一种电池充放电及保护供电切换电路的制作方法

本发明涉及一种电池充放电、保护电路及供电切换。包括电池欠压时关闭电池输出防止电池过放，并给电池充电，电池充满后停止充电，外接电源供电时自动切换到外界电源供电，关闭电池供电。具体涉及一种电池充放电及保护供电切换电路。

背景技术：

目前市面上的充电电路模块仅给充电电池进行充电，没有过充保护及过放保护，给充电电池使用寿命及设备稳定运行造成一定程度的影响。

当设备外接电源时，没有相应的供电切换功能，使得充电电池一直处于放电状态，不能很好的利用在有外接供电资源时，关闭充电电池供电以更高效、更精密的将充电电池在不必需时关闭输出，在必需时立刻派上用场，从而更好的储能节能。减少不必要的充电次数，有效提高电池使用寿命，使之更经久耐用。

技术实现要素：

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种电池充放电及保护供电切换电路，其特征在于，包括给充电电池充电的充电控制模块、控制充电电池放电的电池放电模块，以及与电池放电模块连接的控制充电电池过放的防过放模块；

所述电池放电模块包括型号为ltc4412的芯片u3和型号为ltc4412的芯片u4；锂电池j2的1脚输出标称电压vbat-7.4v，通过对地电容c9滤波后，进入u3的1脚，u3的2脚接地，u3的3脚接ctl_on/off信号，u3的4脚悬空，u3的6脚接地，u3的5脚接场效应管q3的栅极，q3的栅极和源极之间跨接有电阻r10,q3的漏极经过对地电容c8后，进入u4的1脚，u4的2脚接地，u4的3脚通过电阻r17,r18对9.4v_charge电压分压，u4的5脚的1路通过r9串联led5做电压切换指示，u4的5脚的另一路连接q4的栅极,u4的6脚连接q4的源极，u4的4脚连接q2的栅极，u4的4脚与6脚之间连接电阻r8；当场效应管q2的8.7v_charge电压接入时，q2的源极漏极导通，同时芯片u4的9.4v_charge通过r17,r18分压控制芯片u4的5脚输出高电平，阻值q4导通，这样负载j3就由外接电压8.7v_charge供电，而锂电池的vbat-7.4v被q4阻值，无法对负载j3供电；当场效应管q2的8.7v_charge电压取消时，9.4v_charge同样消失，此时q3,q4分别在u3,u4的控制下导通，使得锂电池的vbat-7.4v通过场效应管q3和q4,单向二极管d4，对地滤波电容c10,c11,及电熔丝f2后对负载j3供电；实现了外接电源和内置锂电池的供电切换。

在上述的一种电池充放电及保护供电切换电路，所述充电控制模块包括型号为tps5430dda的芯片u1和型号为gs7001-sop8l的芯片u2，外接12v电源通过j1插头引入，通过电熔丝f1,tvs1抑制管，对地电容c3,c4后进入芯片u1的7脚，u1的2,3脚悬空，u1的6脚，7脚接地，5脚对地连接电阻r7,对7脚连接电阻r5，u1的8脚为输出电压，8脚与1脚之间连接滤波电容c2,8脚连接d2二极管，4脚连接对地电阻r2，r1_1,r1_2,8脚通过l1电感后，输出9.4v_charge电压，8脚同时连接有对地电容c5,c6,e1,电阻r6和指示灯led3,9.4v_charge输出电压经过d1二极管后形成电压8.7v_charge,8.7v_charge电压连接了对地电容c1，再通过r3,led2连接至芯片u2的7脚，通过r4,led1连接至芯片u2的1脚，锂电池未充满时led2亮，充满时led1亮，u2的2脚连有对地电阻rts1,u2的3脚接地，u2的8脚作为充电电压8.7v_charge的输入端，经过r1，q1和d3后对锂电池j2充电。

在上述的一种电池充放电及保护供电切换电路，防过放模块包括型号为lm1117s-2.5的芯片u6以及型号为ref3318的芯片u5,比较芯片u7a；锂电池的电压vbat-7.4v连接有对地电容c13,与芯片u6的3脚连接，然后u6的1脚接地，u6的2脚4脚连接作为输出电压2.5v，输出点电压对地连接c15,c16电容，u6输出的2.5v电压作为u5的1脚输入，u5的3脚接地，u5的2脚输出1.8v电压，1.8v电压对地连接电容c14,同时该电压作为芯片u7a的3脚输入，u7a的2脚连接了电阻r12,r13,r14；u7a的8脚接锂电的电压vbat-7.4v，对地接电容c17，u7a的1脚8脚之间连接有电阻r11,u7a的4脚接地,u7a的1脚接电阻r16和led6指示灯；实际工作中，当锂电池的vbat-7.4v电压掉落至7.2v以下时，u7a的1脚输出高电平，此时ctl_on/off为高电平，控制芯片u3的3脚为高电平，u3再通过5脚控制场效应管q3关闭，此时锂电池j2的vbat-7.4v电压到负载j3的通路被切断，锂电池无法对负载放电，达到保护锂电池电压过放的目的；同时，当ctl_on/off为高电平时，led6点亮，提示锂电池发生欠压。

在上述的一种电池充放电及保护供电切换电路，还包括电池供电指示模块，供电指示模块包括芯片u7b，锂电池电压vbat-7.4v通过r20电阻连接到u7b的6脚，6脚对地连接r19，另外一路8.7v_charge通过电阻r22连接到u7b的5脚，u7b的5脚对地连接有r23电阻，u7b的7脚连接了指示灯led4和电阻r21至锂电池的电压vbat-7.4v处，当外接电压8.7v_charge接入时，通过u7b芯片的7脚产生高电平，此时led4熄灭，代表外部电源供电；当外接电压8.7v_charge断开时，芯片u7b的7脚产生低电平，此时led4点亮，表示锂电池在供电；从而完成电池供电指示功能。

因此，本实用新型具有如下优点：方便快捷，无需充电式拆卸电池，电池电量不足时自动断电，不会因为长期过放损坏电池，导致频繁更换电池带来的人力物力的损失。有效提高了电池的使用寿命和减少设备因电池问题需要维修更换的工作量，提高设备使用效率。

附图说明

图1为充电控制模块电路结构示意图。

图2为电池放电模块电路结构示意图。

图3为防过放模块电路结构示意图。

图4为电池供电指示电路结构示意图。

图5为本实用新型的模块连接结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

首先介绍本实用新型的电路结构：

包括给充电电池充电的充电控制模块、控制充电电池放电的电池放电模块，以及与电池放电模块连接的控制控制充电电池过放的防过放模块；

所述电池放电模块包括型号为ltc4412的芯片u3和型号为ltc4412的芯片u4；锂电池j2的1脚输出标称电压vbat-7.4v，通过对地电容c9滤波后，进入u3的1脚，u3的2脚接地，u3的3脚接ctl_on/off信号，u3的4脚悬空，u3的6脚接地，u3的5脚接场效应管q3的栅极，q3的栅极和源极之间跨接有电阻r10,q3的漏极经过对地电容c8后，进入u4的1脚，u4的2脚接地，u4的3脚通过电阻r17,r18对9.4v_charge电压分压，u4的5脚的1路通过r9串联led5做电压切换指示，u4的5脚的另一路连接q4的栅极,u4的6脚连接q4的源极，u4的4脚连接q2的栅极，u4的4脚与6脚之间连接电阻r8；当场效应管q2的8.7v_charge电压接入时，q2的源极漏极导通，同时芯片u4的9.4v_charge通过r17,r18分压控制芯片u4的5脚输出高电平，阻值q4导通，这样负载j3就由外接电压8.7v_charge供电，而锂电池的vbat-7.4v被q4阻值，无法对负载j3供电；当场效应管q2的8.7v_charge电压取消时，9.4v_charge同样消失，此时q3,q4分别在u3,u4的控制下导通，使得锂电池的vbat-7.4v通过场效应管q3和q4,单向二极管d4，对地滤波电容c10,c11,及电熔丝f2后对负载j3供电；实现了外接电源和内置锂电池的供电切换。

充电控制模块包括型号为tps5430dda的芯片u1和型号为gs7001-sop8l的芯片u2，外接12v电源通过j1插头引入，通过电熔丝f1,tvs1抑制管，对地电容c3,c4后进入芯片u1的7脚，u1的2,3脚悬空，u1的6脚，7脚接地，5脚对地连接电阻r7,对7脚连接电阻r5，u1的8脚为输出电压，8脚与1脚之间连接滤波电容c2,8脚连接d2二极管，4脚连接对地电阻r2，r1_1,r1_2,8脚通过l1电感后，输出9.4v_charge电压，8脚同时连接有对地电容c5,c6,e1,电阻r6和指示灯led3,9.4v_charge输出电压经过d1二极管后形成电压8.7v_charge,8.7v_charge电压连接了对地电容c1，再通过r3,led2连接至芯片u2的7脚，通过r4,led1连接至芯片u2的1脚，锂电池未充满时led2亮，充满时led1亮，u2的2脚连有对地电阻rts1,u2的3脚接地，u2的8脚作为充电电压8.7v_charge的输入端，经过r1，q1和d3后对锂电池j2充电。

防过放模块包括型号为lm1117s-2.5的芯片u6以及型号为ref3318的芯片u5,比较芯片u7a；锂电池的电压vbat-7.4v连接有对地电容c13,与芯片u6的3脚连接，然后u6的1脚接地，u6的2脚4脚连接作为输出电压2.5v，输出点电压对地连接c15,c16电容，u6输出的2.5v电压作为u5的1脚输入，u5的3脚接地，u5的2脚输出1.8v电压，1.8v电压对地连接电容c14,同时该电压作为芯片u7a的3脚输入，u7a的2脚连接了电阻r12,r13,r14；u7a的8脚接锂电的电压vbat-7.4v，对地接电容c17，u7a的1脚8脚之间连接有电阻r11,u7a的4脚接地,u7a的1脚接电阻r16和led6指示灯；实际工作中，当锂电池的vbat-7.4v电压掉落至7.2v以下时，u7a的1脚输出高电平，此时ctl_on/off为高电平，控制芯片u3的3脚为高电平，u3再通过5脚控制场效应管q3关闭，此时锂电池j2的vbat-7.4v电压到负载j3的通路被切断，锂电池无法对负载放电，达到保护锂电池电压过放的目的；同时，当ctl_on/off为高电平时，led6点亮，提示锂电池发生欠压。

还包括电池供电指示模块，供电指示模块包括芯片u7b，锂电池电压vbat-7.4v通过r20电阻连接到u7b的6脚，6脚对地连接r19，另外一路8.7v_charge通过电阻r22连接到u7b的5脚，u7b的5脚对地连接有r23电阻，u7b的7脚连接了指示灯led4和电阻r21至锂电池的电压vbat-7.4v处，当外接电压8.7v_charge接入时，通过u7b芯片的7脚产生高电平，此时led4熄灭，代表外部电源供电；当外接电压8.7v_charge断开时，芯片u7b的7脚产生低电平，此时led4点亮，表示锂电池在供电；从而完成电池供电指示功能。

工作时，如图所示，

(1)j1为开关电源接入口。先通过ldo降压芯片将外接开关电源电压(本例程外接开关电源为12v)降到略高于被充电电池额定电压，通过u2给电池充电，当电池电压达到额定电压时，u2通过控制q1断开来停止给电池充电，防止过充；

(2)j2接充电电池，比如本例程中接7.4v电池组；j3接负载。

2.1、当不接外接开关电源，只接充电电池/电池组时，电池通过q3，q4给j3负载供电；

2.2、当电池供电一段时间因电池消耗欠电时，通过u7的1脚控制u3，从而关闭电池输出功能，以防止电池过放而损坏。

(3)当外接开关电源j1与电池j2同时接上时，优先用外接电源供电。此时通过u4控制使q4关闭，从而断开电池部分供电，只用开关电源供电，以确保在不是必须的情况下用电池供电。

(4)下部分是电池供电指示灯，当负载是用电池供电时，led4指示灯亮，负载用外接开关电源供电时，该指示灯熄灭。用于辅助判断及分辨供电方式。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。