充电电流调制电路及充电器的制作方法

1.本实用新型涉及充电器技术领域，具体涉及一种充电电流调制电路及充电器。


背景技术：

2.在电池充电器电子技术应用中，一般情况下充电器输出电流是由运放的反向端提供一个基准电压，正向端连接采样电阻，利用运放正反端电位相等，输出所需要的充电电流。现有的技术，当ac开关上电后，运放工作后反向端得到基准电压，正向端与反向端电压差为零，采样电阻两端形成运放基准电压的压差，输出回路有固定电流，开启瞬间产生很大的尖峰冲击电流，对电池包产生不利影响，同时输出电流为单一固定值，不能对充电电流进行任意调节改变，已不能适应要求高的充电场合。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种充电电流调制电路及充电器，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。
4.根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种充电电流调制电路，包括：电源电路、与所述电源电路连接的差分放大电路、与所述差分放大电路连接的单片机以及与所述单片机和所述电源电路连接的基准电压调节电路，所述电源电路用于向待充电电池充电，所述差分放大电路用于对待充电电池进行电流采样，并将采样的充电电流进行差分放大，所述单片机用于根据目标电流和放大后的所述充电电流控制所述基准电压调节电路调节基准电压，所述基准电压调节电路根据所述基准电压返回控制信号至所述电源电路，控制所述电源电路将所述充电电流调节至所述目标电流。
5.在一种可选的方式中，所述电源电路包括：第一电容、第二电容、电压转换电路以及第一电阻，所述第一电容的一端与所述待充电电池的正极接以及所述第二电容的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第二电容的另一端接参考地，所述待充电电池的负极接参考地，并通过所述第一电阻接地；所述电压转换电路用于根据所述控制信号对输入的市电进行电压转换后对所述待充电电池进行充电。
6.在一种可选的方式中，所述差分放大电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三电容、第四电容、第五电容以及第一比较器，所述第一比较器的正相输入端通过所述第二电阻与所述第一电阻的一端连接，并通过所述第三电阻接地；所述第一比较器的反相输入端通过所述第四电阻与所述第一电阻的另一端连接，并接地；所述第三电容并联在所述第一电阻的两端，所述第一比较器的反相输入端还通过相互并联的所述第五电阻和所述第五电容与所述第一比较器的输出端连接，所述第一比较器的第四端接参考电压，并通过所述第四电容接地，所述第一比较器的第五端接地；所述第一比较器的输出端与所述单片机连接。
7.在一种可选的方式中，所述差分放大电路还包括：第六电容以及第六电阻，所述第一比较器的输出端与所述第六电阻的一端连接；所述第六电阻的另一端通过所述第六电容
接地，并与所述单片机连接。
8.在一种可选的方式中，所述基准电压调节电路包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二比较器、第七电容、第八电容以及第十电阻；所述第二比较器的同相输入端通过所述第九电阻接参考地，并通过所述第七电容接地；所述第二比较器的反相输入端与所述单片机连接，并通过所述第七电阻接参考电压，以及通过所述第八电阻接地；所述第二比较器的反相输入端还通过相互串联的所述第十电阻和所述第八电容与所述第二比较器的输出端连接，所述第二比较器的输出端与所述电源电路连接。
9.在一种可选的方式中，所述基准电压调节电路还包括：第十一电阻和第十二电阻，所述第十一电阻的一端与所述第七电阻和所述第八电阻的连接处连接，所述第十二电阻的一端与所述第七电阻和所述第八电阻的连接处连接，所述第十一电阻的另一端以及所述第十二电阻的另一端与所述单片机连接。
10.在一种可选的方式中，所述基准电压调节电路还包括：第十三电阻、第十四电阻、第九电容以及第十电容，所述第十四电阻的一端与所述第七电阻和所述第八电阻的连接处连接，同时通过所述第十电容接地，所述第十四电阻的另一端通过所述第十三电阻与所述单片机连接，并通过所述第九电容接地。
11.在一种可选的方式中，所述基准电压调节电路还包括：第十五电阻、第十六电阻以及第一二极管，所述第十五电阻的一端与所述第二比较器的反相输入端连接，另一端与所述第七电阻和所述第八电阻的连接处连接；所述第二比较器的输出端通过所述第十六电阻与所述电源电路连接，所述第一二极管的阳极通过所述第十六电阻与所述第二比较器的输出端连接，所述第一二极管的阴极与所述电源电路连接。
12.在一种可选的方式中，所述基准电压调节电路还包括光耦合器，所述光耦合器的第一端与所述第一二极管的阴极连接，所述光耦合器的第二端接地，所述光耦合器的第三端和第四端与所述电源电路连接。
13.根据本实用新型实施例的另一个方面，提供了一种充电器，包括前述的充电电流调制电路。
14.本实用新型实施例的充电电流调制电路包括：电源电路、与所述电源电路连接的差分放大电路、与所述差分放大电路连接的单片机以及与所述单片机和所述电源电路连接的基准电压调节电路，所述电源电路用于向待充电电池充电，所述差分放大电路用于对待充电电池进行电流采样，并将采样的充电电流进行差分放大，所述单片机用于根据目标电流和放大后的所述充电电流控制所述基准电压调节电路调节基准电压，所述基准电压调节电路根据所述基准电压返回控制信号至所述电源电路，控制所述电源电路将所述充电电流调节至所述目标电流，通过基准电压调节电路能够对基准电压进行粗调和细调，从而能够快速精准调制充电电流，防止充电电流急剧变化，减小了开机电流冲击，提高了产品可靠性，有利于提高产品的综合竟争力。
15.上述说明仅是本实用新型实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
16.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
17.图1示出了本实用新型实施例提供的充电电流调制电路的结构示意图；
18.图2示出了本实用新型实施例提供的充电电流调制电路中的差分放大电路示意图；
19.图3示出了本实用新型实施例提供的充电电流调制电路中的基准电压调节电路示意图。
具体实施方式
20.下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
21.图1示出了本实用新型实施例提供的充电电流调制电路的电路示意图。如图1所示，充电电流调制电路包括：电源电路11、与所述电源电路11连接的差分放大电路12、与所述差分放大电路12连接的单片机13以及与所述单片机13和所述电源电路11连接的基准电压调节电路14，所述电源电路11用于向待充电电池充电，所述差分放大电路12用于对充电电流进行电流采样，并将采样的充电电流进行差分放大，所述单片机13用于根据目标电流和放大后的所述充电电流控制所述基准电压调节电路14调节基准电压，所述基准电压调节电路14根据所述基准电压返回控制信号至所述电源电路11，控制所述电源电路11将所述充电电流调节至所述目标电流。本实用新型实施例的充电电流调制电路通过基准电压调节电路能够对基准电压进行粗调和细调，从而能够快速精准调制充电电流，防止充电电流急剧变化，减小了开机电流冲击，提高了产品可靠性，有利于提高产品的综合竟争力。
22.在本实用新型实施例中，所述电源电路11包括：第一电容c1、第二电容c2、电压转换电路111以及第一电阻r1；所述第一电容c1的一端与所述待充电电池的正极c+接以及所述第二电容c2的一端连接，所述第一电容c1 的另一端接地gnd，所述第二电容c2的另一端接参考地gnd1，所述待充电电池的负极c
‑
接参考地gnd1，并通过所述第一电阻r1接地gnd。所述电压转换电路111用于根据所述控制信号ctrl对输入的市电进行电压转换后对待充电电池(图未示)进行充电。其中，第一电阻r1为用于充电电流采样的采样电阻，参考地gnd为与待充电电池的负极c
‑
等电势。
23.差分放大电路12包括：第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5以及第一比较器u1，所述第一比较器u1的正相输入端通过所述第二电阻r2与所述第一电阻r1的一端连接，并通过所述第三电阻r3接地gnd，所述第一比较器u1的反相输入端通过所述第四电阻r4与所述第一电阻r1的另一端连接，并接地gnd，所述第三电容c3并联在所述第一电阻r1的两端，所述第一比较器u1的反相输入端还通过相互并联的所述第五电阻r5和所述第五电容c5与所述第一比较器u1的输出端连接，所述第一比较器u1的第四端接+5v的参考电压，并通过所述第四电容c4接地，所述第一比较器u1的第五
端接地gnd；所述第一比较器u1的输出端与所述单片机13连接。差分放大电路12还包括：第六电容c6以及第六电阻r6，所述第一比较器u1的输出端与所述第六电阻 r6的一端连接；所述第六电阻r6的另一端通过所述第六电容c6接地，并与所述单片机13连接。通过第一电阻r1进行充电电流采样，并通过第一电阻 r1转为电压，差分放大电路12中的第一比较器u1的正相输入端和反相输入端分别连接在第一电阻r1的两端，第一比较器u1的正相输入端和反相输入端的电压与第一电阻r1两端的电压相等，通过第一比较器u1进行差分放大后输出，放大倍数为r5/r4。然后通过第六电容c6和第六电阻r6构成的充电电流adc采用滤波电路进行滤波，并输出至单片机13。
24.基准电压调节电路14包括：第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第二比较器u2、第七电容c7、第八电容c8以及第十电阻r10，所述第二比较器u2的同相输入端通过所述第九电阻r9接参考地gnd1，并通过所述第七电容c7接地，所述第二比较器u2的反相输入端与所述单片机13连接，并通过所述第七电阻r7接参考电压，以及通过所述第八电阻r8接地gnd，所述第二比较器u2的反相输入端还通过相互串联的所述第十电阻r10和所述第八电容c8与所述第二比较器u2的输出端连接，所述第二比较器u2的输出端与所述电源电路11连接。第七电阻r7和第八电阻r8为分压电阻，用于向第二比较器u2的反相输入端提供基准电压，单片机13根据放大后的采样电流以及预存的目标电流输出第一基准电压调节信号pwm_i至第二比较器u2 的反相输入端，以对基准电压进行粗调。具体地，增大或减小第一基准电压调节信号pwm_i的占空比，可以增大或减小第二比较器u2的反相输入端的基准电压，实现基准电压的粗调。第二比较器u2的同相输入端通过所述第九电阻r9接参考地gnd1，即第二比较器u2的同相输入端与待充电电池的负极c
‑
等电势。当调节到第二比较器u2的同相输入端的电压与反相输入端的基准电压相等时，待充电电池的充电电流与目标电流相等。
25.基准电压调节电路14还包括：第十一电阻r11和第十二电阻r12，所述第十一电阻r11的一端与所述第七电阻r7和所述第八电阻r8的连接处连接，所述第十二电阻r12的一端与所述第七电阻r7和所述第八电阻r8的连接处连接，所述第十一电阻r11的另一端以及所述第十二电阻r12的另一端与所述单片机13连接。单片机13根据放大后的采样电流以及预存的目标电流分别输出第二基准电压调节信号rdacr1至第十一电阻r11的另一端以及输出第三基准电压调节信号rdacr2至第十二电阻r12的另一端，以对基准电压进行细调。具体地，通过第二基准电压调节信号rdacr1和第三基准电压调节信号rdacr2分别控制第十一电阻r11和第十二电阻r12接入或不接入充电电流调制电路。第十一电阻r11和/或第十二电阻r12接入充电电流调制电路时，与第八电阻r8并联，微调与第七电阻r7进行分压的分压电阻的值，进而达到微调输入到第二比较器u2的反相输入端的基准电压的目的。其中，单片机13可以为现有的任一能实现上述功能的单片机或处理器，在此并不作具体限制。
26.基准电压调节电路14还包括：第十三电阻r13、第十四电阻r14、第九电容c9以及第十电容c10，所述第十四电阻r14的一端与所述第七电阻r7 和所述第八电阻r8的连接处连接，同时通过所述第十电容c10接地gnd，所述第十四电阻r14的另一端通过所述第十三电阻r13与所述单片机13连接，并通过所述第九电容c9接地gnd。第十三电阻r13、第十四电阻r14、第九电容c9以及第十电容c10构成rc滤波电路，用于对单片机13输入的第一基准电压调节信号pwm_i进行滤波处理。
27.基准电压调节电路14还包括：第十五电阻r15、第十六电阻r16以及第一二极管d1，
所述第十五电阻r15的一端与所述第二比较器u2的反相输入端连接，另一端与所述第七电阻r7和所述第八电阻r8的连接处连接，所述第二比较器u2的输出端通过所述第十六电阻r16与所述电源电路11连接，所述第一二极管d1的阳极通过所述第十六电阻r16与所述第二比较器u2的输出端连接，所述第一二极管d1的阴极与所述电源电路11连接。第九电阻 r9和第十五电阻r15为偏置电阻，第十六电阻r16为比较器u2的限流电路，用于保护电路中的其他元器件。
28.基准电压调节电路14还包括光耦合器u3，所述光耦合器u3的第一端与所述第一二极管d1的阴极连接，所述光耦合器u3的第二端接地，所述光耦合器u3的第三端和第四端与所述电源电路11连接。光耦合器u3中包括发光二极管和开关，第二比较器u2输出的控制信号驱动发光二极管发光，进行控制光耦合器u3的第三端和第四端连接，进而控制电源电路11调节输出的充电电流。
29.本实用新型实施例的电压转换电路111中包括整流电路和变压器电路，输入的市电经整流电路进行整流处理后，由变压器电路进行处理然后输出所需要的充电电流，基准电压调节电路14输出的控制信号ctrl传输至变压器电路中的初级，达到调节输出的充电电流的目的。其中，整流电路可以为任一半波整流或全波整流，变压器电路可以为任一包括初级和次级的变压器电路。
30.充电电流调制电路的具体工作原理如下：
31.当电源电路11接市电后，待充电电池的负极c
‑
通过第一电阻r1接地 gnd、待充电电池的正极c+通过第一电容c1接地gnd，差分放大电路12 通过第一电阻r1采样充电电流，第一比较器u1对采样的充电电流进行差分放大后传输至单片机13，单片机13根据充电电流和预存的目标电流调节基准电压，具体地，单片机13输出第一基准电压调节信号pwm_i至第二比较器 u2的反相输入端，以对基准电压进行粗调，同时输出第二基准电压调节信号 rdacr1至第十一电阻r11的另一端以及输出第三基准电压调节信号 rdacr2至第十二电阻r12的另一端，以对基准电压进行细调，第二比较器 u2的同相输入端通过第九电阻r9接参考地gnd1，即第二比较器u2的同相输入端与待充电电池的负极c
‑
等电势，可以用于表征实际的充电电流。第二比较器u2对充电电流和基准电流进行比较，通过光耦合器u3输出控制信号 ctrl至电源电路11，具体光耦合器u3把根据采样的充电电流得到的控制信号ctrl反馈到电源电路11中变压器电路的初级以调整充电电流，根据调整的充电电流调整第一基准电压调节信号pwm
‑
i的占空比，形成闭环网络。第二比较器u2的反相输入端通过分压的第七电阻r7和第八电阻r8对参考电压+5v进行分压得到一个基准电压，母线电流走向从待充电电池的负极c
‑
经过采样电阻r1流入到第二比较器u2的同相输入端。第二比较器u2工作稳定后，正相输入端和反向输入端的电压相等，采样电阻r1上压差形成额度输出电流，第十一电阻r11和第十电阻r12负责调节基准电压，当前充电电流通过第一电阻r1采样后通过第一比较器u1差分放大r5/r4的倍数后，经过 i
‑
c采样回单片机13，单片机13计算调节第一基准电压调节信号pwm
‑
i的占空比能实现输出最大和最小电流范围值，通过软件把改变第一基准电压调节信号pwm
‑
i对应的输出电流数值预先写入单片机13的寄存器，当通讯串口 uart接收到充电电流增大的指令后，当前充电电流和目标电流做差，需增大第一基准电压调节信号pwm
‑
i的占空比，第一基准电压调节信号pwm
‑
i 经过第十三电阻r13、第九电容c9、第十四电阻r14以及第十电容c10滤波成平滑的电压，会使基准电压抬高，此时软件可以直接调出
写入单片机寄存器内部的目标电流数值，单片机io口的第一基准电压调节信号pwm
‑
i输出对应的占空比，同时通过第二基准电压调节信号rdacr1和第三基准电压调节信号rdacr2分别控制第十一电阻r11和第十二电阻r12接入或不接入充电电流调制电路，即完成了输出电流实现增大至目标值，通过基准电压调节电路能够对基准电压进行粗调和细调，从而实现了快速精准调制输出电流的目的，能够提高电池包效率，提高了产品可靠性。
32.本实用新型实施例还提供一种充电器，包括前述的充电电流调制电路，能够精准调制充电电流，降低产品的保护设计成本，同时提高了电池包效率，减小了开机电流冲击，提高了产品可靠性，有利于提高产品的综合竟争力。
33.本实用新型实施例的充电电流调制电路包括：电源电路、与所述电源电路连接的差分放大电路、与所述差分放大电路连接的单片机以及与所述单片机和所述电源电路连接的基准电压调节电路，所述电源电路用于向待充电电池充电，所述差分放大电路用于对待充电电池进行电流采样，并将采样的充电电流进行差分放大，所述单片机根据目标电流和放大后的所述充电电流控制所述基准电压调节电路调节基准电压，所述基准电压调节电路根据所述基准电压返回控制信号至所述电源电路，控制所述电源电路将所述充电电流调节至所述目标电流，通过基准电压调节电路能够对基准电压进行粗调和细调，从而能够快速精准调制充电电流，防止充电电流急剧变化，减小了开机电流冲击，提高了产品可靠性，有利于提高产品的综合竟争力。
34.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
35.类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
36.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
37.应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。