CN103023134A - 车载gps终端备用电池切换保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载GPS终端备用电池切换保护电路，包括充电芯片、电子开关、第一电压检测芯片、逻辑电路和第二电压检测芯片，外部5V电源分三路输入，第一路输入到第一电压检测芯片，用于检测输入电压，并由第一电压检测芯片将检测结果输入到逻辑电路；第二路直接输入到电子开关；第三路输入充电芯片，并经过充电芯片连接的电池输入到电子开关，由电子开关控制输出电池电压；所述第二电压检测芯片与电子开关输出端连接，用于检测输出的电池电压，并将检测结果发送给逻辑电路，所述逻辑电路用于根据第一电压检测芯片检测外部供电的电压和第二电压检测芯片输入的电池电压产生判断信号控制电子开关，用于外部5V电源供电和电池供电的切换和电池保护。本发明可以使终端安装上电时自动打开备用电池，方便安装使用；而且终端外部电源切断时，电池放电到存储电压时可自动切断电池向外放电，能够防止深度放电，达到延长终端(电池)仓储时间的目的，延长电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及GPS终端设备，具体涉及的是一种车载GPS终端备用电池切换保护电路。
背景技术
电池在放电过程中，如果超过电池放电的终止电压值，还继续放电就可能会造成电池内压升高，正、负极活性物质的可逆性遭到损坏，使电池的容量产生明显减少，造成电池过放电；在电池使用过程中，电池放电放出的容量占其额定容量的百分比为100％时，称为放电深度，放电深度的高低和二次电池的充电寿命有很大关系，当二次电池的放电深度越深，其充电寿命就越短，因此在使用时应尽量避免深度放电。由于锂电池长期不使用会由自放电现象造成电池过放，为了保护锂电池，锂离子电池或锂聚合物电池大部分具有保护电路板，保护电压一般为2.8-3V，电压低于此电压后，电池将不向外供电，自放电继续，此时电池充电将必须用专用设备才能将电池激活充电，因此电池厂商推荐的电池存储电压是3.8V(以1C放电为例，电池放电到3.8V的放电容量在整个电池容量的70％左右)以保证电池自放电三个月以上不会造成电池过放电，超过3个月则需对电池进行充电。
目前的车载GPS终端一般会使用1000mAH以下的锂电池作为断电备用电池，用于异常断电时的报警用，设计电池工作时间在24小时内，与手机等消费类电子产品不同，车载GPS终端出厂到上车安装要经过较长的仓储时间，特别是汽车前装的终端，还有经销商仓储时间，一般都大于电池存储推荐的3个月时间。因此车载GPS终端为达到仓储目的，设计有机械式电池开关，当安装使用终端时必须将备用电池开关打开才能使用，如果仓储前误打开电池，电池将处于放电状态，电池将在24小时内放电到电池自身保护板的保护电压3V以下，电池将需要专用设备才能激活充电，如果车载GPS终端在使用过程中遇到异常断电，或窃贼破坏断电，电池将在24小时内放电到电池自身保护板的保护电压3V以下，电池将需要专用设备才能给电池激活充电。
由此可知，目前车载终端使用电池时必须将电池机械开关打开，存在使用不方便的问题，而且打开后电池将一直放电到电池保护板保护，会出现电池深度放电，甚至是过放电的问题，从而导致电池无法正常充电，影响电池寿命，导致终端必须更换电池。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种车载GPS终端备用电池切换保护电路，以解决目前车载GPS终端备用电池需要机械开关，无存储放电保护的缺点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种车载GPS终端备用电池切换保护电路，包括充电芯片、电子开关、第一电压检测芯片、逻辑电路和第二电压检测芯片，外部5V电源分三路输入，第一路输入到第一电压检测芯片，用于检测输入电压，并由第一电压检测芯片将检测结果输入到逻辑电路；第二路直接输入到电子开关；第三路输入充电芯片，并经过充电芯片连接的电池输入到电子开关，由电子开关控制输出电池电压；所述第二电压检测芯片与电子开关输出端连接，用于检测输出的电池电压，并将检测结果发送给逻辑电路，所述逻辑电路用于根据第一电压检测芯片检测外部供电的电压和第二电压检测芯片输入的电池电压产生判断信号控制电子开关，用于外部5V电源供电和电池供电的切换和电池保护；当电池关闭，无外部5V电压供电时，电子开关处于关闭状态，电池不向外供电；当外部电源5V电压正常接入时，第一电压检测芯片将检测结果输出给逻辑电路，逻辑电路控制电池充电以及控制电子开关A端(5V)和C端导通，由C端输出5V电压到终端，此时终端由外接电源提供的5V电压供电，同时第二电压检测芯片检测输出端的电压，将电池处于预打开状态；当外部5V电源输入异常，且低于4.5V时，第一电压检测芯片将5V电压异常信号输出给逻辑电路，第二电压检测芯片已将电池处于预打开状态，逻辑电路将电子开关的B端(电池端)和C端导通，并由C端输出，此时终端由电池供电，当电池放电，电压低于设定的保护电压3.8V时，第二电压检测芯片将检测结果输出给逻辑电路，逻辑电路控制电子开关切断电池的供电，控制信号与电子开关输出开关形成正反馈关系。
优选地，所述逻辑电路还与MCU接口连接，用于通过MCU接口进行控制，并通过终端连接网络远程关闭或设定电压关闭电池。
优选地，所述充电芯片与电子开关之间还连接有电池。
优选地，所述第一电压检测芯片U1为XC61CC4502M芯片，用于在检测电压大于4.5V时输出高电平。
优选地，所述第二电压检测芯片U2为XC61CC3802M芯片，用于在检测电压大于3.8V时输出高电平。
优选地，所述电子开关U3为AP2301SG为2安培电源开关芯片。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的车载GPS终端备用电池切换保护电路，可以使终端安装上电时自动打开备用电池，方便安装使用；而且终端外部电源切断时，电池放电到存储电压时可自动切断电池向外放电，能够防止深度放电，达到延长终端(电池)仓储时间的目的，延长电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明车载GPS终端备用电池切换保护电路的原理框图。
图2为本发明车载GPS终端备用电池切换保护电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1所示，图1为本发明车载GPS终端备用电池切换保护电路的原理框图。本发明提供的是一种车载GPS终端备用电池切换保护电路，主要用于解决目前车载GPS终端备用电池需要机械开关，无存储放电保护的缺点。
其中本发明车载GPS终端备用电池切换保护电路主要包括有充电芯片、电子开关、第一电压检测芯片、逻辑电路和第二电压检测芯片，外部5V电源分三路输入，第一路输入到第一电压检测芯片，用于检测输入电压，并由第一电压检测芯片将检测结果输入到逻辑电路；第二路直接输入到电子开关；第三路输入充电芯片，并经过充电芯片给电池充电，电池输入到电子开关，由电子开关控制输出电池电压；所述第二电压检测芯片与电子开关输出端连接，用于检测输出的电池电压，并将检测结果发送给逻辑电路，所述逻辑电路用于根据第一电压检测芯片检测外部供电的电压和第二电压检测芯片输入的电池电压产生判断信号控制电子开关，用于外部5V电源供电和电池供电的切换和电池保护。
当电池关闭，无外部5V电压供电时，电子电子开关处于关闭状态，电池不向外供电，当5V电压正常接入时，第一电压检测芯片将检测结果输出给逻辑电路，逻辑电路控制电池充电以及控制电子开关A端(5V)和C端导通由C端输出，终端由外接电源提供的5V电压供电，同时第二电压检测芯片也在检测输出端的电压，将电池处于预打开状态。
当5V电源输入异常，低于4.5V时，第一电压检测芯片将5V电压异常信号输出给逻辑电路，第二电压检测芯片已将电池处于预打开状态，逻辑电路将电子开关的B端(电池端)和C端导通由C端输出；终端由电池供电，当电池放电，电压低于设定的保护电压3.8V时，第二电压检测芯片将检测结果输出给逻辑电路，逻辑电路控制电子开关切断电池的供电，控制信号与电子开关输出开关形成正反馈关系，即当输出电压低于3.8V后，电子开关关闭，输出端(C端)的电压将越来越低，不会产生振荡现象，由于电池的物理连接在电子开关和充电芯片间，电池关闭后经充电芯片向外漏电流在1uA以下。
本发明电路还具备MCU接口，由MCU通过AD检测电池的电压，可由MCU控制电池在高于自动保护电压3.8V时的关闭，同样由于正反馈电路设计，MCU触发电池关闭后，电池不会向外供电，实现出厂设置后或远程(终端具备远程通讯功能)控制关闭电池的目的。
请参见图2所示，图2为本发明车载GPS终端备用电池切换保护电路原理图。该电路中包括有第一电源检测芯片U1，采用XC61CC4502M的4.5V电源检测芯片，用于检测电压大于4.5V时输出高电平；第二电源检测芯片U2，采用XC61CC3802M的3.8V电源检测芯片，用于检测电压大于3.8V时输出高电平；电子开关U3，采用AP2301SG两安培电源开关芯片，其第4脚为使能信号，低电平有效，将开关接通；当输入电源电压等于5V时，电源经过二极管D2输出到OUT端，U1检测到输入电压大于4.5V时输出高电平，经过二极管D1，将U3的第四脚锁定在高电平状态，U2检测到输出电压大于3.8V输出高电平，三极管Q1导通，Q1导通经过R3限流不能将电源开关芯片第四脚拉低，开关关闭，电池不向外供电；当外部供电异常，5V电源电压跌落到4.5V以下时，U1输出为低电平，U2检测到输出电压依然高于3.8V，三级管Q1导通，U3第4脚的电平电压为R1和R3的分压，U3第4脚被Q1拉低，使能有效，开关打开，电池通过U3向OUT端供电。
当外部供电中断，电池电压高于3.8V由电池供电，需要通过MCU关闭电池时，只要MCU给MCU_OFF信号低电平，此时Q1将截止，U3使能信号(第4脚)被电阻R1拉高，开关U3关闭，OUT端电压迅速跌落到3.8V以下，而U2将输出低电平，锁定开关关闭状态；当电池由于放电，使电压跌落到3.8V以下时，U2将输出低电平，Q1截止，U3使能信号(第4脚)被电阻R1拉高，电池关闭，由于是正反馈关系，开关关闭后，OUT端的电压会越来越低，此时即使有电池电压因负载减轻电压回升，开关也不会导通产生振荡。
本发明有效解决了车载GPS终端备用电池需要机械开关，无存储放电保护的问题；可以使终端安装上电时自动打开备用电池，方便了安装使用；终端外部电源切断，电池放电到存储电压时可自动切断电池向外放电，防止深度放电，达到延长终端(电池)仓储时间的目的，延长电池寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种车载GPS终端备用电池切换保护电路，其特征在于包括充电芯片、电子开关、第一电压检测芯片、逻辑电路和第二电压检测芯片，外部5V电源分三路输入，第一路输入到第一电压检测芯片，用于检测输入电压，并由第一电压检测芯片将检测结果输入到逻辑电路；第二路直接输入到电子开关；第三路输入充电芯片，并经过充电芯片给电池充电，电池输入到电子开关，由电子开关控制输出电池电压；所述第二电压检测芯片与电子开关输出端连接，用于检测输出的电池电压，并将检测结果发送给逻辑电路，所述逻辑电路用于根据第一电压检测芯片检测外部供电的电压和第二电压检测芯片输入的电池电压产生判断信号控制电子开关，用于外部5V电源供电和电池供电的切换和电池保护；当电池关闭，无外部5V电压供电时，电子开关处于关闭状态，电池不向外供电；当外部电源5V电压正常接入时，第一电压检测芯片将检测结果输出给逻辑电路，逻辑电路控制电池充电以及控制电子开关A端(5V)和C端导通，由C端输出5V电压到终端，此时终端由外接电源提供的5V电压供电，同时第二电压检测芯片检测输出端的电压，将电池处于预打开状态；当外部5V电源输入异常，即低于4.5V时，第一电压检测芯片将5V电压异常信号输出给逻辑电路，第二电压检测芯片已将电池处于预打开状态，逻辑电路将电子开关，B端(电池端)和C端导通，并由C端输出，此时终端由电池供电，当电池放电，电压低于设定的保护电压3.8V时，第二电压检测芯片将检测结果输出给逻辑电路，逻辑电路控制电子开关切断电池的供电，输出与控制开关形成正反馈关系，即关闭后输出端的电压越来越低，不会引起振荡现象。
2.根据权利要求1所述的车载GPS终端备用电池切换保护电路，其特征在于所述逻辑电路还与MCU接口连接，用于通过MCU接口进行控制，并通过终端连接网络远程关闭或设定电压关闭电池。
3.根据权利要求1所述的车载GPS终端备用电池切换保护电路，其特征在于所述充电芯片与电子开关之间还连接有电池。
4.根据权利要求1所述的车载GPS终端备用电池切换保护电路，其特征在于所述第一电压检测芯片U1为XC61CC4502M芯片，用于在检测电压大于4.5V时输出高电平。
5.根据权利要求1所述的车载GPS终端备用电池切换保护电路，其特征在于所述第二电压检测芯片U2为XC61CC3802M芯片，用于在检测电压大于3.8V时输出高电平。
6.根据权利要求1所述的车载GPS终端备用电池切换保护电路，其特征在于所述电子开关U3为AP2301SG为2安培电源开关芯片。
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