CN104979881A - 一种安全电源电路 - Google Patents
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Abstract
本发明的安全电源电路，包括单片机控制电路、回路保护电路以及为单片机控制电路供电的降压稳压供电电路，所述回路保护电路的输出端连接有电压检测电路，电压检测电路的输出端一端与单片机控制电路相连接、一端连接有回路开关保护电路，所述回路开关保护电路的输出端连接有电流检测电路，电流检测电路的输出端与单片机控制电路相连接，单片机控制电路的输出端与电压检测电路相连接。本发明可以解决过压、过流、反充电无保护，充电器和蓄电池正负极不能自动匹配的问题，让电动车更安全、更人性化。
Description
技术领域
本发明涉及一种安全电源电路，属于电动车智能安全充电技术领域。
背景技术
目前电动车充电由充电器直接连接到电动车蓄电池，并且要确认充电器与蓄电池充电电流电压的匹配、正负极对接无误，因为充电器和蓄电池不匹配会出现过流、过压、反充电等充电状态，导致充电器和蓄电池温度急剧上升，轻者，充电器自身损坏或蓄电池的寿命短时间终结，严重的话，会造成火灾发生，甚至有致命后果。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种安全电源电路，该电路解决了过压、过流、反充电无保护，充电器和蓄电池正负极不能自动匹配的问题，让电动车更安全、更人性化。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种安全电源电路，包括单片机控制电路、回路保护电路以及为单片机控制电路供电的降压稳压供电电路，所述回路保护电路的输出端连接有电压检测电路，电压检测电路的输出端一端与单片机控制电路相连接、一端连接有回路开关保护电路，所述回路开关保护电路的输出端连接有电流检测电路，电流检测电路的输出端与单片机控制电路相连接，单片机控制电路的输出端与电压检测电路相连接。
所述回路保护电路包括充电器输入端JP2、充电器输出端JP1以及由4个二极管D3组成的用作充电器电源耦合和输出的整流桥；所述整流桥的1脚和3脚为输入端、4脚接地、2脚为输出端，整流桥的1脚连接有二极管D1，2脚连接有电容C1，3脚连接有二极管D2，所述二极管D1和D2并联后连接有电阻R1；
所述降压稳压供电电路包括电阻R10、电阻R13、三极管Q3和稳压管D6，稳压管D6经电阻R12与三极管Q3的基极相连接，三极管Q3的发射极连接有稳压管Q4，稳压管Q4的输入端连接有电容C8、输出端连接有电容C6和C7；
所述回路开关保护电路包括MOS管Q1、三极管Q5、稳压管D5以及由电阻R3、R4、R5、二极管D4组成的上拉限流开关电路，所述三极管Q5和稳压管D5并联后与MOS管Q1的栅极相连接，MOS管Q1的源极并联有电阻R6和电容C2；
所述电压检测电路包括比较器U1A，比较器U1A的同相输入端输入由基准电压源Q2和电阻R7组成得到的基准电压、反相输入端输入从回路保护电路采集得到的采样电压；
所述电流检测电路包括比较器U1B，比较器U1B的同相输入端输入由电阻R11、R9和电容C3组成得到的基准电流、反相输入端输入从回路开关保护电路采集得到的采样电流；
所述单片机控制电路包括单片机芯片U2、以及分别连接于单片机芯片U2引脚1和引脚3上的二极管D7和D8；
所述降压稳压供电电路的输入端通过接口Net-2与回路保护电路相连接、输出端通过接口插座CON4与单片机控制电路相连接为单片机控制电路供电；所述电压检测电路的比较器U1A的反相输入端输入由采样电阻R2通过接口Net-5采集到的回路保护电路的充电器电压、输出端通过接口Net-4分别与回路开关保护电路和单片机控制电路的1脚相连接；所述电流检测电路的比较器U1B的反相输入端输入通过接口OCP采集到的回路开关保护电路中的采样电流、输出端通过接口Net-6与单片机控制电路的8脚相连接；所述单片机控制电路的输出端3脚经接口Net-3与电压检测电路相连接。
所述MOS管Q1为耗尽型MOS管ST75N75；稳压管Q2为TL431；稳压管Q4为三端稳压管78L05；单片机芯片U2的型号为STC15F104W。
本发明的有益效果是：
本发明可以解决过压、过流、反充电无保护，充电器和蓄电池正负极不能自动匹配的问题，让电动车更安全、更人性化。可有效防止儿童玩弄电动车充电口，用金属碰触充电口造成的打火伤人、短路起火的严重后果；还可以判断车主用临时借来或买来的充电器与电动车蓄电池是否兼容，可以和未知来源的充电器正负极执行匹配，对未知来源的60V或72V的充电器充48V的电动车起到安全的保护功能，安全问题的解决使得本发明有着无可替代的优越性。
附图说明
图1为本发明的原理结构图。
图2为本发明的回路保护电路原理图。
图3为本发明的降压稳压供电电路原理图。
图4为本发明的回路开关保护电路原理图。
图5为本发明的电压检测电路原理图。
图6为本发明的电流检测电路原理图。
图7为本发明的单片机控制电路原理图。
图中，1、回路保护电路，2、降压稳压供电电路，3、回路开关保护电路，4、电压检测电路，5、电流检测电路，6、单片机控制电路。
具体实施方式
为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的安全电源电路，包括单片机控制电路6、回路保护电路1以及为单片机控制电路供电的降压稳压供电电路2，所述回路保护电路的输出端连接有电压检测电路4，电压检测电路4的输出端一端与单片机控制电路6相连接、一端连接有回路开关保护电路3，所述回路开关保护电路3的输出端连接有电流检测电路5，电流检测电路5的输出端与单片机控制电路6相连接，单片机控制电路6的输出端与电压检测电路4相连接。
如图2所示，所述回路保护电路1包括充电器输入端JP2、充电器输出端JP1以及由4个二极管D3组成的用作充电器电源耦合和输出的整流桥；所述整流桥的1脚和3脚为输入端、4脚接地、2脚为输出端，整流桥的1脚连接有二极管D1，2脚连接有做尖峰电压滤波的电容C1，3脚连接有二极管D2，所述二极管D1和D2并联后连接有电阻R1。为了检测充电器与蓄电池是否连接，用二极管D1和D2把不同极性的充电器正极送往电阻R1，经电阻R1限流后送往电动车的控制器处理，这样充电时即便把电动车钥匙打开，转动调速运行转把，电动车也不会启动运行，提高了安全性。
如图3所示，所述降压稳压供电电路2包括电阻R10、电阻R13、三极管Q3和稳压管D6，稳压管D6经电阻R12与三极管Q3的基极相连接，三极管Q3的发射极连接有稳压管Q4，稳压管Q4的输入端连接有电容C8、输出端连接有电容C6和C7。该降压稳压供电电路2的作用就是将48-65V电压降压稳压到5V供单片机控制电路6使用。首先，电阻R10通过接口Net-2输入回路保护电路1的48V电压，限流后连接到三极管Q3，经偏置电阻R13限流后与稳压管D6连接，稳压管D6将48V电压稳压到12V，再经稳压管D6限流后输入到三极管Q3，三极管Q3的基极被电阻R12限流后的12V高电平上拉而导通，三极管Q3在此起到扩流作用来维持稳定的12V电压输出；然后三极管Q3的发射极与稳压管Q4的输入端3脚相连接输入12V电压，所述稳压管Q4为三端稳压管78L05，经稳压管Q4稳压后输出5V电压，电容C6、C7、C8为滤波电容组，防止三端稳压管78L05产生震荡，影响输出电压的稳定性。
如图4所示，所述回路开关保护电路3包括MOS管Q1、三极管Q5、稳压管D5以及由电阻R3、R4、R5、二极管D4组成的上拉限流开关电路，所述三极管Q5和稳压管D5并联后与MOS管Q1的栅极相连接，MOS管Q1的源极并联有电阻R6和电容C2。在整个电路保护和执行保护时，功耗对现代产品来说是一个需要关键考虑的因素，故MOS管Q1选用功耗型MOS管ST75N75，其耐压典型值为100V，最大电流为80A，通态电阻为6.5mΩ，VGS电压25V，VGS(th)为3V，所有保护都由MOS管Q1开或关来决定；所述电阻R6为回路电阻，电容C2的作用是防止共振，MOS管Q1的关闭由电阻R5完成，稳压管D5的作用是用来保护MOS管Q1不被静电或尖峰脉冲击穿，由电阻R3、R4、R5、二极管D4组成的上拉限流开关电路可以高速的执行开关命令。
如图5所示，所述电压检测电路4包括比较器U1A，比较器U1A的同相输入端3脚输入由基准电压源Q2和电阻R7组成得到的2.5V基准电压，所述基准电压源Q2为具有良好热稳定性能的三端可调分流基准电压源TL431，比较器U1A的反相输入端2脚输入由采样电阻R2通过接口Net-5采集到的回路保护电路1的充电器电压后经过电阻R8分压后送至比较器U1A的2脚，与基准电压比较，若2脚的采样电压高于3脚的基准电压，那么比较器U1A的输出端1脚下拉至0V，通过接口Net-4分别与回路开关保护电路3和单片机控制电路6的1脚相连接，回路开关保护电路3执行开关功能将电路断开，单片机控制电路6执行锁死功能。
如图6所示，所述电流检测电路5包括比较器U1B，比较器U1B的同相输入端5脚与电压检测电路4的VCC-2.5V端相连接，经电阻R11、R9和电容C3分压滤波后得到一个0.5V的比较电压，比较器U1B的反相输入端6脚输入通过接口OCP从回路开关保护电路3采集得到的采样电流，经比较器U1B比较后，由输出端7脚输出，通过接口Net-6与单片机控制电路6的8脚相连接，如果检测到电流过高，单片机芯片U2会判定为充电器功率过大与蓄电池不符合而中断充电，并将这个状态锁死，直至充电器解除关系后才会取消锁死指令。
如图7所示，所述单片机控制电路6包括单片机芯片U2、以及分别连接于单片机芯片U2引脚1和引脚3上的二极管D7和D8，另外还包括一个用于为单片机芯片U2供电的接口插座CON4，接口插座CON4用于将降压稳压供电电路2输出的5V电压供予单片机芯片U2。所述单片机芯片U2的型号STC15F104W，其中，二极管D7用来检测比较器U1A输出端的高低电平，二极管D8用来改变比较器U1A的比较状态，经接口Net-3与电压检测电路4相连接来执行锁死和回路开关保护电路的开关命令。
本发明的安全电源电路，分别解决了过压、过流、反充电无保护，充电器和蓄电池正负极不能自动匹配的问题，让电动车更安全、更人性化。
以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种安全电源电路，其特征在于：包括单片机控制电路（6）、回路保护电路（1）以及为单片机控制电路供电的降压稳压供电电路（2），所述回路保护电路的输出端连接有电压检测电路（4），电压检测电路（4）的输出端一端与单片机控制电路（6）相连接、一端连接有回路开关保护电路（3），所述回路开关保护电路（3）的输出端连接有电流检测电路（5），电流检测电路（5）的输出端与单片机控制电路（6）相连接，单片机控制电路（6）的输出端与电压检测电路（4）相连接。
2.根据权利要求1所述的安全电源电路，其特征在于：
所述回路保护电路（1）包括充电器输入端JP2、充电器输出端JP1以及由4个二极管D3组成的用作充电器电源耦合和输出的整流桥；所述整流桥的1脚和3脚为输入端、4脚接地、2脚为输出端，整流桥的1脚连接有二极管D1，2脚连接有电容C1，3脚连接有二极管D2，所述二极管D1和D2并联后连接有电阻R1；
所述降压稳压供电电路（2）包括电阻R10、电阻R13、三极管Q3和稳压管D6，稳压管D6经电阻R12与三极管Q3的基极相连接，三极管Q3的发射极连接有稳压管Q4，稳压管Q4的输入端连接有电容C8、输出端连接有电容C6和C7；
所述回路开关保护电路（3）包括MOS管Q1、三极管Q5、稳压管D5以及由电阻R3、R4、R5、二极管D4组成的上拉限流开关电路，所述三极管Q5和稳压管D5并联后与MOS管Q1的栅极相连接，MOS管Q1的源极并联有电阻R6和电容C2；
所述电压检测电路（4）包括比较器U1A，比较器U1A的同相输入端输入由基准电压源Q2和电阻R7组成得到的基准电压、反相输入端输入从回路保护电路（1）采集得到的采样电压；
所述电流检测电路（5）包括比较器U1B，比较器U1B的同相输入端输入由电阻R11、R9和电容C3组成得到的基准电流、反相输入端输入从回路开关保护电路（3）采集得到的采样电流；
所述单片机控制电路（6）包括单片机芯片U2、以及分别连接于单片机芯片U2引脚1和引脚3上的二极管D7和D8；
所述降压稳压供电电路（2）的输入端通过接口Net-2与回路保护电路（1）相连接、输出端通过接口插座CON4与单片机控制电路（6）相连接为单片机控制电路供电；所述电压检测电路（4）的比较器U1A的反相输入端输入由采样电阻R2通过接口Net-5采集到的回路保护电路（1）的充电器电压、输出端通过接口Net-4分别与回路开关保护电路（3）和单片机控制电路（6）的1脚相连接；所述电流检测电路（5）的比较器U1B的反相输入端输入通过接口OCP采集到的回路开关保护电路（3）中的采样电流、输出端通过接口Net-6与单片机控制电路（6）的8脚相连接；所述单片机控制电路（6）的输出端3脚经接口Net-3与电压检测电路（4）相连接。
3.根据权利要求2所述的安全电源电路，其特征在于：所述MOS管Q1为耗尽型MOS管ST75N75；稳压管Q2为TL431；稳压管Q4为三端稳压管78L05；单片机芯片U2的型号为STC15F104W。
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