CN204578076U - 一种应急电源防短路保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应急电源防短路保护系统，包括备用电池、保护单元，光耦继电器U1，电池夹，输出端口；还包括电阻R1、R2、R5、R6、R7、R8、R9，比较运放U2，稳压管V1，晶体管Q1、Q2；本实用新型结构简单，体积小，在现有的保护单元基础上进行改进，将光耦继电器U1的输出信号作为保护单元的控制信号，进一步增强了电路的防反接保护功能，提高了安全可靠性。

Description

一种应急电源防短路保护系统

技术领域

本实用新型涉及电路领域，特别是一种应急电源防短路保护系统。

背景技术

随着社会的进步，越来越多人拥有私人汽车，但是往往使用不当会导致很多问题的出现，例如人离开时忘记关车灯，或者忘记关闭车载电子设备，长时间使用使得车载的蓄电池很容易就会出现电量不足的情况，而且在下次启动车辆时，所使用的电源也是通过该蓄电池提供，当蓄电池电量不足时会导致汽车启动失败，这时候，就需要使用汽车应急启动电源临时为汽车启动提供电源。但是，因为汽车电池及应急启动电源都具有可产生瞬间大电流的特点，若使用应急启动电源作为汽车启动电源时，稍有不注意产生短接或者反接，瞬间可产生上千安培的大电流，不但会造成应急启动电源损坏，甚至造成起火或者导致使用者受伤。

为此，很多厂家在汽车应急启动电源上开始研究防反接和短路电路，申请号200520054634.1的专利公开文件公开了一种多功能汽车启动电源，包括蓄电池、闪灯电路、电量检测/显示电路、射灯、气泵和正、负极电池夹，还包括防反接短路保护电路，所述防反接短路保护电路由两个继电器以及外围警报电路所组成，因为应急启动电源及汽车电池都具有可产生瞬间大电流的特点，所使用的大型继电器构成的防反接短路保护电路较为笨重，而且使用过程中必须要配合按键开关，不熟练的人使用容易出现误操作。

如今锂电池的进步促使了其大范围使用，使用锂电池作为应急启动电源已经成为行业内普遍的做法，但上述专利公开文件所述应急启动电源的保护电路体积过于庞大和笨重，其往往使用在12V18AH铅酸免维护蓄电池，整个系统大约10公斤重，所以无法考虑便携的问题，但当电源换成锂电池以后，整个系统重量仅仅400克，这种保护设备的体积与重量就显然不适合了。而现有的适用于锂电池的保护电路虽然结构简单体积小，但是安全可靠性与传统保护相比又有不足。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种体积小、结构简单，安全性高的的汽车应急电源防短路保护系统，包括备用电池、保护单元、光耦继电器U1、电池夹、输出端口；所述保护单元包括开关器件单元，防反充单元；所述电池夹包括V+端、V-端、VP端、VN端，所述输出端口包括OUT+端和OUT-端；电池夹V+端与OUT+端连接，V-端依次通过保护单元中的防反充单元和开关器件单元连接至OUT-端，光耦继电器U1的输出端负极连接并控制开关器件单元，当光耦继电器U1的输出端负极为高电平时，保护单元中的开关器件单元导通。

当电池夹正确连接备用电池时，V+端、VP端同时与电池正极B+端连接，V-端、VN端同时与电池负极B-端连接，VP端接光耦继电器U1输入端正极，VN端接光耦继电器U1输入端负极，此时光耦继电器U1输出端导通，光耦继电器U1的输出端负极为高电平，开关器件单元导通，备用电池向输出端口正常供电；当电池夹与备用电池反接时，光耦继电器U1输入端的发光部不能发光，输出端断开，输出端负极为低电平，开关器件单元不能导通，备用电池不能向输出端口供电。

所述应急电源防短路保护系统还包括电阻R1、R2、R5、R6、R7、R8、R9，比较运放U2，稳压管V1，晶体管Q1、Q2；所述电阻R1、R2串联与OUT-端与OUT+端之间，电阻R1、R2之间的连接处与比较运放U2的负极输入端连接；稳压管V1的输出端连接比较运放U2的正极输入端，输入端连接OUT-端；比较运放U2的电源端接OUT+端，接地端接OUT-端，输出端通过电阻R5同时连接晶体管Q1的基极和晶体管Q2的集电极，并通过电阻R6连接至OUT+端；晶体管Q1的发射极接OUT+端，集电极连接光耦继电器U1输出端正极，同时通过电阻R8连接至晶体管Q2的基极，晶体管Q2的发射极接OUT-端；电阻R7连接于晶体管Q2的基极和发射极之间，电阻R9连接于晶体管Q1的发射极和集电极之间；电池夹正确连接备用电池时，晶体管Q1导通，随之晶体管Q2持续导通，光耦继电器U1输出回路导通，且此时输出端正极为高电平，则输出端负极也为高电平，那么开关器件单元导通，备用电池向输出端口正常供电；当汽车启动时，即使备用电池电压降低很多，由于晶体管Q2持续导通，所以晶体管Q1也能持续导通，备用电池仍能向输出端口正常供电；若电池夹反接备用电池，则光耦继电器U1端正极为低电平，即使光藕继电器产生故障使得输出回路导通，光耦继电器U1端负极仍为低电平，开关器件单元不能导通，备用电池不能向输出端口供电。

优选的，还包括开关S1，电阻R3、R4；电阻R3连接于V+端、V-端之间，V-端依次通过开关S1和电阻R4连接至OUT-端；当电池不接备用电池时，分别短接VP端、V+端以及VN、V-端，同时按下开关S1，此时电阻R3分压得到电压给光耦继电器U1供电。

优选的，还包括电阻R10，稳压管V1采用可调稳压管，其调节端通过电阻R10连接至OUT-端。

优选的，VP端和VN端之间设有限流电阻R10，正极端口和负极端口的第一接触端之间设有防反接钳位二极管D1及滤波电容C1。

优选的，防反充单元是由一组多个二极管并联而成的防反充电路，所述防反充电路的输入端接V-端，输出端通过开关器件单元连接至OUT-端。

优选的，所述开关器件单元包括多个并联的场效应管，所述场效应管的源极与B-端连接，栅极与光耦继电器U1输出端负极连接，漏极与防反充单元输出端连接。

优选的，光耦继电器U1输出端负极与B-端之间设有用于指示系统工作状态的信号指示灯。

本实用新型提供的应急电源防短路保护系统结构简单，体积小，在现有的应急电源保护单元基础上进行改进，将光耦继电器U1的输出信号作为保护单元中开关器件单元的控制信号，进一步增强了电路的保护功能，提高了安全可靠性。

附图说明

图1是一种应急电源防短路保护系统原理图。

图2是应急电源防短路保护系统保护单元实施例示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型内容作进一步详细的介绍。如图1所示，应急电源防短路保护系统，包括备用电池、保护单元1、光耦继电器U1、电池夹2、输出端口3；保护单元1包括防反充单元11、开关器件单元12；电池夹2包括V+端、V-端、VP端、VN端，输出端口3包括OUT+端和OUT-端；电池夹V+端与OUT+端连接，V-端依次通过保护单元1中的防反充单元11和开关器件单元12连接至OUT-端，光耦继电器U1的输出端负极连接并控制开关器件单元12，当光耦继电器U1的输出端负极为高电平时，保护单元1中的开关器件单元12导通。当电池夹2正确连接备用电池时，V+端、VP端同时与电池正极B+端连接，V-端、VN端同时与电池负极B-端连接，VP端接光耦继电器U1输入端正极，VN端接光耦继电器U1输入端负极，此时光耦继电器U1输出端导通，光耦继电器U1的输出端负极为高电平，开关器件单元导通，备用电池向输出端口3正常供电；当电池夹2与备用电池反接时，光耦继电器U1输入端的发光部不能发光，输出端断开，输出端负极为低电平，开关器件单元不能导通，备用电池不能向输出端口供电。

应急电源防短路保护系统中还包括电阻R1、R2、R5、R6、R7、R8、R9，比较运放U2，稳压管V1，晶体管Q1、Q2；电阻R1、R2串联与OUT-端与OUT+端之间，电阻R1、R2之间的连接处与比较运放U2的负极输入端连接；稳压管V1的输出端连接比较运放U2的正极输入端，输入端连接OUT-端；比较运放U2的电源端接OUT+端，接地端接OUT-端，输出端通过电阻R5同时连接晶体管Q1的基极和晶体管Q2的集电极，并通过电阻R6连接至OUT+端；晶体管Q1的发射极接OUT+端，集电极连接光耦继电器U1输出端正极，同时通过电阻R8连接至晶体管Q2的基极，晶体管Q2的发射极接OUT-端；电阻R7连接于晶体管Q2的基极和发射极之间，电阻R9连接于晶体管Q1的发射极和集电极之间；电池夹正确连接备用电池时，晶体管Q1导通，随之晶体管Q2持续导通，光耦继电器U1输出回路导通，且此时输出端正极为高电平，则输出端负极也为高电平，那么开关器件单元导通，备用电池向输出端口正常供电；当汽车启动时，即使备用电池电压降低很多，由于晶体管Q2持续导通，所以晶体管Q1也能持续导通，备用电池仍能向输出端口正常供电；若电池夹反接备用电池，则光耦继电器U1端正极为低电平，即使光藕继电器产生故障使得输出回路导通，光耦继电器U1端负极仍为低电平，开关器件单元不能导通，备用电池不能向输出端口供电。

电路中还包括开关S1，电阻R3、R4、R10，稳压管V1采用可调稳压管，其调节端通过电阻R10连接至OUT-端；电阻R3连接于V+端、V-端之间，V-端依次通过开关S1和电阻R4连接至OUT-端；当电池不接备用电池时，分别短接VP端、V+端以及VN、V-端，同时按下开关S1，此时电阻R3分压得到电压给光耦继电器U1供电。VP端和VN端之间设有限流电阻R10，正极端口和负极端口的第一接触端之间设有防反接钳位二极管D1及滤波电容C1；光耦继电器U1输出端负极与B-端之间设有用于指示系统工作状态的信号指示灯。

防反充单元是由一组多个二极管并联而成的防反充电路，图2所示实施例子中共并联了八个肖特基二极管作为防反充元件，该由八个肖特基二级管并联而成的防反充电路输入端接V-端，输出端通过开关器件单元连接至OUT-端，当应急电源启动成功后，汽车发电机开始发电，该电压远高于应急电源内锂电池的承受电压，会形成较大的反充电流，进而损坏应急电源，如果没有立即断开电池夹，甚至可能产生火灾，该并联而成的肖特基二极管可以有效阻断汽车电池的反充电流，从而保障锂电池的使用安全。

开关器件单元包括多个并联的场效应管，在图2所示实施例中，共连接有四个N沟道场效应管，场效应管的源极与B-端连接，栅极与光耦继电器U1输出端负极连接，漏极与防反充单元输出端连接。

上述实施例仅为本实用新型的较优的实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种应急电源防短路保护系统，包括备用电池、保护单元、光耦继电器U1、电   池夹、输出端口；所述保护单元包括开关器件单元，防反充单元；所述电池夹包括V+端、V-端、VP端、VN端，所述输出端口包括OUT+端和OUT-端；电池夹V+端与OUT+端连接，V-端依次通过保护单元中的防反充单元和开关器件单元连接至OUT-端，光耦继电器U1的输出端负极连接并控制开关器件单元，当光耦继电器U1的输出端负极为高电平时，保护单元中的开关器件单元导通；

当电池夹正确连接备用电池时，V+端、VP端同时与电池正极B+端连接，V-端、VN端同时与电池负极B-端连接，VP端接光耦继电器U1输入端正极，VN端接光耦继电器U1输入端负极，此时光耦继电器U1输出端导通，光耦继电器U1的输出端负极为高电平，开关器件单元导通，备用电池向输出端口正常供电；当电池夹与备用电池反接时，光耦继电器U1输入端的发光部不能发光，输出端断开，输出端负极为低电平，开关器件单元不能导通，备用电池不能向输出端口供电；

其特征在于：还包括电阻R1、R2、R5、R6、R7、R8、R9，比较运放U2，稳压管V1，晶体管Q1、Q2；所述电阻R1、R2串联与OUT-端与OUT+端之间，电阻R1、R2之间的连接处与比较运放U2的负极输入端连接；稳压管V1的输出端连接比较运放U2的正极输入端，输入端连接OUT-端；比较运放U2的电源端接OUT+端，接地端接OUT-端，输出端通过电阻R5同时连接晶体管Q1的基极和晶体管Q2的集电极，并通过电阻R6连接至OUT+端；晶体管Q1的发射极接OUT+端，集电极连接光耦继电器U1输出端正极，同时通过电阻R8连接至晶体管Q2的基极，晶体管Q2的发射极接OUT-端；电阻R7连接于晶体管Q2的基极和发射极之间，电阻R9连接于晶体管Q1的发射极和集电极之间；电池夹正确连接备用电池时，晶体管Q1导通，随之晶体管Q2持续导通，光耦继电器U1输出回路导通，且此时输出端正极为高电平，则输出端负极也为高电平，那么开关器件单元导通，备用电池向输出端口正常供电；当汽车启动时，即使备用电池电压降低很多，由于晶体管Q2持续导通，所以晶体管Q1也能持续导通，备用电池仍能向输出端口正常供电；若电池夹反接备用电池，则光耦继电器U1端正极为低电平，即使光藕继电器产生故障使得输出回路导通，光耦继电器U1端负极仍为低电平，开关器件单元不能导通，备用电池不能向输出端口供电。

2.依据权利要求1所述应急电源防短路保护系统，其特征在于：还包括开关S1，电阻R3、R4；电阻R3连接于V+端、V-端之间，V-端依次通过开关S1和电阻R4连接至OUT-端；当电池不接备用电池时，分别短接VP端、V+端以及VN、V-端，同时按下开关S1，此时电阻R3分压得到电压给光耦继电器U1供电。

3.依据权利要求1所述应急电源防短路保护系统，其特征在于：还包括电阻R10，稳压管V1采用可调稳压管，其调节端通过电阻R10连接至OUT-端。

4.依据权利要求1所述应急电源防短路保护系统，其特征在于：VP端和VN端之间设有限流电阻R10，正极端口和负极端口的第一接触端之间设有防反接钳位二极管D1及滤波电容C1。

5.依据权利要求1所述应急电源防短路保护系统，其特征在于：防反充单元是由一组多个二极管并联而成的防反充电路，所述防反充电路的输入端接V-端，输出端通过开关器件单元连接至OUT-端。

6.依据权利要求1所述应急电源防短路保护系统，其特征在于：所述开关器件单元包括多个并联的场效应管，所述场效应管的源极与B-端连接，栅极与光耦继电器U1输出端负极连接，漏极与防反充单元输出端连接。

7.依据权利要求1所述应急电源防短路保护系统，其特征在于：光耦继电器U1输出端负极与B-端之间设有用于指示系统工作状态的信号指示灯。