CN107221913A - 一种基于镍氢电池的低功耗保护电路 - Google Patents

一种基于镍氢电池的低功耗保护电路 Download PDF

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陈太洪
张卫平
周小勇
谈发明
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators

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Abstract

本发明涉及一种基于镍氢电池的低功耗保护电路，包括插座、三端稳压器(U2)、MOS管(Q2)、三极管和低功耗四通道电压检测芯片(U1)；插座包括第一插座(J1)、第二插座(J2)、第三插座(J3)；三极管包括第一三极管(Q1)；低功耗四通道电压检测芯片(U1)的4脚和第一三极管(Q1)的基极连接，第一三极管(Q1)的发射极与MOS管(Q2)的控制极相连，MOS管(Q2)的漏、源极间通过第三插座(J3)接复位开关，MOS管(Q2)的源极源极、漏极通过电阻和低功耗四通道电压检测芯片(U1)依次相连，第一插座(J1)分别与MOS管的源极和地相连，第三插座的两个引脚分别与MOS管的漏极、源极电性连接。

Description

一种基于镍氢电池的低功耗保护电路
技术领域
本发明涉及一种保护电路，涉及一种基于镍氢电池的低功耗保护电路。
背景技术
镍氢电池是具有使用寿命长，无污染的特点，世界镍氢电池主要由中国和日本企业生产，占全球产量的95％以上。镍氢电池是继镍镉电池之后的新一代高能二次电池。镍氢电池作为动力在汽车和电动工具方面有很重要的应用。其最大优点是高速放电能力强。
镍氢电池有其优点，当然也有其缺点，如果出现过放电现象，放电以后电压过低将会极大地降低其使用寿命，甚至损坏。
目前中国专利CN201320165833.4公开了一种低功耗镍氢电池保护电路电源接入电路、充电电压采集比较电路、充电电路、充电电压转换电路、充电控制开关电路、电池、放电电路、放电电压采集比较电路、放电电压转换电路、放电控制开关电路、负载接入电路，电源接入电路、充电电压采集比较电路、充电控制开关电路、充电电路、电池接入电路依次相连；充电电压转换电路与电源接入电路、充电电压采集比较电路相连，将电源电压转换后作为充电电压采集比较电路的参考电压；充电电路与充电电压采集比较电路相连，将充电电压取样后输入充电电压采集比较电路做比较；电池、放电电压采集比较电路、放电控制开关电路、负载接入电路依次相连；电压转换电路与电池、放电电压采集比较电路相连，对电池电压进行转换、取样后输入放电电压采集比较电路做比较。
在长期的实践中，也发现无论采用什么方式的保护电路，只要采用保护电路，保护电路将始终处于待命工作状态，在电池未及时充电的情况下，保护电路仍将消耗其电能；特别是电池容量不大的时将容易造成镍氢电池的过放电情况，从而影响电池寿命、损坏电池。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种保护电池，避免过放且可延长其使用寿命的基于镍氢电池的低功耗保护电路。
发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于镍氢电池的低功耗保护电路，包括插座、三端稳压器、MOS管、三极管和低功耗四通道电压检测芯片；所述插座包括第一插座、第二插座、第三插座；所述三极管包括第一三极管；所述低功耗四通道电压检测芯片的4脚和第一三极管的基极连接，第一三极管的发射极与MOS管的控制极相连，所述MOS管的漏、源极间通过第三插座接复位开关，所述MOS管的源极和低功耗四通道电压检测芯片依次相连，所述第一插座分别与MOS管的源极和地相连，第三插座的两个引脚分别与MOS管的漏极、源极电性连接。
作为优选，所述MOS管为低导通电阻的P沟道MOS管。
作为优选，所述第一三极管为PNP型三极管。
作为优选，还包括发光二极管和第二三极管，所述发光二极管包括第一发光二极管和第二发光二极管，所述第一发光二极管通过电阻串接在低功耗四通道电压检测芯片管脚之间，所述第二三极管集电极与三端稳压器连接，第二三极管发射极接地，所述第二发光二极管分别与第二三极管的集电极、发射极间电性连接。
发明的有益效果是：本发明描述的电路在电池电量足时，具有开关“自锁”功能，当保护动作时开关相当于“断开”切断电池放电回路，同时还能将保护电路的电源切除，确保极低功耗，防止过放电出现。
同时由低功耗四通道电压检测芯片和低温高精度的电阻组成电压比较检测电路。因此可以提高电路的工作的稳定性，从而提高保护电压精度和工作稳定性、可靠性。
发光二极管构成指示电路可对镍氢电池的电压能进行可靠有效的检测。当电池电压低于保护电压时能够有效监测到并且切断放电电流回路，防止镍氢电池的过放现象；同时也能将保护电路的工作电源切断，从而使得该电路具有极低的功耗,起到防止电池过放的作用。
附图说明
图1为本发明的基于镍氢电池的低功耗保护电路的结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明发明的基本结构，因此其仅显示与发明有关的构成。
如图所示，一种基于镍氢电池的低功耗保护电路，其特征在：包括插座、三端稳压器U2、MOS管Q2、三极管和低功耗四通道电压检测芯片U1；所述插座包括第一插座J1、第二插座J2、第三插座J3；所述三极管包括第一三极管Q1；所述低功耗四通道电压检测芯片U1和第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极与MOS管Q2的控制极相连，所述MOS管Q2的漏、源极间通过第三插座J3接复位开关，所述MOS管Q2的源极、漏极通过电阻和低功耗四通道电压检测芯片U1依次相连，所述第一插座J1分别与MOS管Q2的源极和地相连，第三插座J3的两个引脚分别与MOS管Q2的漏极、源极并联。
所述MOS管Q1为低导通电阻的P沟道MOS管；所述第一三极管Q1为PNP型三极管；还包括发光二极管和第二三极管Q3，所述发光二极管包括第一发光二极管D1和第二发光二极管D2，所述第一发光二极管D1通过电阻串接在低功耗四通道电压检测芯片U1管脚之间，所述第二三极管Q3集电极与三端稳压器U2连接，第二三极管Q3发射极接地，所述第二发光二极管D2分别与第二三极管Q3的集电极、发射极间并联。
在具体实施时，镍氢电池的正负极连到J1，J3与MOS管的漏极、源极间并联，J3接的是可复位开关。电阻R2、R3、R5、串联起来构成分压电路，分压送到CN1185低功耗四通道电压检测芯片的1、3、5输入脚；CN1185内部比较电压被设置为1.22V,当外部1、3、5、脚的输入电压高于1.22V时，CN1185的对应输出脚2、4、6则输出低电平。当电池电量充足时，按下可复位开关(启动开关)，此时输入到CN1185的3脚电压高于1.22V，则其对应输出脚4脚输出低电平；该低电平将使得三极管Q1导通，从而进一步使得P型MOS管Q2导通，电池电压就加到到插座J2两端(负载两端)；此时即使松掉可复位开关，由于MOS管的导通，电池电压仍然能加到负载两端，正常放电。这就如同可复位开关被“自锁”。
当电池电量不足，达到保护电压，此时输入到CN1185的3脚电压低于1.22V，则其对应输出脚4脚输出高电平；该高电平将使得三极管Q1截止，从而进一步使得P型MOS管Q2截止，电池放电回路被切断，保护电路电源也被切断，该发明电路基本不再耗电。
发光二极管D1的阴极连接到CN1185的2脚。当电池电压充足时，CN1185的1脚电压高于1.22V，2脚则为低电平，此时D1发光，表明电池在接通状态。D2此时也发光表明电量充足，当电量下降到一定值时，CN1185的5脚电压低于1.22V，CN1185的6脚输出高电平，使得Q3导通，D2熄灭；提醒用户电池电量不足，当继续使用直到电压到达保护值，立刻切断负载，切断保护电路电源D1也熄灭。
电路中芯片U2为三端稳压器，其输出电压应低于CN1185工作电压，输入电压应大于电池所充最大电压，芯片U2为低功耗四通道电压检测芯片CN1185。
硬件电路的设计，主要由低功耗四通道电压检测芯片U1及其外围电阻组成电压检测与比较电路；P沟道MOS管Q2控制放电电流回路开断；三极管Q3、Q1相应电阻构成开关电路，三端稳压器U2构成稳压电路为U1提供稳定合适的电压；发光二极管D1、D2构成指示电路。本电路对镍氢电池的电压能进行可靠有效的检测。当电池电压低于保护电压时能够有效监测到并且切断放电电流回路，防止镍氢电池的过放现象；同时也能将保护电路的工作电源切断，从而使得该电路具有极低的功耗,起到防止电池过放的作用。
以上述依据发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种基于镍氢电池的低功耗保护电路，其特征在：包括插座、三端稳压器(U2)、MOS管(Q2)、三极管和低功耗四通道电压检测芯片(U1)；所述插座包括第一插座(J1)、第二插座(J2)、第三插座(J3)；所述三极管包括第一三极管(Q1)；所述低功耗四通道电压检测芯片(U1)的4脚和第一三极管(Q1)的基极连接，第一三极管(Q1)的发射极与MOS管(Q2)的控制极相连，所述MOS管(Q2)的漏、源极间通过第三插座(J3)接复位开关，所述MOS管(Q2)的源极源极、漏极通过电阻和低功耗四通道电压检测芯片(U1)依次相连，所述第一插座(J1)分别与MOS管(Q2)的源极和地相连，第三插座(J3)的两个引脚分别与MOS管(Q2)的漏极、源极电性连接。
2.根据权利要求1所述的基于镍氢电池的低功耗保护电路，其特征在于：所述MOS管(Q2)为低导通电阻的P沟道MOS管。
3.根据权利要求1所述的基于镍氢电池的低功耗保护电路，其特征在于：所述第一三极管(Q1)为PNP型三极管。
4.根据权利要求1所述的基于镍氢电池的低功耗保护电路，其特征在于：还包括发光二极管和第二三极管(Q3)，所述发光二极管包括第一发光二极管(D1)和第二发光二极管(D2)，所述第一发光二极管(D1)通过电阻串接在低功耗四通道电压检测芯片(U1)管脚之间，所述第二三极管(Q3)集电极与三端稳压器(U2)连接，第二三极管(Q3)发射极接地，所述第二发光二极管(D2)分别与第二三极管(Q3)的集电极、发射极电性连接。
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