CN210294917U

CN210294917U - 一种带绝对式限流保护的电池类电压源

Info

Publication number: CN210294917U
Application number: CN201921116900.7U
Authority: CN
Inventors: 杨文解; 冯凯; 骆栋
Original assignee: Intelligent Automation Equipment Zhuhai Co Ltd
Current assignee: Intelligent Automation Equipment Zhuhai Co Ltd; Intelligent Automation Zhuhai Co Ltd
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2029-07-17

Abstract

本实用新型提供一种带绝对式限流保护的电池类电压源，它包括主电路、自锁电路、绝对式限流保护电路，绝对式限流保护电路连接主电路和自锁电路，绝对式限流保护电路包括运算放大器OPA2、运算放大器OPA3、电阻R8～R11、电容C6、二极管D1，主电路包括运算放大器OPA1、仪表放大器INA1、仪表放大器INA2、外围电路，自锁电路包括比较器CMP1、晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、外围电路，本实用新型能使得在只有单个参考电压的情况下实现对电压源的双向保护，电路工作在放电和充电两种模式下都可通过绝对值电路采集主电路输出的电流值，对电路进行双向保护，无论工作在充电或放电状态都具有过流关断的功能。

Description

一种带绝对式限流保护的电池类电压源

技术领域

本实用新型涉及电池类电压源，尤其涉及具有限流保护的电池类电压源。

背景技术

电池类电压源在实际使用中常常需要具有限流保护电路，现有技术中的限流保护电路限流方式是单向的，如要求双向的保护，通常的解决方案是通过采集电流的仪表放大器对采集到的两个参考电压进行对比，来产生保护触发信号，电路成分复杂。如何使得在只有单个参考电压的情况下实现对电压源的双向保护，是值得研究和探讨的课题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种带绝对式限流保护的电池类电压源，它能使得在只有单个参考电压的情况下实现对电压源的双向保护。

本实用新型所采用的技术方案是：一种带绝对式限流保护的电池类电压源，它包括主电路、自锁电路、绝对式限流保护电路，所述绝对式限流保护电路连接所述主电路和自锁电路，所述绝对式限流保护电路包括运算放大器OPA2、运算放大器OPA3、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C6、二极管D1，所述电阻R8的一端与电阻R9的一端连接并与所述主电路连接，所述电阻R8的另一端连接所述运算放大器OPA2的输入负端，所述电阻R9的另一端连接所述运算放大器OPA2的输入正端，所述电阻R11并联在所述运算放大器OPA2的输入负端和输出端上，所述运算放大器OPA2的输出端连接所述自锁电路，所述运算放大器OPA2的输入正端连接所述运算放大器OPA3的输入负端，所述二极管D1正向并联在所述运算放大器OPA3的输入负端和输出端上，所述运算放大器OPA3的输入正端连接所述电阻R10的一端、所述电容C6的一端，所述电阻R10的另一端连接基准电压，所述电容C6的另一端连接电路共地。

所述主电路包括运算放大器OPA1、仪表放大器INA1、仪表放大器INA2、外围电路，所述自锁电路包括比较器CMP1、晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、外围电路，所述运算放大器OPA1的输入正端连接给定电压，所述比较器CMP1的输入负端连接即时电压，所述仪表放大器INA1的输出端连接所述绝对式限流保护电路输入端，所述比较器CMP1的输入正端连接所述绝对式限流保护电路输出端。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型它包括主电路、自锁电路、绝对式限流保护电路，所述绝对式限流保护电路连接所述主电路和自锁电路，所述绝对式限流保护电路包括运算放大器OPA2、运算放大器OPA3、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C6、二极管D1，所述电阻R8的一端与电阻R9的一端连接并与所述主电路连接，所述电阻R8的另一端连接所述运算放大器OPA2的输入负端，所述电阻R9的另一端连接所述运算放大器OPA2的输入正端，所述电阻R11并联在所述运算放大器OPA2的输入负端和输出端上，所述运算放大器OPA2的输出端连接所述自锁电路，所述运算放大器OPA2的输入正端连接所述运算放大器OPA3的输入负端，所述二极管D1正向并联在所述运算放大器OPA3的输入负端和输出端上，所述运算放大器OPA3的输入正端连接所述电阻R10的一端、所述电容C6的一端，所述电阻R10的另一端连接基准电压，所述电容C6的另一端连接电路共地。所以本实用新型能使得在只有单个参考电压的情况下实现对电压源的双向保护，无论工作在充电和放电状态下都具有过流关断的功能。

附图说明

图1是本实用新型电路原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型它包括主电路、自锁电路、绝对式限流保护电路，所述绝对式限流保护电路连接所述主电路和自锁电路，所述绝对式限流保护电路包括运算放大器OPA2、运算放大器OPA3、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C6、二极管D1，所述电阻R8的一端与电阻R9的一端连接并与所述主电路连接，所述电阻R8的另一端连接所述运算放大器OPA2的输入负端，所述电阻R9的另一端连接所述运算放大器OPA2的输入正端，所述电阻R11并联在所述运算放大器OPA2的输入负端和输出端上，所述运算放大器OPA2的输出端连接所述自锁电路，所述运算放大器OPA2的输入正端连接所述运算放大器OPA3的输入负端，所述二极管D1正向并联在所述运算放大器OPA3的输入负端和输出端上，所述运算放大器OPA3的输入正端连接所述电阻R10的一端、所述电容C6的一端，所述电阻R10的另一端连接基准电压，所述电容C6的另一端连接电路共地。

本实施例中，电路设计工作模式分为放电和充电模式。给定电压 Vset由单片机控制，根据Vset控制电源板卡的电源输出，输出模式为四线制。

一、当主电路电源板卡工作模式为放电时，输出电流Iout=I:

V_CURR=I*0.1R+Vref ………………………………………………… (1)

当主电路板卡工作在充电模式是，Iout=-I:

V_CURR=Vref+(-I*0.1R)………………………………………………(2)

二、绝对式限流保护电路：

1)当板卡进行放电时,Iout=I

VD>Vref，二极管D1截止，则VD = 0.1*Iout+Vref 可得：VA = VD = 0.1*I+Vref…………………………(3)

2)当板卡进行充电时,Iout=-I 二极管D1导通，则VD=Vref 可得：

(V_CURR-VF)/R8 =(VF - VA)/R11 ……………………………………(4)

R8=R11……………………………………………………………………(5)

VF=VD=Vref……………………………………………………………(6)

V_CURR=-0.1*I+Vref

(4), (5) 和 (6) 可导出：

VA= .1*I+Vref…………………………………………………(3)

(3)和（7）可导出：VA=0.1*abs

（Iout）+Vref…………………………………………………(8) 。

三、自锁电路：

如图1所示，默认情况GPIO点由单片机控制，上电默认为高电平。 R21和C8的作用是对于短暂的过流状态有过滤作用，防止误认为上电瞬间的大电流为过流而导致输出失败。

1）当VA<V_Iset* R14/(R13+R14）,比较器内部导通，输出为低电平，则Q3断开，Q2导通，板卡进入限流模式，R22电阻的阻值决定限流值。

2）当A> V_Iset*R14/(R13+R14）时，比较器U6开漏输出，三极管Q3进入导通状态，则 Q2则断开，功率运放U1输出的电流限制为0A（高阻态）。同时Q1导通为Q3提供基极电流，在U6输出恢复成低电平后，Q3一直导通形成自锁。

3）当板卡进入关断模式下，只有发送解锁命令，使GPIO点电平变为低电平再变回高电平，才能解除自锁模式。

本实用新型电路设计能够使电路工作在放电和充电两种模式下都可以通过绝对值电路采集主电路输出的电流值，在只有单个参考电压的情况下即可实现对电压源的双向保护，本实用新型无论工作在充电或放电状态都具有过流关断的功能。

Claims

1.一种带绝对式限流保护的电池类电压源，它包括主电路、自锁电路，其特征在于：它还包括绝对式限流保护电路，所述绝对式限流保护电路连接所述主电路和自锁电路，所述绝对式限流保护电路包括运算放大器OPA2、运算放大器OPA3、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C6、二极管D1，所述电阻R8的一端与电阻R9的一端连接并与所述主电路连接，所述电阻R8的另一端连接所述运算放大器OPA2的输入负端，所述电阻R9的另一端连接所述运算放大器OPA2的输入正端，所述电阻R11并联在所述运算放大器OPA2的输入负端和输出端上，所述运算放大器OPA2的输出端连接所述自锁电路，所述运算放大器OPA2的输入正端连接所述运算放大器OPA3的输入负端，所述二极管D1正向并联在所述运算放大器OPA3的输入负端和输出端上，所述运算放大器OPA3的输入正端连接所述电阻R10的一端、所述电容C6的一端，所述电阻R10的另一端连接基准电压，所述电容C6的另一端连接电路共地。

2.根据权利要求1所述的带绝对式限流保护的电池类电压源，其特征在于：所述主电路包括运算放大器OPA1、仪表放大器INA1、仪表放大器INA2、外围电路，所述自锁电路包括比较器CMP1、晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、外围电路，所述运算放大器OPA1的输入正端连接给定电压，所述比较器CMP1的输入负端连接即时电压，所述仪表放大器INA1的输出端连接所述绝对式限流保护电路输入端，所述比较器CMP1的输入正端连接所述绝对式限流保护电路输出端。