專利名稱：一種鎳氫電池的充電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及終端設備的電池充電裝置，尤其是一種低成本的鎳氫電池充 電裝置。
背景技術：
隨著電子產(chǎn)品的不斷普及，尤其是終端類電子產(chǎn)品的種類越來越多，這些產(chǎn) 品大多采用電池供電，而鎳氫電池以其成本低、能量密度大、充電次數(shù)多、記憶 效應小、不含汞鎘等有害金屬安全環(huán)保等一系列優(yōu)點被廣泛的采用，鎳氫電池充 電控制過程相對比較復雜，雖然其支持恒壓浮充方式，但是容易出現(xiàn)過充，導致 電池損壞。高檔的鎳氫充電模塊用的是-DELTA V檢測電池電壓來判斷電池是否 充滿，但是這個參數(shù)值只有20mV左右，很多充電電源的紋波足以將其淹沒掉， 因此要準確的判斷-DELTA V參數(shù)，則要求很穩(wěn)的充電電源以及很高的A/D電壓 采樣精度來判斷，所以高檔的鎳氫充電器內部一般都包含穩(wěn)定度較高的充電電壓 源，和A/D采樣精度高的單片機控制模塊(MCU)，并配有復雜的控制電路來完成 整個充電控制過程，這使得其成本很高，很難在講求低成本的終端設備中大量使 用。目前已有的鎳氫電池的低成本充電方式有以下幾種恒流充電恒流充電是最長見的鎳氫電池充電方式，就是用0.1C小電流充 電，慢慢恢復電池電能，優(yōu)點是對電池使用壽命有好處，但會出現(xiàn)過充；缺點是 充電時間過長，達到十個小時以上，在終端產(chǎn)品應用中容易引起用戶的抱怨。恒壓浮充是將充電電壓設定在鎳氫電池充飽的最高電壓附近，長時間恒壓 充電，對于空電池，剛開始充電電流較大，后面逐漸減小，最后小于0.1C涓流充電。這種方法的好處是比恒流方式充電時間縮短，但是由于鎳氫電池本身特性的一致性不好會導致充電結束時充電電流無法降低到0. 1C以下而長時間充電出 現(xiàn)電池過充發(fā)熱，甚至漏液損壞的問題無法解決，對電池特性一致性要求很高， 反而增加了電池成本。定時控制充電采用大于0.4C的大電流快速充電，電池短時間內充飽，設 定一個固定充電時間，時間一到充電停止，這種方式可以用更短時間充飽電池，但是時間的控制同樣比較復雜，很多是采用經(jīng)驗值來判定，而且當充電過程中出 現(xiàn)中斷，重新上電后需要重新計時，對于經(jīng)常停電的情況，導致電池過充問題依 然存在。同時過于復雜的定時控制狀態(tài)需要更強大的MCU充電管理模塊控制完 成，其造價成本反而上升。電壓控制方式把充電過程分為大電流快充和小電流浮充兩種方式，容易檢 測的是電池的最高電壓。充電過程中，當電池電壓達到規(guī)定值后，立即停止快速 充電。這種控制方法的缺點是電池充足電的最高電壓隨環(huán)境溫度、充電速率而 變，而且電池組中各單體電池的最高充電壓也有差別，因此采用這種方法不可能 非常準確地判斷電池已足充電。以上的電流相關控制方式中，均需要一個恒流控制電路，該電路目前一般是 采用調整管來實現(xiàn)，調整管則采用MOS管或者雙極性三極管，在大電流恒流時調 整管上熱耗散很大，需要加很大的散熱片， 一方面增加了成本，同時也造成功耗 的浪費。實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種鎳氫電池的充電裝置，該裝置 不僅可以解決現(xiàn)有鎳氫電池充電裝置中存在諸多弊端和問題，而且成本低廉，更 適合消費類電子產(chǎn)品應用。一種鎳氫電池的充電裝置，包括電源模塊、電流采樣模塊、電壓誤差放大和 采樣A/D模塊、被充電電路模塊以及充電狀態(tài)控制模塊，所述充電狀態(tài)控制模塊 具有數(shù)據(jù)采集接口和充電控制接口，其中，被充電電路模塊通過電流采樣模塊與 電源模塊相連，電壓誤差放大和采樣A/D模塊與電流采樣模塊連接，充電狀態(tài)控 制模塊連接于電壓誤差放大和采樣A/D模塊與電源模塊之間，所述電源模塊包括 降壓BUCK型直流/直流轉換(DC/DC)電路模塊和充電電源反饋模塊；所述電流 采樣模塊是一個電阻。所述充電電源反饋模塊包括第一電阻、第二電阻以及三極電壓控制電路，所 述第一電阻連接于直流/直流轉換電路模塊與第二電阻之間，所述第二電阻連接 于直流/直流轉換電路模塊與地之間，所述多極電壓控制電路與第二電阻并聯(lián)連 接。所述三級電壓控制電路包括三組電阻及復合三級管；每組電阻及復合三級管 中，電阻一端連接在同組的復合三級管的發(fā)射級，另一端接于所述第二電阻的一4端，復合三級管的集電級接地，基級連接于所述充電狀態(tài)控制模塊。 所述充電控制接口采用多級充電電壓電流控制方式。所述電壓誤差放大和采樣A/D模塊包括一個用于電壓誤差放大的放大器和 一個A/D轉換模塊，放大器的正級連接在直流/直流轉換電路模塊與電流采樣模 塊之間，負級連接在電流采樣模塊與被充電電路模塊之間。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型用充電電源反饋模塊控制充電電源的DC/DC 電路的輸出電壓，進而控制充電電流，克服了以往技術中采用調整管方式控制電 流的高成本、高損耗的問題；且本實用新型采用廉價的電阻來實現(xiàn)電流采樣，同 時利用終端設備中最常見的A/D轉換模塊完成充電電流參數(shù)的獲??；本實用新型 的充電控制接口采用多級充電電壓電流控制方式，克服了以往模擬反饋控制方式 電路復雜，成本高，電路調試難度大，可生產(chǎn)性差的問題。
圖1本實用新型所述裝置的原理框圖；圖2是本實用新型局部電路連接示意圖一；圖3是本實用新型局部電路連接示意圖二。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1所示，電源模塊采用降壓BUCK型DC/DC電路101，現(xiàn)有的DC/DC電 路通常有一個電阻型的反饋控制網(wǎng)絡，本實用新型中釆用充電電源反饋模塊106 替換該控制網(wǎng)絡，通過調整充電電源反饋模塊106的反饋參數(shù)值即可達到調整 DC/DC輸出電壓的目的，調整輸出電壓可以直接改變被充電電路模塊103的電流。 電流采樣模塊102完成充電電流模擬量的采樣并轉換為電壓量,采樣結果被送到 電壓誤差放大和采樣A/D模塊104轉換為數(shù)字電流信號，這個數(shù)字電流信號通過 充電狀態(tài)控制模塊105的數(shù)據(jù)采集接口送給充電狀態(tài)控制模塊105進行處理，處 理結果通過其充電控制接口送給充電電源反饋模塊106，充電電源反饋模塊106 根據(jù)充電狀態(tài)控制模塊105送來的控制信號，調整其反饋參數(shù)，改變充電電源 IOI輸出電壓，從而達到調整充電電流的目的。電流采樣模塊102和電壓誤差放大和采樣A/D模塊104工作流程為電流采 樣模塊102采集電流模擬量并轉換為電壓量，電壓誤差放大和采樣A/D模塊104對這個比較微弱的電壓量進行誤差放大，然后經(jīng)過A/D轉換為數(shù)字電壓量，這個 數(shù)字電壓量與采集前的模擬電流量有嚴格的對應關系。充電狀態(tài)控制模塊105的工作流程為充電狀態(tài)控制模塊105從其數(shù)據(jù)采集 接口讀取電壓誤差放大和采樣A/D模塊104送來的數(shù)字電流數(shù)據(jù)，根據(jù)一定的算 法和充電控制規(guī)則對這個數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)電池充電情況調整充電電流，達到 為電池充電的目的。充電狀態(tài)控制模塊105調整充電電流的方式是，通過其充電 控制接口發(fā)送多級控制信號，用來調整充電電源反饋模塊106的反饋參數(shù)，該參 數(shù)用來調整充電電源的輸出電壓，此輸出電壓與充電電流為一一對應關系。充電電源反饋模塊106的工作方式是將充電狀態(tài)控制模塊105送來的多級 控制信號處理成不同的電阻數(shù)值，從而改變了 DC/DC電路模塊101的反饋分壓比， 不同的級別代表不同的電壓，不同電壓產(chǎn)生不同的充電電流。如圖2所示，電壓誤差放大和采樣A/D模塊104包括一個用于電壓誤差放大 的放大器和一個A/D轉換模塊，放大器的正級連接在DC/DC電路模塊101與電流 采樣模塊102之間，負級連接在電流采樣模塊102與被充電電路模塊103之間。如圖3所示，是本實用新型采用三級充電電壓電流控制方式時的充電電源反 饋模塊106的具體電路及與其他模塊的連接示意圖，DC/DC電路模塊101的Vout 經(jīng)電容C濾波后，不僅輸出給與被充電電路模塊103連接的電流采樣模塊102, 還輸出給充電電源反饋模塊106的電阻R1， R1與R2串聯(lián)，R2連接與DC/DC電 路模塊101與地之間，三級電壓控制電路與R2并聯(lián)連接。三級電壓控制電路包 括三組電阻及復合三級管，分別為電阻R3、 R4、 R5，復合三級管Q1、 Q2、 Q3，電 阻R3、 R4、 R5的一端分別與復合三級管Q1、 Q2、 Q3的發(fā)射級連接，另一端連接 在R2與R1之間，復合三級管Q1、 Q2、 Q3的集電級接地，基級連接于充電狀態(tài) 控制模塊105。本實用新型的充電壓控制電路不限于三級，根據(jù)實際需要還可以是其他如四 級、五級等。
權利要求1、一種鎳氫電池的充電裝置，包括電源模塊、電流采樣模塊、電壓誤差放大和采樣A/D模塊、被充電電路模塊以及充電狀態(tài)控制模塊，所述充電狀態(tài)控制模塊具有數(shù)據(jù)采集接口和充電控制接口，其中，被充電電路模塊通過電流采樣模塊與電源模塊相連，電壓誤差放大和采樣A/D模塊與電流采樣模塊連接，充電狀態(tài)控制模塊連接于電壓誤差放大和采樣A/D模塊與電源模塊之間，其特征在于，所述電源模塊包括降壓BUCK型直流/直流轉換電路模塊和充電電源反饋模塊；所述電流采樣模塊是一個電阻。
2、 如權利要求1所述的鎳氫電池的充電裝置，其特征在于，所述充電電源 反饋模塊包括第一電阻、第二電阻以及三極電壓控制電路，所述第一電阻連接于 直流/直流轉換電路模塊與第二電阻之間，所述第二電阻連接于直流/直流轉換電 路模塊與地之間，所述三極電壓控制電路與第二電阻并聯(lián)連接。
3、 如權利要求1或2所述的鎳氫電池的充電裝置，其特征在于，所述三級 電壓控制電路包括三組電阻及復合三級管；每組電阻及復合三級管中，電阻一端 連接在同組的復合三級管的發(fā)射級，另一端接于所述第二電阻的一端，復合三級 管的集電級接地，基級連接于所述充電狀態(tài)控制模塊。
4、 如權利要求1所述的鎳氫電池的充電裝置，其特征在于，所述充電控制 接口采用多級電壓電流控制方式。
5、 如權利要求1或2所述的鎳氫電池的充電裝置，其特征在于，所述電壓 誤差放大和采樣A/D模塊包括一個用于電壓誤差放大的放大器和一個A/D轉換模 塊，放大器的正級連接在直流/直流轉換電路模塊與電流采樣模塊之間，負級連 接在電流采樣模塊與被充電電路模塊之間。
專利摘要本實用新型涉及一種鎳氫電池充電裝置，包括電源模塊、電流采樣模塊、電壓誤差放大和采樣A/D模塊、被充電電路模塊、充電狀態(tài)控制模塊，電源模塊包括降壓BUCK型直流/直流轉換(DC/DC)電路模塊和充電電源反饋模塊；本實用新型用充電電源反饋模塊控制充電電源的DC/DC電路的輸出電壓，進而控制充電電流，克服了以往技術中采用調整管方式控制電流的高成本、高損耗的問題；且本實用新型采用廉價的電阻來實現(xiàn)電流采樣模塊，同時利用終端設備中最常見的A/D轉換模塊完成充電電流參數(shù)的獲?。豢朔艘酝M反饋控制方式電路復雜，成本高，電路調試難度大，可生產(chǎn)性差的問題。
文檔編號G05F1/46GK201167240SQ200720171249
公開日2008年12月17日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權日2007年11月30日
發(fā)明者毅 周 申請人:中興通訊股份有限公司