CN204407870U - 一种蓄电池保护电路 - Google Patents

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匙庆磊
高峰
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Abstract

本实用新型公开一种蓄电池保护电路，包括：充电保护电路，利用交流220V电源对蓄电池充电并进行过充电保护；蓄电池，与所述充电保护电路相连，用于储存电能并在需要时进行放电；放电保护电路，一端连接蓄电池的输出，另一端连接负载，用于实现蓄电池向负载的放电并进行过放电保护。本实用新型在充电保护电路和放电保护电路的相互配合下，能够完成在对蓄电池充电的同时供给负载仪器的工作，从而保证在无外接电源时，蓄电池作为后备电源维持仪器在一定时间内不间断工作。

Description

一种蓄电池保护电路
技术领域
本实用新型涉及供电电源技术领域，特别涉及一种针对数据采集仪的具备过充电保护和过放电保护功能的蓄电池保护电路。
背景技术
数据采集仪是一种数据记录仪器，可用于采集记录如加速度计、速度计等各种测量传感器输出的数据。目前很多数据采集仪仅采用外部交流供电，仪器内部仅配备交流转换为直流的转换电路，采集仪不具备断电后的自持能力，遇到外部供电中断的情况仪器将无法工作。
一些测试中，例如振动测试，测试现场在野外，现场不具备交流供电条件；又如，对于一些长期工作的在线监测系统，有时会面临供电暂时中断的情况。在面临这些情况时，为了保证采集仪能够继续工作，需要使用备用电源为数据采集仪供电。
因此，如何设计一种具有完善的保护功能、能够为数据采集仪提供不间断电源的蓄电池保护电路，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于解决外部供电中断后采集仪的供电问题，提供一种具备完善保护功能的蓄电池保护电路。
为达上述目的，本实用新型提出如下技术方案：
一种蓄电池保护电路，包括：
充电保护电路，利用交流220V电源对蓄电池充电并进行过充电保护；
蓄电池，与所述充电保护电路相连，用于储存电能并在需要时进行放电；
放电保护电路，一端连接蓄电池的输出，另一端连接负载，用于实现蓄电池向负载的放电并进行过放电保护。
根据本实用新型提出的蓄电池保护电路，其中，所述充电保护电路包括：
保险管，与交流220V电源相连，用于保证电路安全运行；
交直流转换模块，用于将交流220V电压转换为需要的直流电压；
充电管理模块，与所述交直流转换模块的输出端相连，根据蓄电池中的电压进行充电模式管理；
充电功率管，与所述交直流转换模块的输出端及所述充电管理模块相连，受所述充电管理模块的脉宽调制控制而进行导通和关断。
根据本实用新型提出的蓄电池保护电路，其中，所述充电保护电路还包括并联在交流输入端的双向TVS保护管和压敏电阻，用于对浪涌电压进行放电保护。
根据本实用新型提出的蓄电池保护电路，其中，所述充电保护电路还包括充电状态指示灯，与所述交直流转换模块的输出端和所述充电管理模块相连。
根据本实用新型提出的蓄电池保护电路，其中，所述放电保护电路包括：
第一晶体管，与所述蓄电池的输出端相连，当蓄电池的输出低于第一预设值时所述第一晶体管截止以断开所述放电保护电路的供电；
电压比较器，与所述第一晶体管的输出相连，用于将所述蓄电池的输出电压与第二预设值进行比较；
第二晶体管，与所述电压比较器的输出端相连，根据所述电压比较器的输出电压导通或者截止，以防止所述蓄电池的过放电。
根据本实用新型提出的蓄电池保护电路，其中，所述放电保护电路还包括：
反馈调节模块，连接在所述电压比较器的负输入端和输出端之间，用于防止蓄电池振荡现象；
第三晶体管，分别与所述第一晶体管的输出端、所述第二晶体管的输出端以及负载相连，用于根据蓄电池的输出电压而进行导通或关断。
根据本实用新型提出的蓄电池保护电路，其中，所述反馈调节模块包括相互并联的调节电阻和第四晶体管。
根据本实用新型提出的蓄电池保护电路，其中，所述充电管理模块包括CN3717集成电路。
与现有技术相比，本实用新型通过脉宽调制技术对电池进行充电，利用电压比较器控制放电电压，防止蓄电池过放电。通过充电保护电路和放电保护电路的相互配合，本实用新型能够完成在对蓄电池充电的同时供给负载仪器的工作，从而保证在无外接电源时，蓄电池作为后备电源维持仪器在一定时间内不间断工作。另外除了作为数据采集仪的备用供电装置外，本实用新型也可作为其它需要供电的电子设备的备用电源，如需要供电的传感器、手持式自校准设备、放大器等，应用范围十分广泛。
附图说明
图1为本实用新型的蓄电池保护电路的整体组成框图；
图2为本实用新型中充电保护电路的电路结构图；
图3为本实用新型中放电保护电路的电路结构图。
具体实施方式
以下将结合附图，就本实用新型上述的和另外的技术特征和优点做进一步地说明。
请参阅图1，为本实用新型的蓄电池保护电路的整体组成框图。其中充电保护电路的输入端接收外部220V交流电源，利用交流220V电源对蓄电池充电并进行过充电保护；蓄电池与所述充电保护电路相连，用于储存电能并在需要时进行放电；放电保护电路，一端连接蓄电池的输出，另一端连接数据采集仪等负载，用于实现蓄电池向负载的放电并进行过放电保护。
具体的，图2是本实用新型中充电保护电路的电路结构图。如图2所示，本实用新型的充电保护电路采用集成电路CN3717通过脉宽调制控制PMOS功率管M1导通与关断对电池进行充电管理。电路具有涓流、恒流、过充电和浮充电四种充电模式。具体的工作方式为：交流220V电源通过保险管A2输入AC-DC变换模块P1中，其输出为电压为直流15V，600mA。在交流输入的相线与地线之间并联双向TVS保护管D6，其型号为P6KE300CA与压敏电阻R13,可以对输入端的过压、雷击所造成的浪涌电压冲击进行放电保护。J2为外接充电电源指示灯，在有交流220V输入时，外接的指示灯亮。D3、D4为充电状态指示灯，D3亮表示电池已充满，目前工作于浮充电模式；D4亮表示正在对电池进行充电。通过设定R14为200KΩ和R19为68KΩ的电阻值，可以设定12V蓄电池过充电的电压为14.5V。设定电阻Rcs1的阻值为0.2欧，此时恒流充电电流为600mA。在充电电路工作时，如果电池电压低于过充电电压的75％时，即电压低于10.8V时，充电电路对电池进行涓流充电，此时的充电电流为12mA。当电池电压高于10.8V时，对电池进行恒流充电。当电池电压上升接近过充电电压时，充电电路进入过充电模式，充电电流逐渐减小，当充电电流减小到过充结束电流时，电路进入浮充电模式。在浮充电状态中，如果电池电压下降到在充电阀值以下，电路自动开始新的充电循环。
图3是本实用新型中放电保护电路的电路结构图。如图3所示，本实用新型主要由电压比较器LM393构成具有滞回特性的放电保护电路。根据电路图中的参数设定，在电压比较器得负极输入为2.5V，正极通过R5和R10的串联分压获得蓄电池的电压。当蓄电池电压低于10.2V时，比较器输出低电平，PMOS功率管截止，断开电池的输出，达到防止电池过放电的目的。当电池电压进一步降低到9V以下时，Q1截止断开整个保护电路的供电，进一步降低了电池的放电电流。为了防止保护电路在断开电池停止对仪器供电时，由于负载断开以后，电池端空载电压会升高至门限电压以上，造成电池会重新接入供电电路造成“断开-接通-断开”的振荡过程。为了防止振荡现象的产生，通过Q4的导通与断开，接通与断开电阻R20，只有在电池充电电压达到11.5V时，Q2才会重新导通将电池接入供电电路中。为了提供过流保护，在电池输出端接入18V/1.1A的自恢复保险R6，在仪器供电的接入端装有快速熔断保险A1，使电路具有完善的过流保护功能。
综上所述，本实用新型提供的蓄电池保护电路结构简单、使用灵活。具体应用时，只需改变电阻值就可以设置任意的导通和关断门限，从而可以具有一个较宽的安全范围。通过充电保护电路和放电保护电路的相互配合，本实用新型能够完成在对蓄电池充电的同时供给负载仪器的工作，从而保证在无外接电源时，蓄电池作为后备电源维持仪器在一定时间内不间断工作。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离本实用新型所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种蓄电池保护电路，其特征在于，包括：
充电保护电路，利用交流220V电源对蓄电池充电并进行过充电保护；
蓄电池，与所述充电保护电路相连，用于储存电能并在需要时进行放电；
放电保护电路，一端连接蓄电池的输出，另一端连接负载，用于实现蓄电池向负载的放电并进行过放电保护。
2.根据权利要求1所述的蓄电池保护电路，其特征在于，所述充电保护电路包括：
保险管，与交流220V电源相连，用于保证电路安全运行；
交直流转换模块，用于将交流220V电压转换为需要的直流电压；
充电管理模块，与所述交直流转换模块的输出端相连，根据蓄电池中的电压进行充电模式管理；
充电功率管，与所述交直流转换模块的输出端及所述充电管理模块相连，受所述充电管理模块的脉宽调制控制而进行导通和关断。
3.根据权利要求2所述的蓄电池保护电路，其特征在于，所述充电保护电路还包括并联在交流输入端的双向TVS保护管和压敏电阻，用于对浪涌电压进行放电保护。
4.根据权利要求2或3所述的蓄电池保护电路，其特征在于，所述充电保护电路还包括充电状态指示灯，与所述交直流转换模块的输出端和所述充电管理模块相连。
5.根据权利要求1所述的蓄电池保护电路，其特征在于，所述放电保护电路包括：
第一晶体管，与所述蓄电池的输出端相连，当蓄电池的输出低于第一预设值时所述第一晶体管截止以断开所述放电保护电路的供电；
电压比较器，与所述第一晶体管的输出相连，用于将所述蓄电池的输出电压与第二预设值进行比较；
第二晶体管，与所述电压比较器的输出端相连，根据所述电压比较器的输出电压导通或者截止，以防止所述蓄电池的过放电。
6.根据权利要求5所述的蓄电池保护电路，其特征在于，所述放电保护电路还包括：
反馈调节模块，连接在所述电压比较器的负输入端和输出端之间，用于防止蓄电池振荡现象；
第三晶体管，分别与所述第一晶体管的输出端、所述第二晶体管的输出端以及负载相连，用于根据蓄电池的输出电压而进行导通或关断。
7.根据权利要求6所述的蓄电池保护电路，其特征在于，所述反馈调节模块包括相互并联的调节电阻和第四晶体管。
8.根据权利要求2所述的蓄电池保护电路，其特征在于，所述充电管理模块包括CN3717集成电路。
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