CN101908755A - 电池过放电保护装置 - Google Patents

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Abstract

一种电池过放电保护装置包括分压电路、基准电压电路、比较电路及电源管理单元。分压电路用于对可充电电池提供的供电电压进行分压以产生取样电压，并将该取样电压提供给比较电路。基准电压电路用于接收可充电电池的供电电压，并在可充电电池的供电电压值大于一预设的基准电压值时将该基准电压提供给比较电路。比较电路用于在取样电压值小于该基准电压值时输出第一电平信号给电源管理单元，并在取样电压大于该基准电压时输出第二电平信号给电源管理单元。电源管理单元根据该第一电平信号和第二电平信号分别切断和导通可充电电池与负载之间的电源供应。

Description

电池过放电保护装置
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种电池过放电保护装置。
背景技术
众所周知，可充电电池在过放电时会造成不可逆的损坏。现有技术中为了避免可充电电池过放电的情况发生，通常会在可充电电池和电源管理单元之间连接过放电保护装置，电源管理单元具有一使能端，当使能端的电压值大于第一基准电压值，也即可充电电池正常输出供电电压，电源管理单元正常工作，从而可充电电池提供电压给负载。当使能端的电压值小于第二基准电压值，也即可充电电池进入过放电状态时，电源管理单元停止工作，从而可充电电池停止提供电压给负载。
过放电保护装置包括一分压电路、上拉电阻、第一三极管和第二三极管，分压电路对可充电电池的电压进行分压，以产生参考电压，第一三极管的基极连接分压电路，发射极接地，集电极通过上拉电阻连接可充电电池。第二三极管的基极连接第一三极管的集电极，发射极连接可充电电池，集电极连接电源管理单元的使能端。第一三极管为NPN型三极管，第二三极管为PNP型三极管。当可充电电池处于过放电状态时，分压电路对可充电电池的电压进行分压所产生的参考电压将使得第一三极管截止，第一三极管截止导致第二三极管截止，从而电源管理单元停止工作，可充电电池停止提供电压给负载，避免了可充电电池过放电时继续放电所造成的损坏。
然而，当可充电电池接近于过放电状态时，分压电路对可充电电池的电压进行分压所产生的参考电压使得第一三极管和第二三极管均工作于线性放大区，因而可能导致电源管理单元的使能端电压值处于第一基准电压值和第二基准电压值之间，造成电源管理单元无法工作，负载也不能获得电源工作。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可避免电池过放电且使负载稳定工作的电池过放电保护装置。
一种电池过放电保护装置包括分压电路、基准电压电路、比较电路及电源管理单元。分压电路用于对可充电电池提供的供电电压进行分压以产生取样电压，并将该取样电压提供给比较电路。基准电压电路用于接收可充电电池的供电电压，并在可充电电池的供电电压值大于一预设的基准电压值时将该基准电压提供给比较电路。比较电路用于在取样电压值小于该基准电压值时输出第一电平信号给电源管理单元，并在取样电压大于该基准电压时输出第二电平信号给电源管理单元。电源管理单元根据该第一电平信号和第二电平信号分别切断和导通可充电电池与负载之间的电源供应。
上述电池过放电保护装置，通过设置一比较电路，当取样电压小于该基准电压，即可充电电池已处于过放电状态时，电源管理单元即切断可充电电池与负载之间的电源供应，因此可防止可充电电池在过放电状态时继续放电而损坏。由于电源管理单元的使能端可靠地稳定在第一电平信号和第二电平信号状态，因此可保障负载稳定工作。
附图说明
图1为一较佳实施方式的电池过放电保护装置的功能模块图。
图2为图1中电池过放电保护装置的具体电路图。
具体实施方式
如图1所示是一较佳实施方式的电池过放电保护装置100的功能模块图。该电池过放电保护装置100包括滤波电路12、分压电路14、基准电压电路15、比较电路16及电源管理单元18。电池过放电保护装置100用于在可充电电池10的容量小于预定容量，即可充电电池10过放电时，切断可充电电池10与负载20之间的电源供应，以防止可充电电池10因继续放电而造成一定的损坏。
滤波电路12用于对可充电电池10提供的供电电压进行滤波，以滤除杂讯。
分压电路14用于对经滤波后的可充电电池10的供电电压进行分压，以产生取样电压，并将取样电压提供给比较电路16。
基准电压电路15用于接收可充电电池10提供的供电电压，并在可充电电池10的供电电压值大于一基准电压值时将该基准电压提供给比较电路16。当可充电电池10的电压值小于基准电压值时，基准电压电路15不提供电压给比较电路16。具体地，基准电压电路15包括齐纳二极管和限流电阻，齐纳二极管的阴极通过限流电阻与可充电电池10相连，阳极接地，齐纳二极管的阴极还与比较电路16相连。在本实施方式中，该基准电压为齐纳二极管的反向击穿电压。当可充电电池10提供的供电电压大于齐纳二极管的反向击穿电压时，齐纳二极管两端的电压将稳定为反向击穿电压，因此基准电压电路15将该反向击穿电压提供给比较电路16。
比较电路16用于将取样电压与基准电压进行比较，并在取样电压小于该基准电压时，即可充电电池10已处于过放电状态时，输出第一电平信号给电源管理单元18的使能端180，电源管理单元18根据其使能端180接收到的第一电平信号停止工作，因此比较电路16接收到的来自可充电电池10的电压不能提供给负载20。
比较电路16还用于在取样电压大于该基准电压时，输出第二电平信号给电源管理单元18的使能端180，该电源管理单元18根据其使能端180接收到的第二电平信号正常工作，因此比较电路16接收到的来自可充电电池10的电压可通过电源管理单元18提供给负载20。
在本实施方式中，该第一电平信号为低电平电压信号，该第二电平信号为高电平电压信号。
请一并参阅图2，其为电池过放电保护装置100的电路图。电池过放电保护装置100还包括开关单元30。滤波电路12包括电解电容C1和滤波电容C2，电解电容C1的正极连接可充电电池10，负极接地。滤波电容C2的一端连接于电解电容C1的正极和开关单元30之间，另一端接地。滤波电路12用于对可充电电池10输出的电压进行滤波，以滤除杂讯。
开关单元30包括开关31和下拉电阻R3。开关31为一机械开关，其具有第一引脚32、第二引脚34、第三引脚36及控制端35。第一引脚32通过下拉电阻R3接地，第二引脚34与滤波电容C2相连，第三引脚36与分压单元12和基准电压提供单元14相连。当控制端35未被按下时，开关31处于开启状态，第一引脚32与第二引脚34连通，可充电电池10不能通过滤波电路12和开关电路40提供电压给分压电路14和基准电压电路15。当控制端35被按下时，开关31处于关闭状态，第三引脚36与第二引脚34连通，可充电电池10通过滤波电路12和开关电路40提供电压给分压电路14和基准电压电路15。
分压电路14包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。第一分压电阻R1的一端与开关31的第三引脚36相连，另一端与比较电路16的同相输入端160相连，第二分压电阻R2的一端与第一分压电阻R1相连，另一端接地。
基准电压电路15包括限流电阻R4和齐纳二极管D1。该限流电阻R4的一端与开关31的第三引脚36相连，另一端与比较电路16的反相输入端162相连。齐纳二极管D1的阴极与限流电阻R4相连，阳极接地。
比较电路16包括比较器U1、上拉电阻R5、反馈电阻R6、限流电阻R7及下拉电阻R8，该比较器U1具有同相输入端160、反相输入端162和输出端164、电源端166及接地端168。同相输入端160连接于第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间，反相输入端162连接于限流电阻R4和齐纳二极管D1之间，电源端166与可充电电池10相连，接地端168接地。电源端166通过上拉电阻R5与输出端164相连，反馈电阻R6连接于同相输入端160与输出端164之间。限流电阻R7的一端连接比较器U1的输出端164，另一端连接电源管理单元18的使能端180，下拉电阻R8的一端连接于限流电阻R7与使能端180之间，另一端接地。
电池过放电保护装置100的工作原理如下：
当控制端35被按下时，开关31处于关闭状态，第三引脚36与第二引脚34连通，可充电电池10提供的电压Vi经滤波电路12滤波后被提供给分压电路14和基准电压电路15。分压电路14中的电阻R1、R2对电池电压Vi进行分压，使得比较器U1的同相输入端160的电压为V150＝Vi＊R2/(R1+R2)。基准电压电路15中的齐纳二极管D1的反向击穿电压为VT，当Vi＞VT时，齐纳二极管D1被反向击穿，其两端的电压将维持为VT，也即比较器U1的反相输入端162接收到预设的基准电压，该基准电压为V152＝VT。在本实施方式中，齐纳二极管D1的反向击穿电压VT＝4.7V，当Vi接近开机门槛电压6.7V时，即Vi＝6.7V，V152＝VT＝4.7V，R1＝910kΩ，R2＝2200kΩ，同相输入端160的电压为V150＝Vi＊R2/(R1+R2)＝6.7＊2200/3110V＝4.739V＞V152。
由于V150＞V152，因此比较器U1的输出端164将呈高阻抗，可充电电池10提供的电压Vi将通过电阻R5、R7、R8接地，电源管理单元18的使能端180的电压V180等于电阻R8两端分得的电压值，使能端180为高电平电压状态，电源管理单元18正常工作，可充电电池10的电压Vi将通过电阻R5、R7以及电源管理单元18被提供给负载20，从而使负载20上电工作。同时，由于电阻R5和R6与电阻R1并联连接于可充电电池10与比较器U1的同相输入端160之间，电阻R5和R6与电阻R1并联后的总电阻将小于电阻R1，因此电阻R2分得的电压值将增大，也即同相输入端160的电压值V150将增大，V150＞V152，比较器U1的输出端164维持为高阻抗状态，使得电源管理单元18的使能端180的电压V180稳定地维持在高电平电压状态，负载10可获得可充电电池10提供的电压而稳定工作。
当可充电电池10的电压Vi继续放电，使得同相输入端160的电压V150小于反相输入端162的电压V152时，比较器U1的输出端164为低电平状态，因此电源管理单元18的使能端180的电压V180为低电平电压状态，电源管理单元18停止工作，负载10不能获得可充电电池10提供的电压而停止工作，有效地防止可充电电池10过放电所造成的损坏。在本实施方式中，V150＜V152时，比较器U1的输出端164电压V154＝0，此时，电阻R2和R6并联连接于比较器U1的同相输入端160与地之间，电阻R2和R6并联后的总电阻小于电阻R2，因此电阻R2分得的电压值将降低，也即同相输入端160的电压值V150将降低，V150＜V152，比较器U1的输出端164维持为低电平状态，电源管理单元18的使能端180的电压V180也稳定地维持在低电平电压状态，因此负载10停止工作，可更好地防止可充电电池10过放电所造成的损坏。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种电池过放电保护装置，其特征在于：该电池过放电保护装置包括分压电路、基准电压电路、比较电路及电源管理单元，该分压电路用于对可充电电池提供的供电电压进行分压以产生取样电压，并将该取样电压提供给比较电路，该基准电压电路用于接收可充电电池的供电电压，并在可充电电池的供电电压值大于一预设的基准电压值时将该基准电压提供给比较电路，该比较电路用于在取样电压值小于该基准电压值时输出第一电平信号给电源管理单元，并在取样电压大于该基准电压时输出第二电平信号给电源管理单元，该电源管理单元根据该第一电平信号和第二电平信号分别切断和导通可充电电池与负载之间的电源供应。
2.如权利要求1所述的电池过放电保护装置，其特征在于：该比较电路包括比较器、上拉电阻及下拉电阻，该比较器具有同相输入端、反相输入端、电源端、接地端及输出端，该同相输入端连接分压电路，该反相输入端连接基准电压电路，该电源端连接可充电电池，该接地端接地，该输出端连接电源管理单元的使能端，该上拉电阻连接于电源端与输出端之间，该下拉电阻的一端连接于输出端与电源管理单元的使能端之间，另一端接地。
3.如权利要求2所述的电池过放电保护装置，其特征在于：该比较器用于在取样电压值小于该基准电压值时使其输出端输出该第一电平信号，该比较器还用于在取样电压值大于该基准电压值时使其输出端维持于高阻态。
4.如权利要求3所述的电池过放电保护装置，其特征在于：该比较电路还包括反馈电阻，该反馈电阻连接于同相输入端与输出端之间，该反馈电阻用于在输出端输出第一电平信号时使同相输入端的电压降低，该反馈电阻还用于在输出端维持于高阻态时使同相输入端的电压升高。
5.如权利要求1所述的电池过放电保护装置，其特征在于：该第一电平信号为低电平电压信号，该第二电平信号为高电平电压信号。
6.如权利要求2所述的电池过放电保护装置，其特征在于：该基准电压电路包括限流电阻和齐纳二极管，该限流电阻连接于反相输入端和可充电电池之间，该齐纳二极管的阴极连接反相输入端，阳极接地，该基准电压为齐纳二极管的反向击穿电压。
7.如权利要求2所述的电池过放电保护装置，其特征在于：该分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，该第一分压电阻连接于同相输入端与可充电电池之间，该第二分压电阻连接于同相输入端与地之间。
8.如权利要求1所述的电池过放电保护装置，其特征在于：该电池过放电保护装置还包括连接于分压电路与可充电电池之间的滤波电路，该滤波电路包括电解电容和滤波电容，该电解电容和滤波电容并联连接于可充电电池与地之间。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Hongfutai precision electronics (Yantai) Co., Ltd.

Assignor: Hung Fujin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd.|Hon Hai Precision Industry Co

Contract record no.: 2010990000394

Denomination of invention: Parallel secondary-battery overcurrent and discharge protector

License type: Exclusive License

Open date: 20101208

Record date: 20100618

C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20101208