基于电池的充电供电模块制造技术

一种基于电池的充电供电模块，当MOS管Q1、MOS管Q2同时导通时，外部电源通过P2绕组将能量耦合到P1绕组给电池充电，剩余能量储存在电感L1中，电池V1通过P1绕组、外部电源通过P2绕组将能量耦合到S1绕组给负载供电；当MOS管Q1、MOS管Q2同时断开时，P1绕组通过二极管D3将MOS管Q1、MOS管Q2导通周期的变压器磁化电流释放到电容C1，进行磁复位，存储在电感L1的能量通过其耦合电感L2和二极管D2，释放到电池V1中。驱动控制器决定MOS管Q1、MOS管Q2的导通时间；电池管理模块检测电池电压、设定最低和最高电压的阈值；外部电源电流检测模块检测外部电源V2的电流值、设定最大电流阈值。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电源管理的相关
，更具体地说，涉及一种电池的充电供 电装置。
技术介绍
目前基于电池的电源一般采取附图1所示结构1、充电部分“充电管理模块”对外部电源V2降压到电池Vl的电压，对其进行充 电，并防止充电过程过压、过流、过温等情况的出现。对外部电源V2降压通常采取线性调压 器或者DC-DC变换器两种方式，前者结构简单成本低，但能量利用效率低，后者效率高，但 结构复杂成本高。2、供电部分电池Vl通过DC-DC变换器将电压变换到负载需求的电压(一般是升 压)，为负载供电。从上述可知，对于需要高能效的应用，现有技术方案里含有充电部分的降压DC-DC 变换器和供电部分的升压DC-DC变换器，结构繁琐复杂，成本高。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术中结构繁琐复杂、成本高且能量利用效率低 的问题。为实现该目的，本技术将充电部分和供电部分整合为一体，用一套电路代替了 原来的两套DC-DC变化器，实现了结构的简化和成本的降低，并且外部电源V2给电池Vl充 电的同时又为负载供电，提高了电能的利用效率。一种基于电池的充电供电模块，包括一个为电池提供电源的外部电源V2，一个 储存充电时剩余能量的电感Ll和一个与Ll耦合的电感L2，两个具有相同匝数、拥有相同 缠绕方向的Pl绕组和P2绕组，两个通过其通断来改变电池Vl充电模式的N沟增强MOS管 Ql和N沟增强MOS管Q2，一个决定N沟增强MOS管Ql和N沟增强MOS管Q2导通时间的驱 动控制器，一个检测外部电源V2的电流值，设定最大电流阈值并将信号反馈给驱动控制器 的外部电流检测模块，一个检测电池电压，设定电池最低和最高电压阈值并将信号反馈给 驱动控制器的电池管理模块。一个与Pl绕组和P2绕组相同方向缠绕，接收电池Vl和外部 电源V2能量的Sl绕组，一个用于整流的二极管D1，一个利用单向导电性的二极管D3，和一 个正极接二极管Dl和D3阴极的电解电容Cl。当外部电源V2正极通过电感Ll把能量传递到变压器Tl的P2绕组中，变压器Tl 的Pl绕组、P2绕组、Sl绕组为同方向缠绕线圈，电感Ll和其耦合电感L2同名端绕向，电感 L2的一端接地，另一端通过二极管D2连至电池Vl的正极。P2绕组通过与Pl绕组、Sl绕 组的耦合，把能量转换到Pl绕组和Sl绕组中，Pl绕组的一端连接电池Vl的正极，为电池 Vl充电，另一端与N沟增强MOS管Ql的漏极相连接，N沟增强MOS管Q2的漏极接P2绕组 的另一端，N沟增强MOS管Ql和N沟增强MOS管Q2的源极都接地，它们的栅极都接至驱动 控制器，由驱动控制器来控制二者的断开与导通。电池管理模块接于电池Vl正极和驱动控制器之间，电池管理模块的功能为检测电池电压、设定最低和最高电压的阀值并将信号反 馈给驱动控制器，避免电池Vl被过充或过放；外部电源检测模块接于外部电源V2的正极和 驱动控制器之间，外部电源电流检测模块的功能为检测外部电源V2的电流值、设定最大电 流阀值并将信号反馈给驱动控制器，避免外部电源V2的电流超过电池Vl的额定电流。Sl 绕组通过二极管Dl连接至负载，为负载供电，电容Cl跨接在负载上，其正极与二极管Dl和 二极管D3的阴极相连接，二极管D3的阳极连接至N沟增强MOS管Ql的漏极。驱动控制器控制N沟增强MOS管Ql、N沟增强MOS管Q2同时导通，变压器Tl的 P1、P2、S1的匝数分别为Nl、m、N2，因此变压器Tl的P1、P2绕组的电压为电池电压VI，Sl 绕组的电压为Vl/m*N2，二极管Dl导通，此时根据负载的大小，电路自动工作在以下两种 模式之一(1)负载小，外部电源V2通过P2绕组将能量耦合到Pl绕组给电池充电。(2)负载大，电池Vl通过Pl绕组、外部电源V2通过P2绕组，将能量耦合到Sl绕 组同时给负载供电。与此同时，耦合电感Ll上的电压为V2-V1，其电流按V2_Vl=L*dI/dt变化，将能量 储存其中。另外二极管Dl和D3不同时导通当N沟增强MOS管Ql和N沟增强MOS管Q2同 时导通时，二极管Dl导通而二极管D3断开；当N沟增强MOS管Ql和N沟增强MOS管Q2同 时断开时，二极管D3导通而二极管Dl断开。所述的驱动控制器通过电池管理模块和外部电源电流检测模块反馈的信息决定N 沟增强MOS管Ql、N沟增强MOS管Q2的导通时间，包括一个升降压变换器LM3478，一个与 升降压变换器LM3478端口 “1”连接的电容C4，一个与电阻R9串联并连接在升降压变换器 LM3478端口 “2”的电容C5，一个与升降压变换器LM3478连接的电容C6，一个与升降压变换 器LM3478连接的电阻R14，一个连接在升降压变换器LM3478端口 “1”和“6”之间的电阻 Rl，一个连接在升降压变换器LM3478端口 “6”和N沟增强MOS管Ql栅极之间的电阻R3，和 一个连接在升降压变换器LM3478端口 “6”和N沟增强MOS管Q2栅极之间的电阻R7。升降 压变换器LM3478的端口 “3”与电池管理模块相连，接收电池电压、设定最低和最高电压的 阀值，确保电池不被过充或过放。升降压变换器LM3478的端口“7”与外部电源管理模块相 连，接收外部电源V2的电流值、设定最大电流阀值，确保外部电源的电流不会超过电池的 额定大小。一种基于电池的充电供电方法，包括以下三种情况(1)当N沟增强MOS管Ql和N沟增强MOS管Q2同时导通时，外部电源V2通过P2 绕组把能量耦合到Pi绕组，为电池Vl充电。(2)当N沟增强MOS管Ql和N沟增强MOS管Q2同时断开，Pl绕组通过二极管D3 将N沟增强MOS管Q1、N沟增强MOS管Q2导通周期的变压器磁化电流释放到电容Cl，进行 磁复位，此时存储在电感Ll上的能量通其耦合电感L2和二极管D2，释放到电池Vl里，为电 池Vl充电。(3)当N沟增强MOS管Ql和N沟增强MOS管Q2同时导通，当负载较小时，外部电 源V2通过P2绕组把能量耦合到Sl绕组为负载供电，当负载较大时，电池Vl通过Pl绕组、 外部电源V2通过P2绕组，将能量耦合到Sl绕组同时给负载供电。本技术基于电池的充电供电模块的外部电源V2给电池Vl充电的同时又为负 载供电，提高了电能的利用效率。并将充电部分和供电部分整合为一体，用一套电路代替了 原来的两套DC-DC变化器，实现了结构的简化和成本的降低。附图说明图1是现有技术电池充电供电结构图；图2是本技术一种基于电池的充电供电模块结构图；图3是本技术一种基于电池的充电供电模块电路图。具体实施方式下面参考附图，对本技术基于电池的充电供电模块做进一步描述。一种基于电池的充电供电模块，包括一个为电池提供电源的外部电源V2，一个 储存充电时剩余能量的电感Ll和一个与Ll耦合的电感L2，两个具有相同匝数、拥有相同 缠绕方向的Pl绕组和P2绕组，两个通过其通断来改变电池Vl充电模式的N沟增强MOS管 Ql和N沟增强MOS管Q2，一个决定N沟增强MOS管Ql和N沟增强MOS管Q2导通时间的驱 动控制器，一个检测外部电源V2的电流值，设定最大电流阈值并将信号反馈给驱动控制器 的外部电流检测模块，一个检测电池电压，设定电池最低和最高电压阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电池的充电供电模块，其特征在于，包括：　　一个为电池提供电源的外部电源Ｖ２；　　一个储存充电时剩余能量的电感Ｌ１和一个与Ｌ１耦合的电感Ｌ２；　　两个具有相同匝数、拥有相同缠绕方向的Ｐ１绕组和Ｐ２绕组；　　两个通过其通断来改变电池Ｖ１充电模式的Ｎ沟增强ＭＯＳ管Ｑ１和Ｎ沟增强ＭＯＳ管Ｑ２；　　一个决定Ｎ沟增强ＭＯＳ管Ｑ１和Ｎ沟增强ＭＯＳ管Ｑ２导通时间的驱动控制器；　　一个检测外部电源Ｖ２的电流值，设定最大电流阈值并将信号反馈给驱动控制器的外部电流检测模块；　　一个检测电池电压，设定电池最低和最高电压阈值并将信号反馈给驱动控制器的电池管理模块；和　　一个与Ｐ１绕组和Ｐ２绕组相同方向缠绕，接收电池Ｖ１和外部电源Ｖ２能量的Ｓ１绕组。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓刚，陈丹，
申请(专利权)人：深圳市茂宏电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94