CN210577772U - 一种低功耗欠压锁定电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种低功耗欠压锁定电路，包括电阻降压电源电路、欠压关断电路、比较电路和欠压锁定电路，电阻降压电源电路，用于根据电池组电压，获得预设的电源电压值，分别为比较电路和欠压锁定电路提供电源；电阻分压网络，用于对电池组输入电压进行分压，并将分压后的电压输入比较电路；比较电路，用于将分压后的电压与基准电压进行比较，通过比较电路的比较结果控制欠压锁定电路的导通或关断。本实用新型的电池电压经过分压网络后，将分压电压与基准电压进行比较，根据比较结果控制欠压锁定电路的导通或关断，进而当电池电压降低时，达到欠压锁定的目的。

Description

一种低功耗欠压锁定电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，更具体地，涉及一种低功耗欠压锁定电路。

背景技术

在离线式电池组供电场合，当电池组电压低于一定值时，需要切断电池组输出，以保护电池组，防止电池组中的单芯电池出现过放电而影响电池组寿命或者损坏电池。

电池组在负载切除后，电池电压通常会出现很大幅度的反弹，该种现象会对工作电路造成影响，故对于工作电路需要具有锁定功能来保护工作电路，而目前的工作电路中，很少具有锁定功能。

实用新型内容

本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的低功耗欠压锁定电路。

本实用新型提供了一种低功耗欠压锁定电路，包括电阻降压电源电路、欠压关断电路、比较电路和欠压锁定电路，所述欠压关断电路包括电阻分压网络，所述电阻分压网络、比较电路和欠压锁定电路依次电连接，所述电阻降压电源电路分别与所述比较电路和所述欠压锁定电路电连接；

所述电阻降压电源电路，用于根据电池组电压，获得预设的电源电压值，分别为所述比较电路和所述欠压锁定电路提供电源；

所述电阻分压网络，用于对电池组输入电压进行分压，并将分压后的电压输入所述比较电路；

所述比较电路，用于将所述分压后的电压与基准电压进行比较，通过所述比较电路的比较结果控制所述欠压锁定电路的导通或关断。

本实用新型的有益效果为：当上电后，电池组电压正常时，电路处于导通状态，后级电源电路可正常启动工作；当电池组电压一旦欠压时，电路进入锁定状态，后级电源电路锁定无法启动工作，即使电池组欠压后反弹，电路也是始终处于锁定状态，不会因为电池组电压的反弹进入误启动操作，达到了正常电压输入可保证稳定启动，电池组欠压发生时可靠关断负荷，保护电池包设施的目的。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以作如下改进。

进一步的，所述电阻降压电源电路包括二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、稳压二极管DZ1和电容C1；

所述二极管D1的阳极连接电池组输入端，所述二极管D1的阴极依次通过所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电容C1接地，所述稳压二极管DZ1连接在所述电阻R5和所述电容C1的公共端与地之间，所述电阻R5和所述电容C1的公共端输出电源电压。

进一步的，所述欠压关断电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R20三极管Q3和电容C4；

所述电阻R6的一端电连接所述二极管D1的阴极，另一端依次通过电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R20接地，所述三极管Q3的基极通过所述电容C4接地，所述三极管Q3的集电极与所述比较电路电连接，所述三极管Q3的发射极接地。

进一步的，所述比较电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R19、电阻R21、电容C2、电容C3、运算放大器U1A、可控精密稳压源U2、三极管Q3、稳压二极管DZ2、开关X1和开关X2；

所述电阻R10的一端接电源电压，另一端依次经过开关X2、电阻R15和电阻R21接地，所述电阻R14的一端连接所述三极管Q3的集电极，另一端连接所述运算放大器U1A的引脚3，引脚2接基准电压，引脚2还经过所述电阻R19和电阻R16接电源电压，所述可控精密稳压源U2的引脚1和引脚2连接所述电阻R19和电阻R16的公共端，所述可控精密稳压源U2的引脚3接地，所述电容C3连接在所述可控精密稳压源U2的引脚2和地之间，所述运算放大器U1A的引脚4接地，引脚8接电源电压，引脚8还通过电容C2接地，引脚1通过电阻R17与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与所述电阻R10和所述开关X2的公共端连接，所述三极管Q2的集电极还通过稳压二极管DZ2和电阻R13与所述欠压锁定电路连接，所述电阻R11一端与电源电压连接，另一端与所述稳压二极管DZ2和所述电阻R13的公共端连接，所述开关X1连接在电源电压和所述欠压锁定电路之间。

进一步的，所述欠压锁定电路包括三极管Q1、电阻R18、电阻R22和MOS管Q4；

所述三极管Q1的发射极接电源电压，基极与所述电阻R13连接，集电极通过所述电阻R18和电阻R22接地，所述MOS管Q4的栅极与所述电阻R18和所述电阻R22的公共端连接，该栅极还通过所述开关X1与电源电压连接，所述MOS管Q4的源极接地，所述MOS管Q4的漏极连接后级电源电路。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的低功耗欠压锁定电路连接框图；

图2为本实用新型的另一个实施例的低功耗欠压锁定电路图。

附图中，各标号所代表的部件名称如下：

1、电阻降压电源电路，2、欠压关断电路，3、比较电路，4、欠压锁定电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1，提供了本实用新型一个实施例的低功耗欠压锁定电路，该低功耗欠压锁定电路包括电阻降压电源电路1、欠压关断电路2、比较电路3和欠压锁定电路4，所述欠压关断电路2包括电阻分压网络，所述电阻分压网络、比较电路3和欠压锁定电路4依次电连接，所述电阻降压电源电路1分别与所述比较电路3和所述欠压锁定电路4电连接。

其中，电阻降压电源电路1，用于根据电池组电压，获得预设的电源电压V+值，分别为所述比较电路3和所述欠压锁定电路4提供电源；电阻分压网络，用于对电池组输入电压进行分压，并将分压后的电压输入所述比较电路3；所述比较电路3，用于将所述分压后的电压与基准电压进行比较，通过所述比较电路3的比较结果控制所述欠压锁定电路4的导通或关断，进而控制后级电源电路J1的正常工作或停止工作。

参见图2，在本实用新型的一个实施例中，所述电阻降压电源电路1包括二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、稳压二极管DZ1和电容C1。

所述二极管D1的阳极连接电池组输入端，所述二极管D1的阴极依次通过所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电容C1接地，所述稳压二极管DZ1连接在所述电阻R5和所述电容C1的公共端与地之间，所述电阻R5和所述电容C1的公共端输出电源电压V+。

所述欠压关断电路2包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R20三极管Q3和电容C4。所述电阻R6的一端电连接所述二极管D1的阴极，另一端依次通过电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R20接地，所述三极管Q3的基极通过所述电容C4接地，所述三极管Q3的集电极与所述比较电路电连接，所述三极管Q3的发射极接地。

所述比较电路3包括电阻R10、电阻R11、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R19、电阻R21、电容C2、电容C3、运算放大器U1A、可控精密稳压源U2、三极管Q3、稳压二极管DZ2、开关X1和开关X2，其中，可控精密稳压源U2的型号为TL431。

所述电阻R10的一端接电源电压V+，另一端依次经过开关X2、电阻R15和电阻R21接地，所述电阻R14的一端连接所述三极管Q3的集电极，另一端连接所述运算放大器U1A的引脚3，引脚2接基准电压，引脚2还经过所述电阻R19和电阻R16接电源电压V+。所述可控精密稳压源U2的引脚1和引脚2连接所述电阻R19和电阻R16的公共端，所述可控精密稳压源U2的引脚3接地，所述电容C3连接在所述可控精密稳压源U2的引脚2和地之间。所述运算放大器U1A的引脚4接地，引脚8接电源电压V+，引脚8还通过电容C2接地，引脚1通过电阻R17与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与所述电阻R10和所述开关X2的公共端连接，所述三极管Q2的集电极还通过稳压二极管DZ2和电阻R13与所述欠压锁定电路连接。所述电阻R11一端与电源电压V+连接，另一端与所述稳压二极管DZ2和所述电阻R13的公共端连接，所述开关X1连接在电源电压V+和所述欠压锁定电路之间。

所述欠压锁定电路4包括三极管Q1、电阻R18、电阻R22和MOS管Q4，所述三极管Q1的发射极接电源电压V+，基极与所述电阻R13连接，集电极通过所述电阻R18和电阻R22接地，所述MOS管Q4的栅极与所述电阻R18和所述电阻R22的公共端连接，所述MOS管Q4的源极接地，所述MOS管Q4的漏极连接后级电源电路J1。

本实用新型提供的低功耗欠压锁定电路的工作原理为：上电初始，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5给电容C1充电，电源电压V+V+缓慢上升，可控精密稳压源U2因电容C3的存在也是缓慢建立。三极管Q3因电容C4的存在处于截止状态，电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R20上电后分压电压迅速建立，使运算放大器U1A的引脚3电位先于引脚2建立，故运算放大器U1A的引脚1输出高电平，进而三极管Q2和三极管Q1导通，MOS管Q4也导通，后级电源电路J1可正常工作，在上电初始状态下，不会因为误动作而进入锁定状态。

上电完成，可控精密稳压源U2的引脚1产生稳定的基准电压2.5V，电池组输入电压经过电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R20组成电阻分压网络。此时三极管Q3是截止的，在电阻R20上得到一个分压值VR20，该分压值VR20与基准电压Vref通过运算放大器U1A进行比较。如果VR20大于基准电压2.5V，运算放大器U1A的引脚1输出高电平，使三极管Q2导通，将稳压二极管DZ2的阳极端的电平拉低，使三极管Q1的引脚1电压低于引脚2电压，三极管Q1开始导通。电源电压V+V+通过三极管Q1给到三极管Q4的栅极使三极管Q4导通，后级电源电路J1因负极通路完成可以启动。

在运行中，随着电池包的直流电压逐渐降低，电池组电压经过分压后VR20的电压也随之下降。当VR20电压稍低于基准电压Vref时，运算放大器UA1的引脚1输出变为0V，三极管Q2因引脚1变为0V而截止，三极管Q2的引脚3电位升高。三极管Q2的引脚3因电阻R10、电阻R15和电阻R21的分压，使该引脚3的电位低于三极管Q1的引脚2的电位(其中，三极管Q1的引脚2接电源电压V+)，故此时三极管Q1是导通的，MOS管Q4也导通，后级电源电路J1正常启动。

但是本电路的目的是当电池组电压下降时，为保护电池组，要求电路进入锁定状态，那么就需要保证三极管Q1能在此时可靠关断，故在三极管Q2的引脚3和电阻R13之间加入稳压二极管DZ2，稳压二极管DZ2的稳压值需要大于三极管Q1的引脚1和三极管Q2的引脚3的电压差，且稳压二极管DZ2需要选择低漏电流型器件。

当电池组电压发生反弹时，因三极管Q2的引脚3电压升高，合适选择电阻R10、电阻R15和电阻R21的分压关系，使分压后三极管Q3的引脚1电压达到或者超过0.7V(三极管的导通阈值)，触发三极管Q3的引脚2和引脚3开始导通，使电阻R20上的电压远低于Vref，维持运算放大器U1A的引脚1输出0V，保证MOS管Q4始终处于截止状态，使后级电源电路J1始终处于关闭状态，即使电池直流电压反弹，因为电路锁定也不会再次开机，达到保护的目的。

其中，MOS管Q4为电压型器件不消耗工作电流，此时的功耗主要来自电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和U2，选择合适的参数可以维持电路总电流消耗在2-2.5mA左右，实现微功耗欠压关机锁定。

电池组欠压发生后，电路将死锁，开关X1、X2为联动开关，用于强制启动MOS管Q4的驱动信号，同时锁定三极管Q3释放锁定信号，后级电源电路J1才能得以重新恢复上电，操作人员可以对设备进行维护和保养，尽可能的减少损失。

本实用新型提供的一种低功耗欠压锁定电路，当上电后，电池组电压正常时，电路处于导通状态，后级电源电路可正常启动工作；当电池组电压一旦欠压时，电路进入锁定状态，后级电源电路锁定无法启动工作，即使电池组欠压后反弹，电路也是始终处于锁定状态，不会因为电池组电压的反弹进入误启动操作，达到了正常电压输入可保证稳定启动，电池组欠压发生时可靠关断负荷，保护电池包设施的目的。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。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 (6)

1.一种低功耗欠压锁定电路，其特征在于，包括电阻降压电源电路、欠压关断电路、比较电路和欠压锁定电路，所述欠压关断电路包括电阻分压网络，所述电阻分压网络、比较电路和欠压锁定电路依次电连接，所述电阻降压电源电路分别与所述比较电路和所述欠压锁定电路电连接；

所述电阻降压电源电路，用于根据电池组输入电压，获得预设的电源电压，分别为所述比较电路和所述欠压锁定电路提供电源；

所述电阻分压网络，用于对电池组输入电压进行分压，并将分压后的电压输入所述比较电路；

所述比较电路，用于将所述分压后的电压与基准电压进行比较，通过所述比较电路的比较结果控制所述欠压锁定电路的导通或关断，进而控制后级电源电路工作或停止工作。

2.根据权利要求1所述的低功耗欠压锁定电路，其特征在于，所述电阻降压电源电路包括二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、稳压二极管DZ1和电容C1；

所述二极管D1的阳极连接电池组输入端，所述二极管D1的阴极依次通过所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电容C1接地，所述稳压二极管DZ1连接在所述电阻R5和所述电容C1的公共端与地之间，所述电阻R5和所述电容C1的公共端输出电源电压。

3.根据权利要求2所述的低功耗欠压锁定电路，其特征在于，通过调整所述稳压二极管DZ1的参数得到不同的电源电压值。

4.根据权利要求2所述的低功耗欠压锁定电路，其特征在于，所述欠压关断电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R20、三极管Q3和电容C4，其中，所述电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R20构成电阻分压网络；

所述电阻R6的一端电连接所述二极管D1的阴极，另一端依次通过电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R20接地，所述三极管Q3的基极通过所述电容C4接地，所述三极管Q3的集电极与所述比较电路电连接，所述三极管Q3的发射极接地。

5.根据权利要求3所述的低功耗欠压锁定电路，其特征在于，所述比较电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R19、电阻R21、电容C2、电容C3、运算放大器U1A、可控精密稳压源U2、三极管Q3、稳压二极管DZ2、开关X1和开关X2；

所述电阻R10的一端接电源电压，另一端依次经过开关X2、电阻R15和电阻R21接地，所述电阻R14的一端连接所述三极管Q3的集电极，另一端连接所述运算放大器U1A的引脚3，所述运算放大器的引脚2接基准电压，引脚2还经过所述电阻R19和电阻R16接电源电压，所述可控精密稳压源U2的引脚1和引脚2连接所述电阻R19和电阻R16的公共端，所述可控精密稳压源U2的引脚3接地，所述电容C3连接在所述可控精密稳压源U2的引脚2和地之间，所述运算放大器U1A的引脚4接地，引脚8接电源电压，引脚8还通过电容C2接地，引脚1通过电阻R17与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与所述电阻R10和所述开关X2的公共端连接，所述三极管Q2的集电极还通过稳压二极管DZ2和电阻R13与所述欠压锁定电路连接，所述电阻R11一端与电源电压连接，另一端与所述稳压二极管DZ2和所述电阻R13的公共端连接，所述开关X1连接在电源电压和所述欠压锁定电路之间。

6.根据权利要求5所述的低功耗欠压锁定电路，其特征在于，所述欠压锁定电路包括三极管Q1、电阻R18、电阻R22和MOS管Q4；

所述三极管Q1的发射极接电源电压，基极通过所述电阻R13与所述稳压二极管DZ2的阴极连接，集电极通过所述电阻R18和电阻R22接地，所述MOS管Q4的栅极与所述电阻R18和所述电阻R22的公共端连接，该栅极还通过所述开关X1与电源电压连接，所述MOS管Q4的源极接地，所述MOS管Q4的漏极连接后级电源电路。

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