CN210380227U - 一种外接开关自锁后直流欠压保护控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外接开关自锁后直流欠压保护控制器，包括开关、欠压监测电路、正反馈回路和放电控制回路，欠压监测电路由第一电阻、第二电阻和二极管组成；正反馈回路由第三电阻组成；放电控制回路由第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一晶体管、第二晶体管和功率半导体器件组成。本实用新型既实现了电池类电源欠压保护功能，又实现了LED灯类欠压关断防震荡、微亮功能，不仅可以防止因过放或者其它因素造成的电池安全隐患，避免人员与作业对象的损伤，提高产品的用电安全性，而且可以节约能耗，延长电池的使用寿命。并且，本实用新型不使用逻辑控制芯片，只需几个晶体管和电阻即可实现其保护功能，电路结构简单，易于实现，成本低廉。

Description

一种外接开关自锁后直流欠压保护控制器

技术领域

本实用新型属于欠压保护技术领域，涉及一种欠压保护电路，具体涉及一种外接开关自锁后直流欠压保护控制器。

背景技术

有些特殊的直流电器设备，如锂电池电源、LED灯在使用时通常都会遇到以下几种情况：

1、在放电回路导通状态时，锂电池电源会出现欠压过放情况，严重的甚至会出现电芯漏液燃烧起火的情况；

2、在电源接近欠压保护时，LED灯出现无法彻底关断、灯珠微亮、闪烁、反复点亮等现象；

上述这些情况不仅会对锂电池电源、LED灯等直流电器设备本身带来安全隐患，影响直流电器设备的使用寿命，严重的还会影响人们的生活，危害使用者的生命安全。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型旨在提供一种外接开关自锁后直流欠压保护控制器，以满足需带欠压保护产品的用电安全需求，提高用电安全性，避免造成安全隐患，延长设备的使用寿命。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种外接开关自锁后直流欠压保护控制器，包括开关、欠压监测电路、正反馈回路和放电控制回路，且所述欠压监测电路、正反馈回路和所述放电控制回路均在不使用逻辑控制芯片条件下，使用分立器件而搭建成的；

所述欠压监测电路由第一电阻、第二电阻和二极管组成；所述正反馈回路由第三电阻组成；所述放电控制回路由第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一晶体管、第二晶体管和功率半导体器件组成；

所述开关的一端连接输入端正极，所述开关的另一端连接输出端正极；

所述放电控制回路中，一方面，所述第一晶体管的发射极与所述输出端正极连接，所述第一晶体管的集电极通过所述第五电阻和所述第四电阻与输入端负极连接，所述功率半导体器件的栅极接在所述第五电阻和所述第四电阻之间，所述功率半导体器件的源极与输出端负极连接，所述功率半导体器件的漏极与所述输出入端负极连接，所述第一晶体管、所述第五电阻、所述第四电阻串联在所述输出端正极与所述输入端负极之间，形成对所述功率半导体器件的控制回路；另一方面，所述第二晶体管的发射极与所述输入端负极连接，所述第二晶体管的集电极通过所述第六电阻与所述第一晶体管的基极连接，所述第二晶体管、所述第六电阻串联在所述第一晶体管的基极与所述输入端负极之间，形成对所述第一晶体管的控制回路；

在欠压监测电路中，所述第一电阻、所述第二电阻串联在所述输出端正极与输入端负极之间，所述二极管的阴极连接在所述第一电阻与第二电阻之间，所述二极管的阳极与所述第二晶体管的基极连接；

在正反馈回路中，所述第三电阻的一端连接在所述第一电阻与所述第二电阻之间，所述第三电阻的另一端连接在所述第一晶体管的集电极与所述第五电阻之间。

进一步的，所述功率半导体器件为N型MOS管，所述第一晶体管为NPN型双极晶体管，所述第二晶体管为PNP型双极晶体管。

进一步的，当所述开关闭合且电源出现欠压后时，所述第一晶体管、所述第二晶体管与所述功率半导体器件依次关断，控制器处于欠压保护状态；反之，当电源电压恢复至欠压保护恢复阈值以上时，所述第一晶体管、所述第二晶体管与所述功率半导体器件依次导通，控制器处于正常导通状态。

进一步的，所述第一晶体管导通时，所述第三电阻两端电流由所述第一晶体管的集电极流向所述第二电阻，从而增大所述第二电阻两端压降，形成导通正反馈回路，降低欠压保护阈值；反之，所述第一晶体管关断时，所述第三电阻两端电流由所述第一电阻流向所述第五电阻，形成对第二电阻的并联对地回路，减小所述第二电阻两端压降，形成关断正反馈回路，抬高欠压保护恢复阈值。

进一步的，该控制器具有手动恢复功能，所述开关为可手动控制的开关，在控制器处在保护状态下，且电源电压在欠压保护阈值与欠压保护恢复阈值之间时，手动断开所述开关并重新闭合可使控制器恢复导通。

本实用新型的工作原理如下：

当电源电压处于欠压保护阈值以上时闭合开关，此时电流分别依次流过由第一电阻、第二电阻和由第一电阻、第三电阻、第五电阻、第四电阻构成的两个放电回路，此时由于第二电阻两端电压高于二极管反向击穿电压，第二晶体管的发射极正向偏置导通，第二晶体管导通后第一晶体管的基极对地回路导通，第一晶体管的发射极正向偏置导通。第一晶体管导通后，功率半导体器件导通，放电控制回路导通正常工作，与此同时由第三电阻与第一晶体管构成对第一电阻的并联回路，增大第二电阻两端分压，完成正反馈，实现欠压保护阈值减小；

当控制器的功率半导体器件导通且电源耗电至欠压保护阈值时，二极管反向截止，二极管反向截止后第二晶体管的发射极、第一晶体管的发射极依次反向截止并关断，第一晶体管关断后功率半导体器件的栅极电压降至低电平关断，同时因为第一晶体管关断导致正反馈回路的第三电阻与第四电阻、第五电阻构成了对第二电阻的并联对地回路，进一步降低了二极管的阴极对地电压，以此实现了防止当功率半导体器件关断负载断开后电源电压回弹引起的震荡，从而保证欠压保护功能持续下去直至电源电压恢复至欠压保护恢复阈值以上；

综上分析，第三电阻实现了关断与开启的正反馈调节,保证了控制器的正常导通状态或欠压保护状态的持续性。同样的，使用P型MOS对偶构造电路同样可以实现与上述技术方案相同的欠压保护功能。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型既实现了电池类电源欠压保护功能，又实现了LED灯类欠压关断防震荡、微亮功能，不仅可以防止因过放或者其它因素造成的电池安全隐患，避免人员与作业对象的损伤，提高产品的用电安全性，而且可以节约能耗，延长电池的使用寿命。并且，本实用新型的电路搭建不使用逻辑控制芯片，只需几个晶体管和电阻即可实现其保护功能，电路结构简单，易于实现，成本低廉。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型外接开关自锁后直流欠压保护控制器的电路图;

图2为本实用新型外接开关自锁后直流欠压保护控制器的替换方案电路示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

参见图1所示，一种外接开关自锁后直流欠压保护控制器，包括开关S1、欠压监测电路、正反馈回路和放电控制回路，且所述欠压监测电路、正反馈回路和所述放电控制回路均在不使用逻辑控制芯片条件下，使用分立器件而搭建成的；

所述欠压监测电路由第一电阻R1、第二电阻R2和二极管D1组成；所述正反馈回路由第三电阻R3组成；所述放电控制回路由第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2 和功率半导体器件Q3组成；所述功率半导体器件Q3为N型MOS管，所述第一晶体管Q1为NPN型双极晶体管，所述第二晶体管Q2为PNP型双极晶体管；

所述开关S1的一端连接输入端正极B+，所述开关S1的另一端连接输出端正极P+；

所述放电控制回路中，一方面，所述第一晶体管Q1的发射极与所述输出端正极P+连接，所述第一晶体管Q1的集电极通过所述第五电阻R5和所述第四电阻R4与输入端负极B-连接，所述功率半导体器件Q3的栅极接在所述第五电阻R5和所述第四电阻R4之间，所述功率半导体器件Q3的源极与输出端负极P-连接，所述功率半导体器件Q3的漏极与所述输出入端负极B-连接，所述第一晶体管Q1、所述第五电阻R5、所述第四电阻R4串联在所述输出端正极P+与所述输入端负极B-之间，形成对所述功率半导体器件Q3的控制回路；另一方面，所述第二晶体管Q2的发射极与所述输入端负极B-连接，所述第二晶体管Q2的集电极通过所述第六电阻R6与所述第一晶体管Q1的基极连接，所述第二晶体管Q2、所述第六电阻R6串联在所述第一晶体管Q1的基极与所述输入端负极B-之间，形成对所述第一晶体管Q1的控制回路；

在欠压监测电路中，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2串联在所述输出端正极P+与输入端负极B-之间，所述二极管D1的阴极连接在所述第一电阻R1与第二电阻R2之间，所述二极管D1的阳极与所述第二晶体管Q2的基极连接；

在正反馈回路中，所述第三电阻R3的一端连接在所述第一电阻R1与所述第二电阻R2之间，所述第三电阻R3的另一端连接在所述第一晶体管Q1的集电极与所述第五电阻R5之间。

进一步的，当所述开关S1闭合且电源出现欠压后时，所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2与所述功率半导体器件Q3依次关断，控制器处于欠压保护状态；反之，当电源电压恢复至欠压保护恢复阈值以上时，所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2与所述功率半导体器件Q3依次导通，控制器处于正常导通状态。

进一步的，所述第一晶体管Q1导通时，所述第三电阻R3两端电流由所述第一晶体管Q1的集电极流向所述第二电阻R2，从而增大所述第二电阻R2两端压降，形成导通正反馈回路，降低欠压保护阈值；反之，所述第一晶体管Q1关断时，所述第三电阻R3两端电流由所述第一电阻R1流向所述第五电阻R5，形成对第二电阻R2的并联对地回路，减小所述第二电阻R2两端压降，形成关断正反馈回路，抬高欠压保护恢复阈值。

进一步的，该控制器具有手动恢复功能，所述开关S1为可手动控制的开关，在控制器处在保护状态下，且电源电压在欠压保护阈值与欠压保护恢复阈值之间时，手动断开所述开关S1并重新闭合可使控制器恢复导通。

本实用新型的工作原理如下：

当电源电压处于欠压保护阈值以上时闭合开关，此时电流分别依次流过由第一电阻、第二电阻和由第一电阻、第三电阻、第五电阻、第四电阻构成的两个放电回路，此时由于第二电阻两端电压高于二极管反向击穿电压，第二晶体管的发射极正向偏置导通，第二晶体管导通后第一晶体管的基极对地回路导通，第一晶体管的发射极正向偏置导通。第一晶体管导通后，功率半导体器件导通，放电控制回路导通正常工作，与此同时由第三电阻与第一晶体管构成对第一电阻的并联回路，增大第二电阻两端分压，完成正反馈，实现欠压保护阈值减小；

当控制器的功率半导体器件导通且电源耗电至欠压保护阈值时，二极管反向截止，二极管反向截止后第二晶体管的发射极、第一晶体管的发射极依次反向截止并关断，第一晶体管关断后功率半导体器件的栅极电压降至低电平关断，同时因为第一晶体管关断导致正反馈回路的第三电阻与第四电阻、第五电阻构成了对第二电阻的并联对地回路，进一步降低了二极管的阴极对地电压，以此实现了防止当功率半导体器件关断负载断开后电源电压回弹引起的震荡，从而保证欠压保护功能持续下去直至电源电压恢复至欠压保护恢复阈值以上；

综上分析，第三电阻实现了关断与开启的正反馈调节,保证了控制器的正常导通状态或欠压保护状态的持续性。同样的，参见图2所示，使用P型MOS对偶构造电路同样可以实现与上述技术方案相同的欠压保护功能。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种外接开关自锁后直流欠压保护控制器，其特征在于：包括开关（S1）、欠压监测电路、正反馈回路和放电控制回路；

所述欠压监测电路由第一电阻（R1）、第二电阻（R2）和二极管（D1）组成；所述正反馈回路由第三电阻（R3）组成；所述放电控制回路由第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第一晶体管（Q1）、第二晶体管（Q2） 和功率半导体器件（Q3）组成；

所述开关（S1）的一端连接输入端正极（B+），所述开关（S1）的另一端连接输出端正极（P+）；

所述放电控制回路中，一方面，所述第一晶体管（Q1）的发射极与所述输出端正极（P+）连接，所述第一晶体管（Q1）的集电极通过所述第五电阻（R5）和所述第四电阻（R4）与输入端负极（B-）连接，所述功率半导体器件（Q3）的栅极接在所述第五电阻（R5）和所述第四电阻（R4）之间，所述功率半导体器件（Q3）的源极与输出端负极（P-）连接，所述功率半导体器件（Q3）的漏极与所述输出入端负极（B-）连接，所述第一晶体管（Q1）、所述第五电阻（R5）、所述第四电阻（R4）串联在所述输出端正极（P+）与所述输入端负极（B-）之间，形成对所述功率半导体器件（Q3）的控制回路；另一方面，所述第二晶体管（Q2）的发射极与所述输入端负极（B-）连接，所述第二晶体管（Q2）的集电极通过所述第六电阻（R6）与所述第一晶体管（Q1）的基极连接，所述第二晶体管（Q2）、所述第六电阻（R6）串联在所述第一晶体管（Q1）的基极与所述输入端负极（B-）之间，形成对所述第一晶体管（Q1）的控制回路；

在欠压监测电路中，所述第一电阻（R1）、所述第二电阻（R2）串联在所述输出端正极（P+）与输入端负极（B-）之间，所述二极管（D1）的阴极连接在所述第一电阻（R1）与第二电阻（R2）之间，所述二极管（D1）的阳极与所述第二晶体管（Q2）的基极连接；

在正反馈回路中，所述第三电阻（R3）的一端连接在所述第一电阻（R1）与所述第二电阻（R2）之间，所述第三电阻（R3）的另一端连接在所述第一晶体管（Q1）的集电极与所述第五电阻（R5）之间。

2.根据权利要求1所述的外接开关自锁后直流欠压保护控制器，其特征在于：所述功率半导体器件（Q3）为N型MOS管，所述第一晶体管（Q1）为NPN型双极晶体管，所述第二晶体管（Q2）为PNP型双极晶体管。

3.根据权利要求2所述的外接开关自锁后直流欠压保护控制器，其特征在于：当所述开关（S1）闭合且电源出现欠压后时，所述第一晶体管（Q1）、所述第二晶体管（Q2）与所述功率半导体器件（Q3）依次关断，控制器处于欠压保护状态；反之，当电源电压恢复至欠压保护恢复阈值以上时，所述第一晶体管（Q1）、所述第二晶体管（Q2）与所述功率半导体器件（Q3）依次导通，控制器处于正常导通状态。

4.根据权利要求3所述的外接开关自锁后直流欠压保护控制器，其特征在于：所述第一晶体管（Q1）导通时，所述第三电阻（R3）两端电流由所述第一晶体管（Q1）的集电极流向所述第二电阻（R2），从而增大所述第二电阻（R2）两端压降，形成导通正反馈回路，降低欠压保护阈值；反之，所述第一晶体管（Q1）关断时，所述第三电阻（R3）两端电流由所述第一电阻（R1）流向所述第五电阻（R5），形成对第二电阻（R2）的并联对地回路，减小所述第二电阻（R2）两端压降，形成关断正反馈回路，抬高欠压保护恢复阈值。

5.根据权利要求4所述的外接开关自锁后直流欠压保护控制器，其特征在于：所述开关（S1）为可手动控制的开关，在控制器处在保护状态下，且电源电压在欠压保护阈值与欠压保护恢复阈值之间时，手动断开所述开关（S1）并重新闭合可使控制器恢复导通。

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