CN104124720A - 一种防止锂电池过放的控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防止锂电池过放的控制电路，其特征在于，包括，一第一三极管、一单向开关单元、一采样单元、一电感线圈、一输入电容、一直流直流转换单元、一输出电容、一第一电阻、一第二电阻以及一第三电阻，所述锂电池组过放时，所述采样单元控制所述直流直流转换单元停止导通，所述第一三极管的导通驱动所述单向开关单元以防止所述直流直流转换单元导通。

Description

一种防止锂电池过放的控制电路
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其涉及电池保护电路。
背景技术
锂电池的能量密度非常大，放电电平高，无记忆效应，优秀的性能使它被广泛应用于各行各业。使用锂电池时，需要重点注意的是锂电池不能过充或者过放，即使是0.1V的过充或者过放，对它的使用寿命影响是相当大的。所以对锂电池的过充和过放保护必不可少，否则就会在反复的使用中损坏锂电池。
一般在锂电池充电器中都有过充保护，所以本发明设计的电路旨在解决锂电池放电时的过放保护。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种防止锂电池过放的控制电路，其特征在于，包括，一第一三极管、一单向开关单元、一采样单元、一电感线圈、一输入电容、一直流直流转换单元、一输出电容、一第一电阻、一第二电阻以及一第三电阻，其中，所述第一三极管的发射极连接至锂电池组的正极、所述第二电阻的一端、所述采样单元、所述输入电容的一端以及所述电感线圈的一端，所述输入电容的另一端接地，所述电感线圈的另一端连接至所述直流直流转换单元，所述直流直流转换单元连接至所述采样单元、所述单向开关单元、所述第三电阻的一端、所述输出电容的一端以及地，所述输出电容的另一端接地，所述采样单元连接至所述单向开关单元以及地，所述第一三极管的基极连接至所述第二电阻的另一端以及所述第三电阻的另一端，所述第一三极管的集电极连接至所述第一电的一端，所述第一电阻的另一端连接至所述单向开关单元，所述锂电池组过放时，所述采样单元控制所述直流直流转换单元停止导通，所述第一三极管的导通驱动所述单向开关单元以防止所述直流直流转换单元导通。
优选地，包括第一电容、第七电阻以及第八电阻，所述直流直流转换单元具有：电感连接引脚，连接至所述电感线圈的一端；高电压输出引脚，连接至所述第三电阻的一端；低电压输入引脚，连接至所述采样单元以及所述单向开关单元；基准电压输出引脚，通过连接至所述第一电容而接地；接地引脚，接地；反馈引脚，连接至所述第七电阻的一端，并通过连接至所述第八电阻而接地；输出引脚，连接至所述第七电阻的另一端、所述输出电容的一端以及所述关断引脚；以及关断引脚，连接至所述输出引脚，其中，所述低电压输入引脚的输入电压小于所述直流直流转换单元的门限电压时，所述直流直流转换单元停止导通，所述高电压输出引脚输出低电平。
优选地，所述第一电容为一瓷片电容。
优选地，所述采样单元包括第四电阻、第五电阻以及第六电阻，所述第四电阻的一端连接至所述第一三极管的发射极、所述第二电阻的一端、所述输入电容的一端以及所述电感线圈的一端，所述第四电阻的另一端连接至所述单向开关单元以及所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接至所述单向开关单元、所述低电压输入引脚以及所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接地，其中，所述第六电阻上的电压与所述低电压输入引脚的输入电压相等。
优选地，所述单向开关单元包括第二三极管以及第三三极管，所述控制电路还包括第九电阻，所述第二三极管的发射极连接至所述第五电阻的一端以及所述第四电阻的一端，所述第二三极管的基极连接至所述第六电阻的一端、所述低电压输出引脚以及所述第三三极管的集电极，所述第二二极管的集电极连接至所述第一电阻的一端、所述第三三极管的基极以及所述第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第三三极管的发射极接地，所述第一三极管的导通为提供所述第三三极管的基极偏置电压，所述第三三极管导通并形成正反馈，使所述第二二极管与所述第三二极管饱和导通以使所述低电压输入引脚的输入电压锁定为低电平。
优选地，所述第二三极管为PNP结构，所述第三二极管为NPN结构。
优选地，所述采样单元包括第十电阻以及第十一电阻，所述第十电阻的一端连接至所述第一三极管的发射极、所述第二电阻的一端、所述输入电容的一端以及所述电感线圈的一端，所述第十电阻的另一端连接至所述单向开关单元、所述低电压输入引脚以及所述第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端接地，其中，所述第十一电阻上的电压与所述低电压输入引脚的输入电压相等。
优选地，所述单向开关单元包括一可控硅整流元件，所述控制电路还包括第十二电阻，所述可控硅整流元件的阳极连接至所述低电压输入引脚，所述可控硅整流元件的控制极连接至所述第一电阻的一端以及所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端接地，所述可控硅整流元件的阴极接地。
优选地，所述输入电容为电解电容，所述输入电容的正极连接至所述第一三极管的发射极、所述第二电阻的一端、所述第四电阻的一端以及所述电感线圈的一端，所述输入电容的负极接地。
优选地，所述输出电容为电解电容，所述输出电容的正极连接至所述关断引脚，所述输出引脚以及所述第七电阻的一端，所述输出电容的负极接地。
优选地，所述第一二极管为PNP结构。
本发明利用直流直流转换单元、单项开关单元以及采样单元实现锂电池精确的过放保护，在锂电池放电电压低于一定门限值的时候，通过采样单元使直流直流转换单元停止工作并通过单向开关单元使直流直流转换单元保持断开，进一步断开电池与负载的连接，从而保护电池免受过放的危害。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出一种防止锂电池过放的控制电路的电路图。
具体实施方式
图1示出一种防止锂电池过放的控制电路的电路图。控制电路包括第一三极管61、单向开关单元2、采样单元4、电感线圈81、输入电容92、直流直流转换单元3、输出电容93、以及六个电阻。六个电阻分别为第一电阻71、第二电阻72、第三电阻73、第七电阻77、第八电阻78以及第九电阻79。直流直流转换单元3具有电感连接引脚31、高电压输出引脚32、低电压输入引脚33、基准电压输出引脚34、关断引脚35、输出引脚36、反馈引脚37以及接地引脚38。采样单元4包括第四电阻74、第五电阻75以及第六电阻76。单向开关单元2包括第二三极管62以及第三三极管63。
控制电路连接至锂电池组1和负载发光二极管5。其中，锂电池组的正极连接至第一三极管61的发射极、第二电阻72的一端、采样单元4的第四电阻74的一端、输入电容92的一端以及电感线圈81的一端。输入电容92的另一端接地。电感线圈81的另一端连接至直流直流转换单元3的电感输入引脚31。直流直流转换单元3的关断引脚35连接至直流直流转换单元3的输出引脚36、第七电阻77的一端、输出电容93的一端以及负载发光二极管5的正极。输出电容93的另一端接地。负载发光二极管的负极接地。第七电阻77的另一端连接至直流直流转换单元3的反馈引脚37以及第八电阻78的一端。第八电阻78的另一端接地。直流直流转换单元3的接地引脚38接地。基准电压输出引脚34连接至第一电容91的一端。第一电容91的另一端接地。第四电阻74的另一端连接至第五电阻75的一端以及单向开关单元2的第二三极管62的发射极。第五电阻75的另一端连接至单向开关单元2的第二三极管62的基极、单向开关单元2的第三三极管63的集电极、第六电阻76的一端以及直流直流转换单元3的低电压输出引脚33。第六电阻76的另一端接地。单向开关单元2的第二三极管62的集电极连接至单向开关单元2的第三三极管63的基极、第一电阻71的一端以及第九电阻79的一端。第九电阻79的另一端接地。单向开关单元2的第三三极管63的发射极接地。第二电阻72的另一端连接至第一三极管61的基极以及第三电阻73的一端。第三电阻73的另一端连接至直流直流转换单元3的高电压输出引脚32。第一三极管61的集电极连接至第一电阻71的另一端。锂电池组1的负极接地。
在本实施例的优选例中，第一二极管61为PNP结构。第二三极管62为PNP结构。第三二极管63为NPN结构。第一电容91为瓷片电容。输入电容92为电解电容，输入电容92的正极连接至第一三极管61的发射极、第二电阻72的一端、第四电阻74的一端以及电感线圈81的一端。输入电容92的负极接地。输出电容93为电解电容。输出电容93的正极连接至35关断引脚，输出引脚36以及第七电阻77的一端，输出电容93的负极接地。
当直流直流转换单元3的低电压输入引脚33上的电压高于直流直流转换单元3的门限电压时。直流直流转换单元3正常工作，高电压输出引脚32输出高电平。当直流直流转换单元3的低电压输入引脚33上的电压低于直流直流转换单元3的门限电压时，直流直流转换单元3断开电池与负载发光二极管的连接，高电压输出引脚32输出低电平，并进行静态低功耗状态。直流直流转换单元3的低电压输入引脚33和高电压输出引脚32输出高电平结合外围分立元件，实现了锂电池组1的过放保护。
其原理如下：第四电阻74、第五电阻75、第六电阻76构成一个电阻分压网络，对锂电池组1的放电电压进行分压采样。
当第六电阻76上获得的分压高于低电压输入引脚33的门限电压，直流直流转换单元3正常工作，高电压输出引脚32输出高电平。第一三极管61截止，由此第二三极管62和第三三极管63也处于截止状态。
当第六电阻76上获得的分压低于低电压输入引脚33的门限电压，直流直流转换单元3停止工作，断开锂电池组1和负载发光二级管5的连接。高电压输出引脚32输出输出低电平，使第一三极管61导通。第一三极管61导通之后为第三三极管63提供了基极偏置电压，第三三极管63随之导通。第二三极管62和第三三极管63的基极和集电极互相连接，构成两个互相复合的晶体管电路。当第三三极管63的基极有足够的电流时，就会形成强烈的正反馈，造成第二三极管62、第三三极管63饱和导通，使低电压输入引脚33的输入电压被锁定为低电平。第二三极管62、第三三极管63构成的低电压锁存电路，能有效地防止直流直流转换单元3再次启动，对锂电池组1提供可靠的过放保护。
直流直流转换单元3第一电感81为直流直流转换单元3的储能电感。输出电容93起滤波作用。反馈引脚37用于设置输出引脚36的输出电压大小，设置第七电阻77以及第八电阻78构成的分压网络，可以自由设置输出引脚36的输出电压VOUT的值。VOUT的计算公式如下，
VOUT=VREF*（R7+R8）/R8
其中，VREF为直流直流转换单元3的基准电压输出引脚处的电压，VOUT是输出引脚36的输出电压，R7是第七电阻77的电阻值，R8是第八电阻78的电阻值。
单向开关单元2的第二三极管62以及第三三极管63也可以用一个可控硅整流元件代替。可控硅整流元件的阳极连接至低电压输入引脚33。可控硅整流元件的控制极连接至第一电阻71的一端以及第九电阻79的一端。第九电阻79的另一端接地。可控硅整流元件的阴极接地。在本实施例中，采样单元4仅包括第四电阻74以及第六电阻76。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种防止锂电池过放的控制电路，其特征在于，包括，一第一三极管、一单向开关单元、一采样单元、一电感线圈、一输入电容、一直流直流转换单元、一输出电容、一第一电阻、一第二电阻以及一第三电阻，
其中，所述第一三极管的发射极连接至锂电池组的正极、所述第二电阻的一端、所述采样单元、所述输入电容的一端以及所述电感线圈的一端，所述输入电容的另一端接地，所述电感线圈的另一端连接至所述直流直流转换单元，所述直流直流转换单元连接至所述采样单元、所述单向开关单元、所述第三电阻的一端、所述输出电容的一端以及地，所述输出电容的另一端接地，所述采样单元连接至所述单向开关单元以及地，所述第一三极管的基极连接至所述第二电阻的另一端以及所述第三电阻的另一端，所述第一三极管的集电极连接至所述第一电的一端，所述第一电阻的另一端连接至所述单向开关单元，
所述锂电池组过放时，所述采样单元控制所述直流直流转换单元停止导通，所述第一三极管的导通驱动所述单向开关单元以防止所述直流直流转换单元导通。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，包括第一电容、第七电阻以及第八电阻，所述直流直流转换单元具有：
电感连接引脚，连接至所述电感线圈的一端；
高电压输出引脚，连接至所述第三电阻的一端；
低电压输入引脚，连接至所述采样单元以及所述单向开关单元；
基准电压输出引脚，通过连接至所述第一电容而接地；
接地引脚，接地；
反馈引脚，连接至所述第七电阻的一端，并通过连接至所述第八电阻而接地；
输出引脚，连接至所述第七电阻的另一端、所述输出电容的一端以及所述关断引脚；以及
关断引脚，连接至所述输出引脚，
其中，所述低电压输入引脚的输入电压小于所述直流直流转换单元的门限电压时，所述直流直流转换单元停止导通，所述高电压输出引脚输出低电平。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述采样单元包括第四电阻、第五电阻以及第六电阻，
所述第四电阻的一端连接至所述第一三极管的发射极、所述第二电阻的一端、所述输入电容的一端以及所述电感线圈的一端，所述第四电阻的另一端连接至所述单向开关单元以及所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接至所述单向开关单元、所述低电压输入引脚以及所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接地，
其中，所述第六电阻上的电压与所述低电压输入引脚的输入电压相等。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述单向开关单元包括第二三极管以及第三三极管，所述控制电路还包括第九电阻，
所述第二三极管的发射极连接至所述第五电阻的一端以及所述第四电阻的一端，所述第二三极管的基极连接至所述第六电阻的一端、所述低电压输出引脚以及所述第三三极管的集电极，所述第二二极管的集电极连接至所述第一电阻的一端、所述第三三极管的基极以及所述第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第三三极管的发射极接地，
所述第一三极管的导通为提供所述第三三极管的基极偏置电压，所述第三三极管导通并形成正反馈，使所述第二二极管与所述第三二极管饱和导通以使所述低电压输入引脚的输入电压锁定为低电平。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述第二三极管为PNP结构，所述第三二极管为NPN结构。
6.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述采样单元包括第十电阻以及第十一电阻，
所述第十电阻的一端连接至所述第一三极管的发射极、所述第二电阻的一端、所述输入电容的一端以及所述电感线圈的一端，所述第十电阻的另一端连接至所述单向开关单元、所述低电压输入引脚以及所述第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端接地，
其中，所述第十一电阻上的电压与所述低电压输入引脚的输入电压相等。
7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述单向开关单元包括一可控硅整流元件，所述控制电路还包括第十二电阻，
所述可控硅整流元件的阳极连接至所述低电压输入引脚，所述可控硅整流元件的控制极连接至所述第一电阻的一端以及所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端接地，所述可控硅整流元件的阴极接地。
8.根据权利要求3至5任一项所述的控制电路，其特征在于，所述输入电容为电解电容，所述输入电容的正极连接至所述第一三极管的发射极、所述第二电阻的一端、所述第四电阻的一端以及所述电感线圈的一端，所述输入电容的负极接地。
9.根据权利要求2至7任一项所述的控制电路，其特征在于，所述输出电容为电解电容，所述输出电容的正极连接至所述关断引脚，所述输出引脚以及所述第七电阻的一端，所述输出电容的负极接地。
10.根据权利要求1至7任一项所述的控制电路,其特征在于,所述第一二极管为PNP结构。
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