[實(shí)用新型]基于電池的充電供電模塊

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020540187.1
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN201854049U
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉剛;陳丹
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市茂宏電氣有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 賀紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電源管理的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電池的充電供電裝置。?

背景技術(shù)

目前基于電池的電源一般采取附圖1所示結(jié)構(gòu)：?

1、充電部分：“充電管理模塊”對外部電源V2降壓到電池V1的電壓，對其進(jìn)行充電，并防止充電過程過壓、過流、過溫等情況的出現(xiàn)。對外部電源V2降壓通常采取線性調(diào)壓器或者DC-DC變換器兩種方式，前者結(jié)構(gòu)簡單成本低，但能量利用效率低，后者效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高。

2、供電部分：電池V1通過DC-DC變換器將電壓變換到負(fù)載需求的電壓（一般是升壓），為負(fù)載供電。?

從上述可知，對于需要高能效的應(yīng)用，現(xiàn)有技術(shù)方案里含有充電部分的降壓DC-DC變換器和供電部分的升壓DC-DC變換器，結(jié)構(gòu)繁瑣復(fù)雜，成本高。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)繁瑣復(fù)雜、成本高且能量利用效率低的問題。為實(shí)現(xiàn)該目的，本實(shí)用新型將充電部分和供電部分整合為一體，用一套電路代替了原來的兩套DC-DC變化器，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的簡化和成本的降低，并且外部電源V2給電池V1充電的同時(shí)又為負(fù)載供電，提高了電能的利用效率。?

一種基于電池的充電供電模塊，包括：一個(gè)為電池提供電源的外部電源V2，一個(gè)儲存充電時(shí)剩余能量的電感L1和一個(gè)與L1耦合的電感L2，兩個(gè)具有相同匝數(shù)、擁有相同纏繞方向的P1繞組和P2繞組，兩個(gè)通過其通斷來改變電池V1充電模式的N溝增強(qiáng)MOS管Q1和N溝增強(qiáng)MOS管Q2，一個(gè)決定N溝增強(qiáng)MOS管Q1和N溝增強(qiáng)MOS管Q2導(dǎo)通時(shí)間的驅(qū)動控制器，一個(gè)檢測外部電源V2的電流值，設(shè)定最大電流閾值并將信號反饋給驅(qū)動控制器的外部電流檢測模塊，一個(gè)檢測電池電壓，設(shè)定電池最低和最高電壓閾值并將信號反饋給驅(qū)動控制器的電池管理模塊。一個(gè)與P1繞組和P2繞組相同方向纏繞，接收電池V1和外部電源V2能量的S1繞組，一個(gè)用于整流的二極管D1，一個(gè)利用單向?qū)щ娦缘亩O管D3，和一個(gè)正極接二極管D1和D3陰極的電解電容C1。?

當(dāng)外部電源V2正極通過電感L1把能量傳遞到變壓器T1的P2繞組中，變壓器T1的P1繞組、P2繞組、S1繞組為同方向纏繞線圈，電感L1和其耦合電感L2同名端繞向，電感L2的一端接地，另一端通過二極管D2連至電池V1的正極。P2繞組通過與P1繞組、S1繞組的耦合，把能量轉(zhuǎn)換到P1繞組和S1繞組中，P1繞組的一端連接電池V1的正極，為電池V1充電，另一端與N溝增強(qiáng)MOS管Q1的漏極相連接，N溝增強(qiáng)MOS管Q2的漏極接P2繞組的另一端，N溝增強(qiáng)MOS管Q1和N溝增強(qiáng)MOS管Q2的源極都接地，它們的柵極都接至驅(qū)動控制器，由驅(qū)動控制器來控制二者的斷開與導(dǎo)通。電池管理模塊接于電池V1正極和驅(qū)動控制器之間，電池管理模塊的功能為檢測電池電壓、設(shè)定最低和最高電壓的閥值并將信號反饋給驅(qū)動控制器，避免電池V1被過充或過放；外部電源檢測模塊接于外部電源V2的正極和驅(qū)動控制器之間，外部電源電流檢測模塊的功能為檢測外部電源V2的電流值、設(shè)定最大電流閥值并將信號反饋給驅(qū)動控制器，避免外部電源V2的電流超過電池V1的額定電流。S1繞組通過二極管D1連接至負(fù)載，為負(fù)載供電，電容C1跨接在負(fù)載上，其正極與二極管D1和二極管D3的陰極相連接，二極管D3的陽極連接至N溝增強(qiáng)MOS管Q1的漏極。?

驅(qū)動控制器控制N溝增強(qiáng)MOS管Q1、N溝增強(qiáng)MOS管Q2同時(shí)導(dǎo)通，變壓器T1的P1、P2、S1的匝數(shù)分別為N1、N1、N2，因此變壓器T1的P1、P2繞組的電壓為電池電壓V1，?S1繞組的電壓為V1/N1*N2，二極管D1導(dǎo)通，此時(shí)根據(jù)負(fù)載的大小，電路自動工作在以下兩種模式之一：?

（1）負(fù)載小，外部電源V2通過P2繞組將能量耦合到P1繞組給電池充電。

（2）負(fù)載大，電池V1通過P1繞組、外部電源V2通過P2繞組，將能量耦合到S1繞組同時(shí)給負(fù)載供電。?

與此同時(shí)，耦合電感L1上的電壓為V2-V1，其電流按V2-V1=L*dI/dt變化，將能量儲存其中。?

另外二極管D1和D3不同時(shí)導(dǎo)通：當(dāng)N溝增強(qiáng)MOS管Q1和N溝增強(qiáng)MOS管Q2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，二極管D1導(dǎo)通而二極管D3斷開；當(dāng)N溝增強(qiáng)MOS管Q1和N溝增強(qiáng)MOS管Q2同時(shí)斷開時(shí)，二極管D3導(dǎo)通而二極管D1斷開。?