CN108092361A - 低待机功耗的电池保护电路和汽车应急启动电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低待机功耗的电池保护电路和汽车应急启动电源，包括用于连接在电池与后级电路之间，为后级电路供电的放电开关管，还包括MCU、电池保护芯片、激活电路和自锁电路；激活电路与放电开关管的驱动引脚和MCU的供电引脚连接，通过驱动引脚驱动放电开关管导通，和通过供电引脚向MCU提供工作电压，使MCU上电工作；自锁电路的输入端与MCU连接，自锁电路的输出端与驱动引脚连接，MCU控制自锁电路向驱动引脚输出驱动电信号，使放电开关管保持导通，或控制自锁电路断开输出给驱动引脚的驱动电信号，使放电开关管截止，只需接通或关闭放电开关管就能使后级电路工作或彻底断电，后级电路断电时不存在任何功率损耗，从而使得设备待机功耗大大降低。
Description
技术领域
本发明涉及电路设计技术，尤其涉及一种低待机功耗的电池保护电路和汽车应急启动电源。
背景技术
汽车应急启动电源产生以来，随着应用的不断推广和技术的不断成熟，许多用户希望启动电源能够做到功能多样化，并且在安全可靠的基础上物美价廉。这就对产品设计提出了严苛的要求，既要保证产品本身的功能，又要尽可能的降低成本。市场上，启动电源常有的功能有USB充电、笔记本充电等，这些功能模块前面一般都要串接一个开关管，尤其是笔记本充电功能，本身是BOOST 电路结构，如果出现故障，仅仅关闭升压控制电路是不够的，必须有一个专门的开关来彻底断掉负载的供电，以保证电路的可靠性。
由于启动电源是带多串电池的产品，所以必须带有电池专用保护电路，用来作为最后一级电池过充、过放以及过流等的硬件保护，该保护电路本身自带充放电开关管，而且开关管的选择随着负载功率的不同有所变化。其他的功能模块都接在保护电路的后级，各个功能模块与保护板之间用开关管隔开，这样的工作方式虽然可以有效解决相应的功能问题，但是电路过于复杂，按部就班，不符合现代消费类电子的特性。而且功能上有过多重复，也就增加了电源设备产品的成本，同时各个功能模块工作或者待机时会产生较高功耗，造成电池能量的损失。
发明内容
本发明提供了一种低待机功耗的电池保护电路和汽车应急启动电源，以解决采用现有电池保护电路的电源设备产品待机功耗高的问题。本发明是通过如下技术方案实现的：
一种低待机功耗的电池保护电路，包括用于连接在电池与后级电路之间，为所述后级电路供电的放电开关管，还包括MCU、电池保护芯片、激活电路和自锁电路；
所述电池保护芯片与所述放电开关管的驱动引脚连接；
所述激活电路与所述放电开关管的驱动引脚和所述MCU的供电引脚连接，用于通过所述驱动引脚驱动所述放电开关管导通，和通过所述供电引脚向所述 MCU提供工作电压，使所述MCU上电工作；
所述自锁电路的输入端与所述MCU连接，所述自锁电路的输出端与所述驱动引脚连接，所述MCU用于控制所述自锁电路向所述驱动引脚输出驱动电信号，使所述放电开关管保持导通，或者控制所述自锁电路断开输出给所述驱动引脚的驱动电信号，使所述放电开关管截止。
进一步地，所述激活电路包括自复位按键J1，通过所述自复位按键J1与所述驱动引脚电连接，当按下所述自复位按键J1时，所述自复位按键J1向所述驱动引脚供电，使所述放电开关管导通。
进一步地，所述激活电路还包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、三极管Q1、三极管Q2、电容C1和稳压芯片U1；
所述自复位按键J1包括第一端和第二端，所述第一端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极通过电阻R1与所述驱动引脚连接，所述第一端还与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端和电阻R2的一端与三极管Q1的基极连接，电阻R2的另一端接地，三极管 Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端和三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极与电阻R5的另一端连接，三极管Q2的集电极与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极和二极管D4的阴极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端连接所述稳压芯片 U1的供电输入端，所述稳压芯片U1的供电输出端连接所述MCU的供电引脚，所述稳压芯片U1的供电输出端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，所述MCU的接地端接地。
进一步地，所述自锁电路包括光耦U2，通过光耦U2向所述驱动引脚输出所述驱动电信号。
进一步地，所述自锁电路还包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、三极管Q3和光耦U2；电阻R8的一端与所述MCU连接，电阻R8的另一端和电阻R7的一端与三极管Q3的基极连接，电阻R7的另一端接地，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与电阻R9的一端连接，电阻 R9的另一端和电阻R10的一端与光耦U2中的发光二极管的阴极连接，电阻R10 的另一端和电阻R11的一端与所述发光二极管的阳极连接，电阻R11的另一端为所述自锁电路供电，光耦U2中的光敏三极管的发射极通过电阻R12与所述驱动引脚连接，所述光敏三极管的集电极用于接入所述驱动电信号。
一种汽车应急启动电源，包括如上所述的任意一种电池、电池保护电路和后级电路。
与现有技术相比，本发明提供的低待机功耗的电池保护电路将放电开关管作为所有后级电路的总开关，只需接通或关闭放电开关管就可以使后级电路正常工作或彻底断电，后级电路断电时不存在任何功率损耗，从而使得设备待机功耗大大降低。
附图说明
图1是本发明提供的低待机功耗的电池保护电路的组成原理示意图；
图2是本发明提供的低待机功耗的电池保护电路中激活电路的电路原理示意图；
图3是本发明提供的低待机功耗的电池保护电路中自锁电路的电路原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
结合图1、图2、图3所示，本发明提供的低待机功耗的电池保护电路，包括用于连接在电池1与后级电路8之间，为后级电路8供电的放电开关管4，还包括MCU3、电池保护芯片2、激活电路6和自锁电路5。MCU是微控制单元的英文简称。
电池保护芯片2与放电开关管4的驱动引脚连接。
激活电路6与放电开关管4的驱动引脚和MCU3的供电引脚连接，用于通过驱动引脚驱动放电开关管4导通，和通过供电引脚向MCU3提供工作电压，使 MCU3上电工作。
自锁电路5的输入端与MCU3连接，自锁电路5的输出端与驱动引脚连接， MCU3用于控制自锁电路5向驱动引脚输出驱动电信号，使放电开关管4保持导通，或者控制自锁电路5断开输出给驱动引脚的驱动电信号，使放电开关管4 截止。当放电开关管4导通时，放电开关管4为后级电路8正常供电，后级电路8正常工作，当放电开关管4截止时，放电开关管4关闭，断开对后级电路 8的供电，后级电路8完全关闭。只需接通或关闭放电开关管4就可以使后级电路8正常工作或彻底断电，后级电路8断电时不存在任何功率损耗，从而使得设备待机功耗大大降低。
激活电路6包括自复位按键J1，通过自复位按键J1与驱动引脚电连接，当按下自复位按键J1时，自复位按键J1向驱动引脚供电，使放电开关管4导通。
激活电路6还包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、三极管Q1、三极管Q2、电容 C1和稳压芯片U1。自复位按键J1包括第一端和第二端，第一端与二极管D2 的阳极连接，二极管D2的阴极通过电阻R1与驱动引脚连接，第一端还与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端和电阻R2的一端与三极管Q1的基极连接，电阻R2的另一端接地，三极管Q1 的发射极接地，三极管Q1的集电极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端和三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极与电阻R5的另一端连接，三极管Q2的集电极与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极和二极管D4的阴极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端连接稳压芯片U1的供电输入端，稳压芯片U1的供电输出端连接MCU3的供电引脚，稳压芯片U1的供电输出端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，MCU3的接地端接地。图 1中，自复位按键J1按下后，第二端短路，第一端通过电阻R1向放电开关管4 的驱动引脚供电，进而驱动放电开关管4导通，为后级电路8供电。同时，在自复位按键J1按下时，三极管Q1导通，使得稳压芯片U1工作，稳压芯片U1 的供电输出端输出电压给MCU3供电，MCU3进入工作状态。因为按键J1为自复位模式，其第一端的电压不会一直维持，当自复位按键J1松开后其第一端电压消失，所以MCU3的供电需要维持一段时间以满足MCU3从启动到正式工作，MCU3 供电的维持时间由电容C1决定。MCU3还可通过充电方式激活工作，将充电器的正端直接接在稳压芯片U1的输入端，负端与MCU3共地，当充电器接入时， MCU3自动上电进入工作状态。
自锁电路5包括光耦U2，通过光耦U2向驱动引脚输出驱动电信号。自锁电路5还包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、三极管Q3和光耦U2。电阻R8的一端与MCU3连接，电阻R8的另一端和电阻R7 的一端与三极管Q3的基极连接，电阻R7的另一端接地，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端和电阻R10 的一端与光耦U2中的发光二极管的阴极连接，电阻R10的另一端和电阻R11 的一端与发光二极管的阳极连接，电阻R11的另一端为自锁电路5供电，光耦 U2中的光敏三极管的发射极通过电阻R12与驱动引脚连接，光敏三极管的集电极用于接入驱动电信号。MCU3上电后，三极管Q3导通，光耦U2导通，光耦U2 导通后，光敏三极管导通，从光敏三极管的集电极进入的驱动电信号从光敏三极管的发射极发出，并通过电阻R12传输到放电开关管4的驱动引脚，从而锁住放电开关管4的驱动电信号，MCU3供电自锁成功。MCU3只需关闭三极管Q3 就可以关闭放电开关管4，实现自解锁，使得所有后级电路8全部断电，从而降低待机功耗。放电开关管4可通过充电开关管7与后级电路8连接，实现对电池1充电。在可能的情况下，光耦U2可以用三极管、MOS管或继电器等开关器件代替，实现相同或相似的功能。
基于上述电池保护电路，本发明实施例还提供了一种汽车应急启动电源，包括如上的任意一种电池1、电池保护电路和后级电路8。
电池保护电路工作时，先通过激活放电开关管4，并激活MCU3，通过MCU3 锁住放电开关管4的驱动电信号，以维持放电开关管4后级电路8的正常工作。当需要进入关机或待机状态时，MCU3通过自锁电路5解锁放电开关管4，使放电开关管4关闭，进而关闭所有对后级电路8的供电。此种模式可以大大的简化后级电路8，降低成本。同时，由于汽车应急启动电源在待机或关闭时，放电开关管4的后级电路8供电被断开，所以不存在功率损耗从而大大降低了汽车应急启动电源的待机功耗，也降低了汽车应急启动电源的电池1因长期耗电大而被损坏的概率。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种低待机功耗的电池保护电路，其特征在于，包括用于连接在电池与后级电路之间，为所述后级电路供电的放电开关管，还包括MCU、电池保护芯片、激活电路和自锁电路；
所述电池保护芯片与所述放电开关管的驱动引脚连接；
所述激活电路与所述放电开关管的驱动引脚和所述MCU的供电引脚连接，用于通过所述驱动引脚驱动所述放电开关管导通，和通过所述供电引脚向所述MCU提供工作电压，使所述MCU上电工作；
所述自锁电路的输入端与所述MCU连接，所述自锁电路的输出端与所述驱动引脚连接，所述MCU用于控制所述自锁电路向所述驱动引脚输出驱动电信号，使所述放电开关管保持导通，或者控制所述自锁电路断开输出给所述驱动引脚的驱动电信号，使所述放电开关管截止。
2.如权利要求1所述的低待机功耗的电池保护电路，其特征在于，所述激活电路包括自复位按键J1，通过所述自复位按键J1与所述驱动引脚电连接，当按下所述自复位按键J1时，所述自复位按键J1向所述驱动引脚供电，使所述放电开关管导通。
3.如权利要求2所述的低待机功耗的电池保护电路，其特征在于，所述激活电路还包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、三极管Q1、三极管Q2、电容C1和稳压芯片U1；
所述自复位按键J1包括第一端和第二端，所述第一端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极通过电阻R1与所述驱动引脚连接，所述第一端还与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端和电阻R2的一端与三极管Q1的基极连接，电阻R2的另一端接地，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端和三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极与电阻R5的另一端连接，三极管Q2的集电极与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极和二极管D4的阴极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端连接所述稳压芯片U1的供电输入端，所述稳压芯片U1的供电输出端连接所述MCU的供电引脚，所述稳压芯片U1的供电输出端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，所述MCU的接地端接地。
4.如权利要求1所述的低待机功耗的电池保护电路，其特征在于，所述自锁电路包括光耦U2，通过光耦U2向所述驱动引脚输出所述驱动电信号。
5.如权利要求4所述的低待机功耗的电池保护电路，其特征在于，所述自锁电路还包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、三极管Q3和光耦U2；电阻R8的一端与所述MCU连接，电阻R8的另一端和电阻R7的一端与三极管Q3的基极连接，电阻R7的另一端接地，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端和电阻R10的一端与光耦U2中的发光二极管的阴极连接，电阻R10的另一端和电阻R11的一端与所述发光二极管的阳极连接，电阻R11的另一端为所述自锁电路供电，光耦U2中的光敏三极管的发射极通过电阻R12与所述驱动引脚连接，所述光敏三极管的集电极用于接入所述驱动电信号。
6.一种汽车应急启动电源，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一所述的电池、电池保护电路和后级电路。
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