具有充電負(fù)荷電量充滿(mǎn)后智能斷開(kāi)功能的智能開(kāi)關(guān)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有充電負(fù)荷電量充滿(mǎn)后智能斷開(kāi)功能的智能開(kāi)關(guān)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，新式電子產(chǎn)品尤其是便攜式電子產(chǎn)品如手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)等越來(lái)越多的出現(xiàn)在市場(chǎng)上。此類(lèi)電子產(chǎn)品在出現(xiàn)電量不足的情況時(shí)需要充電。常規(guī)充電器充電控制策略比較簡(jiǎn)單，在電量充滿(mǎn)后，由于電路中的整流裝置和電子元器件等仍處于工作狀態(tài)，所以存在功率損耗，不利于節(jié)能。此外，長(zhǎng)時(shí)間充電容易造成過(guò)充，縮短電池的使用壽命，對(duì)充電設(shè)備造成傷害，具有安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有充電負(fù)荷電量充滿(mǎn)后智能斷開(kāi)功能的智能開(kāi)關(guān)電路，達(dá)到省電節(jié)能、安全用電、防止過(guò)充的目的。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。
[0005]—種具有充電負(fù)荷電量充滿(mǎn)后智能斷開(kāi)的智能開(kāi)關(guān)電路，包括電流獲取模塊、開(kāi)關(guān)控制模塊和延時(shí)判斷模塊。
[0006]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述電流獲取模塊包括二極管D1和電阻R1，二極管D1陽(yáng)極連接電源，二極管D1陰極連接電阻R1，電阻R1連接充電負(fù)荷。
[0007]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述開(kāi)關(guān)控制模塊包括電阻R2、電阻R3、比較器A、二極管D2、比較器B、電阻R4、場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1、電阻R9，所述比較器A的同相輸入端與電阻R3串接于電阻R1與充電負(fù)荷之間，所述比較器A反相輸入端與電阻R2串接于電阻R1與二極管D1陰極之間，所述比較器A的輸出端連接二極管D2陰極，所述比較器B的同相輸入端與電阻R4串接于電阻R1與二極管D1陰極之間，所述比較器B的反相輸入端連接二極管D2陽(yáng)極，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1的源極接地，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1的柵極與電阻R9串接于比較器B的輸出端。
[0008]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述延時(shí)判斷模塊包括電阻R7和電容C4，電阻R7一端連接電阻R1與二極管D1陰極之間，電阻R7另一端連接電容C4、比較器B的反相輸入端和二極管D2陽(yáng)極，電容C4另一端接地。
[0009]本發(fā)明有益效果為:本發(fā)明為現(xiàn)在常見(jiàn)充電負(fù)荷能耗問(wèn)題提供了一種解決方法，從而可以節(jié)省大量的資源，對(duì)環(huán)境保護(hù)也有很大的貢獻(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的手機(jī)充電功率圖。
[0012]圖3為本發(fā)明的平板電腦充電功率圖。
[0013]圖4為本發(fā)明的電動(dòng)車(chē)充電功率圖。
[0014]圖5為本發(fā)明的充電特性圖。
[0015]圖6為本發(fā)明的控制部分的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提供了一種解決充電負(fù)荷充滿(mǎn)后能耗的智能開(kāi)關(guān)電路，下面結(jié)合附圖1~6對(duì)本發(fā)明的組成、結(jié)構(gòu)和實(shí)施步驟進(jìn)行說(shuō)明。
[0017]電路結(jié)構(gòu)如下:
如圖6所示，一種具有充電負(fù)荷電量充滿(mǎn)后智能斷開(kāi)的智能開(kāi)關(guān)電路，包括電流獲取模塊、開(kāi)關(guān)控制模塊和延時(shí)判斷模塊。所述電流獲取模塊包括二極管D1和電阻R1，二極管D1陽(yáng)極連接電源，二極管D1陰極連接電阻R1，電阻R1連接充電負(fù)荷VI (5.3V)，電阻R1還連接有電容C2 (0.lyF)和電容Cl (1000 yF)。所述開(kāi)關(guān)控制模塊包括電阻R2(47.5ΚΩ )、電阻R3 (47ΚΩ )、比較器A (圖6中U1A)、二極管D2、比較器B (圖6中U3B)、電阻R4 (100K Ω )、場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1、電阻R9 (2.2 Ω )，所述比較器A的同相輸入端與電阻R3串接于電阻R1與充電負(fù)荷之間，所述比較器A反相輸入端與電阻R2串接于電阻R1與二極管D1陰極之間，所述比較器A的輸出端連接二極管D2陰極，所述比較器B的同相輸入端與電阻R4串接于電阻R1與二極管D1陰極之間，所述比較器B的反相輸入端連接二極管D2陽(yáng)極，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1的源極接地，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1的柵極與電阻R9串接于比較器B的輸出端。所述延時(shí)判斷模塊包括電阻R7 (1ΜΩ )和電容C4 (10 μ F)，電阻R7 —端連接電阻R1與二極管D1陰極之間，電阻R7另一端連接電容C4、比較器Β的反相輸入端和二極管D2陽(yáng)極，電容C4另一端接地。圖6中該電路還包括R8 (300ΚΩ )、R5 (47ΚΩ )、R6 (47ΚΩ ),R15 (10ΚΩ ),R14 (10ΚΩ ),R11 (1ΚΩ ),R10 (1ΚΩ ),C3 (0.1 μ F)、LED1，R8連接R4并接地，R5的一端連接比較器A反相輸入端，R5的另一端接地，R6的一端連接比較器A的同相輸入端，R6的另一端接地，R14的一端連接比較器A的輸出端，R14的另一端連接電阻R1與二極管D1陰極之間及連接R15的一端，R15的另一端連接比較器B的輸出端，R11、R10、C3和LED1在電路中的連接關(guān)系也如圖6所示。
[0018]本電路實(shí)施步驟如下:監(jiān)測(cè)流過(guò)充電負(fù)荷的實(shí)時(shí)電流，本發(fā)明用電阻R1檢測(cè)流過(guò)充電負(fù)荷的電流，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，電阻R1產(chǎn)生壓降；
根據(jù)電流大小確定充電負(fù)荷是處于充電狀態(tài)還是處于待機(jī)狀態(tài)(設(shè)置一個(gè)電流參考值I，當(dāng)檢測(cè)到的充電負(fù)荷的電流大于I，則該充電負(fù)荷處于充電狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)到的充電負(fù)荷的電流小于I，則該充電負(fù)荷處于待機(jī)狀態(tài)):通過(guò)設(shè)定電阻R2的阻值來(lái)設(shè)置電流參考值I的大?。徽３潆姇r(shí)，電阻R1產(chǎn)生壓降大，送到電壓比較器A的反相端比同相端電壓高，因此比較器A輸出低電平，通過(guò)二極管D2將比較器B的反相端電壓拉低，比較器B輸出高電平控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1持續(xù)導(dǎo)通；當(dāng)電流下降到參考電流I以下時(shí)，比較器A的反相端電壓將下降到同相端以下，二極管D2截止，電阻R7對(duì)電容C4充電，當(dāng)比較器B的反向端電壓高于同相端后，場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1截止，此時(shí)充電負(fù)荷處于待機(jī)狀態(tài)；
記錄該充電負(fù)荷處于待機(jī)狀態(tài)所持續(xù)的時(shí)間；
設(shè)置一個(gè)時(shí)間參數(shù)T，當(dāng)該充電負(fù)荷的待機(jī)時(shí)間大于T時(shí)，判定該充電負(fù)荷處于充滿(mǎn)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷該電器的電源。圖中電阻R7和電容C4決定延遲時(shí)間，如果不連接充電負(fù)荷直接插本充電器，過(guò)時(shí)間T后就斷電了。
[0019]其中圖2是對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電時(shí)，根據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)功率和電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)后繪制的充電功率圖。由圖2可以清晰的看出，在手機(jī)電量充到約為90%之前功率比較平穩(wěn)，在6.4ff—5.8W之間小幅度波動(dòng)。在手機(jī)電量由90%充到98%的時(shí)候，也就是手機(jī)將近充滿(mǎn)的時(shí)候，功率出現(xiàn)了明顯的下降，即由5.8W下降到3.4W，此后手機(jī)電量充滿(mǎn)，但依然有2.2W-1.0W左右的功率。
[0020]其中圖3是對(duì)平板電腦進(jìn)行充電時(shí)，根據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)功率和電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)后繪制的充電功率圖。由圖3可以清晰的看出，在平板電腦電量充到約為90%之前功率比較平穩(wěn)，在13.8W—10.3W之間小幅度波動(dòng)。在平板電腦電量由90%充到97%的時(shí)候，也就是平板電腦將近充滿(mǎn)的時(shí)候，功率出現(xiàn)了明顯的下降，即由10.3W下降到6.4W，此后平板電腦電量充滿(mǎn)，但依然有4.7W左右的功率。
[0021]其中圖4是對(duì)電動(dòng)車(chē)進(jìn)行充電時(shí)，根據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)功率和電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)后繪制的充電功率圖，與其他小型充電設(shè)備相比，電動(dòng)車(chē)充電功率較大，并且不能顯示充電電量，只能顯示是否充滿(mǎn)。由圖可4以看出，在電動(dòng)車(chē)充電過(guò)程中，電量已經(jīng)充滿(mǎn)時(shí)的功率為17.4W。此后電動(dòng)車(chē)維持電量充滿(mǎn)的狀態(tài)，但依然有4.5ff—3.9W左右的功率。
[0022]其中圖5是以手機(jī)和平板電腦作為研究對(duì)象繪制的充電特性圖。由圖5可知，雖然不同負(fù)荷的容量不同，充電時(shí)間不同，但是在電量充滿(mǎn)后都會(huì)下降到20mA左右，并且最終充電電流都趨于幾毫安。
[0023]以下是本發(fā)明的實(shí)際工作流程:
1、持續(xù)充電過(guò)程:
智能開(kāi)關(guān)電路中電流大于I —電壓比較器A反相端比同相端電壓高一電壓比較器A輸出低電平一次級(jí)整流管D2導(dǎo)通一比較器B輸出高電平一場(chǎng)效應(yīng)管持續(xù)導(dǎo)通一智能開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)。
[0024]2、電量充滿(mǎn)過(guò)程:
智能開(kāi)關(guān)電路中電流小于I —電壓比較器A反相端比同相端電壓低一電壓比較器A輸出高電平一次級(jí)整流管D2截止一比較器B輸出低電平一場(chǎng)效應(yīng)管截止一智能開(kāi)關(guān)處于開(kāi)斷狀態(tài)。
[0025]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.具有充電負(fù)荷電量充滿(mǎn)后智能斷開(kāi)功能的智能開(kāi)關(guān)電路，其特征是:包括電流獲取模塊、開(kāi)關(guān)控制模塊和延時(shí)判斷模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有充電負(fù)荷電量充滿(mǎn)后智能斷開(kāi)功能的智能開(kāi)關(guān)電路，其特征是:所述電流獲取模塊包括二極管D1和電阻R1，二極管D1陽(yáng)極連接電源，二極管D1陰極連接電阻R1，電阻R1連接充電負(fù)荷。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有充電負(fù)荷電量充滿(mǎn)后智能斷開(kāi)功能的智能開(kāi)關(guān)電路，其特征是:所述開(kāi)關(guān)控制模塊包括電阻R2、電阻R3、比較器A、二極管D2、比較器B、電阻R4、場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1、電阻R9，所述比較器A的同相輸入端與電阻R3串接于電阻R1與充電負(fù)荷之間，所述比較器A反相輸入端與電阻R2串接于電阻R1與二極管D1陰極之間，所述比較器A的輸出端連接二極管D2陰極，所述比較器B的同相輸入端與電阻R4串接于電阻R1與二極管D1陰極之間，所述比較器B的反相輸入端連接二極管D2陽(yáng)極，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1的源極接地，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1的柵極與電阻R9串接于比較器B的輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有充電負(fù)荷電量充滿(mǎn)后智能斷開(kāi)功能的智能開(kāi)關(guān)電路，其特征是:所述延時(shí)判斷模塊包括電阻R7和電容C4，電阻R7 —端連接電阻R1與二極管D1陰極之間，電阻R7另一端連接電容C4、比較器B的反相輸入端和二極管D2陽(yáng)極，電容C4另一端接地。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及智能控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有充電負(fù)荷電量充滿(mǎn)后智能斷開(kāi)功能的智能開(kāi)關(guān)電路，包括電源模塊、電流獲取模塊、開(kāi)關(guān)控制模塊和延時(shí)判斷模塊。電流獲取模塊能夠獲取流過(guò)充電負(fù)荷的實(shí)時(shí)電流；延時(shí)判斷模塊能夠在充電負(fù)荷處于待機(jī)狀態(tài)后產(chǎn)生延遲，防止開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作；開(kāi)關(guān)控制模塊能夠控制斷開(kāi)處于電量充滿(mǎn)狀態(tài)的充電負(fù)荷的開(kāi)關(guān)。本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)流過(guò)充電負(fù)荷的電流判斷充電負(fù)荷的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的智能控制，從而有效節(jié)省了電能源，有利于環(huán)境保護(hù)。
【IPC分類(lèi)】H03K17/28, H03K17/689
【公開(kāi)號(hào)】CN105391434
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510910388
【發(fā)明人】周斌, 李文濤, 李穩(wěn)根, 黎燦兵, 曹一家, 章江
【申請(qǐng)人】湖南福德電氣有限公司, 湖南大學(xué), 廣東福德電子有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月10日