一种小电池充电装置的制作方法

本实用新型涉及电池充电技术领域，特别是涉及一种小电池充电装置。

背景技术：

现有的锂电池的充电模式中，当充电设备的充电电压上升至接近恒压充电下的恒压充电电压时，充电管理单元将根据检测到的充电电流来判断是否停止充电；

恒压充电过程中，充电电流会逐渐减小，所以一般是设置充电电流的绝止电流，当小于该绝止电流时，则停止充电，一般的设置是通过将绝止电流设置成恒流充电电流的一定的百分比(如9.17％)，当到达该百分比时停止充电；

所以造成一个问题就是：基于上述设置，目前绝大多数的锂电池充电芯片的绝止电流，通常都大于20MA，有的甚至更大，无法设置成更小；这样的后果，是在小电池供电设备中，由于电池本身容量较小，所以恒流充电下的充电电流本来就小，也就更加无法将绝止电流设置更小，导致小电池设备充电完后，充电电压无法充到4.2V，无法充满；例如：我们目前遇的情况，是400MA的锂电池充电设备中，电池电压充到4.0V时，就充电绝止了，这使得电池的使用容量大为降低。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的实用新型构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提出一种小电池充电装置，以解决上述现有技术存在的小电池充电设备充不满电的技术问题。

为此，本实用新型还提出了一种小电池充电装置，包括电源输入单元和充电输出单元，和用于对所述充电输出单元进行充电的充电管理单元和稳压单元，以及用于充电过程中进行转换控制的转换控制单元；所述电源输入单元与所述充电管理单元和所述稳压单元相连；所述充电管理单元包括输入端、输出端和控制端；所述输入端接入所述电源输入单元，所述输出端接出至所述充电输出单元；所述转换控制单元包括控制信号输入端、控制输出端、电源控制端和控制反馈端，所述控制信号输入端与所述控制端相接入，所述控制输出端与所述稳压单元相接，所述控制反馈端与所述充电输出单元相接，所述电源控制端与所述电源输入单元连接。

优选地，所述转换控制单元包括稳压启动单元、关断控制单元和电压检测单元；所述稳压启动单元与所述控制信号输入端和所述电源输入端相接，并与所述关断控制单元相连；所述电压检测单元与所述控制反馈端相接，并与所述关断控制单元连接；所述光端控制单元的关断控制端与所述控制输出端相接。

优选地，还包括用于指示充电状态的指示单元，通过所述转换控制单元控制指示单元进行指示工作。

优选地，还包括用于在所述充电输出单元处对所述充电管理单元和所述稳压单元进行隔离的电压隔离单元。

所述充电管理单元包括用于涓流充电的第一充电单元，和用于恒流充电的第二充电单元，以及用于恒压充电的第三充电单元。

本实用新型与现有技术对比的有益效果包括：本实用新型的充电方法及充电装置，包括第一充电步骤和第二充电步骤，第一充电步骤通过充电管理单元进行充电，在检测到充电电流达到预设阈值时，所述充电管理单元停止充电，生成控制信号，随后，转换控制单元将根据控制信号切换进入至第二充电步骤进行充电，转换控制单元启动稳压单元进行充电，并控制稳压单元停止充电；本充电方法相比现有的充电方法而言，在第一充电阶段，可以对小电池进行基本的充电，当充电管理单元由于充电电流较小，而停止充电时，充电管理单元将继续生成控制信号，该控制信号将启动转换控制单元启动稳压单元为小电池设备继续充电，充电过程中，通过转换控制单元控制稳压单元停止充电。

通过上述充电方法和充电装置，对于小电流充电设备，可将电池充满到4.2V，弥补了常规充电管理芯片无法将电池充满到4.2v的情况，实现了低电流也能充电，从而提高了小电池的使用效率，克服了由于小电池设备本身容量就小，又充不满电的问题。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式的结构框图；

图2是本实用新型具体实施方式电路拓扑图；

图3是本实用新型具体实施方式充电电路管理单元的放大示意图；

图4是本实用新型具体实施方式转换控制单元的放大示意图；

图5是本实用新型具体实施方式稳压单元的放大示意图；

图6是本实用新型具体实施方式充电输出单元的放大示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。

如图1所示，本实施例提供了一种小电池充电装置，包括电源输入单元1 和充电输出单元5，和用于对所述充电输出单元5进行充电的充电管理单元2和稳压单元3，以及用于充电过程中进行转换控制的转换控制单元4；所述电源输入单元1与所述充电管理单元2和所述稳压单元3相连；所述充电管理单元2 包括输入端21、输出端22和控制端；所述输入端21接入所述电源输入单元1，所述输出端22接出至所述充电输出单元5；所述转换控制单元4包括控制信号输入端41、控制输出端43、电源控制端42和控制反馈端44，所述控制信号输入端41与所述控制端相接入，所述控制输出端43与所述稳压单元3相接，所述控制反馈端44与所述充电输出单元5相接，所述电源控制端42与所述电源输入单元1连接。

如图2和图3所示，其中本实施例的充电管理单元2为PWM降压型锂电池充电管理芯片，具有恒流恒压充电模式，该充电管理芯片的结构为现有技术，本实用新型不再赘述；相应的，该充电管理单元2还可以是其他具有恒流恒压充电模式的充电管理芯片。

所述充电管理单元2包括用于涓流充电的第一充电单元，和用于恒流充电的第二充电单元，以及用于恒压充电的第三充电单元。

如图3所示，本实施例的充电管理单元2的示意图，结合附图阐述该充电管理单元2的工作原理，其中，应当知悉的是，如下所述的各参数如充电电压，电流等仅是示意，并不是对应于本实施例充电输出单元5的相关参数：

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RCS设置，在恒压充电模式，电池电压为16.8V，精度为1％。当VCC管脚电压大于低压锁存阈值，并且大于电池电压时，充电器正常工作，对电池充电。

如果电池电压低于11.2V，充电器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15％。当电池电压大于11.2V，充电器进入恒流充电模式，此时充电电流由内部的200mV基准电压和一个外部电阻RCS设置，即充电电流为200mV/RCS。当电池电压继续上升接近恒压充电电压时，充电器进入恒压充电模式，充电电流逐渐减小。当充电电流减小到EOC管脚电阻设置的值时，充电结束，DRV管脚输出高电平。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。

本实施例中，充电电流按如下设置：

其中，恒流充电电流由下式决定：

其中：

I_CH是恒流充电电流。

R_CS是连接于CSP管脚和BAT管脚之间的充电电流检测电阻。

随后，充电结束电流的设置：

在恒压充电模式，充电电流逐渐减小，当充电电流减小到EOC管脚的电阻所设置的电流时，充电结束。

充电结束电流由下式决定：

其中：

I_EOC充电结束电流，单位为安培。

Rext是从EOC管脚到地之间连接的电阻，单位为欧姆。Rext的电阻值不能大于100KΩ，否则充电将不能正常结束。

R_CS是在CSP管脚和BAT管脚之间的充电电流检测电阻，单位为欧姆。

根据上面的公式可以计算充电结束电流与恒流充电电流的比值：

当Rext＝0时，I_EOC/I_CH＝9.17％，即用户可设置的最小充电结束电流为所设置的恒流充电电流的9.17％。

当Rext＝100KΩ时，I_EOC/I_CH＝73％，即用户可设置的最大充电结束电流为所设置的恒流充电电流的73％。

根据上述原理，目前市场上绝大多数的锂电池充电芯片的绝止电流，通常都大于20MA，不能更小，有的甚至更大；

也就是说，对于小电池设备，就算是设置成9.17％，也不能满足小电池普通充电时充电结束应该达到的最小电流值，所以本实施例在对小电池进行充电时，分成两个充电步骤，具体见下述方法：

本实施例提供的一种小电池充电方法，利用上述的充电装置对小电池进行充电，包括：第一充电步骤：电源输入单元1通过充电管理单元2为充电输出单元 5充电；充电时，检测所述充电管理单元2输出的充电电流，当所述充电电流达到预设阈值时，所述充电管理单元2停止充电，并生成控制信号；

第二充电步骤：转换控制单元4根据所述控制信号将稳压单元3启动，所述电源输入单元1通过所述稳压单元3为所述充电输出单元5充电；充电时，通过转换控制单元4控制所述稳压单元3停止充电。

所述第一充电步骤包括：当充电输出单元5的充电电压不大于第一电压阈值时，所述充电管理单元2为涓流充电；当充电输出单元5的充电电压不小于第一电压阈值时，所述充电管理单元2为恒流充电；当充电输出单元5的充电电压靠近恒压充电电压时，所述充电管理单元2为恒压充电。

当接上外接电源时，进行第一充电步骤，充电管理单元2对电源输出单元进行充电，此时，充电管理单元2的控制端为高阻态，此时，转换控制单元4不工作，稳压单元3也不工作，稳压单元3无充电电压输出；

当充电电流接近9.17％(该值可以根据检测电阻的组织进行设置，如73％，对于小电池而言，优选为9.17％)时，充电管理单元2无充电电压输出，此时，充电管理单元2的控制端为低电平(控制信号)。

如图2和图4所示，本实施例中，所述转换控制单元4包括稳压启动单元 45、关断控制单元46和电压检测单元47；所述稳压启动单元45与所述控制信号输入端41和所述电源输入端相接，并与所述关断控制单元46相连；所述电压检测单元47与所述控制反馈端44相接，并与所述关断控制单元46连接；所述关断控制单元的关断控制端与所述控制输出端43相接。

稳压启动单元45在低电平作用下导通，通过电源输入单元1通过稳压启动单元45的电源控制端42输入，经过关断控制单元46的控制输出端43输出信号，使得稳压单元3得到启动信号(高电平)，稳压单元3开始工作，有充电电压输出。

稳压电源启动后，可继续对充电输出单元5(小电池)进行稳压充电，如图 5所示，稳压电源可以为稳压器，例如DC-DC、LDO等，可实现稳压充电即可，本实施例对稳压单元3不做限制，本领域技术人员可以根据实际情况选择设置不同信号的稳压单元3。

稳压单元3继续给小电池充电，充电过程中，通过设于控制反馈端44的电压检测单元47对充电输出单元5的充电输出单元5的充电电压进行检测，来决定稳压单元3充电结束的时间点，电压检测单元47在充电结束后，检测到电压满足4.2V时，电压检测单元47导通，以控制相连的关断控制单元46切断控制输出端43的信号输出，从而实现稳压单元3充电的结束。

通过上述控制方法，可以实现小电流克服现有充电单元充不满电的问题，避免导致现有的充电单元小电池还未达到4.2V(往往是4.0或4.1V左右)，就结束充电，通过转换控制单元4的逻辑控制，结合转换控制单元4的反馈检测，一是可以实现两个充电步骤的转换，而是能在小电流的情况下也能实现充电。

如图4所示，本实施例中，小电池充电装置还包括用于指示充电状态的指示单元48，通过所述转换控制单元4控制指示单元48进行指示工作。

本实施例中，稳压启动单元45为三极管，可以为NPN型或PNP型，关断控制单元46为继电器，包括开关K1，以及受控于电压检测单元47的控制部，电压检测单元47包括一三极管，同样可以为NPN型或PNP型，还包括稳压管，指示单元48包括LED1和LED2，其中，稳压启动单元45的三极管和电压检测单元47的三极管为不同类型的。

当电压检测单元47的三极管绝止时，电源电压通过K1线圈加到LED1正极上，LED1发光，指示充电状态；根据上述原理，当电池充到4.2V时，电压检测单元47导通时，那么电压检测单元47的三极管的集电极为低电平，从于 LED1熄灭，LED2点亮，表示充电结束；从于LED1、LED2完成充电状态指示和充电完成指示功能。

如图6所示，本实施例中，小电池充电装置还包括用于在所述充电输出单元 5处对所述充电管理单元2和所述稳压单元3进行隔离的电压隔离单元51。该电压隔离单元51包括设置在充电管理单元2的输出端22上的二极管(A1)和设置在稳压单元3输出端(即控制反馈端44)上的二极管(A2)，由此实现在充电管理单元2对充电输出单元5进行充电时，输出电压不会对稳压单元3或转换控制单元4造成干扰，同理，在稳压单元3充电时，稳压单元3的输出电压也不会对充电管理单元2和转换控制单元4造成干扰。

电压检测单元47在对充电输出单元5的充电电压进行检测反馈时，在本实施例的一些变通实施例中，在未设置电压隔离单元51时，电压的检测为Vz1(稳压管电压)+Vce(集射极电压)＝Vbat(电池电压)＝4.2V，此时稳压单元3的输出电压为4.2V，当设置电压隔离单元51时，电压的检测为Vd5(隔离单元电压)+Vz1+Vce＝Vbat(电池电压)＝4.2V，此时稳压单元3的输出电压为4.2V， Vz1+Vce＝Vbat(电池电压)＝4.2V，此时稳压单元3的输出电压为4.9v。

本实用新型的充电方法及充电装置，包括第一充电步骤和第二充电步骤，第一充电步骤通过充电管理单元2进行充电，在检测到充电电流达到预设阈值时，所述充电管理单元2停止充电，生成控制信号，随后，转换控制单元4将根据控制信号切换进入至第二充电步骤进行充电，转换控制单元4启动稳压单元3进行充电，并控制稳压单元3停止充电；本充电方法相比现有的充电方法而言，在第一充电阶段，可以对小电池进行基本的充电，当充电管理单元2由于充电电流较小，而停止充电时，充电管理单元2将继续生成控制信号，该控制信号将启动转换控制单元4启动稳压单元3为小电池设备继续充电，充电过程中，通过转换控制单元4控制稳压单元3停止充电。

通过上述充电方法和充电装置，对于小电流充电设备，可将电池充满到4.2V，弥补了常规充电管理芯片无法将电池充满到4.2v的情况，实现了低电流也能充电，从而提高了小电池的使用效率，克服了由于小电池设备本身容量就小，又充不满电的问题。

本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是用来描述一个或多个特定实施方式。

尽管已经描述和叙述了被看作本实用新型的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本实用新型的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本实用新型的教义，而不会脱离在此描述的本实用新型中心概念。所以，本实用新型不受限于在此披露的特定实施例，但本实用新型可能还包括属于本实用新型范围的所有实施例及其等同物。