CN103457316A - 负载供电控制回路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄电池为负载供电的控制回路。现有的蓄电池大多没有安装电压检测保护电路，过度放电现象比较严重，极大缩短蓄电池的使用寿命。本发明包括蓄电池组、开机启动回路、供电电压限值比较电路、切断负载电源电路、负载控制主电路。可控硅Q2和场效应管Q1的切合控制整个负载供电控制回路的上电断电。负载控制回路根据负载的供电需要，决定可控硅Q2和场效应管Q1的切合，供电电压限值比较电路作用控制场效应管Q1闭合再开通负载的供电。本发明采用模拟电路搭建电路，价格便宜应用简便，可以实时广泛的检测并控制蓄电池为负载供电的电量，极大延长蓄电池的使用寿命。

Description

负载供电控制回路

技术领域

本发明涉及负载供电控制回路，涉及一种电路，具体涉及一种蓄电池为负载供电的控制回路。

背景技术

蓄电池是生活生产中为负载供电的常用电源装置。负载按运行目的需要而有规律地消耗电能，因此蓄电池的电能总是处在“充满”、“欠满”和“不足”的无确定周期的状态中。当蓄电池处于“充满”和“欠满”状态时，必须保证负载的正常供电，当蓄电池处于“不足”状态时，必须切断负载供电。目前市场上的蓄电池大都没有安装电压过放检测控制电路，蓄电池的检测都是工作人员根据经验定期检测蓄电池的电量，这样既耗费人力又容易造成蓄电池的电量监测不及时导致过放，极大的缩短了蓄电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动监测蓄电池电量的负载供电控制回路，解决了人工检测蓄电池电量的繁琐步骤，该电路自动检测蓄电池电量，并控制负载供电，大大延长了蓄电池的使用寿命。

本发明电路包括蓄电池、开机启动回路、负载控制主电路、供电电压限值比较电路、切断负载电源电路。

开机启动回路包括滤波电容C5和第三电阻R3。滤波电容C5的一端接到蓄电池BT1的正极“+”，滤波电容C5的另外一端与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另外一端接到可控硅Q2的控制极端。

负载控制主电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、可控硅Q2、场效应管Q1、第一发光二极管LED1、第四电解电容C4。第四电阻R4的一端与第四电解电容C4的正极一起接到蓄电池BT1的正极端“+”。第四电阻R4的另一端接到可控硅Q2的正极。可控硅Q2的负极端与第五电阻R5的一端相连接一起接到场效应管Q1的控制极G端。第五电阻R5的另一端与第一发光二极管LED1的正极相连，第一发光二极管LED1的负极与场效应管Q1的源极S端一起连接到蓄电池BT1的负极地端。场效应管Q1的漏极D端与第四电解电容C4的负极相连一起作为负载的接地端。

供电电压限值比较电路包括第一运算放大器U1A、第一动臂取样电阻RW1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压元件DW1、第一电解电容C1、第二电解电容C2、第一二极管D1。第一动臂取样电阻RW1的一端、第一稳压元件DW1的Vin输入端同时连接到蓄电池BT1的正极“+”，第一动臂取样电阻RW1的另一端、第一稳压元件DW1的Gnd地端、第一电解电容C1的负极连接成公共端与蓄电池BT1的负极地端相连。第一稳压元件RW1的动臂端与第一电阻R1的一端相连一起作为第一运算放大器U1A的同相输入端。第一稳压元件DW1的Vout输出端与第一电解电容C1的正极相连一起作为U1A的反相输入端。第一运算放大器U1A的输出端与第一电阻R1的另一端和第二电解电容C2的正极端相连。第二电解电容C2的负极端连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接到可控硅Q2的控制极端。蓄电池BT1的正极端电压“+”为U1A提供正电压，蓄电池BT1的负极地电压为U1A提供负电压。

切断负载电源电路包括第二运算放大器U1B、第二动臂取样电阻RW2、第二稳压元件DW2、第三电解电容C3。第二动臂取样电阻RW2的一端与第二稳压元件DW2的Vin输入端相连接到蓄电池BT1的正极端“+”。第二动臂取样电阻RW2的另一端、第二稳压元件DW2的Gnd地端跟第三电解电容C3的负极相连为公共端接到负载地。第二动臂取样电阻RW2的动臂端作为第二运算放大器U1B的同相输入端，第二稳压元件DW2的Vout输出端与第三电解电容C3的正极端连接一起作为第二运算放大器U1B的反相输入端。第二运算放大器U1B的输出端与可控硅Q2的正极端相连接。蓄电池BT1的正极端电压“+”为第二运算放大器U1B提供正电压，负载地端为第二运算放大器U1B提供负电压。

本发明的有益效果在于：

本发明电路的优点在于搭建模拟电路自动监测蓄电池的剩电量，通过电子开关自动控制供电电路的闭合与断开。避免了人工检查蓄电池电量的冗余步骤，因为采用硬件电路实时监控，对于蓄电池电路的反应十分迅速，有效实时的比较蓄电池的剩电量，避免蓄电池的过度放电，极大延缓蓄电池的使用寿命。本发明采用的元器件成熟可靠、成本低廉、来源丰富。

附图说明

图1为本发明具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种蓄电池供电的负载控制回路包括蓄电池组、开机启动回路、负载控制主电路、供电电压限值比较电路、切断负载电源电路。

开机启动回路包括滤波电容C5和第三电阻R3。滤波电容C5的一端接到蓄电池BT1的正极“+”，C5的另外一端与第三电阻R3的一端连接，R3的另外一端接到可控硅Q2的控制极端。滤波电容C5和第三电阻R3一起组成可控硅Q2控制极的开机启动回路。在蓄电池BT1供电电压正常的情况下，本电路一通电，立即接通了场效应管Q1，让负载及时获得电源电能。通电开机前，滤波电容器C5内部无电荷，相当于短路其两端电位差为0。当电路接通蓄电池BT1电源时，因电容C5两端的电位不能突变，蓄电池BT1的正极端“+”经第三电阻R3向可控硅Q2的控制极输送电流，Q2迅速导通，此时可控硅Q2的负极端电压迅速上升，场效应管Q1因G极电位的抬高而跟着导通，此时电路闭合。随着时间的推移，滤波电容器C5被逐渐充满电荷而截止，隔断了蓄电池BT1正极“+”对R3到Q2控制极的通路，控制极不会继续消耗电能。已经导通的可控硅Q2不再受控制极电位的影响。当U1Ｂ输出为0V时，即 Q2的负跳关闭信号到来时，Q2被截止，负跳电位消失后，因蓄电池BT1的正极端“+”到Q2控制极的通路被C5阻隔，Q2不会因蓄电池电压的存在而恢复导通。

负载控制主电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、可控硅Q2、场效应管Q1、第一发光二极管LED1、第四电解电容C4。第四电阻R4的一端与第四电解电容C4的正极一起接到蓄电池BT1的正极端“+”。R4的另一端接到可控硅Q2的正极。Q2的负极端与第五电阻R5的一端连接到场效应管Q1的控制极G端。R5的另一端与第一发光二极管LED1的正极相连，LED1的负极与场效应管Q1的源极S端一起连接到蓄电池的负极地端。Q1的漏极D端与第四电解电容C4的负极相连一起作为负载的地端。场效应管Q1承担着负载电路切合任务。由于场效应管的导通内阻远低于1Ω，导通时可以视作导线，与蓄电池的负端电位几乎相等。又由于负载电路和蓄电池供电回路是“共阳”连接，所以当Q1导通时。负载电压基本上就是蓄电池电压。R4、Q2、R5和LED1一起作用为Q1控制极G端提供了开启和关闭电位。在静态情况下，因可控硅Q2的截止使得R4、R5和LED1无电流通过，Q1的控制级G端的电位为0，Q1截止，负载无电源。如果给可控硅Q2的控制极发送一个幅度足够高的上跳脉冲，Q2立即导通，产生R4至LED1的支路电流，Q1的G端电位升高，Q1导通， LED1同时被点亮，表示负载获得电源。

供电电压限值比较电路包括第一运算放大器U1A、第一动臂取样电阻RW1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压元件DW1、第一电解电容C1、第二电解电容C2、第一二极管D1。第一动臂取样电阻RW1的一端、第一稳压元件DW1的Vin输入端同时连接到蓄电池BT1的正极“+”，RW1的另一端、DW1的Gnd地端、第一电解电容C1的负极连接成公共端与蓄电池BT1的负极地端相连。第一运算放大器U1A是蓄电池BT1电压比较甄别器，第一动臂取样电阻RW1是蓄电池BT1的电压取样元件，RW1的动臂端与第一电阻R1的一端相连一起作为第一运算放大器U1A的同相输入端，RW1的动臂端向U1A的正端提供蓄电池的取样电位。第一稳压元件DW1是比较器的基准参考电源，DW1的Vout输出端与第一电解电容C1的正极相连一起作为U1A的反相输入端。U1A的输出端与第一电阻R1的另一端和第二电解电容C2的正极端相连。C2的负极端连接第一二极管D1的正极，D1的负极连接第二电阻R2的一端，R2的另一端连接到可控硅Q2的控制极端。当蓄电池BT1的电压低于额定下限时，则U1A的正输入端电位低于负端的参考基准，U1A输出为低，第一二极管D1和第二电阻R2内无正向电流流动，不能触发可控硅Q2导通，场效应管Q1也就截止，供电电路不导通负载无电源。等蓄电池BT1获得充电，其正极端电压逐渐回升，RW1动臂取样电压也跟着上升。等蓄电池电压上升到允许使用的限值时，RW1动臂电位高于U1A负输入端的参考基准，U1A输出电位迅速升高，电解电容C2因两端电压不能突变而如同一根直通导线，经D1和R2将U1A的输出电流传送到可控硅Q2的控制极，Q2立即导通，场效应管Q1因栅极电位的升高而随之导通，此时电路闭合负载便获得了蓄电池的供电，同时发光二极管LED1也被点亮。随着时间的推移，C2被逐渐充满电而隔离了U1A输出端与D1的连接，Q2保持导通，控制极处于悬空状态，不会因U1A的输出高电位而在该极消耗电能。

切断负载电源电路包括第二运算放大器U1B、第二动臂取样电阻RW2、第二稳压元件DW2、第三电解电容C3。当蓄电池电压降到最低额定电压附近时，为保护蓄电池的安全寿命，要将蓄电池的负载切断。第二动臂取样电阻RW2的一端与第二稳压元件DW2的Vin输入端相连接到蓄电池BT1的正极端“+”。RW2的另一端、DW2的Gnd地端跟第三电解电容的负极相连作为公共端接到负载地。第二运算放大器U1B是蓄电池电压比较器，用于监视蓄电池电压的状况，第二动臂取样电阻RW2是蓄电池的分压取样元件，其动臂端接于U1B的正输入端，第二稳压元件DW2提供基准参照电位，DW2的Vout输出端与第三电解电容C3的正极端连接一起作为U1B的反相输入端。U1B的输出端与可控硅Q2的正极端相连接。当蓄电池上电且电压处于“充足”状态时，如之前所述C5和R3引入开机通电电流，接通可控硅Q2，使场效应管Q1栅极G的电位为高，Q1导通，负载获得电源。此时的RW2动臂电位高于基准参照电位，U1B输出为高（输出OC门截止），不“干涉”可控硅Q2的通断与否。当蓄电池电压降到“不足”状态时，RW2动臂电位低于DW2提供的参照基准，U1Ｂ输出为接近0V（输出OC门导通），可控硅Q2正端电压被强行拉低，Q2截止，流经可控硅的电流消失，场效应管Q1的栅极电位G为0，Q1截止，负载断电。

Claims (1)

1. 负载供电控制回路，包括蓄电池组、开机启动回路、负载控制主电路、供电电压限值比较电路、切断负载电源电路，其特征在于：

开机启动回路包括滤波电容C5和第三电阻R3；滤波电容C5的一端接到蓄电池BT1的正极“+”，滤波电容C5的另外一端与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另外一端接到可控硅Q2的控制极端；

负载控制主电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、可控硅Q2、场效应管Q1、第一发光二极管LED1、第四电解电容C4；第四电阻R4的一端与第四电解电容C4的正极一起接到蓄电池BT1的正极端“+”；第四电阻R4的另一端接到可控硅Q2的正极；可控硅Q2的负极端与第五电阻R5的一端相连接一起接到场效应管Q1的控制极G端；第五电阻R5的另一端与第一发光二极管LED1的正极相连，第一发光二极管LED1的负极与场效应管Q1的源极S端一起连接到蓄电池BT1的负极地端；场效应管Q1的漏极D端与第四电解电容C4的负极相连一起作为负载的接地端；

供电电压限值比较电路包括第一运算放大器U1A、第一动臂取样电阻RW1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压元件DW1、第一电解电容C1、第二电解电容C2、第一二极管D1；第一动臂取样电阻RW1的一端、第一稳压元件DW1的Vin输入端同时连接到蓄电池BT1的正极“+”，第一动臂取样电阻RW1的另一端、第一稳压元件DW1的Gnd地端、第一电解电容C1的负极连接成公共端与蓄电池BT1的负极地端相连；第一稳压元件RW1的动臂端与第一电阻R1的一端相连一起作为第一运算放大器U1A的同相输入端；第一稳压元件DW1的Vout输出端与第一电解电容C1的正极相连一起作为U1A的反相输入端；第一运算放大器U1A的输出端与第一电阻R1的另一端和第二电解电容C2的正极端相连；第二电解电容C2的负极端连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接到可控硅Q2的控制极端；蓄电池BT1的正极端电压“+”为U1A提供正电压，蓄电池BT1的负极地电压为U1A提供负电压；

切断负载电源电路包括第二运算放大器U1B、第二动臂取样电阻RW2、第二稳压元件DW2、第三电解电容C3；第二动臂取样电阻RW2的一端与第二稳压元件DW2的Vin输入端相连接到蓄电池BT1的正极端“+”；第二动臂取样电阻RW2的另一端、第二稳压元件DW2的Gnd地端跟第三电解电容C3的负极相连为公共端接到负载地；第二动臂取样电阻RW2的动臂端作为第二运算放大器U1B的同相输入端，第二稳压元件DW2的Vout输出端与第三电解电容C3的正极端连接一起作为第二运算放大器U1B的反相输入端；第二运算放大器U1B的输出端与可控硅Q2的正极端相连接；蓄电池BT1的正极端电压“+”为第二运算放大器U1B提供正电压，负载地端为第二运算放大器U1B提供负电压。

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