CN117277508A - 一种电池欠压自动关断保护电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种电池欠压自动关断保护装置及电子设备，包括电池输入控制电路、电压比较与保护电路、稳压电路以及电池输出控制电路，电池通过电池输入控制电路连接稳压电路，稳压电路连接电压比较与保护电路和电池输出控制电路，电压比较与保护电路连接电池输入控制电路，其中，电池输入控制电路在初始接入电池时将电池电压输出至稳压电路，稳压电路用于将电池电压转化为稳定电压输出给电压比较与保护电路和电池输出控制电路，电池输出控制电路用于控制稳定电压输出给负载，电压比较与保护电路连接参考电源，并将稳定电压与参考电源提供的预设参考电压进行比较以判断电池是否欠压，当判断欠压时切断电池输入控制电路，从而有效防止电池过度放电。
Description
技术领域
本发明涉及电池控制装置，特别是涉及一种电池欠压自动关断保护电路及电子设备。
背景技术
随着家用移动电动工具数量不断增加，电池的用量也越来越多，为提高电池的利用率，与电池配套的充放电设备的需求也越来越大。但目前传统的设备待机功耗大，都在耗安级电流以上，这样长时间容易将电池的电放空从而影响电池的寿命及不符合环保节能要求。现常用的解决方法是在设备的输入端增加开关，但因产品的限制性，有些产品无法增加开关，而且增加开关的设计，在进行开关操作时因瞬间电流大容易损坏产品。此外，在高风险环境中(如加油站等场合)使用时，由于开关瞬间电流大会产生火花，还有发生火灾的风险。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种能够实现精确监测和保护的电池欠压自动关断保护电路及电子设备。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池欠压自动关断保护装置，包括电池输入控制电路、电压比较与保护电路、稳压电路以及电池输出控制电路，电池通过所述电池输入控制电路连接所述稳压电路，所述稳压电路连接所述电压比较与保护电路和所述电池输出控制电路，所述电压比较与保护电路连接所述电池输入控制电路，其中，所述电池输入控制电路在初始接入电池时将电池电压输出至所述稳压电路，所述稳压电路用于将电池电压转化为稳定电压输出给所述电压比较与保护电路和所述电池输出控制电路，所述电池输出控制电路用于控制所述稳定电压输出给负载，所述电压比较与保护电路连接参考电源，并将所述稳定电压与所述参考电源提供的预设参考电压进行比较以判断所述电池是否欠压，当判断欠压时切断所述电池输入控制电路。
进一步地：
所述电池输入控制电路包括电容、分压电路、第一开关管以及第三开关管，所述电容和所述分压电路串联在所述电池的正负极之间，所述分压电路的分压点连接所述第三开关管的控制端，所述第三开关管的控制端还连接所述电压比较与保护电路的输出端，所述第三开关管的输出端连接所述第一开关管的控制端，所述电池通过所述第一开关管连接所述稳压电路。
所述电压比较与保护电路包括电源管理IC和电阻分压网络，所述电阻分压网络连接所述参考电源以产生所述预设参考电压，所述电源管理IC的电压输入端连接所述稳压电路的输出端，所述电源管理IC的输出端连接所述第三开关管的控制端。
所述电源管理IC的输出端通过二极管与所述第三开关管的控制端相连。
所述稳压电路采用稳压器。
所述电池输出控制电路包括MCU与开关电路，所述稳压电路与所述MCU相连以向所述MCU提供稳定电压，所述电池通过所述开关电路连接负载，所述MCU控制所述开关电路的通断。
所述开关电路包括第二开关管和第四开关管，所述MCU连接所述第四开关管的控制端，所述第四开关管的输出端连接所述第二开关管的控制端，所述电池通过所述第二开关管向负载供电。
所述电池输出控制电路包括MCU与开关电路，所述稳压电路与所述MCU相连以向所述MCU提供稳定电压，所述MCU控制所述开关电路的通断，所述开关电路包括第二开关管和第四开关管，所述MCU连接所述第四开关管的控制端，所述第四开关管的输出端连接所述第二开关管的控制端，所述电池通过所述第二开关管向负载供电，所述第一开关管和所述第二开关管依次连接在所述电池与所述稳压电路之间。
一种电子设备，包括电池和负载，还包括所述的电池欠压自动关断保护装置。
本发明具有如下有益效果：
本发明的电池欠压自动关断保护装置能够实现电池的安全使用和有效管理，通过精确监测电池的电压和负载状态，合理分配电源供应，并在必要时自动切断电池与负载的联系确保电池电压不进行过放，保护了电池用电安全，也延长了电池的使用寿命。同时，电路在工作时也能够保持较低的功耗，减少了能量的浪费，提高了电池的利用率，符合环保节能的要求。
本发明的电池欠压自动关断保护装置安全性高，通过实时监控的电压比较和欠压保护机制，电路能够防止电池过度放电，保护电池的安全性，同时也避免了因开关瞬间电流过大而产生的火灾风险。
本发明中各模块通过连接协同工作，有效实现了电池电压实时监测与管理、稳压输出、电压比较与保护以及控制等功能，使得电路在提供稳定电源的同时，能够有效地保护电池，放置过度放电，延长其使用寿命。
本发明实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。
附图说明
图1为本发明实施例的电池欠压自动关断保护装置的电路图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1，本发明实施例提供一种电池欠压自动关断保护装置，包括电池输入控制电路、电压比较与保护电路、稳压电路以及电池输出控制电路，电池BATTERY通过所述电池输入控制电路连接所述稳压电路，所述稳压电路连接所述电压比较与保护电路和所述电池输出控制电路，所述电压比较与保护电路连接所述电池输入控制电路，其中，所述电池输入控制电路在初始接入电池时将电池电压输出至所述稳压电路，所述稳压电路用于将电池电压转化为稳定电压输出给所述电压比较与保护电路和所述电池输出控制电路，所述电池输出控制电路用于控制所述稳定电压输出给负载，所述电压比较与保护电路连接参考电源，并将所述稳定电压与所述参考电源提供的预设参考电压进行比较以判断所述电池是否欠压，当判断欠压时切断所述电池输入控制电路。
本发明电池欠压自动关断保护装置中的各模块通过连接协同工作，有效实现了电池电压实时监测和管理、稳压输出、电压比较与保护以及控制等功能，使得电路在提供稳定电源的同时，能够有效地保护电池，放置过度放电，延长其使用寿命。
在优选的实施例中，所述电池输入控制电路包括电容C4、分压电路(如电阻R9、R10)、第一开关管Q1以及第三开关管Q3，所述电容C4和所述分压电路串联在所述电池BATTERY的正负极之间，所述分压电路的分压点连接所述第三开关管Q3的控制端，所述第三开关管Q3的控制端还连接所述电压比较与保护电路的输出端，所述第三开关管Q3的输出端连接所述第一开关管Q1的控制端，所述电池通过所述第一开关管Q1连接所述稳压电路。
在优选的实施例中，所述电压比较与保护电路包括电源管理IC U8和电阻分压网络(如电阻R11、R82)，所述电阻分压网络连接所述参考电源B+以产生所述预设参考电压，所述电源管理IC U8的电压输入端连接所述稳压电路的输出端，所述电源管理IC U8的输出端连接所述第三开关管的控制端。
在优选的实施例中，所述电源管理IC的输出端通过二极管D9与所述第三开关管Q3的控制端相连。
在优选的实施例中，所述稳压电路采用LDO稳压器U6。
在优选的实施例中，所述电池输出控制电路包括MCU与开关电路，所述稳压电路与所述MCU相连以向所述MCU提供稳定电压，所述电池通过所述开关电路连接负载，所述MCU控制所述开关电路的通断。
在优选的实施例中，所述开关电路包括第二开关管Q2和第四开关管Q4，所述MCU连接所述第四开关管Q4的控制端，所述第四开关管Q4的输出端连接所述第二开关管Q2的控制端，所述电池通过所述第二开关管Q2向负载供电。
在优选的实施例中，所述电池通过所述第二开关管Q2向负载供电，所述第一开关管Q1和所述第二开关管Q2依次连接在所述电池与所述稳压电路之间。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括电池和负载，以及前述实施例的电池欠压自动关断保护装置。
以下进一步描述本发明具体实施例的电池欠压自动关断保护装置的工作过程。
当电池插入瞬间，给电容C4充电，在电容C4刚开始充电瞬间是等同短路的，所以可等效电池电压是经电阻R9和R10分压后使开关管Q3导通。当开关管Q3导通后，将开关管Q1的VGS偏置从而使开关管Q1导通。开关管Q1导通后将电池电压传输给LDO稳压器U6从而输出5V供电电压，5V供电电压此时给电源管理IC U8供电。同时，参考电源B+的电压经R82和R11分压形成参考电压送至电源管理IC U8的3脚，与电源管理IC U8的5V供电电压进行比较。因VCC的5V高与3脚设定的参考电压，从而使电源管理IC U8的4脚输出5V高电平，经二极管D9后给开关管Q3的基极供电，从而使开关管Q3常期导通。因开关管Q3常期导通，所以开关管Q1也长期导通，从而电池电压一直给U6供电，而U6则会输出一稳定的5V电压给MCU及电源管理IC U8，从而使整个产品工作或待机状态。当MCU检测到电池或负载正常时则会对开关管Q4的基极EN3输出高电平从而使开关管Q4导通，开关管Q4导通后则开关管Q2同时也导通，此时电池电压给开关管Q2给设备供电。在此过程中，电池会不断消耗电能，当电池的电压降低到一定的电压时，此时电源管理IC U8上输入的与3脚的参考电压相比的电压也随着降低，当该电压降到设定的欠值时(即低于3脚的参考电压时)，电源管理IC U8会关断4脚对开关管Q3的输出，从而开关管Q3的基极接地而关断开关管Q3。由于开关管Q3关闭，所以开关管Q1也会断开，此时就将电池电压与负载隔断，确保电池电压不进行过度放电从而保护电池的安全性。从而，本实施例的电路可以有效地实现电池的安全使用和有效管理。
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
Claims (9)
1.一种电池欠压自动关断保护装置，其特征在于，包括电池输入控制电路、电压比较与保护电路、稳压电路以及电池输出控制电路，电池通过所述电池输入控制电路连接所述稳压电路，所述稳压电路连接所述电压比较与保护电路和所述电池输出控制电路，所述电压比较与保护电路连接所述电池输入控制电路，其中，所述电池输入控制电路在初始接入电池时将电池电压输出至所述稳压电路，所述稳压电路用于将电池电压转化为稳定电压输出给所述电压比较与保护电路和所述电池输出控制电路，所述电池输出控制电路用于控制所述稳定电压输出给负载，所述电压比较与保护电路连接参考电源，并将所述稳定电压与所述参考电源提供的预设参考电压进行比较以判断所述电池是否欠压，当判断欠压时切断所述电池输入控制电路。
2.如权利要求1所述的电池欠压自动关断保护装置，其特征在于，所述电池输入控制电路包括电容、分压电路、第一开关管以及第三开关管，所述电容和所述分压电路串联在所述电池的正负极之间，所述分压电路的分压点连接所述第三开关管的控制端，所述第三开关管的控制端还连接所述电压比较与保护电路的输出端，所述第三开关管的输出端连接所述第一开关管的控制端，所述电池通过所述第一开关管连接所述稳压电路。
3.如权利要求2所述的电池欠压自动关断保护装置，其特征在于，所述电压比较与保护电路包括电源管理IC和电阻分压网络，所述电阻分压网络连接所述参考电源以产生所述预设参考电压，所述电源管理IC的电压输入端连接所述稳压电路的输出端，所述电源管理IC的输出端连接所述第三开关管的控制端。
4.如权利要求3所述的电池欠压自动关断保护装置，其特征在于，所述电源管理IC的输出端通过二极管与所述第三开关管的控制端相连。
5.如权利要求3所述的电池欠压自动关断保护装置，其特征在于，所述稳压电路采用LDO稳压器。
6.如权利要求1至5任一项所述的电池欠压自动关断保护装置，其特征在于，所述电池输出控制电路包括MCU与开关电路，所述稳压电路与所述MCU相连以向所述MCU提供稳定电压，所述电池通过所述开关电路连接负载，所述MCU控制所述开关电路的通断。
7.如权利要求6所述的电池欠压自动关断保护装置，其特征在于，所述开关电路包括第二开关管和第四开关管，所述MCU连接所述第四开关管的控制端，所述第四开关管的输出端连接所述第二开关管的控制端，所述电池通过所述第二开关管向负载供电。
8.如权利要求2至5任一项所述的电池欠压自动关断保护装置，其特征在于，所述电池输出控制电路包括MCU与开关电路，所述稳压电路与所述MCU相连以向所述MCU提供稳定电压，所述MCU控制所述开关电路的通断，所述开关电路包括第二开关管和第四开关管，所述MCU连接所述第四开关管的控制端，所述第四开关管的输出端连接所述第二开关管的控制端，所述电池通过所述第二开关管向负载供电，所述第一开关管和所述第二开关管依次连接在所述电池与所述稳压电路之间。
9.一种电子设备，包括电池和负载，其特征在于，还包括如权利要求1至8任一项所述的电池欠压自动关断保护装置。
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