CN110729803A - 充放电电路、电源管理设备及用电系统 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种充放电电路、电源管理设备及用电系统，涉及电子电路领域。该电路中，外部电源接口分别与第一电阻的第一端和第一二极管的负极连接，第一电阻的第二端和第一二极管的正极均与稳压二极管的负极连接，稳压二极管的正极与第一三极管的基极连接，第一三极管的集电极与检测接口连接且发射极接地，第一二极管的正极还与场效应管的漏极连接，场效应管的源极分别与第二电阻的第一端和电池接口连接，场效应管的栅极分别与第二电阻的第二端和第二三极管的集电极连接，第二三极管的基极与第三电阻的第一端连接且发射极接地，第三电阻的第二端与控制接口连接。本公开能够提高电源管理的可靠性并降低成本。

Description

充放电电路、电源管理设备及用电系统

技术领域

本公开涉及电子电路领域，具体而言，涉及充放电电路、电源管理设备及用电系统。

背景技术

随着科学技术的发展，闸机系统等用电设备已经被广泛应用于各个领域。用电设备可以通过外部电源供电来进行工作，但外部电源可能会出现断电，因此对用电设备的电源管理也越来越受到关注。

现有技术中，可以将用电设备与外部电源和电池并联，然后由人工通过开关选择是外部电源向该用电设备供电还是电池向该用电设备供电。

但由于需要依赖人工手动在确定外部电源断电时切换至电池供电，操作繁琐，不仅成本较高，而且可靠性较低。

发明内容

本公开的目的在于提供一种充放电电路、电源管理设备及用电系统，以提高电源管理的可靠性并降低成本。

为了实现上述目的，本公开采用的技术方案如下：

第一方面，本公开提出一种充放电电路，所述电路包括外部电源接口、电池接口、检测接口、控制接口、第一二极管、场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管、第二三极管和稳压二极管，所述检测接口用于输出掉电检测信号，所述控制接口用于接收放电控制信号，所述放电控制信号用于控制所述电池接口向所述外部电源接口放电；

所述外部电源接口分别与所述第一电阻的第一端和所述第一二极管的负极连接，所述第一电阻的第二端和所述第一二极管的正极均与所述稳压二极管的负极连接，所述稳压二极管的正极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与所述检测接口连接且发射极接地；

所述第一二极管的正极还与所述场效应管的漏极连接，所述场效应管的源极分别与所述第二电阻的第一端和所述电池接口连接，所述场效应管的栅极分别与所述第二电阻的第二端和所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极与所述第三电阻的第一端连接且发射极接地，所述第三电阻的第二端与所述控制接口连接。

可选地，所述电路还包括第二二极管和第三二极管，所述第二二极管与所述第一电阻串接，所述第三二极管与所述稳压二极管串接，所述第一电阻的第二端和所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极和第一二极管的正极均与所述第三二极管的正极连接，所述第三二极管的正极与所述稳压二极管的负极连接。

可选地，所述电路还包括第四电阻，所述第四电阻的一端连接在所述第一三极管的基极与所述稳压二极管的正极之间，另一端与所述第一三极管的发射极连接。

可选地，所述电路还包括第四二极管，所述第四二极管串接在所述第二三极管的集电极端，所述场效应管的栅极分别与所述第二电阻的第二端和所述第四二极管的正极连接，所述第四二极管的负极与所述第二三极管的集电极连接。

可选地，所述电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端连接在所述第二三极管的基极与所述第三电阻的第一端之间，另一端与所述第二三极管的发射极连接。

第二方面，本公开还提出一种电源管理设备，所述设备中设置有如第一方面任一所述的电路；

所述电源管理设备在根据所述检测接口的所述掉电检测信号确定所述外部电源接口断电时，向所述控制接口发送所述放电控制信号，所述放电控制信号用于控制所述电池接口向所述外部电源接口放电。

第三方面，本公开还提出一种用电系统，所述系统包括外部电源、用电设备、电池和如第二方面所述的电源管理设备，所述外部电源和所述用电设备分别与所述外部电源接口连接，所述电池与所述电池接口连接。

可选地，所述用电设备包括闸机系统。

在本公开实施例中，充放电电路100包括外部电源接口101、电池接口102、检测接口103、控制接口104、第一二极管105、场效应管106、第一电阻107、第二电阻108、第三电阻109、第一三极管110、第二三极管111和稳压二极管112，检测接口103用于输出掉电检测信号，控制接口104用于接收放电控制信号，外部电源接口101分别与第一电阻107的第一端和第一二极管105的负极连接，第一电阻107的第二端和第一二极管105的正极均与稳压二极管112的负极连接，稳压二极管112的正极与第一三极管110的基极连接，第一三极管110的集电极与检测接口103连接且发射极接地，第一二极管105的正极还与场效应管106的漏极连接，场效应管106的源极分别与第二电阻108的第一端和电池接口连接，场效应管106的栅极分别与第二电阻108的第二端和第二三极管111的集电极连接，第二三极管111的基极与第三电阻109的第一端连接且发射极接地，第三电阻109的第二端与控制接口104连接。由于根据检测接口103的掉电检测信号也可由于判断外部电源200是否断电，且控制接口104可以接收放电控制信号，那么当外部电源接口101的电压，即外部电源200正常时，可以向电池接口102供电，从而给电池400充电，而外部电源200断电时，也可以及时基于放电控制信号向外部电源接口101放电，从而在不需要人工操作的情况下实现了充电、放电和掉电的检测，提高了电源管理的可靠性并降低了成本。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开了解。本公开的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本公开所提供的一种充放电电路的结构示意图；

图2示出了本公开所提供的另一种充放电电路的结构示意图；

图3示出了本公开所提供的另一种充放电电路的结构示意图；

图4示出了本公开所提供的另一种充放电电路的结构示意图；

图5示出了本公开所提供的另一种充放电电路的结构示意图；

图6示出了本公开所提供的一种电源管理设备的模块示意图；

图7示出了本公开所提供的一种用电系统的模块示意图。

图标：

100-充放电电路；101-外部电源接口；102-电池接口；103-检测接口；104-控制接口；105-第一二极管；106-场效应管；107-第一电阻；108-第二电阻；109-第三电阻；110-第一三极管；111-第二三极管；112-稳压二极管；113-第二二极管；114-第三二极管；115-第四电阻；116-第四二极管；117-第五电阻；200-外部电源，300-用电设备；400-电池；500-电源管理设备。

具体实施方式

下面将结合本公开中附图，对本公开中的技术方案进行清楚、完整地描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在对本公开进行详细地解释之前，先对本公开的应用场景予以介绍。

请参照图1，为本公开所提供的一种充放电电路100的结构示意图。充放电电路100包括外部电源接口101、电池接口102、检测接口103、控制接口104、第一二极管105、场效应管106、第一电阻107、第二电阻108、第三电阻109、第一三极管110、第二三极管111和稳压二极管112，检测接口103用于输出掉电检测信号，控制接口104用于接收放电控制信号，外部电源接口101分别与第一电阻107的第一端和第一二极管105的负极连接，第一电阻107的第二端和第一二极管105的正极均与稳压二极管112的负极连接，稳压二极管112的正极与第一三极管110的基极连接，第一三极管110的集电极与检测接口103连接且发射极接地，第一二极管105的正极还与场效应管106的漏极连接，场效应管106的源极分别与第二电阻108的第一端和电池接口连接，场效应管106的栅极分别与第二电阻108的第二端和第二三极管111的集电极连接，第二三极管111的基极与第三电阻109的第一端连接且发射极接地，第三电阻109的第二端与控制接口104连接。

用电设备300的运行需要电能，而电池400以及外部电源200均可以提供电能，且电池400可能还需要进行充电，那么当外部电源200正常工作时，可以向用电设备300供电，当然也可以向电池400充电，而当外部电源200断电时，可以通过电池400向用电设备300供电，而为了实现充电、放电和掉电等电源管理功能，提高电源管理的可靠性并降低成本，可以通过本公开所提供的充放电电路100来进行电源管理。

外部电源接口101可以用于接入外部电源200。其中，外部电源200可以与用电设备300并联在该外部电源接口101。

需要说明的是，本公开实施例对此外部电源200的类型不做具体限定，比如外部电源200可以用于提供220伏或380伏交流电。

电池接口102可以用于接入电池400，其中，电池400可以用于在外部电源200断电时向用电设备300供电。

检测接口103可以用于输出掉电检测信号，其中，掉电检测信号可以用于说明外部电源200是否断电，且当该掉电检测信号为高电平时，可以确定外部电源200断电。

控制接口104可以用于接收放电控制信号，其中，放电控制信号可以用于控制电池接口102向外部电源接口101放电，且该放电控制信号可以为高电平。

可选地，充放电电路100可以设置在电源管理设备500中，该电源管理设备500可以包括处理器(比如单片机)，检测接口103和控制接口104可以与处理器(比如单片机)连接，那么电源管理设备500可以在从检测接口103检测到掉电检测信号，并向控制接口104输入放电控制信号。

第一二极管105可以用于防止外部电源接口101的电压直接输入至电池接口102，从而防止电池400被烧毁。

第一三极管110可以用于将电路中的电信号转换为掉电检测信号。稳压二极管112可以在反向电压临近击穿电压时，稳压二极管112的两端的电压可以稳定在该击穿电压，从而起到稳定作用，那么在本公开实施例中，稳压二极管112即可以用于判断外部电源接口101的电压是否达到该击穿电压的作用。通过根据充放电电路的实际需求，选择相应规格的稳压二极管112，从而使稳压二极管112在外部电源接口101的电压正常时，反向击穿该稳压二极管112，电信号经过稳压二极管112到第一三极管110，使第一三极管110导通，掉电检测信号为低电平；相反的，若外部电源接口101断电，则稳压二极管112不会被反向击穿，第一三级管110不导通，掉电检测信号为高电平。由上述可知，第一三极管110和稳压二极管112可以共同组成掉电检测回路。

请继续参照图1，当外部电源接口101的电压正常时，即外部电源200正常时，第一电阻107、第一三极管110和稳压二极管112可以形成回路，第一三极管110的PN结(PNjunction)正向导通，稳压二极管112会产生恒定的电压，且电流经过场效应管106流向电池接口102，从而向电池400充电。其中，稳压二极管112的电压低于电池接口102的电压(即外部电源200的电压)，检测接口103为低电平，向电池400充电的电压可以为稳压二极管112的电压，加上第一三极管110的BE结压降，再减去场效应管106的二极管压降。当外部电源接口101断电，即外部电源200断电时，电池接口102的电压下降，且当外部电源接口101的电压低于稳压二极管112的电压时，第一三极管110不导通，检测接口103为非低电平(即高电平)，那么若控制接口104为高电平，则第二三极管111和场效应管106导通，电池接口102通过场效应管106和第一二极管105，向外部电源接口101供电。

在本公开实施例中，充放电电路100包括外部电源接口101、电池接口102、检测接口103、控制接口104、第一二极管105、场效应管106、第一电阻107、第二电阻108、第三电阻109、第一三极管110、第二三极管111和稳压二极管112，检测接口103用于输出掉电检测信号，控制接口104用于接收放电控制信号，外部电源接口101分别与第一电阻107的第一端和第一二极管105的负极连接，第一电阻107的第二端和第一二极管105的正极均与稳压二极管112的负极连接，稳压二极管112的正极与第一三极管110的基极连接，第一三极管110的集电极与检测接口103连接且发射极接地，第一二极管105的正极还与场效应管106的漏极连接，场效应管106的源极分别与第二电阻108的第一端和电池接口连接，场效应管106的栅极分别与第二电阻108的第二端和第二三极管111的集电极连接，第二三极管111的基极与第三电阻109的第一端连接且发射极接地，第三电阻109的第二端与控制接口104连接。由于根据检测接口103的掉电检测信号也可由于判断外部电源200是否断电，且控制接口104可以接收放电控制信号，那么当外部电源接口101的电压，即外部电源200正常时，可以向电池接口102供电，从而给电池400充电，而外部电源200断电时，也可以及时基于放电控制信号向外部电源接口101放电，从而在不需要人工操作的情况下实现了充电、放电和掉电的检测，提高了电源管理的可靠性并降低了成本。

可选地，请参照图2，充放电电路100还包括第二二极管113和第三二极管114，第二二极管113与第一电阻107串接，第三二极管114与稳压二极管112串接，第一电阻107的第二端和第二二极管113的正极连接，第二二极管113的负极和第一二极管105的正极均与第三二极管114的正极连接，第三二极管114的正极与稳压二极管112的负极连接。

为了防止外部电源200和地反接从而导致回路中的器件损坏，从而提高充放电电路100的安全性，可以设置与第一电阻107串接的第二二极管113以及与稳压二极管112串接的第三二极管114。

需要说明的是，第二二极管113也可以串接在第一电阻107的第一端。

其中，当充放电电路100还包括第二二极管113和第三二极管114时，向电池400充电的电压可以为稳压二极管112的电压，加上第一三极管110的BE结压降以及第三二极管114的压降，再减去场效应管106的二极管压降。

可选地，请参照图3，充放电电路100还包括第四电阻115，第四电阻115的一端连接在第一三极管110的基极与稳压二极管112的正极之间，另一端与第一三极管110的发射极连接。

其中，第四电阻115可以用于对回路中电流进行限流，提高充放电电路100的安全性。

可选地，请参照图4，充放电电路100还包括第四二极管116，第四二极管116串接在第二三极管111的集电极端，场效应管106的栅极分别与第二电阻108的第二端和第四二极管116的正极连接，第四二极管116的负极与第二三极管111的集电极连接。

为了防止电池400正负极反接而导致电路损坏，从而提高充放电电路100的安全性，可以设置与第二三极管111串接的第四二极管116。

可选地，请参照图5，充放电电路100还包括第五电阻117，第五电阻117的一端连接在第二三极管111的基极与第三电阻109的第一端之间，另一端与第二三极管111的发射极连接。

其中，第五电阻117可以用于对回路中电流进行限流，提高充放电电路100的安全性。

请参照图6，为本公开所提供的一种电源管理设备500的模块示意图。该电源管理设备500可以设置有如前述任一种的充放电电路100，电源管理设备500可以在根据检测接口103的掉电检测信号确定外部电源接口101断电时，向控制接口104发送放电控制信号，放电控制信号用于控制电池接口102向外部电源接口101放电。

其中，电源管理设备500中的处理器可以分别与检测接口103和控制接口104连接，并在掉电检测信号为高电平时，确定外部电源接口101断电，从而向控制接口104输出高电平作为放电控制信号。

上述电源管理设备500所具有的有益效果与充放电电路100所具有的有益效果相似，此处不再一赘述。

请参照图7，为本公开所提供的一种用电系统的模块示意图，该系统包括外部电源200、用电设备300、电池400和如前述任一种的电源管理设备500，外部电源200和用电设备300分别与外部电源接口101连接，电池400与电池接口102连接。

上述用电系统所具有的有益效果与充放电电路100所具有的有益效果相似，此处不再一赘述。

可选地，用电设备300包括闸机系统。

其中，当用电设备300包括闸机系统时，可以在外部电源200正常时，向闸机系统供电并向电池400充电，而当外部电源200断电时，可以及时通过电池400向闸机系统供电，意识闸机系统在外部电源200断电时及时开闸。开闸完成之后，可以不再向控制接口输出放电控制信号，从而停止电池400供电并使闸机系统断电。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种充放电电路，其特征在于，所述电路包括外部电源接口、电池接口、检测接口、控制接口、第一二极管、场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管、第二三极管和稳压二极管，所述检测接口用于输出掉电检测信号，所述控制接口用于接收放电控制信号，所述放电控制信号用于控制所述电池接口向所述外部电源接口放电；

所述外部电源接口分别与所述第一电阻的第一端和所述第一二极管的负极连接，所述第一电阻的第二端和所述第一二极管的正极均与所述稳压二极管的负极连接，所述稳压二极管的正极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与所述检测接口连接且发射极接地；

所述第一二极管的正极还与所述场效应管的漏极连接，所述场效应管的源极分别与所述第二电阻的第一端和所述电池接口连接，所述场效应管的栅极分别与所述第二电阻的第二端和所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极与所述第三电阻的第一端连接且发射极接地，所述第三电阻的第二端与所述控制接口连接。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第二二极管和第三二极管，所述第二二极管与所述第一电阻串接，所述第三二极管与所述稳压二极管串接，所述第一电阻的第二端和所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极和第一二极管的正极均与所述第三二极管的正极连接，所述第三二极管的正极与所述稳压二极管的负极连接。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第四电阻，所述第四电阻的一端连接在所述第一三极管的基极与所述稳压二极管的正极之间，另一端与所述第一三极管的发射极连接。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第四二极管，所述第四二极管串接在所述第二三极管的集电极端，所述场效应管的栅极分别与所述第二电阻的第二端和所述第四二极管的正极连接，所述第四二极管的负极与所述第二三极管的集电极连接。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端连接在所述第二三极管的基极与所述第三电阻的第一端之间，另一端与所述第二三极管的发射极连接。

6.一种电源管理设备，其特征在于，所述设备中设置有如权利要求1-5任一所述的电路；

所述电源管理设备在根据所述检测接口的所述掉电检测信号确定所述外部电源接口断电时，向所述控制接口发送所述放电控制信号，所述放电控制信号用于控制所述电池接口向所述外部电源接口放电。

7.一种用电系统，其特征在于，所述系统包括外部电源、用电设备、电池和如权利要求6所述的电源管理设备，所述外部电源和所述用电设备分别与所述外部电源接口连接，所述电池与所述电池接口连接。

8.如权利要求7所述的用电系统，其特征在于，所述用电设备包括闸机系统。

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