基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案论文和设计-铁永军

全文摘要

本实用新型提供一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，包括USB电源；第一储能电容和第二储能电容，所述第一储能电容和所述第二储能电容均并联在所述USB电源的电源回路上；第一肖特基二极管、普通二极管和第二肖特基二极管，所述第一肖特基二极管、所述普通二极管和所述第二肖特基二极管的正极均与所述USB电源的正极连接；自恢复保险丝，所述自恢复保险丝电性连接于所述第一肖特基二极管的负极，属于充电电路技术领域，一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，保证充电系统以及后级供电系统的稳定性，提高锂电池充电过程的安全性，提高锂电池充电的效率，实现外部USB供电和锂电池供电的自动切换。

主设计要求

1.一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，包括USB电源；第一储能电容和第二储能电容，所述第一储能电容和所述第二储能电容均并联在所述USB电源的电源回路上；第一肖特基二极管、普通二极管和第二肖特基二极管，所述第一肖特基二极管、所述普通二极管和所述第二肖特基二极管的正极均与所述USB电源的正极连接；自恢复保险丝，所述自恢复保险丝电性连接于所述第一肖特基二极管的负极；锂电池充电芯片，所述锂电池充电芯片电性连接于所述自恢复保险丝的一端；第三储能电容和第四储能电容，所述第三储能电容和第四储能电容分别并联在所述锂电池充电芯片的正负极；锂电池，所述锂电池电性连接于所述锂电池充电芯片的接口；MOS管，所述MOS管连接于所述锂电池的一端，所述MOS管连接于所述第二肖特基二极管的负极；第一电阻和第二电阻，所述第二电阻连接于所述普通二极管的负极，所述第一电阻与所述第二电阻并联接入所述MOS管的一端；第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第三电阻与所述锂电池充电芯片的负极连接，所述第四电阻和所述第五电阻与所述锂电池充电芯片的正极连接；后级系统供电网络，所述后级系统供电网络与所述第二肖特基二极管的负极相连。

设计方案

1.一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，包括USB电源；

第一储能电容和第二储能电容，所述第一储能电容和所述第二储能电容均并联在所述USB电源的电源回路上；

第一肖特基二极管、普通二极管和第二肖特基二极管，所述第一肖特基二极管、所述普通二极管和所述第二肖特基二极管的正极均与所述USB电源的正极连接；

自恢复保险丝，所述自恢复保险丝电性连接于所述第一肖特基二极管的负极；

锂电池充电芯片，所述锂电池充电芯片电性连接于所述自恢复保险丝的一端；

第三储能电容和第四储能电容，所述第三储能电容和第四储能电容分别并联在所述锂电池充电芯片的正负极；

锂电池，所述锂电池电性连接于所述锂电池充电芯片的接口；

MOS管，所述MOS管连接于所述锂电池的一端，所述MOS管连接于所述第二肖特基二极管的负极；

第一电阻和第二电阻，所述第二电阻连接于所述普通二极管的负极，所述第一电阻与所述第二电阻并联接入所述MOS管的一端；

第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第三电阻与所述锂电池充电芯片的负极连接，所述第四电阻和所述第五电阻与所述锂电池充电芯片的正极连接；

后级系统供电网络，所述后级系统供电网络与所述第二肖特基二极管的负极相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，所述USB电源采用Micro-USB与外接电源连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，所述第一储能电容和所述第二储能电容的电容均为22uF，所述第三储能电容和所述第四储能电容的电容均为10uF。

4.根据权利要求1所述的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，所述第一肖特基二极管和所述第二肖特基二极管的型号均为SS54，所述普通二极管的型号为IN4148。

5.根据权利要求1所述的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，所述自恢复保险丝的额定电压为6V。

6.根据权利要求1所述的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，所述锂电池充电芯片的型号为TP4065。

7.根据权利要求1所述的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，所述锂电池的型号为Lo-LoN。

8.根据权利要求1所述的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，所述MOS管的型号为SI2301。

9.根据权利要求1所述的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻的电阻值分别为100kΩ和10kΩ。

10.根据权利要求1所述的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，其特征在于，所述第三电阻、所述第四电阻和所述第五电阻的电阻值均为1.2kΩ。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及充电电路技术领域，尤其是涉及一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案。

背景技术

蓄电池从外电路接受电能，转化为电池的化学能的工作过程。蓄电池在其能量经放电消耗后，通过充电恢复，又能重新放电，构成充放循环。一般用直流电流(也有用不对称交流电流或脉冲电流)充电。不同情况下，采用不同的充电方法如恒流充电、恒电压充电、浮充电、涓流充电、急充电或这些方法的组合式充电等。

对于工业手持便携设备一般采用锂电池供电，锂电池在充电过程又持续放电的话不仅不安全，同时对锂电池的充电效率会大打折扣，因此在锂电池充电的过程中避免对后级是实现便携式设备充电电安全的首要任务。

因此，如何提供基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，提高提高锂电池的充电效率，同时在锂电池充电过程中避免锂电池对后级系统供电已成为本领域技人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，以解决现有技术中锂电池在充电过程又持续放电的话不仅不安全，同时对锂电池的充电效率会大打折扣的技术问题。

本实用新型提供一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，包括USB电源；

第一储能电容和第二储能电容，所述第一储能电容和所述第二储能电容均并联在所述USB电源的电源回路上；

自恢复保险丝，所述自恢复保险丝电性连接于所述第一肖特基二极管的负极；

锂电池充电芯片，所述锂电池充电芯片电性连接于所述自恢复保险丝的一端；

第三储能电容和第四储能电容，所述第三储能电容和第四储能电容分别并联在所述锂电池充电芯片的正负极；

锂电池，所述锂电池电性连接于所述锂电池充电芯片的接口；

MOS管，所述MOS管连接于所述锂电池的一端，所述MOS管连接于所述第二肖特基二极管的负极；

第一电阻和第二电阻，所述第二电阻连接于所述普通二极管的负极，所述第一电阻与所述第二电阻并联接入所述MOS管的一端；

第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第三电阻与所述锂电池充电芯片的负极连接，所述第四电阻和所述第五电阻与所述锂电池充电芯片的正极连接；

后级系统供电网络，所述后级系统供电网络与所述第二肖特基二极管的负极相连。

优选的，所述USB电源采用Micro-USB与外接电源连接。

优选的，所述第一储能电容和所述第二储能电容的电容均为22uF，所述第三储能电容和所述第四储能电容的电容均为10uF。

优选的，所述第一肖特基二极管和所述第二肖特基二极管的型号均为SS54，所述普通二极管的型号为IN4148。

优选的，所述自恢复保险丝的额定电压为6V。

优选的，所述锂电池充电芯片的型号为TP4065。

优选的，所述锂电池的型号为Lo-LoN。

优选的，所述MOS管的型号为SI2301。

优选的，所述第一电阻和所述第二电阻的电阻值分别为100kΩ和10kΩ。

优选的，所述第三电阻、所述第四电阻和所述第五电阻的电阻值均为1.2kΩ。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，包括USB电源；第一储能电容和第二储能电容，所述第一储能电容和所述第二储能电容均并联在所述USB电源的电源回路上；第一肖特基二极管、普通二极管和第二肖特基二极管，所述第一肖特基二极管、所述普通二极管和所述第二肖特基二极管的正极均与所述USB电源的正极连接；自恢复保险丝，所述自恢复保险丝电性连接于所述第一肖特基二极管的负极；锂电池充电芯片，所述锂电池充电芯片电性连接于所述自恢复保险丝的一端；第三储能电容和第四储能电容，所述第三储能电容和第四储能电容分别并联在所述锂电池充电芯片的正负极；锂电池，所述锂电池电性连接于所述锂电池充电芯片的接口；MOS管，所述MOS管连接于所述锂电池的一端，所述MOS管连接于所述第二肖特基二极管的负极；第一电阻和第二电阻，所述第二电阻连接于所述普通二极管的负极，所述第一电阻与所述第二电阻并联接入所述MOS管的一端；第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第三电阻与所述锂电池充电芯片的负极连接，所述第四电阻和所述第五电阻与所述锂电池充电芯片的正极连接；后级系统供电网络，所述后级系统供电网络与所述第二肖特基二极管的负极相连。

本实用新型通过锂电池充电芯片，实现锂电池充电的系统管理；自恢复保险丝可以保证充电系统故障后自动断路；第一肖特基二极管和第二肖特基二极管可以实现电池系统和充电系统的隔离(可以实现低压降、快速开关等特性)；MOS管结合普通二极管、第一电阻以及第二电阻可以实现当系统处于充电状态时锂电池不会给后级系统供电，而是采用USB电源经过第二肖特基二极管后给后级系统供电；第一储能电容、第二储能电容、第三储能电容、第四储能电容保证充电系统以及后级供电系统的稳定性，提高锂电池充电过程的安全性，提高锂电池充电的效率，实现外部USB供电和锂电池供电的自动切换。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电路图。

附图标记：

1-锂电池充电芯片；2-自恢复保险丝；3-锂电池；4-第一肖特基二极管；5-普通二极管；6-第二肖特基二极管；7-MOS管；8-第一电阻；9-第二电阻；10-第三电阻；11-第四电阻；12-第五电阻；13-USB电源；14-后级系统供电网络；15-第一储能电容；16-第二储能电容；17-第三储能电容；18-第四储能电容。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的电路图；

下面结合图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，包括USB电源13；

第一储能电容15和第二储能电容16，所述第一储能电容15和所述第二储能电容16均并联在所述USB电源13的电源回路上；

第一肖特基二极管4、普通二极管5和第二肖特基二极管6，所述第一肖特基二极管4、所述普通二极管5和所述第二肖特基二极管6的正极均与所述USB电源13的正极连接；

自恢复保险丝2，所述自恢复保险丝2电性连接于所述第一肖特基二极管4的负极；

锂电池充电芯片1，所述锂电池充电芯片1电性连接于所述自恢复保险丝2的一端；

第三储能电容17和第四储能电容18，所述第三储能电容17和第四储能电容18分别并联在所述锂电池充电芯片1的正负极；

锂电池3，所述锂电池3电性连接于所述锂电池充电芯片1的接口；

MOS管7，所述MOS管7连接于所述锂电池3的一端，所述MOS管7连接于所述第二肖特基二极管6的负极；

第一电阻8和第二电阻9，所述第二电阻9连接于所述普通二极管5的负极，所述第一电阻8与所述第二电阻9并联接入所述MOS管7的一端；

第三电阻10、第四电阻11和第五电阻12，所述第三电阻10与所述锂电池充电芯片1的负极连接，所述第四电阻11和所述第五电阻12与所述锂电池充电芯片1的正极连接；

后级系统供电网络14，所述后级系统供电网络14与所述第二肖特基二极管6的负极相连。

进一步说明，相对于现有技术，本实用新型提供的一种基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案，包括USB电源13；第一储能电容15和第二储能电容16，所述第一储能电容15和所述第二储能电容16均并联在所述USB电源13的电源回路上；第一肖特基二极管4、普通二极管5和第二肖特基二极管6，所述第一肖特基二极管4、所述普通二极管5和所述第二肖特基二极管6的正极均与所述USB电源13的正极连接；自恢复保险丝2，所述自恢复保险丝2电性连接于所述第一肖特基二极管4的负极；锂电池充电芯片1，所述锂电池充电芯片1电性连接于所述自恢复保险丝2的一端；第三储能电容17和第四储能电容18，所述第三储能电容17和第四储能电容18分别并联在所述锂电池充电芯片1的正负极；锂电池3，所述锂电池3电性连接于所述锂电池充电芯片1的接口；MOS管7，所述MOS管7连接于所述锂电池3的一端，所述MOS管7连接于所述第二肖特基二极管6的负极；第一电阻8和第二电阻9，所述第二电阻9连接于所述普通二极管5的负极，所述第一电阻8与所述第二电阻9并联接入所述MOS管7的一端；第三电阻10、第四电阻11和第五电阻12，所述第三电阻10与所述锂电池充电芯片1的负极连接，所述第四电阻11和所述第五电阻12与所述锂电池充电芯片1的正极连接；后级系统供电网络14，所述后级系统供电网络14与所述第二肖特基二极管6的负极相连。

本实用新型通过锂电池充电芯片1，实现锂电池充电的系统管理；自恢复保险丝2可以保证充电系统故障后自动断路；第一肖特基二极管4和第二肖特基二极管6可以实现电池系统和充电系统的隔离(可以实现低压降、快速开关等特性)；MOS管7结合普通二极管5、第一电阻8以及第二电阻9可以实现当系统处于充电状态时锂电池3不会给后级系统供电，而是采用USB电源13经过第二肖特基二极管6后给后级系统供电；第一储能电容15、第二储能电容16、第三储能电容17、第四储能电容18保证充电系统以及后级供电系统的稳定性，提高锂电池充电过程的安全性，提高锂电池充电的效率，实现外部USB供电和锂电池供电的自动切换。

所述USB电源13采用Micro-USB与外接电源连接，Micro-USB连接器比标准USB和Mini-USB连接器更小，节省空间，具有高达10000次的插拔寿命和强度,Micro-USB标准支持目前USB的OTG功能，即在没有主机(例如个人电脑)的情况下，便携设备之间可直接实现数据传输。

所述第一储能电容15和所述第二储能电容16的电容均为22uF，所述第三储能电容17和所述第四储能电容18的电容均为10uF,在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。

所述第一肖特基二极管4和所述第二肖特基二极管6的型号均为SS54，肖特基二极管具有开关频率高和正向压降低等优点所述普通二极管5的型号为IN4148。

所述自恢复保险丝2的额定电压为6V,自恢复保险丝2是一种过流电子保护元件，采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，掺加导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成。传统保险丝过流保护，仅能保护一次，烧断了需更换，而自恢复保险丝具有过流过热保护，自动恢复双重功能。

所述锂电池充电芯片1的型号为TP4065。

所述锂电池3的型号为Lo-LoN。

所述MOS管7的型号为SI2301。

所述第一电阻8和所述第二电阻9的电阻值分别为100kΩ和10kΩ。

所述第三电阻10、所述第四电阻11和所述第五电阻12的电阻值均为1.2kΩ。

工作原理：当USB电源13网络供电后，锂电池3处于充电状态，MOS管7的栅极为高电平，此时MOS管7实现锂电池3供电网络和后级系统供电网络14处于断开状态，而后级系统供电网络14的电压全部来自于USB电源13网络经过第二肖特基二极管后的电压，从而实现锂电池3处于充电状态时不对后级系统供电网络14供电，而直接采用USB电源13系统给后级系统供电网络14供电，至此就实现了电池处于充电状态时既保证电池的充电效率与供电安全，又可以保证后级系统在电池处于充电状态时而不断电；

当USB_5V网络不供电，此时电池处于非充电状态，Q7的栅极通过R32电阻拉低，此时Q7处于闭合状态，VBAT网络和VCC1网络处于闭合相同状态，从而实现锂电池在非充电状态时，后级系统的供电系统为锂电池直接供电

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

设计图

基于工业便携设备的高效安全的充电电路解决方案论文和设计

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主设计要求

设计方案

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