一种启动电源的充电控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种启动电源的充电控制电路，包括升压保护芯片U9、充电输出电路和3个控制端：CTL‑CHG、CTL‑INA和CTL‑INB；升压保护芯片U9为FP5139芯片；充电输出电路中，升压保护芯片U9的GATE端经电阻R15接NPN型三极管Q19的B极和PNP型三极管Q20的B极；Q19的E极和Q20的C极短接；Q19的C极经电阻R16接电源VCC‑BAT；Q19的E极经电阻R43接NMOS管Q10的G极，Q10的D极接电感L4与二极管D6的连接点；Q10的S极和Q20的E极均接地。该启动电源的充电控制电路采用外部控制端与升压保护芯片结合实现充电控制，安全可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种启动电源的充电控制电路
本专利技术特别涉及一种启动电源的充电控制电路。
技术介绍
汽车启动电源属于特种用途的移动电源，当使用外部电路为汽车启动电源的储能模块充电时，若电流过大，不但会造成电池和电路板的损坏，还容易造成电池的爆炸，因此，需要对充电过程进行必要的控制，有必要设计一种启动电源的充电控制电路。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种启动电源的充电控制电路，该启动电源的充电控制电路采用外部控制端与升压保护芯片结合实现充电控制，安全可靠性高。专利技术的技术解决方案如下：一种启动电源的充电控制电路，包括升压保护芯片U9、充电输出电路和3个控制端：CTL-CHG、CTL-INA和CTL-INB；升压保护芯片U9为FP5139芯片；(1)控制端CTL-CHG经依次串联的电阻R34和R33接地，电阻R34和R33的连接点接NMOS管Q12的G极；Q12的S极接地，Q12的D极为EN-19V端；(2)控制端CTL-INB经依次串联的电阻R91和R90接地，电阻R91和R90的连接点接NMOS管Q7的G极；Q7的S极接地，Q7的D极为CTL-B端；(3)控制端CTL-INA经依次串联的电阻R14和R13接地，电阻R14和R13的连接点接NMOS管Q3的G极；Q3的S极接地，Q7的D极为CTL-A端；(4)直流电源VBOUT+接PMOS管Q14的S极，Q14的D极经热敏电阻RT4接储能模块的正输入端BAT+；Q14的G极和S极之间跨接有电阻R29，Q14的G极接CTL-A端；(5)直流电源VBOUT+接PMOS管Q8的S极，Q8的D极经依次串接的电感L4和二极管D6接储能模块的正输入端BAT+；Q8的D极接升压保护芯片U9的供电端VCC；Q8的G极和S极之间跨接有电阻R30，Q8的G极接CTL-B端；(6)EN-19V端经电阻R57接升压保护芯片U9的控制端CTL；(7)充电输出电路：升压保护芯片U9的GATE端经电阻R15接NPN型三极管Q19的B极和PNP型三极管Q20的B极；Q19的E极和Q20的C极短接；Q19的C极经电阻R16接电源VCC-BAT；VCC-BAT用于接干电池组的正极，电池组由3节1.5V的干电池串联而成。Q19的E极经电阻R43接NMOS管Q10的G极，Q10的D极接电感L4与二极管D6的连接点；Q10的S极和Q20的E极均接地。USB接口的正输入端USB_IN经二极管D17接Q8的S极。储能模块的正端BAT1+经二极管D16接Q8的S极。NMOS管Q3、Q7和Q12均采用2N7002K型器件。R14、R34和R91均为1K欧姆；R13、R90和R33均为100K欧姆。升压保护芯片U9还连接有基于运算放大器的过流保护电路。充电时，采用预充电工作模式和主充电工作模式交替工作的模式实施充电。电源输入接口为储能模块充电的过程如下：步骤1：使得CTL-INA高电平，经过Q3，CTL-A得到低电平，导致Q14导通，外部电压直接经人电子对储能模块充电；此为充电的第一阶段；此时，CTL-INB和CTL-CHG均为低电平；步骤2：使得CTL-INA为低电平，且使得CTL-INB为高电平，经过Q7后CTL-B得到低电平，从而Q8导通，外部电压接通U9；步骤3：保持CTL-INB为高电平，并使得CTL-CHG为高电平，经Q12后，在EN-19V得到低电平，U9d的CTL端电位被拉低，U9进入正常工作模式，输出恒压给储能模块充电。3个控制端均与MCU连接。MCU采用集成有A/D转换器的SC8F2712芯片。3个控制端：CTL-CHG、CTL-INA和CTL-INB来自MCU的控制输出端，具体来说，电路工作原理如下：CTL-INA：高电平时，经过Q3，CTL-A得到低电平，导致Q14导通，外部电压直接经人电子对储能模块充电；此为充电的第一阶段；CTL-INB：高电平时，经过Q7后CTL-B得到低电平，从而Q8导通，外部电压接通U9；CTL-CHG：高电平时，经Q12后，在EN-19V得到低电平，U9d的CTL端电位被拉低，U9进入正常工作模式，输出恒压给储能模块充电。CTL-CHG高电平时，要求CTL-INA处于低电平，采用交替工作模式。有益效果：本专利技术的启动电源的充电控制电路，采用外部控制端与升压保护芯片结合实现充电控制，能实现充电的完全可控，安全可靠性高；本专利技术的汽车启动电源具有以下特点：(1)采用一个超级电容或多个串联的超级电容作为储能模块；采用基于超级电容的移动电源的储能电路，完全不同于采用锂离子电池的储能模块，采用超级电容安全性高，没有爆炸的风险，且使用寿命长；基于超级电容的移动电源的储能电路具有以下特点：(a)充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95％以上；(b)循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1～50万次，没有“记忆效应”；(c)大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率之90％；(d)功率密度高，可达300W/KG～5000W/KG，相当于电池的5～10倍；(e)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；(f)充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；(g)超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；(h)检测方便，剩余电量可直接读出；总而言之，这种移动电源的储能电路的突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，且安全性高。(2)采用多种可选的接口为储能模块充电；充电输入接口配置有汽车电瓶取点接口、USB充电接口、干电池充电接口和汽车点烟器接口；灵活性强，实用性强。(3)采用带A/D转换器的MCU作为主控电路芯片对整个充电过程进行控制，结构紧凑，能显著简化电路设计；(4)具有双色指示灯和照明灯；(5)通过预充电控制开关电路和主充电控制开关电路控制充电进程；(6)具有过流保护、过压保护、温度保护和电压反接保护功能。用于移动电源的双输入供电电路，采用2个电源输入端，一个接汽车电池(如通过点烟器接口接电池)，一个接干电池组，特别适合车载使用，无线交流电即可为移动电源的储能模块充电。另外，采用BAT54CW型肖特基势垒二极管，正向压降低(由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度，故其正向导通门限电压和正向压降都比PN结二极管低(约低0.2V))，由于SBD(肖特基势垒二极管)是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复问题。SBD的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，完全不同于PN结二极管的反向恢复时间。由于SBD的反向恢复电荷非常少，故开关速度非常快，开关损耗也特别小，尤其适合于高频应用。SBD的结构及特点使其适合于在低压、大电流输出场合用作高频整流。更进一步，稳压器采用的ME6119A33PG型稳压器为输入电压可调的高手LDO稳压器(400mAAdjustableVoltageHighSpeedLDORegulators)，输出电压精确，输入电压范围为2.5～18V；应用在此处特别适合，不但可以通过升压电路为储能模块充电，还能作为基准电压用于温度检测电路中。因此，这种用于移动电源的双输入供电电路能兼容性宽范围的输入电压，应用广泛，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种启动电源的充电控制电路，其特征在于，包括升压保护芯片U9、充电输出电路和3个控制端：CTL‑CHG、CTL‑INA和CTL‑INB；升压保护芯片U9为FP5139芯片；(1)控制端CTL‑CHG经依次串联的电阻R34和R33接地，电阻R34和R33的连接点接NMOS管Q12的G极；Q12的S极接地，Q12的D极为EN‑19V端；(2)控制端CTL‑INB经依次串联的电阻R91和R90接地，电阻R91和R90的连接点接NMOS管Q7的G极；Q7的S极接地，Q7的D极为CTL‑B端；(3)控制端CTL‑INA经依次串联的电阻R14和R13接地，电阻R14和R13的连接点接NMOS管Q3的G极；Q3的S极接地，Q7的D极为CTL‑A端；(4)直流电源VBOUT+接PMOS管Q14的S极，Q14的D极经热敏电阻RT4接储能模块的正输入端BAT+；Q14的G极和S极之间跨接有电阻R29，Q14的G极接CTL‑A端；(5)直流电源VBOUT+接PMOS管Q8的S极，Q8的D极经依次串接的电感L4和二极管D6接储能模块的正输入端BAT+；Q8的D极接升压保护芯片U9的供电端VCC；Q8的G极和S极之间跨接有电阻R30，Q8的G极接CTL‑B端；(6)EN‑19V端经电阻R57接升压保护芯片U9的控制端CTL；(7)充电输出电路：升压保护芯片U9的GATE端经电阻R15接NPN型三极管Q19的B极和PNP型三极管Q20的B极；Q19的E极和Q20的C极短接；Q19的C极经电阻R16接电源VCC‑BAT；；Q19的E极经电阻R43接NMOS管Q10的G极，Q10的D极接电感L4与二极管D6的连接点；Q10的S极和Q20的E极均接地。...

【技术特征摘要】
1.一种启动电源的充电控制电路，其特征在于，包括升压保护芯片U9、充电输出电路和3个控制端：CTL-CHG、CTL-INA和CTL-INB；升压保护芯片U9为FP5139芯片；(1)控制端CTL-CHG经依次串联的电阻R34和R33接地，电阻R34和R33的连接点接NMOS管Q12的G极；Q12的S极接地，Q12的D极为EN-19V端；(2)控制端CTL-INB经依次串联的电阻R91和R90接地，电阻R91和R90的连接点接NMOS管Q7的G极；Q7的S极接地，Q7的D极为CTL-B端；(3)控制端CTL-INA经依次串联的电阻R14和R13接地，电阻R14和R13的连接点接NMOS管Q3的G极；Q3的S极接地，Q7的D极为CTL-A端；(4)直流电源VBOUT+接PMOS管Q14的S极，Q14的D极经热敏电阻RT4接储能模块的正输入端BAT+；Q14的G极和S极之间跨接有电阻R29，Q14的G极接CTL-A端；(5)直流电源VBOUT+接PMOS管Q8的S极，Q8的D极经依次串接的电感L4和二极管D6接储能模块的正输入端BAT+；Q8的D极接升压保护芯片U9的供电端VCC；Q8的G极和S极之间跨接有电阻R30，Q8的G极接CTL-B端；(6)EN-19V端经电阻R57接升压保护芯片U9的控制端CTL；(7)充电输出电路：升压保护芯片U9的GATE端经电阻R15接NPN型三极管Q19的B极和PNP型三极管Q20的B极；Q19的E极和Q20的C极短接；Q19的C极经电阻R16接电源VCC-BAT；；Q19的E极经电阻R43接NMOS管Q10的G极，Q10的D极接电感L4与二极管D6的连接点；Q10的S极和Q20的E极均接地。2.根据权利要求1所述的启动电源的充电控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳开，
申请(专利权)人：湖南电将军新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43