专利名称：一种用于激光测绘仪器上的可边充边用的锂电池充电电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光测绘仪器技术领域，具体地说是一种用于激光测绘仪器上的可边充边用的锂电池充电电路。
背景技术：
现有的测绘仪器，有的采用镍氢、镍镉充电电池供电，有的采用碱性干电池供电。而传统的镍氢、镍镉充电电池容量小，体积大，并且具有记忆效应。碱性干电池容量更小，为易耗品，需要长期更换，更换的电池对环境又产生严重污染。如今，测绘仪器广泛应用于室内装修、室外道路建设、工程安装、建筑施工、工程监理等方面，甚至还有应用于无人居住的偏远山区等特殊环境。复杂多变的应用环境对测绘仪器的电源供电系统提出了更高要求。
发明内容本实用新型的目的是为了克服上述测绘仪器供电电源在实际应用中存在的诸多不便，提供一种使用方便，用于测绘仪器上可边充边用的锂电池充电电路方案，完全解决了测绘仪器仪表在复杂多变的应用环境中电源使用时间短，需经常更换或充电，测绘仪器仪表室内作业不能使用外接的220V交流市电、及室外作业不能使用外接高容量电瓶等问题提高了测绘作业的工作效率。本实用新型将笔记本，手机等电子产品的电源解决方案应用在测绘仪器方面，采用现在可靠性高，容量大，无污染的锂离子电池组进行供电，可以方便外接各种供电电源，如高容量铅酸蓄电瓶，220V交流市电等。另外，由于锂电池没有记忆效应，此实用新型还可以在仪器使用过程中同时对仪器进行充电，延长了测绘仪器的测绘作业时间。完全解决了测绘仪器在各种应用场合给仪器供电的问题。本实用新型的技术方案如下一种可边充边用的锂电池充电电路包括外接电源接口 I、锂电池充电管理单元2、8. 4V锂离子电池组3、电源切换电路4、测绘仪器仪表接口 5 ;所述的外接电源接口 I与接口 Jl相连接；8. 4V锂离子电池组3的正端接口与接口 J3相连接，锂离子充电电池组负端接口与接口 J4相连接，锂离子充电电池组热敏电阻接口与接口 J5相连接；测绘仪器仪表接口 5的供电电源正端接口与接口 J2相连接；测绘仪器仪接口 5的供电电源负端接口与接口J6相连接。所述的锂电池充电管理单元2包括锂离子电池组充电管理芯片Ul，电源滤波电容C1、C2、C3、C6，自举电容C4，停止充电时间编程电容C5，电压环路补偿电容C7，电流环路补偿电容C8，防电源反接肖特基二极管Dl，共阴极双肖特基二极管D3，整流二极管D4，共阳极双色发光二极管D5，发光管限流电阻R3、R4，充电电流设置电阻R5，温度采样分压电阻R6，电压环路补偿电阻R7，电流环路补偿电阻R8，负温度系数热敏电阻RNTC，滤波电感LI，外部电源输入接插件J1，锂离子充电电池组正端接口 J3，锂离子充电电池组负端接口 J4，锂离子充电电池组热敏电阻接口 J5，仪器供电电源负端接口 J6。其中a、所述的锂离子电池组充电管理芯片Ul的第I脚与电阻R6 —端、热敏电阻RNTC一端及接口 J5相连接，第2脚与电阻R3 —端相连接，第3脚与电阻R4 —端相连接，第4脚与电容C3 —端相连接，第6脚与电容C3另一端相连接并接地，第7脚与第4脚、电阻R6的另一端及双色发光二极管D5的第2脚相连接，第8脚与电阻R7 —端相连接，第9脚与电阻R8 一端相连接，第10脚与电阻R5 —端、电容C6 —端及接口 J3相连接，第11脚与电感LI一端及电阻R5的另一端相连接，第12脚与电容C5 —端相连接并接地，第13脚与电容C5的另一端相连接，第14脚与电容C4 一端相连接，第15脚与电容C4的另一端及二极管D3的第I脚、第3脚相连接，第16脚与电容C2的一端及二极管Dl的负极相连接。b、所述的防电源反接肖特基二极管Dl的正极与电容Cl的一端及外部电源输入接插件Jl的第I脚相连接；电容Cl的另一端与接插件Jl的第2脚相连接并接地；电阻R3的另一端与双色发光二极管D5的第3脚相连接；电阻R4的另一端与双色发光二极管D5的第I脚相连接；电阻R7的另一端与电容C7 —端相连接；电容C7的另一端接地；电阻R8的另一端与电容C8 —端相连接；电容C8的另一端与接口 J6相连接并接地；电感LI的另一端与二极管D3的第2脚及整流二极管D4负极相连接；整流二极管D4负极接地；电容C6的另一端与接口 J4相连接；电容C2的另一端接地。所述的电源切换电路4包括防电流倒灌保护肖特基二极管D2，分压电阻Rl、R2，P-MOS场效应管Q1，仪器供电电源正端接口 J2。其中所述的二极管D2正极与电阻Rl的一端及外部电源输入接插件Jl的第I脚相连接；二极管D2负极与P-MOS场效应管Ql的D端及仪器供电电源正端接口 J2相连接；P_M0S场效应管Ql的S端与锂离子充电电池组正端接口 J3相连接；P_M0S场效应管Ql的G端与电阻Rl的另一端及电阻R2的一端相连接；R2的另一端接地。其中外接电源I可以是220V交流转12V直流的电源适配器，也可以是12V大容量铅酸蓄电瓶等，它的作用是提供给锂离子电池充电的能源；锂电池充电管理单元2由一种集成度较高的充电管理芯片及部分外围元器件构成，它主要完成对锂离子电池的充电管理工作，包括充电电流编程，充电状态指示，电池温度监测，充电电流限制，充电热开关管理及可编程停止充电时间设定等等；8. 4V锂离子电池组3是由2个3. 7V/2200mAh的18650电芯串联，然后再和另外一组2个3. 7V/2200mAh的18650电芯并联构成，整体组成8. 4V/4400mAh高电量的锂离子电池组，它内部还包括短路保护电路单元，过放保护电路单元以延长锂离子电池组的使用寿命；电源切换电路4由一个低导通电阻的P-MOS场效应管开关电路构成，用于使用外部电源给锂电池充电的时候断开原锂电池给测绘仪器放电，并切换至外部电源给测绘仪器供电，实现边给锂离子电池组充电的同时又给测绘仪器供电的功能；测绘仪器仪表5内部包含一个稳压管理芯片，让测绘仪器能同时适应8. 4V锂离子电池组及12V外接直流电源供电。本实用新型的基本工作原理对仪器电源供电，可以采用锂离子存余电量给仪器供电方式，也可以采用外接电源给仪器供电。当Jl 口无外接电源时，P-MOS管Ql的G端为低电平，Vgs为低电平，场效应管Ql开通，J2接口输出为锂电池电压。此处选用的是导通电阻Rgd非常小的P-MOS场效应管，减小了开关管上的功率损耗。当Jl 口插入外接电源时，G端电压为12V左右，S端电压为锂电池输出，最大输出为8. 4V，Vgs为高电平，场效应管Ql截止，外接电源电压经过二极管D2到J2 口，此时，仪器供电即为外接电源电量。在插入外接电源的同时，锂电池充电管理芯片开始给锂电池组充电。由于锂电池没有记忆效应，所以可以及时充电，其充电次数是有限的，但是注意，这个充电次数寿命是指完全充放次数，换言之，它有500次完全充电寿命，若你每次都只用一半就充电，它就有1000次的充电寿命，这种充电方式已经非常广泛的应用在便携式电子产品中，如手机及笔记本电脑等等。此设计用于锂电池充电的过程中，断开锂电池对外放电,避免了锂电池组充电的过程中又放电的问题，有效的延长了锂电池组的使用寿命。综上所述，本实用新型具有以下优点(I)、可以边充边用，使用灵活方便，能适应各种场合本实用新型一种可边充边用的锂电池充电电路可在室内、室外随处便携移动使用；在室内可以外接220V交流市电长时间方便的使用，省去频繁更换电池的麻烦；在室外特殊环境，也可以配备大容量的铅酸蓄电瓶延长使用时间，省去电池无法充电的麻烦。(2)、体积小，高容量对比干电池，镍氢、镍镉充电电池，锂离子电池组，重要的是在相同电量情况下，锂离子电池组体积比干电池和镍氢、镍镉充电电池体积要小很多。这一优势尤为突出，它体现了该便携式产品携带方便、使用时间更长的显著优势。(3)、高效率锂离子充电电池内阻比镍氢、镍镉充电电池小很多，这样可有效减小电池自身的损耗。提高了能源的转换使用效率。(4)、无记忆效应相比较镍氢、镍镉充电电池，锂离子电池的记忆效应更小，完全可以忽略不记。如果电池属镍镉电池长期不彻底充电、放电，由于电池记忆效应易在电池内留下痕迹，且降低电池容量。而锂离子电池不存在这种效应。(5)、延长测绘仪器的测绘作业时间，提高了测绘仪器作业的工作效率。
图I为本实用新型实现边充边用的原理框图。图2为本实用新型边充边用电路原理图。
具体实施方式
根据图I所示，一种可边充边用的锂电池充电电路，包括，外接电源接口 I、锂电池充电管理单元2、8. 4V锂离子电池组3、电源切换电路4、测绘仪器仪表接口 5;所述的外接电源接口 I与接口 Jl相连接；8.4V锂离子电池组3的正端接口与接口 J3相连接，锂离子充电电池组负端接口与接口 J4相连接，锂离子充电电池组热敏电阻接口与接口 J5相连接；测绘仪器仪表接口 5的供电电源正端接口与接口 J2相连接；测绘仪器仪接口 5的供电电源负端接口与接口 J6相连接。根据图2所示，一种可边充边用的锂电池充电电路的工作过程是采用Ul作为MP2610ER作为锂离子电池组充电管理芯片，当外部电源插入Jl 口时，Jl 口外接12V电源经过二极管Dl给芯片Ul上电，芯片首先会对锂电池组进行预充电，预充电采用PWM模式输出脉动的8. 4V电平。当锂电池经过预充电过程电压回升以后，芯片进入恒压充电模式，充电过程通过双色发光二级管D5指示，当发光二极管颜色为橙色时，表示正在充电；当发光二极管颜色为绿色时，表示完成充电；当发光二级管熄灭时，表示外接电源欠压锁定、或者热关断停止工作、或超出设定时间即停止充电、或禁止充电使能。充电电流可由电阻R5确定，具体计算方式为200mV/R5，最大充电电流不得超过2A。当电池电量快满时，进入涓流充电过程，涓流充电时间和停止充电时间由电容C5设置，具体设置关系为涓流充电时间等于(30分钟xC5)/0. luF，停止充电时间等于(30小时xC5)/0. IuF0充电过程中芯片通过负温度系数热敏电阻对电池温度进行监测，当充电环境温度过高时，芯片会停止对电池充电。当Jl 口无外接电源时，P-MOS管Ql的G端为低电平，Vgs为低电平，场效应管Ql开通，J2接口输出为锂电池电压。此处选用的是导通电阻Rgd非常小的P-MOS场效应管，减小了开关管上的功率损耗。当Jl 口插入外接电源时，G端电压为12V左右，S端电压为锂电池输出，最大输出为8. 4V，Vgs为高电平，场效应管Ql截止，外接电源电压经过二极管D2到J2 口，此时，仪器供电即为外接电源电量。在插入外接电源的同时，锂电池充电管理芯片Ul开始给锂电池组充电。
权利要求1.一种可边充边用的锂电池充电电路可放置于激光测绘仪器电池盒内，其包括外接电源接口( I)、锂电池充电管理单元(2 )、8. 4V锂离子电池组(3 )、电源切换电路(4)、测绘仪器仪表接口(5);所述的外接电源接口(I)与接口 Jl相连接；8. 4V锂离子电池组(3)的正端接口与接口 J3相连接，锂离子充电电池组负端接口与接口 J4相连接，锂离子充电电池组热敏电阻接口与接口 J5相连接；测绘仪器仪表接口(5)的供电电源正端接口与接口 J2相连接；测绘仪器仪接口(5)的供电电源负端接口与接口 J6相连接。
2.根椐权利要求I所述的一种可边充边用的锂电池充电电路，其特征在于所述的锂电池充电管理单元(2)包括锂离子电池组充电管理芯片Ul，电源滤波电容Cl、C2、C3、C6，自举电容C4，停止充电时间编程电容C5，电压环路补偿电容C7，电流环路补偿电容C8，防电源反接肖特基二极管D1，共阴极双肖特基二极管D3，整流二极管D4，共阳极双色发光二极管D5，发光管限流电阻R3、R4，充电电流设置电阻R5，温度采样分压电阻R6，电压环路补偿电阻R7，电流环路补偿电阻R8，负温度系数热敏电阻RNTC，滤波电感LI，外部电源输入接插件J1，锂离子充电电池组正端接口 J3，锂离子充电电池组负端接口 J4，锂离子充电电池组热敏电阻接口 J5，仪器供电电源负端接口 J6，其中 a.所述的锂离子电池组充电管理芯片Ul的第I脚与电阻R6—端、热敏电阻RNTC—端及接口 J5相连接，第2脚与电阻R3 —端相连接，第3脚与电阻R4 —端相连接，第4脚与电容C3 —端相连接，第6脚与电容C3另一端相连接并接地，第7脚与第4脚、电阻R6的另一端及双色发光二极管D5的第2脚相连接，第8脚与电阻R7 —端相连接，第9脚与电阻R8一端相连接，第10脚与电阻R5 —端、电容C6 —端及接口 J3相连接，第11脚与电感LI 一端及电阻R5的另一端相连接，第12脚与电容C5 —端相连接并接地，第13脚与电容C5的另一端相连接，第14脚与电容C4 一端相连接，第15脚与电容C4的另一端及二极管D3的第I脚、第3脚相连接，第16脚与电容C2的一端及二极管Dl的负极相连接； b.所述的防电源反接肖特基二极管Dl的正极与电容Cl的一端及外部电源输入接插件Jl的第I脚相连接；电容Cl的另一端与接插件Jl的第2脚相连接并接地；电阻R3的另一端与双色发光二极管D5的第3脚相连接；电阻R4的另一端与双色发光二极管D5的第I脚相连接；电阻R7的另一端与电容C7 —端相连接；电容C7的另一端接地；电阻R8的另一端与电容C8 —端相连接；电容C8的另一端与接口 J6相连接并接地；电感LI的另一端与二极管D3的第2脚及整流二极管D4负极相连接；整流二极管D4负极接地；电容C6的另一端与接口 J4相连接；电容C2的另一端接地。
3.根椐权利要求I所述的一种可边充边用的锂电池充电电路，其特征在于所述的电源切换电路(4)包括防电流倒灌保护肖特基二极管D2，分压电阻Rl、R2，P-MOS场效应管Q1，仪器供电电源正端接口 J2;其中所述的二极管D2正极与电阻Rl的一端及外部电源输入接插件Jl的第I脚相连接；二极管D2负极与P-MOS场效应管Ql的D端及仪器供电电源正端接口 J2相连接；P_M0S场效应管Ql的S端与锂离子充电电池组正端接口 J3相连接；P-MOS场效应管Ql的G端与电阻Rl的另一端及电阻R2的一端相连接；R2的另一端接地。
专利摘要一种可边充边用的锂电池充电电路可放置于激光测绘仪器电池盒内，其包括外接电源接口(1)、锂电池充电管理单元(2)、8.4V锂离子电池组(3)、电源切换电路(4)、测绘仪器仪表接口(5)；其优点是可以边充边用，使用灵活方便，适应各种场合对比干电池，镍氢、镍镉充电电池，锂离子电池组，重要的是在相同电量情况下，锂离子电池组体积比干电池和镍氢、镍镉充电电池体积要小很多；锂离子充电电池内阻比镍氢、镍镉充电电池小很多，这样可有效减小电池自身的损耗，提高了能源的转换使用效率；相比较镍氢、镍镉充电电池，锂离子电池的记忆效应更小，完全可以忽略不记；延长测绘仪器的测绘作业时间，提高了测绘仪器作业的工作效率。
文档编号H02J9/06GK202817843SQ20122050157
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者刘宏 申请人:武汉天宇光电仪器有限公司