CN209250302U - 一种锂电保护电子开关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种锂电保护电子开关，包括轻触开关K1、MCU、MOS管Q2、MOS管Q3、电容C61、电阻R66、系统供电端口V+、电池和电池的正负极B+、B‑，述轻触开关K1按下后，电池正极B+给C61充电，充电电流在R66上产生压降使MOS管Q3开通，MOS管Q3开通后控制所述MOS管Q2开通，电池的正极B+与系统供电端口V+连通，给整个电路系统和MCU供电，所述MCU pin27脚输出高电位，通过R64,D13维持MOS管Q3导通，MOS管Q3导通进而使所述MOS管Q2导通维持整个电路系统供电。本实用新型的电子开关闭合，可以实现在待机或检测到电池欠压，过流，过温等异常状态下，彻底切断电源，实现0损耗，保护电池不被过放的风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动工具锂电控制领域，尤其涉及一种锂电保护电子开关。
背景技术
很多电动工具产品，电池与工具是一个整体，静态待机状态，会有电能损耗，即使在关机状态下，由于电池与控制系统连接，也会有微小的电流损耗，长期不使用会将电池放干，损坏电池。
目前市场是通用的做法，检测到欠压或静态时，是尽量减少损耗，关闭各级耗电线路，让MCU进入睡眠状态，这种做法不能根本解决问题，只是延长了时间而已。
发明内容
对现有技术中的问题，本实用新型提供一种锂电保护电子开关，可以实现在待机或检测到电池欠压状态下，彻底切断电源，实现0损耗，保护电池不被过放的风险。
为解决以上问题，本实用新型的解决方案是一种锂电保护电子开关，包括轻触开关K1、MCU，MOS管Q2、MOS管Q3、电容C61、电阻R66、系统供电端口V+、电池和电池的正负极B+、B-；
所述MOS管Q2的集电极c与电池的正极B+相连接、发射极e与系统供电端口V+相连接、基极b与MOS管Q3的集电极c相连接，所述电池的正极B+通过轻触开关K1与电容C61的一端连接，所述电容C61的另一端分别与电阻R66和MOS管Q3的基极相b连接，所述电阻R66的另一端接地，所述MOS管Q3的发射极e接地；
所述轻触开关K1按下后，电池正极B+给C61充电，充电电流在R66上产生压降使MOS管Q3开通，MOS管Q3开通后控制所述MOS管Q2开通，电池的正极B+与系统供电端口V+连通，给整个电路系统和MCU供电。
作为改进，还包括R64和D13，所述R64的一端与所述MCU pin27脚连接，所述R64的另一端与所述D13的阳极连接，所述D13的阴极分别与电阻R66的非接地的一端和MOS管Q3的基极b相连接，所述MCU pin27脚输出高电位，通过R64,D13维持MOS管Q3导通，MOS管Q3导通进而使所述MOS管Q2导通维持整个电路系统供电。
作为进一步的改进，还包括电阻R67,MOS管Q14和电阻R69，所述电容C61的一端通过电阻R67与MOS管Q14的发射极e相连接，所述MOS管Q14的基极b通过电阻R69接地，所述MOS管Q14的集电极c与电容C61的另一端相连接；
所述轻触开关K1释放后，所述电容C61充满的电通过R67,MOS管Q14的发射极e和基极b，电阻R69让MOS管Q14导通，将C61上的电荷放完，等待下一次充电启动。
作为进一步的改进，还包括电阻R12和电阻R14，所述电阻R12的一端与所述MOS管Q2的发射极e相连接，电阻R12另一端通过电阻R14连接到MCU,所述电阻R12和电阻R14用于检测电池电压，所述MCU实时检测到电池欠压时，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
作为进一步的改进，还包括电流检测电路模块，所述电流检测电路模块电阻R41，电阻R43,电阻R38,电阻R39和U4A(LM358放大器)，负载电流流经电阻R41，在电阻R41的两端产生电流信号，电流信号经过U4A放大后送到MCU pin14脚检测，所述MCU检测到电流过流时做出过流判断，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
作为进一步的改进，还包括温度检测电路模块，所述温度检测电路模块包括电阻R9，电阻R11,电阻C6和BAT NTC(内置在电池包的温度感应器)，所述BAT NTC用于检测电池温度，温度信号经过电阻R11送到MCU pin15脚检测，所述MCU检测到电池温度信号过温时做出高温判断，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
作为进一步的改进，还包括二极管D12和二极管D15，所述轻触开关K1依次通过二极管D12和二极管D15与电容C61相连接。
从以上描述可以看出，本实用新型的电子开关闭合，MCU实时检测负载，电池组状态，当电池欠压或负载工作异常时，MCU输出信号将开关断开，将电池所有负载，包括MCU供电都断开，实现0损耗，保护电池。
本线路结构简单，成本低廉，可以较好的保护电池，延长产品使用寿命，减少市场返修率。本实用新型可以实现在待机或检测到电池欠压状态下，彻底切断电源，实现0损耗，保护电池不被过放的风险。
附图说明
图1是本实用新型的电路框图；
图2是本实用新型的具体线路图；
具体实施方式
结合图1和图2，详细说明本实用新型的第一个具体实施例，但不对本实用新型的权利要求做任何限定。
如图1和图2所示，一种锂电保护电子开关，包括轻触开关K1、MCU，MOS管Q2、MOS管Q3、电容C61、电阻R66、系统供电端口V+、电池和电池的正负极B+、B-；
所述MOS管Q2的集电极c与电池的正极B+相连接、发射极e与系统供电端口V+相连接、基极b与MOS管Q3的集电极c相连接，所述电池的正极B+通过轻触开关K1与电容C61的一端连接，所述电容C61的另一端分别与电阻R66和MOS管Q3的基极相b连接，所述电阻R66的另一端接地，所述MOS管Q3的发射极e接地；
所述轻触开关K1按下后，电池正极B+给C61充电，充电电流在R66上产生压降使MOS管Q3开通，MOS管Q3开通后控制所述MOS管Q2开通，电池的正极B+与系统供电端口V+连通，给整个电路系统和MCU供电。
更具体地，作为改进，还包括R64和D13，所述R64的一端与所述MCU pin27脚连接，所述R64的另一端与所述D13的阳极连接，所述D13的阴极分别与电阻R66的非接地的一端和MOS管Q3的基极b相连接，所述MCU pin27脚输出高电位，通过R64,D13维持MOS管Q3导通，MOS管Q3导通进而使所述MOS管Q2导通维持整个电路系统供电。
更具体地，还包括电阻R67,MOS管Q14和电阻R69，所述电容C61的一端通过电阻R67与MOS管Q14的发射极e相连接，所述MOS管Q14的基极b通过电阻R69接地，所述MOS管Q14的集电极c与电容C61的另一端相连接；
所述轻触开关K1释放后，所述电容C61充满的电通过R67,MOS管Q14的发射极e和基极b，电阻R69让MOS管Q14导通，将C61上的电荷放完，等待下一次充电启动。
更具体地，还包括电阻R12和电阻R14，所述电阻R12的一端与所述MOS管Q2的发射极e相连接，电阻R12另一端通过电阻R14连接到MCU,所述电阻R12和电阻R14用于检测电池电压，所述MCU实时检测到电池欠压时，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
更具体地，还包括电流检测电路模块，所述电流检测电路模块电阻R41，电阻R43,电阻R38,电阻R39和U4A(LM358放大器)，负载电流流经电阻R41，在电阻R41的两端产生电流信号，电流信号经过U4A放大后送到MCU pin14脚检测，所述MCU检测到电流过流时做出过流判断，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
更具体地，还包括温度检测电路模块，所述温度检测电路模块包括电阻R9，电阻R11,电阻C6和BAT NTC(内置在电池包的温度感应器)，所述BAT NTC用于检测电池温度，温度信号经过电阻R11送到MCU pin15脚检测，所述MCU检测到电池温度信号过温时做出高温判断，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
更具体地，还包括二极管D12和二极管D15，所述轻触开关K1依次通过二极管D12和二极管D15与电容C61相连接。
如图1中，正常工作中，电子开关闭合，MCU实时检测负载，电池组状态，当电池欠压或负载工作异常时，MCU输出信号将开关断开，将电池所有负载，包括MCU供电都断开，实现0损耗，保护电池。
图2是本专利具体实施例之一的电路图，虚线方框中的线路是本专利电子开关的具体电路应用，图中“B+”,“B-”分别是电池的“正”，“负”两端，“K1”是启动开关，“Q2”是主开关管，“V+”是整个系统供电端口，所述“V+”连接的为具体的一个电源芯片，可根据实际应用需要，转换为5V/10V/12V等电压供各类具体电路或芯片使用。
工作原理为：按下轻触开关K1,充电电流经：B+,D12,D15,C61,R63,R66,给C61充电，充电电流在R66上产生压降，调整C61,R63,R66参数可以控制充电时间T1,在R66上产生的压降让Q3开通，Q3开通后控制Q2开通，“B+”与“V+”连通，给整个控制系统供电，包括给MCU供电，从Q2导通到MCU正常工作的时间为T2，调整充电时间保证T1＞T2,是整个线路关键点。T1一般为100-200ms，T2为10-20ms。
MCU正常工作后，PIN27脚(开关控制线)输出高电位，通过R64,D13维持Q3导通，维持整个系统供电。
当轻触开关K1释放后，由于C61充满电，通过R67,Q14(e，b)，R69,让Q14导通，将C61上的电荷放完，等待下一次充电启动。
R12,R14分压，连接到MCU,可以检测电池电压，同时MCU也在实时监控系统其它工作状态，当检测到电池欠压或系统工作异常时，MCU在PIN27脚输出低电位，Q3截止，Q2截止，“B+”与“V+”断开，将电池负载全部断开，包括MCU的电也断开，实现0损耗，保护电池。
综上所述，本实用新型的电子开关闭合，MCU实时检测负载，电池组状态，当电池欠压或负载工作异常时，MCU输出信号将开关断开，将电池所有负载，包括MCU供电都断开，实现0损耗，保护电池。本实用新型可以实现在待机或检测到电池欠压状态下，彻底切断电源，实现0损耗，保护电池不被过放的风险。
可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果，但都在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种锂电保护电子开关，包括轻触开关K1和MCU，其特征在于：还包括MOS管Q2、MOS管Q3、电容C61、电阻R66、系统供电端口V+、电池和电池的正负极B+、B-；
所述MOS管Q2的集电极c与电池的正极B+相连接、发射极e与系统供电端口V+相连接、基极b与MOS管Q3的集电极c相连接，所述电池的正极B+通过轻触开关K1与电容C61的一端连接，所述电容C61的另一端分别与电阻R66和MOS管Q3的基极相b连接，所述电阻R66的另一端接地，所述MOS管Q3的发射极e接地；
所述轻触开关K1按下后，电池正极B+给C61充电，充电电流在R66上产生压降使MOS管Q3开通，MOS管Q3开通后控制所述MOS管Q2开通，电池的正极B+与系统供电端口V+连通，给整个电路系统和MCU供电。
2.根据权利要求1所述的锂电保护电子开关，其特征在于：还包括R64和D13，所述R64的一端与所述MCU pin27脚连接，所述R64的另一端与所述D13的阳极连接，所述D13的阴极分别与电阻R66的非接地的一端和MOS管Q3的基极b相连接，所述MCU pin27脚输出高电位，通过R64,D13维持MOS管Q3导通，MOS管Q3导通进而使所述MOS管Q2导通维持整个电路系统供电。
3.根据权利要求2所述的锂电保护电子开关，其特征在于：还包括电阻R67,MOS管Q14和电阻R69，所述电容C61的一端通过电阻R67与MOS管Q14的发射极e相连接，所述MOS管Q14的基极b通过电阻R69接地，所述MOS管Q14的集电极c与电容C61的另一端相连接；
所述轻触开关K1释放后，所述电容C61充满的电通过R67,MOS管Q14的发射极e和基极b，电阻R69让MOS管Q14导通，将C61上的电荷放完，等待下一次充电启动。
4.根据权利要求3所述的锂电保护电子开关，其特征在于：还包括电阻R12和电阻R14，所述电阻R12的一端与所述MOS管Q2的发射极e相连接，电阻R12另一端通过电阻R14连接到MCU,所述电阻R12和电阻R14用于检测电池电压，所述MCU实时检测到电池欠压时，MCUpin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
5.根据权利要求4所述的锂电保护电子开关，其特征在于：还包括电流检测电路模块，所述电流检测电路模块电阻R41，电阻R43,电阻R38,电阻R39和U4A，负载电流流经电阻R41，在电阻R41的两端产生电流信号，电流信号经过U4A放大后送到MCU pin14脚检测，所述MCU检测到电流过流时做出过流判断，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
6.根据权利要求5所述的锂电保护电子开关，其特征在于：还包括温度检测电路模块，所述温度检测电路模块包括电阻R9，电阻R11,电阻C6和BAT NTC，所述BAT NTC用于检测电池温度，温度信号经过电阻R11送到MCU pin15脚检测，所述MCU检测到电池温度信号过温时做出高温判断，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
7.根据权利要求6所述的锂电保护电子开关，其特征在于：还包括二极管D12和二极管D15，所述轻触开关K1依次通过二极管D12和二极管D15与电容C61相连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN109510284A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-03-22 | 张家港华捷电子有限公司 | 一种锂电保护电子开关 |
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2019
- 2019-01-02 CN CN201920001692.XU patent/CN209250302U/zh active Active
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| CN109510284A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-03-22 | 张家港华捷电子有限公司 | 一种锂电保护电子开关 |
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