專利名稱：電池充電器及其充電控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子領(lǐng)域，尤其涉及一種電池充電器及其充電控制電路。
背景技術(shù)：
在萬能充電器的充電回路中由于需要切換電池極性，在電池兩端到電源，或者參考地之間一般有一個開關(guān)，無論這個開關(guān)是機(jī)械開關(guān)、三極管，還是場效應(yīng)管，都會引入一個開關(guān)的寄生電阻，如圖1所示，充電器的充電回路包括接充電電源電源端VDD的第一開關(guān) KPl和第三開關(guān)KP2以及接充電電源地端GND的第二開關(guān)KNl和第四開關(guān)KN2，第一開關(guān) KPl與第二開關(guān)KNl為一組，第三開關(guān)KP2與第四開關(guān)KN2為一組。當(dāng)充電電池正接充電時，第一開關(guān)KPl與第二開關(guān)KNl閉合，第三開關(guān)KP2與第四開關(guān)KN2斷開，充電電池的正極經(jīng)第一開關(guān)KPl與電源端VDD連接，負(fù)極經(jīng)第二開關(guān)KNl與地端GND連接；充電電池反接充電時，第三開關(guān)KP2與第四開關(guān)KN2閉合，第一開關(guān)KPl與第二開關(guān)KNl斷開，充電電池的正極經(jīng)第三開關(guān)KP2與電源端VDD連接，負(fù)極經(jīng)第四開關(guān)KN2與地端GND連接。圖2是圖1在電池充電時的等效電路圖，RP為第一開關(guān)KPl或第三開關(guān)KP2的寄生電阻，RN為第二開關(guān)KNl或第四開關(guān)KN2的寄生電阻。在充電過程中需不斷地檢測充電電池的電壓以判斷電池是否飽和，由于在電路系統(tǒng)中直接測量電池兩端的電壓較為困難，因此往往采用直接檢測電池正端電壓VP作為判斷電壓，因電池負(fù)極經(jīng)第二開關(guān)KNl或第四開關(guān)KN2接地，因此VP = Ich*RN+VBAT，式中 VBAT是實(shí)際的電池電壓，Ich表示充電電流，可以看出由于開關(guān)寄生電阻RN的存在，導(dǎo)致測量的正端電壓與實(shí)際的電池電壓存在誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種電池充電器及其充電控制電路，可消除電路中開關(guān)的寄生電阻對電壓測量的影響，準(zhǔn)確測量充電電池的電壓。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一個技術(shù)方案是提供一種電池充電器充電控制電路，包括脈沖信號生成電路、電壓檢測電路、電源端、地端、輸出正端、輸出負(fù)端、 正端開關(guān)和負(fù)端開關(guān)；所述正端開關(guān)串接在所述電源端和所述輸出正端之間，所述正端開關(guān)還具有受控端，所述受控端電連接所述脈沖信號生成電路的輸出端，所述負(fù)端開關(guān)串接在所述地端和所述輸出負(fù)端之間；所述電壓檢測電路連接所述輸出正端，所述脈沖信號生成電路的輸出端連接所述電壓檢測電路。其中，所述電壓檢測電路包括比較器、D觸發(fā)器和標(biāo)準(zhǔn)電壓源，所述比較器的同相輸入端接所述充電電路的輸出正端，所述比較器的反相輸入端接所述標(biāo)準(zhǔn)電壓源正極，所述比較器的輸出端接所述D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端，所述D觸發(fā)器的時鐘輸入端接所述脈沖信號生成電路的輸出端，所述標(biāo)準(zhǔn)電壓源負(fù)極接地。其中，所述脈沖信號生成電路包括第一 T觸發(fā)器、第二 T觸發(fā)器、第三T觸發(fā)器、第四T觸發(fā)器、第五T觸發(fā)器、第一與門以及第二與門，所述第二輸出端連接所述電壓檢測電路中D觸發(fā)器的時鐘輸入端；所述第一與門的輸出端為所述脈沖信號生成電路的第一輸出端，所述第二與門的輸出端為所述脈沖信號生成電路的第二輸出端，所述第一輸出端電連接所述正端開關(guān)的受控端，所述第二輸出端連接所述電壓檢測電路中D觸發(fā)器的時鐘輸入端；所述第一 T觸發(fā)器的輸入端接振蕩時鐘信號，所述第二 T觸發(fā)器的輸入端接所述第一 T 觸發(fā)器的同向輸出端，所述第三T觸發(fā)器的輸入端接所述第二 T觸發(fā)器的同向輸出端，所述第四T觸發(fā)器的輸入端接所述第三T觸發(fā)器的同向輸出端，所述第五T觸發(fā)器的輸入端接所述第四T觸發(fā)器的同向輸出端；所述第二 T觸發(fā)器、第三T觸發(fā)器、第四T觸發(fā)器和第五 T觸發(fā)器的同向輸出端連接所述第一與門的輸入端；所述振蕩時鐘信號、所述第一 T觸發(fā)器的反向輸出端和所述第一與門的輸出端接入所述第二與門的輸入端。其中，所述脈沖信號生成電路的第一輸出端連接一或門的輸入端，所述或門的輸出端連接所述正端開關(guān)的受控端，所述或門的另一輸入端連接一開關(guān)選通使能信號。其中，所述第一 T觸發(fā)器、第二 T觸發(fā)器、第三T觸發(fā)器、第四T觸發(fā)器和第五T觸發(fā)器均具有復(fù)位端，所述第一 T觸發(fā)器、第二 T觸發(fā)器、第三T觸發(fā)器、第四T觸發(fā)器和第五 T觸發(fā)器的復(fù)位端并聯(lián)連接，并連接復(fù)位信號。其中，所述D觸發(fā)器具有復(fù)位端，所述復(fù)位端連接清零信號。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的另一個技術(shù)方案是提供一種充電器，包括上述的充電控制電路。本實(shí)用新型的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)在充電過程中檢測輸出正端P的電壓值VP由于開關(guān)存在寄生電阻導(dǎo)致測量出的電壓值與充電電池的實(shí)際電壓不符，本實(shí)用新型采用脈沖信號控制正端開關(guān)KP周期性閉合或斷開，電壓檢測電路檢測正端開關(guān)KP斷開時輸出正端P的電壓值，由于輸出正端P的電壓值VP = Ich*RN+VBAT，式中VBAT是實(shí)際的電池電壓，Ich表示充電電流，由于正端開關(guān)KP斷開時，充電電路中的充電電流為零，因此 VP = VBAT，這樣測量值等于充電電池的實(shí)際電壓，本實(shí)用新型的電池充電器充電控制電路可以消除開關(guān)的寄生電阻對電壓測量的影響，準(zhǔn)確測量充電電池充電過程中的電壓。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中具有極性切換功能的充電器的充電電路示意圖；圖2是圖1在充電時的等效變換電路圖；圖3是本實(shí)用新型的電路示意圖；圖4是本實(shí)用新脈沖信號生成電路輸出脈沖信號的波形圖。
具體實(shí)施方式
為詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。請參閱圖3，本實(shí)用新型提供一種電池充電器充電控制電路，包括脈沖信號生成電路1、電壓檢測電路2、充電回路3，其中充電回路3具有電源端VDD、地端GND、輸出正端P、 輸出負(fù)端N、正端開關(guān)KP和負(fù)端開關(guān)KN ；所述正端開關(guān)KP串接在所述電源端VDD和所述輸出正端P之間，所述正端開關(guān)KP還具有受控端，所述受控端電連接所述脈沖信號生成電路 1的輸出端，所述負(fù)端開關(guān)KN串接在所述地端GND和所述輸出負(fù)端N之間；所述電壓檢測電路2連接所述輸出正端P，所述脈沖信號生成電路1的輸出端連接所述電壓檢測電路2。 所述電源端VDD接充電電源的正極所述地端GND接充電電源的負(fù)極。電池充電器給電池4 充電時，電池4連接在該充電控制電路的輸出正端P和輸出負(fù)端N之間，且電池4正極接輸出正端P，電池4的負(fù)極接輸出負(fù)端N。所述脈沖信號生成電路1用于將振蕩時鐘信號轉(zhuǎn)換成預(yù)定占空比的脈沖信號并輸出該脈沖信號，該脈沖信號輸入正端開關(guān)KP的受控端使正端開關(guān)KP周期性斷開或閉合，該脈沖信號還連接電壓檢測電路2，控制所述電壓檢測電路2 檢測正端開關(guān)KP斷開時所述輸出正端P的電壓值VP。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)在充電過程中檢測輸出正端P的電壓值VP由于開關(guān)存在寄生電阻導(dǎo)致測量出的電壓值與充電電池的實(shí)際電壓不符，本實(shí)用新型采用脈沖信號控制正端開關(guān)KP周期性閉合或斷開，電壓檢測電路檢測正端開關(guān)KP斷開時檢測正端P的電壓值，由于輸出正端P的電壓值VP = Ich*RN+VBAT，式中VBAT是實(shí)際的電池電壓，Ich表示充電電流， 由于正端開關(guān)KP斷開時，充電回路3中的充電電流為零，因此VP = VBAT，這樣測量值等于充電電池的實(shí)際電壓，本實(shí)用新型的電池充電器充電控制電路可以消除開關(guān)的寄生電阻對電壓測量的影響，準(zhǔn)確測量充電電池充電過程中的實(shí)時電壓。在本實(shí)用新型中，脈沖信號生成電路輸出一定占空比的脈沖信號，使正端開關(guān)KP斷開的時間剛好滿足電壓檢測所需要的時間，這樣既不會影響到電池的充電效果，又可以得到準(zhǔn)確的電壓測量值。在一實(shí)施例中，電壓檢測電路2包括比較器COMP、D觸發(fā)器DF和標(biāo)準(zhǔn)電壓源，所述比較器COMP的同相輸入端接所述充電電路3的輸出正端P，所述比較器COMP的反相輸入端接所述標(biāo)準(zhǔn)電壓源的正極，所述比較器COMP的輸出端接所述D觸發(fā)器DF的數(shù)據(jù)輸入端D，所述D觸發(fā)器DF的時鐘輸入端接所述脈沖信號生成電路1的輸出端，標(biāo)準(zhǔn)電壓源負(fù)極接地。標(biāo)準(zhǔn)電壓源的輸出電壓VREF設(shè)定為電池的飽和電壓，比較器COMP將輸出正端P的電壓VP與標(biāo)準(zhǔn)電壓源輸出的電壓VREF進(jìn)行比較，并將結(jié)果傳送入D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端 D，當(dāng)脈沖信號生成電路1輸出的脈沖信號到達(dá)D觸發(fā)器DF時，D觸發(fā)器DF把比較器COMP 的輸出鎖存，這樣保證D觸發(fā)器DF輸出的數(shù)據(jù)DOUT始終是在正端開關(guān)KP斷開時得到的， DOUT數(shù)據(jù)供給充電器的電路系統(tǒng)用以控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如切斷充電回路，送指示模塊輸出飽和狀態(tài)等。參閱圖3和圖4，在一實(shí)施例中，所述脈沖信號生成電路1包括第一 T觸發(fā)器TFl、 第二 T觸發(fā)器TF2、第三T觸發(fā)器TF3、第四T觸發(fā)器TF4、第五T觸發(fā)器TF5、第一與門AND1、 第二與門AND2，所述第一與門ANDl的輸出端為所述脈沖信號生成電路1的第一輸出端，輸出的脈沖信號為CP1，所述第二與門AND2的輸出端為所述脈沖信號生成電路1的第二輸出端，輸出的脈沖信號為CP2，CP1和CP2的信號如圖4所示，所述第一輸出端電連接所述正端開關(guān)KP的受控端，所述第二輸出端連接所述電壓檢測電路2中D觸發(fā)器DF的時鐘輸入端； 所述第一 T觸發(fā)器TFl的輸入端接振蕩時鐘信號0SC，所述第二 T觸發(fā)器TF2的輸入端接所述第一 T觸發(fā)器TFl的同向輸出端Q1，所述第三T觸發(fā)器TF3的輸入端接所述第二 T觸發(fā)器TF2的同向輸出端Q2,所述第四T觸發(fā)器TF4的輸入端接所述第三T觸發(fā)器TF3的同向輸出端Q3,所述第五T觸發(fā)器TF5的輸入端接所述第四T觸發(fā)器TF4的同向輸出端Q4 ；所述第二 T觸發(fā)器TF2的同向輸出端Q2、第三T觸發(fā)器TF3的同向輸出端Q3、第四T觸發(fā)器TF4 的同向輸出端Q4和第五T觸發(fā)器TF5的同向輸出端Q5連接所述第一與門ANDl的輸入端； 所述振蕩時鐘信號0SC、所述第一 T觸發(fā)器TFl的反向輸出端和所述第一與門ANDl的輸出端連接所述第二與門AND2的輸入端。在本實(shí)施例中CPl的占空比為1/16，CP2的占空比為1/64，在不同的場合，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整T觸發(fā)器的數(shù)量和串分頻方式得到不同的占空比；正端開關(guān)KP由第一與門ANDl的輸出CPl控制，高電平時KP斷開，充電電路電流為零，低電平時KP閉合，充電電路正常充電；第二與門AND2的輸出CP2連接電壓檢測電路2 中D觸發(fā)器的時鐘輸入端，CP2脈沖高電平到來時D觸發(fā)器DF把比較器COMP的輸出鎖存， 保證D觸發(fā)器DF輸出的數(shù)據(jù)DOUT始終是在KP斷開時得到的。CP1、CP2的時序如圖4中所示，CP2的脈寬比CPl的窄，且CP2脈沖高電平比CPl脈沖高電平晚，這樣可以保證在開關(guān)開始閉合與數(shù)據(jù)被鎖存的時刻之間留有一定的時間以保證開關(guān)能有足夠的時間被切斷， 保證所得到的電壓測量值準(zhǔn)確。在一實(shí)施例中，所述脈沖信號生成電路1的第一輸出端通過或門OR與正端開關(guān)KP 連接并對其進(jìn)行控制，具體為第一與門ANDl的輸出端連接或門OR的輸入端，所述或門OR 的輸出端連接所述充電電路3的正端開關(guān)KP的受控端，所述或門OR的另一輸入端連接一開關(guān)選通使能信號EN。所述開關(guān)選通使能信號EN由充電器中的其他控制電路產(chǎn)生，僅在充電時有效，即充電時EN信號值為0，在其他狀態(tài)如電池飽和、電路短路、電池接入錯誤時EN 保持為高電平1，或門OR的輸出為1，正端開關(guān)KP斷開。附加開關(guān)選通使能信號對正端開關(guān)KP進(jìn)行控制，在無需充電時，切斷充電電路，提高充電器的使用可靠性。在一實(shí)施例中，所述第一 T觸發(fā)器、第二 T觸發(fā)器、第三T觸發(fā)器、第四T觸發(fā)器和第五T觸發(fā)器均具有復(fù)位端CLR，所述第一 T觸發(fā)器、第二 T觸發(fā)器、第三T觸發(fā)器、第四T 觸發(fā)器和第五T觸發(fā)器的復(fù)位端CLR并聯(lián)連接，并連接復(fù)位信號P0R。該復(fù)位端預(yù)留給系統(tǒng)在需要的情況下使用，如上電置位。在一實(shí)施例中，所述D觸發(fā)器具有復(fù)位端CLR，所述復(fù)位端連接清零信號clr。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電池充電器充電控制電路，其特征在于包括脈沖信號生成電路、電壓檢測電路、電源端、地端、輸出正端、輸出負(fù)端、正端開關(guān)和負(fù)端開關(guān)；所述正端開關(guān)串接在所述電源端和所述輸出正端之間，所述正端開關(guān)還具有受控端， 所述受控端電連接所述脈沖信號生成電路的輸出端，所述負(fù)端開關(guān)串接在所述地端和所述輸出負(fù)端之間；所述電壓檢測電路連接所述輸出正端，所述脈沖信號生成電路的輸出端連接所述電壓檢測電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器充電控制電路，其特征在于所述電壓檢測電路包括比較器、D觸發(fā)器和標(biāo)準(zhǔn)電壓源，所述比較器的同相輸入端接所述充電電路的輸出正端，所述比較器的反相輸入端接所述標(biāo)準(zhǔn)電壓源正極，所述比較器的輸出端接所述D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端，所述D觸發(fā)器的時鐘輸入端接所述脈沖信號生成電路的輸出端，所述標(biāo)準(zhǔn)電壓源負(fù)極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池充電器充電控制電路，其特征在于所述脈沖信號生成電路包括第一 T觸發(fā)器、第二 T觸發(fā)器、第三T觸發(fā)器、第四T觸發(fā)器、第五T觸發(fā)器、第一與門以及第二與門，所述第一與門的輸出端為所述脈沖信號生成電路的第一輸出端，所述第二與門的輸出端為所述脈沖信號生成電路的第二輸出端，所述第一輸出端電連接所述正端開關(guān)的受控端，所述第二輸出端連接所述電壓檢測電路中D觸發(fā)器的時鐘輸入端；所述第一 T觸發(fā)器的輸入端接振蕩時鐘信號，所述第二 T觸發(fā)器的輸入端接所述第一 T觸發(fā)器的同向輸出端，所述第三T觸發(fā)器的輸入端接所述第二 T觸發(fā)器的同向輸出端，所述第四T觸發(fā)器的輸入端接所述第三T觸發(fā)器的同向輸出端，所述第五T觸發(fā)器的輸入端接所述第四T觸發(fā)器的同向輸出端；所述第二 T觸發(fā)器、第三T觸發(fā)器、第四T觸發(fā)器和第五T觸發(fā)器的同向輸出端連接所述第一與門的輸入端；所述振蕩時鐘信號、所述第一 T觸發(fā)器的反向輸出端和所述第一與門的輸出端接入所述第二與門的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池充電器充電控制電路，其特征在于所述脈沖信號生成電路的第一輸出端連接一或門的輸入端，所述或門的輸出端連接所述正端開關(guān)的受控端， 所述或門的另一輸入端連接一開關(guān)選通使能信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電池充電器充電控制電路，其特征在于所述第一T觸發(fā)器、第二 T觸發(fā)器、第三T觸發(fā)器、第四T觸發(fā)器和第五T觸發(fā)器均具有復(fù)位端，所述第一 T觸發(fā)器、第二 T觸發(fā)器、第三T觸發(fā)器、第四T觸發(fā)器和第五T觸發(fā)器的復(fù)位端并聯(lián)連接， 并連接復(fù)位信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的電池充電器充電控制電路，其特征在于所述D觸發(fā)器具有復(fù)位端，所述復(fù)位端連接清零信號。
7.—種電池充電器，其特征在于包括權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的充電控制電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電池充電器及其充電控制電路，所述充電控制電路包括脈沖信號生成電路、電壓檢測電路、電源端、地端、輸出正端、輸出負(fù)端、正端開關(guān)和負(fù)端開關(guān)；所述正端開關(guān)串接在所述電源端和所述輸出正端之間，所述正端開關(guān)還具有受控端，所述受控端電連接所述脈沖信號生成電路的輸出端，所述負(fù)端開關(guān)串接在所述地端和所述輸出負(fù)端之間；所述電壓檢測電路連接所述輸出正端，所述脈沖信號生成電路的輸出端連接所述電壓檢測電路。本實(shí)用新型由脈沖信號控制正端開關(guān)周期性閉合或斷開，在正端開關(guān)斷開時檢測電壓，可消除開關(guān)的寄生電阻對充電過程充電電池電壓檢測的影響，準(zhǔn)確測量電池的電壓。
文檔編號H02J7/00GK202068200SQ20112005826
公開日2011年12月7日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者馮稀亮, 張奇, 陳銳標(biāo), 隆重 申請人:深圳市博馳信電子有限責(zé)任公司