充电管理芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种充电管理芯片，包括充电控制输出模块、放电控制模块、电池电压采集输入模块、风扇驱动输出模块、蜂鸣器输出模块、双色ＬＥＤ控制输出模块和串行数据输出模块，该芯片的外部管脚控制功能可编程，无需外部控制器支持，使充电过程检测控制完全自动化，所需外围器件少，应用设计简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及充电器，具体涉及一种充电管理芯片。
技术介绍
目前，快速充电管理芯片主要有两种类型，一种单片机，一种是快速充电管理专用芯片。采用单片机实现中高端快速充电器时，对单片机要求较高，比如需要较多的I/O口需要自带AD等，还要开发相关软件，往往成本较高。目前在镍氢/镍镉快速充电器上具有明显市场优势的主要是日本品牌的充电器，包括SANYO、SONY、PANASONIC等，以及合资品牌的GP超霸，它们所采用的方案主要是带AD的MCU，然后编写程序，其次是专用的ASCI芯片来实现。很多进口或国产知名品牌的快速智能充电器使用的都是带AD功能的MCU，需要编写程序实现所有充电功能，也带来了软件门槛，从而限制了行业厂家的数量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种充电管理芯片，该芯片的外部管脚控制功能可编程，无需外部控制器支持，使充电过程检测控制完全自动化，所需外围器件少，应用设计简单。本专利技术所提出的技术问题是这样解决的构造一种充电管理芯片，包括充电控制输出模块、放电控制模块、电池电压采集输入模块、风扇驱动输出模块、蜂鸣器输出模块、双色LED控制输出模块和串行数据输出模块，其中充电控制输出模块连接充电开关电路，输出口(CHGCTRL1～4)高电平有效，控制对应充电回路开关的打开或关闭；放电控制输出模块连接放电开关电路，输出口(DISCHG1～4)低电平有效，控制对应放电回路开关的打开或者关闭；电池电压采集输入模块连接电压采集电路，输入口口(CELVOLT1～4)分别与四路充电回路中的一个电池正极相连，用于采集每节电池的电压值；电池温度采集输入模块连接温度采样电路，输入口(CELTMP1～4)分别与温度采样电路中的四个温度传感器中的一个相连，采集相应的电池温度信息；风扇驱动输出模块连接风扇电路，输出口(FANDRV)高电平有效，与风扇的正输入脚相连，在适配条件下可直接驱动风扇；蜂鸣器输出模块连接蜂鸣器电路，输出口(BUZZER)高电平有效，与蜂鸣器的正输入脚相连，在适配条件下可直接驱动蜂鸣器；双色LED控制输出模块连接充电状态显示电路，显示电池充电/放电状态的双色LED控制输出口(LED1A/LED1B～LED4A/LED4B)低电平有效，其中(LED1A～4A)分别与四个双色LED红色极的阴极相连，LED1B～4B分别与四个双色LED绿色极的阴极相连，四个双色LED采用共阳极的方式；串行数据输出模块连接电池电量显示模块，引脚(SERIES_OUT)以串行数据方式实时送出电池的电量信息，用于直观显示电池电量。按照本专利技术所提供的充电管理芯片，其特征在于，充电控制输出模块通过充电时间选择输出口(CHGTIME0、CHGTIME1)设定快速充电的平均充电电流和对应电池容量之间的关系，确定最大充电时间。按照本专利技术所提供的充电管理芯片，其特征在于，电池电压采集输入模块在预充和快充状态下，会判断电池的好坏，采样到的电池电压高于设定的门限电压，电池为坏电池。按照本专利技术所提供的充电管理芯片，其特征在于，放电控制输出模块中的控制引脚置为DISCHG有效后，芯片进行负脉冲的放电操作，检测放电过程是否完毕，放电结束后，断开放电通路，自动执行充电操作。按照本专利技术所提供的充电管理芯片，其特征在于，电池温度采集输入模块通过电池温度采集电路采集电池附近的温度信息，以判断电池充电或者放电过程是否在正常状态若温度在0 2℃以下、45 2℃以上，则认为充电的环境温度不合适，不执行充电操作，让黄色LED常亮，等待温度正常；若温度正常，则开始执行下一步的电池检测和充电或放电操作；若是温度范围正常，但超过352℃，则同时打开风扇驱动，低于25 2℃后关闭风扇驱动控制在充电开始阶段，若检测到温度高于上限值，则判断电池已坏；在快速充电阶段，若检测到温度高于上限值，则停止快速充电过程，转为补充充电过程，再根据设定条件判断电池充满；在放电过程中，若检测到温度高于上限值，则停止放电过程，待温度降到安全值以下时才重新进入放电过程。按照本专利技术所提供的充电管理芯片，其特征在于，还设置有电池质量检测模块在电池充电后若电压迅速升高，则认为该电池为非镍氢/镍镉电池，从而停止充电操作，送出电池错误提示音，同时对应该电池的红灯LED以2HZ闪烁表示电池错误；在电池充电过程中，电池电压长时间没有上升或温度迅速升高，则认为电池已损害，从而停止充电操作，送出电池错误提示音，同时对应该电池的红灯LED以2HZ闪烁表示电池错误。本专利技术的有益效果为1.该芯片在硬件中集成了对快速充电管理的全部算法，无需开发控制软件，从而有效缩短产品的设计周期，简化设计流程，所需外围器件少，使应用设计变得简单；2.采用单片机实现中高端快速充电器时，对单片机有较高要求，比如需要较多的I/O口，需要自带AD等，还要开发相关软件，这样采用单片机所需成本往往较高；3.该芯片及其电路可以实现对快速充电过程的精确控制，比如采用了带瞬间放电过程的脉冲充电形式。这样可以在快速充电过程中及时消除大电流造成的电极化效应，使电池充电效果更佳；4.由于快速充电器涉及安全问题，专用集成电路良好的一致性和稳定性相对普通单片机来说更具优势。此外，还采用一些个性化的设计内置10位AD转换器，可以实时采集每节电池的电压和温度信息，自带的“Condition fit”功能能够避免环境变化带来的干扰，保证对快速充电/放电过程的检测判断准确可靠。对每节电池充电/放电过程的检测判断方法有电压负增长(-ΔV)、最大电压、最大充电时间、最高温度四种方式，通过多参数评估来进行综合判断，以确保电池被最大化充满，同时避免过充，从而延长电池使用寿命。能自动判断电池有效性、自动识别电池种类，具备超温保护和最大充电时间保护，保证了充电过程的安全性。更完善的功能包括可直接驱动4个双色LED显示各个电池的状态；可对充电/放电状态进行声音提示；在高温情况下可以自动启动风扇；具备充电/放电状态数据输出功能，可直观显示各个电池的电量。附图说明图1是本专利技术所提供的充电管理芯片的逻辑方框图；图2是本专利技术所提供的充电管理芯片的引脚排布图；图3是本专利技术所提供的充电管理芯片的电原理图；图4是本专利技术所提供的充电管理芯片应用方案中的充电器设定开关电路图；图5是本专利技术所提供的充电管理芯片应用方案中的温度采样电路图；图6是本专利技术所提供的充电管理芯片应用方案中的充电状态显示电路图；图7是本专利技术所提供的充电管理芯片应用方案中的放电开关电路图；图8是本专利技术所提供的充电管理芯片应用方案中的充电开关电路图；图9是本专利技术所提供的充电管理芯片应用方案中的电池电量显示电路图；图10是本专利技术所提供的充电管理芯片应用方案中的蜂鸣器电路图；图11是本专利技术所提供的充电管理芯片应用方案中的风扇电路图； 图12是本专利技术所提供的充电管理芯片应用方案中的电源部分电路图；图13是本专利技术所提供的充电管理芯片应用方案中的解码单片机电路图。具体实施例方式下面结合附图以及实施例对本专利技术做进一步的说明。如图1所示，本专利技术所提供的充电管理芯片的逻辑方框图，该芯片具有电压采集和温度采集功能，同时根据需要控制充电或者放电，并有状态输出功能。如图2所示，该芯片采用QFP44标准封装形式，芯片引脚排布如表1所示表1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充电管理芯片，包括充电控制输出模块、放电控制模块、电池电压采集输入模块、风扇驱动输出模块、蜂鸣器输出模块、双色ＬＥＤ控制输出模块和串行数据输出模块，其中：充电控制输出模块：连接充电开关电路，输出口（ＣＨＧＣＴＲＬ１～４）高电平有 效，控制对应充电回路开关的打开或关闭；放电控制输出模块：连接放电开关电路，输出口（ＤＩＳＣＨＧ１～４）低电平有效，控制对应放电回路开关的打开或者关闭；电池电压采集输入模块：连接电压采集电路，输入口口（ＣＥＬＶＯＬＴ１～４）分 别与四路充电回路中的一个电池正极相连，用于采集每节电池的电压值；电池温度采集输入模块：连接温度采样电路，输入口（ＣＥＬＴＭＰ１～４）分别与温度采样电路中的四个温度传感器中的一个相连，采集相应的电池温度信息；风扇驱动输出模块： 连接风扇电路，输出口（ＦＡＮＤＲＶ）高电平有效，与风扇的正输入脚相连，在适配条件下可直接驱动风扇；蜂鸣器输出模块：连接蜂鸣器电路，输出口（ＢＵＺＺＥＲ）高电平有效，与蜂鸣器的正输入脚相连，在适配条件下可直接驱动蜂鸣器；双色Ｌ ＥＤ控制输出模块：连接充电状态显示电路，显示电池充电／放电状态的双色ＬＥＤ控制输出口（ＬＥＤ１Ａ／ＬＥＤ１Ｂ～ＬＥＤ４Ａ／ＬＥＤ４Ｂ）低电平有效，其中（ＬＥＤ１Ａ～４Ａ）分别与四个双色ＬＥＤ红色极的阴极相连，ＬＥＤ１Ｂ～４Ｂ分别与四个双色ＬＥＤ绿色极的阴极相连，四个双色ＬＥＤ采用共阳极的方式；串行数据输出模块：连接电池电量显示模块，引脚（ＳＥＲＩＥＳ＿ＯＵＴ）以串行数据方式实时送出电池的电量信息，用于直观显示电池电量。...

【技术特征摘要】
1.一种充电管理芯片，包括充电控制输出模块、放电控制模块、电池电压采集输入模块、风扇驱动输出模块、蜂鸣器输出模块、双色LED控制输出模块和串行数据输出模块，其中充电控制输出模块连接充电开关电路，输出口(CHGCTRL1～4)高电平有效，控制对应充电回路开关的打开或关闭；放电控制输出模块连接放电开关电路，输出口(DISCHG1～4)低电平有效，控制对应放电回路开关的打开或者关闭；电池电压采集输入模块连接电压采集电路，输入口口(CELVOLT1～4)分别与四路充电回路中的一个电池正极相连，用于采集每节电池的电压值；电池温度采集输入模块连接温度采样电路，输入口(CELTMP1～4)分别与温度采样电路中的四个温度传感器中的一个相连，采集相应的电池温度信息；风扇驱动输出模块连接风扇电路，输出口(FANDRV)高电平有效，与风扇的正输入脚相连，在适配条件下可直接驱动风扇；蜂鸣器输出模块连接蜂鸣器电路，输出口(BUZZER)高电平有效，与蜂鸣器的正输入脚相连，在适配条件下可直接驱动蜂鸣器；双色LED控制输出模块连接充电状态显示电路，显示电池充电/放电状态的双色LED控制输出口(LED1A/LED1B～LED4A/LED4B)低电平有效，其中(LED1A～4A)分别与四个双色LED红色极的阴极相连，LED1B～4B分别与四个双色LED绿色极的阴极相连，四个双色LED采用共阳极的方式；串行数据输出模块连接电池电量显示模块，引脚(SERIES_OUT)以串行数据方式实时送出电池的电量信息，用于直观显示电池电量。2.根据权利要求1所述的充电管理芯片，其特征在于，充电控制输出模块通过充电时间选择输出口(CHGTIME0、CHGTIME1)设定快速充电的平均充...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐奕，蒋奇，
申请(专利权)人：成都国腾微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]