CN207910511U - 电池充电控制电路及吸尘器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池充电控制电路及吸尘器，该电池充电控制电路设置在电池组与充电接口之间，包括：MCU，发出触发信号；充电检测电路，根据触发信号以及充电接口的接入信号输出控制信号，以控制电池组的充电与断开；其控制端接收所述MCU发出的触发信号，第一检测端和第二检测端对应连接充电接口的两个端子，输出端与电池组连接；过电压保护电路，设置在MCU与充电检测电路之间，用于当所述第一检测端和所述第二检测端与所述充电接口的两个端子对应连接时，对所述MCU实现过电压保护；其中，过电压保护电路的输入端与MCU的输入输出接口连接，输出端与充电检测电路的控制端连接。本实用新型提高了电池充电反应速度。

Description

电池充电控制电路及吸尘器

技术领域

本实用新型涉及电路电子领域，尤其涉及一种电池充电控制电路及吸尘器。

背景技术

众所周知，电池充电检测电路是电池充电及保护电路的重要组成部分。以锂电池吸尘器充电为例，当电池充电检测电路检测到吸尘器没有插充电器时吸尘器进入低功耗状态，当电池充电检测电路检测到充电器被正确插入且充电时电池电压在安全范围内时吸尘器就充电，从而起到保证锂电池安全充电及保护其它电路的目的。

目前，大多电池充电检测电路在使用时是通过晶体管电路检测充电器是否已插上，再通过单片机去控制充电MOS管充电，由于是先通过晶体管电路进行判断，再执行单片机控制，使得使用这种电路结构的电器普遍存在电池充电反应速度慢的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电池充电控制电路及吸尘器，旨在解决电池充电反应速度慢的问题，提高充电反应速度。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电池充电控制电路，设置在电池组与充电接口之间，包括：

MCU，发出触发信号；

充电检测电路，根据所述触发信号以及所述充电接口的接入信号输出控制信号，以控制所述电池组的充电与断开；其中，所述充电检测电路的控制端接收所述MCU发出的触发信号，所述充电检测电路的第一检测端和第二检测端对应连接所述充电接口的两个端子，所述充电检测电路的输出端与所述电池组连接；

过电压保护电路，设置在所述MCU与所述充电检测电路之间，用于当所述第一检测端和所述第二检测端与所述充电接口的两个端子对应连接时，对所述MCU实现过电压保护；其中，所述过电压保护电路的输入端与所述MCU的输入输出接口连接，所述过电压保护电路的输出端与所述充电检测电路的控制端连接。

可选地，所述充电检测电路包括晶体管、第一电阻、第一二极管和MOS管；所述晶体管的基极为所述充电检测电路的控制端，所述晶体管的发射极为所述充电检测电路的第一检测端，所述晶体管的集电极与所述MOS管的源极连接，所述晶体管的集电极还与所述MOS管的栅极连接；所述第一电阻的一端与所述晶体管的基极连接，所述第一电阻的另一端与所述晶体管的发射极连接；所述第一二极管的阳极接地，所述第一二极管的阴极与所述晶体管的发射极连接；所述MOS管的源极与所述晶体管的集电极的结点为所述充电检测电路的第二检测端；所述MOS管的漏极为所述充电检测电路的输出端。

可选地，所述充电检测电路还包括第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻的一端与所述晶体管的集电极连接，所述第一分压电阻的另一端与所述MOS管的栅极连接；所述第二分压电阻的一端与所述MOS管的栅极连接，所述第二分压电阻的另一端与所述MOS管的源极连接。

可选地，所述晶体管为NPN型晶体管。

可选地，所述MOS管为PMOS管。

可选地，所述过电压保护电路包括第二二极管，所述第二二极管的阳极为所述过电压保护电路的输入端，所述第二二极管的阴极为所述过电压保护电路的输出端。

可选地，所述电池充电控制电路还包括第二电阻和第三电阻；所述MCU还包括模数转换电路，用于在所述电池组充电且所述电池组两端的电池电压超过所述MCU的模数转换接口的设定电压值时，切断所述输入输出接口的信号控制；

所述第二电阻的一端与所述电池组连接，所述第二电阻的另一端通过所述MCU的模数转换接口与所述模数转换电路连接；所述第三电阻的一端接地，所述第三电阻的另一端并联在所述第二电阻与所述MCU的模数转换接口之间。

可选地，所述电池组为锂电池组。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种吸尘器，包括吸尘器本体、电池组、充电接口及设置在所述电池组和所述充电接口之间的电池充电控制电路；

所述电池充电控制电路用于对电池组的充电过程进行控制，所述电池充电控制电路被配置为如上所述的电池充电控制电路；

所述电池组用于为所述吸尘器本体供电。

本实用新型通过将电池充电控制电路设置在电池组与充电接口之间，包括MCU，发出触发信号；充电检测电路，根据所述触发信号以及所述充电接口的接入信号输出控制信号，以控制所述电池组的充电与断开；以及过电压保护电路，用于当充电检测电路的第一检测端和第二检测端与充电接口的两个端子对应连接时，对所述MCU实现过电压保护。从而使充电检测电路在完成充电接口的检测后，可以直接控制电池组实现充电，由此省去了在确认充电接口接入后的信号传递过程以及单片机执行的充电控制环节，加快了电池充电的反应速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电池充电控制电路一实施例的模块示意图；

图2为图1实施例的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

具体实施方式

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。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种电池充电控制电路，参照图1，在一实施例中，该电池充电控制电路10设置在电池组30与充电接口(未标示)之间，包括：

发出触发信号的MCU12(Microcontroller Unit，微控制单元)；

充电检测电路11，根据所述触发信号以及所述充电接口的接入信号输出控制信号，以控制所述电池组30的充电与断开；其中，所述充电检测电路11的控制端接收所述MCU12发出的触发信号，所述充电检测电路11的第一检测端和第二检测端对应连接所述充电接口的两个端子，所述充电检测电路11的输出端与所述电池组30连接；

过电压保护电路13，设置在所述MCU12与所述充电检测电路11之间，用于当所述第一检测端和所述第二检测端与所述充电接口的两个端子对应连接时，对所述MCU12实现过电压保护；其中，所述过电压保护电路13的输入端与所述MCU12的输入输出接口连接，所述过电压保护电路13的输出端与所述充电检测电路11的控制端连接。

上述电池充电控制电路10可以设置在各种需要接充电器20进行电池组30充电的电器产品中，其中，所述充电接口的两个端子与充电器20的正负极连接。可选地，所述电池组30是二次电池，例如，可以是锂电池组。

本实施例可以通过MCU12的输入输出接口I/O输出的触发信号触发充电检测电路11进行充电接口的接入情况的检测，然后充电检测电路11会根据充电接口的检测情况打开或关闭充电接口至电池组30的回路。即可以在充电检测电路11检测到充电接口正确接入市电时，控制充电接口至电池组30所在回路导通，使所述电池组30正常充电；在充电检测电路11检测到充电接口未接入市电或者充电接口对应的充电器20正负极插反时，保持充电接口至电池组30所在回路关断，使所述电池组30不充电。

本方案由于设置了根据接收到的所述MCU12发出的触发信号以及所述充电接口的接入信号输出控制信号，以控制所述电池组30的充电与断开的充电检测电路11，使充电检测电路11在完成充电接口的检测后，可以直接控制电池组30实现充电，由此省去了在确认充电接口接入后的信号传递过程以及单片机执行的充电控制环节，加快了电池充电的反应速度。此外，由于还设置了对MCU12进行过电压保护的过电压保护电路13，能防止因为电压过大对MCU12造成损害，提升了电路的安全性。

进一步地，参见图2，上述充电检测电路11和过电压保护电路13的结构可以根据实际需要进行设置，例如上述充电检测电路11可以包括第一电阻R1、第一二极管D1、晶体管Q1和MOS管Q2；其中，所述第一电阻R1可以是单个电阻，也可以是由多个电阻串联而成。所述晶体管Q1的基极为所述充电检测电路11的控制端，所述晶体管Q1的发射极为所述充电检测电路11的第一检测端，所述晶体管Q1的集电极与所述MOS管Q2的源极连接，所述晶体管Q1的集电极还与所述MOS管Q2的栅极连接；所述第一电阻R1的一端与所述晶体管Q1的基极连接，所述第一电阻R1的另一端与所述晶体管Q1的发射极连接；所述第一二极管D1的阳极接地，所述第一二极管D1的阴极与所述晶体管Q1的发射极连接；所述MOS管Q2的源极与所述晶体管Q1的集电极的结点为所述充电检测电路11的第二检测端；所述MOS管Q2的漏极为所述充电检测电路11的输出端。

需要说明的是，上述MOS管Q2和晶体管Q1均可以通过等效电路或独立电子元件进行替换，在此不进行赘述。进一步地，所述晶体管Q1和MOS管Q2的类型也可以根据实际需要进行设置，所述晶体管Q1可以为NPN型晶体管，所述MOS管Q2可以为PMOS管。

进一步地，所述充电检测电路11还包括第一分压电阻R2和第二分压电阻R3；所述第一分压电阻R2的一端与所述晶体管Q1的集电极连接，所述第一分压电阻R2的另一端与所述MOS管Q2的栅极连接；所述第二分压电阻R3的一端与所述MOS管Q2的栅极连接，所述第二分压电阻R3的另一端与所述MOS管Q2的源极连接。第一分压电阻R2与第二分压电阻R3串联分压使得MOS管Q2的栅极与源极之间的电压不会过大，起到保护MOS管Q2的作用。

此外，上述过电压保护电路13包括第二二极管D2，所述第二二极管D2的阳极为所述过电压保护电路13的输入端，所述第二二极管D2的阴极为所述过电压保护电路13的输出端，或者也可以是其它具有过电压保护作用的等效电路。

基于上述硬件结构，所述电池充电控制电路10进行充电检测及控制的过程可以为：MCU12内置上拉电压控制输入输出接口I/O输出高电平信号作为触发信号，正常情况下高电平信号可以经过第二二极管D2流入第一电阻R1，再流入晶体管Q1的发射极。

如果此时充电接口的两端未接入对应的充电器20，则因MCU12的高电平信号以及二极管的单向导通特性，使得第一二极管D1无法导通，高电平信号不能流入地GND，晶体管Q1无法导通。

如果此时充电接口插入有对应的充电器20但未接入市电时，电池电压VBAT会大于充电接口连接的充电器20的正极VCHG+电压，即MOS管Q2内部续流二极管的阳极电压大于内部续流二极管的阴极电压，MOS管Q2内部续流二极管导通，电池电压VBAT流过续流二极管，使得正极VCHG+电压等于电池电压VBAT减去MOS管Q2内部续流二极管的压降。再者，由于充电接口对应的充电器20正负极两端并联电阻，使得充电器20未接入市电时，正极VCHG+电压通过并联的电阻流入负极VCHG-，使得VCHG+电压与VCHG-的电压近似相等。此时第一二极管D1因为单向导通特性截止，充电器20负极VCHG-的电压仍无法流入地GND，晶体管Q1无法导通。

如果此时充电接口插入有对应的充电器20，但充电器20插反了，使得充电接口的第一检测端接入的为正极VCHG+电压，第一二极管D1也截止，晶体管Q1无法导通，此时，第一二极管D1能防止因充电器20插反对整个电池充电控制电路造成影响。

上述三种未能正确接入充电器20或未接入市电的情况都使第一二极管D1截止，进而造成晶体管Q1的发射极与基极之间不能形成电压差，晶体管Q1截止，MOS管Q2的漏极与源极断开，充电接口与电池组30间的回路断开，无法为电池组30充电。

当充电接口与对应的充电器20连接正确且接入市电时，由于充电器20的负极VCHG-电压为0V，充电接口的第一检测端的电压也为0V，第一二极管D1不导通，晶体管Q1发射极与基极之间有个正向导通电压差，使得晶体管Q1导通。充电器20正极VCHG+电压通过第二检测端流入到晶体管Q1的集电极，再流入晶体管Q1的发射极，经过第一检测端至负极VCHG-，形成了完整的回路。MOS管Q2的栅极与源极之间的电压能达到MOS管Q2的开启电压，控制MOS管Q2的漏极及源极闭合导通，电池组30进行充电。同时由于晶体管Q1内部结构，晶体管Q1基极与发射极之间大约有0.3V的压降，第二二极管D2的压降大约为0.3V，所以MCU12中输入输出接口I/O的电压大约为0.6V。因此，当MCU12检测到输入输出接口I/O输入一个低电平信号时，即能检测到充电器20已经插上良好，而其他充电器20未接好的情况下MCU12检测到输入输出接口I/O均为高电平的触发信号。

综上所述，基于上述硬件结构，可以通过晶体管Q1的状态、MOS管Q2的状态和/或输入输出接口I/O是否接收到低电平信号，确认充电器20是否正常充电，从而达到电池组30充电检测的目的。再者，上述硬件结构中，仅使用MCU12进行触发信号的发出，以及检测信号的收集，相比单独采用晶闸管进行判断，通过单片机进行充电控制，节约了制造成本，提高了充电响应速度。

进一步地，还可以在电池充电控制电路10中设置第二电阻R4和第三电阻R5。所述MCU12还包括模数转换电路(图未示)，用于在所述电池组30充电且所述电池组30两端的电池电压VBAT超过所述MCU12的模数转换接口A/D的设定电压值时，切断所述输入输出接口I/O的信号控制。

所述第二电阻R4的一端与所述电池组30连接，所述第二电阻R4的另一端通过所述MCU12的模数转换接口A/D与所述模数转换电路连接；所述第三电阻R5的一端接地，所述第三电阻R5的另一端并联在所述第二电阻R4与所述MCU12的模数转换接口A/D之间。

需要说明的是，模数转换电路的结构无需进行限定，本领域技术人员可以参考本领域常用技术进行设置，只需要实现上述对应的功能即可。而第二电阻R4和第三电阻R5最好选用兆欧级别的电阻，可以使得电流达到小于1uA，符合低功耗的要求。通过第二电阻R4与第三电阻R5的电压来检测充电时的电池电压VBAT，如果充电时模数转换电路确认充电电池组30两端的电压增大超过模数转换接口A/D设定电压值时，MCU12就会控制输入输出接口I/O不输出信号，使MOS管Q2关断，控制充电器20停止向电池组30充电，从而保证了充电的安全。

本实用新型还提供一种吸尘器，该吸尘器包括吸尘器本体、为所述吸尘器本体供电的电池组、充电接口及设置在所述电池组和所述充电接口之间的电池充电控制电路，该电池充电控制电路用于对电池组的充电过程进行控制，该电池充电控制电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的吸尘器采用了上述电池充电控制电路的技术方案，因此该吸尘器具有上述电池充电控制电路所有的有益效果。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电池充电控制电路，其特征在于，设置在电池组与充电接口之间，包括：

MCU，发出触发信号；

充电检测电路，根据所述触发信号以及所述充电接口的接入信号输出控制信号，以控制所述电池组的充电与断开；其中，所述充电检测电路的控制端接收所述MCU发出的触发信号，所述充电检测电路的第一检测端和第二检测端对应连接所述充电接口的两个端子，所述充电检测电路的输出端与所述电池组连接；

过电压保护电路，设置在所述MCU与所述充电检测电路之间，用于当所述第一检测端和所述第二检测端与所述充电接口的两个端子对应连接时，对所述MCU实现过电压保护；其中，所述过电压保护电路的输入端与所述MCU的输入输出接口连接，所述过电压保护电路的输出端与所述充电检测电路的控制端连接。

2.如权利要求1所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述充电检测电路包括晶体管、第一电阻、第一二极管和MOS管；所述晶体管的基极为所述充电检测电路的控制端，所述晶体管的发射极为所述充电检测电路的第一检测端，所述晶体管的集电极与所述MOS管的源极连接，所述晶体管的集电极还与所述MOS管的栅极连接；所述第一电阻的一端与所述晶体管的基极连接，所述第一电阻的另一端与所述晶体管的发射极连接；所述第一二极管的阳极接地，所述第一二极管的阴极与所述晶体管的发射极连接；所述MOS管的源极与所述晶体管的集电极的结点为所述充电检测电路的第二检测端；所述MOS管的漏极为所述充电检测电路的输出端。

3.如权利要求2所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述充电检测电路还包括第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻的一端与所述晶体管的集电极连接，所述第一分压电阻的另一端与所述MOS管的栅极连接；所述第二分压电阻的一端与所述MOS管的栅极连接，所述第二分压电阻的另一端与所述MOS管的源极连接。

4.如权利要求2所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述晶体管为NPN型晶体管。

5.如权利要求2所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述MOS管为PMOS管。

6.如权利要求1所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述过电压保护电路包括第二二极管，所述第二二极管的阳极为所述过电压保护电路的输入端，所述第二二极管的阴极为所述过电压保护电路的输出端。

7.如权利要求1所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述电池充电控制电路还包括第二电阻和第三电阻；所述MCU还包括模数转换电路，用于在所述电池组充电且所述电池组两端的电池电压超过所述MCU的模数转换接口的设定电压值时，切断所述输入输出接口的信号控制；

所述第二电阻的一端与所述电池组连接，所述第二电阻的另一端通过所述MCU的模数转换接口与所述模数转换电路连接；所述第三电阻的一端接地，所述第三电阻的另一端并联在所述第二电阻与所述MCU的模数转换接口之间。

8.如权利要求1所述的电池充电控制电路，其特征在于，所述电池组为锂电池组。

9.一种吸尘器，其特征在于，包括吸尘器本体、电池组、充电接口及设置在所述电池组和所述充电接口之间的电池充电控制电路；

所述电池充电控制电路用于对电池组的充电过程进行控制，所述电池充电控制电路被配置为如权利要求1-8中任一项所述的电池充电控制电路；

所述电池组用于为所述吸尘器本体供电。