CN103166200B - 一种电池保护电路及防爆型照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于防爆照明领域，提供了一种电池保护电路及防爆型照明装置，该电池保护电路，与电池和充电电路连接，包括：双防反充单元，用于分别对充电电路的正、负输出端进行防反充保护；第一电压检测单元，用于检测所述电池电压，当所述电池电压处于欠压时，输出欠压保护信号，当所述电池电压过压或短路或过热时，输出过压保护信号；第一开关控制单元，用于当接收到所述过压或欠压保护信号后关断，以进入保护状态。本发明在电池过压、欠压、短路以及过热时，通过欠压或过压信号关断电池与电路的连接，实现过压、欠压、短路以及过热保护，降低防爆型照明装置对密闭性的要求，延长了使用寿命，缩小了体积，便于携带。

Description

一种电池保护电路及防爆型照明装置

技术领域

本发明属于防爆照明领域，尤其涉及一种电池保护电路及防爆型照明装置。

背景技术

目前在防爆照明装置中，通常采用图1所示的电池保护电路1，用于在电池欠压时进行关断保护，其中包括：二极管D11、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C11、开关管Q1、开关管Q2以及开关管Q3，二极管D11的阳极与充电电路4的正向输出端连接，二极管D11的阴极同时与电池BT正极和电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端通过电阻R12接地，电池BT的负极与充电电路4的负极连接并接地，开关管Q1的输入端与电阻R1的一端连接，开关管Q1的控制端通过电阻R13与开关管Q1的输入端连接，开关管Q3的输入端通过电阻R14与开关管Q1的控制端连接，电阻R11与电阻R12的公共端与开关管Q3的控制端连接，开关管Q2的输入端与开关管Q3的控制端连接，开关管Q2的输出端接地，开关管Q3的输入端还通过电阻R15与开关管Q2的控制端连接，开关管Q2的控制端通过电容C11接地，开关管Q1的输出端通过多个限流电阻R_S1至R_S7与分别与多个LED1至LED7的阳极连接，LED的阴极同时接地。

在电池电压处于正常工作范围时，电阻R11和电阻R12分压后控制开关管Q3导通，开关管Q3导通后控制开关管Q1导通，LED正常发光，二极管D11用于防止充电电流逆流，当电池电压过低时，开关管Q3关断，进而控制开关管Q1关断，开关管Q2用于保持Q3关断，LED不发光，电路进入保护状态。

但是，现有电池保护电路在过充、短路以及过热的情况下无法实现保护，而防爆型照明装置对安全性要求极高，因此只能通过提高外壳的密闭性和增大壳内体积来阻止电路故障引起的过热及火花，然而，在使用中，无法避免地由于螺纹磨损等原因破坏外壳的密闭性，从而导致防爆照明装置使用寿命短，体积大，不便于携带。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电池保护电路，旨在解决现有电池保护电路不能进行过压、短路、过热保护从而降低防爆照明装置的使用寿命的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电池保护电路，与电池和充电电路连接，所述电路包括：

双防反充单元，用于分别对所述充电电路的正、负输出端进行防反充保护，所述双防反充单元的正输入端与所述充电电路的正输出端连接，所述双防反充单元的负输入端与所述充电电路的负输出端连接，所述双防反充单元的正输出端与所述电池的正极连接，所述双防反充单元的负输出端接地；

第一电压检测单元，用于检测所述电池电压，当所述电池电压处于欠压时，输出欠压保护信号，当所述电池电压过压或短路或过热时，输出过压保护信号，所述第一电压检测单元的正输入端与所述电池的正极连接，所述第一电压检测单元的负输入端与所述电池的负极连接，所述第一电压检测单元的充电控制输出端与所述双防反充单元的负输出端连接；

第一开关控制单元，用于当接收到所述过压或欠压保护信号后关断，以进入保护状态，所述第一开关控制单元的过压控制端与所述第一电压检测单元的过压输出端连接，所述第一开关控制单元的欠压控制端与所述第一电压检测单元的欠压输出端连接，所述第一开关控制单元的输入端与所述第一电压检测单元的充电控制输出端连接，所述第一开关控制单元的输出端与所述电池负极连接；

第二电压检测单元，用于检测所述电池电压，当所述电池电压处于欠压时，输出欠压保护信号，当所述电池电压过压或短路或过热时，输出过压保护信号，所述第二电压检测单元的正输入端与所述电池的正极连接，所述第二电压检测单元的负输入端与所述电池的负极连接，所述第二电压检测单元的充电控制输出端与所述双防反充单元的负输出端连接；

第二开关控制单元，用于当接收到所述过压或欠压保护信号后关断，以进入保护状态，所述第二开关控制单元的过压控制端与所述第二电压检测单元的过压输出端连接，所述第二开关控制单元的欠压控制端与所述第二电压检测单元的欠压输出端连接，所述第二开关控制单元的输入端与所述第二电压检测单元的充电控制输出端连接，所述第二开关控制单元的输出端与所述电池负极连接。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述电池保护电路的防爆型照明装置。

在本发明实施例中，在电池过压、欠压、短路以及过热时，通过欠压或过压信号关断电池与电路的连接，实现过压、欠压、短路以及过热保护，降低防爆型照明装置对密闭性的要求，延长了使用寿命，缩小了体积，便于携带。

附图说明

图1为现有电池保护电路的电路原理图；

图2为本发明一实施例提供的电池保护电路的结构图；

图3为本发明一实施例提供的双重保护式电池保护电路的结构图；

图4为本发明一实施例提供的电池保护电路的示例电路结构图；

图5为本发明一实施例提供的防爆型手电筒的结构图。

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。

本发明实施例在电池过压、欠压、短路以及过热时，通过欠压或过压信号关断电池与电路的连接，实现过压、欠压、短路以及过热保护，降低防爆型照明装置对密闭性的要求。

图2示出本发明实施例提供的电池保护电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施，该电池保护电路2与电池3和充电电路4连接，包括：

双防反充单元21，该双防反充单元21的正输入端In1与充电电路4的正输出端连接，双防反充单元21的负输入端In2与充电电路4的负输出端连接，双防反充单元21的正输出端Out1与电池3的正极连接，双防反充单元21的负输出端Out2接地，用于分别对充电电路4的正、负输出端进行防反充保护。

第一电压检测单元22，该第一电压检测单元22的正输入端I₁+与电池3的正极连接，第一电压检测单元22的负输入端I₁-与电池3的负极连接，第一电压检测单元22的充电控制输出端O_V1与双防反充单元21的负输出端Out2连接，用于检测电池电压，当所述电池电压处于欠压时，输出欠压保护信号，当电池电压过压或短路或过热时，输出过压保护信号；

第一开关控制单元23，该第一开关控制单元23的过压控制端C_O1与第一电压检测单元22的过压输出端O_O1连接，第一开关控制单元23的欠压控制端C_L1与第一电压检测单元22的欠压输出端O_L1连接，第一开关控制单元23的输入端I₂₃与第一电压检测单元22的充电控制输出端O_V1连接，第一开关控制单元23的输出端O₂₃与电池3负极连接，用于当接收到过压或欠压保护信号后关断，以进入保护状态。

在本发明实施例中，通过双防反充单元21对充电电路4的正、负输出端进行双重防逆流保护，以保障任一端的防反充器件故障的情况下，另一端可以继续阻止充电电流逆流，增强了防反充保护的效果。

第一电压检测单元22实时检测电池3上的电压，若电池电压处于正常工作范围时，输出无效的过压和欠压保护信号控制第一开关控制单元23导通，电池3的正、负极分别与充电电路4和LED发光单元5连接，充电电路正常工作，LED发光。若第一电压检测单元22检测到电池3处于过压或欠压时，输出有效的过压或欠压保护信号控制第一开关控制单元23关断，使充电电路4以及LED发光单元5与电池3的负极断开，实现过压、欠压保护。

图3示出本发明实施例提供的双重保护式电池保护电路的结构，作为本发明一实施例，该电池保护电路2还可以包括：

第二电压检测单元24，该第二电压检测单元24的正输入端I₂+与电池3的正极连接，第二电压检测单元24的负输入端I₂-与电池3的负极连接，第二电压检测单元24的充电控制输出端O_V2与双防反充单元21的负输出端Out2连接，用于检测电池电压，当电池电压处于欠压时，输出欠压保护信号，当电池电压过压或短路或过热时，输出过压保护信号；

第二开关控制单元25，该第二开关控制单元25的过压控制端C_O2与第二电压检测单元24的过压输出端O_O2连接，第二开关控制单元25的欠压控制端与第二电压检测单元24的欠压输出端O_L2连接，第二开关控制单元25的输入端I₂₅与第二电压检测单元24的充电控制输出端O_V2连接，第二开关控制单元25的输出端O₂₅与电池3负极连接，用于当接收到过压或欠压保护信号后关断，以进入保护状态。

在本发明实施例中，通过增加第二电压检测单元24和第二开关控制单元25实现二级保护，以便当第一电压检测单元22或者第一开关控制单元23出现故障时，由第二电压检测单元24和第二开关控制单元25与双防反充单元21组成电池保护电路，依然可以实现保护功能，进一步增强了保护力度。

本发明实施例在电池过压、欠压、短路以及过热时，通过欠压或过压信号关断电池与电路的连接，实现过压、欠压、短路以及过热保护，降低防爆型照明装置对密闭性的要求，延长了使用寿命，缩小了体积，便于携带。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细说明。

图4示出本发明实施例提供的电池保护电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施，双防反充单元21包括：

二极管D1和二极管D2；

二极管D1的阳极为双防反充单元21的正输入端In1，二极管D1的阴极为为双防反充单元21的正输出端Out1，二极管D2的阴极为双防反充单元21的负输入端In2，二极管D2的阳极为双防反充单元21的负输出端Out2。

第一电压检测单元22包括：

电阻R1、电阻R2、电容C1以及第一电池保护芯片U1；

电阻R1的一端为第一电压检测单元22的正输入端I₁+，电阻R1的另一端同时与电容C1的一端和第一电池保护芯片U1的正输入端连接，电容C1的另一端为第一电压检测单元22的负输入端I₁-与第一电池保护芯片U1的负输入端连接，第一电池保护芯片U1的过压输出端为第一电压检测单元22的过压输出端O_O1，第一电池保护芯片U1的欠压输出端为第一电压检测单元22的欠压输出端O_L1，第一电池保护芯片U1的过流检测输出端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端为第一电压检测单元22的充电控制输出端O_V1。

第一开关控制单元23为双向MOS管U2，双向MOS管U2的第一栅极G11为第一开关控制单元23的过压控制端C_O1，双向MOS管U2的第二栅极G12为第一开关控制单元23的欠压控制端C_L1，双向MOS管U2的第一漏极D11与双向MOS管U2的第二漏极D12连接，双向MOS管U2的第二源级S12为第一开关控制单元23的输入端I₂₃，双向MOS管U2的第一源级S11为第一开关单元23的输出端O₂₃。

第二电压检测单元24包括：

电阻R3、电阻R4、电容C2以及第二电池保护芯片U3；

电阻R3的一端为第二电压检测单元24的正输入端I₂+，电阻R3的另一端同时与电容C2的一端和第二电池保护芯片U3的正输入端连接，电容C2的另一端为第二电压检测单元24的负输入端I₂-与第二电池保护芯片U3的负输入端连接，第二电池保护芯片U3的过压输出端为第二电压检测单元24的过压输出端O_O2，第二电池保护芯片U3的欠压输出端为第二电压检测单元24的欠压输出端O_L2，第二电池保护芯片U3的过流检测输出端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端为第二电压检测单元24的充电控制输出端O_V2。

作为本发明一实施例，第一电池保护芯片U1和第二电池保护芯片U3均可以采用单体锂离子电池型电池保护芯片。

第二开关控制单元25为双向MOS管U4，双向MOS管U4的第一栅极G21为第二开关控制单元25的过压控制端C_O2，双向MOS管U4的第二栅极G22为第二开关控制单元25的欠压控制端C_L2，双向MOS管U4的第一漏极D21与双向MOS管U4的第二漏极D22连接，双向MOS管U4的第二源级S22为第二开关控制单元25的输入端I₂₅，双向MOS管U4的第一源级S21为第二开关单元25的输出端O₂₅。

在本发明实施例中，二极管D1或二极管D2可以防止充电电流逆流，并当其中任一二极管被击穿损坏时，另一二极管仍可以实现防止充电电流逆流的防反充作用，实现双重保护，当电池电压处于正常工作范围时，第一电池保护芯片U1和第二电池保护芯片U3输出高电平(无效)的过压、欠压保护信号，控制双向MOS管U2和双向MOS管U4导通，电池3的正、负极电压通过限流电阻R0为LED供电，LED发光，其中电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4为限流电阻，电容C1和电容C2为滤波电容。

当电池电压处于过压或欠压状态时，第一电池保护芯片U1和第二电池保护芯片U3分别输出低电平(有效)的过压、欠压保护信号，控制双向MOS管U2和双向MOS管U4关断，电池3的负极不与充电电路4以及LED形成通路，进而停止充电电路4以及LED工作，进入保护状态。

当由于外部电路短路引起电流过大或温度过高时，第一电池保护芯片U1和第二电池保护芯片U3同样可以识别，并通过有效的过压保护信号控制控制双向MOS管U2和双向MOS管U4关断，实现保护。

在本发明实施例中，可以采用一组第一电池保护芯片U1和控制双向MOS管U2配合两个二极管D1、D2实现电池保护，也可以通过两组第一电池保护芯片U1、第二电池保护芯片U3和控制双向MOS管U2、控制双向MOS管U2配合两个二极管D1、D2进行保护，以便当任一电池保护芯片或双向MOS管故障时得以保障电池保护电路正常工作，增强了保护效果。

本发明还提供一种采用上述电池保护电路的防爆型照明装置。

以下实现示例通过防爆型手电筒对上述实施例进行具体说明。

该防爆型手电筒具有灯头51、灯壳52以及尾盖53，参见图5，灯壳52用来连接灯头51和尾盖53，灯壳52内腔装有可充电电池，尾盖53连有一弹簧，可将电池负极通过外壳52连接到灯头51，该防爆型手电筒通过旋紧灯壳52与尾盖53之间的螺纹使灯具点亮，灯头51中具有采用电池保护电路2制成一电池保护板、七颗LED以及充电座，由于该电池保护电路2具有过压、欠压保护，以及短路、过热保护的功能，避免了灯头内部电路产生过热以及电火花的现象，降低了对灯壳内腔密闭性的要求，从而可以避免采用黏胶工艺密封该防爆型手电筒，节省了制作成本，并且当长时间开关导致该防爆型手电筒螺纹磨损，破坏灯壳密闭性后依然可以使用，延长了该防爆型手电筒的使用寿命，而且由于该电池保护电路有效避免电路过热，因此可以缩小灯壳52内腔的空间，减少螺纹长度，以缩小防爆型手电筒的体积，更加便于携带。

在本发明实施例中，采用双防反充二极管实现对充电电流的双重防反充，并在电池过压、欠压、短路以及过热时，通过两组保护欠压或过压信号关断电池与电路的连接，实现过压、欠压、短路以及过热的双重保护，增强了保护效果，降低了防爆型照明装置对密闭性的要求，从而延长了使用寿命，缩小了体积，更加便于携带。

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 (9)

1.一种电池保护电路，与电池和充电电路连接，其特征在于，所述电路包括：

双防反充单元，用于分别对所述充电电路的正、负输出端进行防反充保护，所述双防反充单元的正输入端与所述充电电路的正输出端连接，所述双防反充单元的负输入端与所述充电电路的负输出端连接，所述双防反充单元的正输出端与所述电池的正极连接，所述双防反充单元的负输出端接地；

第一电压检测单元，用于检测所述电池电压，当所述电池电压处于欠压时，输出欠压保护信号，当所述电池电压过压或短路或过热时，输出过压保护信号，所述第一电压检测单元的正输入端与所述电池的正极连接，所述第一电压检测单元的负输入端与所述电池的负极连接，所述第一电压检测单元的充电控制输出端与所述双防反充单元的负输出端连接；

第一开关控制单元，用于当接收到所述过压或欠压保护信号后关断，以进入保护状态，所述第一开关控制单元的过压控制端与所述第一电压检测单元的过压输出端连接，所述第一开关控制单元的欠压控制端与所述第一电压检测单元的欠压输出端连接，所述第一开关控制单元的输入端与所述第一电压检测单元的充电控制输出端连接，所述第一开关控制单元的输出端与所述电池负极连接；

第二电压检测单元，用于检测所述电池电压，当所述电池电压处于欠压时，输出欠压保护信号，当所述电池电压过压或短路或过热时，输出过压保护信号，所述第二电压检测单元的正输入端与所述电池的正极连接，所述第二电压检测单元的负输入端与所述电池的负极连接，所述第二电压检测单元的充电控制输出端与所述双防反充单元的负输出端连接；

第二开关控制单元，用于当接收到所述过压或欠压保护信号后关断，以进入保护状态，所述第二开关控制单元的过压控制端与所述第二电压检测单元的过压输出端连接，所述第二开关控制单元的欠压控制端与所述第二电压检测单元的欠压输出端连接，所述第二开关控制单元的输入端与所述第二电压检测单元的充电控制输出端连接，所述第二开关控制单元的输出端与所述电池负极连接。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述双防反充单元包括：

二极管D1和二极管D2；

所述二极管D1的阳极为所述双防反充单元的正输入端，所述二极管D1的阴极为所述双防反充单元的正输出端，所述二极管D2的阴极为所述双防反充单元的负输入端，所述二极管D2的阳极为所述双防反充单元的负输出端。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电压检测单元包括：

电阻R1、电阻R2、电容C1以及第一电池保护芯片；

所述电阻R1的一端为所述第一电压检测单元的正输入端，所述电阻R1的另一端同时与所述电容C1的一端和所述第一电池保护芯片的正输入端连接，所述电容C1的另一端为所述第一电压检测单元的负输入端与所述第一电池保护芯片的负输入端连接，所述第一电池保护芯片的过压输出端为所述第一电压检测单元的过压输出端，所述第一电池保护芯片的欠压输出端为所述第一电压检测单元的欠压输出端，所述第一电池保护芯片的过流检测输出端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端为所述第一电压检测单元的充电控制输出端。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一电池保护芯片为单体锂离子电池型电池保护芯片。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一开关控制单元为双向MOS管，所述双向MOS管的第一栅极为所述第一开关控制单元的过压控制端，所述双向MOS管的第二栅极为所述第一开关控制单元的欠压控制端，所述双向MOS管的第一漏极与所述双向MOS管的第二漏极连接，所述双向MOS管的第二源级为所述第一开关控制单元的输入端，所述双向MOS管的第一源级为所述第一开关单元的输出端。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二电压检测单元包括：

电阻R3、电阻R4、电容C2以及第二电池保护芯片；

所述电阻R3的一端为所述第二电压检测单元的正输入端，所述电阻R3的另一端同时与所述电容C2的一端和所述第二电池保护芯片的正输入端连接，所述电容C2的另一端为所述第二电压检测单元的负输入端与所述第二电池保护芯片的负输入端连接，所述第二电池保护芯片的过压输出端为所述第二电压检测单元的过压输出端，所述第二电池保护芯片的欠压输出端为所述第二电压检测单元的欠压输出端，所述第二电池保护芯片的过流检测输出端与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端为所述第二电压检测单元的充电控制输出端。

7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第二电池保护芯片为单体锂离子电池型电池保护芯片。

8.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二开关控制单元为双向MOS管，所述双向MOS管的第一栅极为所述第二开关控制单元的过压控制端，所述双向MOS管的第二栅极为所述第二开关控制单元的欠压控制端，所述双向MOS管的第一漏极与所述双向MOS管的第二漏极连接，所述双向MOS管的第二源级为所述第二开关控制单元的输入端，所述双向MOS管的第一源级为所述第二开关单元的输出端。

9.一种防爆型照明装置，其特征在于，所述防爆型照明装置的电池保护电路为如权利要求1至8任一项所述的电池保护电路。