一种电池充放电控制电路及电源的制作方法

1.本实用新型实施例涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种电池充放电控制电路及电源。


背景技术：

2.在传统的电池电路中，一般通过设置电流检测电阻，以使电池充电时的充电电流可控，从而保护电池。
3.现有技术中，电池充电时的充电电流一般很小，在电流检测电阻上的电流损耗不大，不会对电阻造成损坏；而在电池放电时，放电电流可能高达几安培甚至几十安培，因此在电流检测电阻上的电流损耗会很大，大大降低了放电效率，且较大的放电电流还容易造成电流检测电阻过热而烧毁。
4.基于此，控制电池的充放电电路，使电池放电时，保护电流检测电阻不发生过热而烧毁并且提高放电效率，成为行业内亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种电池充放电控制电路及电源，以实现在电池放电时，保护电流检测电阻不被烧毁，并且提高放电效率。
6.第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池充放电控制电路，该电路包括：
7.dc-dc转换模块，包括功率开关输出端、接地端、输出电流检测端和输入电压端，功率开关输出端与电池的第一极电连接，输入电压端与第一充放端电连接，接地端与第二充放端电连接；输出电流检测端与电池的第二极电连接；
8.电流检测电阻，电流检测电阻的第一端与接地端电连接，电流检测电阻的第二端与电池的第二极电连接；
9.充放电分离模块，充放电分离模块与电流检测电阻并联连接，用于在电池充电时断开，以及在电池放电时导通。
10.可选的，充放电分离模块包括：第一开关单元，第一开关单元包括控制端、第一端和第二端，第一开关单元的第一端与电流检测电阻的第一端电连接，第一开关单元的第二端与电流检测电阻的第二端电连接；
11.第二开关单元，第二开关单元包括控制端、第一端和第二端，第二开关单元的第一端与第一开关单元的控制端电连接；
12.变压器，变压器用于感应电路中的交流电压，变压器的二次侧第一端与第二开关单元的控制端电连接，变压器的二次侧第二端与第二开关单元的第二端电连接。
13.可选的，第一开关单元包括mos管，mos管的栅极与第一开关单元的控制端电连接，mos管的源极与第一开关单元的第一端电连接，mos管的漏极与第一开关单元的第二端电连接；
14.第二开关单元包括三极管，三极管的基极与第二开关单元的控制端电连接，三极
管的集电极与第二开关单元的第一端电连接，三极管的发射极与第二开关单元的第二端电连接。
15.可选的，充放电分离模块还包括：第一电阻，第一电阻的第一端与第一开关单元的控制端电连接，第一电阻的第二端与第二充放端电连接；
16.第二电阻，第二电阻的第一端与第一开关单元的控制端电连接，第二电阻的第二端与第一充放端电连接。
17.可选的，充放电分离模块还包括：第三电阻，第三电阻串联连接于第二开关单元的控制端和变压器的二次侧第一端之间；
18.第四电阻，第四电阻的第一端与第二开关单元的控制端电连接，第四电阻的第二端与第二开关单元的第二端电连接。
19.可选的，充放电分离模块还包括：第一二极管，第一二极管串联连接于第二开关单元的控制端和变压器的二次侧第一端之间；第一二极管的阳极与变压器的二次侧第一端电连接，第一二极管的阴极与第二开关单元的控制端电连接；
20.第一电容，第一电容的第一端与第二开关单元的控制端电连接，第一电容的第二端与第二开关单元的第二端电连接。
21.可选的，第二二极管，第二二极管的阳极与电池的第一极电连接，第二二极管的阴极与第一充放端电连接；
22.第三二极管，第三二极管的阳极与电池的第二极电连接，第三二极管的阴极与功率开关输出端电连接；
23.第一电感，第一电感串联连接于功率开关输出端和电池的第一极之间；
24.第五电阻，第五电阻的第一端与电池的第一极电连接，第五电阻的第二端与dc-dc转换模块的反馈端电连接；
25.第六电阻，第六电阻的第一端与反馈端电连接，第六电阻的第二端与接地端电连接；
26.第二电容，第二电容的第一端与电池的第一极电连接，第二电容的第二端与电池的第二极电连接。
27.可选的，第三电容，第三电容的第一端与第一充放端电连接，第三电容的第二端与第二充放端电连接；
28.第四电容，第四电容的第一端与第一充放端电连接，第四电容的第二端与dc-dc转换模块的内部电压调节端电连接。
29.可选的，dc-dc转换模块的型号为xl4201。
30.第二方面，本实用新型实施例提供了一种电源，包括上述任一项实用新型内容所述的电池充放电控制电路。
31.本实用新型实施例的技术方案通过设置充放电分离模块，与电流检测电阻并联连接，在采用dc-dc转换模块给电池充电时，充放电分离模块与电流检测电阻断开连接，使充电电流经过阻值较大的电流检测电阻进行传输，限制充电电流保持在较小数值；而在电池放电时，充放电分离模块与电流检测电阻导通连接。其中，由于充放电分离模块导通时阻值很小，所以较大的放电电流不经过阻值较大的电流检测电阻传输，而是经过充放电分离模块进行传输，使得电池充放电电路得以分离。因此，本发明实施例既达到了在电池充电时对
充电电流进行检测限制的效果，又实现了电池放电时保护电流检测电阻不发生过热而烧毁，且大大提高了电路的放电效率。
附图说明
32.图1是本实用新型实施例提供的一种电池充放电控制电路的结构示意图；
33.图2是本实用新型实施例提供的又一种电池充放电控制电路的结构示意图；
34.图3是本实用新型实施例提供的又一种电池充放电控制电路的结构示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
36.本实用新型实施例提供一种电池充放电控制电路。图1为本实用新型实施例提供的一种电池充放电控制电路的结构示意图。如图1所示，该电池充放电控制电路包括：
37.dc-dc转换模块10，包括功率开关输出端x2、接地端x3、输出电流检测端x5和输入电压端x8，功率开关输出端x2与电池的第一极b 电连接，输入电压端x8与第一充放端v 电连接，接地端x3与第二充放端v-电连接；输出电流检测端x5与电池的第二极b-电连接。
38.电流检测电阻r3，电流检测电阻r3的第一端m1与接地端x3电连接，电流检测电阻r3的第二端m2与电池的第二极b-电连接。
39.充放电分离模块20，充放电分离模块20与电流检测电阻r3并联连接，用于在电池充电时断开，以及在电池放电时导通。
40.其中，dc-dc转换模块10用于控制电路对电池进行充电，dc-dc转换模块10可以包括如下功能端口：功率开关输出端x2，与电池的第一极b 电连接；输入电压端x8，与第一充放端v 电连接；接地端x3，与第二充放端v-电连接；输出电流检测端x5，与电池的第二极b-电连接。在电池充电过程中，第一充放端v 和第二充放端v-通过外接交流-直流转换电路，用于将交流电能转换为直流电能后，通过电池的第一极b 和电池的第二极b-供给至电池，从而实现利用dc-dc转换模块10给电池充电的过程。
41.其中，电流检测电阻r3可以是一个阻值较大的电阻，用于限制电池充电电路中的电流，实现充电电流可控。其中，电流检测电阻r3的第一端m1与dc-dc转换模块中的接地端x3电连接，电流检测电阻r3的第二端m2与电池的第二极b-电连接。示例性地，本实用新型实施例中用于进行充放电的电池可以是铅酸电池。在理想情况下，铅酸电池的充电电流为0.1c，即通常情况下充电电流很小。电流检测电阻r3用于限制充电电路中的充电电流保持在较小数值，以达到保护电池的目的，并且充电电流较小，在电流检测电阻r3上的电能损耗并不大，保证了一定的充电效率。而当电池放电时，放电电流的大小取决于放电电路连接的负载所需的放电电流，一般情况下，电池放电电流较大，可以达到几安培甚至几十安培。如果较大的放电电流同样经过电流检测电阻r3进行传输，则会在电流检测电阻r3上产生较大的电能损耗，大大降低电池放电效率，并且很容易烧毁电流检测电阻r3。所以在本实用新型实施例中，通过将电池充放电电路分离，使电池放电时，较大的放电电流不经过电流检测电阻r3进行传输。
42.其中，充放电分离模块20用于控制电路在给电池充放电时，充电电路和放电电路分离。具体地，充放电分离模块20与电流检测电阻r3并联连接，充放电分离模块20的第一端m3与电流检测电阻r3的第二端m2电连接，充放电分离模块20的第二端m4与电流检测电阻r3的第一端m1电连接。在给电池充电时，充放电分离模块20与电流检测电阻r3断开连接，使较小的充电电流经过电流检测电阻r3进行传输，以限制充电电流并保护电池；在电池放电过程中，充放电分离模块20与电流检测电阻r3并联连接导通，此时，充放电分离模块20电路中的阻值与电流检测电阻r3的阻值相比很小，所以，较大的放电电流经过充放电分离模块20进行传输，而不经过电流检测电阻r3，从而实现了电池充放电电路的分离，保护了电流检测电阻r3，降低了电能损耗，提高了放电效率。
43.本实用新型实施例的技术方案通过设置充放电分离模块，与电流检测电阻并联连接，在采用dc-dc转换模块给电池充电时，充放电分离模块与电流检测电阻断开连接，使充电电流经过阻值较大的电流检测电阻进行传输，限制充电电流保持在较小数值；而在电池放电时，充放电分离模块与电流检测电阻导通连接。其中，由于充放电分离模块导通时阻值很小，所以较大的放电电流不经过阻值较大的电流检测电阻传输，而是经过充放电分离模块进行传输，使得电池充放电电路得以分离。因此，本发明实施例既达到了在电池充电时对充电电流进行检测限制的效果，又实现了电池放电时保护电流检测电阻不发生过热而烧毁，且大大提高了电路的放电效率。
44.在上述各实施例中，充放电分离模块的设置方式有多种，下面就其中的几种进行说明，但不作为本发明的限定。
45.图2是本实用新型实施例提供的又一种电池充放电控制电路的结构示意图。参见图2，在本发明的一种实施方式中，可选地，该电池充放电控制电路中的充放电分离模块20包括：
46.第一开关单元21，第一开关单元21包括控制端n3、第一端n1和第二端n2，第一开关单元21的第一端n1与电流检测电阻r3的第一端m1电连接，第一开关单元21的第二端n2与电流检测电阻r3的第二端m2电连接。
47.第二开关单元22，第二开关单元22包括控制端n6、第一端n4和第二端n5，第二开关单元22的第一端n4与第一开关单元21的控制端n3电连接。
48.变压器23，变压器23用于感应电路中的交流电压，变压器23的二次侧第一端n7与第二开关单元22的控制端n6电连接，变压器23的二次侧第二端n8与第二开关单元22的第二端n5电连接。
49.其中，第一开关单元21的第一端n1与电流检测电阻r3的第一端m1电连接，第一开关单元21的第二端n2与电流检测电阻r3的第二端m2电连接，第一开关单元的控制端n3与第二开关单元22的第一端n4电连接。在电池充放电过程中，通过第一开关单元21的导通或关断，控制充放电电路的分离。在电池充电时，第一开关单元21与电流检测电阻r3断开连接，使充电电流经过电流检测电阻r3传输至电池的第二极b-，以达到电流检测电阻r3对充电电流的检测限制作用，防止充电电流过大对电池造成损坏。在电池放电时，第一开关单元21与电流检测电阻r3导通，使较大的放电电流不经过电流检测电阻r3，而经过第一开关单元21进行传输，以实现充放电电路分离，提高放电效率，避免较大的放电电流使电流检测电阻r3过热而烧毁。
50.第二开关单元22的第一端n4与第一开关单元21的控制端n3电连接，第二开关单元22的导通或关断，可以决定第一开关单元21的导通或关断，从而完成充放电电路的分离。具体地，在电池充电时，第二开关单元22的控制端n6接收到电信号处于导通状态，第二开关单元22的第一端n4输出电信号至第一开关单元21的控制端n3，控制第一开关单元21关断，此时，较小的充电电流经过电流检测电阻r3传输至电池的第二极b-；在电池放电时，第二开关单元22的控制端n6接收到相应电信号处于关断状态，第二开关单元22的第一端n4输出电信号至第一开关单元21的控制端n3，控制第一开关单元21导通，此时，较大的放电电流经过第一开关单元21的第二端n2和第一端n1，提供电能给负载。
51.变压器23用于感应电路中的交流电压，输出电信号以控制第二开关单元22和第一开关单元21的导通或关断，实现充放电电路的分离。当电路中有交流电流时，变压器23上会有交流电信号，此时，电池处于充电状态。通过变压器23的二次侧第一端n7输出电信号至第二开关单元22的控制端n6，控制第二开关单元22导通，第二开关单元22输出相应的电信号控制第一开关单元21关断，使得充电电流经过电流检测电阻r3传输。当电路中的交流电流断电时，变压器23上则没有电信号产生，此时，电池处于放电状态。变压器23控制第二开关单元22处于关断状态，而电池的第一极b 输出放电电流的高电平信号可控制第一开关单元21导通，使得较大的放电电流经第一开关单元21进行传输，而不经过电流检测电阻r3，从而达到了保护电流检测电阻r3不被烧毁且提高了放电效率的效果。
52.可选的，图3是本实用新型实施例提供的又一种电池充放电控制电路的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图3，第一开关单元包括mos管，mos管的栅极与第一开关单元的控制端电连接，mos管的源极与第一开关单元的第一端电连接，mos管的漏极与第一开关单元的第二端电连接；
53.第二开关单元包括三极管，三极管的基极与第二开关单元的控制端电连接，三极管的集电极与第二开关单元的第一端电连接，三极管的发射极与第二开关单元的第二端电连接。
54.具体地，第一开关单元包括mos管q2，可以是n沟道增强型场效应晶体管，mos管q2的栅极与第一开关单元的控制端电连接，源极与第一开关单元的第一端电连接，漏极与第一开关单元的第二端电连接。第二开关单元包括三极管q1，可以是npn型三极管，三极管q1的基极与第二开关单元的控制端电连接，三极管q1的集电极与第二开关单元的第一端电连接，三极管q1的发射极与第二开关单元的第二端电连接。当电路中有交流电流时，电池处于充电状态，变压器t1a上产生感应电流，输出高电平信号至三极管q1的基极，控制三极管q1导通，而三极管q1导通则会输出低电平信号至mos管q2的栅极，驱动mos管q2关断，mos管q2与电流检测电阻r3断开连接，使得充电电流经过电流检测电阻r3传输，达到限制充电电流大小的作用，避免电流无限大或不可控。当电路中无交流电时，电池处于放电状态，变压器t1a上无交流电，输出低电平信号至三极管q1的基极，控制三极管q1关断，而此时第一充放端v 处于高电平状态，输出高电平信号至mos管q2的栅极，驱动mos管q2导通，则较大的放电电流会通过mos管q2进行传输，从而保护了电流检测电阻r3不因较大的放电电流造成过热而烧毁，且提高了放电效率。
55.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，充放电分离模块20还包括：第一电阻r4，第一电阻r4的第一端p1与第一开关单元的控制端电连接，第一电阻r4的第二端p2与
第二充放端v-电连接。
56.第二电阻r5，第二电阻r5的第一端p3与第一开关单元的控制端电连接，第二电阻r5的第二端p4与第一充放端v 电连接。
57.其中，第一电阻r4连接在第二充放端v-与第一开关单元的控制端之间，第二电阻r5连接在第一充放端v 与第一开关单元的控制端之间，第一电阻r4和第二电阻r5可以是阻值较大的电阻，用于在电池放电过程中，对于第一充放端v 和第二充放端v-传输给第一开关单元控制端的高电平信号进行限流分压，以防电流过大烧坏晶体管。
58.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，充放电分离模块20还包括：第三电阻r6，第三电阻r6串联连接于第二开关单元的控制端和变压器t1a的二次侧第一端之间。
59.第四电阻r7，第四电阻r7的第一端p5与第二开关单元的控制端电连接，第四电阻r7的第二端p6与第二开关单元的第二端电连接。
60.其中，第三电阻r6连接在第二开关单元的控制端和变压器t1a的二次侧第一端之间，第四电阻r7连接在第二开关单元的控制端和第二端之间。与第一电阻r4和第二电阻r5相似地，第三电阻r6和第四电阻r7也可以是大阻值电阻，用于在电池充电过程中，对于变压器t1a输出至第二开关单元控制端的高电平信号进行限流分压，防止变压器t1a输出的高电平信号幅值过大，损坏晶体管。
61.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，该电池充放电控制电路中的充放电分离模块20还包括：第一二极管d3，第一二极管d3串联连接于第二开关单元的控制端和变压器t1a的二次侧第一端之间；第一二极管d3的阳极与变压器t1a的二次侧第一端电连接，第一二极管d3的阴极与第二开关单元的控制端电连接。
62.第一电容c4，第一电容c4的第一端p7与第二开关单元的控制端电连接，第一电容c4的第二端p8与第二开关单元的第二端电连接。
63.具体地，第一二极管d3的阳极连接变压器t1a的二次侧第一端，阴极连接第二开关单元的控制端。第一二极管d3用于在电池充电时，电路上电后，变压器t1a上有交流电，通过第一二极管d3输出高电平信号至第二开关单元的控制端，驱动第二开关单元导通，控制电信号的传输方向。第一电容c4，可以是滤波电容，连接在变压器t1a二次侧的两端之间，是降低交流脉动波纹系数，提升高效平滑的直流输出的储能器件，用以滤除交流成分，使输出的直流电信号更平滑，并且电容量越大滤波性能越好。示例性地，第一电容c4用以对变压器t1a输出的交流电信号进行滤波处理，转换成直流电信号之后，输出至第二开关单元的控制端，以驱动第二开关单元导通。
64.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，该电池充放电控制电路还包括：第二二极管d1，第二二极管d1的阳极与电池的第一极b 电连接，第二二极管d1的阴极与第一充放端v 电连接。
65.第三二极管d2，第三二极管d2的阳极与电池的第二极b-电连接，第三二极管d2的阴极与功率开关输出端x2电连接。
66.第一电感l1，第一电感l1串联连接于功率开关输出端x2和电池的第一极b 之间。
67.第五电阻r1，第五电阻r1的第一端与电池的第一极b 电连接，第五电阻r1的第二端与dc-dc转换模块的反馈端x4电连接。
68.第六电阻r2，第六电阻r2的第一端与反馈端x4电连接，第六电阻r2的第二端与接
地端x3电连接。
69.第二电容c1，第二电容c1的第一端与电池的第一极b 电连接，第二电容c1的第二端与电池的第二极b-电连接。
70.具体地，第二二极管d1连接于电池的第一极b 和第一充放端v 之间，在电池放电过程中，由电池的第一极b 输出的放电电流经过第二二极管d1的阳极传输至阴极，输出至第一充放端v ，以供负载正常工作使用。第三二极管d2、第一电感l1、第五电阻r1、第六电阻r2以及第二电容c1均为现有的dc-dc转换模块内部电路结构中具备的电子器件，故在此不作赘述。其中，第二电容c1也可以是滤波电容，对电路中的电信号进行滤波，使之平滑输出。
71.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，该电池充放电控制电路还包括：第三电容c3，第三电容c3的第一端与第一充放端v 电连接，第三电容c3的第二端与第二充放端v-电连接。
72.第四电容c2，第四电容c2的第一端与第一充放端v 电连接，第四电容c2的第二端与dc-dc转换模块的内部电压调节端x7电连接。
73.具体地，第三电容c3连接在第一充放端v 和第二充放端v-之间，第四电容c2连接于第一充放端v 与dc-dc转换模块的内部电压调节端x7之间。第三电容c3和第四电容c2与第二电容c1的作用相同，用于对电路中的直流电信号进行滤波，输出平滑的电信号，并储存能量。
74.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，dc-dc转换模块的型号为xl4201。
75.示例性地，在电池充电过程中，第一充放端v 和第二充放端v-外接交流-直流转换电路，用于将交流电能转换为直流电能后，将直流电能通过xl4201芯片给电池的第一极b 和电池的第二极b-供电。充电时，充放电分离模块中的变压器t1a将高电平信号经过第一二极管d3，在第三电阻r6和第四电阻r7的限流作用下，输出至第二开关单元的控制端，驱动第二开关单元导通，并输出低电平信号至第一开关单元的控制端，驱动第一开关单元关断，使充电电流经过电流检测电阻r3输入至电池的第一极b 和电池的第二极b-，以使充电电流大小可控，保护电池。在电池放电过程中不需要利用xl4201芯片，电池的第一极b 输出的电信号直接经过第二二极管d1传输至第一充放端v 。由于电池放电时，电路中无外接电源提供电信号，所以变压器t1a上无交流电，则第二开关单元的控制极接收到低电平信号，使第二开关单元处于关断状态，但此时第一充放端v 会给第一开关单元的控制极提供高电平信号，驱动第一开关单元导通，由电池的第二极b-输出的放电电流经过第一开关单元供给至第二充放端v-，而不经过电流检测电阻r3，实现了电池充放电电路的分离，降低了放电电流在电流检测电阻r3上的较大损耗，提高了放电效率，并避免了电流检测电阻r3因较大的放电电流流经发生过热而烧毁的情况。
76.本实用新型实施例还提供一种电源，其中包括上述任一实施例所述的电池充放电控制电路，并具备该电池充放电控制电路所具有的相应有益效果和功能作用。
77.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附
的权利要求范围决定。