CN113013945A - 一种锂电池电动车充电器dc电压输出保护电路 - Google Patents

一种锂电池电动车充电器dc电压输出保护电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及充电器技术领域，具体涉及一种锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路，包括锂电池充电器开关电源电路U1，所述锂电池充电器开关电源电路U1的输入电源线L端和N端用于连接到市电220V电源上，且该锂电池充电器开关电源电路U1输出两路电压；其中，一路12V电压连接至电阻R2的一端，电阻R4的一端，IC1LM339内部的第一路电压比较器的3脚，电阻R12的一端，蜂鸣器Y1的正极，单向可控硅VT1的1脚，电阻R17的一端和继电器J1的一端；另一路48V电压连接至电阻R1的一端，电阻R7的一端，电阻R9的一端和常开触点J1‑1的一端；本发明提供的锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路，可有效的实现锂电池的过压、过温和过充保护，确保锂电池的使用安全。

Description

一种锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路
技术领域
本发明涉及充电器技术领域，具体涉及一种锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路。
背景技术
充电器通常指的是一种将交流电转换为低压直流电的设备，充电器在各个领域应用广泛，特别是在生活领域被广泛用于手机、相机、电动车等用电设备。近年来，锂电池以其特有的性能优势被作为储能电源和动力电源而广泛应用于多个行业，随着锂电池供电行业的快速发展与应用领域的拓展，锂电池的充放电安全性也被广泛关注。
锂电池在使用过程中，过充电、过放电或过电流都会影响到电池的使用寿命，为了确保使用安全，锂电池的充放电电路中都会加装保护板，特别是针对充电电路，一旦过充容易造成爆炸等危险，行业内针对锂电池的充电电路保护设计有着严格的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路，其特征在于，包括锂电池充电器开关电源电路U1，所述锂电池充电器开关电源电路U1的输入电源线L端和N端用于连接到市电220V电源上，且该锂电池充电器开关电源电路U1输出两路电压；
其中，一路12V电压连接至电阻R2的一端，电阻R4的一端，IC1 LM339内部的第一路电压比较器的3脚，电阻R12的一端，蜂鸣器Y1的正极，单向可控硅VT1的1脚，电阻R17的一端和继电器J1的一端；
另一路48V电压连接至电阻R1的一端，电阻R7的一端，电阻R9的一端和常开触点J1-1的一端；
所述电阻R2的另一端连接至电阻R3的一端和IC1 LM339内部的第三路电压比较器的8脚，所述电阻R3的另一端接地；
所述电阻R4的另一端连接至电阻R5的一端，稳压管VD1的一端和电阻R23的一端；所述电阻R5的另一端连接至IC1 LM339内部的第一路电压比较器的4脚和电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接地；所述稳压管VD1的另一端接地，所述电阻R23的另一端连接至IC1LM339内部的第二路电压比较器的6脚和电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端接地；
所述电阻R12的另一端连接至发光二极管LED1的一端，所述发光二极管LED1的另一端连接至蜂鸣器Y1的负极和三极管Q1的集电极；
单向可控硅VT1的2脚连接至电阻R11的一端，3脚连接至电阻R15的一端，电阻R14的一端和电阻R13的一端，所述电阻R15的另一端连接至三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极连接至电阻R17的另一端、三极管Q3的集电极和三极管Q4的基极；所述电阻R14的另一端接地，所述电阻R13的另一端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地；
所述电阻R11的另一端连接至二极管D1的负极和二极管D4的负极，所述二极管D1的正极连接至IC1 LM339内部的第一路电压比较器的2脚，所述二极管D4的正极连接至IC1LM339内部的第二路电压比较器的1脚；
所述继电器J1的另一端连接至三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的发射极接地；
所述电阻R1的另一端连接至热敏电阻RT1的一端，所述热敏电阻RT1的另一端连接至IC1 LM339内部的第二路电压比较器的7脚和电阻R33的一端，所述电阻R33的另一端接地；
所述电阻R7的另一端连接至IC1 LM339内部的第三路电压比较器的9脚和电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端接地；
所述电阻R9的另一端连接至IC1 LM339内部的第一路电压比较器的5脚和电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端接地；
所述常开触点J1-1的另一端连接至48V电压输出端正极和二极管D5的正极；
所述二极管D5的负极连接至电阻R18的一端，所述电阻R18的另一端连接至稳压管VD2的一端、二极管D2的负极、电阻R19的一端、电阻R20的一端和二极管D3的正极；
所述稳压管VD2的另一端接地和连接至48V电压输出端负极；
所述二极管D2的正极连接至电阻R19的另一端、电阻R21的一端和电容C1的一端，所述电阻R21的另一端连接至三极管Q5的基极，所述电容C1的另一端接地；
所述电阻R20的另一端接地，所述二极管D3的负极连接至三极管Q5的发射极，所述三极管Q5的集电极连接至电阻R22的一端，所述电阻R22的另一端连接至三极管Q6的基极，所述三极管Q6的发射极接地，集电极连接至电阻R16的一端和三极管Q3的基极；所述三极管Q3的发射极接地；
所述电阻R16的另一端连接至IC1 LM339内部的第三路电压比较器的14脚。
优选地，所述IC1 LM339内部的第一路电压比较器的12脚接地。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路，可有效的实现锂电池的过压、过温和过充保护，确保锂电池的使用安全。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
附图说明
图1示出为本发明提供的一种锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。
结合图1所示，本发明提供了一种锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路，包括锂电池充电器开关电源电路U1，所述锂电池充电器开关电源电路U1的输入电源线L端和N端用于连接到市电220V电源上，且该锂电池充电器开关电源电路U1输出两路电压；
其中，一路12V电压连接至电阻R2的一端，电阻R4的一端，IC1 LM339内部的第一路电压比较器的3脚，电阻R12的一端，蜂鸣器Y1的正极，单向可控硅VT1的1脚，电阻R17的一端和继电器J1的一端；
另一路48V电压连接至电阻R1的一端，电阻R7的一端，电阻R9的一端和常开触点J1-1的一端；
所述电阻R2的另一端连接至电阻R3的一端和IC1 LM339内部的第三路电压比较器的8脚，所述电阻R3的另一端接地；
所述电阻R4的另一端连接至电阻R5的一端，稳压管VD1的一端和电阻R23的一端；所述电阻R5的另一端连接至IC1 LM339内部的第一路电压比较器的4脚和电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接地；所述稳压管VD1的另一端接地，所述电阻R23的另一端连接至IC1LM339内部的第二路电压比较器的6脚和电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端接地；
所述电阻R12的另一端连接至发光二极管LED1的一端，所述发光二极管LED1的另一端连接至蜂鸣器Y1的负极和三极管Q1的集电极；
单向可控硅VT1的2脚连接至电阻R11的一端，3脚连接至电阻R15的一端，电阻R14的一端和电阻R13的一端，所述电阻R15的另一端连接至三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极连接至电阻R17的另一端、三极管Q3的集电极和三极管Q4的基极；所述电阻R14的另一端接地，所述电阻R13的另一端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地；
所述电阻R11的另一端连接至二极管D1的负极和二极管D4的负极，所述二极管D1的正极连接至IC1 LM339内部的第一路电压比较器的2脚，所述二极管D4的正极连接至IC1LM339内部的第二路电压比较器的1脚；
所述继电器J1的另一端连接至三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的发射极接地；
所述电阻R1的另一端连接至热敏电阻RT1的一端，所述热敏电阻RT1的另一端连接至IC1 LM339内部的第二路电压比较器的7脚和电阻R33的一端，所述电阻R33的另一端接地；
所述电阻R7的另一端连接至IC1 LM339内部的第三路电压比较器的9脚和电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端接地；
所述电阻R9的另一端连接至IC1 LM339内部的第一路电压比较器的5脚和电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端接地；
所述常开触点J1-1的另一端连接至48V电压输出端正极和二极管D5的正极；
所述二极管D5的负极连接至电阻R18的一端，所述电阻R18的另一端连接至稳压管VD2的一端、二极管D2的负极、电阻R19的一端、电阻R20的一端和二极管D3的正极；
所述稳压管VD2的另一端接地和连接至48V电压输出端负极；
所述二极管D2的正极连接至电阻R19的另一端、电阻R21的一端和电容C1的一端，所述电阻R21的另一端连接至三极管Q5的基极，所述电容C1的另一端接地；
所述电阻R20的另一端接地，所述二极管D3的负极连接至三极管Q5的发射极，所述三极管Q5的集电极连接至电阻R22的一端，所述电阻R22的另一端连接至三极管Q6的基极，所述三极管Q6的发射极接地，集电极连接至电阻R16的一端和三极管Q3的基极；所述三极管Q3的发射极接地；
所述电阻R16的另一端连接至IC1 LM339内部的第三路电压比较器的14脚。
进一步的，本发明中，所述IC1 LM339内部的第一路电压比较器的12脚接地。
本发明提供的锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路的工作原理是：
首先将图1中锂电池充电器开关电源电路U1的220V输入电源线L端和N端连接到市电220V电源线上，此时在锂电池充电器开关电源电路U1的输出端将输出两路电压：一路12V电压和一路48V电压；12V电压给IC1 LM339四路电压比较器组成的一种锂电池电动车DC电压输出保护电路供电，IC1 LM339四路电压比较器第一路组成了48V电压过压保护电路。
本发明中，LM339，即四路差动比较器，是在电压比较器芯片内部装有四个独立的电压比较器，是一种常见的集成电路，主要应用于高压数字逻辑门电路。
其中，组成过压电路保护电路原理：
+12V电压经电阻R4降压，稳压管VD1稳压输出9V稳定电压，经电阻R5和电阻R6分压后输出3V电压连接到IC1 LM339内部的第一路电压比较器反相输入端4脚，作为固定电压；另外48V电压经电阻R9和电阻R10连接到地，分压后输出约2.5V电压连接到IC1 LM339内部的第一路电压比较器正相输入端5脚，此时因IC1 LM339内部的第一路电压比较器的正相输入端电压2.5V低于反相输入端3V，使IC1 LM339内部的第一路电压比较器的输出端2脚无电压输出，使单向可控硅VT1无触发电压而仍处于截止状态。
IC1 LM339内部的第二路电压比较器用于过温保护监测电路：
IC1 LM339内部的第二路电压比较器的反相输入6脚经电阻R23和电阻R24分压后输出5V电压连接到第二路电压比较器的输入端6脚，此5V电压为固定电压，另外48V电压经电阻R1与热敏电阻RT1串联后，在常温状态下经电阻R33到地分压后输出4.2V电压连接到IC1 LM339内部的第二路电压比较器的正相输入端7脚，此时因7脚正相输入端电压低于6脚反相输入端电压，使IC1LM339内部的第二路电压比较器的输出端1脚仍处于低电平，使单向可控硅VT1不导通，
另外用IC1 LM339内部的第三路电压比较器组成了锂电池防过充自动断电保护电路，组成：+12V电压经电阻R2和电阻R3到地分压后输出2.9V固定电压连接到IC1 LM339内部的第三路电压比较器的反相输入端8脚，同时+48V电压经电阻R7和电阻R8到地分压后输出3.5V电压作为取样电压连接到IC1LM339内部的第三路电压比较器的正相输入端9脚，由于正相输入端9脚电压3.5V高于反相输入端8脚2.9V，此时在IC1 LM339内部的第三路电压比较器的输出端14脚输出高电平，经电阻R16连接到三极管Q3的基极，使三极管Q3导通，集电极处于低电平，使三极管Q4的基极处于低电平，三极管Q4处于截止状态，使继电器J1线圈不得电，继电器J1不工作，常开触点J1-1仍处于断开状态，使锂电池充电器开关电源电路U1的48V电压经常开触点J1-1仍断开状态，使48V充电头仍无48V电压输出，此时再将锂电池充电器开关电源电路U1的DC输出端48V充电头连接到48V锂电池上后，48V锂电池电压通过二极管D5正向导通后经电阻R18降压后，经稳压管VD2稳压后输出12V电压，经电阻R19向电容C1充电的同时经电阻R21连接到三极管Q5的基极，使三极管Q5导通，12V电压经二极管D3正向导通后连接到三极管Q5的发射极，使三极管Q5集电极输出12V电压经电阻R22降压连接到三极管Q6的基极，使三极管Q6导通，集电极输出低电平，使三极管Q3基极处于低电平，三极管Q3截止，此时锂电池充电器开关电源电路U1输出的12V电压经电阻R17连接到三极管Q4基极，使三极管Q4导通，使继电器J1线圈得电工作，常开触点J1-1吸合，使锂电池充电器开关电源电路U1输出的48V电压经常开触点J1-1吸合后输出48V电压给48V锂电池充电，在锂电池充电时，会使锂电池充电器开关电源电路U1输出的48V电压产生一定的压降，此压降会使48V电压降为46V电压，此时使IC1 LM339内部的第三路电压比较器的正相输入端9脚电压由3.5V降压为2.5V左右，此时IC1 LM339内部的第三路电压比较器的正相输入端9脚电压由2.5V低于反相输入端8脚的3.5V电压，此时第三路电压比较器的输出端输出低电平，使三极管Q3截止，使三极管Q4仍处于导通状态，继电器J1保持工作，48V锂电池保持充电，此时在很短时间电容C1很快被充满电，当电容C1充满电后，使三极管Q5基极电压处于高电平，三极管Q5截止，使三极管Q6截止，此时因三极管Q3也已处于截止状态，使三极管Q4仍处于导通状态，继电器J1仍保持得电工作状态，48V输出仍保持充电状态，当48V锂电池在一定时间充满后，锂电池充电器开关电源电路U1输出的48V电压压降很小，接近48V电压后，此时在IC1LM339内部的第三路电压比较器的正相输入端9脚电压恢复到3.5V左右时，此时将高于反相输入端8脚电压2.9V，此时在输出端14脚将输出高电平使三极管Q3导通，使三极管Q4截止，继电器J1失电不工作，常开触点J1-1断开，从而断开48V输出电压，使锂电池在充满电后自动断开充电，从而达到充满电后，自动断电，从而保护锂电池不会被过充而发生过热、鼓包和发生火灾等状况，此时当拔下48V充电插头后，电容C1上所充电压通过二极管D2正向导通后通过电阻R20到地快速放电。
过温保护电路阐述：
当锂电池在充电状态下，因某些原因使锂电池充电器开关电源电路U1内部温度过高时，超过原设定的温度时，此时热敏电阻RT1因检测到高温时，热敏电阻RT1的阻值变小，使IC1 LM339内部的第二路电压比较器的7脚正相输入端电压由原来的4.2V电压升高到5.5V电压，高于第二路电压比较器的6脚反相输入端的固定电压5V，使第二路电压比较器的输出端1脚输出高电平经二极管D4正向导通后，输出高电平经电阻R11使单向可控硅VT1的2脚触发脚得电被触发导通，3脚输出12V电压分两路：一路12V电压经电阻R15连接到三极管Q2的基极，使三极管Q2导通，集电极输出低电平，使三极管Q4截止，继电器J1线圈失电，常开触点J1-1断开，从而断开锂电池充电器开关电源电路U1的48V电压，从而达到在充电时应某些原因引起的充电器内温度过高而引起充电器损坏或火灾，单向可控硅VT1的3脚输出的12V另一路12V电压经电阻R13使三极管Q1导通，使蜂鸣器Y1和发光二极管LED1得电工作，从而发出声光报警，提示过温保护声光提示。
过压保护电路阐述：
当锂电池充电器开关电源电路U1输出的48V充电电压因某些原因发生电压升高，会使锂电池因充电电压过高而发生过热短路发生爆炸和火灾等危险，当48V充电电压超过55V电压时，经IC1 LM339内部的第一路电压比较器的正相输入端5脚电压由原来的约2.5V电压将升高至3.3V电压，此电压高于IC1LM339内部的第一路电压比较器的反相输入端4脚电压，使IC1 LM339内部的第一路电压比较器的输入端2脚输出高电平经二极管D1正向导通后输出高电平经电阻R11触发单向可控硅VT1的2脚，使单向可控硅VT1触发导通，3脚输出12V电压分两路，一路经电阻R15连接到三极管Q2基极，使三极管Q2导通，三极管Q4截止，继电器J1失电不工作，常开触点J1-1处于断开状态，无48V电压输出，从而达到因48V电压升高而烧坏锂电池充电器或烧坏锂电池而发生危险事故，单向可控硅VT1的3脚输出的12V电压另一路经电阻R13连接到三极管Q1的基极，使三极管Q1导通，从而使蜂鸣器Y1和发光二极管LED1得电工作，从而发出声光报警提示，电阻R14为单向可控硅VT1的负载电阻。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路，其特征在于，包括锂电池充电器开关电源电路U1，所述锂电池充电器开关电源电路U1的输入电源线L端和N端用于连接到市电220V电源上，且该锂电池充电器开关电源电路U1输出两路电压；
其中，一路12V电压连接至电阻R2的一端，电阻R4的一端，IC1 LM339内部的第一路电压比较器的3脚，电阻R12的一端，蜂鸣器Y1的正极，单向可控硅VT1的1脚，电阻R17的一端和继电器J1的一端；
另一路48V电压连接至电阻R1的一端，电阻R7的一端，电阻R9的一端和常开触点J1-1的一端；
所述电阻R2的另一端连接至电阻R3的一端和IC1 LM339内部的第三路电压比较器的8脚，所述电阻R3的另一端接地；
所述电阻R4的另一端连接至电阻R5的一端，稳压管VD1的一端和电阻R23的一端；所述电阻R5的另一端连接至IC1 LM339内部的第一路电压比较器的4脚和电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接地；所述稳压管VD1的另一端接地，所述电阻R23的另一端连接至IC1 LM339内部的第二路电压比较器的6脚和电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端接地；
所述电阻R12的另一端连接至发光二极管LED1的一端，所述发光二极管LED1的另一端连接至蜂鸣器Y1的负极和三极管Q1的集电极；
单向可控硅VT1的2脚连接至电阻R11的一端，3脚连接至电阻R15的一端，电阻R14的一端和电阻R13的一端，所述电阻R15的另一端连接至三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极连接至电阻R17的另一端、三极管Q3的集电极和三极管Q4的基极；所述电阻R14的另一端接地，所述电阻R13的另一端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地；
所述电阻R11的另一端连接至二极管D1的负极和二极管D4的负极，所述二极管D1的正极连接至IC1 LM339内部的第一路电压比较器的2脚，所述二极管D4的正极连接至IC1LM339内部的第二路电压比较器的1脚；
所述继电器J1的另一端连接至三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的发射极接地；
所述电阻R1的另一端连接至热敏电阻RT1的一端，所述热敏电阻RT1的另一端连接至IC1 LM339内部的第二路电压比较器的7脚和电阻R33的一端，所述电阻R33的另一端接地；
所述电阻R7的另一端连接至IC1 LM339内部的第三路电压比较器的9脚和电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端接地；
所述电阻R9的另一端连接至IC1 LM339内部的第一路电压比较器的5脚和电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端接地；
所述常开触点J1-1的另一端连接至48V电压输出端正极和二极管D5的正极；
所述二极管D5的负极连接至电阻R18的一端，所述电阻R18的另一端连接至稳压管VD2的一端、二极管D2的负极、电阻R19的一端、电阻R20的一端和二极管D3的正极；
所述稳压管VD2的另一端接地和连接至48V电压输出端负极；
所述二极管D2的正极连接至电阻R19的另一端、电阻R21的一端和电容C1的一端，所述电阻R21的另一端连接至三极管Q5的基极，所述电容C1的另一端接地；
所述电阻R20的另一端接地，所述二极管D3的负极连接至三极管Q5的发射极，所述三极管Q5的集电极连接至电阻R22的一端，所述电阻R22的另一端连接至三极管Q6的基极，所述三极管Q6的发射极接地，集电极连接至电阻R16的一端和三极管Q3的基极；所述三极管Q3的发射极接地；
所述电阻R16的另一端连接至IC1 LM339内部的第三路电压比较器的14脚。
2.根据权利要求1所述的锂电池电动车充电器DC电压输出保护电路，其特征在于，所述IC1 LM339内部的第一路电压比较器的12脚接地。
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