本技術(shù)屬于鋰電池保護板，具體涉及一種容性負載預(yù)充電控制電路及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鋰電池保護板主要是針對可充電電池(一般指鋰電池)起保護作用的集成電路板。在鋰電池的應(yīng)用過程中，其負載通常都有較大的輸入電容(以下簡稱“負載電容”)，用于穩(wěn)定電壓和吸收瞬時電流波動，如果直接開啟放電mos管(metal?oxide?semiconductorfield?effect?transistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，一種開關(guān)元件)對負載電容充電，導(dǎo)致瞬間出現(xiàn)非常高的電流，即產(chǎn)生“浪涌電流”，浪涌電流可以高達1000a甚至幾千安培，而大電流對電池和負載都有一定的負面影響，例如電池過熱、壽命縮短，或者損壞負載的電子元件。

2、為了應(yīng)對浪涌電流，目前常見的解決方案是使用負載預(yù)充電電路，預(yù)充電電路的主要作用是在主電路接通前，先以較低的電流給負載電容充電，避免直接連接時產(chǎn)生過大的浪涌電流?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常通過在電路中串聯(lián)限流電阻實現(xiàn)，以抑制充電電流。但是，在使用現(xiàn)有技術(shù)過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：

3、在負載預(yù)充電電路的預(yù)充電流的需求較大時，需要使用阻值較小且體積較大的功率電阻，而鋰電池保護板通常不具備這樣的空間放置這種大功率電阻。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種容性負載預(yù)充電控制電路及系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

3、一種容性負載預(yù)充電控制電路，包括恒流電路和充放電控制電路，所述恒流電路包括直流變換電路、開關(guān)電路、電流采樣電路、第一續(xù)流二極管和儲能電感，所述充放電控制電路包括充電控制電路和放電控制電路；所述直流變換電路的驅(qū)動端與所述開關(guān)電路的受控端連接，所述直流變換電路的電流采樣端和所述開關(guān)電路的輸出端均通過所述電流采樣電路連接電池的負極，所述開關(guān)電路的輸入端通過所述第一續(xù)流二極管與所述電池的正極連接，所述開關(guān)電路的輸入端還通過所述儲能電感分別與所述充電控制電路的輸入端和所述放電控制電路的輸入端連接，所述充電控制電路的輸出端用于通過負載設(shè)備連接所述電池的正極，所述放電控制電路的輸出端與所述電池的負極連接，所述直流變換電路的受控端、所述充電控制電路的受控端和所述放電控制電路的受控端均連接有主控電路。

4、在一個可能的設(shè)計中，所述恒流電路還包括預(yù)充開關(guān)控制電路，所述直流變換電路的受控端通過所述預(yù)充開關(guān)控制電路與所述主控電路連接。

5、在一個可能的設(shè)計中，所述預(yù)充開關(guān)控制電路包括光電耦合器、第四電阻、第五電阻和第二電容，所述光電耦合器中發(fā)光二極管的正極與所述主控電路連接，所述光電耦合器中發(fā)光二極管的負極通過所述第四電阻接地，所述光電耦合器中開關(guān)管的集電極連接有12v電源，所述光電耦合器中開關(guān)管的發(fā)射極依次通過所述第五電阻和所述第二電容與所述直流變換電路的受控端連接，所述第五電阻和所述第二電容的結(jié)合點與所述直流變換電路的電源輸入端連接，所述第二電容和所述直流變換電路的受控端的結(jié)合點接地。

6、在一個可能的設(shè)計中，所述開關(guān)電路包括第一n型mos管和第七電阻，所述第一n型mos管的柵極作為所述開關(guān)電路的受控端通過所述第七電阻與所述直流變換電路的驅(qū)動端連接，所述第一n型mos管的源極作為所述開關(guān)電路的輸出端通過所述電流采樣電路與所述電池的負極連接，所述第一n型mos管的漏極作為所述開關(guān)電路的輸入端通過所述第一續(xù)流二極管與所述電池的正極連接，所述第一n型mos管的漏極作為所述開關(guān)電路的輸入端還通過所述儲能電感分別與所述充電控制電路的輸入端和所述放電控制電路的輸入端連接。

7、在一個可能的設(shè)計中，所述電流采樣電路包括第十電阻、第十二電阻和第六電容，所述第十電阻的一端與所述直流變換電路的電流采樣端連接，所述第十電阻的另一端通過所述第十二電阻與所述電池的負極連接，所述第十電阻與所述第十二電阻的結(jié)合點與所述開關(guān)電路的輸出端連接，所述第六電容的一端與所述直流變換電路的電流采樣端連接，所述第六電容的另一端與所述電池的負極連接。

8、在一個可能的設(shè)計中，所述容性負載預(yù)充電控制電路還包括rcd吸收電路，所述rcd吸收電路包括、第二續(xù)流二極管、第一電容和第三電阻，所述第二續(xù)流二極管的正極與所述儲能電感的一端連接，所述第二續(xù)流二極管的負極通過所述第一電容與所述儲能電感的另一端連接，所述第三電阻與所述第一電容并聯(lián)連接。

9、在一個可能的設(shè)計中，所述充電控制電路包括第一電阻、第二電阻和第二n型mos管，所述第二n型mos管的柵極作為所述充電控制電路的受控端通過所述第二電阻與所述主控電路連接，所述第二n型mos管的漏極作為所述充電控制電路的輸入端與所述開關(guān)電路的輸入端連接，所述第二n型mos管的源極作為所述充電控制電路的輸出端與所述負載設(shè)備連接，所述第二電阻與所述主控電路的結(jié)合點通過所述第一電阻與所述第二n型mos管的源極連接。

10、在一個可能的設(shè)計中，所述放電控制電路包括第八電阻、第九電阻和第三n型mos管，所述第三n型mos管的柵極作為所述放電控制電路的受控端通過所述第八電阻與所述主控電路連接，所述第八電阻與所述主控電路的結(jié)合點通過所述第九電阻與所述第三n型mos管的源極連接，所述第三n型mos管的源極作為所述放電控制電路的輸出端與所述電池的負極連接，所述第三n型mos管的漏極作為所述放電控制電路的輸入端與所述開關(guān)電路的輸入端連接。

11、一種容性負載預(yù)充電控制系統(tǒng)，包括如上述任一項所述的容性負載預(yù)充電控制電路。

12、在一個可能的設(shè)計中，所述容性負載預(yù)充電控制系統(tǒng)還包括主控電路，所述主控電路包括主控制器和驅(qū)動電路，所述主控制器與所述直流變換電路的受控端連接，所述主控制器還通過所述驅(qū)動電路分別與所述充電控制電路的受控端和所述放電控制電路的受控端連接。

13、本實用新型的有益效果集中體現(xiàn)在，可通過恒流電路實現(xiàn)限流功能，能夠在有限空間內(nèi)有效控制浪涌電流，進而可廣泛應(yīng)用于鋰電池保護板中。具體地，本實用新型在實施過程中，首先，通過預(yù)設(shè)的主控電路將所述直流變換電路的受控端的pre-dischar信號拉高，啟動恒流電路對負載設(shè)備中的負載電容進行預(yù)充電，在此過程中，可逐漸提升負載電容的電壓，使其接近電池電壓，從而避免因突然放電導(dǎo)致的浪涌電流；當負載電容的電壓達到預(yù)期值之后，通過主控電路將所述放電控制電路的受控端的discharge-gate信號拉高，使得所述開關(guān)電路開啟，此時，電池開始向負載設(shè)備供電；最后，通過主控電路將所述直流變換電路的受控端的pre-dischar信號拉低，關(guān)閉本實施例中的容性負載預(yù)充電控制電路。在此過程中，恒流電路能夠保證電流的穩(wěn)定輸出，避免因為瞬間大電流造成的影響。因此，本實用新型能夠精確控制電流，即使在小空間內(nèi)也能實現(xiàn)有效的電流限制功能，從而避免了浪涌電流的問題，同時又不會占用過多空間，非常適合在鋰電池保護板中使用。

技術(shù)特征：

1.一種容性負載預(yù)充電控制電路，其特征在于：包括恒流電路和充放電控制電路，所述恒流電路包括直流變換電路、開關(guān)電路、電流采樣電路、第一續(xù)流二極管(d1)和儲能電感(l1)，所述充放電控制電路包括充電控制電路和放電控制電路；所述直流變換電路的驅(qū)動端與所述開關(guān)電路的受控端連接，所述直流變換電路的電流采樣端和所述開關(guān)電路的輸出端均通過所述電流采樣電路連接電池的負極，所述開關(guān)電路的輸入端通過所述第一續(xù)流二極管(d1)與所述電池的正極連接，所述開關(guān)電路的輸入端還通過所述儲能電感(l1)分別與所述充電控制電路的輸入端和所述放電控制電路的輸入端連接，所述充電控制電路的輸出端用于通過負載設(shè)備連接所述電池的正極，所述放電控制電路的輸出端與所述電池的負極連接，所述直流變換電路的受控端、所述充電控制電路的受控端和所述放電控制電路的受控端均連接有主控電路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種容性負載預(yù)充電控制電路，其特征在于：所述恒流電路還包括預(yù)充開關(guān)控制電路，所述直流變換電路的受控端通過所述預(yù)充開關(guān)控制電路與所述主控電路連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種容性負載預(yù)充電控制電路，其特征在于：所述預(yù)充開關(guān)控制電路包括光電耦合器(u2)、第四電阻(r4)、第五電阻(r5)和第二電容(c2)，所述光電耦合器(u2)中發(fā)光二極管的正極與所述主控電路連接，所述光電耦合器(u2)中發(fā)光二極管的負極通過所述第四電阻(r4)接地，所述光電耦合器(u2)中開關(guān)管的集電極連接有12v電源，所述光電耦合器(u2)中開關(guān)管的發(fā)射極依次通過所述第五電阻(r5)和所述第二電容(c2)與所述直流變換電路的受控端連接，所述第五電阻(r5)和所述第二電容(c2)的結(jié)合點與所述直流變換電路的電源輸入端連接，所述第二電容(c2)和所述直流變換電路的受控端的結(jié)合點接地。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種容性負載預(yù)充電控制電路，其特征在于：所述開關(guān)電路包括第一n型mos管(q1)和第七電阻(r7)，所述第一n型mos管(q1)的柵極作為所述開關(guān)電路的受控端通過所述第七電阻(r7)與所述直流變換電路的驅(qū)動端連接，所述第一n型mos管(q1)的源極作為所述開關(guān)電路的輸出端通過所述電流采樣電路與所述電池的負極連接，所述第一n型mos管(q1)的漏極作為所述開關(guān)電路的輸入端通過所述第一續(xù)流二極管(d1)與所述電池的正極連接，所述第一n型mos管(q1)的漏極作為所述開關(guān)電路的輸入端還通過所述儲能電感(l1)分別與所述充電控制電路的輸入端和所述放電控制電路的輸入端連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種容性負載預(yù)充電控制電路，其特征在于：所述電流采樣電路包括第十電阻(r10)、第十二電阻(r12)和第六電容(c6)，所述第十電阻(r10)的一端與所述直流變換電路的電流采樣端連接，所述第十電阻(r10)的另一端通過所述第十二電阻(r12)與所述電池的負極連接，所述第十電阻(r10)與所述第十二電阻(r12)的結(jié)合點與所述開關(guān)電路的輸出端連接，所述第六電容(c6)的一端與所述直流變換電路的電流采樣端連接，所述第六電容(c6)的另一端與所述電池的負極連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種容性負載預(yù)充電控制電路，其特征在于：所述容性負載預(yù)充電控制電路還包括rcd吸收電路，所述rcd吸收電路包括第二續(xù)流二極管(d2)、第一電容(c1)和第三電阻(r3)，所述第二續(xù)流二極管(d2)的正極與所述儲能電感(l1)的一端連接，所述第二續(xù)流二極管(d2)的負極通過所述第一電容(c1)與所述儲能電感(l1)的另一端連接，所述第三電阻(r3)與所述第一電容(c1)并聯(lián)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種容性負載預(yù)充電控制電路，其特征在于：所述充電控制電路包括第一電阻(r1)、第二電阻(r2)和第二n型mos管(q2)，所述第二n型mos管(q2)的柵極作為所述充電控制電路的受控端通過所述第二電阻(r2)與所述主控電路連接，所述第二n型mos管(q2)的漏極作為所述充電控制電路的輸入端與所述開關(guān)電路的輸入端連接，所述第二n型mos管(q2)的源極作為所述充電控制電路的輸出端與所述負載設(shè)備連接，所述第二電阻(r2)與所述主控電路的結(jié)合點通過所述第一電阻(r1)與所述第二n型mos管(q2)的源極連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種容性負載預(yù)充電控制電路，其特征在于：所述放電控制電路包括第八電阻(r8)、第九電阻(r9)和第三n型mos管(q3)，所述第三n型mos管(q3)的柵極作為所述放電控制電路的受控端通過所述第八電阻(r8)與所述主控電路連接，所述第八電阻(r8)與所述主控電路的結(jié)合點通過所述第九電阻(r9)與所述第三n型mos管(q3)的源極連接，所述第三n型mos管(q3)的源極作為所述放電控制電路的輸出端與所述電池的負極連接，所述第三n型mos管(q3)的漏極作為所述放電控制電路的輸入端與所述開關(guān)電路的輸入端連接。

9.一種容性負載預(yù)充電控制系統(tǒng)，其特征在于：包括如權(quán)利要求1至8任一項所述的容性負載預(yù)充電控制電路。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種容性負載預(yù)充電控制系統(tǒng)，其特征在于：所述容性負載預(yù)充電控制系統(tǒng)還包括主控電路，所述主控電路包括主控制器和驅(qū)動電路，所述主控制器與所述直流變換電路的受控端連接，所述主控制器還通過所述驅(qū)動電路分別與所述充電控制電路的受控端和所述放電控制電路的受控端連接。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)屬于鋰電池保護板技術(shù)領(lǐng)域，其目的在于提供一種容性負載預(yù)充電控制電路及系統(tǒng)。其中的容性負載預(yù)充電控制電路包括恒流電路和充放電控制電路，所述恒流電路包括直流變換電路、開關(guān)電路、電流采樣電路、第一續(xù)流二極管和儲能電感，所述充放電控制電路包括充電控制電路和放電控制電路；容性負載預(yù)充電控制系統(tǒng)包括容性負載預(yù)充電控制電路。本技術(shù)可通過恒流電路實現(xiàn)限流功能，能夠在有限空間內(nèi)有效控制浪涌電流，即使在小空間內(nèi)也能實現(xiàn)有效的電流限制功能，從而避免了浪涌電流的問題，同時又不會占用過多空間，進而可廣泛應(yīng)用于鋰電池保護板中。

技術(shù)研發(fā)人員：劉偉平
受保護的技術(shù)使用者：成都極空科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240627
技術(shù)公布日：2025/4/28