CN202424138U - 充电电源保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电电源保护电路，其包括：一耗电设备，消耗电源保护电路的电能；一开关装置，控制耗电设备与电源的连通与断开；一电压检测装置，检测电源的电压值，根据电压值控制耗电设备与电源的连通与断开。本实用新型能够解决现有保护电路元器件多、功耗大、体积大和寿命短的问题，从而能够提高电池的使用效率和寿命，并且降低因多余元器件而导致的高成本，最终提高电池性能。

Description

充电电源保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种设备的充电保护电路，特别是涉及一种电容电池或充电电池的保护电路。

背景技术

充电电池，是充电次数有限的可充电的电池，主要有镍镉、镍氢、锂离子、铅蓄、铁锂五种类型。电容电池实际上就是一个电容器，只是由于其容量比通常的电容器大得多，对外表现和电池相同，因此取名“电容电池”，也有称作“超级电容”，是上世纪七、八十年代发展起来的一种新型的储能装置。它是一种介于传统电容器与电池之间，具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容储能电能，因而不同于传统的化学电能。电容电池的突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽。

由于单体电池的电压较低，在生产或使用中又会出现单体差异，许多情况下需要串联使用。此时，单体的差异会造成加速失效。例如：在串联电路中，当每个电容容量降低，他就会提前被充电至额定电压，而整体电压还未达到预定值，则充电会继续进行，这时会使那个容量降低的电池因过压而击穿失效。因此，需要一种保护电路，当串联回路中的电容电池或电池单体达到预定电压值时，应启动旁路电路，防止电压继续升高，达到保护电容电池或电池单体的目的。但现有技术存在诸多不足：(1)元器件多，(2)电路功耗大，(3)电路体积大，(4)实现难(5)元器件寿命短等。一个好的保护电路要简单、便于安装实施、功耗小，否者当电池被放置一定时间后，电池的能量会完全被保护电路耗尽，反而弊大于利，适得其反。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中电路复杂、实现难的缺陷，本实用新型提供了一种元器件个数少、电路简化的电源保护电路。其次，为了克服现有技术中电路功耗大，从而使得电源电量被保护电路消耗，电源效率大大降低的问题，本实用新型提供了一种功耗较低的电源保护电路。最后，为了克服现有技术中开关设备寿命短、更换频繁的缺陷，本实用新型提供了一种具有滞回特性的电源保护电路。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种电源保护电路，其特点在于，其包括：一耗电设备，用于消耗电源保护电路中的电能，直至电源电压降低到额定值；一开关装置，用于控制耗电设备与电源的连通与断开；一电压检测装置，用于检测电源的电压值，根据电压值控制耗电设备与电源的连通与断开。

整个电路主要由耗电设备、开关装置、电压检测装置组成。耗电设备与开关装置之间串联并且与电压检测装置并联，组成一个整体，即：电源保护电路。整个电路又并联在电容电池或电池的两端，起到保护电池的效果。

其中，该耗电设备主要起消耗电量的作用，使用功率电阻，可由实现耗能效果的其他耗电设备组成；该开关装置主要起开关的作用，可使用MOSFET(金氧半场效晶体管)，控制耗能电路的导通与断开；该电压控制芯片负责实时监控电源电压，其本身有一阈值，当电压高于阈值时，电压监控芯片输出高电平，触发MOSFET使其导通；当电压低于阈值时，电压监控芯片输出低电平，触发MOSFET使其断开。整个保护电路的功耗主要由电压监控芯片产生，而现有电压监控芯片可做到工作电流小于1uA，这个电流远小于电容电池的漏电流，所以，此时电压监控芯片的功耗小到可以忽略的程度。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型能够解决现有保护电路元器件多、功耗大、体积大和寿命短的问题，从而能够提高电池的使用效率和寿命，并且降低因多余元器件而导致的高成本，最终提高电池性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，本实用新型的该电源保护电路主要包括：一功率电阻3、一MOSFET 2、一电压监控芯片4。

首先，功率电阻3与MOSFET2之间串联并且与电压监控芯片4并联，组成一个整体，整个电路又并联在需保护电源1的两端。

其中，该功率电阻3主要起消耗电量的作用，可使用线圈、灯泡或能够消耗电能的其他设备组成；该MOSFET2主要起开关的作用，控制耗能电路的导通与断开。该电压监控芯片4负责实时监控电源电压，具有滞回特性，能使MOSFET2工作与开关状态，使得MOSFET2的功耗降至最低，减少开关设备的使用次数，提高元器件的寿命。电压监控芯片4可以设定上阈值和下阈值，当电压高于上阈值时，电压监控芯片4输出高电平，触发MOSFET2使其导通，放电开始；当电压低于下阈值时，电压监控芯片4输出低电平，触发MOSFET2使其断开，放电停止。这种工作状态还不需要安装散热器，减小了电路体积和成本。

整个保护电路的功耗主要由电压监控芯片4产生，而现有电压监控芯片4可做到工作电流小于1uA，这个电流远小于电容电池的漏电流，所以，此时电压监控芯片4的功耗小到可以忽略的程度。

如图1的方式连接电源保护电路，当需保护电源1被充电时，电压监控芯片4会实时监控需保护电源1的电压值；当电压高于电压监控芯片4的上阈值时，电压监控芯片4输出高电平，触发MOSFET2使其导通，此时电源保护电路就处于导通状态，此时放电开始，功率电阻3消耗多余的电能，电压随之降低；当电压低于电压监控芯片4下阈值时，电压监控芯片4输出低电平，触发MOSFET2使其断开，此时电源保护电路就处于断开状态，功率电阻3停止工作，整体电路放电停止。

在日常的使用过程中，每当需保护电源1充电时，都会经过上述这样一个循环过程，使单体电源电压保持在正常工作值；在多组电池同时使用时，就会减小相互之间的差异，提高整体使用寿命。

由于现有电压监控芯片4可做到工作电流小于电容电池的漏电流，电压监控芯片4的功耗小到可以忽略；电压监控芯片4具有滞回特性，可以使得MOSFET2工作与开关状态，使得MOSFET2的功耗降至最低。电路中两个主要耗能设备(MOSFET2和电压监控芯片4)的自身能耗就都能被有效地控制。此外，电压监控芯片4的滞回特性不仅能够使得电压监控芯片4的能耗降低，同样也能够提高开关装置(MOSFET2)的使用寿命，降低元器件的更换频率从而降低成本。

通过上述的实施方式，本实用新型所述电路中两个主要部件的功耗都大大降低，从而整个电路的总功耗也相应降低，达到现有技术所望尘莫及的性能。本实用新型能够解决现有保护电路元器件多、功耗大、体积大和寿命短的问题，从而能够提高电池的使用效率、性能和寿命，并且降低因多余元器件而导致的高成本。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种充电电源保护电路，其特征在于，其包括：

一耗电设备，消耗电源保护电路的电能；

一开关装置，控制耗电设备与电源的连通与断开；

一电压检测装置，检测电源的电压值，根据电压值控制耗电设备与电源的连通与断开；

其中所述耗电设备与所述开关装置串联，并且与所述电压检测装置并联。

2.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，该耗电设备是功率电阻。

3.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，该开关装置是场效晶体管。

4.如权利要求3所述的电源保护电路，其特征在于，该场效晶体管是MOSFET。

5.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，电压检测装置设置有上阈值和下阈值；当电压高于上阈值时，电压检测装置打开开关装置，当电压低于下阈值时，电压检测装置关闭开关装置。