CN204167973U - 一种可自关断的开关控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可自关断的开关控制电路，包括连接在电池与微控制器之间的正向支路和反馈支路，正向支路包含与电池正极相连的开关S1，开关元件Q1和开关元件Q2，开关元件Q1的输出端连接至第二级稳压源的输入端口；反馈支路包含开关元件Q3和开关元件Q4，开关元件Q3的控制端连接至微控制器的PW_CON信号端口；开关元件Q1的输出信号与开关元件Q4的控制端相连，开关元件Q4与电阻R9之间的节点直接连接至微控制器的BAT_ADC信号端口。与现有技术相比，本实用新型允许调整的电压范围更宽；提高微控制器工作可靠性，当微控制器因为软件或其它原因停止工作或进入死循环后，会自动截断电源；整个线路可以保持极低的漏电流。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池的控制电路领域，具体地说是一种可自关断的开关控制电路。
背景技术
目前多节锂电池组的应用日趋广泛,在很多应用中，都需要使用开关控制，当开关闭合后，设备开始工作，断开后需要自动停止。但在好多电池系统中，通常会出现开关连续按下或忘记关闭的情况，但电池已经处于过放状态，从而造成连续放电或漏电，造成电池过放损坏。
发明内容
针对上述现有技术，本实用新型要解决的技术问题是提供一种可自关断的开关控制电路，即使开关连续按下，设备也可以主动切断电源，从而避免继续放电或漏电造成的电池损坏，提高电池系统的使用可靠性。
为了解决上述问题，本实用新型的可自关断的开关控制电路，包括连接在电池与微控制器之间的正向支路和反馈支路，所述正向支路中，包含与电池正极相连的开关S1，所述开关S1的另一端通过二极管D1与开关元件Q1相连，二极管的阳极与开关S1连接，所述开关元件Q1的控制端通过稳压管Z1接地，开关元件Q1的输出端连接至第二级稳压源的输入端口；开关元件Q1和二极管D1阴极相连的节点处与地之间串联有开关元件Q2，依次串联的电阻R1、电阻R2和电容C6并联在所述开关元件Q2所在回路上，所述开关元件Q2的控制端连接至电阻R1和电阻R2之间的节点处；所述反馈支路中，其所包含的开关元件Q3通过电阻R5连接至电阻R2和电容C6之间的节点处，另一端接地，所述开关元件Q3的控制端通过依次连接二极管D2、电容C7和电阻R10连接至微控制器的PW_CON信号端口；所述开关元件Q1的输出信号通过电阻R6与开关元件Q4的控制端相连，所述开关元件Q4串联在电阻R8和电阻R9之间，并通过电阻R8与开关S1和二极管D1之间的节点相连，所述开关元件Q4与电阻R9之间的节点直接连接至微控制器的BAT_ADC信号端口。
优选的，所述的开关元件Q1的输出端与第二级稳压源的输入端口之间，接入一三端稳压器U1，所述三端稳压器U1的输入端与开关元件Q1的输出端相连，输出端与第二级稳压源的输入端口相连，第三端直接接地。
优选的，所述的开关元件Q1、开关元件Q3和开关元件Q4均为MOS管，开关元件Q2为PNP型三极管。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
一、通过采用MOS管Q1代替传统的三极管降压，允许调整的电压范围更宽。
二、通过采用PWM信号进行电源关断控制，可以提高微控制器工作可靠性，当微控制器因为软件或其它原因停止工作或进入死循环后，会自动截断电源。
三、当开关常按下后，微控制器切断电源，整个线路依然可以保持极低的漏电流。
附图说明
图1 为本实用新型实施的可自关断的开关控制电路示意图。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
本实用新型的具体实施方式如图1所示，一种可自关断的开关控制电路，包括连接在电池与微控制器U2之间的正向支路和反馈支路。其中，正向支路包含开关S1、开关元件Q1和开关元件Q2，反馈支路包含开关元件Q3和开关元件Q4。本实施例中，开关元件Q1、开关元件Q3和开关元件Q4均为MOS管，开关元件Q2为PNP型三极管。需要说明的是，各个开关元件的选择不限于MOS管或PNP型三极管，也可以是NPN型三极管或继电器等，具体的元件连接电路要根据具体使用的开关元件而定。
在正向支路中，包含与电池正极相连的开关S1，开关S1的另一端通过二极管D1与MOS管Q1相连，二极管D1的阳极与开关S1连接，MOS管Q1的栅极通过稳压管Z1接地。MOS管Q1的源极与第二级稳压源的输入端口之间，接入一三端稳压器U1，三端稳压器U1的输入端与MOS管Q1的源极相连，输出端与微控制器U2的电源输入端口相连，第三端直接接地。
需要说明的是，第二级稳压源的输入端口为MCU或低压线路供电，表现在图1中即为节点VDRV。
MOS管Q1的漏极和二极管D1阴极相连的节点处与地之间串联有PNP型三极管Q2，依次串联的电阻R1、电阻R2和电容C6并联在PNP型三极管所在回路上，PNP型三极管Q2的基极连接至电阻R1和电阻R2之间的节点处。
在反馈支路中，其所包含的MOS管Q3通过电阻R5连接至电阻R2和电容C6之间的节点处，源极接地，MOS管Q3的栅极通过依次连接二极管D2、电容C7和电阻R10连接至微控制器U2的PW_CON信号端口。
MOS管Q1源极的输出信号通过电阻R6与MOS管Q4的栅极相连，MOS管Q4串联在电阻R8和电阻R9之间，其中其漏极通过电阻R8与开关S1和二极管D1之间的节点相连，MOS管Q4与电阻R9之间的节点直接连接至微控制器U2的BAT_ADC信号端口。
本实用新型的可自关断的开关控制电路的工作原理如下：
设置二极管D1的阳极与开关S1之间的节点信号为VBAT，MOS管源极与三端稳压器U1的输入端之间的节点信号为VDRV，三端稳压器U1的输出端的信号节点为VDD。
当按下开关S1后，此时由于电容C6上没有电荷，从而会通过电阻R1、PNP型三极管Q2的E-B极和电阻R2对电容C6进行充电，由于PNP型三极管Q2的E-B极有电流流过，从而Q2处于导通状态，此时信号VBAT通过二极管D1，PNP型三极管Q2的E-C极，电阻R3，电阻R4以及稳压管Z1构成回路，稳压管Z1的大小为VDRV+Q1vgsth，VDRV为需要稳定的电压，Q1vgsth为MOS管Q1的开启电压。其中，MOS管Q1的栅极电压为Z1的稳压值，这时MOS管Q1开始导通，并处于调整状态，维持输出稳定的VDRV信号电压，控制电路开始上电。三端稳压器U1的设置是为了使信号VDRV进一步稳压成电压信号VDD，主要为微控制器U2供电。
当控制电路上电后，微控制器U2开始工作。此时由于电压信号VDRV处于上电状态，从而MOS管Q4开启，通过电阻R8和电阻R9分压，微控制器U2可以通过AD转换读取电压信号VBAT的数值，如果电池电压正常，则在PW_CON信号输出端输出一定频率的PWM信号（频率一般为10KHz以下，200Hz以上，占空比通常为50%），并通过电阻R10，电容C7，二极管D2，二极管D3对MOS管Q3的栅极充电，MOS管Q3开启，然后对电容C6持续放电，从而始终保持PNP型三极管Q2的E-B极有电流流过，使得PNP型三极管Q2保持开启，致使MOS管Q1一直处于调整状态，并维持VDRV的电压恒定输出。
当需要关闭时，微控制器U2的PWM_CON信号端口关闭PWM信号输出，使其停止对MOS管Q3的栅极充电，MOS管Q3的栅极通过电阻R11放电后截止，然后通过电阻R1，PNP型三极管Q2的E-B极，电阻R2对电容C6持续充电，当电容C6的电压高于VBAT-D1(VF)-Q2(Vbe)后，PNP型三极管Q2截止，从而MOS管Q1也关闭，电压信号VDRV停止输出，使得MOS管Q4也关闭，最后整个控制电路掉电关闭。
需要说明的是，E-B极指的是三极管的射极-基极，电流从射极流向基极，其他的以此类推。D1(VF)指的是二极管D1的电压值，一般用VF表示。Q2(Vbe)指的是PNP型三极管Q2基极与射极之间的电压值，一般用Vbe表示。
此时，即使开关S1不断开，MCU切断电源，由于MOS管Q1，PNP型三极管Q2，MOS管Q3，MOS管Q4都处于截止状态，整个线路依然可以保持极低的漏电流，因此也不会产生漏电。
通常情况下，如果开关S1常按，电路的自耗电会比较高，但是本实用新型的具体实施例中通过控制器U2主动关断电源的维持端口，即PW_CON信号端口，此时，电容C6的电压会逐步升高，使得MOS管Q1处于截至状态，从而使得电路的自耗电更低。
需要说明的是，在本实施例中，未详细展开进行阐述的地方，均为本领域技术人员可根据现有公知常识与实践经验来实现。
以上所述为本实用新型的较佳实施方式，并非对本实用新型作任何形式上的限制。需要说明的是，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种可自关断的开关控制电路，包括连接在电池与微控制器之间的正向支路和反馈支路，其特征在于： 所述正向支路中，包含与电池正极相连的开关S1，所述开关S1的另一端通过二极管D1与开关元件Q1相连，二极管的阳极与开关S1连接，所述开关元件Q1的控制端通过稳压管Z1接地，开关元件Q1的输出端连接至第二级稳压源的输入端口；开关元件Q1和二极管D1阴极相连的节点处与地之间串联有开关元件Q2，依次串联的电阻R1、电阻R2和电容C6并联在所述开关元件Q2所在回路上，所述开关元件Q2的控制端连接至电阻R1和电阻R2之间的节点处；所述反馈支路中，其所包含的开关元件Q3通过电阻R5连接至电阻R2和电容C6之间的节点处，另一端接地，所述开关元件Q3的控制端通过依次连接二极管D2、电容C7和电阻R10连接至微控制器的PW_CON信号端口；所述开关元件Q1的输出信号通过电阻R6与开关元件Q4的控制端相连，所述开关元件Q4串联在电阻R8和电阻R9之间，并通过电阻R8与开关S1和二极管D1之间的节点相连，所述开关元件Q4与电阻R9之间的节点直接连接至微控制器的BAT_ADC信号端口。
2.根据权利要求1所述的可自关断的开关控制电路，其特征在于，所述的开关元件Q1的输出端与第二级稳压源的输入端口之间，接入一三端稳压器U1，所述三端稳压器U1的输入端与开关元件Q1的输出端相连，输出端与第二级稳压源的输入端口相连，第三端直接接地。
3.根据权利要求1所述的可自关断的开关控制电路，其特征在于，所述的开关元件Q1、开关元件Q3和开关元件Q4均为MOS管，开关元件Q2为PNP型三极管。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106783007A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 青岛海尔科技有限公司 | 一种反向关阀电路 |
| CN112187047A (zh) * | 2020-09-03 | 2021-01-05 | 科大讯飞股份有限公司 | Boost升压电源、供电电路以及电子产品 |
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2014
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