CN106253238B - 一种电池低电压自锁电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池低电压自锁电路，包括市电电源、电池、设置在所述电池和功放电路之间的继电器组、低电压检测单元以及设置在所述低电压检测单元和所述继电器之间的自锁单元，所述自锁单元包括第一二极管、集电极均接入一固定电压的第一三极管和第二三极管，所述第一二极管的负极、所述第一三极管的基极和所述第二三极管的集电极均与所述低压检测单元的输出端电连接，所述第一三极管的集电极连接在所述第二三极管的基极上，所述第一二极管的正极与所述继电器组电连接。该电路实现了在电池电压还没达到损坏电池的程度前对电池进行保护。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池低电压自锁电路。
背景技术
随着技术的发展，充电电池因其充电便利、价格便宜等因素，越来越受到用户的欢迎。就目前而言，最为广泛使用的充电电池是锂电池。锂电池充放电过程就是锂离子的嵌入和脱嵌的过程。由于锂电池内部的储存电能是通过一种可逆的化学变化实现的，因此过度的放电会导致这种化学变化产生不可逆的反应，进而导致电池的故障甚至报废等问题。因此，如何在充电电池的电压过低前对充电电池进行保护，成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种电池低电压自锁电路，以实现在电池电压还没达到损坏电池的程度前对电池进行保护。
本发明的技术方案是：一种电池低电压自锁电路，包括市电电源、电池、与所述市电电源电连接的功放电路、设置在所述电池和所述功放电路之间的继电器组、低电压检测单元以及设置在所述低电压检测单元和所述继电器之间的自锁单元，所述自锁单元包括第一二极管、集电极均接入一固定电压的第一三极管和第二三极管，所述第一二极管的负极、所述第一三极管的基极和所述第二三极管的集电极均与所述低压检测单元的输出端电连接，所述第一三极管的集电极连接在所述第二三极管的基极上，所述第一二极管的正极与所述继电器组电连接。
较佳的，所述低电压检测单元包括一比较器，所述比较器的同相输入端接入一预设电压，反相输入端与所述电池的输出端电连接，所述比较器的输出端分别与所述第一二极管的负极、所述第一三极管的基极和所述第二三极管的集电极电连接。
较佳的，所述比较器的输出端和所述第一二极管之间还串联一第二二极管，所述第二二极管的负极与所述第一二极管的负极、所述第一三极管的基极和所述第二三极管的集电极电连接。
较佳的，所述自锁电路还包括用以选择供电线路的选择单元以及根据所述选择单元的选择控制所述继电器组闭合或断开的继电器控制单元；
其中，所述选择单元与所述市电电源的输出端电连接，所述继电器控制单元设置在所述继电器组和所述选择单元之间。
较佳的，所述继电器控制单元包括与所述继电器组串联且与所述第一二极管并联的第三三极管和第四三极管，所述选择单元包括基极与所述市电电源输出端电连接的第五三极管，所述第三三极管和所述第四三极管的集电极均与所述继电器组以及所述第一二极管的正极电连接，所述第三三极管的基极与所述第四三极管的发射极电连接，所述第三三极管、所述第四三极管以及所述第五三极管的发射极均接地，所述第四三极管的基极与所述第五三极管的集电极电连接。
较佳的，所述第三二极管的集电极和所述第一二极管的正极之间还设置一第一电阻。
较佳的，所述选择电路还包括一基极与所述市电电源电连接的第六三极管，所述第六三极管的集电极设置在所述第一电阻和所述第一二极管的正极之间，发射极接地。
较佳的，所述继电器组和所述第三三极管的集电极之间还串联有一第三二极管和第四二极管以及与所述第三二极管并联的第三继电器，所述第三二极管的正极与所述第三三极管的集电极电连接，负极与所述第四二极管的正极电连接。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：利用第一三极管和第二三极管形成一自锁电路，以在电池电压过低前就将继电器断开，达到保护电池、提高电池寿命的效果。此外，选择电路和继电器控制电路的配合使用，实现了市电电压供电时断开电池组的供电，防止了电池组一直工作的情况，降低了电池组的使用率，提高了电池组的使用周期。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明一种电池低电压自锁电路的结构示意图；
图2位本发明一种电池低电压自锁电路的电路图；
附图中：M1、电池；M2、市电电源；M3、功放电路；M4、继电器组；M5、低电压检测单元；M6、自锁单元；M7、选择单元；M8、继电器控制单元；Q1、第一三极管；Q2、第二三极管；Q3、第三三极管；Q4、第四三极管；Q5、第五三极管；Q6、第六三极管；D1、第一二极管；D2、第二二极管；D3、第三二极管；D4、第四二极管；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；JK1A、第一继电器；JK2A、第二继电器；JK3A、第三继电器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明一种电池低电压自锁电路进行详细说明。
如图1所示，一种电池低电压自锁电路，包括：
电池M1，用以向功放电路M3供电；
继电器组M4，设置在电池M1和功放电路M3之间；
低电压检测单元M5，与电池M1连接，用以实时检测电池M1的电量状态；
自锁单元M6，设置在低电压检测单元M5和继电器组M4之间，并与继电器组M4相连，用以于电池M1的电量低于预设值时形成自锁并控制继电器组M4断开。
具体来说，在上述电池低电压自锁电路中，继电器组M4闭合时，电池M1向功放电路M3供电。但是，如果电池M1在电量低于预定值时，仍然进行供电工作，对电池M1的损耗较大，大大的降低了电池M1的寿命。所以设置一低电压检测单元M5，实时检测电池M1的电量状态，并在电池M1电量低于预设值时启动自锁单元M6，自锁单元M6形成自锁，进而控制继电器组M4断开。
近一步来讲，电池低电压自锁电路，还包括：
选择单元M7，与市电电源M2电连接，用以于市电电源M2供电时进行供电电路的选择；
继电器控制单元M8，设置在继电器组M4和选择之间，用以根据选择单元M7的选择结果控制继电器组M4的闭合或断开。
具体来说，在上述电池低电压自锁电路中，还可通过继电器控制单元M8控制继电器的闭合或断开的。在实际应用中，当选择单元M7发现市电电源M2向功放电路M3供电时，继电器控制单元M8向继电器组M4提供一低电平信号，进而控制继电器组M4断开，则此时电池M1停止向功放电路M3供电。
近一步来讲，如图2所示，自锁电路包括三极管Q1(第一三极管)、三极管Q2(第二三极管)以及二极管D1(第一二极管)，二极管D1的负极、第一三极管的基极以及第二三极管的发射极均与低电压检测单元M5的输出端相连接，第一三极管的发射极和第二三极管的基极连接。此外，第一二极管的正极通过一稳压二极管ZD1连接继电器控制电路以及电池M1。当低电压检测单元M5检测到电池M1的电量低于预定值时输出一高电平，则此时二极管D1的负极电压高于正极电压，所以二极管D1截止，则此时三极管Q1的基极接入一高电压，三极管Q1导通。由于三极管Q2的基极连接三极管Q1的发射极，所以当三极管Q1导通后三极管Q2的基极接入一高电压，则三极管Q2也导通。由此，Q1和Q2形成一回路，则此时自锁单元M6向继电器控制单元输出一低电平，继电器控制单元控制继电器组M4断开，进而电池M1停止向功放电路M3供电。
近一步来讲，低电压检测单元M5包括一比较器U1，该比较器U1的同相输入端接入一固定电压(即预设电压)，反相输入端接入电池M1的输出端。因此，当电池M1的电压低于预设电压是，比较器U1输出高电平，反之比较器U1输出低电平。除此之外，比较器U1的输出端和二极管D1的负极、三极管Q1的基极以及三极管Q2的集电极之间还设置有一二极管D2(第二二极管)，二极管D2的正极与比较器U1的输出端连接，负极与二极管D1的正极连接。当比较器U1输出低电平时，二极管D2截止。
近一步来讲，继电器组M4包括继电器JK1A(第一继电器)、JK2A(第二继电器)，稳压二极管ZD1的负极与继电器JK1A和JK2A连接，JK1A和JK2A设置在电池M1和功放电路M3之间。除此之外，稳压二极管ZD1和继电器JK1A、JK2A之间还串联一电阻R1(第一电阻)、二极管D3(第三二极管)以及二极管D4(第四二极管)，其中D3的正极连接JK1A和JK2A的一端，负极与D3的正极连接，D3的负极与电阻R1连接。二极管D3还与一继电器JK3A(第三二极管)并联。未发生自锁时，JK3A闭合，电流不流经D3，且二极管D1的正极电压大于负极电压，二极管D1导通，则此时自锁电路和低电压检测电路形成一回路。发生自锁时，由于D1不导通，则R1处于低电压，继电器JK3A断开，二极管D3截止，则JK1A和JK2A也断开。
近一步来讲，继电器控制单元M8包括三极管Q3(第三三极管)和三极管Q4(第四三极管)，三极管Q3和Q4的集电极均与二极管D3的负极连接，即二极管Q3、Q4以及电阻R1并联，并均与二极管D3串联。选择单元M7包括三极管Q5(第五三极管)，Q5的集电极与Q4的基极连接，基极与市电电源M2连接，集电极接地。当市电电源M2供电时，Q5的基极接入高电平，则Q4的基极低电平，进而继电器JK3A断开，由于D3截止，所以JK1A和JK2A和断开，即电池M1停止向功放电路M3供电。
近一步来讲，选择单元M7还包括一三极管Q6(第六三极管)，Q6的基极通过一电阻R2(第二电阻)与市电电源M2连接，发射极与ZD1以及R1并联，集电极接地，此外，集电极和基极之间还串联一电阻R3(第三电阻)。当市电电源M2供电时，Q6的基极接入高电压，Q6导通，拉低了R1两端电压，此时二极管D1截止。此外，Q1和Q2的基极还通过一二极管D5(第五二极管)与Q5的基极连接，Q1和Q2的基极与Q5的负极连接，进而防止了自锁单元M6继续工作。
下面对整体电路图进行详细描述：
在低电压检测单元M5中，电阻R31、R32以及R33并联，且一端均连接在比较器U1的反相输入端，R32的另一端接入一固定电压，R33的另一端接地，R31的另一端与电池M1处。电阻R34和R35并联，且一端均连接在U1的同相输入端，电阻R34的另一端接地，R35的另一端接入一固定电压。此外电阻R35还与一接地的电容C2并联，U1串联二极管D2以及D1，D2的负极与D1的正极相连接，D1还与一接入固定电压的电阻R36并联。
在自锁单元M6中，Q1和Q2的集电极分别串联一接入固定电压的电阻R11和R12，Q1的基极和Q2的发射极串联电阻R14，并与D1并联，Q1的发射极经串联的电阻R13后接入Q2的基极。Q1和Q2均与D5、R15串联，R15的一端接入Q5的基极。ZD1和D3之间还串联一滤波单元，该滤波单元由并联的R16和C1构成。
在选择单元M7中，市电电源M2的输出端串联一二极管D11和R18后接入Q5的基极，此外R18分别与接地的C3和R17并联。D11和R18还均与D12并联，D12串联一R2后接入Q6的基极，发射极与ZD1以及R1并联，集电极接地，此外，集电极和基极之间还串联一接地电阻R3。
在继电器控制电路中，三极管Q3和Q4的集电极均与二极管D3的负极连接，Q4的基极串联电阻R22、稳压二极管ZD2、R23和C4构成的滤波器、电阻R24、二极管D4，二极管D4的正极连接在继电器控制端上。除此之外，R22还与一接地的电阻R21并联。
在上述电池低电压自锁电路中，利用Q1和Q2形成一自锁电路，以在电池电压过低前就将继电器断开，达到保护电池、提高电池寿命的效果。此外，选择电路和继电器控制电路的配合使用，实现了市电电压供电时断开电池组的供电，防止了电池组一直工作的情况，降低了电池组的使用率，提高了电池组的使用周期。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (6)
1.一种电池低电压自锁电路，包括电池(M1)、市电电源(M2)、与所述市电电源(M2)电连接的功放电路(M3)、设置在所述电池(M1)和所述功放电路(M3)之间的继电器组(M4)、低电压检测单元(M5)以及设置在所述低电压检测单元(M5)和所述继电器组(M4)之间的自锁单元(M6)，其特征在于，所述自锁单元(M6)包括第一二极管(D1)、集电极均接入一固定电压的第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)，所述第一二极管(D1)的负极、所述第一三极管(Q1)的基极和所述第二三极管(Q2)的发射极均与所述低电压检测单元(M5)的输出端电连接，所述第一三极管(Q1)的发射极连接在所述第二三极管(Q2)的基极上，所述第一二极管(D1)的正极与所述继电器组(M4)电连接；
所述自锁电路还包括用以选择供电线路的选择单元(M7)以及根据所述选择单元(M7)的选择控制所述继电器组(M4)闭合或断开的继电器控制单元(M8)；
其中，所述选择单元(M7)与所述市电电源(M2)的输出端电连接，所述继电器控制单元(M8)设置在所述继电器组(M4)和所述选择单元(M7)之间；
所述继电器控制单元(M8)包括第三三极管(Q3)和第四三极管(Q4)，所述选择单元(M7)包括基极与所述市电电源(M2)输出端电连接的第五三极管(Q5)，所述第三三极管(Q3)和所述第四三极管(Q4)的集电极均与所述继电器组(M4)以及所述第一二极管(D1)的正极电连接，所述第三三极管(Q3)的基极与所述第四三极管(Q4)的发射极电连接，所述第三三极管(Q3)、所述第四三极管(Q4)以及所述第五三极管(Q5)的发射极均接地，所述第四三极管(Q4)的基极与所述第五三极管(Q5)的集电极电连接，所述第五三极管(Q5)的基极还与所述第一三极管(Q1)的发射极以及所述第二三极管(Q2)的基极电连接。
2.根据权利要求1所述的电池低电压自锁电路，其特征在于，所述低电压检测单元(M5)包括一比较器(U1)，所述比较器(U1)的同相输入端接入一预设电压，反相输入端与所述电池(M1)的输出端电连接，所述比较器(U1)的输出端分别与所述第一二极管(D1)的负极、所述第一三极管(Q1)的基极和所述第二三极管(Q2)的发射极电连接。
3.根据权要求2所述的电池低电压自锁电路，其特征在于，所述比较器(U1)的输出端和所述第一二极管(D1)之间还串联一第二二极管(D2)，所述第二二极管(D2)的负极与所述第一二极管(D1)的负极、所述第一三极管(Q1)的基极和所述第二三极管(Q2)的发射极电连接。
4.根据权利要求1所述的电池低电压自锁电路，其特征在于，所述第三三极管(Q3)的集电极和所述第一二极管(D1)的正极之间还设置一第一电阻(R1)。
5.根据权利要求4所述的电池低电压自锁电路，其特征在于，所述选择电路还包括一基极与所述市电电源(M2)电连接的第六三极管(Q6)，所述第六三极管(Q6)的集电极设置在所述第一电阻(R1)和所述第一二极管(D1)的正极之间，发射极接地。
6.根据权利要求1所述的电池低电压自锁电路，其特征在于，所述继电器组(M4)和所述第三三极管(Q3)的集电极之间还串联有一第三二极管(D3)和第四二极管(D4)以及与所述第三二极管(D3)并联的第三继电器(JK3A)，所述第三二极管(D3)的正极与所述第三三极管(Q3)的集电极电连接，负极与所述第四二极管(D4)的正极电连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |