CN103022982B - 蓄电池控制电路 - Google Patents

Abstract

一种蓄电池控制电路，包括基准电压源电路、电压采样电路、低压指示电路与过放电保护电路。基准电压源电路用于为低压指示电路与过放电保护电路提供基准电压，电压采样点路用于采集蓄电池的输出电压并输出采样电压，低压指示电路用于在采样电压低于基准电压时发出指示信号；过放电保护电路预存第一门限电压与第二门限电压，第一门限电压小于第二门限电压，当采样电压大于第一门限电压时，过放电保护电路控制接通蓄电池回路，蓄电池为负载供电，当采样电压小于第一门限电压时，过放电保护电路控制关断蓄电池回路，并且，第一门限电压跳转为第二门限电压。上述蓄电池控制电路，不会出现蓄电池的持续消耗，有效的保护了蓄电池，延长了蓄电池的寿命。

Description

蓄电池控制电路

技术领域

本发明涉及蓄电池控制领域，特别是涉及一种蓄电池控制电路。

背景技术

现在的蓄电池控制器普遍存在保护功能不完善等缺陷。例如，在为了保证无人值守的设备(比如考勤机等)在断电后仍能正常工作，通常需要使用蓄电池作为备用电源。为了避免过度放电对蓄电池造成的损害，必须设置蓄电池保护器。常用的蓄电池保护器设置有一个门限电压，当蓄电池的放电电压低于该门限电压时，蓄电池保护器会断开供电回路，是蓄电池停止对负载供电。

但是，由于负载被断开之后，蓄电池电压会迅速升高至设置的门限电压以上，蓄电池又被重新接入电路给负载供电，随后会出现“断开，接通，再断开，再接通”的振荡现象，直到蓄电池彻底耗尽，缩短了蓄电池的寿命，甚至会损坏蓄电池。

发明内容

基于此，有必要针对现有的蓄电池控制器存在的保护功能不完善的问题，提供一种能够有效避免蓄电池过放电的蓄电池控制电路。

一种蓄电池控制电路，包括基准电压源电路、电压采样电路、低压指示电路与过放电保护电路，所述基准电压源电路用于为所述低压指示电路与所述过放电保护电路提供基准电压，所述电压采样电路用于采集蓄电池的输出电压并输出采样电压，所述低压指示电路用于在所述采样电压低于所述基准电压时发出指示信号；所述过放电保护电路预存第一门限电压与第二门限电压，所述第一门限电压小于所述第二门限电压，当所述采样电压大于所述第一门限电压时，所述过放电保护电路控制接通蓄电池回路，所述蓄电池为负载供电，当所述采样电压小于所述第一门限电压时，所述过放电保护电路控制关断蓄电池回路，并且，所述第一门限电压跳转为所述第二门限电压。

在其中一个实施例中，所述基准电压源电路包括第一电阻、第二电阻与基准电压源，所述第一电阻的一端接所述蓄电池的正极，另一端分别接所述基准电压源的负极、基准电压源的参考端与所述第二电阻的一端，所述蓄电池的负极接地，所述基准电压源的正极与所述第二电阻的另一端分别接地，所述第一电阻与所述基准电压源负极的连接端为输出基准电压的基准电压输出端；

所述电压采样电路包括第三电阻与第四电阻，所述第三电阻的一端接所述蓄电池的正极，另一端接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻的连接端为输出所述采样电压的采样电压输出端；

所述低压指示电路包括低压指示灯、第五电阻与第一比较器，所述第一比较器的同相输入端接所述采样电压输出端，反相输入端接所述基准电压输出端，所述第一比较器的输出端接所述低压指示灯的负极，所述低压指示灯的正极通过所述第五电阻接所述蓄电池的正极；

所述过放电保护电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一稳压二极管、第二比较器、第一三极管与第一MOS管，所述第二比较器的同相输入端接所述采样电压输出端，反相输入端分别接所述第六电阻的一端与所述第七电阻的一端，所述第六电阻的另一端接所述基准电压输出端，所述第七电阻的另一端分别接所述第八电阻的一端与所述第一三极管的集电极，所述第八电阻的另一端与所述第一三极管的发射极分别接地，所述第八电阻的另一端，所述第二比较器的输出端分别接所述第九电阻的一端、所述第十电阻的一端与所述第十一电阻的一端，所述第十电阻的另一端接所述蓄电池的正极，所述第十一电阻的另一端接所述第一三极管的基极，所述第九电阻的另一端分别接所述第一稳压二极管的负极与所述第一MOS管的栅极，所述第一稳压二极管的正极接地，所述第一MOS管的漏极通过所述负载接所述蓄电池的正极，所述第一MOS管的源极接地。

在其中一个实施例中，所述蓄电池控制电路还包括稳压输出电路，所述稳压输出电路包括三端稳压管、第一电容、第二电容、第十八电阻与第十九电阻，所述第一电容的一端与所述三端稳压管的输入端分别接所述蓄电池的正极，所述三端稳压管的输出端分别接所述第十九电阻的一端与所述第二电容的一端，所述三端稳压管的型号为LM317，所述三端稳压管的ADJ引脚接所述第十八电阻的一端，所述第一电容的另一端、第二电容的另一端、第十八电阻的另一端与第十九电容的另一端分别接所述第一MOS管的漏极。

在其中一个实施例中，还包括充电电路，所述充电电路包括太阳能电池板、第一二极管、第二稳压二极管、第十二电阻与充电指示灯，所述太阳能电池板的正极分别接所述第一二极管的正极与所述第二稳压二极管的负极，所述第一二极管的负极接所述蓄电池的正极，所述第二稳压二极管的正极接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端接所述充电指示灯的正极，所述充电指示灯的负极接地。

在其中一个实施例中，还包括过充电指示电路，所述过充电指示电路包括第三稳压二极管、第二二极管、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第二三极管、第三三极管与过充电指示灯，所述第三稳压二极管的负极接所述蓄电池的正极，所述第三稳压二极管的正极接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极分别接所述第十三电阻的一端与所述第十四电阻的一端，所述第十三电阻的另一端接所述第二三极管的基极，所述第十四电阻的另一端接地，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极分别接所述第十五电阻的一端与所述第十六电阻的一端，所述第十五电阻的另一端接所述蓄电池的正极，所述第十六电阻的另一端接所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极接所述蓄电池的正极，所述第三三极管的集电极依次通过所述过充电指示灯与所述第十七电阻接地。

上述蓄电池控制电路，在蓄电池的放电电压较小、电压采样电路输出的采样电压小于第一门限电压时，过放电保护电路能够断开蓄电池与负载的连接，使蓄电池停止对负载供电，同时，过放电保护电路预存的第一门限电压跳转为第二门限电压，第一门限电压小于第二门限电压，即使蓄电池在断开负载后放电电压略有升高，采样电压可能升高至第一门限电压以上，但是仍然小于第二门限电压，因此过放电保护电路不会导通蓄电池与负载之间的连接，不会出现蓄电池持续消耗的现象，有效的保护了蓄电池，延长了蓄电池的寿命。

附图说明

图1为一个实施例的蓄电池控制电路的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，在一个实施例中，一种蓄电池控制电路，包括基准电压源电路110、电压采样电路120、低压指示电路130与过放电保护电路140。

基准电压源电路110，分别连接蓄电池BT、低压指示电路130与过放电保护电路140，用于为低压指示电路130与过放电保护电路140提供基准电压。在本实施例中，基准电压源电路110包括第一电阻R1、第二电阻R2与基准电压源WD。第一电阻R1的一端接蓄电池BT的正极，另一端分别接基准电压源WD的负极、基准电压源WD的参考端与第二电阻R2的一端。蓄电池BT的负极接地，基准电压源WD的正极与第二电阻R2的另一端分别接地。本实施例中，基准电压源WD型号为TL431。第一电阻R1与基准电压源WD负极的连接端为输出基准电压的基准电压输出端。

电压采样电路120，与蓄电池BT相连，用于采集蓄电池BT的输出电压并输出采样电压。在本实施例中，电压采样电路120包括第三电阻R3与第四电阻R4。第三电阻R3的一端接蓄电池BT的正极，另一端接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接地。第三电阻R3与第四电阻R4的连接端为输出采样电压的采样电压输出端。

低压指示电路130，与基准电压源电路110、电压采样电路120以及蓄电池BT相连，用于在采样电压低于基准电压时发出指示信号。在本实施例中，低压指示电路130包括低压指示灯ED1、第五电阻R5与第一比较器U1。第一比较器U1的同相输入端接采样电压输出端，反相输入端接基准电压输出端，第一比较器U1的输出端接低压指示灯ED1的负极，低压指示灯ED1的正极通过第五电阻R5接蓄电池BT的正极。低压指示灯ED1为发光二极管。

过放电保护电路140，与基准电压源电路110、电压采样电路120以及蓄电池BT相连。过放电保护电路140预存第一门限电压与第二门限电压，第一门限电压小于第二门限电压。当采样电压大于第一门限电压时，过放电保护电路140控制接通蓄电池BT的回路，蓄电池BT为负载L供电；当采样电压小于第一门限电压时，过放电保护电路140控制关断蓄电池BT的回路，并且，第一门限电压跳转为第二门限电压。在本实施例中，过放电保护电路140包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一稳压二极管ZD1、第二比较器U2、第一三极管Q1与第一MOS管M1。第二比较器U2的同相输入端接采样电压输出端，反相输入端分别接第六电阻R6的一端与第七电阻R7的一端，第六电阻R6的另一端接基准电压输出端，第七电阻R7的另一端分别接第八电阻R8的一端与第一三极管Q1的集电极，第八电阻R8的另一端与第一三极管Q1的发射极分别接地，第八电阻R8的另一端，第二比较器U2的输出端分别接第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端与第十一电阻R11的一端，第十电阻R10的另一端接蓄电池BT的正极，第十一电阻R11的另一端接第一三极管Q1的基极，第九电阻R9的另一端分别接第一稳压二极管ZD1的负极与第一MOS管M1的栅极，第一稳压二极管ZD1的正极接地，第一MOS管M1的漏极通过负载接蓄电池BT的正极，第一MOS管M1的源极接地。其中，第一MOS管为N沟道场效应管，第一三极管Q1为NPN管。

第一门限电压与第二门限电压为两种不同状态下第二比较器U2的反相输入端的电压。当蓄电池BT的放电电压较大时，电压采样电路120输出的采样电压较大，第二比较器U2的同相输入端的电压大于反相输入端的电压，第二比较器U2输出高电平，第一MOS管M1导通，蓄电池BT为负载L供电，同时第一三极管Q1导通，第八电阻R8被短接，此时的第二比较器U2的反相输入端的电压为第一门限电压，通过调整第六电阻R6与第七电阻R7的阻值，可以对第一门限电压进行调整。随着蓄电池BT的不断放电，蓄电池BT的放电电压逐渐减小，当蓄电池BT的放电电压较小时，电压采样电路输出的采样电压较小，在第二比较器U2的同相输入端的电压小于此时反相输入端的电压，即小于第一门限电压时，第二比较器U2的输出低电平，第一MOS管关断，蓄电池BT停止对负载L供电，同时，第一三极管Q1关断，第八电阻R8被接入，第二比较器U2的反相输入端的升高，由第一门限电压跳转为第二门限电压。断开负载后，蓄电池BT的输出电压稍有升高，采样电压略有升高，此时的采样电压可能会大于第一门限电压，但是此时第二比较器U2的反相输入端的电压为第二门限电压，会小于第二门限电压，第二比较器U2仍然输出低电平，避免了蓄电池BT的过放电。在对蓄电池BT充电后，采样电压大于第二门限电压，第二比较器U2输出高电平，第一MOS管M1导通，蓄电池BT开始对负载供电，同时，第一三极管Q1导通，第八电阻R8被短接，第二比较器U2的反相输入端的电压由第二门限电压跳转为第一门限电压。

在具体的实施例中，蓄电池控制电路还包括稳压输出电路150。稳压输出电路150包括三端稳压管U3、第一电容C1、第二电容C2、第十八电阻R18与第十九电阻R19。第一电容C1的一端与三端稳压管U3的输入端分别接蓄电池BT的正极，三端稳压管U3的输出端分别接第十九电阻R19的一端与第二电容C2的一端，三端稳压管U3的型号为LM317，三端稳压管U3的ADJ引脚接第十八电阻R18的一端，第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第十八电阻R18的另一端与第十九电容的另一端分别接第一MOS管M1的漏极。稳压输出电路150具有电压输出接口OUT，该电压输出接口OUT与三端稳压管U3的输出端相连，用于输出稳定的电压，可以用于为移动设备充电等。

在具体的实施例中，蓄电池控制电路还包括充电电路160与过充电指示电路170。充电电路160包括太阳能电池板SR、第一二极管D1、第二稳压二极管ZD2、第十二电阻R12与充电指示灯ED2。太阳能电池板SR的正极分别接第一二极管D1的正极与第二稳压二极管ZD2的负极，第一二极管D1的负极接蓄电池BT的正极，第二稳压二极管ZD2的正极接第十二电阻R12的一端，第十二电阻R12的另一端接充电指示灯ED2的正极，充电指示灯ED2的负极接地。其中，充电指示灯ED2为发光二极管。在光照强度较大时，充电指示灯ED2被点亮，太阳能电池板SR开始对蓄电池BT充电。过充电指示电路170包括第三稳压二极管ZD3、第二二极管D2、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第二三极管Q2、第三三极管Q3与过充电指示灯ED3。第三稳压二极管ZD3的负极接蓄电池BT的正极，第三稳压二极管ZD3的正极接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极分别接第十三电阻R13的一端与第十四电阻R14的一端，第十三电阻R13的另一端接第二三极管Q2的基极，第十四电阻R14的另一端接地，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极分别接第十五电阻R15的一端与第十六电阻R16的一端，第十五电阻R15的另一端接蓄电池BT的正极，第十六电阻R16的另一端接第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3的发射极接蓄电池BT的正极，第三三极管Q3的集电极依次通过过充电指示灯ED3与第十七电阻R17接地。其中，第二三极管Q2为NPN管，第三三极管为PNP管。在蓄电池BT充电满且处于过充电状态时，过充电指示灯ED3被点亮，以警示用户。此外，在蓄电池BT的正极还连接有开关S，以控制对基准电压源电路110、电压采样电路120、低压指示电路130与稳压输出电路140的供电。通常，蓄电池控制电路还设置有开机指示电路，开机指示电路包括第二十电阻R20与开机指示灯ED4。开机指示灯ED4为发光二极管。开关S的进线端接蓄电池BT的正极，第二十电阻R20的一端接开关S的出线端，另一端接开机指示灯ED4的正极，开机指示灯ED4的负极接地。

上述蓄电池控制电路，在蓄电池BT的放电电压较小、电压采样电路120输出的采样电压小于第一门限电压时，过放电保护电路140能够断开蓄电池BT与负载L的连接，使蓄电池BT停止对负载供电，同时，过放电保护电路140预存的第一门限电压跳转为第二门限电压，第一门限电压小于第二门限电压，即使蓄电池BT在断开负载L后放电电压略有升高，采样电压可能升高至第一门限电压以上，但是仍然小于第二门限电压，因此过放电保护电路140不会导通蓄电池BT与负载L之间的连接，不会出现蓄电池BT持续消耗的现象，有效的保护了蓄电池BT，延长了蓄电池BT的寿命。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种蓄电池控制电路，其特征在于，包括基准电压源电路、电压采样电路、低压指示电路、过放电保护电路、充电电路与过充电指示电路，所述基准电压源电路用于为所述低压指示电路与所述过放电保护电路提供基准电压，所述电压采样电路用于采集蓄电池的输出电压并输出采样电压，所述低压指示电路用于在所述采样电压低于所述基准电压时发出指示信号；所述过放电保护电路预存第一门限电压与第二门限电压，所述第一门限电压小于所述第二门限电压，当所述采样电压大于所述第一门限电压时，所述过放电保护电路控制接通蓄电池回路，所述蓄电池为负载供电，当所述采样电压小于所述第一门限电压时，所述过放电保护电路控制关断蓄电池回路，并且，所述第一门限电压跳转为所述第二门限电压；

所述充电电路包括太阳能电池板、第一二极管、第二稳压二极管、第十二电阻与充电指示灯，所述太阳能电池板的正极分别接所述第一二极管的正极与所述第二稳压二极管的负极，所述第一二极管的负极接所述蓄电池的正极，所述第二稳压二极管的正极接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端接所述充电指示灯的正极，所述充电指示灯的负极接地；

所述过充电指示电路包括第三稳压二极管、第二二极管、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第二三极管、第三三极管与过充电指示灯，所述第三稳压二极管的负极接所述蓄电池的正极，所述第三稳压二极管的正极接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极分别接所述第十三电阻的一端与所述第十四电阻的一端，所述第十三电阻的另一端接所述第二三极管的基极，所述第十四电阻的另一端接地，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极分别接所述第十五电阻的一端与所述第十六电阻的一端，所述第十五电阻的另一端接所述蓄电池的正极，所述第十六电阻的另一端接所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极接所述蓄电池的正极，所述第三三极管的集电极依次通过所述过充电指示灯与所述第十七电阻接地。

2.根据权利要求1所述的蓄电池控制电路，其特征在于，所述基准电压源电路包括第一电阻、第二电阻与基准电压源，所述第一电阻的一端接所述蓄电池的正极，另一端分别接所述基准电压源的负极、基准电压源的参考端与所述第二电阻的一端，所述蓄电池的负极接地，所述基准电压源的正极与所述第二电阻的另一端分别接地，所述第一电阻与所述基准电压源负极的连接端为输出基准电压的基准电压输出端；所述采样电路包括第三电阻与第四电阻，所述第三电阻的一端接所述蓄电池的正极，另一端接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻的连接端为输出所述采样电压的采样电压输出端；所述低压指示电路包括低压指示灯、第五电阻与第一比较器，所述第一比较器的同相输入端接所述采样电压输出端，反相输入端接所述基准电压输出端，所述第一比较器的输出端接所述低压指示灯的负极，所述低压指示灯的正极通过所述第五电阻接所述蓄电池的正极；所述过放电保护电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一稳压二极管、第二比较器、第一三极管与第一MOS管，所述第二比较器的同相输入端接所述采样电压输出端，反相输入端分别接所述第六电阻的一端与所述第七电阻的一端，所述第六电阻的另一端接所述基准电压输出端，所述第七电阻的另一端分别接所述第八电阻的一端与所述第一三极管的集电极，所述第八电阻的另一端与所述第一三极管的发射极分别接地，所述第二比较器的输出端分别接所述第九电阻的一端、所述第十电阻的一端与所述第十一电阻的一端，所述第十电阻的另一端接所述蓄电池的正极，所述第十一电阻的另一端接所述第一三极管的基极，所述第九电阻的另一端分别接所述第一稳压二极管的负极与所述第一MOS管的栅极，所述第一稳压二极管的正极接地，所述第一MOS管的漏极通过所述负载接所述蓄电池的正极，所述第一MOS管的源极接地。

3.根据权利要求2所述的蓄电池控制电路，其特征在于，所述蓄电池控制电路还包括稳压输出电路，所述稳压输出电路包括三端稳压管、第一电容、第二电容、第十八电阻与第十九电阻，所述第一电容的一端与所述三端稳压管的输入端分别接所述蓄电池的正极，所述三端稳压管的输出端分别接所述第十九电阻的一端与所述第二电容的一端，所述三端稳压管的型号为LM317，所述三端稳压管的ADJ引脚接所述第十八电阻的一端，所述第一电容的另一端、第二电容的另一端、第十八电阻的另一端与第十九电阻的另一端分别接所述第一MOS管的漏极。