專利名稱：一種高精度充電器電壓檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
；本發(fā)明屬于電源充電器領(lǐng)域，尤其是涉及一種高精度充電器電壓檢測電路。
背景技術(shù)：
目前，市面上的電池充電器(以下稱充電器)品種繁多，各種充電器的控制管理電 路大同小異，管理方式主要采用的有時間控制，溫度控制和電壓控制(以下以電壓控制為 例)，最常見的充電器管理方式是采用電壓限定方式，即檢測電池最高截止充電電壓，市面 上的充電器一般多為這種檢測方式。這種采用電壓檢測方式，通常采用電壓比較器來完成 (IC)，如常用的LM324，LM358和LM339等(以下稱電壓比較器)，判斷電池是否充足或截止 充電管理，作為電壓比較器，都有利用一個基準(zhǔn)電壓作為比較源，當(dāng)電池電壓低于基準(zhǔn)比較 電壓時，電池充電；當(dāng)電池電壓高于基準(zhǔn)設(shè)定電壓時，停止充電；為此，基準(zhǔn)電壓源就決定 了電池充放電的重要標(biāo)準(zhǔn)。但在實際過程中，一般充電器采用的基準(zhǔn)源是通過穩(wěn)壓管與電 阻串聯(lián)的方式，(專用充電器IC除外)這種基準(zhǔn)源，由于穩(wěn)壓管的離散性，其值偏差較大， 有的高達(dá)0. 2-0. 5V不等，再加上外圍條件的變化，溫度的影響，其值大大的超過了正常范 圍，比如；基準(zhǔn)電壓偏離設(shè)定值0. IV時，電池上的電壓就要偏差0. 2-0. 3V，如果是上偏差， 電池電壓就有可能出現(xiàn)過充，如果是下偏差，那電池就會出現(xiàn)欠壓，沒有充足，如果是充電 器用于鋰電池，那就會出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，輕的過充會對電池壽命造成影響或容量下降，嚴(yán)重 的還會出現(xiàn)電池爆炸危險，所以，對于鋰電池充電器來說要求高，如鋰電限定最高限定電壓 為4. 2V，上述方案中基準(zhǔn)電壓偏差0. IV，那么，充電器的上限截止電壓就會提高到4. 4V，這 足以給電池造成嚴(yán)重?fù)p害，嚴(yán)重時還會引起爆炸(尤其是保護(hù)板性能差的電池)。再如一 般NI-HM電池，一般最高限定電壓在1. 43-1. 45V，要是采用上述的基準(zhǔn)電壓源同樣會影響 電池的充電性能，易造成電池的過充，為了不讓上述現(xiàn)象發(fā)生，一般生產(chǎn)廠家把充電截止電 壓限定在1.4V左右(NI-HM)，由于是外附的基準(zhǔn)源，受各種因素影響，有時是正值，有時是 負(fù)值，不管是正值還是負(fù)值，只要基準(zhǔn)源誤差過大，都會對電池造成嚴(yán)重影響。再如有很多自動化控制中，也常用到電壓比較器，如溫度，光控，壓力等等，如果基 準(zhǔn)比較電壓不能有效穩(wěn)定和準(zhǔn)確，就會對生產(chǎn)或控制過程中造成很多麻煩。采用電壓比較器作為充電器對電池電壓的檢測，電路結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜， 精度低，且受外界條件影響較大，對電池造成的影響是顯而易見的，只是一般用戶不易發(fā)現(xiàn) 而已，再加上采用電壓比較器作為充電器電池電壓檢測時，焊接點多，器件離散性大，基準(zhǔn) 電壓的一致差，這也給生產(chǎn)調(diào)試增加了成本，再加上外附基準(zhǔn)電壓源，功耗大，尤其不適合 由電池供電的電壓檢測埸合，如便攜式數(shù)碼產(chǎn)品和便攜式儀器儀表中的電壓檢測。
發(fā)明內(nèi)容；本發(fā)明的任務(wù)是提供一種低成本高精度的充電器電壓檢測電路，它能在不同的環(huán) 境條件下，解決了低成本和高精度的測試要求。為了解決上述任務(wù)，本發(fā)明采用的解決方案是；一種高精度充電器電壓檢測電路，它由電源整流(1)，充電控制電路(2)，充電電池(3)，采樣電路(4)和充電顯示電路(5)組 成，所述的采樣電路是由低成本高精度的精密穩(wěn)壓IC和二只電阻串聯(lián)分壓組成的電壓采 樣測試電路，其特征在于Ul為精密穩(wěn)壓IC，(如LM431或類似其它型號，通常，人們一般都 是利用LM431作穩(wěn)壓管用，還沒有發(fā)現(xiàn)利用其特性用作電壓比較器)IC通過內(nèi)附的參考電 壓作基準(zhǔn)源，R2R3組成串聯(lián)采樣分壓電路，R2的一端與V2的正極相連，R3的一端接地，R2R3 分壓點直接與Ul的控制極相連，Ul的負(fù)極與Q2的基極相連接，Ul的正極接地，當(dāng)R2R3分 壓點電壓高于或低于Ul內(nèi)部參考電壓時，決定了 Ul的導(dǎo)通或截止，通過Q2控制Q1Q3的基 極，使其Q1Q3導(dǎo)通與關(guān)斷，達(dá)到Vl對V2自動充電與否。在整個充電檢測電路中，采用了一只常用的高精密的可調(diào)式穩(wěn)壓IC，這種高精度 的可調(diào)式IC(以下稱IC)溫度漂移小，檢測精度高(0. 2% )靜態(tài)功耗在極低，自帶標(biāo)準(zhǔn)比較 電壓，為外圍電路得到進(jìn)一步簡化，電路直接由二支分壓電阻進(jìn)行取樣，通過分壓點的電壓 設(shè)定值與IC內(nèi)的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)取樣電壓低于IC內(nèi)部基準(zhǔn)電壓時，IC的陰，陽極為 截止，當(dāng)取樣電壓高于IC基準(zhǔn)電壓時，IC陰，陽極導(dǎo)通，(從導(dǎo)通到截止或從截止到導(dǎo)通，電 壓差只需大于二個毫伏，就能可靠翻轉(zhuǎn))利用IC的這一開關(guān)特性，當(dāng)測試到電池電壓低于 IC內(nèi)基準(zhǔn)電壓時，充電控制電路導(dǎo)通，對電池充電，當(dāng)電池電壓經(jīng)采樣高于IC基準(zhǔn)電壓時， 充電控制電路截止，停止對電池充電，從而達(dá)到自動測試和自動充電的目的。所述的測試電路中，還有二只LED作為充電狀態(tài)指示，LEDl為充電指示，LED2為充 滿指示。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，電壓檢測精度高，(2mV)外圍環(huán)境影響小，功耗小，成本極低(成 本不到0. 06元)除電源外，整個充電管理電路不足0. 4元，如與采用電壓比較電路或運放 電路相比，其成本大幅度下降，由于本發(fā)明外圍元件少，易于微型化和模塊化，性價比高，實 為目前用于電壓檢測電路中一種低成本高精度的電壓檢測電路；
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述；

；圖1為本發(fā)明一實施例電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理框圖；具體實施方式
；參見圖2，圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖，由五部分組成；電源整流⑴為充電時所需的 電壓源，通過AC經(jīng)降壓整流慮波穩(wěn)壓(電源部分可以是AC，也可以是符合要求的DC電源， 可以是線性電源也可是開關(guān)電源)；充電控制電路⑵對充電電流進(jìn)行控制，當(dāng)充電電池電 壓達(dá)到設(shè)定值時，關(guān)斷電源對電池的充電；充電電池(3)被充電電池；采樣電路(4)采樣電 路實時監(jiān)測電池電壓，經(jīng)R2R3分壓采樣，通過Ul導(dǎo)通與否，從而控制(2)的導(dǎo)通與關(guān)斷，達(dá) 到⑴對⑶的有效充電；充電顯示電路(5)由二只LED1，LED2組成，LED2為充電指示， LEDl為電池充滿指示；以下結(jié)合圖1對本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖作進(jìn)一步描述；圖1是本發(fā)明一個實施例，不是 本發(fā)明的唯一形式，也不是對本發(fā)明的進(jìn)一步限定；參見圖1 ；首先對本發(fā)明作如下設(shè)定；Vl為電源整流(1)現(xiàn)假定為DC5V電源，V2 充電電池(3)為被充電池，假定為3. 6V鋰電，充滿時電壓；4. 2V。[0015]電池充電；當(dāng)V1V2接與電路后，R2R3為V2的分壓采樣，R2 一端與V2的正極相連 接，R2接地，R2R3分壓點與Ul控制極相連接，當(dāng)V2電壓低于4. 2V時，分壓值低于Ul內(nèi)部 基準(zhǔn)電壓，Ul為截止，Q2通過LEDl使Q2基極為高電平，Q2截止，Ql基極通過R4與負(fù)極相 連，使Ql導(dǎo)通，Vl對V2充電，同理，Q3經(jīng)R6與Ql基極相連接，也就是當(dāng)Ql導(dǎo)通時，Q3也 導(dǎo)通，LED2亮，Vl對V2充電，LED2為充電指示燈。電池充電完成；當(dāng)V2電壓升至設(shè)定電壓時(4. 2V)R2R3分壓采樣電壓也隨之提高， 當(dāng)分壓點電壓達(dá)到或超過Ul內(nèi)部基準(zhǔn)電壓時(只需2mV)Ul導(dǎo)通，LEDl負(fù)極與Ul負(fù)極相 連，LEDl亮，同時，Q2導(dǎo)通，使得Q1Q3基極為高電平，同時截止，Ql截止停止Vl對V2充電， 并通過R5對V2涓流充電，由于Q3截止LED2熄滅，LEDl和LED2分別指示電池充電狀況由于本發(fā)明電路原理結(jié)構(gòu)簡單，其Ul控制充電電池采樣精度遠(yuǎn)比一般電壓比較 電路IC高，成本約十分之一，一般LM431作穩(wěn)壓管用，本發(fā)明就是利用Ul內(nèi)部基準(zhǔn)電壓與 外測電壓比較，達(dá)到Ul控制Ql的導(dǎo)通與截止，(壓差僅2mV)Ul截止時功耗極低，導(dǎo)通時驅(qū) 動能力強(qiáng)，不僅可以用于各種充電器中作為電壓采樣比較電路，還可以用于其它自動控制， 儀器儀表，和數(shù)碼產(chǎn)品中繼電保護(hù)和壓控檢測電路，由于Ul體積小，便于微型和?？旎?，也 可將外圍部分集成在一塊芯片上，這就可以成為一片高性能，低成本的充電器管理芯片。(圖1為說明書摘要附圖)
權(quán)利要求一種高精度充電器電壓檢測電路，它由電源整流(1)，充電控制電路(2)，充電電池(3)，采樣電路(4)和充電顯示電路(5)組成，U1和R2R3組成的電壓采樣測試電路，其特征在于U1為精密穩(wěn)壓IC，通過內(nèi)附的參考電壓作基準(zhǔn)源，R2R3組成串聯(lián)采樣分壓電路，R2的一端與V2的正極相連，R3的一端接地，R2R3分壓點直接與U1的控制極相連，U1的負(fù)極與Q2的基極相連接，U1的正極接地，當(dāng)R2R3分壓點電壓高于或低于U1內(nèi)部參考電壓時，決定了U1的導(dǎo)通或截止，通過Q2控制Q1Q3的基極，使其Q1Q3導(dǎo)通與關(guān)斷，達(dá)到V1對V2自動充電與否。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度充電器電壓測試電路，其特征在于；LEDl負(fù)極Q2 基極并接于Ul負(fù)極端，LEDl為Ul導(dǎo)通顯示，Q2導(dǎo)通時LEDl亮，提示Ql關(guān)斷，Vl停止對V2 充電，即V2電池已充滿，Q2集電極與Q1Q3的基極并接，LED2，Q3，R6組成充電顯示，當(dāng)Q2 截止時，Q1Q3導(dǎo)通，LED2亮，提示Vl對V2充電。
專利摘要本實用新型公開了一種低成本高精度充電器檢測電路，包括電源整流電路(1)充電控制電路(2)，充電電池V2(3)采樣電路(4)，充電顯示電路(5)組成，其特征在于R2R3分壓取樣，分壓后的電壓信號直接與U1的控制極相連，由U1內(nèi)部自帶的參考電壓與取樣信號電壓進(jìn)行比較，使得U1能按設(shè)定的電壓自動翻轉(zhuǎn)或截止，通過U1控制Q1開關(guān)V1對V2的充電狀況，當(dāng)V2電壓低于最高設(shè)定電壓時，Q1導(dǎo)通，V1對V2充電，當(dāng)V2電壓等于或高于設(shè)定電壓時(＞2mv)Q2導(dǎo)通，Q1截止，V1停止對V2充電，從而達(dá)到V2的最佳充足狀態(tài)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，精度高(0.3％)溫漂小，成本低，工作安全可靠，還可用于其它任何需電壓取樣測試的場合。
文檔編號H02J7/00GK201750179SQ20102024658
公開日2011年2月16日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者陳祖櫟 申請人:亞帝森能源科技(深圳)有限公司