一种应用于电池检测设备的充放电切换电路的制作方法

1.本实用新型涉及电池充放电技术领域，具体涉及一种应用于电池检测设备的充放电切换电路。


背景技术：

2.电池作为一种可储存能量的储能设备，已广泛使用于航空航天、交通运输、移动通信、光伏储能等各种领域，因此，针对电池的测试设备也就得到了相关应用。
3.然而，随着电池技术的发展，对电池检测设备的要求也是越来越高，特别是使用传统的继电器切换方式，具有响应速度慢，使用寿命短，容易发生继电器触点粘连，导致充放电无法正常切换；使用电池充电回路和电池放电回路分开的控制方式时，功率mos管处于线性工作状态，需要的mos管具有较大的散热面积和良好导热能力，同时也需要其模数转换器(adc)和电流信号调理电路具有双极性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种应用于电池检测设备的充放电切换电路，能够实现充放电快速切换，响应快，且采用单极性的模数转换器即可，同时对mos管的要求也大大降低。
5.本实用新型一种应用于电池检测设备的充放电切换电路，包括背靠背mos开关组件s1～s4、光电耦合器u1～u4、mos管q9、电流采样电阻r13和微控制器mcu，所述背靠背mos开关组件s1、s3并联设置于电池正极，所述背靠背mos开关组件s2、s4并联设置于电池负极，所述微控制器mcu的charge控制信号输出端分别通过光电耦合器u1、u4与背靠背mos开关组件s1、s4的控制端连接，所述微控制器mcu的discharge控制信号输出端分别通过光电耦合器u2、u3与背靠背mos开关组件s2、s3的控制端连接，所述微控制器mcu的ctrl信号输出端与mos管q9的控制端连接，所述mos管q9与电流采样电阻r13串联设置于背靠背mos开关组件与地之间，所述微控制器mcu的电流采样信号输入端连接于电流采样电阻r13与mos管q9之间。
6.较为优选的，还包括四个隔离电源，所述背靠背mos开关组件s1～s4的供电端分别与一个隔离电源连接。
7.较为优选的，还包括供电电源，所述背靠背mos开关组件s1一端与电池正极连接，另一端与供电电源连接。
8.较为优选的，所述背靠背mos开关组件s1包括电阻r1、r3、r5、mos管q1和q3，所述电阻r1、r3、r5并联设置，所述电阻r1、r3、r5一端与光电耦合器u1的输出端连接，所述电阻r1另一端与mos管q1的栅极连接，所述电阻r5另一端与mos管q3的栅极连接，所述电阻r3另一端接第一隔离电源的隔离地iso_gnd1，所述mos管q1、q3的源极相互连接，所述mos管q1的漏极连接供电电源，所述mos管q3的漏极与电池正极连接。
9.较为优选的，所述背靠背mos开关组件s2包括电阻r7、r9、r11、mos管q5和q7，所述电阻r7、r9、r11并联设置，所述电阻r7、r9、r11一端与光电耦合器u3的输出端连接，所述电
阻r7另一端与mos管q5的栅极连接，所述电阻r11另一端与mos管q7的栅极连接，所述电阻r11另一端接第二隔离电源的隔离地iso_gnd2，所述mos管q5、q7的源极相互连接，所述mos管q5的漏极连接电池正极，所述mos管q7的漏极连接mos管q9漏极。
10.较为优选的，所述背靠背mos开关组件s3包括电阻r2、r4、r6、mos管q2和q4，所述电阻r2、r4、r6并联设置，所述电阻r2、r4、r6一端与光电耦合器u2的输出端连接，所述电阻r2另一端与mos管q2的栅极连接，所述电阻r6另一端与mos管q4的栅极连接，所述电阻r4另一端接第三隔离电源的隔离地iso_gnd3，所述mos管q2、q4的源极相互连接，所述mos管q2的漏极接地，所述mos管q4的漏极与电池负极连接。
11.较为优选的，所述背靠背mos开关组件s4包括电阻r8、r10、r12、mos管q6和q8，所述电阻r8、r10、r12并联设置，所述电阻r8、r10、r12一端与光电耦合器u4的输出端连接，所述电阻r8另一端与mos管q65的栅极连接，所述电阻r12另一端与mos管q8的栅极连接，所述电阻r10另一端接第四隔离电源的隔离地iso_gnd4，所述mos管q6、q8的源极相互连接，所述mos管q5的漏极连接电池负极，所述mos管q8的漏极连接mos管q9漏极。
12.较为优选的，还包括电流信号调理电路和模数转换器，所述电流采样电阻r13一端依次通过电流信号调理电路和模数转换器与微控制器mcu的电流采样信号输入端连接。
13.本实用新型的有益效果为：本电路结构通过微控制器mcu控制各个背靠背mos开关组件的关断，使充电时s1、s4闭合，s2、s3断开；放电时s2、s3闭合，s1、s4断开。该电路结构可保证电流采样电阻上的电流方向始终从mos管流向地，从而实现电流采样的单极性。因此，采用单极性的模数转换器即可，而由于功率mos管不处于线性工作状态，对mos管的要求也大大降低。采用背靠背mos开关组件替代继电器，其响应快，能够实现充放电快速切换。
附图说明
14.图1为本实用新型应用于电池检测设备的充放电切换电路的电路连接原理示意图；
15.图2为本实用新型一种较佳实施例的电路连接示意图。
具体实施方式
16.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
17.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
18.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
19.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
20.如图1所示为一种应用于电池检测设备的充放电切换电路的电路连接原理示意图，其结构如下：
21.包括背靠背mos开关组件s1～s4、光电耦合器u1～u4、mos管q9、电流采样电阻r13和微控制器mcu，所述背靠背mos开关组件s1、s2并联设置于电池正极，所述背靠背mos开关组件s3、s4并联设置于电池负极，所述微控制器mcu的charge控制信号输出端分别通过光电耦合器u1、u4与背靠背mos开关组件s1、s4的控制端连接，所述微控制器mcu的discharge控制信号输出端分别通过光电耦合器u2、u3与背靠背mos开关组件s2、s3的控制端连接，所述微控制器mcu的ctrl信号输出端与mos管q9的控制端连接，所述mos管q9与电流采样电阻r13串联设置于背靠背mos开关组件与地之间，所述微控制器mcu的电流采样信号输入端连接于电流采样电阻r13与mos管q9之间。
22.较为优选的，还包括四个隔离电源，所述背靠背mos开关组件s1～s4的供电端分别与一个隔离电源连接。
23.较为优选的，还包括供电电源，所述背靠背mos开关组件s1一端与电池正极连接，另一端与供电电源连接。
24.该电路的充放电过程如下：
25.对电池进行充电时：开关s1，s4闭合，开关s2，s3断开，电流的流向为：供电电源正极(vcc_bar)—s1—电池正极—电池负极—s4—mos管—电流采样电阻—地(供电电源负极)；
26.对电池进行放电时：开关s2，s3闭合，开关s1，s4断开，电流的流向为：电池正极—s2—mos管—电流采样电阻—地—s4—电池负极。
27.从电池的充放电原理可以看出，电流采样电阻上的电流方向，都是从mos管流向地的，因此，电流采样是单极性。上图所示的开关s1，s2，s3，s4可用任何开关代替，包括机械继电器或电子继电器等。
28.实施例一
29.图2示出了本技术较佳实施例(图2示出了本技术第一实施例)提供的一种应用于电池检测设备的充放电切换电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
30.包括背靠背mos开关组件s1～s4、光电耦合器u1～u4、mos管q9、电流采样电阻r13和微控制器mcu，所述背靠背mos开关组件s1、s3并联设置于电池正极，所述背靠背mos开关组件s2、s4并联设置于电池负极，所述微控制器mcu的charge控制信号输出端分别通过光电耦合器u1、u4与背靠背mos开关组件s1、s4的控制端连接，所述微控制器mcu的discharge控制信号输出端分别通过光电耦合器u2、u3与背靠背mos开关组件s2、s3的控制端连接，所述微控制器mcu的ctrl信号输出端与mos管q9的控制端连接，所述mos管q9与电流采样电阻r13串联设置于背靠背mos开关组件与地之间，所述微控制器mcu的电流采样信号输入端连接于电流采样电阻r13与mos管q9之间。
31.较为优选的，还包括四个隔离电源，所述背靠背mos开关组件s1～s4的供电端分别与一个隔离电源连接。
32.四个隔离电源的信号输出端分别为iso_vcc1～iso_vcc4，iso_vcc1与背靠背mos开关组件s1的供电端连接，iso_vcc2与背靠背mos开关组件s2的供电端连接，iso_vcc3与背靠背mos开关组件s3的供电端连接，iso_vcc4与背靠背mos开关组件s4的供电端连接。
33.较为优选的，还包括供电电源，所述背靠背mos开关组件s1一端与电池正极连接，另一端与供电电源的正极vcc_bar连接。
34.较为优选的，所述背靠背mos开关组件s1包括电阻r1、r3、r5、mos管q1和q3，所述电阻r1、r3、r5并联设置，所述电阻r1、r3、r5一端与光电耦合器u1的输出端连接，所述电阻r1另一端与mos管q1的栅极连接，所述电阻r5另一端与mos管q3的栅极连接，所述电阻r3另一端接第一隔离电源的隔离地iso_gnd1，所述mos管q1、q3的源极相互连接，所述mos管q1的漏极连接供电电源，所述mos管q3的漏极与电池正极连接。
35.较为优选的，所述背靠背mos开关组件s2包括电阻r7、r9、r11、mos管q5和q7，所述电阻r7、r9、r11并联设置，所述电阻r7、r9、r11一端与光电耦合器u3的输出端连接，所述电阻r7另一端与mos管q5的栅极连接，所述电阻r11另一端与mos管q7的栅极连接，所述电阻r11另一端接第二隔离电源的隔离地iso_gnd2，所述mos管q5、q7的源极相互连接，所述mos管q5的漏极连接电池正极，所述mos管q7的漏极连接mos管q9漏极。
36.较为优选的，所述背靠背mos开关组件s3包括电阻r2、r4、r6、mos管q2和q4，所述电阻r2、r4、r6并联设置，所述电阻r2、r4、r6一端与光电耦合器u2的输出端连接，所述电阻r2另一端与mos管q2的栅极连接，所述电阻r6另一端与mos管q4的栅极连接，所述电阻r4另一端接第三隔离电源的隔离地iso_gnd3，所述mos管q2、q4的源极相互连接，所述mos管q2的漏极接地，所述mos管q4的漏极与电池负极连接。
37.较为优选的，所述背靠背mos开关组件s4包括电阻r8、r10、r12、mos管q6和q8，所述电阻r8、r10、r12并联设置，所述电阻r8、r10、r12一端与光电耦合器u4的输出端连接，所述电阻r8另一端与mos管q65的栅极连接，所述电阻r12另一端与mos管q8的栅极连接，所述电阻r10另一端接第四隔离电源的隔离地iso_gnd4，所述mos管q6、q8的源极相互连接，所述mos管q5的漏极连接电池负极，所述mos管q8的漏极连接mos管q9漏极。
38.较为优选的，还包括电流信号调理电路、模数转换器和控制电路，所述电流采样电阻r13一端依次通过电流信号调理电路和模数转换器与微控制器mcu的电流采样信号输入端连接。
39.当需要对电池进行充电时，则charge信号置高电平，discharge置低电平；当需要对电池进行放电时，则discharge信号置高电平，charge置低电平。
40.针对本实施例的电路，其具体充放电过程如下：
41.充电过程：charge置高电平，光电耦合器u1，u4的光电二极管有电流流过，使其内部的光电二极管发光，使光敏三极管导通，则iso_vcc1给mos管q1，q3供电，iso_vcc4给mos管q6，q8供电，同时discharge置低电平，光电耦合器u2，u3的光电二极管没有电流流过，其内部的光电二极管不发光，使光敏三极管不导通，则mos管q2，q4和mos管q5，q7截至，然后对mos管q9进行充电控制就可以实现对电池的充电操作。
42.放电过程：discharge置高电平，光电耦合器u2，u3的光电二极管有电流流过，使其内部的光电二极管发光，使光敏三极管导通，则iso_vcc2给mos管q5，q7供电，iso_vcc3给mos管q2，q4供电，同时charge置低电平，光电耦合器u1，u4的光电二极管没有电流流过，其
内部的光电二极管不发光，使光敏三极管不导通，则mos管q1，q3和mos管q6，q8截至，然后对mos管q9进行充电控制就可以实现对电池的放电操作。
43.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。