CN218240213U - 一种电压筛选电路以及自适应于电压筛选电路的开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电压筛选电路，包括BATINPUT电池电源输入端，输入待检测电源端电压；过压欠压检测电路，根据设置的过压欠压保护回差电压对待检测电源端电压进行检测，以输出电源端的过压欠压信号；二极管驱动电路，通过接收过压欠压的信号从而驱动发光二极管闪烁，筛选判断待检测电源端的范围电压是否过压或欠压。通过通过调节电阻VR1和VR2来实现电压范围上下限调节的方式，使得本实用新型仅需要通过灯和喇叭的分辨效果，就可以直观的分辨电压是否过压或者欠压，从而具备实现对单电芯在一定电压范围内的电压检测的功能优点。

Description

一种电压筛选电路以及自适应于电压筛选电路的开关电源

技术领域

本实用新型涉及单电芯电压检测技术领域，具体为一种电压筛选电路以及自适应于电压筛选电路的开关电源。

背景技术

电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系) 当”+”输入端电压高于”-”输入端时，电压比较器输出为高电平；当”+”输入端电压低于”-”输入端时，电压比较器输出为低电平。

对电压比较器的简单理解为：运放工作于非线性工作状态，假如基准电压在负端输入，输入的电压在正端输入的话，比较电压高于基准电压，运放就输出高电平(接近于运放的工作电源电压)，输入的电压在正端输入的话，比较电压低于基准电压，运放就输出低电平。(接近于地)，基准电压加在正端，比较电压加在负端也可以的，输出刚好相反。总之，就是正端电压高，就输出高电平，负端电压高，就输出低电平。

而目前在二次电池的分容化成过程中，需要消耗大量的电能，这些电能绝大部分都转变成热能白白消耗掉了，大大增加了电池生产的成本。

因此，如何减少生产过程中不必要的电能损耗，降低电池生产成本，这是各电池生产厂家高度关注的事情，但是在实际应用中，基本上所有电池厂家使用的都还是固定电压输出的开关电源化成设备，这种设备对于10A到100A之间的动力电池生产厂家来讲，还不具备实际意义，因为这些设备化成时，是生产厂家不可能在小电流条件下，给每个点提供一个开关电源，造成生产成本的直线上升。

基于此，可以利用上述电压比较器的特性实现对某种单电芯在一定电压范围的检测，有效解决筛选一定范围电压的单电芯或者模组的上限、下限电压。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种电压筛选电路以及自适应于电压筛选电路的开关电源，以解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型通过利用LM339N芯片特性的方式以及通过调节电阻VR1和VR2来实现电压范围上下限调节后，在每2个端点之间连接一个LED灯成为FAIL灯，在任两个FAIL灯之间连接一LED灯成为PASS灯的方式，使得本实用新型仅需要通过灯和喇叭的分辨效果，就可以直观的分辨电压是否过压或者欠压，从而具备实现对单电芯在一定电压范围内的电压检测的优点，解决了现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种电压筛选电路，包括：

BATINPUT电池电源输入端，输入待检测电源端电压；

过压欠压检测电路，根据设置的过压欠压保护回差电压对所述待检测电源端电压进行检测，以输出电源端的过压欠压信号；

二极管驱动电路，通过接收所述过压欠压的信号从而驱动发光二极管闪烁，筛选判断待检测电源端的范围电压是否过压或欠压。

作为对本实用新型中所述一种电压筛选电路的改进，还包括扬声器驱动电路，其中，

所述扬声器驱动电路，通过接收所述过压欠压的信号从而驱动蜂鸣器发出音频信号，筛选判断待检测电源端的范围电压是否过压或欠压。

作为对本实用新型中所述一种电压筛选电路的改进，所述过压欠压检测电路包括可变电阻VR1、VR2、电阻R1、R2、R3以及电压比较器U1A～U1B，其中，

所述电压比较器U1B的同相输入端串联一电阻R3后接于BATINPUT电池电源输入端的输入信号IN，输出端同时连接电压比较器U1A的输出端以及二极管驱动电路，电压比较器U1B的反向输入端同时连接可变电阻VR1和电阻R1；

所述可变电阻VR1和电阻R1并联连接，可变电阻VR1远离与电压比较器U1B的反向输入端的一端连接可变电阻VR2第一端后，反向接地，电阻R1远离与电压比较器 U1B的反向输入端的一端串联一电阻R2后接入电压比较器U1A的同相输入端；

所述可变电阻VR2与电阻R2并联，且所述可变电阻VR2的第二端连接电压比较器U1A的同相输入端，电压比较器U1A的反相输入端串联一电阻R3后接于BATINPUT 电池电源输入端的输入信号IN；

所述电压比较器U1B的引脚3同时连接供电电源VCC端口和电压比较器U1A的引脚3，电压比较器U1B的引脚12连接电压比较器U1A的引脚12后反向接地。

作为对本实用新型中所述一种电压筛选电路的改进，二极管驱动电路包括电阻R4、 R7、R6、NPN型三极管Q4、PNP型三极管Q5以及发光二极管D1～D2，其中，

所述电阻R4第一端连接电压比较器U1B的输出端，第二端同时连接电阻R7的第一端、NPN型三极管Q4的基极以及PNP型三极管Q5的基极；

所述电阻R7的第二端串联一电阻R6后同时连接所述发光二极管D1阳极、发光二极管D2阳极；

所述发光二极管D1负极和发光二极管D2负极分别连接NPN型三极管Q4的集电极以及PNP型三极管Q5的发射极；

所述NPN型三极管Q4的发射极连接PNP型三极管Q5的集电极后，反向接入扬声器驱动电路。

作为对本实用新型中所述一种电压筛选电路的改进，所述扬声器驱动电路包括电阻 R8、R9、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2以及NPN型三极管Q3，其中，

所述电阻R8第一端同时连接供电电源VCC端口、电压比较器U1B的引脚3和电压比较器U1A的引脚3；第二端同时连接NPN型三极管Q1的集电极、NPN型三极管 Q2的基极和电阻R9的第一端；

所述电阻R9与电阻R8并联且其第二端同时连接NPN型三极管Q2的集电极和蜂鸣器PZ1一端，蜂鸣器PZ1另一端连接供电电源VCC端口；

所述NPN型三极管Q3的集电极连接NPN型三极管Q2的发射极，NPN型三极管 Q3的基极串联一电阻R5后接于BATINPUT电池电源输入端的输入信号IN，NPN型三极管Q3的发射极连接NPN型三极管Q1的发射极后反向接地；

所述NPN型三极管Q3的发射极还同时连接PNP型三极管Q5的集电极和NPN型三极管Q4的发射极。

作为对本实用新型中所述一种电压筛选电路的改进，所述过压欠压检测电路采用以集成电路电压比较器LM339为中心组成的检测电路，其中，所述电压比较器U1A～U1B 的核心型号均为LM339N。

作为本实用新型的第二方面，提出了一种自适应于所述电压筛选电路的的开关电源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过利用LM339N芯片特性的方式以及通过调节电阻VR1和VR2来实现电压范围上下限调节后，在每2个端点之间连接一个LED灯成为FAIL灯，在任两个FAIL灯之间连接一LED灯成为PASS灯的方式，使得本实用新型仅需要通过灯和喇叭的分辨效果，就可以直观的分辨电压是否过压或者欠压，从而具备实现对单电芯在一定电压范围内的电压检测的优点；

2、通过利用LM339N芯片的特性，选用5～18V为基准电压后，当单电芯的电压在设置范围内时，本实用新型提出的电压筛选电路输出高电平，此时5VDC电压通过R6、PASSLED1时，由于设置的Q4为NPN型三极管，其导通的原因是U_BE>0且其集电极C 点电位高于基极B点电位，故而实现PASS灯点亮，同时，由于设置的Q5为PNP型三极管，因此处于截止状态，FAILLED2灯灭，NPN型三极管Q1导通，经过R8形成回路，从而完成对设置范围内的单电芯电压的筛选；

3、通过利用LM339N芯片的特性，选用5～18V为基准电压后，当单电芯的电压不在设置范围内时，通过本实用新型设置的电压比较器输出低电平，NPN型三极管Q3因发射极E极电压拉低导通，电压比较器比较器输出低电平，此时，蜂鸣器PZ1、NPN型三极管Q2导通，蜂鸣器PZ1产生蜂鸣，从而完成对不在设置范围内的单电芯电压的筛选；

4、通过利用LM339N芯片的特性，选用5～18V为基准电压后，当BATINPUT电池电源输入端无输入(输入<0.7V)时，通过本实用新型设置的电压比较器输出低电平，导致FAILLED2灯亮，同时，由于电压过低，NPN型三极管Q3截止，喇叭不响，从而有效的剔除不在电压比较器设置的LOWREF～HIGHREF之间的电压。

附图说明

参照附图来说明本实用新型的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制，在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为本实用新型一实施例中所提出的电压筛选电路的整体电路原理结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中所提出的电压比较器LM339N的外型及其管脚排列示意图；

图3为本实用新型一实施例中所提出的筛选一定范围电压的单电芯的上限、下限电压的原理框图。

1-过压欠压检测电路、2-二极管驱动电路、3-扬声器驱动电路。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

如图2所示，为更好的理解本实用新型的技术构思以及及技术方案原理，需要说明的是，LM339集成块采用C-14型封装，图2为其外型及管脚排列图，由于LM339使用灵活，应用广泛，所以世界上各大IC生产商竞相推出四比较器，如IR2339，ANI339， SF339及其他衍生的型号，参数基本一致，可互换使用，电路图中LM339N即是相同性质的集成块，LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：失调电压小，典型值为2mV；电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V- ±18V；对比较信号源的内阻限制较宽；共模范围很大，为0～(Ucc-1.5V)Vo；差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；输出端电位可灵活方便地选用。

同时，LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。当其用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压(也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点)，另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV 就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，将LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻(称为上拉电阻，选3-15K)。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。

基于上述技术，本实用新型是利用LM339N芯片的特性，选用5～18V的基准电压作为电源端电压，从而实现对某种单电芯在一定电压范围的检测，有效解决筛选一定范围电压的单电芯或者模组的上限、下限电压。

如图1所示，作为本实用新型的一个实施例，本实用新型提供技术方案：一种电压筛选电路，包括：

BATINPUT电池电源输入端，输入待检测电源端电压。

还包括过压欠压检测电路1，根据设置的过压欠压保护回差电压对待检测电源端电压进行检测，以输出电源端的过压欠压信号。

基于上述技术构思，需要说明的是，过压欠压检测电路1包括可变电阻VR1、VR2、电阻R1、R2、R3以及电压比较器U1A～U1B，其中，电压比较器U1B的同相输入端串联一电阻R3后接于BATINPUT电池电源输入端的输入信号IN，输出端同时连接电压比较器U1A的输出端以及二极管驱动电路，电压比较器U1B的反向输入端同时连接可变电阻VR1和电阻R1；可变电阻VR1和电阻R1并联连接，可变电阻VR1远离与电压比较器U1B的反向输入端的一端连接可变电阻VR2第一端后，反向接地，电阻R1远离与电压比较器U1B的反向输入端的一端串联一电阻R2后接入电压比较器U1A的同相输入端；可变电阻VR2与电阻R2并联，且可变电阻VR2的第二端连接电压比较器U1A的同相输入端，电压比较器U1A的反相输入端串联一电阻R3后接于BATINPUT电池电源输入端的输入信号IN；电压比较器U1B的引脚3同时连接供电电源VCC端口和电压比较器U1A的引脚3，电压比较器U1B的引脚12连接电压比较器U1A的引脚12后反向接地。

还包括二极管驱动电路2，通过接收过压欠压的信号从而驱动发光二极管闪烁，筛选判断待检测电源端的范围电压是否过压或欠压。

基于上述技术构思，需要说明的是，二极管驱动电路2包括电阻R4、R7、R6、NPN 型三极管Q4、PNP型三极管Q5以及发光二极管D1～D2，其中，电阻R4第一端连接电压比较器U1B的输出端，第二端同时连接电阻R7的第一端、NPN型三极管Q4的基极以及PNP型三极管Q5的基极；电阻R7的第二端串联一电阻R6后同时连接发光二极管D1(PASSLED1灯)阳极、发光二极管D2(FAILLED2灯)阳极；发光二极管D1 (PASSLED1灯)负极和发光二极管D2(FAILLED2灯)负极分别连接NPN型三极管 Q4的集电极以及PNP型三极管Q5的发射极；NPN型三极管Q4的发射极连接PNP型三极管Q5的集电极后，反向接入扬声器驱动电路。

还包括扬声器驱动电路3，通过接收过压欠压的信号从而驱动蜂鸣器发出音频信号，筛选判断待检测电源端的范围电压是否过压或欠压。

基于上述技术构思，需要说明的是，扬声器驱动电路3包括电阻R8、R9、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2以及NPN型三极管Q3，电阻R8第一端同时连接供电电源VCC端口、电压比较器U1B的引脚3和电压比较器U1A的引脚3；第二端同时连接 NPN型三极管Q1的集电极、NPN型三极管Q2的基极和电阻R9的第一端；电阻R9与电阻R8并联且其第二端同时连接NPN型三极管Q2的集电极和蜂鸣器PZ1一端，蜂鸣器PZ1另一端连接供电电源VCC端口；NPN型三极管Q3的集电极连接NPN型三极管 Q2的发射极，NPN型三极管Q3的基极串联一电阻R5后接于BATINPUT电池电源输入端的输入信号IN，NPN型三极管Q3的发射极连接NPN型三极管Q1的发射极后反向接地；NPN型三极管Q3的发射极还同时连接PNP型三极管Q5的集电极和NPN型三极管Q4的发射极。

在本实用新型的一实施例中，可以理解的是，前序过压欠压检测电路采用以集成电路电压比较器LM339为中心组成的检测电路，其中，电压比较器U1A～U1B的核心型号均为LM339N。

如图3所示，在本实用新型的一实施例中，本实用新型基于电压比较器的特性实现对某种单电芯在一定电压范围的检测，有效解决筛选一定范围电压的单电芯或者模组的上限、下限电压的原理为：

本实用新型通过调节VR1和VR2来实现电压范围上下限调节，而电压范围(Low REF下限电压，HighREF上限电压)的计算方式为：

式中，LowREF表示为设置的下限电压；HighREF表示为设置的上限电压；R7表示为上拉电阻；

在具体实施时，当单电芯的电压在设置范围内时，电压筛选电路输出高电平，此时5VDC电压通过R6、PASSLED1时，由于设置的Q4为NPN型三极管，其导通的原因是 UBE>0且其集电极C点电位高于基极B点电位，故而实现PASS灯点亮，同时，由于设置的Q5为PNP型三极管，因此处于截止状态，FAILLED2灯灭，NPN型三极管Q1导通，经过R8形成回路，从而完成对设置范围内的单电芯电压的筛选；

当单电芯的电压不在设置范围内时，通过设置的电压比较器输出低电平，NPN型三极管Q3因发射极E极电压拉低导通，电压比较器比较器输出低电平，此时，蜂鸣器PZ1、 NPN型三极管Q2导通，蜂鸣器PZ1产生蜂鸣，从而完成对不在设置范围内的单电芯电压的筛选；

当BATINPUT电池电源输入端无输入(输入<0.7V)时，通过本实用新型设置的电压比较器输出低电平，导致FAILLED2灯亮，同时，由于电压过低，NPN型三极管Q3截止，喇叭不响，从而有效的剔除不在电压比较器设置的LOWREF～HIGHREF之间的电压。

基于上述技术构思，可以理解的是，当BATINPUT电池电源输入端通过过压或者欠压时，FAILLEDD2灯亮的同时，喇叭(蜂鸣器PZ1)响来表明；当BATINPUT电池电源输入端等于LM339N或者性质类似的芯片另一输入端时，FAILLEDD2灯亮同时喇叭(蜂鸣器PZ1)响来表明；当BATINPUT电池电源输入端在两个比较器(U1A～U1B) 输入电压之间时，PASSLEDD1灯亮，喇叭(蜂鸣器PZ1)不响，从而有效的解决筛选一定范围电压的单电芯或者模组或者说可以有效的剔除不在电压比较器设置的LOW REF～HIGHREF之间的电压。

作为本实用新型的第二方面，提出了一种自适应于电压筛选电路的的开关电源。

本实用新型的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电压筛选电路，其特征在于：包括：

BAT INPUT电池电源输入端，输入待检测电源端电压；

过压欠压检测电路，根据设置的过压欠压保护回差电压对所述待检测电源端电压进行检测，以输出电源端的过压欠压信号；

二极管驱动电路，通过接收所述过压欠压信号从而驱动发光二极管闪烁，筛选判断待检测电源端的范围电压是否过压或欠压。

2.根据权利要求1所述的一种电压筛选电路，其特征在于：还包括扬声器驱动电路，其中，

所述扬声器驱动电路，通过接收所述过压欠压信号从而驱动蜂鸣器发出音频信号，筛选判断待检测电源端的范围电压是否过压或欠压。

3.根据权利要求1所述的一种电压筛选电路，其特征在于：所述过压欠压检测电路包括可变电阻VR1、VR2、电阻R1、R2、R3以及电压比较器U1A～U1B，其中，

所述电压比较器U1B的同相输入端串联一电阻R3后接于BAT INPUT电池电源输入端的输入信号IN，输出端同时连接电压比较器U1A的输出端以及二极管驱动电路，电压比较器U1B的反向输入端同时连接可变电阻VR1和电阻R1；

所述可变电阻VR1和电阻R1并联连接，可变电阻VR1远离与电压比较器U1B的反向输入端的一端连接可变电阻VR2第一端后，反向接地，电阻R1远离与电压比较器U1B的反向输入端的一端串联一电阻R2后接入电压比较器U1A的同相输入端；

所述可变电阻VR2与电阻R2并联，且所述可变电阻VR2的第二端连接电压比较器U1A的同相输入端，电压比较器U1A的反相输入端串联一电阻R3后接于BAT INPUT电池电源输入端的输入信号IN；

所述电压比较器U1B的引脚3同时连接供电电源VCC端口和电压比较器U1A的引脚3，电压比较器U1B的引脚12连接电压比较器U1A的引脚12后反向接地。

4.根据权利要求1或3所述的一种电压筛选电路，其特征在于：二极管驱动电路包括电阻R4、R7、R6、NPN型三极管Q4、PNP型三极管Q5以及发光二极管D1～D2，其中，

所述电阻R4第一端连接电压比较器U1B的输出端，第二端同时连接电阻R7的第一端、NPN型三极管Q4的基极以及PNP型三极管Q5的基极；

所述电阻R7的第二端串联一电阻R6后同时连接所述发光二极管D1阳极、发光二极管D2阳极；

所述发光二极管D1负极和发光二极管D2负极分别连接NPN型三极管Q4的集电极以及PNP型三极管Q5的发射极；

所述NPN型三极管Q4的发射极连接PNP型三极管Q5的集电极后，反向接入扬声器驱动电路。

5.根据权利要求2所述的一种电压筛选电路，其特征在于：所述扬声器驱动电路包括电阻R8、R9、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2以及NPN型三极管Q3，其中，

所述电阻R8第一端同时连接供电电源VCC端口、电压比较器U1B的引脚3和电压比较器U1A的引脚3；第二端同时连接NPN型三极管Q1的集电极、NPN型三极管Q2的基极和电阻R9的第一端；

所述电阻R9与电阻R8并联且其第二端同时连接NPN型三极管Q2的集电极和蜂鸣器PZ1一端，蜂鸣器PZ1另一端连接供电电源VCC端口；

所述NPN型三极管Q3的集电极连接NPN型三极管Q2的发射极，NPN型三极管Q3的基极串联一电阻R5后接于BAT INPUT电池电源输入端的输入信号IN，NPN型三极管Q3的发射极连接NPN型三极管Q1的发射极后反向接地；

所述NPN型三极管Q3的发射极还同时连接PNP型三极管Q5的集电极和NPN型三极管Q4的发射极。

6.一种自适应于电压筛选电路的开关电源，其特征在于：所述开关电源包括权利要求1至5中任一项所述的电压筛选电路。

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