CN214380216U - 一种独立电池欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种独立电池欠压保护电路，属于电池保护电路技术领域。其包括供电电路、启动电路、自杀电路、P沟道场效应晶体管、控制输出电路、控制输出自锁电路、低压阈值设定电路。供电电路用于控制是否引入电源，启动电路用于在电路开启工作时控制电源输出，自杀电路用于当电路稳定工作后关闭启动电路，P沟道场效应晶体管用于控制电源输出，输出控制电路用于控制P沟道场效应晶体管的通断，从而控制电源输出，输出控制自锁电路在启动电路工作后工作，用于保持电源输出，低压阈值设定电路用于设定保护电路的低压保护阈值。本实用新型电路使用灵活、操作方便，无需使用MCU单元即可实现一次性完全电源输出截止。

Description

一种独立电池欠压保护电路

技术领域

本实用新型涉及电池保护电路技术领域，特别是指一种独立电池欠压保护电路。

背景技术

电池的日常维护对电池使用寿命尤其重要，特别是要防止电过放，因为电池过放会导致电池使用寿命急剧下降，严重的会直接导致电池损坏。现在使用电池作为能量供应的电子设备大多设计有欠压保护电路以防止电池过放。但是，现有电子产品大多使用MCU控制单元对电路经行检测和控制，这样不仅会提高成本，而且，在某些在强干扰的环境下，会导致MCU控制单元的检测和控制不稳定，导致电池欠压电路控制不稳。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种独立电池欠压保护电路，该电路无需通过控制MCU单元，可独立实现一次性完全截止的电池欠压保护。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种独立电池欠压保护电路，包括供电电路、启动电路、P沟道场效应晶体管、输出控制自锁电路以及低压阈值设定电路；

所述供电电路包括电源输出电路以及接地回路，所述接地回路上设有电气开关；

所述启动电路包括用于控制供电电路电源输出的输出控制电路以及用于关闭启动电路的自杀电路；所述输出控制电路包括一个NPN型三极管，该三极管的发射极与接地回路连接，集电极通过相应电阻分别连接至电源输出电路的正极以及P沟道场效应晶体管的栅极，基极通过相应电阻分别连接至接地回路、自杀电路的输出端以及输出控制自锁电路的输出端；自杀电路的输入端与电源输出电路的正极连接；

所述P沟道场效应晶体管设置于电源输出电路中，其源极与电源输出电路的输入端相连，漏极与电源输出电路的输出端相连；

所述输出控制自锁电路包括一PNP型三极管，该三极管的发射极通过一个二极管与P沟道场效应晶体管的漏极相连，集电极作为输出控制自锁电路的输出端与输出控制电路中三极管的基极连接，发射极和基极之间还通过一电阻连通；

所述低压阈值设定电路包括串联的两个稳压二极管，低压阈值设定电路的正极连接到接地回路，负极连接到输出控制自锁电路中三极管的基极。

可选的，所述输出控制自锁电路的输出端还连接有一发光二极管，且该输出端还通过一滤波电容与接地回路连接。

可选的，所述自杀电路为由一电容器和一电阻器组成的并联电路。

从上面的叙述可以看出，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型中供电电路所用电气开关设置于电源启动电路与输出控制自锁电路回路中。不论电池输出电流有多大，供电电路所用电气开关所在的电气回路上只经过极小电流，这样就可以实现以小功率开关控制大功率用电回路，从而节省保护电路成本，方便硬件选型。

2、本实用新型可实现随意更换低压阈值设定电路的电子元器件，从而可方便地实现各环境、各种类电池的低压阈值设计。

3、本实用新型可实现电池欠压一次完全关闭，避免在临界欠压时因负载与电池电压的变化导致电池电压在低压阈值范围内电路频繁开关，保障电气设备的正常使用，同时可完全截止电池输出，降低带路自损功耗，保护电池。

4、本实用新型可实现纯硬件保护，不需要使用MCU控制器进行控制器，节省物料，降低保护电路成本。

总之，本实用新型电路结构简单，工作可靠，非常实用。

附图说明

为了更加清楚地描述本专利，下面提供一幅或多幅附图，这些附图旨在对本专利的背景技术、技术原理和/或某些具体实施方案做出辅助说明。

图1是本实用新型实施例中电池欠压保护电路的原理示意图。

图2是图1的一种具体电路原理图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，并使权利要求书的保护范围得到充分支持，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做出进一步的、更详细的说明。

如图1所示，一种独立电池欠压保护电路，其包括供电电路、启动电路、P沟道场效应晶体管、输出控制自锁电路以及低压阈值设定电路；

所述供电电路包括电源输出电路以及接地回路，所述接地回路上设有电气开关；

所述启动电路包括用于控制供电电路电源输出的输出控制电路以及用于关闭启动电路的自杀电路；所述输出控制电路包括一个NPN型三极管，该三极管的发射极与接地回路连接，集电极通过相应电阻分别连接至电源输出电路的正极以及P沟道场效应晶体管的栅极，基极通过相应电阻分别连接至接地回路、自杀电路的输出端以及输出控制自锁电路的输出端；自杀电路的输入端与电源输出电路的正极连接；

所述P沟道场效应晶体管设置于电源输出电路中，其源极与电源输出电路的输入端相连，漏极与电源输出电路的输出端相连；

所述输出控制自锁电路包括一PNP型三极管，该三极管的发射极通过一个二极管与P沟道场效应晶体管的漏极相连，集电极作为输出控制自锁电路的输出端与输出控制电路中三极管的基极连接，发射极和基极之间还通过一电阻连通；

所述低压阈值设定电路包括串联的两个稳压二极管，低压阈值设定电路的正极连接到接地回路，负极连接到输出控制自锁电路中三极管的基极。

该电路中，电气开关控制供电电路的通断；启动电路输入端与供电电源正极相连，输出端与场效应晶体管的栅极相连；自杀电路输入端与供电电源正极相连，输出端与启动电路输入端相连；P沟道场效应晶体管的源极与供电电源正极相连，漏极与电源输出正极相连；输出控制自锁电路的输入端与P沟道场效应晶体管漏极相连，输出端与输出控制电路输入端相连；输出控制电路输入端与输出控制自锁电路相连，输出端与P沟道场效应晶体管栅极相连。

具体来说，供电电路用于控制是否引入电源，启动电路用于在电路开启工作时控制电源输出，自杀电路用于当电路稳定工作后关闭启动电路，P沟道场效应晶体管用于控制电源输出，输出控制电路用于控制P沟道场效应晶体管的通断，从而控制电源输出，输出控制自锁电路在启动电路工作后工作，用于保持电源输出，低压阈值设定电路用于设定保护电路的低压保护阈值。

该电路的供电电路可用极小功率电气开关控制大功率供电回路。启动电路在供电电路电源开启后，启动工作。自杀电路生效后，启动电路失效。P沟道场效应晶体管栅极与输出控制电路输出相连，输出控制电路通过控制P沟道场效应晶体管的GS电压来控制P沟道场效应晶体管的通断。输出控制自锁电路在启动电路失效后控制输出控制电路进行电源的持续输出。输出控制电路通过控制所述P沟道场效应晶体管的GS电压值进而控制P沟道场效应晶体管的导通或截止。电源输出电压低于预设定电压阈值时，输出控制自锁电路解锁，输出控制电路控制P沟道场效应管截止电源输出。低压阈值设定电路可配置电路的设定低压阈值，此低压阈值作为欠压保护的参考电压。

图2所示为一个更具体的例子。其中，供电电路由电源输出电路和接地回路组成，其中Vin为电源输出电路的输入端，Vout为电源输出电路的输出端，GND为接地并作为负极，S1为电气开关；启动电路由电容C1、NPN三极管Q1以及电阻R1～R5组成。其中，C1与R3并联后正极接Vin，负极与R4、R5串联后连接接地回路，Q1的基极接R4与R5连接处，Q1的发射极连接接地回路。自杀电路由C1、R3组成，C1与R3并联相接；输出控制电路由R1、R2、Q1组成，Q1的集电极与R1、R2串联后接电源输入Vin，Q1的发射极连接到接地回路。此外，Vout可通过电容C2接地。

P沟道场效应晶体管即为Q2，Q2的源极连接电源输入Vin，Q2的栅极连接到输出控制电路中R1与R2的连接处，Q2的漏极接电源输出。

输出控制自锁电路由二极管D1、电阻R6～R8、PNP三极管Q3、发光二极管LED1、滤波电容C3组成。其中，Q3的发射极与R7串联后连接D1的负极，Q3的基极与R8连接后与D1的负极相连，同时与低压阈值设定电路相连，Q3的集电极与LED1正极相连，LED1的负极与C3串联后连接到接地回路，LED1的负极与R6串联连接到输出控制电路中Q1的基极，D1的正极接Q2的漏极。发光二极管LED1可以指示当前电源电压输出状态，滤波电容C3可以对整体电路进行稳压，防止因不可预测原因致电源电压突变进而影响电源输出。

低压阈值设定电路由稳压二极管D2、D3组成，D2与D3串联相接，正极连接到接地回路，负极连接到输出控制自锁电路中Q3的基极。

该欠压保护电路的工作过程如下：

独立欠压保护电路包含供电电路、启动电路、启动电路自杀电路、P沟道场效应晶体管、输出控制电路、输出控制自锁电路、低压阈值设定电路。供电电路用于控制是否引入电源，启动电路主要用于在电路开启工作时控制电源启动输出，启动电路自杀电路用于当电路稳定工作后关闭启动电路，P沟道场效应晶体管主要用于控制电源的输出，输出控制电路主要用于控制P沟道场效应晶体管的通断来控制电源输出，输出控制自锁电路在启动电路工作后启动，用于保持电源输出，低压阈值设定电路主要用于设定保护电路的低压保护阈值。

当所述供电路中S1打开后，启动电路开始工作，C1短路，R4与R5分压使Q1的基极与发射极之间的电压大于Q1的开启电压，Q1导通，所述输出控制电路启动工作，R2与R1分压，所述P沟道场效应晶体管Q2的GS电压小于(绝对值大于)Q2的开启电压，Q2导通，电源输出，当电源输出大于保护电路的低压阈值时，Q3的发射极与基极的电压差值大于Q3的开启电压，Q3导通，发光二极管LED1点亮，同时R6与R5之间分压保持所述输出控制电路持续控制输出。当所述启动电路自杀电路中C1两端电压超过一定值后，R4与R5之间分压降低，Q1的基极与发射极电压不足够大于其开启电压，使得所述启动电路失效，自此，只有所述输出控制自锁电路来控制所述输出控制电路保持电源持续输出；当电源输出电压小于低压保护阈值时，所述输出控制自锁电路中Q3的发射极与基极电压不足以保持Q3处于开通状态，进而，Q3关断，所述输出控制电路中Q1的基极与发射极电压差不足以Q1开通，Q1关断，当Q1关断后所述P沟道场效应晶体管的GS电压小于Q2的开通电压，Q2关断，电源输出完全关闭。只有当电源电压大于低压阈值且重启供电电路后，此电路方可继续工作。

总之，本实用新型相对于现有技术来说，具有使用灵活、操作方便的特点，可不使用MCU单元控制实现一次性完全电源输出截止，能够防止电池过度放电，提高电池的使用寿命。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种独立电池欠压保护电路，其特征在于，包括供电电路、启动电路、P沟道场效应晶体管、输出控制自锁电路以及低压阈值设定电路；

所述供电电路包括电源输出电路以及接地回路，所述接地回路上设有电气开关；

所述启动电路包括用于控制供电电路电源输出的输出控制电路以及用于关闭启动电路的自杀电路；所述输出控制电路包括一个NPN型三极管，该三极管的发射极与接地回路连接，集电极通过相应电阻分别连接至电源输出电路的正极以及P沟道场效应晶体管的栅极，基极通过相应电阻分别连接至接地回路、自杀电路的输出端以及输出控制自锁电路的输出端；自杀电路的输入端与电源输出电路的正极连接；

所述P沟道场效应晶体管设置于电源输出电路中，其源极与电源输出电路的输入端相连，漏极与电源输出电路的输出端相连；

所述输出控制自锁电路包括一PNP型三极管，该三极管的发射极通过一个二极管与P沟道场效应晶体管的漏极相连，集电极作为输出控制自锁电路的输出端与输出控制电路中三极管的基极连接，发射极和基极之间还通过一电阻连通；

所述低压阈值设定电路包括串联的两个稳压二极管，低压阈值设定电路的正极连接到接地回路，负极连接到输出控制自锁电路中三极管的基极。

2.根据权利要求1所述的一种独立电池欠压保护电路，其特征在于，所述输出控制自锁电路的输出端还连接有一发光二极管，且该输出端还通过一滤波电容与接地回路连接。

3.根据权利要求1所述的一种独立电池欠压保护电路，其特征在于，所述自杀电路为由一电容器和一电阻器组成的并联电路。

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