CN203218871U

CN203218871U - 低功耗镍氢电池保护电路

Info

Publication number: CN203218871U
Application number: CN2013201658334U
Authority: CN
Inventors: 夏维曦; 任雪梅
Original assignee: TIANJIN SHANGZHOU TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN SHANGZHOU TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2023-04-03

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗镍氢电池保护电路，电源接入电路、充电电压采集比较电路、充电控制开关电路、充电电路、电池接入电路依次相连；充电电压转换电路与电源接入电路、充电电压采集比较电路相连，将电源电压转换后作为充电电压采集比较电路的参考电压；充电电路与充电电压采集比较电路相连，将充电电压取样后输入充电电压采集比较电路做比较；电池、放电电压采集比较电路、放电控制开关电路、负载接入电路依次相连；电压转换电路与电池、放电电压采集比较电路相连，对电池电压进行转换、取样后输入放电电压采集比较电路做比较。本实用新型通过电压的采集、比较输出高低电平来控制电池的充放电，能够有效防止的电池出现过充及过放的现象。

Description

低功耗镍氢电池保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子领域，特别是一种电池保护电路。

背景技术

电池在现代社会中被广泛应用。但是由于现有技术所生产出的充电器没有相应的电压、电流监测电路，经常会因为过长时间的充电造成安全隐患，造成不必要的损失。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种由低功耗电压比较器作为电路核心元件来控制电池充放电，保证镍氢电池安全工作的电路。

一种低功耗镍氢电池保护电路，包括电源接入电路、充电电压采集比较电路、充电电路、充电电压转换电路、充电控制开关电路、电池、放电电路、放电电压采集比较电路、放电电压转换电路、放电控制开关电路、负载接入电路，其特征在于，电源接入电路、充电电压采集比较电路、充电控制开关电路、充电电路、电池接入电路依次相连；充电电压转换电路与电源接入电路、充电电压采集比较电路相连，将电源电压转换后作为充电电压采集比较电路的参考电压；充电电路与充电电压采集比较电路相连，将充电电压取样后输入充电电压采集比较电路做比较；电池、放电电压采集比较电路、放电控制开关电路、负载接入电路依次相连；电压转换电路与电池、放电电压采集比较电路相连，对电池电压进行转换、取样后输入放电电压采集比较电路做比较。

所述的电源接入电路的电源接入端子J1的1、4脚共同接入电源负极作为整个电路的参考地，J1的2、3脚相连接入DC+18V电源的正极；J1的2、3脚通过一个自恢复保险F1接二极管D1的正极，D1的负极接电解电容C1的正极、贴片电容C3的一端，经过D1整流，C1、C3滤波后的电压为VCC；C1的负极、C3的另一端接参考地。

所述的充电电压转换电路的电压VCC接电阻R1的一端，R1的另一端接电压转换器IC2的第3脚；IC2的第2脚接参考地，IC2的第1、3脚相连，输出2.5V参考电压；电解电容C2的正极、贴片电容C4的一端接IC2的第1脚，C2的负极、C4的另一端接参考地。

所述的充电电压采集比较电路的电阻R2、R4并联，一端接电压VCC，另一端接电阻R3；R3的另一端接参考地，R2与R3串联处的电压取为V+输入比较器U1A的正向输入端；电压VCC通过取样电阻R7输出电压V-接到电阻R11的一端，R11的另一端接入比较器U1A的反向输入端；比较器U1A的输出端、电阻R5的一端、充电控制开关电路的PNP三极管Q2的基极相连，作为充电控制开关电路的控制端；R5的另一端接VCC；VCC通过电阻R6接发光二极管D4的正极，D4的负极接Q2的发射极；比较器U2A的反向输入端接2.5V参考电压，正向输入端接充电电路取样电压V1，输出端接电阻R12、R13的一端；R13的另一端接VCC；R12的另一端接NPN三极管Q3的基极；Q3的集电极接到U1A的反向输入端，发射极接参考地。

所述的充电控制开关电路的电阻R9的一端、PNP三极管Q1的发射极接V-，R9的另一端接电阻R8；R8的另一端、PNP三极管Q2的发射极接发光二极管D4的负极；Q2的基极接比较器U1A的输出端，作为充电控制开关电路的控制端，集电极接参考地；Q1的基极接到R8、R9的串联处，集电极作为充电控制开关电路的输出控制后级充电电路。

所述的充电电路的电阻R10的一端、二极管D2的正极接充电控制开关电路的输出作为充电电路的正极电压，R10的另一端接电阻R14、R15；电阻R14、R15、贴片电容C5并联连接，一端接电阻R10，另一端接参考地；R10、R14串联处的电压取为V1，为充电电压的取样电压；二极管D2的负极输出的电压取为VBAT，即电池电压。

所述的电池接入电路的电池接入端子J3的第1脚接充电电路二极管D2的负极电压VBAT，J3的第2脚接参考地。

所述的放电电压转换电路的电池电压VBAT接电阻R16的一端，R16的另一端、电压转换器IC1的第2脚、贴片电容C6的一端相连，IC1的第2脚输出转换的电池电压作为放电电压采集比较电路的参考电压；IC2的第1脚、C6的另一端接参考地。

所述的放电电压采集比较电路的电阻R18的一端接电池电压VBAT，另一端接电阻R19，R18、R19串联处的电压取为V2+输入电压比较器U2A的正向输入端；电阻R19的另一端接电阻R27，R27的另一端接参考地；电阻R17的一端接电压转换电路IC1的第1脚参考电压，另一端接电阻R20，R17、R20串联处的电压取为V2-输入电压比较器U2A的反向输入端；电阻R20的另一端接电阻R28的一端、NPN三极管Q5的集电极；R28的另一端接参考地；Q5的基极接电阻R22的一端，发射极接参考地；电压比较器U2A的第8脚接VBAT，第4脚接参考地，第1脚输出端接电阻R22的另一端，电阻R21的一端，作为放电控制开关电路的控制端；电阻R21的另一端接VBAT。

所述的放电控制开关电路的电阻R24的一端、P沟道MOS管Q6的S极接VBAT，R24的另一端接电阻R25；R24、R25串联处接Q6的G极，R25的另一端接NPN三极管Q4的集电极；Q4的基极通过电阻R23接放电电压采集比较电路的电压比较器U2A的输出端，作为放电控制开关电路的控制端，Q4的发射极接参考地；Q6的D极接电阻R26的一端，作为负载电路的输入端；R26的另一端接参考地。所述的负载接入电路的自恢复保险F2的一端接放电控制开关电路Q6的D极，F2的另一端接二极管D3的正极；D3的负极接负载接入端子J2的2、3脚作为负载的正极；J2的1、4脚接参考地作为负载的负极。

本实用新型低功耗镍氢电池保护电路采用了低功耗的电压比较器作为电路的核心元件，通过电压的采集、比较输出高低电平来控制电池的充放电，能够有效防止的电池出现过充及过放的现象，确保镍氢电池的安全。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图；

图2是本实用新型的电源接入电路的电路原理图；

图3是本实用新型的充电电压转换电路的电路原理图；

图4是本实用新型的充电电压采集比较电路、充电控制开关电路的电路原理图；

图5是本实用新型的充电电路的电路原理图；

图6是本实用新型的放电电压采集比较电路的电路原理图；

图7是本实用新型的放电控制开关电路、负载接入电路的电路原理图；

具体实施方式

下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本实用新型是如何实现的。

如图1所示，本实用新型低功耗镍氢电池保护电路，包括电源接入电路、充电电压采集比较电路、充电控制开关电路、充电电路、电池接入电路、电池、放电电压采集比较电路、放电控制开关电路、负载接入电路依次相连；充电电压转换电路与电源接入电路、充电电压采集比较电路相连，将电源电压转换后作为充电电压采集比较电路的参考电压；充电电路与充电电压采集比较电路相连，对充电电压取样后输入充电电压采集比较电路做比较，进而控制充电控制开关电路；放电电压转换电路与电池(E)、放电电压采集比较电路相连，对电池电压进行转换，作为放电电压采集比较电路的参考电压，对电池电压取样后输入放电电压采集比较电路做比较，进行控制放电控制开关电路，整个电路利用电压比较器作为核心元件来实现对电池充电的控制。

如图2所示，电源接入端子J1的1、4脚共同接入电源负极作为整个电路的参考地，J1的2、3脚相连接入DC+18V电源的正极；J1的2、3脚通过一个自恢复保险F1接二极管D1的正极，D1的负极接电解电容C1的正极、贴片电容C3的一端，经过D1整流，C1、C3滤波后的电压为VCC；C1的负极、C3的另一端接参考地。

如图3～5所示，电压VCC接电阻R1的一端，R1的另一端接电压转换器IC2的第3脚；IC2的第2脚接参考地，IC2的第1、3脚相连，输出2.5V参考电压；电解电容C2的正极、贴片电容C4的一端接IC2的第1脚，C2的负极、C4的另一端接参考地。

电阻R2、R4并联，一端接电压VCC，另一端接电阻R3；R3的另一端接参考地；R2与R3串联处的电压取为V+输入比较器U1A的正向输入端；电压VCC通过取样电阻R7输出电压V-接到电阻R11的一端，R11的另一端接入比较器U1A的反向输入端；比较器U1A的输出端、电阻R5的一端、充电控制开关电路的PNP三极管Q2的基极相连，对充电控制开关电路进行控制；R5的另一端接VCC；VCC通过电阻R6接发光二极管D4的正极，D4的负极接Q2的发射极，当Q2处于打开状态时，D4发光，代表开始充电；比较器U2A的反向输入端接2.5V参考电压，正向输入端接充电电路取样电压V1，输出端接电阻R12、R13的一端；R13的另一端接VCC；R12的另一端接NPN三极管Q3的基极；Q3的集电极接到U1A的反向输入端，发射极接参考地。电阻R9的一端、PNP三极管Q1的发射极接V-，R9的另一端接电阻R8；R8的另一端、PNP三极管Q2的发射极接发光二极管D4的负极；Q2的基极接比较器U1A的输出端，作为充电控制开关电路的控制端，集电极接参考地；Q1的基极接到R8、R9的串联处，集电极作为充电控制开关电路的输出控制后级充电电路。

电阻R10的一端、二极管D2的正极接充电控制开关电路的输出作为充电电路的正极电压，R10的另一端接电阻R14、R15；电阻R14、R15、贴片电容C5并联连接，一端接电阻R10，另一端接参考地；R10、R14串联处的电压取为V1，为充电电压的取样电压；二极管D2的负极输出的电压取为VBAT，即电池电压。电池接入端子J3的第1脚接充电电路二极管D2的负极电压VBAT，J3的第2脚接参考地。

如图6、图7所示，电池电压VBAT接电阻R16的一端，R16的另一端、电压转换器IC1的第2脚、贴片电容C6的一端相连，IC1的第2脚输出转换的电池电压作为放电电压采集比较电路的参考电压；IC2的第1脚、C6的另一端接参考地。

电阻R18的一端接电池电压VBAT，另一端接电阻R19，R18、R19串联处的电压取为V2+输入电压比较器U2A的正向输入端；电阻R19的另一端接电阻R27，R27的另一端接参考地；电阻R17的一端接电压转换电路IC1的第1脚参考电压，另一端接电阻R20，R17、R20串联处的电压取为V2-输入电压比较器U2A的反向输入端；电阻R20的另一端接电阻R28的一端、NPN三极管Q5的集电极；R28的另一端接参考地；Q5的基极接电阻R22的一端，发射极接参考地；电压比较器U2A的第8脚接VBAT，第4脚接参考地，第1脚输出端接电阻R22的另一端，电阻R21的一端，作为放电控制开关电路的控制端；电阻R21的另一端接VBAT。

电阻R24的一端、P沟道MOS管Q6的S极接VBAT，R24的另一端接电阻R25；R24、R25串联处接Q6的G极，R25的另一端接NPN三极管Q4的集电极；Q4的基极通过电阻R23接放电电压采集比较电路的电压比较器U2A的输出端，作为放电控制开关电路的控制端，Q4的发射极接参考地；Q6的D极接电阻R26的一端，作为负载电路的输入端；R26的另一端接参考地。

当电池电压降为VBAT1时，比较器U2A的输出低电平，关断后级放电控制开关电路，当电池电压升为VBAT2是，比较器U2A输出高电平，重新开启放电控制开关电路，为后级负载供电。

自恢复保险F2的一端接放电控制开关电路Q6的D极，F2的另一端接二极管D3的正极；D3的负极接负载接入端子J2的2、3脚作为负载的正极；J2的1、4脚接参考地作为负载的负极。

上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种低功耗镍氢电池保护电路，包括电源接入电路、充电电压采集比较电路、充电电路、充电电压转换电路、充电控制开关电路、电池、放电电路、放电电压采集比较电路、放电电压转换电路、放电控制开关电路、负载接入电路，其特征在于，电源接入电路、充电电压采集比较电路、充电控制开关电路、充电电路、电池接入电路依次相连；充电电压转换电路与电源接入电路、充电电压采集比较电路相连，将电源电压转换后作为充电电压采集比较电路的参考电压；充电电路与充电电压采集比较电路相连，将充电电压取样后输入充电电压采集比较电路做比较；电池、放电电压采集比较电路、放电控制开关电路、负载接入电路依次相连；电压转换电路与电池、放电电压采集比较电路相连，对电池电压进行转换、取样后输入放电电压采集比较电路做比较。

2.根据权利要求1所述的低功耗镍氢电池保护电路，其特征在于，所述电源接入电路中，电源接入端子J1的1、4脚共同接入电源负极作为整个电路的参考地，J1的2、3脚相连接入DC+18V电源的正极；J1的2、3脚通过一个自恢复保险F1接二极管D1的正极，D1的负极接电解电容C1的正极、贴片电容C3的一端，经过D1整流，C1、C3滤波后的电压为VCC；C1的负极、C3的另一端接参考地。

3.根据权利要求1所述的低功耗镍氢电池保护电路，其特征在于，所述充电电压转换电路中，电压VCC接电阻R1的一端，R1的另一端接电压转换器IC2的第3脚；IC2的第2脚接参考地，IC2的第1、3脚相连，输出2.5V参考电压；电解电容C2的正极、贴片电容C4的一端接IC2的第1脚，C2的负极、C4的另一端接参考地。

4.根据权利要求1所述的低功耗镍氢电池保护电路，其特征在于，所述充电电压采集比较电路中，电阻R2、R4并联，一端接电压VCC，另一端接电阻R3；R3的另一端接参考地，R2与R3串联处的电压取为V+输入比较器U1A的正向输入端；电压VCC通过取样电阻R7输出电压V-接到电阻R11的一端，R11的另一端接入比较器U1A的反向输入端；比较器U1A的输出端、电阻R5的一端、充电控制开关电路的PNP三极管Q2的基极相连，作为充电控制开关电路的控制端；R5的另一端接VCC；所述VCC通过电阻R6接发光二极管D4的正极，D4的负极接Q2的发射极；比较器U2A的反向输入端接2.5V参考电压，正向输入端接充电电路取样电压V1，输出端接电阻R12、R13的一端；R13的另一端接VCC；R12的另一端接NPN三极管Q3的基极；Q3的集电极接到U1A的反向输入端，发射极接参考地。

5.根据权利要求1所述的低功耗镍氢电池保护电路，其特征在于，所述充电控制开关电路中，电阻R9的一端、PNP三极管Q1的发射极接V-，R9的另一端接电阻R8；R8的另一端、PNP三极管Q2的发射极接发光二极管D4的负极；Q2的基极接比较器U1A的输出端，作为充电控制开关电路的控制端，集电极接参考地；Q1的基极接到R8、R9的串联处，集电极作为充电控制开关电路的输出控制后级充电电路。

6.根据权利要求1所述的低功耗镍氢电池保护电路，其特征在于，所述充电电路中，电阻R10的一端、二极管D2的正极接充电控制开关电路的输出作为充电电路的正极电压，R10的另一端接电阻R14、R15；电阻R14、R15、贴片电容C5并联连接，一端接电阻R10，另一端接参考地；R10、R14串联处的电压V1为充电电压的取样电压；二极管D2的负极输出的电压为电池电压VBAT。

7.根据权利要求1所述的低功耗镍氢电池保护电路，其特征在于，所述电池接入电路中，电池接入端子J3的第1脚接充电电路二极管D2的负极电压VBAT，J3的第2脚接参考地。

8.根据权利要求1所述的低功耗镍氢电池保护电路，其特征在于，所述放电电压转换电路中，电池电压VBAT接电阻R16的一端，R16的另一端、电压转换器IC1的第2脚、贴片电容C6的一端相连，IC1的第2脚输出转换的电池电压作为放电电压采集比较电路的参考电压；IC2的第1脚、C6的另一端接参考地。

9.根据权利要求1所述的低功耗镍氢电池保护电路，其特征在于，所述放电电压采集比较电路中，电阻R18的一端接电池电压VBAT，另一端接电阻R19，R18、R19串联处的电压取为V2+输入电压比较器U2A的正向输入端；电阻R19的另一端接电阻R27，R27的另一端接参考地；电阻R17的一端接电压转换电路IC1的第1脚参考电压，另一端接电阻R20，R17、R20串联处的电压取为V2-输入电压比较器U2A的反向输入端；电阻R20的另一端接电阻R28的一端、NPN三极管Q5的集电极；R28的另一端接参考地；Q5的基极接电阻R22的一端，发射极接参考地；电压比较器U2A的第8脚接VBAT，第4脚接参考地，第1脚输出端接电阻R22的另一端，电阻R21的一端，作为放电控制开关电路的控制端；电阻R21的另一端接VBAT。

10.根据权利要求1所述的低功耗镍氢电池保护电路，其特征在于，所述放电控制开关电路中，电阻R24的一端、P沟道MOS管Q6的S极接VBAT，R24的另一端接电阻R25；R24、R25串联处接Q6的G极，R25的另一端接NPN三极管Q4的集电极；Q4的基极通过电阻R23接放电电压采集比较电路的电压比较器U2A的输出端，作为放电控制开关电路的控制端，Q4的发射极接参考地；Q6的D极接电阻R26的一端，作为负载电路的输入端；R26的另一端接参考地，所述的负载接入电路的自恢复保险F2的一端接放电控制开关电路Q6的D极，F2的另一端接二极管D3的正极；D3的负极接负载接入端子J2的2、3脚作为负载的正极；J2的1、4脚接参考地作为负载的负极。