智能电池的充电电路和充电适配器的制作方法

本申请涉及智能电池的充电电路和充电适配器。

背景技术：

飞行器通常以无人机的形式出现，用于航拍、提供虚拟现实视角或运输质量较小的物品。

无人机通常使用电池作为能源。由于锂电池能量密度相对于传统的铅酸电池能量密度高，因此，无人机常用锂电池作为能源。

在实现现有技术过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：

无人机在使用时通常需要在固定场所进行充电，例如，充电站。

因此，需要提供一种可以减少无人机对固定的充电场所依赖的方案。

技术实现要素：

基于此，针对无人机过于依赖固定充电场所的问题，本申请提供一种智能电池的充电电路和使用该电路的充电适配器。

一种智能电池的充电电路，包括：单片机，与所述单片机连接的稳压电路。当电源电压不低于额定输出电压时，所述单片机控制所述稳压电路形成降压回路；当电源电压不高于额定输出电压时，所述单片机控制所述稳压电路形成升压回路。

本申请提供的智能电池充电电路能够输出稳定的充电电压，可以使用车载充电器对无人机使用的智能电池进行充电，从而减少了对固定充电场所的依赖。

在其中一个实施例中，所述降压回路具体包括：电源输入端；与所述电源输入端连接，并依次串接第一MOS管、第一电感、第一二极管后形成的充电输出端；一端接入所述第一MOS管与第一电感之间，另一端接地的第二MOS管；一端接入第一二极管和充电输出端之间，另一端接地的第一电容；连接于所述第一MOS管的栅极和源极之间的第一MOS管控制支路；连接于所述第二MOS管的栅极和源极之间的第二MOS管控制支路；所述第一MOS管控制支路和所述第二MOS管支路与所述单片机电性连接。

在其中一个实施例中，所述第一MOS管控制支路具体包括：与所述单片机连接的第一电阻；所述第一电阻连接所述单片机的一端的相对端连接所述第一MOS管的栅极；所述第一电阻的所述相对端还串接第二电阻后连接所述第一MOS管的源极。

在其中一个实施例中，所述第二MOS管控制支路具体包括：与所述单片机连接的第三电阻；所述第三电阻连接所述单片机的一端的相对端连接所述第二MOS管的栅极；所述第三电阻的所述相对端还串接第四电阻后连接所述第二MOS管的源极。

在其中一个实施例中，所述升压回路具体包括：电源输入端；与所述电源输入端连接，并依次串接第一MOS管、第一电感、第一二极管后形成的充电输出端；一端接入所述第一二极管和所述充电输出端之间，另一端接地的第一电容；一端接入所述第一电感和所述第一二极管之间，另一端接地的第三MOS管；连接于所述第三MOS管的栅极和源极之间的第三MOS管控制支路。

在其中一个实施例中，所述第三MOS管控制支路具体包括：所述第三MOS管的源极接地。连接于所述电源输入端的第一三极管，所述第一三极管的集电极连接于所述电源输入端，所述第一三极管的基极串接第五电阻后连接于所述电源的输入端，所述第一三极管的发射极串接第六电阻后连接于所述第三MOS管的栅极。第二三极管，所述第二三极管的发射极连接于所述第一三极管的发射极，所述第二三极管的基极连接于所述第一三极管的基极，所述第二三极管的集电极接地。第三三极管，所述第三三极管的集电极连接所述第二三极管的基极，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的基极串接第七电阻后连接于单片机，所述第三三极管的基极还串接第八电阻后连接于第二电源输入端。

本申请还提供一种智能电池的充电适配器，使用所述的智能电池充电电路。

本申请提供的智能电池充电适配器能够连接车载充电器，实现无人机智能电池的移动充电，从而减少了智能电池充电对固定场所的依赖。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为智能电池充电电路的电路图。

图2为第三MOS管控制支路的电路图。

图3为智能电池充电电路中降压回路的电路图。

图4为智能电池充电电路中升压回路的等效电路图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参见图1，本申请实施例提供一种智能电池的充电电路，能够输出稳定的充电电压，从而可以使用车载充电器对无人机使用的智能电池进行充电，减少了对固定充电场所的依赖。

一种智能电池的充电电路，包括：单片机，与单片机连接的稳压电路。当电源电压不低于额定输出电压时，单片机控制所述稳压电路形成降压回路；当电源电压不高于额定输出电压时，单片机控制所述稳压电路形成升压回路。

在一个实施例中，降压回路包括：

电源输入端；

与电源输入端连接的第一MOS管M1及其控制支路；

第二MOS管M2及其控制支路,第二MOS管M2漏极连接第一MOS管M1的源极，第二MOS管M2源极接地；

与第一MOS管M1源极连接的依次串接的第一电感L和第一二极管D；

一端连接第一二极管D，另一端接地的第一电容C。

具体的，第一MOS管M1控制支路具体包括：第一电阻R1和第二电阻电阻R2。第一电阻R1一端连接单片机，另一端连接第一MOS管M1的栅极。第二电阻R2串接在第一电阻R1和第二MOS管M2的漏极之间。

具体的，第二MOS管M2控制支路具体包括：第三电阻R3和第四电阻电阻R4。第三电阻R1一端连接单片机，另一端连接第二MOS管M2的栅极。第四电阻R4串接在第三电阻R3和第二MOS管M2的源极之间。

具体的，第一MOS管控制支路和第二MOS管支路与单片机电性连接。第一二极管D和第一电容C之间引出一条支路形成充电输出端。

进一步的，第一MOS管M1和第二MOS管M2均为NMOS晶体管。

在一个实施例中，升压回路包括：

电源输入端；

与电源输入端连接的第一MOS管M1；

与第一MOS管M1源极连接的依次串接的第一电感L和第一二极管D；

第三MOS管M3及其控制支路，第三MOS管M3栅极接入第一电感L和第一二极管D之间，源极接地；

一端连接第一二极管D且另一端接地的第一电容C。

具体的，第三MOS管的控制支路通过B点与其相连，如图2所示，具体包括：

集电极连接于电源输入端的第一三极管T1；

第五电阻R5，一端与第一三极管T1基极串接，另一端接入电源输入端；

第六电阻R6，一端与第一三极管T1发射极串接，另一端连接第三MOS管M3栅极；

第二三极管T2，发射极连接于第一三极管T1发射极，基极连接于第一三极管T1的基极，集电极接地；

第三三极管T3，集电极连接于第二三极管T2，发射极接地，基极串接第七电阻R7后连接于单片机；

第八电阻R8，第三三极管T3的基极还串接第八电阻R8后连接于第二电源输入端；

第一二极管D和第一电容C之间引出一条支路形成充电输出端。

进一步的，第一MOS管M1和第三MOS管M3均为NMOS晶体管。第一三极管T1和第三三极管T3为NPN管，第二三极管T2为PNP管。

当电源电压不低于额定输出电压时，单片机控制稳压电路形成降压回路，如图3所示。降压电路的工作包括两个过程，分别为过程1和过程2.

过程1：单片机控制第一MOS管M1栅极输入高电平，第二MOS管M2栅极输入低电平，使第一MOS管M1导通、第二MOS管M2截止。此时，第一MOS管M1源极和第二MOS管漏极之间的A点输出高电平，第一电感L和第一电容C在电源作用下充电。充电输出端的电压在电感作用下从0开始缓步上升。

过程2：当输出电压经过一段时间达到额定输出电压后，单片机控制第一MOS管M1栅极输入低电平，第二MOS管M2栅极输入高电平，使第一MOS管M1截止，第二MOS管M2导通。此时，第一MOS管M1源极和第二MOS管M2漏极之间的A点输出低电平，导致第一电感L和第一电容C对电路放电。充电输出端的电压在电感作用下从额定输出电压开始缓步下降，降低到某一特定电压值时单片机再次控制第一MOS管M1导通、第二MOS管M2截止，重复过程1。

在过程1和过程2的不断循环中，输出端电压稳定在额定输出电压附近。单片机通过控制M1和M2管的通断时间控制了输出端电压的升降时间，决定输出电压变化的范围和精度。

当电源电压不高于额定输出电压时，所述单片机控制所述稳压电路形成升压回路，如图4所示。升压电路的工作包括两个过程，分别为过程3和过程4。

过程3：单片机控制第一MOS管M1栅极输入高电平，使得第一MOS管M1导通。同时，第三MOS管M3在其控制支路的作用下导通，第一电感L在电源作用下储能，其上的能量最终达到其中，Imax为第三MOS管M3导通结束时第一电感L上的最大电流，L为第一电感L的电感值。

过程4：单片机控制第一MOS管M1栅极输入高电平，使得第一MOS管M1导通。同时，第三MOS管M3在其控制支路的作用下截止，第一电感L两端的电压反向。电源电压和该反方向电压之和，通过第一二极管D及第一电容C给输出端负载供电，输出电压值为其中，ton为第三MOS管M3的导通时间，toff为第三MOS管M3的截止时间，UIN为电源输入电压。

升压回路能够通过改变第三MOS管M3的通断时间调整输出电压。

更具体的，在本实施例中：电源输入端的输入电压为Vcc。MOS管的栅极电压为Vg；源极电压为Vs；漏极电压为Vd。MOS管的栅源电压差为Vgs；漏源电压差为Vds。晶体管的阈值电压为Vth。当NMOS管截止时，其栅源电压差与阈值电压的关系为：Vgs<Vth；当NMOS导通时，其漏源电压差与栅源电压差和阈值电压的关系为：Vds>Vgs-Vth。

当电源电压不低于额定输出电压时，单片机控制稳压电路形成降压回路。降压电路的工作包括过程1和过程2。

过程1：单片机通过pin1输入端将电压加到第一MOS管M1的栅极，使其漏源电压差满足Vds1>Vgs1-Vth，第一MOS管M1导通；单片机通过pin2输入端将电压加到第二MOS管M2栅极，使其栅源电压满足Vgs2<Vth，第二MOS管M2截止。此时，第一MOS管M1源极和第二MOS管漏极之间的A点输出高电平，第一电感L和第一电容C在电源作用下充电。充电输出端的电压在电感作用下从0开始缓步上升。

过程2：当输出电压经过一段时间达到额定输出电压后，单片机通过pin1输入端将电压加在第一MOS管M1的栅极，控制其栅源电压满足Vgs1<Vth，第一MOS管M1截止；单片机通过pin2输入端将电压加在第二MOS管M2的栅极，控制其漏源电压差满足Vds2>Vgs2-Vth，第二MOS管M2导通。此时，第一MOS管M1源极和第二MOS管M2漏极之间的A点输出低电平，导致第一电感L和第一电容C对电路放电。充电输出端的电压在电感作用下从额定输出电压开始缓步下降，降低到某一特定电压值时单片机再次控制第一MOS管M1导通、第二MOS管M2截止，重复过程1。

在过程1和过程2的不断循环中，输出端电压稳定在额定输出电压附近。单片机通过控制M1和M2管的通断时间控制了输出端电压的升降时间，决定输出电压变化的范围和精度。

当电源电压不高于额定输出电压时，所述单片机控制所述稳压电路形成升压回路。升压电路的工作包括过程3和过程4。

过程3：单片机通过pin1输入端将电压加到第一MOS管M1的栅极，使其漏源电压差满足Vds1>Vgs1-Vth，第一MOS管M1导通。同时，第三MOS管M3在其控制支路的作用下满足漏源电压差Vds3>Vgs3-Vth，第三MOS管导通。第一电感L在电源作用下储能，其上的能量最终达到其中，Imax为第三MOS管M3导通结束时第一电感L上的最大电流，L为第一电感L的电感值。

过程4：单片机通过pin1输入端将电压加到第一MOS管M1的栅极，使其漏源电压差满足Vds1>Vgs1-Vth，第一MOS管M1导通。同时，第三MOS管M3在其控制支路的作用下满足栅源电压Vgs3<Vth截止。第一电感L两端的电压反向。电源电压和该反方向电压之和，通过第一二极管D及第一电容C给输出端负载供电，输出电压值为其中，ton为第三MOS管M3的导通时间，toff为第三MOS管M3的截止时间，UIN为电源输入电压。

通过过程3和过程4，升压回路的输出端电压上升，输出端电压的具体数值能够通过改变第三MOS管M3的通断时间进行调整。

综上所述，智能电池充电电路能够输出稳定的充电电压，可以使用车载充电器对无人机使用的智能电池进行充电，从而减少了对固定充电场所的依赖。

本申请还提供一种本申请还提供一种智能电池的充电适配器，使用所述的智能电池充电电路。

本申请提供的智能电池充电适配器能够连接车载充电器，实现无人机智能电池的移动充电，从而减少了智能电池充电对固定场所的依赖。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。