一种基于半导体温差发电的单节锂离子电池充电电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于半导体温差发电的单节锂离子电池充电电路，现有方法存在对电源要求高、调整管散热问题等缺点。本实用新型专利技术先由两个稳压芯片组成的稳压限流电路后产生电压在6V左右、稳定在850mA左右的稳定电源，充电芯片利用这稳定电源给锂离子电池充电，在电池电压小于2.5V时，充电芯片提供5mA的小电流进行预充，快速充电阶段时，利用外接电源给锂离子电池进行充电，在终止判断阶段，电池的实际电压小于阀值时，外部P沟道场效应管导通。当充电接近结束时，P沟道场效应管的断开时间大大超过导通时间，充电结束。本实用新型专利技术具有体积小、功耗低，安全性高以及充电效果好等特点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于工业余热高效利用领域，具体涉及一种基于半导体温差发电的单节锂离子电池充电电路。
技术介绍
电源技术对工业生产是重要的，在工业生产过程中，人们一般使用大量铅酸蓄电池对电源进行存储与管理。与传统的铅酸蓄电池相比，锂离子电池具有能量密度大、平均输出电压高、循环性能优越、可快速充放电、充电效率高和输出功率大等优点，并且由于其使用寿命长，不含有毒有害物质，被称为绿色电池。在工业生产中，经常需要对高温易爆转炉内部的温度进行测量。测量内部温度的数采仪的供电一般有两种方式，要么频繁更换铅蓄电池给数采仪供电，要么是利用有线的供电方式。在高温旋转环境下，这两种方式有着严重的弊端，频繁更换电池会影响企业生产效率，有线的供电方式在旋转环境下不安全。因此需要一种更加智能的电源管理方式。传统的锂离子电池充电器方案采用电流渐变方法，使充电电流在锂电池接近充分充电时逐渐下降，以减少充电电流在电池内阻、保护器和引线上形成的电压差，提高电池端电压监测的准确性。这种电流渐变并不是由电池的电化学特性要求的，如果有其他方法确保判断电池已充分充电，就可大大放宽对充电电源的要求。
技术实现思路
本技术的目的就是针对现有技术的不足，提供一种基于半导体温差发电的单节锂离子电池充电电路。本实用新 型一种基于半导体温差发电的单节锂离子电池充电电路包括温差发电模块、限流稳压电路模块、充电电路模块和单节锂离子电池模块。温差发电模块包括温差发电电源P1，具有输出端口 I和输出端口 2两个端口。限流稳压电路模块包括第一电解电容Cl、第二电解电容C2、第三电解电容C3、第四电解电容C4、第一稳压芯片U1、第二稳压芯片U2、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2和第三整流二极管D3、第一可变电阻R1、第二可变电阻R2和第三可变电阻R3，第一稳压芯片Ul、第二稳压芯片U2采用的型号为LM317T ；温差发电电源Pl的端口 2与第三整流二极管D3的阳极相连，第三整流二极管D3的阴极与第一电解电容Cl正极、第二电解电容C2正极、第一稳压芯片Ul的3脚和第一整流二极管Dl的阴极连接，第一稳压芯片Ul的2脚与第一可变电阻Rl的一端连接，第一稳压芯片Ul的I脚与第一可变电阻Rl的另一端、第二稳压芯片U2的3脚连接，第二稳压芯片U2的2脚与第二可变电阻R2 —端、第一整流二极管Dl的阳极、第三电解电容C3的正极、第四电解电容C4正极和第二整流二极管D2阴极连接，温差发电电源Pl的端口 I与第一电解电容Cl的阴极、第二电解电容C2的阴极、第三可变电阻R3的一端、第三电解电容C3的阴极、第四电解电容C4的阴极和第二整流二极管D2的阳极连接并接地，第二稳压芯片U2的I脚与第二可变电阻R2的另一端、第三可变电阻R3的另一端连接；充电电路模块包括肖特基二极管D5、匹配电容C5、第五电解电容C6、PMOS管Ql、匹配电阻R4、发光二极管D4、充电芯片U3。充电芯片U3采用MAX1679，肖特基二极管D5的阳极与第二整流二极管D2的阳极连接，第二整流二极管D2的阴极与充电芯片U3的I脚、发光二极管D4的阳极和PMOS管Ql的栅极连接，PMOS管Ql的门极与充电芯片U3的2脚连接，发光二极管D4的阴极与充电芯片U3的3脚连接，充电芯片U3的5脚与匹配电容C5的一端连接，匹配电容C5的另一端与第二整流二极管D2的阳极、充电芯片U3的6脚、匹配电阻R4的一端、第五电解电容C6的负极连接并接地，PMOS管Ql的源极与充电芯片U3的4脚、8脚、第五电解电容C6的正极和单节锂离子电池模块的I脚连接，充电芯片U3的7脚与匹配电阻R4的另一端连接，单节锂离子电池模块的2脚接地。本技术的有益效果:技术提出基于半导体温差发电的电源方式，利用高温转炉的余热进行发电对锂离子进行充电，并采用新颖充电终止控制方案放宽了对电源的要求，使用很少外部元件，构成了一个低成本的实用充电器，并实现充放电控制和保护功倉泛。附图说明图1为本技术的硬件结构示意图。具体实施方式如图1所示，本技术包括温差发电模块、限流稳压电路模块、充电电路模块和单节锂离子电池模块。温差发电模块包括温差发电电 源P1，具有输出端口 I和输出端口 2两个端口。限流稳压电路模块包括第一电解电容Cl、第二电解电容C2、第三电解电容C3、第四电解电容C4、第一稳压芯片U1、第二稳压芯片U2、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2和第三整流二极管D3、第一可变电阻R1、第二可变电阻R2和第三可变电阻R3，第一稳压芯片Ul、第二稳压芯片U2采用的型号为LM317T ；温差发电电源Pl的端口 2与第三整流二极管D3的阳极相连，第三整流二极管D3的阴极与第一电解电容Cl正极、第二电解电容C2正极、第一稳压芯片Ul的3脚和第一整流二极管Dl的阴极连接，第一稳压芯片Ul的2脚与第一可变电阻Rl的一端连接，第一稳压芯片Ul的I脚与第一可变电阻Rl的另一端、第二稳压芯片U2的3脚连接，第二稳压芯片U2的2脚与第二可变电阻R2 —端、第一整流二极管Dl的阳极、第三电解电容C3的正极、第四电解电容C4正极和第二整流二极管D2阴极连接，温差发电电源Pl的端口 I与第一电解电容Cl的阴极、第二电解电容C2的阴极、第三可变电阻R3的一端、第三电解电容C3的阴极、第四电解电容C4的阴极和第二整流二极管D2的阳极连接并接地，第二稳压芯片U2的I脚与第二可变电阻R2的另一端、第三可变电阻R3的另一端连接；充电电路模块包括肖特基二极管D5、匹配电容C5、第五电解电容C6、PMOS管Q1、匹配电阻R4、发光二极管D4、充电芯片U3。充电芯片U3采用MAX1679，肖特基二极管D5的阳极与第二整流二极管D2的阳极连接，第二整流二极管D2的阴极与充电芯片U3的I脚、发光二极管D4的阳极和PMOS管Ql的栅极连接，PMOS管Ql的门极与充电芯片U3的2脚连接，发光二极管D4的阴极与充电芯片U3的3脚连接，充电芯片U3的5脚与匹配电容C5的一端连接，匹配电容C5的另一端与第二整流二极管D2的阳极、充电芯片U3的6脚、匹配电阻R4的一端、第五电解电容C6的负极连接并接地，PMOS管Ql的源极与充电芯片U3的4脚、8脚、第五电解电容C6的正极和单节锂离子电池模块的I脚连接，充电芯片U3的7脚与匹配电阻R4的另一端连接，单节锂离子电池模块的2脚接地。工作工程如下:总的过程分为稳压限流过程和充电保护过程。稳压限流过程如下:温差发电所产生的不稳定电源从Pl端口输入，经过限流稳压模块后，产生电压为6V、电流为850 mA的稳定电源，电流的大小通过第一可变电阻Rl来调节，电压的大系统通过第二可变电阻R2、第一可变电阻R3来调节。充电保护过程分为三个阶段:预充保护、快速充电过程和终止判断。(I)预充保护:当MAX1679检测到待充锂离子蓄电池的电压低于2.5 V时，提供5mA的小电流预充。当电池电压大于2.5V且小于充电阀值电压(取4.2V)时锂离子电池开始快速充电，这时候发光二极管LED亮。(2)在快速充电阶段，MAX 1679打开外接的P沟道场效应管，充电电流由外部的电源提供的电流大小决定。根据电路图可以看出管脚TSEL和管脚BATT相接，采用这样的连接方式快充时间为55 mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于半导体温差发电的单节锂离子电池充电电路包括温差发电模块、限流稳压电路模块、充电电路模块和单节锂离子电池模块；其特征在于：所述的温差发电模块包括温差发电电源P1，具有输出端口1和输出端口2两个端口；所述的限流稳压电路模块包括第一电解电容C1、第二电解电容C2、第三电解电容C3、第四电解电容C4、第一稳压芯片U1、第二稳压芯片U2、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2和第三整流二极管D3、第一可变电阻R1、第二可变电阻R2和第三可变电阻R3，第一稳压芯片U1、第二稳压芯片U2采用的型号为LM317T；所述的温差发电电源P1的端口2与第三整流二极管D3的阳极相连，第三整流二极管D3的阴极与第一电解电容C1正极、第二电解电容C2正极、第一稳压芯片U1的3脚和第一整流二极管D1的阴极连接，第一稳压芯片U1的2脚与第一可变电阻R1的一端连接，第一稳压芯片U1的1脚与第一可变电阻R1的另一端、第二稳压芯片U2的3脚连接，第二稳压芯片U2的2脚与第二可变电阻R2一端、第一整流二极管D1的阳极、第三电解电容C3的正极、第四电解电容C4正极和第二整流二极管D2阴极连接，温差发电电源P1的端口1与第一电解电容C1的阴极、第二电解电容C2的阴极、第三可变电阻R3的一端、第三电解电容C3的阴极、第四电解电容C4的阴极和第二整流二极管D2的阳极连接并接地，第二稳压芯片U2的1脚与第二可变电阻R2的另一端、第三可变电阻R3的另一端连接；所述的充电电路模块包括肖特基二极管D5、匹配电容C5、第五电解电容C6、PMOS管Q1、匹配电阻R4、发光二极管D4、充电芯片U3；充电芯片U3采用MAX1679,肖特基二极管D5的阳极与第二整流二极管D2的阳极连接，第二整流二极管D2的阴极与充电芯片U3的1脚、发光二极管D4的阳极和PMOS管Q1的栅极连接，PMOS管Q1的门极与充电芯片U3的2脚连接，发光二极管D4的阴极与充电芯片U3的3脚连接，充电芯片U3的5脚与匹配电容C5的一端连接，匹配电容C5的另一端与第二整流二极管D2的阳极、充电芯片U3的6脚、匹配电阻R4的一端、第五电解电容C6的负极连接并接地，PMOS管Q1的源极与充电芯片U3的4脚、8脚、第五电解电容C6的正极和单节锂离子电池模块的1脚连接，充电芯片U3的7脚与匹配电阻R4的另一端连接，单节锂离子电池模块的2脚接地。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王建中，张睿，刘俊，杨成忠，薛安克，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：