高精度化成电源电路的制作方法

1.本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种高精度化成电源电路。


背景技术：

2.在电池生产领域，化成工序是非常重要的一道工序，而化成工序质量的好坏主要取决于化成电源的精度，目前市面上有很多化成电源最大充电电流都在10a以上且精度一般，这对于只需要3a充电电流环境下的产品，无疑是资源有点过剩，且增加很多额外成本。


技术实现要素：

3.鉴于目前现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高精度化成电源电路。
4.为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：一种高精度化成电源电路，所述化成电源电路包括：充电芯片、放电芯片，所述充电芯片和放电芯片的开关端与电池连接，所述充电芯片的输入端、所述放电芯片的输出端与高压电源连接，所述充电芯片、放电芯片的使能端与驱动端连接，所述放电芯片的比较端通过第一运放与电流设定端连接，所述充电芯片的比较端通过第二运放与所述电流设定端连接、还通过第三运放与电压设定端连接,电流设定端可以调节给电池充电放电的电流大小，电压设定端可以设置电池电压的上限。
5.进一步，所述充电芯片和放电芯片的开关端与电池之间还连接有采样电阻，所述采样电阻的两端同时还分别连接电压放大器的两输入端，所述电压放大器的输出端同时分别连接第一运放和第二运放的输入端。
6.进一步，所述采样电阻连接到多路复用开关，所述多路复用开关然后连接到所述电压放大器。
7.进一步，所述充电芯片和放电芯片通过电池仓连接电池；所述电池仓还与第四运放相连，所述第四运放获取当前电池两端的电池正端电压和电池负端电压，输出电池感测电压给所述第三运放，然后调节电压设定端大小来限定电池两端电压大小。
8.进一步，所述化成电源电路还包括比较器和或门，通过设定一个电压和电流值的上限给到比较器作为基准，同当前的电压值和电流值进行比较，如果超过上限就输出高电平；电压电流的比较结果给到或门，然后将过压过流比较结果给到充电芯片和放电芯片，同时也将过压过流比较结果标志给到控制板，来判断是否有过流过压现象，一旦控制板检测到高电平会自动切断回路，从而保护整个电路。
9.进一步，所述控制板上设有压过流比较结果标志端、电压设定端/电流设定端，还设有工作电源端、参考电压端、gpio端、usb/485/i2c端、驱动端（dir）。
10.进一步，所述高压电源还包括线性稳压器和直流电压转换器以提供多种其他元件所需要的工作电源电压。
11.进一步，所述充电芯片采用tps54821，所述放电芯片采用tps611781，所述第一运放、第二运放、第三运放和第四运放均采用op07cd，多路复用开关采用sn74lv4053，电压放
大器采用ina188。
12.进一步，所述比较器采用mic7221，或门采用hef4071。
13.进一步，所述采样电阻包括第一电阻和第二电阻，并通过继电器进行切换，第一电阻用于第一量程控制，第二电阻用于第二量程控制。
14.本发明所述高精度化成电源电路，功率电路体积小，精确控制充电电流和充电电压，而且通过大小量程切换控制，校准后的精度可在0.05%以内，高于目前业界标准的0.1%，纯硬件电路设计，调试更加灵活。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明所述高精度化成电源电路的总体框架图；图2为本发明所述高精度化成电源电路一具体实施例框架图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参见图1所示，本发明所述高精度化成电源电路，包括充电芯片（tps54821）、放电芯片（tps611781），所述充电芯片（tps54821）和放电芯片（tps611781）的开关端（sw）与电池（lv）连接，所述充电芯片（tps54821）的输入端（vin）、所述放电芯片（tps611781）的输出端（vout）与高压电源（hv）连接，所述充电芯片（tps54821）、放电芯片（tps611781）的使能端（en）与驱动端（dir）连接，所述放电芯片（tps611781）的比较端（comp）通过第一运放与电流设定端（iset）连接，所述充电芯片（tps54821）的比较端（comp）通过第二运放与所述电流设定端（iset）连接、还通过第三运放与电压设定端（vset）连接。其中电池（lv）的电压范围0
‑
5v，高压电源(hv)是具有source和sink能力的电源，电压范围14
‑
15v，驱动端（dir）由控制板（j3/j4，如图2所示）提供。处于充电模式时，驱动端（dir）置低，充电芯片（tps54821）开始工作，高压电源（hv）通过充电芯片（tps54821）给电池充电，高压电源（hv）为14v；处于放电模式时，驱动端（dir）置高，放电芯片（tps611781）开始工作，电池通过放电芯片（tps611781）放电到高压电源（hv），高压电源（hv）为15v。电流设定端（iset）可以调节给电池充电放电的电流大小，电压设定端（vset）可以设置电池电压的上限。
19.进一步，所述充电芯片（tps54821）和放电芯片（tps611781）的开关端（sw）与电池（lv）之间还连接有采样电阻，所述采样电阻的两端同时还分别连接电压放大器的两输入端，所述电压放大器的输出端同时分别连接第一运放和第二运放的输入端。
20.请同时参阅如图2所示，本发明所述高精度化成电源电路一具体实施例，通过充电芯片（tps54821）和放电芯片（tps611781）后连接一个采样电阻；然后连接到多路复用开关
（sn74lv4053），多路复用开关（sn74lv4053）可以选择充电或者放电中的一条路径；然后连接到电压放大器（ina188），电压放大器（ina188）将采样电阻两端的差分电压进行放大；放大后的差分电压（vol）给到第一运放和第二运放，在本实施例中，所述第一运放和第二运放均采用op07cd；然后通过设定电流设定端（iset）的电压来调节放大后的电压的大小，从而调节采样电阻两端的差分电压，最终达到控制充放电电流的大小，其中第一运放控制放电电流，第二运放控制充电电流。
21.所述充电芯片（tps54821）和放电芯片（tps611781）通过电池仓（j_b5/j_b6）连接电池（lv）。事实上，所述采样电阻的另一端也通过电池仓（j_b5/j_b6）连接电池（lv），图2中为简化起见而未示出。所述电池仓（j_b5/j_b6）还与第四运放相连，所述第四运放获取当前电池两端的电池正端电压（v ）和电池负端电压（v
‑
），输出电池感测电压（vol_sen）给所述第三运放，然后调节电压设定端（vset）大小来限定电池两端电压大小。所述第三运放和第四运放均采用op07cd。
22.所述化成电源电路还包括比较器（mic7221）和或门（hef4071），通过设定一个电压和电流值的上限给到比较器（mic7221）作为基准，同当前的电压值（v_bat）和电流值（i_bat）进行比较，如果超过上限就输出高电平；电压电流的比较结果给到或门（hef4071），然后将过压过流比较结果（ovp_ocp）给到充电芯片（tps54821）和放电芯片（tps611781），同时也将过压过流比较结果标志（ovp_ocp_flg）给到控制板（j3/j4），来判断是否有过流过压现象，一旦控制板（j3/j4）检测到高电平会自动切断回路，从而保护整个电路。
23.所述控制板（j3/j4）上设有压过流比较结果标志端（ovp_ocp_flg）、电压设定端（vset）/电流设定端（iset），还设有工作电源端（power）、参考电压端（ref_2v5）、gpio端、usb/485/i2c端、驱动端（dir）（未图示）。
24.所述高压电源(hv) 与充电芯片（tps54821）相连，给充电芯片（tps54821）提供电源，为14v；所述高压电源(hv)还与放电芯片（tps611781）相连，接收（tps611781）输出的电源，为15v，图2中为简化起见，未示出连线关系。另外，所述高压电源(hv)还提供常规普通工作电源电压，为12v。所述高压电源(hv)还包括线性稳压器（ldo）和直流电压转换器（dcdc）以提供多种其他元件所需要的工作电源电压，比如9v、3v3、5v、
‑
5v。
25.进一步，所述采样电阻包括第一电阻和第二电阻，并通过继电器进行切换，第一电阻用于第一量程控制，比如0
‑
300ma，第二电阻用于第二量程控制，比如300ma
‑
3a。
26.本发明所述高精度化成电源电路，功率电路体积小，精确控制充电电流和充电电压，而且通过大小量程切换控制，校准后的精度可在0.05%以内，高于目前业界标准的0.1%，纯硬件电路设计，调试更加灵活。
27.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。