CN207225099U - 过压欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种过压欠压保护电路，包括分压采样模块、过压判断模块、欠压判断模块、开关控制模块及开关模块；所述分压采样模块将电源输入的电压进行分压处理并转换为采样电压输入给所述过压判断模块及所述欠压判断模块；所述过压判断模块及所述欠压判断模块对采样电压进行判断，若所述采样电压出现过压或者欠压的情况则输出高电平，反之输出低电平；若所述开关控制模块的输入端接收到高电平时，所述开关控制模块的输出端无输出，所述开关模块断开，电源对负载停止供电；若所述开关控制模块的输入端接收到低电平信号时，所述开关控制模块的输出端正常输出，所述开关模块导通，电源对负载供电。

Description

过压欠压保护电路

【技术领域】

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种应用于电动汽车的过压欠压保护电路。

【背景技术】

当电源的供电电压低于或者高于正常工作电压一定值时，都可能导致电源无法正常工作甚至损坏。目前BMS(Battery Management System，电池管理系统)的过压欠压保护电路设计都是根据电源的供电大小来进行范围设定，电源大小是固定的，所以BMS设计时大多只是设计电源可工作范围而没有进行电压保护设计，而生产过程中电源输入是不固定的，这样就会因为失误而导致产品损坏。

鉴于此，实有必要提供一种新型的过压欠压保护电路以克服以上缺陷。

【发明内容】

本实用新型的目的是提供一种灵敏度高、精准度高、成本低及安全性能高的过压欠压保护电路，可在输出电压过压或欠压时，断开电源与负载的连接。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种过压欠压保护电路，所述过压欠压保护电路包括包括分压采样模块、过压判断模块、欠压判断模块、开关控制模块及开关模块；所述分压采样模块用于将电源电压进行分压处理并转换为采样电压输入给所述过压判断模块及所述欠压判断模块，所述分压采样模块的输出端分别接所述过压判断模块的输入端和所述欠压判断模块的输入端，所述过压判断模块的输出端和所述欠压判断模块的输出端同时接所述开关控制模块的输入端，所述分压采样模块的接地端、所述过压判断模块的接地端、所述欠压判断模块的接地端、所述开关控制模块的接地端及开关模块的接地端均接地，所述开关控制模块的电源端接所述分压采样模块以接收所述分压采样模块输出的采样电压，所述开关控制模块的输出端接所述开关模块的输入端，所述开关模块的输出端接负载。

进一步地，所述分压采样模块还包括滑动变阻器、第一电容及第二电容；所述滑动变阻器的第一端接电源正极，所述滑动变阻器的第二端接地，所述滑动变阻器的第三端接所述过压判断模块的输入端以及所述欠压判断模块的输入端；所述第一电容的第一端接所述滑动变阻器的第三端，所述第一电容的第二端接地，所述第二电容的第一端与所述过压判断模块的输入端、所述欠压判断模块的输入端及所述第一电容的第一端相连，所述第二电容的第二端接地。

进一步地，所述过压判断模块包括第一二极管、第一三极管、第一分压电阻及第二分压电阻；所述第一二极管的负极接所述分压采样模块的输出端，所述第一二极管的正极接所述第一分压电阻的一端，所述第一三极管的基极接所述第一分压电阻的另一端，所述第一三极管的发射极接所述开关控制模块的输入端，所述第二分压电阻的一端接所述第一三极管的基极，所述第二分压电阻的另一端接地；当为过压状态时，所述第一二极管击穿导通，所述第一三极管的基极输入高电平；因所述第一三极管为PNP型三极管，则当所述第一三极管的基极输入高电平时，所述第一三极管截止，反之则导通。

进一步地，所述欠压判断模块包括第二二极管、第二三极管、第三分压电阻及第四分压电阻；所述第二二极管的负极接所述分压采样模块的输出端，所述第二二极管的正极接所述第三分压电阻的一端，所述第二三极管的基极接所述分压电阻的另一端，所述第二三极管的集电极接所述第一三极管的集电极，所述第二三极管的发射集接地，所述第四分压电阻的一端接所述第三分压电阻接所述第二三极管的基极，所述第二分压电阻的另一端接地；当为欠压状态时，所述第二二极管无法达到击穿导通电压，所述第二三极管的基极为低电平；因所述第二三极管为NPN型三极管，则所述欠压保护当输入低电平时，所述第二三极管截止，反之则导通。

进一步地，所述开关控制模块用于接收高电平或低电平信号并输出低电平或高电平信号，包括芯片、第三电容及第三二极管，所述芯片包括电源引脚、输入引脚、接地引脚及输出引脚；所述芯片的电源引脚接所述分压采样模块的输出端，所述芯片的输入引脚与所述电源及所述第一三极管的发射极相连，所述芯片的接地引脚接地，所述第三电容的一端与所述芯片的输出引脚相连，所述第三电容的另一端接地，所述第三二极管的正极与所述芯片的输出引脚相连，所述第三二极管的负极接地；当述第一三极管或所述第二三极管截止时，所述芯片的输入引脚输入高电平，则所述芯片的输出引脚输出低电平至所述开关模块；所述第一三极管且所述第二三极管导通时，所述芯片的输入引脚因接地而输入低电平，则所述芯片的输出引脚输出高电平至所述开关模块。

进一步地，所述开关模块用于根据所述开关控制模块输出的高电平或低电平实现导通或断开，进而控制电源是否对负载供电；所述开关模块为一个动作接触器，包括一个线圈及一个开关；所述线圈的一端与所述芯片的输出引脚相连，所述线圈的另一端接地，所述开关的一端与电源相连，所述开关的另一端与负载相连；；当所述线圈两端有一定的电压产生一定的电流时，所述开关导通，反之则断开。

相比于现有技术，所述过压欠压保护电路不仅能在过压欠压情况下对电路进行保护，还能通过分压采样模块能实现根据不同的应用环境下自由设置电压保护值，所述开关模块也可在不同的电流下自行配置，防止在生产过程中当电源输入不固定时产生失误判断而造成产品损坏。同时本电路还采用外加芯片的方式控开关模块，灵敏度和精准度更高。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例提供的过压欠压保护电路的电路图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，本实用新型的实施例提供的一种过压欠压保护电路100，用于在输入电压过压或欠压时断开电源与负载的连接，所述过压欠压保护电路100包括分压采样模块10、过压判断模块20、欠压判断模块30、开关控制模块40及开关模块50。所述分压采样模块10的输入端接电源VCC，所述分压采样模块10的输出端分别接所述过压判断模块20的输入端和所述欠压判断模块30的输入端，所述过压判断模块20的输出端和所述欠压判断模块30的输出端同时接所述开关控制模块40的输入端，所述分压采样模块10的接地端、所述过压判断模块20的接地端、所述欠压判断模块30的接地端、所述开关控制模块40的接地端及开关模块50的接地端均接地，所述开关控制模块40的电源端接所述分压采样模块10以接收所述分压采样模块10输出的采样电压，所述开关控制模块40的输出端接所述开关模块50的输入端，所述开关模块50的输出端接负载。

所述分压采样模块10包括滑动变阻器P、第一电容C1及第二电容C2。在本实施方式中，所述滑动变阻器P的第一端接电源VCC，所述滑动变阻器P的第二端接地，所述滑动变阻器P的第三端接所述过压判断模块20的输入端和所述欠压判断模块30的输入端，所述第一电容C1的第一端接所述滑动变阻器P的第三端，所述第一电容C1的第二端接地。所述第二电容C2的第一端与所述过压判断模块20的输入端、所述欠压判断模块30的输入端及所述第一电容C1的第一端相连，所述第二电容C2的第二端接地。

所述过压判断模块20包括第一二极管D1、第一三极管Q1、第一分压电阻R1及第二分压电阻R2。在本实施方式中，所述第一二极管D1的负极接所述分压采样模块10的输出端，所述第一二极管D1的正极接所述第一分压电阻R1的一端，所述第一三极管Q1的基极接所述第一分压电阻R1的另一端，所述第一三极管Q1的发射极接所述开关控制模块40的输入端，所述第一三极管Q1的基极接所述第二分压电阻R2的一端，所述第二分压电阻R2的另一端接地。

所述欠压判断模块30包括第二二极管D2、第二三极管Q2、第三分压电阻R3及第四分压电阻R4。在本实施方式中，所述第二二极管D2的负极接所述分压采样模块10的输出端，所述第二二极管D2的正极接所述第三分压电阻R3的一端，所述第二三极管Q2的基极接所述第三分压电阻R3的另一端，所述第二三极管Q2的集电极接所述第一三极管的集电极，所述第二三极管Q2的发射集接地，所述第四分压电阻R4的一端接第二三极管Q2的基极，所述第四分压电阻R4的另一端接地。

所述控制开关模块40包括芯片U1、第三电容C3及第三二极管D3。所述芯片U1包括电源引脚1、输入引脚2、接地引脚3及输出引脚4。在本实施方式中，所述电源引脚1即为电源端，所述输入引脚2即为输入端，所述接地引脚3即为接地端，所述输出引脚4即为输出端。所述芯片的电源引脚1与所述滑动变阻器P的第三端相连，所述芯片U1的输入引脚2与所述电源引脚1及所述第一三极管Q1的发射极相连，所述芯片U1的接地引脚3接地，所述第三电容C3的一端与所述芯片U1的输出引脚4相连，所述第三电容C3的另一端接地，所述第三二极管D3的负极与所述芯片U1的输出引脚4相连，所述第三二极管D3的正极接地。

所述开关模块50为一个动作接触器，包括一个线圈L1及一个开关K1。在本实施方式中，所述线圈L1的一端与所述芯片U1的输出引脚4相连，所述线圈L1的另一端接地。所述开关K1的一端与电源VCC相连，所述开关K1的另一端与负载相连。

下面对本实用新型实施例提供的过压欠压判断电路100的工作原理进行说明。

所述分压采样模块10用于将电源VCC输入的电压进行分压处理并转换为采样电压输入给所述过压判断模块20及所述欠压判断模块30。所述过压判断模块20及所述欠压判断模块30分别获取所述采样电压，若所述过压判断模块20判断所述采样电压大于或等于所述第一二极管D1的稳压值时，所述开关控制模块40输入高电平，若所述欠压判断模块30判断所述采样电压小于或者等于所述第二二极管D2时向所述开关控制模块40输入高电平，若所述采样电压小于第一二极管D1的稳压值且大于第二二极管D2的稳压值时，所述过压判断模块20及所述欠压判断模块30向所述开关控制模块40输出低电平。若所述开关控制模块40的输入端接收到高电平时，所述开关控制模块30的输出端无输出，若所述开关控制模块40的输入端接收到低电平时，所述开关控制模块40的输出端正常输出。当所述开关控制模块40正常输出时，所述开关模块50导通，所述电源VCC对负载正常供电。当所述开关控制模块40无输出时，所述开关模块50不导通，所述电源VCC停止对负载供电。

所述电源VCC输入电源电压至所述滑动变阻器P，所述电源电压经滑动变阻器P分压后转化为采样电压输出至所述第一二极管D1和所述第二二极管D2。所述第一二极管D1和所述第二二极管D2为稳压二极管，稳压值根据应用环境进行设置，当所述采样电压小于第一二极管D1的稳压值且大于第二二极管D2的稳压值时为正常工作电压，当所述采样电压大于或等于第一二极管D1的稳压值时则为过压，所述采样电压小于第二二极管D2的稳压值时即为欠压。

当所述采样电压为正常工作电压时，所述第一二极管D1无法击穿导通，所述第一三极管Q1的基极输入低电平，因所述第一三极管Q1为PNP型三极管，当所述第一三极管Q1的基极输入信号为低电平时，所述第一三极管Q1导通。当所述采样电压为正常工作电压时，所述第二二极管D2击穿导通，高电平经所述第三分压电阻R3至所述第二三极管Q2的基极，因所述第二三极管Q2为NPN型三极管，则输入信号为高电平时，所述第二三极管Q2导通。当所述第一三极管Q1和第二三极管Q2同时导通时，所述芯片U1的输入引脚2接地，所述芯片U1输入低电平，所述芯片U1的输出引脚4正常输出，当所述线圈L1有相应的电流流过时，所述开关K1闭合，所述电源VCC正常对负载供电。

当为过压状态时，所述第一二极管D1击穿导通，所述第一三极管Q1的基极输入高电平。所述第一三极管Q1为PNP型三极管，则当所述第一三极管Q1的基极输入信号为高电平时，所述第一三极管Q1不导通。所述芯片U1的输入引脚2输入高电平，所述芯片U1的输出引脚4无输出，所述线圈L1无电流流过，则所述开关K1断开，所述电源VCC停止对负载供电。

当为欠压状态时，所述第二二极管D2无法达到击穿导通电压，所述第二三极管Q2的基极输入低电平。所述第二三极管Q2为NPN型三极管，则当所述第二三极管Q2的基极的输入信号为低电平时，所述第二三极管Q2不导通，所述芯片U1的输入引脚2输入高电平，所述芯片U1的输出引脚4无输出，所述线圈L1无电流流过，则所述开关K1断开，所述电源VCC停止对负载供电。

所述过压欠压保护电路100通过所述分压采样模块10将采样结果转换为采样电压输出给所述过压判断模块20和所述欠压判断模块30。所述过压欠压保护电路100还通过分压采样模块10能实现根据不同的应用环境自由设置电压保护值，所述开关模块50也可在不同的电流下自行配置，防止在生产过程中当所述电源VCC输入不固定时产生失误判断而造成产品损坏。所述过压欠压保护电路100还通过所述过压判断模块20和所述欠压判断模块30对过压欠压情况进行判断，并输出高电平至所述开关控制模块40。所述过压欠压保护电路100还通过所述开关控制模块40控制所述开关模块50，使开关模块50在过压或者欠压情况下截止，进而使所述电源VCC停止供电，进而达到保护负载的目的，进保证负载在正常的工作电压范围内工作，避免负载收到损坏。因此本电路具有灵敏度高、安全性能好、成本低的优点。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施例中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (6)

1.一种过压欠压保护电路，用于在输出电压过压或欠压时，断开电源与负载的连接，其特征在于：所述过压欠压保护电路包括分压采样模块、过压判断模块、欠压判断模块、开关控制模块及开关模块；所述分压采样模块用于将电源电压进行分压处理并转换为采样电压输入给所述过压判断模块及所述欠压判断模块，所述分压采样模块的输出端分别接所述过压判断模块的输入端和所述欠压判断模块的输入端，所述过压判断模块的输出端和所述欠压判断模块的输出端同时接所述开关控制模块的输入端，所述分压采样模块的接地端、所述过压判断模块的接地端、所述欠压判断模块的接地端、所述开关控制模块的接地端及开关模块的接地端均接地，所述开关控制模块的电源端接所述分压采样模块以接收所述分压采样模块输出的采样电压，所述开关控制模块的输出端接所述开关模块的输入端，所述开关模块的输出端接负载。

2.如权利要求1所述的过压欠压保护电路，其特征在于：所述分压采样模块还包括滑动变阻器、第一电容及第二电容；所述滑动变阻器的第一端接电源正极，所述滑动变阻器的第二端接地，所述滑动变阻器的第三端接所述过压判断模块的输入端以及所述欠压判断模块的输入端；所述第一电容的第一端接所述滑动变阻器的第三端，所述第一电容的第二端接地，所述第二电容的第一端与所述过压判断模块的输入端、所述欠压判断模块的输入端及所述第一电容的第一端相连，所述第二电容的第二端接地。

3.如权利要求2所述的过压欠压保护电路，其特征在于：所述过压判断模块包括第一二极管、第一三极管、第一分压电阻及第二分压电阻；所述第一二极管的负极接所述分压采样模块的输出端，所述第一二极管的正极接所述第一分压电阻的一端，所述第一三极管的基极接所述第一分压电阻的另一端，所述第一三极管的发射极接所述开关控制模块的输入端，所述第二分压电阻的一端接所述第一三极管的基极，所述第二分压电阻的另一端接地；当为过压状态时，所述第一二极管击穿导通，所述第一三极管的基极输入高电平；因所述第一三极管为PNP型三极管，则当所述第一三极管的基极输入高电平时，所述第一三极管截止，反之则导通。

4.如权利要求3所述的过压欠压保护电路，其特征在于：所述欠压判断模块包括第二二极管、第二三极管、第三分压电阻及第四分压电阻；所述第二二极管的负极接所述分压采样模块的输出端，所述第二二极管的正极接所述第三分压电阻的一端，所述第二三极管的基极接所述分压电阻的另一端，所述第二三极管的集电极接所述第一三极管的集电极，所述第二三极管的发射集接地，所述第四分压电阻的一端接所述第三分压电阻接所述第二三极管的基极，所述第二分压电阻的另一端接地；当为欠压状态时，所述第二二极管无法达到击穿导通电压，所述第二三极管的基极为低电平；因所述第二三极管为NPN型三极管，则所述欠压保护当输入低电平时，所述第二三极管截止，反之则导通。

5.如权利要求4所述的过压欠压保护电路，其特征在于：所述开关控制模块用于接收高电平或低电平信号并输出低电平或高电平信号，包括芯片、第三电容及第三二极管，所述芯片包括电源引脚、输入引脚、接地引脚及输出引脚；所述芯片的电源引脚接所述分压采样模块的输出端，所述芯片的输入引脚与所述电源及所述第一三极管的发射极相连，所述芯片的接地引脚接地，所述第三电容的一端与所述芯片的输出引脚相连，所述第三电容的另一端接地，所述第三二极管的正极与所述芯片的输出引脚相连，所述第三二极管的负极接地；当所述第一三极管或所述第二三极管截止时，所述芯片的输入引脚输入高电平，则所述芯片的输出引脚输出低电平至所述开关模块；所述第一三极管且所述第二三极管导通时，所述芯片的输入引脚因接地而输入低电平，则所述芯片的输出引脚输出高电平至所述开关模块。

6.如权利要求5所述的过压欠压保护电路，其特征在于：所述开关模块用于根据所述开关控制模块输出的高电平或低电平实现导通或断开，进而控制电源是否对负载供电；所述开关模块为一个动作接触器，包括一个线圈及一个开关；所述线圈的一端与所述芯片的输出引脚相连，所述线圈的另一端接地，所述开关的一端与电源相连，所述开关的另一端与负载相连；当所述线圈两端有一定的电压产生一定的电流时，所述开关导通，反之则断开。