 T触发器、第二 T触发器、第三T触发器、第四T触发器、第五T触发器、第一与门以及第二与门，所述第二输出端连接所述电压检测电路中D触发器的时钟输入端；所述第一与门的输出端为所述脉冲信号生成电路的第一输出端，所述第二与门的输出端为所述脉冲信号生成电路的第二输出端，所述第一输出端电连接所述正端开关的受控端，所述第二输出端连接所述电压检测电路中D触发器的时钟输入端；所述第一 T触发器的输入端接振荡时钟信号，所述第二 T触发器的输入端接所述第一 T 触发器的同向输出端，所述第三T触发器的输入端接所述第二 T触发器的同向输出端，所述第四T触发器的输入端接所述第三T触发器的同向输出端，所述第五T触发器的输入端接所述第四T触发器的同向输出端；所述第二 T触发器、第三T触发器、第四T触发器和第五 T触发器的同向输出端连接所述第一与门的输入端；所述振荡时钟信号、所述第一 T触发器的反向输出端和所述第一与门的输出端接入所述第二与门的输入端。其中，所述脉冲信号生成电路的第一输出端连接一或门的输入端，所述或门的输出端连接所述正端开关的受控端，所述或门的另一输入端连接一开关选通使能信号。其中，所述第一 T触发器、第二 T触发器、第三T触发器、第四T触发器和第五T触发器均具有复位端，所述第一 T触发器、第二 T触发器、第三T触发器、第四T触发器和第五 T触发器的复位端并联连接，并连接复位信号。其中，所述D触发器具有复位端，所述复位端连接清零信号。为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是提供一种充电器，包括上述的充电控制电路。本实用新型的有益效果是区别于现有技术在充电过程中检测输出正端P的电压值VP由于开关存在寄生电阻导致测量出的电压值与充电电池的实际电压不符，本实用新型采用脉冲信号控制正端开关KP周期性闭合或断开，电压检测电路检测正端开关KP断开时输出正端P的电压值，由于输出正端P的电压值VP = Ich*RN+VBAT，式中VBAT是实际的电池电压，Ich表示充电电流，由于正端开关KP断开时，充电电路中的充电电流为零，因此 VP = VBAT，这样测量值等于充电电池的实际电压，本实用新型的电池充电器充电控制电路可以消除开关的寄生电阻对电压测量的影响，准确测量充电电池充电过程中的电压。
图1是现有技术中具有极性切换功能的充电器的充电电路示意图；图2是图1在充电时的等效变换电路图；图3是本实用新型的电路示意图；图4是本实用新脉冲信号生成电路输出脉冲信号的波形图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。请参阅图3，本实用新型提供一种电池充电器充电控制电路，包括脉冲信号生成电路1、电压检测电路2、充电回路3，其中充电回路3具有电源端VDD、地端GND、输出正端P、 输出负端N、正端开关KP和负端开关KN ；所述正端开关KP串接在所述电源端VDD和所述输出正端P之间，所述正端开关KP还具有受控端，所述受控端电连接所述脉冲信号生成电路 1的输出端，所述负端开关KN串接在所述地端GND和所述输出负端N之间；所述电压检测电路2连接所述输出正端P，所述脉冲信号生成电路1的输出端连接所述电压检测电路2。 所述电源端VDD接充电电源的正极所述地端GND接充电电源的负极。电池充电器给电池4 充电时，电池4连接在该充电控制电路的输出正端P和输出负端N之间，且电池4正极接输出正端P，电池4的负极接输出负端N。所述脉冲信号生成电路1用于将振荡时钟信号转换成预定占空比的脉冲信号并输出该脉冲信号，该脉冲信号输入正端开关KP的受控端使正端开关KP周期性断开或闭合，该脉冲信号还连接电压检测电路2，控制所述电压检测电路2 检测正端开关KP断开时所述输出正端P的电压值VP。区别于现有技术在充电过程中检测输出正端P的电压值VP由于开关存在寄生电阻导致测量出的电压值与充电电池的实际电压不符，本实用新型采用脉冲信号控制正端开关KP周期性闭合或断开，电压检测电路检测正端开关KP断开时检测正端P的电压值，由于输出正端P的电压值VP = Ich*RN+VBAT，式中VBAT是实际的电池电压，Ich表示充电电流， 由于正端开关KP断开时，充电回路3中的充电电流为零，因此VP = VBAT，这样测量值等于充电电池的实际电压，本实用新型的电池充电器充电控制电路可以消除开关的寄生电阻对电压测量的影响，准确测量充电电池充电过程中的实时电压。在本实用新型中，脉冲信号生成电路输出一定占空比的脉冲信号，使正端开关KP断开的时间刚好满足电压检测所需要的时间，这样既不会影响到电池的充电效果，又可以得到准确的电压测量值。在一实施例中，电压检测电路2包括比较器COMP、D触发器DF和标准电压源，所述比较器COMP的同相输入端接所述充电电路3的输出正端P，所述比较器COMP的反相输入端接所述标准电压源的正极，所述比较器COMP的输出端接所述D触发器DF的数据输入端D，所述D触发器DF的时钟输入端接所述脉冲信号生成电路1的输出端，标准电压源负极接地。标准电压源的输出电压VREF设定为电池的饱和电压，比较器COMP将输出正端P的电压VP与标准电压源输出的电压VREF进行比较，并将结果传送入D触发器的数据输入端 D，当脉冲信号生成电路1输出的脉冲信号到达D触发器DF时，D触发器DF把比较器COMP 的输出锁存，这样保证D触发器DF输出的数据DOUT始终是在正端开关KP断开时得到的， DOUT数据供给充电器的电路系统用以控制系统的工作状态，如切断充电回路，送指示模块输出饱和状态等。参阅图3和图4，在一实施例中，所述脉冲信号生成电路1包括第一 T触发器TFl、 第二 T触发器TF2、第三T触发器TF3、第四T触发器TF4、第五T触发器TF5、第一与门AND1、 第二与门AND2，所述第一与门ANDl的输出端为所述脉冲信号生成电路1的第一输出端，输出的脉冲信号为CP1，所述第二与门AND2的输出端为所述脉冲信号生成电路1的第二输出端，输出的脉冲信号为CP2，CP1和CP2的信号如图4所示，所述第一输出端电连接所述正端开关KP的受控端，所述第二输出端连接所述电压检测电路2中D触发器DF的时钟输入端； 所述第一 T触发器TFl的输入端接振荡时钟信号0SC，所述第二 T触发器TF2的输入端接所述第一 T触发器TFl的同向输出端Q1，所述第三T触发器TF3的输入端接所述第二 T触发器TF2的同向输出端Q2,所述第四T触发器TF4的输入端接所述第三T触发器TF3的同向输出端Q3,所述第五T触发器TF5的输入端接所述第四T触发器TF4的同向输出端Q4 ；所述第二 T触发器TF2的同向输出端Q2、第三T触发器TF3的同向输出端Q3、第四T触发器TF4 的同向输出端Q4和第五T触发器TF5的同向输出端Q5连接所述第一与门ANDl的输入端； 所述振荡时钟信号0SC、所述第一 T触发器TFl的反向输出端和所述第一与门ANDl的输出端连接所述第二与门AND2的输入端。在本实施例中CPl的占空比为1/16，CP2的占空比为1/64，在不同的场合，可根据实际需要调整T触发器的数量和串分频方式得到不同的占空比；正端开关KP由第一与门ANDl的输出CPl控制，高电平时KP断开，充电电路电流为零，低电平时KP闭合，充电电路正常充电；第二与门AND2的输出CP2连接电压检测电路2 中D触发器的时钟输入端，CP2脉冲高电平到来时D触发器DF把比较器COMP的输出锁存， 保证D触发器DF输出的数据DOUT始终是在KP断开时得到的。CP1、CP2的时序如图4中所示，CP2的脉宽比CPl的窄，且CP2脉冲高电平比CPl脉冲高电平晚，这样可以保证在开关开始闭合与数据被锁存的时刻之间留有一定的时间以保证开关能有足够的时间被切断， 保证所得到的电压测量值准确。在一实施例中，所述脉冲信号生成电路1的第一输出端通过或门OR与正端开关KP 连接并对其进行控制，具体为第一与门ANDl的输出端连接或门OR的输入端，所述或门OR 的输出端连接所述充电电路3的正端开关KP的受控端，所述或门OR的另一输入端连接一开关选通使能信号EN。所述开关选通使能信号EN由充电器中的其他控制电路产生，仅在充电时有效，即充电时EN信号值为0，在其他状态如电池饱和、电路短路、电池接入错误时EN 保持为高电平1，或门OR的输出为1，正端开关KP断开。附加开关选通使能信号对正端开关KP进行控制，在无需充电时，切断充电电路，提高充电器的使用可靠性。在一实施例中，所述第一 T触发器、第二 T触发器、第三T触发器、第四T触发器和第五T触发器均具有复位端CLR，所述第一 T触发器、第二 T触发器、第三T触发器、第四T 触发器和第五T触发器的复位端CLR并联连接，并连接复位信号P0R。该复位端预留给系统在需要的情况下使用，如上电置位。在一实施例中，所述D触发器具有复位端CLR，所述复位端连接清零信号clr。以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种电池充电器充电控制电路，其特征在于包括脉冲信号生成电路、电压检测电路、电源端、地端、输出正端、输出负端、正端开关和负端开关；所述正端开关串接在所述电源端和所述输出正端之间，所述正端开关还具有受控端， 所述受控端电连接所述脉冲信号生成电路的输出端，所述负端开关串接在所述地端和所述输出负端之间；所述电压检测电路连接所述输出正端，所述脉冲信号生成电路的输出端连接所述电压检测电路。
2.根据权利要求1所述的电池充电器充电控制电路，其特征在于所述电压检测电路包括比较器、D触发器和标准电压源，所述比较器的同相输入端接所述充电电路的输出正端，所述比较器的反相输入端接所述标准电压源正极，所述比较器的输出端接所述D触发器的数据输入端，所述D触发器的时钟输入端接所述脉冲信号生成电路的输出端，所述标准电压源负极接地。
3.根据权利要求2所述的电池充电器充电控制电路，其特征在于所述脉冲信号生成电路包括第一 T触发器、第二 T触发器、第三T触发器、第四T触发器、第五T触发器、第一与门以及第二与门，所述第一与门的输出端为所述脉冲信号生成电路的第一输出端，所述第二与门的输出端为所述脉冲信号生成电路的第二输出端，所述第一输出端电连接所述正端开关的受控端，所述第二输出端连接所述电压检测电路中D触发器的时钟输入端；所述第一 T触发器的输入端接振荡时钟信号，所述第二 T触发器的输入端接所述第一 T触发器的同向输出端，所述第三T触发器的输入端接所述第二 T触发器的同向输出端，所述第四T触发器的输入端接所述第三T触发器的同向输出端，所述第五T触发器的输入端接所述第四T触发器的同向输出端；所述第二 T触发器、第三T触发器、第四T触发器和第五T触发器的同向输出端连接所述第一与门的输入端；所述振荡时钟信号、所述第一 T触发器的反向输出端和所述第一与门的输出端接入所述第二与门的输入端。
4.根据权利要求3所述的电池充电器充电控制电路，其特征在于所述脉冲信号生成电路的第一输出端连接一或门的输入端，所述或门的输出端连接所述正端开关的受控端， 所述或门的另一输入端连接一开关选通使能信号。
5.根据权利要求3或4所述的电池充电器充电控制电路，其特征在于所述第一T触发器、第二 T触发器、第三T触发器、第四T触发器和第五T触发器均具有复位端，所述第一 T触发器、第二 T触发器、第三T触发器、第四T触发器和第五T触发器的复位端并联连接， 并连接复位信号。
6.根据权利要求2-4任一项所述的电池充电器充电控制电路，其特征在于所述D触发器具有复位端，所述复位端连接清零信号。
7.—种电池充电器，其特征在于包括权利要求1-6任一项所述的充电控制电路。
专利摘要本实用新型公开了一种电池充电器及其充电控制电路，所述充电控制电路包括脉冲信号生成电路、电压检测电路、电源端、地端、输出正端、输出负端、正端开关和负端开关；所述正端开关串接在所述电源端和所述输出正端之间，所述正端开关还具有受控端，所述受控端电连接所述脉冲信号生成电路的输出端，所述负端开关串接在所述地端和所述输出负端之间；所述电压检测电路连接所述输出正端，所述脉冲信号生成电路的输出端连接所述电压检测电路。本实用新型由脉冲信号控制正端开关周期性闭合或断开，在正端开关断开时检测电压，可消除开关的寄生电阻对充电过程充电电池电压检测的影响，准确测量电池的电压。
文档编号H02J7/00GK202068200SQ20112005826
公开日2011年12月7日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者冯稀亮, 张奇, 陈锐标, 隆重 申请人:深圳市博驰信电子有限责任公司