CN205791623U - 充电口保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电口保护器，电池和场效应管之间并联有第一三极管Q1，第一三极管Q1的发射极与电源正极连接，第一三极管Q1的基极与电源负极连接；从电源正极，经过第一三极管Q1，回到电源负极，形成第一回路；从电池正极，经过第一三级管Q1和电阻元件，回到电池负极，形成第二回路；与电阻元件并联设有第二三极管Q2，第二三极管Q2基极与L1正极连接，从电感元件L1的正极，经过第二三极管Q2，回到电感元件L1负极，形成第三回路。通过上述方式，本实用新型能够减少开关在充电回路中的发热量；减少开关在充电回路中的压降，从而对充电电压的影响降至最低。在发生短路的起始瞬间，利用电感效应产生反馈信号，驱动控制元件，达到保护目的。

Description

充电口保护器

技术领域

本实用新型涉及充电保护领域，特别是涉及一种充电口保护器。

背景技术

传统充电接口使用一个机械结构——保护盖——作为保护装置，但是这个保护盖不能锁死，可随意翻起，使得正负极端子暴露，从而失去保护作用。

在电动车充电接口线路中，接入二极管，以达到防止充电接口短路的效果。

普通二极管正向压降Vf=0.7~1.0V，肖特基二极管正向压降Vf=0.3~0.7V，蓄电池得到的充电电压，实际上就等于充电器输出电压减去Vf，会导致电池充电电压不足，出现欠充电现象。

目前电动车充电器充电电流2~5A，街头快速充电站充电电流5~10A，二极管因为存在明显的正向压降，造成二极管本体发热过大，导致快速烧毁击穿，失去保护作用，同时大量发热也存在燃烧的隐患。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种充电口保护器，能够减少开关在充电回路中的发热量, 少开关在充电回路中的压降，从而对充电电压的影响降至最低, 防止充电接口短路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种充电口保护器，保护器内设有保护电路，保护电路内设有电源，电源正负极之间串联有电池、电感元件L1、和场效晶体管Q3，电池和场效应管之间并联有第一三极管Q1，第一三极管Q1的发射极与电源正极连接，第一三极管Q1的集电极与场效应管的栅极连接，第一三极管Q1的基极与电源负极连接；从电源正极，经过第一三极管Q1，回到电源负极，形成第一回路；

第一三极管Q1的集电极与电池负极之间至少串联有一个电阻元件，从电池正极，经过第一三级管Q1和电阻元件，回到电池负极，形成第二回路；

与电阻元件并联设有第二三极管Q2，第二三极管Q2基极与L1正极连接，从电感元件L1的正极，经过第二三极管Q2，回到电感元件L1负极，形成第三回路。

在本实用新型一个较佳实施例中，第一三极管Q1的基极与电源负极之间串联有电阻R1。

在本实用新型一个较佳实施例中，第一三极管Q1的集电极与电池负极之间串联有两个电阻元件，分别为电阻R2和电阻R3。

在本实用新型一个较佳实施例中，第一三极管Q1或用P沟道MOS管代替。

在本实用新型一个较佳实施例中，第二三极管Q2或用N沟道MOS管代替。

在本实用新型一个较佳实施例中，第二三极管Q2或用电压比较器或运算放大器代替。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用场效应管极低的导通内阻，减少开关在充电回路中的发热量；减少开关在充电回路中的压降，从而对充电电压的影响降至最低。使用电感元件，作为短路电流的检测元件，在发生短路的起始瞬间，利用电感效应产生反馈信号，驱动控制元件，达到保护目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型充电口保护器正常充电时一较佳实施例的电路结构示意图；

图2是本实用新型充电口保护器意外短路时一较佳实施例的电路结构示意图；

图3是本实用新型充电口保护器另一较佳实施例的电路结构示意图；

图4是本实用新型充电口保护器另一较佳实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例包括：

一种充电口保护器，保护器内设有保护电路，保护电路内设有电源，电源正负极之间串联有电池、电感元件L1、和场效晶体管Q3。

电池和场效应管之间并联有第一三极管Q1，第一三极管Q1的发射极与电源正极连接，第一三极管Q1的集电极与场效应管的栅极连接，第一三极管Q1的基极与电源负极连接；第一三极管Q1的基极与电源负极之间串联有电阻R1。

从电源正极，经过第一三极管Q1，回到电源负极，形成第一回路，该第一回路的作用是导通Q1。

第一三极管Q1的集电极与电池负极之间至少串联有一个电阻元件，本实用新型优选的结构是第一三极管Q1的集电极与电池负极之间串联有两个电阻元件，分别为电阻R2和电阻R3。

从电池正极，经过第一三级管Q1、电阻R2和电阻R3，回到电池负极，形成第二回路。第一回路将Q1导通后，电池的电压通过第二回路，在R3两端产生左正/右负的电压。

与电阻元件并联设有第二三极管Q2，第二三极管Q2基极与L1正极连接。从电感元件L1的正极，经过第二三极管Q2，回到电感元件L1负极，形成第三回路，该回路是短路保护回路。

正常充电时，R3两端产生左正/右负的电压恰好加在Q3的栅极-源极两端，致使Q3导通，从而充电回路形成，图1中虚线回路。由于Q3是功率型场效晶体管，源极-漏极导通内阻极低，产生的压降也极小，因此发热极小。

以常见的48V/20Ah两轮电动车使用的充电器为例：充电器输出最高电压为59V，充电电流≈3A，Q3导通内阻典型值约为0.01Ω，那么Q3的发热功率P=3 ×3×0.01=0.09W，发热量极小；压降为3×0.01=0.03V，对充电电压几乎无影响。

当充电终止时，由于原来Q3的漏极-源极是导通的，所以Q1的基极电流（＜0.001A）仍可以通过电池正极→Q1发射极→Q1基极→R1→Q3漏极→Q3源极→电池负极，形成回路，Q1仍旧导通，如图2中细黑线回路，所以图2中粗黑线回路依然存在，R3两端的电压始终加在Q3的栅极-源极，使Q3保持导通。

充电接口意外短路时，短路电流瞬间通过电池正极→充电接口短路点→Q3漏极→Q3源极→电感L1→电池负极形成急剧增加的电流，此时电感L1将因自感特性而迅速形成反向电动势，极性与电流方向相反；这个反向电动势加在Q2的基极-发射极，导致Q2迅速导通，R3两端电压迅速被拉低接近于0V，如图2粗黑线回路，导致Q3栅极-源极电压降低而截止，短路电流随即被切断，从而达到保护作用，如图2虚线回路。

第一三极管Q1或用P沟道MOS管代替。第二三极管Q2或用N沟道MOS管代替。Q1、Q2的替换可任选一个，不必全部更换，再适当调整Q1、Q2的偏置电路，也可以实现本发明的目的。其电路原理构架见图3。

第二三极管Q2或用电压比较器或运算放大器代替。再适当调整偏置电路，也可以实现本发明的目的。其电路原理构架见图4。

正常充电时，由于Q3导通内阻极低（内阻R为几个mΩ到二十多 mΩ），其发热也极小。以Q3内阻典型值10mΩ（即：0.01Ω）为例，其发热功率、压降，与使用二极管保护的电路相比较见下表：

如果Q3选用内阻更低的MOSFET，发热功率和压降将进一步降低，如：STP18510等，内阻典型值0.004Ω，3A充电时：发热功率P=3²×0.004=0.036W，压降=3×0.004=0.012V。

本实用新型利用场效应管极低的导通内阻，减少开关在充电回路中的发热量；减少开关在充电回路中的压降，从而对充电电压的影响降至最低。使用电感元件，作为短路电流的检测元件，在发生短路的起始瞬间，利用电感效应产生反馈信号，驱动控制元件，达到保护目的。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种充电口保护器，保护器内设有保护电路，保护电路内设有电源，电源正负极之间串联有电池、电感元件L1、和场效晶体管Q3，

其特征在于，电池和场效应管之间并联有第一三极管Q1，第一三极管Q1的发射极与电源正极连接，第一三极管Q1的集电极与场效应管的栅极连接，第一三极管Q1的基极与电源负极连接；从电源正极，经过第一三极管Q1，回到电源负极，形成第一回路；

第一三极管Q1的集电极与电池负极之间至少串联有一个电阻元件，从电池正极，经过第一三级管Q1和电阻元件，回到电池负极，形成第二回路；

与电阻元件并联设有第二三极管Q2，第二三极管Q2基极与L1正极连接，从电感元件L1的正极，经过第二三极管Q2，回到电感元件L1负极，形成第三回路。

2.根据权利要求1所述的充电口保护器，其特征在于，第一三极管Q1的基极与电源负极之间串联有电阻R1。

3.根据权利要求1所述的充电口保护器，其特征在于，第一三极管Q1的集电极与电池负极之间串联有两个电阻元件，分别为电阻R2和电阻R3。

4.根据权利要求1所述的充电口保护器，其特征在于，第一三极管Q1或用P沟道MOS管代替。

5.根据权利要求1所述的充电口保护器，其特征在于，第二三极管Q2或用N沟道MOS管代替。

6.根据权利要求1所述的充电口保护器，其特征在于，第二三极管Q2或用电压比较器或运算放大器代替。