大电流高效充电电路的制作方法

本实用新型属于充电电路技术领域，尤其涉及一种大电流高效充电电路。

背景技术：

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。现有的锂电池充电电路一般不具备唤醒功能、恒压充电功能、工作指示功能、报警功能、电压检测功能等，因此需要设计一种多功能的大电流高效锂电池充电电路。

技术实现要素：

本实用新型就是针对上述问题，提供一种可恒压充电、具备报警功能的大电流高效充电电路。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括SL1053芯片U1和ATMEGA8芯片U2，其结构要点SL1053芯片U1的5脚分别与电容C1一端、电阻R4一端、MICRO-USB充电端口相连，电容C1另一端接地，电阻R4另一端分别与电阻R8一端、电阻R9一端相连，电阻R8另一端接地，电阻R9另一端分别与电阻R5一端、PNP三极管Q2的发射极相连，PNP三极管Q2的集电极接地，PNP三极管Q2的基极通过电阻R12与3V电源相连，电阻R5另一端与ATMEGA8芯片U2的4脚相连。

SL1053芯片U1的4脚与ATMEGA8芯片U2的12脚相连，SL1053芯片U1的2脚接地，SL1053芯片U1的6脚分别与电容C2一端、电感L1一端相连，电容C2另一端与SL1053芯片U1的1脚相连，电感L1另一端分别与电阻R2一端、电容C3一端、电阻R16一端、ATMEGA8芯片U2的25脚相连，电阻R2另一端分别与SL1053芯片U1的3脚、2301芯片Q1的3脚、电阻R7一端相连，电阻R7另一端和电容C3另一端接地，电阻R16另一端分别与锂电池正极、电阻R1一端相连，电阻R1另一端接地；2301芯片Q1的2脚通过电容C9接地，2301芯片Q1的1脚通过电阻R15分别与电容C8一端、电阻R14一端相连，电容C8另一端接地，电阻R14另一端接ATMEGA8芯片U2的26脚。

SL1053芯片U1的5脚分别与PNP三极管Q3的发射极、电阻R10一端相连，PNP三极管Q3的基极通过电阻R18分别与电阻R10另一端、2301芯片Q4的2脚相连，2301芯片Q4的1脚分别与PNP三极管Q3的集电极、电阻R20一端、ATMEGA8芯片U2的24脚相连，电阻R20另一端接地；2301芯片Q4的3脚通过二极管D1与锂电池正极相连。

ATMEGA8芯片U2的2脚通过电阻R24与NPN三极管Q5的基极相连，NPN三极管Q5的发射极接地，NPN三极管Q5的集电极依次通过发光二极管LED0、电阻23分别与电源VCC、ATMEGA8芯片U2的7脚相连。

ATMEGA8芯片U2的28脚与复位芯片TL0038的3脚相连，复位芯片TL0038的1脚接地，复位芯片TL0038的2脚接电源VCC。

ATMEGA8芯片U2的13脚与通过电阻R25与NPN三极管Q6的基极相连，NPN三极管Q6的发射极接地，NPN三极管Q6的集电极与蜂鸣器Bell的负极相连，蜂鸣器Bell的正极接电源VCC。

ATMEGA8芯片U2的14脚与依次通过电阻R21、发光二极管LED_R接地，ATMEGA8芯片U2的15脚与依次通过电阻R22、发光二极管LED_G接地。

作为一种优选方案，本实用新型所述PNP三极管Q2和PNP三极管Q3采用2N8550芯片，NPN三极管Q5和NPN三极管Q6采用9014芯片。

作为另一种优选方案，本实用新型所述电阻R4的阻值为10K欧姆，电阻R8的阻值为3K欧姆，电阻R9的阻值为100K欧姆，电阻R5的阻值为10K欧姆，电阻R12的阻值为1M欧姆，电阻R2的阻值为240K欧姆，电阻R7的阻值为33K欧姆，电阻R1的阻值为100K欧姆，电阻R14的阻值为100K欧姆，电阻R15的阻值为100K欧姆，电阻R10的阻值为0.5欧姆，电阻R18的阻值为100K欧姆，电阻R20的阻值为100K欧姆，电阻R23的阻值为47欧姆，电阻R24的阻值为1K欧姆，电阻R25的阻值为1K欧姆，电阻R22的阻值为470欧姆，电阻R21的阻值为470欧姆。

另外，本实用新型所述电容C1的容值为47μF，电容C2的容值为0.1μF，电容C8的容值为0.1μF，电容C9的容值为0.1μF，电感L1的电感值为6.8μH。

本实用新型有益效果。

本实用新型只要有电源输入（Vin>4.5V），INT_CHARGE端就会有高电平产生，通过单片机ATMEGA8的第4管脚PD2（也是单片机的外部中断管脚INT0）触发中断，就可以唤醒单片机。如此在没有电源输入的时候，本实用新型不耗电工作，节省电能。

本实用新型ATMEGA8芯片U2的第26管脚PC3输出PWM脉冲控制输出电压，而达到恒压目的。

本实用新型R23、LED0、Q5、R24组成工作指示电路，如果LED0灯亮了，则说明单片机在正常工作，程序发挥作用。

本实用新型Q6、R25、BELL蜂鸣器组成报警电路。

本实用新型R2、R7、R16组成的检测电压部分电路。

本实用新型R21、R22、LED_G、LED_R组成状态指示电路。

本实用新型PWM控制恒流电路，由R10、R18、R20、Q3、Q4组成。

本实用新型通过电压检测反馈和PWM控制恒流电路，可实现充电电路的高效充电控制。

本实用新型通过Q4和R10参数设置，可实现可控大电流恒流充电。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1、2、3是本实用新型电路原理图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括SL1053芯片U1和ATMEGA8芯片U2，SL1053芯片U1的5脚分别与电容C1一端、电阻R4一端、MICRO-USB充电端口相连，电容C1另一端接地，电阻R4另一端分别与电阻R8一端、电阻R9一端相连，电阻R8另一端接地，电阻R9另一端分别与电阻R5一端、PNP三极管Q2的发射极相连，PNP三极管Q2的集电极接地，PNP三极管Q2的基极通过电阻R12与3V电源相连，电阻R5另一端与ATMEGA8芯片U2的4脚相连。

SL1053芯片U1的4脚与ATMEGA8芯片U2的12脚相连，SL1053芯片U1的2脚接地，SL1053芯片U1的6脚分别与电容C2一端、电感L1一端相连，电容C2另一端与SL1053芯片U1的1脚相连，电感L1另一端分别与电阻R2一端、电容C3一端、电阻R16一端、ATMEGA8芯片U2的25脚相连，电阻R2另一端分别与SL1053芯片U1的3脚、2301芯片Q1的3脚、电阻R7一端相连，电阻R7另一端和电容C3另一端接地，电阻R16另一端分别与锂电池正极、电阻R1一端相连，电阻R1另一端接地；2301芯片Q1的2脚通过电容C9接地，2301芯片Q1的1脚通过电阻R15分别与电容C8一端、电阻R14一端相连，电容C8另一端接地，电阻R14另一端接ATMEGA8芯片U2的26脚。

SL1053芯片U1的5脚分别与PNP三极管Q3的发射极、电阻R10一端相连，PNP三极管Q3的基极通过电阻R18分别与电阻R10另一端、2301芯片Q4的2脚相连，2301芯片Q4的1脚分别与PNP三极管Q3的集电极、电阻R20一端、ATMEGA8芯片U2的24脚相连，电阻R20另一端接地；2301芯片Q4的3脚通过二极管D1与锂电池正极相连。

ATMEGA8芯片U2的2脚通过电阻R24与NPN三极管Q5的基极相连，NPN三极管Q5的发射极接地，NPN三极管Q5的集电极依次通过发光二极管LED0、电阻23分别与电源VCC、ATMEGA8芯片U2的7脚相连。

ATMEGA8芯片U2的28脚与复位芯片TL0038的3脚相连，复位芯片TL0038的1脚接地，复位芯片TL0038的2脚接电源VCC。

ATMEGA8芯片U2的13脚与通过电阻R25与NPN三极管Q6的基极相连，NPN三极管Q6的发射极接地，NPN三极管Q6的集电极与蜂鸣器Bell的负极相连，蜂鸣器Bell的正极接电源VCC。

ATMEGA8芯片U2的14脚与依次通过电阻R21、发光二极管LED_R接地，ATMEGA8芯片U2的15脚与依次通过电阻R22、发光二极管LED_G接地。

所述PNP三极管Q2和PNP三极管Q3采用2N8550芯片，NPN三极管Q5和NPN三极管Q6采用9014芯片。

所述电阻R4的阻值为10K欧姆，电阻R8的阻值为3K欧姆，电阻R9的阻值为100K欧姆，电阻R5的阻值为10K欧姆，电阻R12的阻值为1M欧姆，电阻R2的阻值为240K欧姆，电阻R7的阻值为33K欧姆，电阻R1的阻值为100K欧姆，电阻R14的阻值为100K欧姆，电阻R15的阻值为100K欧姆，电阻R10的阻值为0.5欧姆，电阻R18的阻值为100K欧姆，电阻R20的阻值为100K欧姆，电阻R23的阻值为47欧姆，电阻R24的阻值为1K欧姆，电阻R25的阻值为1K欧姆，电阻R22的阻值为470欧姆，电阻R21的阻值为470欧姆。

所述电容C1的容值为47μF，电容C2的容值为0.1μF，电容C8的容值为0.1μF，电容C9的容值为0.1μF，电感L1的电感值为6.8μH。

下面结合附图说明本实用新型的工作过程。

由Q2组成的充电插入指示，只要有电源输入（Vin>4.5V），INT_CHARGE端就会有高电平产生，通过单片机ATMEGA8的第4管脚PD2（也是单片机的外部中断管脚INT0）触发中断，就可以唤醒单片机，然后单片机的第12脚发出使能信号给锂电池充电芯片SL1053，使其开始工作。

这里由单片机U2的第26管脚PC3输出PWM脉冲控制输出电压，而达到恒压充电目的。单片机控制电路的功能部分说明如下。

R23、LED0、Q5、R24组成工作指示电路，如果LED0灯亮了，则说明单片机在正常工作，程序发挥作用。

TL0038是复位芯片，当VCC电压低时，会向单片机发出复位信号。

Q6、R25、BELL蜂鸣器组成报警电路，把MICRO-USB端口插入USB插孔中时，单片机就会检测锂电池电压。一旦锂电池电压过低（当电池电压充到恒压时，R2、R7、R16组成的检测电压部分电路，经过R2、R16电阻分压后，会将此时的电池电压通过BAT_VLT管脚传回单片机）时会长鸣报警，当锂电池电压过高（当电池电压充到恒压时，R2、R7、R16组成的检测电压部分电路，经过R2、R16电阻分压后，会将此时的电池电压通过BAT_VLT管脚传回单片机）时会发出滴滴声报警。

R21、R22、LED_G、LED_R组成状态指示电路，在电池充电的过程中如果出现过充、过放，通过LED_G、LED_R指示（当电池电压充到恒压时，R2、R7、R16组成的检测电压部分电路，经过R2、R16电阻分压后，会将此时的电池电压通过BAT_VLT管脚传回单片机）。

U1是一个同步降压的IC，型号为SL1053；及周边元件组成的是主充电电路，开关频率在500Khz，输入电压30V，最大电流3A。当电池电压充到恒压时，R2、R7、R16组成的检测电压压部分电路，经过R2、R16电阻分压后，会将此时的电池电压通过BAT_VLT管脚传回单片机，单片机程序会执行一个循环，不停的采样电池电压，并同时调整PWM宽度，使电池电压恒定。

当充电电流下降到小于恒流值的1/3时（通过电压反馈，单片机换算电流），电池充满。线性恒流电路由R10、R18、R20、Q3、Q4组成。最大电流由R10的大小来调节。我们可以控制Q3的基极来导通此电路。充电电流流经R18、Q4、D1到电池。当电流小于设定值时，PWM2波形中的高电平不能让Q3导通，Q4打开。当电流大于设定值时，PWM2波形中的低电平使Q3导通，使Q4进入放大工作状态，使电流减小，已达到恒流目的。

PWM1、PWM2同时输出一定占空比的方波，PWM1用于控制恒压和形成电压反馈，PWM2用于控制恒流充电（实质的充电部分），在初始电池电压较低时，PWM1、PWM2输出方波的占空比较大，随着充电的过程，电池电压升高，电压反馈，PWM1、PWM2输出方波的占空逐渐减小。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。