CN217406204U - 适应电池大电流充放电的电池反接保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适应电池大电流充放电的电池反接保护电路，包括充电控制电路和开关电路，开关电路包括第一二极管、第一电阻和一具有发射二极管及光电接收三极管的光电耦合器，第一二极管和第一电阻串接于发射二极管阴极；发射二极管阳极上引出有一供电池负极及稳压电路负接口连接的负接入端，第一二极管阴极上引出有一供电池正极及稳压电路正接口连接的正接入端；充电控制电路包括MOS管、第二电阻和第三电阻，MOS管的源极和栅极分别连接于光电接收三极管的发射极和集电极、漏极连接于负接入端；第二电阻串接于MOS管栅极与稳压电路的电源输出端之间，第三电阻并接于MOS管的栅极与源极之间。该电池反接保护电路运行稳定，起到很好的保护作用。

Description

适应电池大电流充放电的电池反接保护电路

技术领域

本实用新型涉及保护电路技术领域，具体提供一种适应电池大电流充放电的电池反接保护电路。

背景技术

现有的汽车、摩托车以及其它使用电池的场合，都需要电池进行大电流放电和充电，如：汽车、摩托车在启动时，电池通过控制器输出上百安的电流来启动发动机，发动机启动成功后，又要通过控制器向电池进行充电，同时给车辆其它负载进行供电。在电池的使用装配、维护和更换过程中，有可能出现将电池极性接反的意外发生，控制器如果没有电池防反接保护措施，那电池和控制器可能会被损坏或烧毁，甚至引发火灾等严重事故。鉴于此，在这类电池的应用中，应该设置具有防电池反接保护的功能电路。

目前，电池大电流充放电的防反接保护手段，通常采用以下两种方式：

方式一：见附图1所示，采用继电器触点的接通与关断来实现电池的防反接保护。当电池正确接入时，继电器的线圈KC得电、触点吸合，电池可以进行正常的放电和充电工作(电气符号C为充放电控制器内部的滤波电容)；而当电池反接时，因二极管D1为反向接入，所以继电器的线圈KC无电流通过，那么触点就不能吸合接通，因而反接的电池就不会对控制器电路造成损坏，起到保护作用。

但此方案的缺点是：使用继电器触点开关，一方面使用寿命有限，另一方面继电器体积较大、不利于安装。

方式二：见附图2所示，使用MOS管作为开关的电池防反接保护电路。MOS管是压控器件，饱和导通电阻可低至1mΩ以下，通态电流可达150A以上，功耗很低，响应快，很适合做为大电流使用场合的无触点开关。图2中的MOS管Q采用N沟道增强型，即当电池正接时，电流通过电阻R1、电阻R2、MOS管Q内的二极管形成回路，在电阻R2上产生的分压作用在MOS管Q的GS端，MOS管饱和导通，电池可进行大电流充放电工作(电气符号C2是充放电控制器内部的滤波电容)；而当电池反接后，MOS管的GS端之间无电压，MOS管不会导通，所以电池与控制器是断开的，再加上抗干扰电容C1及稳压二极管Z作用，可防止MOS管的GS端电压过高损坏。

但是，此方案存在有两个严重的缺陷：

1)当电池正接、并进行大电流放电时(如发动机启动)，或者在对电池进行充电、车辆大功率负载切换加载时，电池电压可能会跌落到很低的电压值、甚至到达0V，这样，MOS管Q的GS两端电压也会同步跌落，MOS管导通不足、而功耗大增，可能会造成MOS管的损坏；

2)当电池反接时，如果此时控制器内部的滤波电容C2存储的电荷没有完全泄放，那么MOS管Q可能还处在导通状态，此时将电池反向接入控制器会损坏控制器内部电路；另外，即使滤波电容C2的电荷已经泄放干净，此时如果有充电电压输入，如摩托车脚踏反冲启动时，发电机输入整流充电电压，使得MOS管Q的GS端得电而导通，反接的电池将会损坏控制器内部电路。

有鉴于此，特提出本实用新型。

发明内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种适应电池大电流充放电的电池反接保护电路，其电路结构简约、合理，运行稳定、可靠、响应迅速，起到很好的电路保护作用。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适应电池大电流充放电的电池反接保护电路，包括一充电控制电路、及一能够控制所述充电控制电路连通或者断开于电池的开关电路，其中，

所述开关电路包括光电耦合器Q1、第一二极管D1和第一电阻R1，所述光电耦合器Q1具有发射二极管和光电接收三极管，所述第一二极管D1和所述第一电阻R1串联连接于所述发射二极管的阴极上；另外，在所述发射二极管的阳极上还引出有一供电池负极及控制器内部的稳压电路负接口连接的负接入端PGND，在所述第一二极管D1的阴极上引出有一供电池正极及所述稳压电路正接口连接的正接入端VBAT+；

所述充电控制电路包括MOS管Q2、第二电阻R2和第三电阻R3，所述MOS管Q2的源极连接于所述光电接收三极管的发射极，所述MOS管Q2的栅极连接于所述光电接收三极管的集电极，所述MOS管Q2的漏极连接于所述负接入端PGND；所述第二电阻R2串联连接于所述MOS管Q2的栅极与所述稳压电路的电源输出端之间，所述第三电阻R3并联连接于所述MOS管Q2的栅极与源极之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述充电控制电路还包括有第一电容C1，所述第一电容C1与所述第三电阻R3并联连接，以对所述MOS管Q2的栅极与源极间起到抗干扰滤波作用。

作为本实用新型的进一步改进，在所述MOS管Q2的栅极上还引出有一供外部检测电路连接的电池反接检测端BAT-RCJ。

作为本实用新型的进一步改进，所述MOS管Q2采用N沟道增强型MOS管。

作为本实用新型的进一步改进，在所述第一二极管D1的阴极上还引出有一供控制器内部的充电逆变电路正接口连接的逆变正接入端INV+，在所述MOS管Q2的源极上还引出有一供控制器内部的充电逆变电路负接口连接的逆变负接入端INV-；

还设有电解电容C2，其连接于所述逆变正接入端INV+与所述逆变负接入端INV-之间。

本实用新型的有益效果是：借由本实用新型所提供的电池反接保护电路，在电池正向接入后，所述MOS管Q2饱和导通，满足电池大电流放电输出和充电输入的要求、功耗很低，并且由于所述MOS管Q2的栅极电压由稳压电源供给，栅极电压稳定、不受电池电压的瞬时波动影响，所以所述MOS管Q2的漏源极饱和导通可靠。而在电池反接时，通过所述光电耦合器Q1快速响应，将所述MOS管Q2的栅极电压拉到低电位，所以所述MOS管Q2的漏源极关断，实现电池与控制器内部的电路彻底断开、并持续保持，起到很好的电路保护作用。

附图说明

图1为目前常用电池大电流充放电防反接保护电路的第一种实施结构示意图；

图2为目前常用电池大电流充放电防反接保护电路的第二种实施结构示意图；

图3为本实用新型所述适应电池大电流充放电的电池反接保护电路的电路结构示意图。

具体实施方式

以下借由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。于本说明书中所述的“第一”、“第二”、“第三”等仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例：

请参阅附图3所述，其为本实用新型所述适应电池大电流充放电的电池反接保护电路的电路结构示意图。

本实用新型所述的适应电池大电流充放电的电池反接保护电路集成于控制器内部，该电池反接保护电路包括一充电控制电路、及一能够控制所述充电控制电路连通或者断开于电池的开关电路，也就是说，所述开关电路用来控制所述充电控制电路与电池之间是否能建立电池充放电的导通回路，其中，

所述开关电路包括光电耦合器Q1、第一二极管D1和第一电阻R1，所述光电耦合器Q1具有发射二极管和光电接收三极管，所述第一二极管D1和所述第一电阻R1串联连接于所述发射二极管的阴极(即图3所示的引脚2)上；另外，在所述发射二极管的阳极(即引脚1)上还引出有一供电池负极及控制器内部的稳压电路负接口连接的负接入端PGND，在所述第一二极管D1的阴极上引出有一供电池正极及所述稳压电路正接口连接的正接入端VBAT+；

所述充电控制电路包括MOS管Q2、第二电阻R2和第三电阻R3，所述MOS管Q2的源极(S极)连接于所述光电接收三极管的发射极(即引脚3)，所述MOS管Q2的栅极(G极)连接于所述光电接收三极管的集电极(即引脚4)，所述MOS管Q2的漏极(D极)连接于所述负接入端PGND；所述第二电阻R2串联连接于所述MOS管Q2的栅极(G极)与所述稳压电路的电源输出端(输出稳压电源VCC)之间，所述第三电阻R3并联连接于所述MOS管Q2的栅极(G极)与源极(S极)之间。

这样当电池正接时，借由所述第一二极管D1的反向截至作用，所述光电耦合器Q1的输入端无电流通过、输出端为开路状态，所述稳压电路(其输出稳压电源VCC)、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述MOS管Q2、以及电池形成导通回路，届时，电池进行大电流的充放电、以及大功率负载加载切换时，即使电池电压有较大幅度的变化，但由于控制器内部的稳压电路有较宽的输入电压稳压范围，稳压电源VCC会保持不变，所以，所述MOS管Q2的GS间电压也保持稳定、DS间饱和导通状态也不受影响，不会因为导通不良而过功率损坏；

而当电池反接时，所述光电耦合器Q1的输入端有电流通过、输出端饱和导通，进而所述MOS管Q2的GS间接近短路，届时，即使所述稳压电源VCC对所述MOS管Q2仍存在有稳定的输入电压，或者所述第二电容C2的电荷未完全泄放，所述MOS管Q2的GS间短路都不会改变，这样，所述MOS管Q2的DS间将始终保持开路，反接的电池不会对控制器内部电路进行反向供电而损坏控制器电路。

注：控制器内部集成有稳压电路，属于公知常识，因其不是本专利的重点，故在此不做详述。

在本实施例中，优选的，所述充电控制电路还包括有第一电容C1，所述第一电容C1与所述第三电阻R3并联连接，以对所述MOS管Q2的栅极(G极)与源极(S极)间起到抗干扰滤波作用。

优选的，在所述MOS管Q2的栅极(G极)上还引出有一供外部检测电路连接的电池反接检测端BAT-RCJ。外部检测电路通过检测所述MOS管Q2栅极的电压值来判断电池是否接反，并给出信息提示和相应的后续控制。外部检测电路可采用常规的电压检测电路(比如采用最简单的电压检测器)，因不是本专利的重点，故在此不做详述。

优选的，所述MOS管Q2采用N沟道增强型MOS管。

优选的，在所述第一二极管D1的阴极上还引出有一供控制器内部的充电逆变电路正接口连接的逆变正接入端INV+，在所述MOS管Q2的源极(S极)上还引出有一供控制器内部的充电逆变电路负接口连接的逆变负接入端INV-；

还设有电解电容C2，其为大容量2200μF电容，其连接于所述逆变正接入端INV+与所述逆变负接入端INV-之间，用来进行充放电。

综上所述，借由本实用新型所提供的电池反接保护电路，在电池正向接入后，所述MOS管Q2饱和导通，满足电池大电流放电输出和充电输入的要求、功耗很低，并且由于所述MOS管Q2的栅极电压由稳压电源供给，栅极电压稳定、不受电池电压的瞬时波动影响，所以所述MOS管Q2的漏源极饱和导通可靠。而在电池反接时，通过所述光电耦合器Q1快速响应，将所述MOS管Q2的栅极电压拉到低电位，所以所述MOS管Q2的漏源极关断，实现电池与控制器内部的电路彻底断开、并持续保持，起到很好的电路保护作用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，但并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种适应电池大电流充放电的电池反接保护电路，其特征在于：包括一充电控制电路、及一能够控制所述充电控制电路连通或者断开于电池的开关电路，其中，所述开关电路包括光电耦合器Q1、第一二极管D1和第一电阻R1，所述光电耦合器Q1具有发射二极管和光电接收三极管，所述第一二极管D1和所述第一电阻R1串联连接于所述发射二极管的阴极上；另外，在所述发射二极管的阳极上还引出有一供电池负极及控制器内部的稳压电路负接口连接的负接入端PGND，在所述第一二极管D1的阴极上引出有一供电池正极及所述稳压电路正接口连接的正接入端VBAT+；

所述充电控制电路包括MOS管Q2、第二电阻R2和第三电阻R3，所述MOS管Q2的源极连接于所述光电接收三极管的发射极，所述MOS管Q2的栅极连接于所述光电接收三极管的集电极，所述MOS管Q2的漏极连接于所述负接入端PGND；所述第二电阻R2串联连接于所述MOS管Q2的栅极与所述稳压电路的电源输出端之间，所述第三电阻R3并联连接于所述MOS管Q2的栅极与源极之间。

2.根据权利要求1所述的适应电池大电流充放电的电池反接保护电路，其特征在于：所述充电控制电路还包括有第一电容C1，所述第一电容C1与所述第三电阻R3并联连接，以对所述MOS管Q2的栅极与源极间起到抗干扰滤波作用。

3.根据权利要求1所述的适应电池大电流充放电的电池反接保护电路，其特征在于：在所述MOS管Q2的栅极上还引出有一供外部检测电路连接的电池反接检测端BAT-RCJ。

4.根据权利要求1所述的适应电池大电流充放电的电池反接保护电路，其特征在于：所述MOS管Q2采用N沟道增强型MOS管。

5.根据权利要求1所述的适应电池大电流充放电的电池反接保护电路，其特征在于：在所述第一二极管D1的阴极上还引出有一供控制器内部的充电逆变电路正接口连接的逆变正接入端INV+，在所述MOS管Q2的源极上还引出有一供控制器内部的充电逆变电路负接口连接的逆变负接入端INV-；还设有电解电容C2，其连接于所述逆变正接入端INV+与所述逆变负接入端INV-之间。

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