本實(shí)用新型涉及12V鋰/鋰聚合物電池充供電技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種充電管理與供電路徑管理電路。

背景技術(shù)：

在當(dāng)前社會(huì)，主流的使用12V電池作為后備電池供電的方案中，基本采用的是使用鉛酸電池作為后備電源，同時(shí)配備帶UPS功能的開關(guān)電源的方案，該方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，社會(huì)接受程度高，缺點(diǎn)是因受鉛酸電池化學(xué)特性限制，電池的使用壽命普遍不長(zhǎng)，通常在2-3年，尤其是在處于低溫環(huán)境時(shí)，電池的損耗更為加劇，較高頻率的更換電池是一筆不小的開支。同時(shí)社會(huì)產(chǎn)品的參差不齊導(dǎo)致電池充電行業(yè)存在一定的安全隱患，另外，帶UPS功能的開關(guān)電源在整體的開關(guān)電源市場(chǎng)分布中畢竟屬于小眾產(chǎn)品，普遍售價(jià)較高，且質(zhì)量難以得到很好保障，為此，我提出一種充電管理與供電路徑管理電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種充電管理與供電路徑管理電路，以解決上述背景技術(shù)中提出的鉛酸電池作為后備電源存在的缺點(diǎn)的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種充電管理與供電路徑管理電路,包括PWR-IN端口，所述PWR-IN端口并接有自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的輸入端和壓敏電阻R1的輸入端，所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的輸出端串接有防反接二極管V30的輸入端，所述防反接二極管V30的輸出端并接有濾波電容C100上極板、濾波電容C33上極板和12V電源，所述壓敏電阻R1的輸出端并接有12V電源接地端口和共模電感L2的輸入端，所述共模電感L2的輸出端、濾波電容C100下極板和濾波電容C33下極板均接地，所述12V電源并接有電阻R90輸入端、電容C78上極板和場(chǎng)效應(yīng)管Q1的2號(hào)端口，所述電阻R90的輸出端串接有電容C75上極板，所述電容C75的下極板接地，所述電容C78的下極板并接有電容C50下極板和電阻R94輸入端，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q1的3號(hào)端口并接有電容C50的上極板、電阻R94輸出端、電阻R93的輸入端和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的3號(hào)端口，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q1的1號(hào)端口和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的1號(hào)端口串接有電阻R92的輸入端，所述電阻R92和R93的輸出端分別串接有芯片BQ24133的ACDRV腳和CMSRC腳，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的2號(hào)端口并接有電阻R85輸入端和芯片BQ24133的ACP腳，所述電阻R85的輸出端并接有芯片BQ24133的ACN腳、兩組PVCC腳、電容C86輸入端、12V電源輸入端口、電阻R120和場(chǎng)效應(yīng)管Q3的3號(hào)端口，所述電容C86的輸出端接地，所述電阻R120的輸出端串接有電阻R121的輸入端，所述電阻R121的輸出端接地，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q3的1號(hào)端口串接芯片BQ24133的BATDRV腳，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q3的2號(hào)端口串接有芯片BQ24133的SRN腳，所述芯片BQ24133的兩組SW腳并接有電感L3輸入端和電阻R89的輸入端，所述電感L3的輸出端并接有電阻R86的輸入端和芯片BQ24133的SRP腳，所述電阻R86的輸出端串接有VBAT端口，所述電阻R89的輸出端串接有電容C83的輸入端，所述電容C83的輸出端串接芯片BQ24133的BTST腳，所述芯片BQ24133的REGN腳串接有電容C28上極板，所述電容C28的下極板并接有芯片BQ24133的兩組PGND腳和地線，所述芯片BQ24133的CELL腳串接有VREF端口，所述芯片BQ24133的AGND腳接地，所述芯片BQ24133的STAT腳串接有指示燈VD2輸入端，所述指示燈VD2的輸出端串接有電阻R109輸入端，所述電阻R109的輸出端串接有VREF端口，所述芯片BQ24133的TS腳并接有電阻R99和電阻R98的輸入端，所述電阻R99和電阻R98的輸出端分別串接有VREF端口和地線，所述芯片BQ24133的TTC腳串接有電容C31輸入端，所述電容C31的輸出端接地，所述芯片BQ24133的OVPSET腳并接有電阻R150和電阻R101的輸入端，所述電阻R150和電阻R101的輸出端分別串接有12V電源和地線，所述芯片BQ24133的AVCC腳并接有二極管V31和V32的負(fù)極，所述二極管V31和V32的正極分別串接有12V電源和VBAT端口，所述芯片BQ24133的ACSET腳并接有電阻R100和電阻R96的輸出端，所述電阻R100和電阻R96的輸入端分別串接有VREF端口和地線，所述芯片BQ24133的ISET腳并接有電阻R95和電阻R97的輸入端，所述電阻R95的輸出端接地，所述電阻R97的輸出端并接有芯片BQ24133的VREF腳和VREF端口。

優(yōu)選的，所述濾波電容C100和濾波電容C33均為紙介型濾波電容。

優(yōu)選的，所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1為陶瓷CPTC型自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1。

優(yōu)選的，所述防反接二極管V30為硅制防反接二極管V30。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：該電路包含電源輸入部分和路徑管理部分，電源輸入部分實(shí)現(xiàn)了電源入口側(cè)的多重保護(hù)，供電路徑管理部分實(shí)現(xiàn)了在輸入電源為設(shè)備供電的同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)，自主為電池實(shí)施三段式充電，可有效防止電池過充或其他異常情況，當(dāng)輸入電源失去時(shí)，電路自動(dòng)切換至電池為設(shè)備供電，同時(shí)監(jiān)視電池狀態(tài)，防止電池過放或其他異常情況，電源輸入端充分考慮了用電的安全性和EMC性能，使用壓敏電阻R1作為第一層浪涌保護(hù)，使用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1作為第二層的過流(短路)保護(hù)，使用防反接二極管V30構(gòu)成第三層的極性保護(hù)，使用共模電感L2提高電路的EMI性能，最后使用雙重的電容濾波，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電源的高頻濾波和低頻濾波，該部分充分考慮了器件響應(yīng)速率、保護(hù)原理和布局順序，電路結(jié)構(gòu)合理可靠，供電路徑管理與電池充電電路結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，充分發(fā)揮了BQ24133的強(qiáng)大功能，基于動(dòng)態(tài)電源管理(DPM)的充電機(jī)制有效的實(shí)現(xiàn)了電池的快速可靠充電，提高了電池的充電性能，同時(shí)可以使用戶在配置外部輸入電源時(shí)降低外部輸入電源的額定功率，縮減成本，在完成基本的12V電池充電的同時(shí)，高效的路徑管理功能使得電路在外部電源接入時(shí)，使用外部電源為系統(tǒng)供電，在外部電源丟失時(shí)，自動(dòng)無縫切換至電池供電，供電路徑管理與電池充電電路在完成電池充電和路徑管理的同時(shí)，電路的各項(xiàng)參數(shù)可通過外部設(shè)置靈活配置，該電路還實(shí)施了諸如輸入過壓保護(hù)、輸入欠壓保護(hù)、輸入電源過載保護(hù)、電池過壓保護(hù)、電池欠壓保護(hù)、電池過流保護(hù)、電池過放保護(hù)、電池過溫保護(hù)等保護(hù)功能，使得電路功能完善可靠，電池充電狀態(tài)人機(jī)交互良好，具備集成化程度高，空間布局小，實(shí)用性強(qiáng)，成本相對(duì)低廉的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型電源輸入電路圖；

圖2為本實(shí)用新型電池充電與供電路徑管理電路；

圖3為本實(shí)用新型電池充電過程輪廓圖；

圖4為本實(shí)用新型電路供電路徑管理流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-4，本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案：一種充電管理與供電路徑管理電路,包括PWR-IN端口，所述PWR-IN端口并接有自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的輸入端和壓敏電阻R1的輸入端，所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的輸出端串接有防反接二極管V30的輸入端，所述防反接二極管V30的輸出端并接有濾波電容C100上極板、濾波電容C33上極板和12V電源，所述壓敏電阻R1的輸出端并接有12V電源接地端口和共模電感L2的輸入端，所述共模電感L2的輸出端、濾波電容C100下極板和濾波電容C33下極板均接地，所述12V電源并接有電阻R90輸入端、電容C78上極板和場(chǎng)效應(yīng)管Q1的2號(hào)端口，所述電阻R90的輸出端串接有電容C75上極板，所述電容C75的下極板接地，所述電容C78的下極板并接有電容C50下極板和電阻R94輸入端，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q1的3號(hào)端口并接有電容C50的上極板、電阻R94輸出端、電阻R93的輸入端和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的3號(hào)端口，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q1的1號(hào)端口和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的1號(hào)端口串接有電阻R92的輸入端，所述電阻R92和R93的輸出端分別串接有芯片BQ24133的ACDRV腳和CMSRC腳，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的2號(hào)端口并接有電阻R85輸入端和芯片BQ24133的ACP腳，所述電阻R85的輸出端并接有芯片BQ24133的ACN腳、兩組PVCC腳、電容C86輸入端、12V電源輸入端口、電阻R120和場(chǎng)效應(yīng)管Q3的3號(hào)端口，所述電容C86的輸出端接地，所述電阻R120的輸出端串接有電阻R121的輸入端，所述電阻R121的輸出端接地，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q3的1號(hào)端口串接芯片BQ24133的BATDRV腳，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q3的2號(hào)端口串接有芯片BQ24133的SRN腳，所述芯片BQ24133的兩組SW腳并接有電感L3輸入端和電阻R89的輸入端，所述電感L3的輸出端并接有電阻R86的輸入端和芯片BQ24133的SRP腳，所述電阻R86的輸出端串接有VBAT端口，所述電阻R89的輸出端串接有電容C83的輸入端，所述電容C83的輸出端串接芯片BQ24133的BTST腳，所述芯片BQ24133的REGN腳串接有電容C28上極板，所述電容C28的下極板并接有芯片BQ24133的兩組PGND腳和地線，所述芯片BQ24133的CELL腳串接有VREF端口，所述芯片BQ24133的AGND腳接地，所述芯片BQ24133的STAT腳串接有指示燈VD2輸入端，所述指示燈VD2的輸出端串接有電阻R109輸入端，所述電阻R109的輸出端串接有VREF端口，所述芯片BQ24133的TS腳并接有電阻R99和電阻R98的輸入端，所述電阻R99和電阻R98的輸出端分別串接有VREF端口和地線，所述芯片BQ24133的TTC腳串接有電容C31輸入端，所述電容C31的輸出端接地，所述芯片BQ24133的OVPSET腳并接有電阻R150和電阻R101的輸入端，所述電阻R150和電阻R101的輸出端分別串接有12V電源和地線，所述芯片BQ24133的AVCC腳并接有二極管V31和V32的負(fù)極，所述二極管V31和V32的正極分別串接有12V電源和VBAT端口，所述芯片BQ24133的ACSET腳并接有電阻R100和電阻R96的輸出端，所述電阻R100和電阻R96的輸入端分別串接有VREF端口和地線，所述芯片BQ24133的ISET腳并接有電阻R95和電阻R97的輸入端，所述電阻R95的輸出端接地，所述電阻R97的輸出端并接有芯片BQ24133的VREF腳和VREF端口。

其中，所述濾波電容C100和濾波電容C33均為紙介型濾波電容，所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1為陶瓷CPTC型自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1，所述防反接二極管V30為硅制防反接二極管V30。

工作原理：如圖1，壓敏電阻R1起到防浪涌的作用，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1起到防止過流保護(hù)的作用，防反接二極管V30可以防止設(shè)備因?yàn)橥獠拷泳€接錯(cuò)導(dǎo)致設(shè)備損壞，共模電感L2和電容C100、C33的組合構(gòu)成一個(gè)LC電路，可以有效抑制外部輸入的高頻信號(hào)，起到穩(wěn)定電源波形的作用；如圖2，用于正向工作的場(chǎng)效應(yīng)管Q1和反向截止的場(chǎng)效應(yīng)管Q2構(gòu)成了外部電源接入時(shí)的供電渠道，C78、C50和R94的作用在于抑制場(chǎng)效應(yīng)管Q1在啟動(dòng)瞬間的尖峰電流，保護(hù)其長(zhǎng)期有效的工作，C86是升壓電路部分的儲(chǔ)能電容，R90與C75構(gòu)成了RC串聯(lián)式濾波電路，芯片BQ24133的BATDRV腳延伸設(shè)計(jì)的升壓電路用于當(dāng)外部電源掉電情況下從電池供電，芯片BQ24133的SW腳延伸的外圍電路用于為連接的電池充電，芯片BQ24133的BTST腳和REGN腳分別為內(nèi)部PWM電路的高側(cè)驅(qū)動(dòng)和低側(cè)驅(qū)動(dòng)，芯片BQ24133的SRP腳和SEN腳分別為檢測(cè)充電電流的輸入正負(fù)端，芯片BQ24133的CELL腳接VREF端口用于設(shè)置電路，用于12V鋰電池供電電路，芯片BQ24133的IEST腳用于設(shè)置電路快速充電電流最大值，芯片BQ24133的ACSET腳用于設(shè)置輸入電流的額定值，可將數(shù)值設(shè)置為≤外部電源的額定值，芯片BQ24133的AVCC腳為保證芯片內(nèi)部正常工作的電源正端，芯片BQ24133的OVPSET腳為有效的輸入電壓設(shè)置端，當(dāng)該為電壓高于1.6V或低于0.5V時(shí)，認(rèn)為外部的供電電源處于過壓或低壓狀態(tài)，電路不會(huì)為電池充電，芯片BQ24133的TTC腳為安全定時(shí)器和停止充電控制端，當(dāng)該腳通過電容接地時(shí)，可設(shè)置安全快速充電時(shí)長(zhǎng)，通常5.6min/nf，同時(shí)預(yù)充電時(shí)長(zhǎng)默認(rèn)30分鐘，當(dāng)該腳接地時(shí)，則關(guān)斷了截止充電和快速充電安全定時(shí)功能，當(dāng)該腳拉高時(shí)，則在關(guān)斷快速充電安全定時(shí)功能的同時(shí)，允許停止充電功能正常工作，芯片BQ24133的TS腳為通過輸入電位信號(hào)檢測(cè)電池溫度管腳，芯片BQ24133的STAT腳為充電狀態(tài)指示端，當(dāng)指示燈VD2常亮?xí)r，則表示電路正在充電；當(dāng)指示燈VD2熄滅時(shí)，則表示電池充電已經(jīng)完成或電路處于休眠模式；當(dāng)指示燈VD2以0.5Hz的速率閃爍時(shí)，則表示當(dāng)前電路存在異常情況，可能是充電異常、輸入過壓、安全定時(shí)器失效或電池丟失等；如圖3所示，電池的充電過程包含預(yù)充電階段、快速充電-恒流階段、快速充電-恒壓階段和充電結(jié)束幾個(gè)過程，在預(yù)充電階段，電路以10％的額定充電電流進(jìn)行預(yù)充電，額定充電電流由圖2中的芯片BQ24133的ISET腳確定，預(yù)充電時(shí)長(zhǎng)為固定的30min，在快速充電-恒流充電階段，電路以額定電流進(jìn)行充電，在快速充電-恒壓階段，電路以額定電壓進(jìn)行充電，之后整個(gè)充電過程結(jié)束，充電截止，整個(gè)快速充電過程時(shí)長(zhǎng)由圖2中的芯片BQ24133的TTC腳確定，且圖中虛線所示，在充電的第一階段(預(yù)充電階段)和第二階段(快速充電-恒流階段)，電池兩端的電壓隨著充電的進(jìn)行以一定的斜率呈現(xiàn)上升的過程，在充電的后面階段，電池兩端的電壓保持不變；如圖4所示，該電路可自動(dòng)在外部電源和電池之間自動(dòng)切換為負(fù)載供電，處在關(guān)機(jī)/休眠模式狀態(tài)下時(shí)，當(dāng)有電源從圖2所示的芯片BQ24133的AVCC腳進(jìn)入時(shí)，該電路自動(dòng)檢測(cè)是否是外部電源接入，如“YES”則繼續(xù)判別V_外部電源是否大于V_電池，如“NO”則判別電池狀態(tài)是否正常；如在判別V_外部電源大于V_電池的情況下，則由外部電源為負(fù)載供電；如在判別V_外部電源小于V_電池的情況下，則由判斷電池的狀態(tài)；如在判別電池狀態(tài)的情況下電池正常則由電池為負(fù)載供電,如電池不正常則繼續(xù)關(guān)機(jī)/休眠模式。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。