CN101604839A - 可充电电池的过放保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可充电电池(13)的过放保护电路(14)，包括两输入分别连接充电电路(12)输入和输出的充电状态检测单元(31)、欠压检测单元、一输入连接欠压检测单元输出，另一输入连接充电状态检测单元输出的记忆单元(34)和一输入连接照度检测电路(15)输出，另一输入连接记忆单元输出的逻辑控制电路(35)，该逻辑控制电路白天根据照度检测电路输出产生不允许信号，晚间根据记忆单元输出产生相应控制信号，该记忆单元白天被置“1”；晚间欠压检测无效时保持置“1”输出使能信号，一旦欠压检测有效置“0”并保持、输出不允许信号。这种电路应用于太阳能照明灯具，避免晚间可充电电池欠压后因其电压回升而使LED灯闪烁。

Description

可充电电池的过放保护电路

技术领域

本发明涉及环保节能电子产品，具体涉及一种太阳能照明中可充电电池的过放保护电路。

背景技术

太阳能LED照明灯具(如太阳能LED路灯、太阳能LED草坪灯等)通常由太阳能电池板、充电电路、可充电电池、照度检测电路、LED驱动电路及LED灯组成，结构如图1如示，白天，LED驱动电路接收来自照度检测电路的控制信号，将LED的电流关断，LED不发光。夜晚来临时，LED驱动电路接收来自照度检测电路的控制信号，对LED提供电流使LED发光。即白天充电、夜间照明。照度检测电路用来检查当时是白天还是夜晚，白天，照度检测电路输出一逻揖电平(“高”或者“低”)，夜晚则输出相反的逻揖电平(“低”或者“高”)。

在这一类白天充电、夜间照明的太阳能LED照明灯具中，可充电电池的寿命制约着整体灯具的寿命。而可充电电池的过度放电(即可充电电池存贮的大部分或全部电能被灯具系统用掉)是影响可充电电池寿命的主要原因之一。因此，这一类灯具通常加有防止可充电电池过度放电的保护电路即过放保护电路，以延长可充电电池的寿命。

目前，具有可充电电池过放保护电路的太阳能LED照明灯具，结构如图2所示，其中，充电电池过放保护电路随时监测可充电电池的电压，当该电压低于某个设定的电压值(称为过放保护电压Vod)时，可充电电池过放保护电路输出一逻揖电平(“高”或者“低”)，该逻揖电平控制LED驱动电路去关闭LED的电流，即使在夜晚LED也不发光。当可充电电池的电压高于过放保护电压Vod时，可充电电池过放保护电路输出相反的逻揖电平(“低”或者“高”)，该逻揖电平控制LED驱动电路，LED驱动电路在夜间将为LED提供电流使LED发光。

上述过放保护电路的缺点在于：在夜晚，当可充电电池的电压达到过放保护电压Vod时，LED灯会出现闪烁现象，在实际应用场合，客户不接受这一闪烁现象。

造成这一闪烁现象的原因在于可充电电池的内阻。可充电电池可等效于一理想电压源Vg与其内阻Rg的串联，如图3如示，当可充电电池的电能快放完时，该内阻将变得很大。可充电电池的等效理想电压源电压为Vg＝IBAT＊Rg+VBAT，其中IBAT为可充电电池的放电电流，VBAT是可充电电池两端的电压。

在夜间，假定开始时VBAT大于Vod，LED发光，可充电电池放电。随着时间的推移，VBAT逐渐降低，当VBAT接近Vod时(VBAT约等于Vod)，Vg0＝IBAT0＊Rg0+Vod(Vg0、Rg0分别为此时的可充电电池的等效理想电压源电压和等效内阻，IBAT0为此时的可充电电池的放电电流)，这时，可充电电池的等效理想电压源电压Vg0与可充电电池两端的电压VBAT＝Vod有一差值IBAT0＊Rg0。随着时间的推移，VBAT继续降低，当VBAT刚好小于Vod时，LED熄灭，IBAT将接近于0，VBAT将慢慢恢复到VBAT＝Vg0＝IBAT0＊Rg0+Vod＞Vod，由于此时VBAT＞Vod，LED将被重新点亮。LED重新点亮后，可充电电池的电流增加，VBAT将再次降到低于Vod，LED再次熄灭，从而导致LED闪烁。

目前，解决闪烁的普通方式是在过放保护电路中加迟滞，即当VBAT小于Vod时，LED熄灭，但VBAT必须大于Vod+Vth(Vth为迟滞电压)LED才能被重新点亮。从上面的分析可知，如果Vth＞IBAT0＊Rg0，可避免LED的闪烁。

该方法的缺点是IBAT0和Rg0随不同的灯具变化，例如，LED电流的大小将直接影响IBAT0，不同种类的可充电电池的Rg0亦不同。这对过放保护电路的设计带来很大困难。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种可充电电池的过放保护电路，能避免LED闪烁并适用于各种太阳能照明灯具。

本发明的技术问题这样解决：构建一种可充电电池的过放保护电路，具体包括：

充电状态检测单元，其两输入端分别连接所述可充电电池的充电电路输入和输出端；

欠压检测单元，输入端连接在所述可充电电池的正极；

记忆单元，其一输入端连接所述欠压检测单元的输出端，另一输入端连接所述充电状态检测单元的输出端，该记忆单元这样工作：当所述充电状态检测单元检测所述充电电路中有充电电流流过时(白天)，记忆单元被置“1”；当所述充电状态检测单元检测所述充电电路中没有充电电流流过(晚上)，同时欠压检测无效时保持置“1”状态并输出使能信号，一旦欠压检测有效则置“0”并保持、输出不允许信号；

逻辑控制电路，其一输入端连接照度检测电路的输出端，另一输入端连接所述记忆单元的输出端，该逻辑控制电路这样工作：白天根据所述照度检测电路的输出产生不允许信号，晚间根据所述记忆单元的输出产生相应控制信号。

按照本发明提供的过放保护电路，所述欠压检测单元包括参考电压、电阻分压器和电压比较器，所述电压比较器一输入端连接所述参考电压，另一输入端连接所述电阻分压器的输出端，所述电阻分压器的两个输入端跨接在所述可充电电池正极和地之间。

按照本发明提供的过放保护电路，所述记忆单元是触发器。

按照本发明提供的过放保护电路，所述触发器包括但不限制是RS触发器、D触发器等各种触发器。

按照本发明提供的过放保护电路，所述充电状态检测单元包括但不限制是电压比较器等各种电路。

本发明提供的可充电电池过放保护电路，应用于太阳能照明灯具中，采用记忆单元，当晚上可充电电池出现欠压以后，LED灯将一直关闭，不会因为可充电电池电压的回升而将LED再度点亮，因此避免了LED灯出现闪烁。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是太阳能LED照明灯具原理示意图；

图2是带过放保护电路的太阳能LED照明灯具原理示意图；

图3是传统带过放保护电路的太阳能LED照明灯具原理示意图；

图4是本发明带过放保护电路的太阳能LED照明灯具原理示意图；

图5是图4所示电路逻辑示意图；

图6是图4所示电路中欠压检测单元电路原理图；

图7是图4所示电路中充电电路的最简单电路原理图；

图8是图4所示电路中充电电路的一般电路原理图；

图9是图4所示电路的一实施例电路原理图。

具体实施方式

如图4所示，本发明提出的可充电电池过放保护电路14，除欠压检测单元外还增加了充电状态检测单元31、记忆单元34和逻辑控制电路35，并将照度检测电路15的输出信号引入到逻辑控制电路35中。其中：

充电状态检测单元31两输入分别连接充电电路12输入和输出端

充电电路12一般由一只肖特基二极管组成，结构如图7所示；或者由一个开关电路和一个控制电路组成，结构如图8所示；连接在太阳能电池板11和可充电电池13之间。

本发明提出的可充电电池过放保护电路14的工作原理，如图5所示：白天，逻辑控制电路35根据照度检测电路15的输出去控制LED驱动电路16将LED灯17关闭，同时，当太阳能板11上的电压高于可充电电池13电压时，太阳能电池板11通过充电电路12对可充电电池13充电，肖特基二极管或开关电路打开，充电电流流过充电电路，充电电路的输入和输出端之间的电压差很小，该电压差小于设定的电压，此时充电状态检测单元31输出置“1”信号，将记忆单元置为“1”；随着太阳能电池板11对可充电电池13的充电，可充电电池13电压上升到设定的电压后，欠压检测单元输出逻辑为没有出现欠压因而不会改写记忆单元，所以记忆单元34输出为“1”。晚上，初始时记忆单元34输出为“1”，此时太阳能电池板11上的电压已低于可充电电池13电压，不对充电电池13充电，肖特基二极管或开关电路关闭，没有充电电流流过充电电路12，充电电路12的输入和输出端之间的电压差大于设定的电压后，充电状态检测单元31输出逻辑为没有充电因而不会改写记忆单元34，记忆单元34保持为“1”，可充电电池13为LED灯供电，随着可充电电池13能量的消耗，可充电电池13电压逐渐降低，当低于设定的电压后，欠压检测单元输出清零信号到记忆单元34，记忆单元34输出为“0”，LED驱动电路16根据“0”输入将LED灯17关闭。如果在晚上可充电电池13未出现欠压，则记忆单元一直保持为“1”，LED驱动电路16根据“1”输入将LED灯17始终点亮直至白天逻辑控制电路35根据照度检测电路15的输出将其关闭。

从上述电路的工作原理可以发现其好处在于：当晚上可充电电池13出现欠压以后，LED灯17将一直关闭，不会因为可充电电池电压的回升而将LED灯17再度点亮，因此避免了LED灯17出现闪烁。其中：

如图6所示，本发明中的欠压检测单元可以利用参考电压32由电压比较器实现。

如图9所示，本发明中的充电状态检测单元31采用电压比较器实现；记忆单元采用RS触发器实现，还可以采用D触发器或其他类型的触发器实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (6)

1、一种可充电电池的过放保护电路(14)，其特征在于，包括：

充电状态检测单元(31)，其两输入端分别连接所述可充电电池(13)的充电电路(12)输入和输出端；

欠压检测单元，输入端连接在所述可充电电池的正极；

记忆单元(34)，其一输入端连接所述欠压检测单元的输出端，另一输入端连接所述充电状态检测单元的输出端，该记忆单元这样工作：当所述充电状态检测单元检测所述充电电路中有充电电流流过时，记忆单元被置“1”；当所述充电状态检测单元检测所述充电电路中没有充电电流流过，同时欠压检测无效时保持置“1”状态并输出使能信号，一旦欠压检测有效则置“0”并保持、输出不允许信号；

逻辑控制电路(35)，其一输入端连接照度检测电路(15)的输出端，另一输入端连接所述记忆单元的输出端，该逻辑控制电路这样工作：白天根据所述照度检测电路的输出产生不允许信号，晚间根据所述记忆单元的输出产生相应控制信号。

2、根据权利要求1所述过放保护电路，其特征在于，所述欠压检测单元包括参考电压(32)、电阻分压器和电压比较器(33)，所述电压比较器(33)一输入端连接所述参考电压(32)，另一输入端连接所述电阻分压器的输出端，所述电阻分压器的两个输入端跨接在所述可充电电池(13)正极和地之间。

3、根据权利要求1所述过放保护电路，其特征在于，所述记忆单元(34)是触发器。

4、根据权利要求3所述过放保护电路，其特征在于，所述触发器是RS触发器。

5、根据权利要求3所述过放保护电路，其特征在于，所述触发器是D触发器。

6、根据权利要求1所述过放保护电路，其特征在于，所述充电状态检测单元(31)是电压比较器。

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