一種雙通道可變放電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙通道可變放電系統(tǒng)，包括電源、開關(guān)S1，還包括與電源相連的芯片U1、與芯片U1的輸出端分別相連的放電電路、放大器電路，其中放電電路以5V/1A恒壓恒流放電，放大器電路以5V/2A恒壓恒流放電。本實用新型的系統(tǒng)，放電電路、放大器電路兩種不同的恒壓恒流放電適用于市面上絕大多數(shù)的電子類產(chǎn)品。既可以單一通道輸出，也可以雙通道同時輸出，人性化設(shè)置，符合大眾需求。
【專利說明】—種雙通道可變放電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電池管理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種雙通道可變放電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]改革開放以來，我國經(jīng)濟和科技迅猛發(fā)展，各種功能強大的電子類產(chǎn)品布滿市場，給人們的工作和生活帶來無窮的便利。能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)今世界能源工業(yè)發(fā)展面臨的兩大挑戰(zhàn)，因此開展儲能電池勢在必行。動力電池已廣泛應(yīng)用于人類的生活和工作中，如燃料電池、鉛酸電池以及鋰離子電池等等。而今的電子產(chǎn)品都離不開電源，毫無疑問，移動電源、備用電源等能源類電子產(chǎn)品應(yīng)時而生。
[0003]鋰離子電池具備能量密度高、輸出功率高、壽命長、充放電效率高、適用溫度范圍寬、自放電低、負(fù)載特性好、溫度存儲性能好、低內(nèi)阻、無記憶效應(yīng)、可實現(xiàn)快速充電、安全性高、可靠性高、成本低以及可重復(fù)使用等特征，成為目前電池類工業(yè)中最為暢銷的電池，并且廣泛引用于觸屏手機、平板電腦、筆記本以及移動電源等。然而，在復(fù)雜的外部環(huán)境干擾下，鋰離子電池的安全問題成為一個巨大的隱患，容易引起電火花、燃燒甚至爆炸，因此，毫無疑問鋰離子電池需要外加一個電路對其進行控制和管理。而目前，大多數(shù)電源類產(chǎn)品的放電電路仍然不夠完善。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種雙通道可變放電系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]—種雙通道可變放電系統(tǒng),包括電源、開關(guān)SI,還包括與電源相連的芯片U1、與芯片Ul的輸出端分別相連的放電電路、放大器電路，
[0007]所述的芯片U1，包含引腳 VBAT、SWP、SWN、V0UT、LD00UT、FB、LD0SENSE、LB0、PG00D，開關(guān)SI的一端連接電源正極，另一端第一支路接引腳VBAT，第二支路接電感LI后分別與引腳SWP、SWN相接，第三支路接電容Cl后接地；
[0008]所述的放電電路，包含電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8和用于接負(fù)載的USBI，引腳VOUT與USBl相連，引腳FB分別與電阻R3、R4的一端相連，R3的另一端接引腳VOUT，R4的另一端接地，引腳LBO、PGOOD分別接電阻R7、R8后接地；引腳LDOOUT與引腳V+相連，引腳LDOSENSE分別與電阻R5、R6的一端相連，電阻R5的另一端接引腳LD00UT，電阻R6的另一端接地；通過上述電路設(shè)計，從兩引腳VOUT以及LDOOUT以二路5V/1A恒流恒壓輸出；
[0009]所述的放大器電路，包含電阻R9、RIO、R12，可變電阻器R11，三極管Q1、用于接負(fù)載的USB2和芯片U2，其中芯片U2包含引腳V+、+IN、V-、-1N、OUTPUT，USB2的一端接地，另一端的第一支路接電阻R11、RlO后連接芯片U2的引腳+IN，第二支路接電阻R9后連接引腳-1N，引腳V-接地，三極管Ql的基極接引腳OUTPUT，集電極接引腳-1N，發(fā)射極接電阻R12的一端，電阻R12的另一端接地，同時Ql的發(fā)射極接USB2非接地的一端；通過放大器電路將由引腳LDOOUT輸出的5V/1A保持電壓值不變、電流放大，最終以5V/2A輸出，其中電流放大效果可通過調(diào)節(jié)Rll的阻值大小來改變輸出的電流值大小。
[0010]所述的芯片U1，還包含引腳LB1、SKINEN、EN，引腳LBI分別與電阻R1、R2的一端相連，電阻Rl的另一端接開關(guān)SI，電阻R2的另一端接地，引腳SKINEN、EN分別與開關(guān)SI相連接。通過芯片Ul的三個引腳分別是LB1、SKINEN、EN、LDOEN進行低電量能源保存模式的控制，由引腳LBI進行低電量電壓對比，若電壓低于最低截止電壓，則由引腳SKINEN啟動低能量安全保護模式，而引腳EN以及LDO 二路輸出電路的輸入端與分別與芯片內(nèi)置的兩個后座閥門連接，關(guān)閉閥門，則截止電流輸入，引腳EN和LDOEN則無輸入，二路引腳VOUT和LDOOUT沒有輸出，可回到地引腳GND ;若引腳LBI判斷高于最低截止電壓則可以無須引腳SKINEN啟動低電量能源保存模式，引腳EN以及LDOEN則有輸入，引腳VOUT和LDOOUT有輸出；即在電源為電池組時，當(dāng)放電至電池組低于最小截止電壓時,芯片Ul切斷電路，則放電結(jié)束，達到防過放的目的，在放電過程中更安全，且有利于電池組可持續(xù)使用，增大了電池組的使用壽命。
[0011]所述的芯片Ul的型號為TPS61120，所述的芯片U2的型號為LMV612。
[0012]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0013]1、適用范圍廣:通過兩個引腳FB和LDOSENSE對兩路電路輸出的電壓值進行調(diào)節(jié)和控制，保證輸出電壓為5V，以及相關(guān)電阻值的合理設(shè)置，保證了從引腳VOUT和LDOOUT的二路輸出都為5V/1A恒壓恒流輸出，從而放電電路以5V/1A恒壓恒流放電，放大器電路的5V/1A輸出通過放大芯片U2放大電流的數(shù)值，以5V/2A輸出。兩路不同的恒壓恒流放電適用于市面上絕大多數(shù)的電子類產(chǎn)品。既可以單一通道輸出，也可以雙通道同時輸出，人性化設(shè)置，符合大眾需求。
[0014]2、通過調(diào)整放大器電路中的可變電阻器Rll的大小，即可改變輸出電流的數(shù)值，能夠滿足部分特殊電子產(chǎn)品的需求，比較實用。
[0015]3、電池在放電過程中實現(xiàn)一個DC-DC升壓轉(zhuǎn)換，并且以恒定電流輸出，保證電池組安全恒定放電。
[0016]4、整個簡易放電電路適用于各種電池，可引用于單體電池、兩串并聯(lián)電池組、三串并聯(lián)電池組甚至四串并聯(lián)電池組中，引用面之廣，可以滿足現(xiàn)在市面上所有小電源類產(chǎn)品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型所述的一種雙通道可變放電系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖2為圖1所述系統(tǒng)的電路圖；
[0019]圖3為圖1所述系統(tǒng)的放電電路的局部放大圖；
[0020]圖4為圖1所述系統(tǒng)的放大器電路的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0022]如圖1、2、3、4，一種雙通道可變放電系統(tǒng)，包括電源、開關(guān)SI，還包括與電源相連的芯片U1、與芯片Ul的輸出端分別相連的放電電路、放大器電路，[0023]所述的芯片U1，包含引腳 VBAT、SWP、SWN、V0UT、LD00UT、FB、LD0SENSE、LB0、PG00D、LB1、SKINEN、EN，開關(guān)SI的一端連接電源正極，另一端第一支路接引腳VBAT，第二支路接電感LI后分別與引腳SWP、SWN相接，第三支路接電容Cl后接地，引腳LBI分別與電阻R1、R2的一端相連，電阻Rl的另一端接開關(guān)SI，電阻R2的另一端接地，引腳SKINEN、EN分別與開關(guān)SI相連接；由引腳SKIEN判斷電池是否電壓值大于3V，若符合此要求則不會啟動低能量保存模式，即可接通二路輸入，引腳EN和LDOEN是二路輸出的輸入端，與芯片中兩個后座閥門連接，如果啟動低能量模式，則兩個閥門關(guān)閉，那么二路輸出終止；芯片Ul的型號為TPS61120 ；
[0024]如圖2、3，所述的放電電路，見圖3中框線內(nèi)部分所示，包含電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8和用于接負(fù)載的USB1，引腳VOUT與USBl相連，引腳FB分別與電阻R3、R4的一端相連，R3的另一端接引腳VOUT，R4的另一端接地，引腳LBO、PGOOD分別接電阻R7、R8后接地；弓丨腳LDOOUT與引腳V+相連，引腳LDOSENSE分別與電阻R5、R6的一端相連，電阻R5的另一端接引腳LDOOUT，電阻R6的另一端接地；
[0025]如圖2、4，所述的放大器電路，見圖3中框線內(nèi)部分所示，包含電阻R9、RIO、R12，可變電阻器R11，三極管Q1、用于接負(fù)載的USB2和芯片U2，其中芯片U2包含引腳V+、+IN、V-、-1N、0UTPUT，USB2的一端接地，另一端的第一支路接電阻Rll、RlO后連接芯片U2的引腳+IN，第二支路接電阻R9后連接引腳-1N，引腳V-接地，三極管Ql的基極接引腳OUTPUT，集電極接引腳-1N，發(fā)射極接電阻R12的一端，電阻R12的另一端接地，同時Ql的發(fā)射極接USB2非接地的一端；芯片U2的型號為LMV612。
[0026]為實現(xiàn)放電電路以5V/1A恒壓恒流放電，放大器電路以5V/2A輸出。電路中元器件的參數(shù)設(shè)置具體為:
[0027](I)電阻 Rl=IM, R2=390K, R3=l.6M, R4=180K, R5=l.6M, R6=390K, R7=1M, R8=1M,R9=2K，R10=2K, Rll=0.5K，R12=10K,電阻數(shù)值的單位為歐姆；
[0028](2)電感 Ll=IOuH,電容 Cl=IOuF,三極管 Ql 的型號為 2N3904。
[0029]其中放大器電路輸出電流的大小可以通過調(diào)節(jié)可變電阻器Rll的大小來調(diào)節(jié)。
[0030]本實施中的系統(tǒng)具體操作過程為:
[0031]①打開電路總開關(guān)SI ；
[0032]②放電時，兩個USB 口單獨或同時接上負(fù)載，進而以5V/1A或5V/2A恒流放電；
[0033]③當(dāng)電池電壓低于截止最小電壓時，放電芯片將自動截止放電，則電池放電完全。
[0034]TPS61120芯片(Ul)具備以下特點:
[0035]①同步，95%高效，由1.8V輸入以500mA輸出電流的快速整流器；
[0036]②輸入電壓范圍為1.8?5.5V;
[0037]③由DC/DC輸出電壓快速管理器或者二路輸出電壓可協(xié)調(diào)200mA的反向電壓保護LDO ；
[0038]④低消耗電流(靜止時40uA);
[0039]⑤固定和可調(diào)的輸出電壓最大可達到5.5V ；
[0040]⑥在低電量的狀態(tài)下有效改進的能量保存模式；
[0041 ] ⑦低電量電池比較器；
[0042]⑧低電池干擾的調(diào)節(jié)器；[0043]⑨過溫保護；
[0044]當(dāng)連接上負(fù)載、開關(guān)SI開啟，電池組接通放電電路。電池組的正極連接TPS61120芯片(Ul)的引腳VBAT，并通過TPS61120芯片(Ul)的引腳SWP和SWN進行DC/DC整流輸入，再通過TPS61120芯片(Ul)的三個引腳分別是LB1、SKINEN、EN進行低電量能源保存模式的控制，由引腳LBI進行低電量電壓對比，若電壓低于最低截止電壓，則由引腳SKINEN截止電流輸入，引腳EN則無輸入，引腳PGOOD沒有輸出，可回到地引腳GND ;若引腳LBI判斷高于最低截止電壓則可以無須引腳SKINEN啟動低電量能源保存模式，引腳EN則有輸入，引腳PGOOD有輸出。通過兩個引腳FB和LDOSENSE對兩路電路輸出的電壓值進行調(diào)節(jié)和控制，保證輸出電壓為5V，以及相關(guān)電阻值的合理設(shè)置，保證了從引腳VOUT和LDOOUT的二路輸出都為5V/1A恒壓恒流輸出，如圖3的①和②。由引腳LBO和PGOOD回到電池負(fù)極，完成回路。
[0045]LMV612芯片(U2)具備以下特點:
[0046]①保證了 1.8V, 2.7V和5V的技術(shù)規(guī)格；
[0047]②輸出擺幅
[0048]-w\600 Ω負(fù)載時，電源軌擺幅80mV;
[0049]-w\2k Ω負(fù)載時，電源軌擺幅30mV;
[0050]③Vcm超過電源軌200mV ；
[0051 ] ④電源電流(每條通道)IOOuA ；
[0052]⑤增益帶寬產(chǎn)品1.4MHz ；
[0053]⑥最大Vqs4.0mV ；
[0054]⑦溫度范圍-40°C至125°C。
[0055]本發(fā)明之放大電路電壓由引腳V+輸入，電流由引腳+IN輸入，通過外部電阻的調(diào)節(jié)，主要是能夠改變Rll阻值則可以改變輸入數(shù)值，其他電阻值不變，若輸出為5V/2A，則Rll=0.5kQ。本發(fā)明之放大電路的電壓由引腳V-回到負(fù)極，電流由-1N回到負(fù)極，形成回路。本發(fā)明之放大電路輸出由引腳OUTPUT輸出，流入負(fù)載，再回到負(fù)極，形成回路。
[0056]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙通道可變放電系統(tǒng)，包括電源、開關(guān)Si，其特征在于:還包括與電源相連的芯片U1、與芯片Ul的輸出端分別相連的放電電路、放大器電路， 所述的芯片 Ul，包含引腳 VBAT、SffP, SffN, VOUT, LDOOUT, FB、LDOSENSE、LBO, PGOOD,開關(guān)SI的一端連接電源正極，另一端第一支路接引腳VBAT，第二支路接電感LI后分別與引腳SffP> SffN相接，第三支路接電容Cl后接地； 所述的放電電路，包含電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8和用于接負(fù)載的USB1，引腳VOUT與USBI相連，引腳FB分別與電阻R3、R4的一端相連，R3的另一端接引腳VOUT，R4的另一端接地，引腳LB0、PG00D分別接電阻R7、R8后接地；引腳LDOOUT與引腳V+相連，引腳LDOSENSE分別與電阻R5、R6的一端相連，電阻R5的另一端接引腳LDOOUT，電阻R6的另一端接地；通過上述電路設(shè)計，從兩引腳VOUT以及LDOOUT以二路5V/1A恒流恒壓輸出； 所述的放大器電路，包含電阻1?9、1?10、1?12，可變電阻器1?11，三極管01、用于接負(fù)載的USB2和芯片U2，其中芯片U2包含引腳V+、+IN、V-、-1N、0UTPUT，USB2的一端接地，另一端的第一支路接電阻R11、RlO后連接芯片U2的引腳+IN，第二支路接電阻R9后連接引腳-1N，引腳V-接地，三極管Ql的基極接引腳OUTPUT，集電極接引腳-1N，發(fā)射極接電阻R12的一端，電阻R12的另一端接地，同時Ql的發(fā)射極接USB2非接地的一端；通過放大器電路將由引腳LDOOUT輸出的5V/1A保持電壓值不變、電流放大，最終以5V/2A輸出，其中電流放大效果可通過調(diào)節(jié)Rll的阻值大小來改變輸出的電流值大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道可變放電系統(tǒng)，其特征在于:所述的芯片U1，還包含引腳LB1、SKINEN、EN，引腳LBI分別與電阻RU R2的一端相連，電阻Rl的另一端接開關(guān)SI，電阻R2的另一端接地，引腳SKINEN、EN分別與開關(guān)SI相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙通道可變放電系統(tǒng)，其特征在于:所述的芯片Ul的型號為TPS61120，所述的芯片U2的型號為LMV612。
【文檔編號】H02J7/00GK203734356SQ201420135742
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】李小平, 胡佳娜, 林海斌, 鄭耀賢, 張遠明, 邱顯煥, 李偉善 申請人:華南師范大學(xué)