快速充电电路及装置的制作方法

本实用新型属于充电技术领域，尤其涉及一种快速充电电路及装置。

背景技术：

目前，传统的电池充电电路一般是恒流充电电路，即在电池低于其充电限制电压的情况下，以一个恒定的电流对电池充电，但是一般来说，充电电流的大小与电池容量的比值(称为充电电流倍率)与电池充电速度成正比例关系，即充电电流倍率越大，则电池充电速度越快，而且，电池电压除了随电池充满度提高而上升外，充电电流越大，电池的电压也越高，因而如果在充电的过程中，如果始终以一个很小的恒定电流充电，会导致充电速度过慢，如果始终以一个很大的恒定电流充电，则在充电后期会导致电池电压过高从而损坏电池。

因此，传统的技术方案上存在充电速度过慢或者电池电压过高从而损坏电池。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种快速充电电路及装置，旨在解决传统的技术方案中存在的充电速度过慢或者电池电压过高从而损坏电池的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种快速充电电路，与适配器和电池连接，所述快速充电电路包括：

输入电压检测模块，所述输入电压检测模块的输入端与所述适配器的电源输出端连接，所述输入电压检测模块用于检测所述适配器输出的输入电压值；

电池端电压检测模块，所述电池端电压检测模块的输入端与所述电池的正极连接，所述电池端电压检测模块用于检测输出到所述电池的充电电压值；

电池端电流检测模块，所述电池端电流检测模块的输入端与所述电池的负极连接，所述电池端电流检测模块用于检测输出到所述电池的充电电流值；

控制模块，所述控制模块与所述输入电压检测模块、所述电池端电压检测模块以及所述电池端电流检测模块连接，所述控制模块用于输出电压控制信号，和根据所述输入电压值、所述充电电压值以及所述充电电流值调整输出的pwm控制信号；

电压信号输出模块，所述电压信号输出模块的输入端与工作电源连接，所述电压信号输出模块的控制端与所述控制模块连接，所述电压信号输出模块的输出端与所述适配器的差分信号端连接，所述电压信号输出模块的反馈端与所述控制模块连接，所述电压信号输出模块用于在所述电压控制信号的控制下，输出电压信号到所述适配器，所述适配器根据所述电压信号输出预设的电压值；以及

充电调节模块，所述充电调节模块的输入端与所述适配器的电源输出端连接，所述充电调节模块的输出端与所述电池的正极连接，所述充电调节模块的控制端与所述控制模块的pwm输出端连接，所述充电调节模块用于在所述pwm控制信号的控制下，将所述适配器的输出电压降压为恒定电压并调整输出到所述电池的充电电流的大小。

在一个实施例中，所述输入电压检测模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端作为所述输入电压检测模块的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端共接作为所述输入电压检测模块的输出端与所述控制模块连接，所述第二电阻的第二端接地。

在一个实施例中，所述电压信号输出模块包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第一二极管，所述第三电阻的第一端和所述第一二极管的正极共接作为所述电压信号输出模块的第一输出端与所述适配器连接，所述第四电阻的第一端和所述第六电阻的第一端共接作为所述电压信号输出模块的第二输出端与所述适配器连接，所述第三电阻的第二端、所述第七电阻的第二端以及所述第五电阻的第二端共接作为所述电压信号输出模块的第一反馈端与所述控制模块连接，所述第八电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接作为所述电压信号输出模块的第二反馈端与所述控制模块连接，所述第一二极管的负极和所述第八电阻的第一端共接作为所述电压信号输出模块的控制端与所述控制模块连接，所述第七电阻的第一端接所述工作电源，所述第五电阻的第二端接地，所述第六电阻的第二端接地。

在一个实施例中，所述电池端电压检测模块包括第九电阻和第十电阻，所述第九电阻的第一端作为所述电池端电压检测模块的输入端，所述第九电阻的第二端和所述第十电阻的第一端共接作为所述电池端电压检测模块的输出端与所述控制模块连接，所述第十电阻的第二端接地。

在一个实施例中，所述电池端电流检测模块包括第十一电阻，所述十一电阻的第一端与所述电池的负极和所述控制模块连接，所述第十一电阻的第二端接地。

在一个实施例中，所述充电调节模块包括第一开关管、第二开关管、第十二电阻以及第一电感，所述第一开关管的输入端作为所述充电调节模块的输入端，所述第一开关管的输出端和所述第十二电阻的第一端共接于所述第二开关管的输入端，所述第二开关管的输出端与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端作为所述充电调节模块的输出端，所述第一开关管的控制端、所述第十二电阻的第二端以及所述第二开关管的控制端共接作为所述充电调节模块的控制端。

在一个实施例中，还包括：温度检测模块，所述温度检测模块的电源端与所述工作电流连接，所述温度检测模块的输出端与所述控制模块连接，所述温度检测模块用于检测所述电池的温度，所述控制模块根据所述电池的温度调整所述pwm控制信号。

在一个实施例中，所述温度检测模块包括：第十三电阻和热敏电阻，所述第十三电阻的第一端与所述工作电源连接，所述第十三电阻的第二端和所述热敏电阻的第一端共接作为所述温度检测模块的输出端与所述控制模块连接，所述热敏电阻的第二端接地。

在一个实施例中，还包括：稳压模块，所述稳压模块的输入端与所述适配器的电源输出端连接，所述稳压模块用于提供所述工作电源。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种快速充电装置，与适配器和电池连接，所述快速充电装置包括：接口模块，所述接口模块用于与所述适配器连接；和如本实用新型实施例第一方面所述的快速充电电路，所述快速充电电路的输入端通过所述接口模块与所述适配器连接，所述快速充电电路的输出端与所述电池连接。

上述的快速充电电路及装置，通过加入输入电压检测模块、电池端电压检测模块、电池端电流检测模块、控制模块、电压信号输出模块以及充电调节模块，从而实现了可控的调整适配器的输出电压，并且根据适配器的输出电压、电池端的充电电压和充电电流以判断输入电压值和电池的充满程度，进而保证充电电压始终保持为恒定值且实时调整输出到电池的充电电流的大小，即在充电过程中既实现了对电池的快速充电又避免了电池电压过大，解决了传统技术方案上因始终以一个恒定的电流对电池进行充电进而导致快速充电电路的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的快速充电电路的电路示意图；

图2为图1所示的快速充电电路中控制模块的示例电路原理图；

图3为图1所示的快速充电电路中输入电压检测模块的示例电路原理图；

图4为图1所示的快速充电电路中电压信号输出模块的示例电路原理图；

图5为图1所示的快速充电电路中电池端电压检测模块的示例电路原理图；

图6为图1所示的快速充电电路中充电调节模块的示例电路原理图；

图7为本实用新型一实施例提供的快速充电电路的另一电路示意图；

图8为图7所示的快速充电电路中温度检测模块的示例电路原理图；

图9为本实用新型一实施例提供的快速充电电路的另一电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型实施例的第一方面提供的快速充电电路的电路示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

本实施例中的快速充电电路，与适配器100和电池200连接，快速充电电路包括：输入电压检测模块300、电池端电压检测模块410、电池端电流检测模块420、控制模块500、电压信号输出模块600以及充电调节模块700，输入电压检测模块300的输入端与适配器100的电源输出端连接，电池端电压检测模块410的输入端与电池200的正极连接，电池端电流检测模块420的输入端与电池200的负极连接，控制模块500与输入电压检测模块300、电池端电压检测模块410以及电池端电流检测模块420连接，电压信号输出模块600的输入端与工作电源vdd连接，电压信号输出模块600的控制端与控制模块500连接，电压信号输出模块600的输出端与适配器100的差分信号端连接，电压信号输出模块600的反馈端与控制模块500连接，充电调节模块700的输入端与适配器100的电源输出端连接，充电调节模块700的输出端与电池200的正极连接，充电调节模块700的控制端与控制模块500的pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)输出端连接；输入电压检测模块300用于检测适配器100输出的输入电压值；电池端电压检测模块410用于检测输出到电池200的充电电压值；电池端电流检测模块420用于检测输出到电池200的充电电流值；控制模块500用于输出电压控制信号，和根据输入电压值、充电电压值以及充电电流值调整输出的pwm控制信号；电压信号输出模块600用于在电压控制信号的控制下，输出电压信号到适配器100，适配器100根据电压信号输出预设的电压值；充电调节模块700，充电调节模块700用于在pwm控制信号的控制下，将适配器100的输出电压降压为恒定电压并调整输出到电池200的充电电流的大小。

应理解，输入电压检测模块300可以由多个采样电阻构成；电池端电压检测模块410可以由多个采样电阻构成；电池端电流检测模块420可以由多个采样电阻构成；控制模块500可以由微处理器构成，例如单片机，在本实施例中可采用8位单片机，在其他实施例中，也可以采用其他类型的单片机；电压信号输出模块600可以由多个电阻构成；充电调节模块700可以由根据pwm控制信号关断的降压电路构成，例如由mos管构成的降压电路；pwm控制信号为脉冲宽度调制信号。

应理解，本实施例中的适配器100可以为支持快充协议的适配器100，当适配器100的差分信号端接收到电压信号输出模块600的输出信号后，适配器100会根据电压信号输出预设的电压值，预设的电压值可以为快充协议设定的与差分信号端接收的具体电压信号值对应的电压；本实施例中的适配器100也可以为不支持快充协议的适配器100，则预设的电压值为恒定的电压值，例如5v。

应理解，在本实施例中，充电调节模块700将适配器100的输出电压降压为恒定电压中的恒定电压为电池200电池200，控制模块500根据输入电压值、充电电压值以及充电电流值调整输出到充电调节模块700的pwm控制信号，使得不管输入到充电调节模块700的电压值为多少，充电调节模块700输出的电压都为恒定电压，即输出的到电池的充电电压都为电池电压，并且实时调整充电调节模块700的输出到电池200的充电电流的大小，例如，可以根据电池200的充满程度去调整充电电流的大小，电池200的充满程度与充电电流的大小可成反比例关系。

本实施例中的快速充电电路，通过加入输入电压检测模块300、电池端电压检测模块410、电池端电流检测模块420、控制模块500、电压信号输出模块600以及充电调节模块700，从而实现了可控的调整适配器100的输出电压，并且根据适配器100的输出电压、电池200端的充电电压和充电电流以判断输入电压值和电池200的充满程度，进而保证充电电压始终保持为恒定值且实时调整输出到电池200的充电电流的大小，即在充电过程中既实现了对电池200的快速充电又避免了电池电压过大，解决了传统技术方案上因始终以一个恒定的电流对电池200进行充电进而导致快速充电电路的问题。

请参阅图2，在一个实施例中，控制模块500包括单片机u1，其中，单片机u1的电源端接工作电源vdd，单片机u1的第二脚和第三脚分别与电压信号输出模块600的第一反馈端和第二反馈端连接，单片机u1的第四脚与输入电压检测模块300连接，单片机u1的第五脚与充电调节模块700的控制端连接，单片机u1的第六脚与电压信号输出模块600的控制端连接，单片机u1的第七脚与温度检测模块800的输出端连接，单片机u1的第八脚与电池端电流检测模块420的输出端连接，单片机u1的第九脚与电池端电压检测模块410的输出端连接。

请参阅图3，在一个实施例中，输入电压检测模块300包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的第一端作为输入电压检测模块300的输入端，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端共接作为输入电压检测模块300的输出端与控制模块500连接，第二电阻r2的第二端接地。

请参阅图4，在一个实施例中，电压信号输出模块600包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8以及第一二极管d1，第三电阻r3的第一端和第一二极管d1的正极共接作为电压信号输出模块600的第一输出端与适配器100连接，第四电阻r4的第一端和第六电阻r6的第一端共接作为电压信号输出模块600的第二输出端与适配器100连接，第三电阻r3的第二端、第七电阻r7的第二端以及第五电阻r5的第二端共接作为电压信号输出模块600的第一反馈端与控制模块500连接，第八电阻r8的第二端和第四电阻r4的第二端共接作为电压信号输出模块600的第二反馈端与控制模块500连接，第一二极管d1的负极和第八电阻r8的第一端共接作为电压信号输出模块600的控制端与控制模块500连接，第七电阻r7的第一端接工作电源vdd，第五电阻r5的第二端接地，第六电阻r6的第二端接地。

应理解，在本实施例中，第一二极管d1可以采用高速开关二极管，例如型号为1n4148的二极管，在其他实施例中，也可以采用其他型号的二极管。

请参阅图5，在一个实施例中，电池端电压检测模块410包括第九电阻r9和第十电阻r10，第九电阻r9的第一端作为电池端电压检测模块410的输入端，第九电阻r9的第二端和第十电阻r10的第一端共接作为电池端电压检测模块410的输出端与控制模块500连接，第十电阻r10的第二端接地。

在一个实施例中，电池端电流检测模块420包括第十一电阻r11，十一电阻的第一端与电池200的负极和控制模块500连接，第十一电阻r11的第二端接地。

请参阅图6，在一个实施例中，充电调节模块700包括第一开关管q1、第二开关管q2、第十二电阻r12以及第一电感l1，第一开关管q1的输入端作为充电调节模块700的输入端，第一开关管q1的输出端和第十二电阻r12的第一端共接于第二开关管q2的输入端，第二开关管q2的输出端与第一电感l1的第一端连接，第一电感l1的第二端作为充电调节模块700的输出端，第一开关管q1的控制端、第十二电阻r12的第二端以及第二开关管q2的控制端共接作为充电调节模块700的控制端。

应理解，第一开关管q1和第二开关管q2可以为mos管或者igbt晶闸管等开关管，在本实施例中第一开关管q1和第二开关管q2为nmos管，在其他实施例中，也可以采用其他开关管。

应理解，充电调节模块700的输出端还可以包括多个滤波电容，各个滤波电容的第一端与充电调节模块700的输出端连接，各个滤波电容的第二端接地，各个滤波电容用以滤除杂波干扰。

请参阅图7，在一个实施例中，还包括：温度检测模块800，温度检测模块800的电源端与工作电流连接，温度检测模块800的输出端与控制模块500连接，温度检测模块800用于检测电池200的温度，控制模块500根据电池200的温度调整pwm控制信号。

应理解，温度检测模块800可以采用具备温度检测功能的器件或者芯片，例如热敏电阻r14或者温度传感器等。本实施例中的温度检测模块800将检测到的电池200的温度后反馈到控制模块500中，控制模块500判断该温度是否正常，当该温度异常时，则调整pwm控制信号的输出从而关断充电调节模块700，停止对电池200的充电，避免电池200温度过高而导致电池200损坏的情况出现。

应理解，本实施例中的温度检测模块800还可用于当电池200温度高于预警值时，则发出中断信号到控制模块500，控制模块500根据该中断信号，调整pwm控制信号的输出从而关断充电调节模块700，停止对电池200的充电。

请参阅图8，在一个实施例中，温度检测模块800包括：第十三电阻r13和热敏电阻r14，第十三电阻r13的第一端与工作电源vdd连接，第十三电阻r13的第二端和热敏电阻r14的第一端共接作为温度检测模块800的输出端与控制模块500连接，热敏电阻r14的第二端接地。

应理解，本实施例中的热敏电阻r14应置于靠近电池200的位置，从而更精确的采集和反映电池200的实际温度。

请参阅图9，在一个实施例中，还包括：稳压模块900，稳压模块900的输入端与适配器100的电源输出端连接，稳压模块900用于提供工作电源vdd。

应理解，稳压模块900可以由稳压芯片构成，稳压芯片的电源输入端作为稳压模块900的输入端，稳压芯片的输出端作为稳压模块900的输出端以输出工作电源vdd，可选的，稳压芯片的电源输入端还可以与多个滤波电容的第一端连接，各个滤波电容的第二端接地。

本实用新型实施例的第二方面提供了快速充电装置，与适配器和电池连接，快速充电装置包括：接口模块，接口模块用于与适配器连接；和如本实用新型实施例的第一方面任意一个实施例的快速充电电路，快速充电电路的输入端通过接口模块与适配器连接，快速充电电路的输出端与电池连接。应理解，本实施例中的接口模块可以由usb接口构成。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。