CN102916461A - 电池智能充放电控制电路 - Google Patents

本发明涉及一种控制电路，公开了一种电池智能充放电控制电路，包括：充电输入电压检测电路，用于检测对电池充电时所输入的充电电压；充电电流控制电路，根据上一步检测到的充电电压，控制对电池充电的电流;电池电压检测电路，用于监控充电状态下，电池两端的电压；大电流放电控制电路，用于电池工作中的放电。其有益效果是，有效避免用户用不匹配的电压给电池设备充电时产生的过充问题，安全可靠，杜绝了电池在充电时爆炸的隐患。消费者充电时不需要去辨别充电设备的电压，使用起来比较方便。对于电子烟行业来说，充电时可不用考虑转接头的类型，用任何转接头都可对采用此电路的电子烟进行充电。

电池智能充放电控制电路

技术领域

本发明涉及一种控制电路，尤其涉及一种电池智能充放电控制电路。

背景技术

现有技术中，在对可充电电池充电时，必须使用匹配的充电器（又称“转接头”）对电池进行充电。例如：在电子烟行业，机械式电子烟用输出4.2V的转接头充电器，集成式电子烟用输出为5.0V的转接头充电器。若机械式电子烟误使用5.0V的充电器（转接头）对其充电，轻则破坏电池的内部结构，降低电池的使用寿命，严重则导致电池漏液、冒烟、起火、甚至爆炸，造成消费者的财产损失的同时，带来人身安全的隐患。而且现实中由于电子烟连接充电器的螺纹的通配性，在实际应用中，此错误往往时有发生。同理，在手机、MP3等移动设备中，由于充电接口的通配性，可充电电池在充电时也存在上述安全隐患问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种可调节内部输出电压，对可充电电池进行正常充电的电池智能充放电控制电路。

根据本发明的一个方面，提供的电池智能充放电控制电路，包括：充电输入电压检测电路，用于检测对电池充电时所输入的充电电压；

充电电流控制电路，根据上一步检测到的充电电压，控制对电池充电的电流;

电池电压检测电路，用于监控充电状态下，电池两端的电压；

大电流放电控制电路，用于电池工作中的放电；

充电输入电压检测电路与充电电流控制电路连接，电池电压检测电路与充电电流控制电路连接，充电输入电压检测电路与大电流放电控制电路使用同一条路径。

在一些实施方式中，充电输入电压检测电路包括电感和MOS管，电感与MOS管连接。

在一些实施方式中，充电电流控制电路包括电感和晶体管，电感与晶体管连接。

在一些实施方式中，电池电压检测电路包括电阻和集成电路，电阻与集成电路连接。

在一些实施方式中，大电流放电控制电路包括电容、电阻、晶体管、电感、电池和单片机，电容、电阻、晶体管、电感和电池分别与单片机连接。

在一些实施方式中，充电输入电压检测电路还包括电容、电阻、电池、单片机和集成电路，电容、电阻、和电池分别与单片机连接，单片机与集成电路连接。

在一些实施方式中，充电电流控制电路还包括电阻、电容、电池和单片机，电阻、电容和电池分别与单片机连接。

在一些实施方式中，电池电压检测电路还包括单片机，单片机与集成电路连接。

本发明的有益效果是，可有效避免用户用输出高于安全充电电压的转接头（充电器）对可充电电池（如：背景技术中提到的机械式电子烟）进行充电时产生的过充问题，安全可靠，杜绝了电池在充电时的安全隐患。消费者在对电池充电时不需要去辨别转接头的类型，就可直接拿来使用（如：背景技术中提到的5.0V的转接头充电器），使用起来比较方便。另外，本发明还具有简单可靠，成本低的优点。

附图说明

图1是本发明一实施方式的电池智能充放电控制电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一些实施方式作进一步详细的说明。

图1示意的显示了本发明一实施方式的电池智能充放电控制电路，包括：

充电输入电压检测电路，包括电容C1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电感L1、MOS管Q3、电池BAT、单片机U1和集成电路U2。电阻R2、电感L1、电池BAT和MOS管Q3依次串联，电阻R3与电阻R6串联，以上两个串联电路进行并联后再与电容C1并联，MOS管Q3的两端并联有单片机U1。单片机U1与集成电路U2并联。该电路用于检测对电池充电时所输入的充电电压。

充电电流控制电路，包括电阻R1、PMOS管Q1、MOS管Q2、电感L1、电容C3、电池BAT、MOS管Q3和单片机U1。电感L1、电池BAT和MOS管Q3依次串联。电容C3与电池BAT并联。电阻R1与PMOS管Q1并联后PMOS管Q1与Q2串联。MOS管Q2、MOS管Q3、单片机U1分别并联。该电路根据上一步检测到的充电电压，控制对电池充电的电流;

电池电压检测电路，其包括电阻R8、集成电路U2、电阻R4、电阻R5和单片机U1。电阻R4、电阻R5、电阻R8、集成电路U2依次串联。单片机U1的脚PIN10并联在电阻R4和电阻R5之间，脚PIN8并联在电阻R5和电阻R8之间，脚PIN6并联在电阻R8和集成电路U2之间。该电路用于监控充电状态下，电池两端的电压。

大电流放电控制电路，包括电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R3、电阻R6、PMOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、电感L1、电池BAT和单片机U1。电感L1、电池BAT、MOS管Q3依次串联。电容C3与电池BAT并联。电阻R1与PMOS管Q1并联且电阻R1与PMOS管Q1、MOS管Q2串联。MOS管Q2、MOS管Q3与单片机U1并联。该电路用于电池工作中的放电。

充电输入电压检测电路与充电电流控制电路连接，电池电压检测电路与充电电流控制电路连接，充电输入电压检测电路与大电流放电控制电路使用同一条路径。

电子烟外部接入充电器后，单片机U1控制MOS管Q3导通，但MOS管Q1不导通。此时电阻R2接入充电回路中，电阻R3和电阻R6两端的电压为充电器的输出电压，而不会跟随电子烟电池电压而变化。通过检测电阻R3和电阻R6连接出的电压值，可以判断出充电器的类型。当电阻R3和电阻R6两端的电压为4.2V时，充电器即为机械充电器；当电阻R3和电阻R6两端的电压为5.0V时，充电器即为集成充电器。根据充电器的类型，单片机U1控制电子烟进行不同模式的充电。若充电器为机械充电器，则单片机U1控制其第三脚和第八脚输出低频率大占空比的PWM波，控制MOS管Q1和MOS管Q3的通断。若充电器为集成充电器，则单片机U1控制其第三脚和第八脚输出高频率小占空比的PWM波，控制MOS管Q1和MOS管Q3的通断，并通过磁珠或电感L1的储能作用，平滑、稳定充电电流。充电开始后，单片机U1一直通过其第十脚检测电阻R4和电阻R5之间的电压，从而监控电子烟的电池电压。当电池电压足够大时，单片机U1控制MOS管Q1和MOS管Q3的关断，结束充电。

在充电没有开始前，单片机U1控制其脚PIN3和脚PIN8为低电平，脚PIN9进行内部上拉设置，且由于电阻R3和电阻R4形成的上拉作用，做输入脚的PIN9为高电平；以上设置使MOS管Q2关断，所以PMOS管Q1的栅极因上拉电阻为高电平，PMOS管Q1关断不打开，MOS管Q3关断不打开。接入充电器，即在CH+\CH-端连接充电器输出端，充电器输出端的正极连接CH+,充电器输出端的负极连接CH-。充电器接入后，电阻R2、电感L1、电池BAT和电容Q3形成一条充电通路，这要求电阻R2的阻值不能太大。由于充电通路的产生，将会使单片机U1的输入脚PIN9由高电平跃变为低电平。单片机U1检测到这种变化后，判断为充电开始，置输出脚PIN8为高电平，此时MOS管Q3打开，使其后进行的电子烟充电器的类型判断更可靠精准。MOS管Q3导通后，单片机U1就对电阻R3和电阻R6之间的电压进行采样，电阻R3和电阻R6不能太小，否则将导致充电器接入后经过电阻R3、电阻R6形成回路电流太大，而且电阻R3和电阻R6的阻值比例要恰当，方便采样电压值的获取、计算。由于接入的电子烟充电器可能有5.0V、4.2V输出，故电阻R3和电阻R6两端的电压也有5.0V、4.2V两种。单片机U1通过对电阻R3和电阻R6之间采样电压进行分析计算后，根据采样电压值的差异，就可以判断出电子烟充电器是属于机械类型（4.2V电压输出）还是属于集成类型（5.0V电压输出）。当电子烟充电器是机械充电器时，控制PMOS管Q1和MOS管Q3通断的输出脚PIN3、PIN8将输出稳定的占空比较大的PWM脉冲，使通电通路完全接收充电器的输出功率，又可以在短时间的低电平的关断脉冲里检测充电器的移除有否。当电子烟充电器是集成充电器时，单片机U1要根据不同的电子烟电池电压来控制其输出引脚PIN3和PIN8输出不同的PWM脉冲达到模拟锂电池的涓流--恒流—恒压充电模式。此时元件L1可为电感或磁珠，本实施例中元件L1为电感。电感L1有恰当的存储-释放能量的能力、完成平滑充电电流的功能而又不影响电路在输出使用时的安全与性能。电子烟电池电压的检测通过对电阻R4和电阻R5之间的电压采样实现，电压采样时必须要求单片机U1的引脚PIN8稳定输出高电平，且时间足够长，以确保电压采样结果的准确可靠。以上两种方式的充电中，都保持对电池电压的检测，当电池电压达到有效充满电压值时，单片机U1关断PMOS管Q1和MOS管Q3，不再接受充电。此时要求电阻R2不能太小，且MOS管Q3的二极管正向导通电压足够大，以实现PMOS管Q1和MOS管Q3关闭后电池的充电回路只有极其微弱的电流，不影响电池电压又可以维持通路检测。无论什么时候，当电子烟充电器移除后，单片机U1都能通过在正确的时间对其脚PIN9的状态进行检测，快速的确定充电器已经移除，从而退出充电状态。

当充电回路在不进行充电时，还可作为大电流放电控制电路，驱动雾化器工作。大电流放电控制电路包括电容C1、电容C2、电容C3，电阻R1、电阻R3、电阻R6、PMOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3，电感L1,电池BAT和单片机U1。当作电源输出使用时，电路负载（雾化器）连接在CH+、CH-两端，单片机U1控制MOS管Q1、Q3导通，构成由电池BAT、电感L1、PMOS管Q1、MOS管Q3和雾化器的输出电路形成的工作回路。

以上所述仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。