CN219268488U - 一种电池充电保护电路 - Google Patents

Abstract

一种电池充电保护电路，涉及矿用技术领域。电池充电保护电路包括：充电输入模块、第一保护模块、第二保护模块以及充电输出模块；第一保护模块与第二保护模块相同；第一保护模块的第一端电连接于充电输入模块，第一保护模块的另一端接地且电连接于充电输出模块；第二保护模块的第二端电连接于充电输出模块，第二保护模块的另一端接地且电连接于充电输出模块；充电输入模块电连接于第一保护模块、第二保护模块以及充电输出模块。实施本申请提供的技术方案，降低当电路中稳压二极管损坏导致后端连接的电气设备产生过压过流的风险的概率。

Description

一种电池充电保护电路

技术领域

本申请涉及矿用技术领域，具体涉及一种电池充电保护电路。

背景技术

目前，矿用领域方面常见的便携设备充电器虽然具有过压过流保护，但是不可避免地会出现故障的情况。矿用领域方面常见的便携设备充电器的充电保护电路使用稳压二极管进行保护。由于稳压二极管的离散性比较大，多个同样的稳压二极管在使用时，最先进行工作的是稳压值最低的稳压二极管，其它的稳压二极管仍处于反向截止状态。此时最先进行工作的稳压二极管无法承受本质安全型设备所需的功率，导致稳压二极管损坏，进而导致整个稳压二极管电路保护失效，使得后端连接的电气设备存在过压过流的风险。

因此，发明人认为亟需一种电池充电保护电路。

实用新型内容

本申请提供了一种电池充电保护电路，降低当电路中稳压二极管损坏导致后端连接的电气设备产生过压过流的风险的概率。

本申请提供了一种电池充电保护电路，所述电池充电保护电路包括：充电输入模块、第一保护模块、第二保护模块以及充电输出模块；所述第一保护模块与所述第二保护模块相同；所述第一保护模块的第一端电连接于所述充电输入模块，所述第一保护模块的另一端接地且电连接于所述充电输出模块，用于当所述充电输入模块过压过流时保护后端连接的电气设备；所述第二保护模块的第二端电连接于所述充电输出模块，所述第二保护模块的另一端接地且电连接于所述充电输出模块，用于当所述充电输入模块过压过流时进一步保护后端连接的电气设备；所述充电输入模块电连接于所述第一保护模块、所述第二保护模块以及所述充电输出模块。

通过采用上述技术方案，当充电正常时，充电输入模块直接传输电流至充电输出模块；当充电出现过压过流的情况时，第一保护模块和第二保护模块通过接地保护电路；且第一保护模块与第二保护模块并联，可以起到双重保护后端连接的电气设备的作用，降低了由于第一保护模块或第二保护模块未起到保护作用从而损坏后端连接的电气设备的概率。

可选的，所述第一保护模块包括：第一控制单元、第一稳压单元以及第一分流单元；所述第一控制单元的第一端接地，所述第一控制单元的第二端电连接于所述充电输入模块，所述第一控制单元的第三端电连接于所述第一分流单元；所述第一稳压单元的一端电连接于所述充电输入模块与所述充电输出模块，所述第一稳压单元的另一端电连接于所述第一分流单元。

通过采用上述技术方案，在电路正常进行工作时，第一控制单元和第一稳压单元均处于截止状态。当输出电压处于过压状态时，电压大于第一稳压单元的标注电压，第一稳压单元处于接通状态，此时通过第一分流单元进行分流，当电流达到第一控制单元的导通值时，第一控制单元接通，并通过接地，起到保护后端连接的电气设备的作用。

可选的，所述第二保护模块包括：第二控制单元、第二稳压单元以及第二分流单元；所述第二控制单元的第一端接地，所述第二控制单元的第二端电连接于所述充电输入模块，所述第二控制单元的第三端电连接于所述第二分流单元；所述第二稳压单元的一端电连接于所述充电输入模块与所述充电输出模块，所述第二稳压单元的另一端电连接于所述第二分流单元。

可选的，所述充电输入模块包括：充电单元、输入接口单元和输入保护单元；所述充电单元电连接于所述输入接口单元的一端；所述输入接口单元的另一端电连接于所述输入保护单元的一端；所述输入保护单元的另一端电连接于所述第一控制单元的第二端和所述第一稳压单元的一端。

通过采用上述技术方案，当出现过压过流情况时，输入保护单元断开，保护后端连接的电气设备。

可选的，所述充电输出模块包括：输出限流单元和输出接口单元；所述输出限流单元的一端电连接于所述输入保护单元、所述第一控制单元的第二端、所述第一稳压单元的一端、所述第二控制单元的第二端以及所述第二稳压单元的一端，所述输出限流单元的另一端电连接于所述输出接口单元。

通过采用上述技术方案，当出现过压过流情况时，输出限流单元限制后端连接的电气设备的电流，以防电流过大损坏后端连接的电气设备。

可选的，所述第一控制单元为第一可控硅Q1，所述第一稳压单元为第一稳压二极管D1，所述第一分流单元包括第一电阻器R1和第二电阻器R2；所述第一可控硅Q1的阴极接地，所述第一可控硅Q1的阳极电连接于所述输入保护单元的另一端与所述输出限流单元的一端，所述第一可控硅Q1的控制极电连接于所述第一电阻器R1的一端；所述第一稳压二极管D1的阴极电连接于所述输入保护单元的另一端与所述输出限流单元的一端，所述第一稳压二极管D1的阳极电连接于所述第一电阻器R1的另一端与所述第二电阻器R2的一端；所述第二电阻器R2的另一端接地。

可选的，所述第二控制单元为第二可控硅Q2，所述第二稳压单元为第二稳压二极管D2，所述第二分流单元包括第三电阻器R3和第四电阻器R4；所述第二可控硅Q2的阴极接地，所述第二可控硅Q2的阳极电连接于所述输入保护单元的另一端与所述输出限流单元的一端，所述第二可控硅Q2的控制极电连接于所述第三电阻器R3的一端；所述第二稳压二极管D2的阴极电连接于所述输入保护单元的另一端与所述输出限流单元的一端，所述第二稳压二极管D2的阳极电连接于所述第三电阻器R3的另一端与所述第四电阻器R4的一端；所述第四电阻器R4的另一端接地。

可选的，所述第一保护模块还包括第一电容器C1，所述第二保护模块还包括第二电容器C2；所述第一电容器C1的一端电连接于所述第一电阻器R1的一端与所述第一可控硅Q1的控制极；所述第二电容器C2的一端电连接于所述第二电阻器R2的一端与所述第二可控硅Q2的控制极。

通过采用上述技术方案，第一电容器C1与第二电容器C2通过滤波去除抖动，当电路中存在小脉冲电压时，不会使第一可控硅Q1与第二可控硅Q2可控硅误导通。

综上所述，本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1.当充电正常时，充电输入模块直接传输电流至充电输出模块；当充电出现过压过流的情况时，第一保护模块和第二保护模块通过接地保护电路；且第一保护模块与第二保护模块并联，可以起到双重保护后端连接的电气设备的作用，降低了由于第一保护模块或第二保护模块未起到保护作用从而损坏后端连接的电气设备的概率；

2.在电路正常进行工作时，第一控制单元和第一稳压单元均处于截止状态。当输出电压处于过压状态时，电压大于第一稳压单元的标注电压，第一稳压单元处于接通状态，此时通过第一分流单元进行分流，当电流达到第一控制单元的导通值时，第一控制单元接通，并通过接地，起到保护后端连接的电气设备的作用。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种电池充电保护电路的电路示意图。

附图标记说明：1、充电输入模块；11、充电单元；12、输入接口单元；13、输入保护单元；2、第一保护模块；21、第一控制单元；22、第一稳压单元；23、第一分流单元；3、第二保护模块；31、第二控制单元；32、第二稳压单元；33、第二分流单元；4、充电输出模块；41、输出限流单元；42、输出接口单元。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本申请实施例的描述中，“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“电连接”、“电连接”或“通信电连接”应做广义理解，例如，“电连接”、“电连接”或“通信电连接”除了可以是指物理上的电连接，还可以是指电连接或信号电连接，例如，可以是直接电连接，即物理电连接，也可以通过中间至少一个元件间接电连接，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通；信号电连接除了可以通过电路进行信号电连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号电连接，例如，无线电波。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请提供的技术方案可以应用于矿用便携设备充电的场景中。

在新版国标《GB/T3836.4-2021爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》的实施标准中对位于非危险场所的本质安全型设备连接件和附件的进行了要求，要求是本质安全型设备可配置仅用于非危险场所的连接件，连接件应配置保护。这种要求常见于井下带有电池的便携设备在地面充电，需要对设备进行充电保护。地面常见的充电器虽然具有过压过流保护，但是不可避免地会出现故障的情况，本质安全型设备要求的保护措施为双重保护措施，即使一重保护措施出现故障后，保护失效，此时有另外一重保护措施对后接的电气设备进行保护。

参照图1，其示出了本申请实施例提供的一种电池充电保护电路的电路示意图。电池充电保护电路包括：充电输入模块1、第一保护模块2、第二保护模块3以及充电输出模块4；第一保护模块2与第二保护模块3相同；第一保护模块2的第一端电连接于充电输入模块1，第一保护模块2的另一端接地且电连接于充电输出模块4，用于当充电输入模块1过压过流时保护后端连接的电气设备；第二保护模块3的第二端电连接于充电输出模块4，第二保护模块3的另一端接地且电连接于充电输出模块4，用于当充电输入模块1过压过流时进一步保护后端连接的电气设备；充电输入模块1电连接于第一保护模块2、第二保护模块3以及充电输出模块4。

具体来说，在本技术方案中，该电池充电保护电路应用于充电器和本质安全型设备之间，后端连接的电气设备即为本质安全型设备。该电池充电保护电路工作原理在于：充电输入模块1正常输送电压至充电输出模块4，给后接的本质安全型设备供电。当出现过压过流的情况时，第一保护模块2与第二保护模块3将起到保护作用。第一保护模块2与第二保护模块3所使用的元器件以及元器件参数均一致，起到双层保护的作用。其详细工作原理将在后续实施例中进行详细描述。

在一种可能的实施方式中，第一保护模块2包括：第一控制单元21、第一稳压单元22以及第一分流单元23；第一控制单元21的第一端接地，第一控制单元21的第二端电连接于充电输入模块1，第一控制单元21的第三端电连接于第一分流单元23；第一稳压单元22的一端电连接于充电输入模块1与充电输出模块4，第一稳压单元22的另一端电连接于第一分流单元23。

具体来说，在本技术方案中，在电路正常进行工作时，即输出电压正常时，第一控制单元21和第一稳压单元22均处于截止状态。当输出电压处于过压状态时，电压大于第一稳压单元22的标注电压，第一稳压单元22处于接通状态。此时通过第一分流单元23进行分流，当电流达到第一控制单元21的导通值时，第一控制单元21接通。并通过接地，保护后接的本质安全型设备。

在一种可能的实施方式中，第二保护模块3包括：第二控制单元31、第二稳压单元32以及第二分流单元33；第二控制单元31的第一端接地，第二控制单元31的第二端电连接于充电输入模块1，第二控制单元31的第三端电连接于第二分流单元33；第二稳压单元32的一端电连接于充电输入模块1与充电输出模块4，第二稳压单元32的另一端电连接于第二分流单元33。

具体来说，在本技术方案中，第二保护模块3与第一保护模块2中各单元的工作原理一致，在此则不做过多赘述。

在一种可能的实施方式中，充电输入模块1包括：充电单元11、输入接口单元12和输入保护单元13；充电单元11电连接于输入接口单元12的一端；输入接口单元12的另一端电连接于输入保护单元13的一端；输入保护单元13的另一端电连接于第一控制单元21的第二端和第一稳压单元22的一端。

具体来说，在本技术方案中，参照图1，充电单元11为ACDC充电器，输入接口单元12为USB输入接口，输入保护单元13为速溶保险丝F1。由于充电电压为220V，故需选择一个耐压大于220V的保险丝，则该速溶保险丝的优选值为250V；为了更好的保护煤矿设备，且煤矿便携设备充电电流均小于1A，则该输入保护单元13选用250V/1A的速溶保险丝。

在一种可能的实施方式中，充电输出模块4包括：输出限流单元41和输出接口单元42；输出限流单元41的一端电连接于输入保护单元13、第一控制单元21的第二端、第一稳压单元22的一端、第二控制单元31的第二端以及第二稳压单元32的一端，输出限流单元41的另一端电连接于输出接口单元42。

具体来说，在本技术方案中，参照图1，输出限流单元41为电阻器R0，输出接口单元42为USB输出接口。电阻器R0的优选型号为0.2Ω/1W的电阻器，其用于减小负载端电流，保护后接的本质安全型设备。

在一种可能的实施方式中，第一控制单元21为第一可控硅Q1，第一稳压单元22为第一稳压二极管D1，第一分流单元23包括第一电阻器R1和第二电阻器R2；第一可控硅Q1的阴极接地，第一可控硅Q1的阳极电连接于输入保护单元13的另一端与输出限流单元41的一端，第一可控硅Q1的控制极电连接于第一电阻器R1的一端；第一稳压二极管D1的阴极电连接于输入保护单元13的另一端与输出限流单元41的一端，第一稳压二极管D1的阳极电连接于第一电阻器R1的另一端与第二电阻器R2的一端；第二电阻器R2的另一端接地。

具体来说，在本技术方案中，第一可控硅Q1为单向可控硅，其优选使用JCT151K型号的可控硅；第一稳压二极管D1优选使用SMBJ5338B型号的稳压二极管；第一电阻器R1优选采用100Ω/0.5W的电阻器；第二电阻器R2优选采用10kΩ/0.125W的电阻器。

在一种可能的实施方式中，第二控制单元31为第二可控硅Q2，第二稳压单元32为第二稳压二极管D2，第二分流单元33包括第三电阻器R3和第四电阻器R4；第二可控硅Q2的阴极接地，第二可控硅Q2的阳极电连接于输入保护单元13的另一端与输出限流单元41的一端，第二可控硅Q2的控制极电连接于第三电阻器R3的一端；第二稳压二极管D2的阴极电连接于输入保护单元13的另一端与输出限流单元41的一端，第二稳压二极管D2的阳极电连接于第三电阻器R3的另一端与第四电阻器R4的一端；第四电阻器R4的另一端接地。

具体来说，在本技术方案中，第二可控硅Q2为单向可控硅，其优选使用JCT151K型号的可控硅；第二稳压二极管D2优选使用SMBJ5338B型号的稳压二极管；第三电阻器R3优选采用100Ω/0.5W的电阻器；第四电阻器R4优选采用10kΩ/0.125W的电阻器。

在一种可能的实施方式中，第一保护模块2还包括第一电容器C1，第二保护模块3还包括第二电容器C2；第一电容器C1的一端电连接于第一电阻器R1的一端与第一可控硅Q1的控制极；第二电容器C2的一端电连接于第二电阻器R2的一端与第二可控硅Q2的控制极。

具体来说，在本技术方案中，第一电容器C1与第二电容器C2的主要作用是滤波去除抖动，即当存在小脉冲电压时，不会使第一可控硅Q1与第二可控硅Q2可控硅误导通。第一电容器C1与第二电容器C2的优选值为0.1μF。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种电池充电保护电路，其特征在于，所述电池充电保护电路包括：充电输入模块(1)、第一保护模块(2)、第二保护模块(3)以及充电输出模块(4)；所述第一保护模块(2)与所述第二保护模块(3)相同；

所述第一保护模块(2)的第一端电连接于所述充电输入模块(1)，所述第一保护模块(2)的另一端接地且电连接于所述充电输出模块(4)，用于当所述充电输入模块(1)过压过流时保护后端连接的电气设备；

所述第二保护模块(3)的第二端电连接于所述充电输出模块(4)，所述第二保护模块(3)的另一端接地且电连接于所述充电输出模块(4)，用于当所述充电输入模块(1)过压过流时进一步保护后端连接的电气设备；

所述充电输入模块(1)电连接于所述第一保护模块(2)、所述第二保护模块(3)以及所述充电输出模块(4)。

2.根据权利要求1所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述第一保护模块(2)包括：第一控制单元(21)、第一稳压单元(22)以及第一分流单元(23)；

所述第一控制单元(21)的第一端接地，所述第一控制单元(21)的第二端电连接于所述充电输入模块(1)，所述第一控制单元(21)的第三端电连接于所述第一分流单元(23)；

所述第一稳压单元(22)的一端电连接于所述充电输入模块(1)与所述充电输出模块(4)，所述第一稳压单元(22)的另一端电连接于所述第一分流单元(23)。

3.根据权利要求2所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述第二保护模块(3)包括：第二控制单元(31)、第二稳压单元(32)以及第二分流单元(33)；

所述第二控制单元(31)的第一端接地，所述第二控制单元(31)的第二端电连接于所述充电输入模块(1)，所述第二控制单元(31)的第三端电连接于所述第二分流单元(33)；

所述第二稳压单元(32)的一端电连接于所述充电输入模块(1)与所述充电输出模块(4)，所述第二稳压单元(32)的另一端电连接于所述第二分流单元(33)。

4.根据权利要求3所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述充电输入模块(1)包括：充电单元(11)、输入接口单元(12)和输入保护单元(13)；

所述充电单元(11)电连接于所述输入接口单元(12)的一端；

所述输入接口单元(12)的另一端电连接于所述输入保护单元(13)的一端；

所述输入保护单元(13)的另一端电连接于所述第一控制单元(21)的第二端和所述第一稳压单元(22)的一端。

5.根据权利要求4所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述充电输出模块(4)包括：输出限流单元(41)和输出接口单元(42)；

所述输出限流单元(41)的一端电连接于所述输入保护单元(13)、所述第一控制单元(21)的第二端、所述第一稳压单元(22)的一端、所述第二控制单元(31)的第二端以及所述第二稳压单元(32)的一端，所述输出限流单元(41)的另一端电连接于所述输出接口单元(42)。

6.根据权利要求5所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述第一控制单元(21)为第一可控硅Q1，所述第一稳压单元(22)为第一稳压二极管D1，所述第一分流单元(23)包括第一电阻器R1和第二电阻器R2；

所述第一可控硅Q1的阴极接地，所述第一可控硅Q1的阳极电连接于所述输入保护单元(13)的另一端与所述输出限流单元(41)的一端，所述第一可控硅Q1的控制极电连接于所述第一电阻器R1的一端；

所述第一稳压二极管D1的阴极电连接于所述输入保护单元(13)的另一端与所述输出限流单元(41)的一端，所述第一稳压二极管D1的阳极电连接于所述第一电阻器R1的另一端与所述第二电阻器R2的一端；

所述第二电阻器R2的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述第二控制单元(31)为第二可控硅Q2，所述第二稳压单元(32)为第二稳压二极管D2，所述第二分流单元(33)包括第三电阻器R3和第四电阻器R4；

所述第二可控硅Q2的阴极接地，所述第二可控硅Q2的阳极电连接于所述输入保护单元(13)的另一端与所述输出限流单元(41)的一端，所述第二可控硅Q2的控制极电连接于所述第三电阻器R3的一端；

所述第二稳压二极管D2的阴极电连接于所述输入保护单元(13)的另一端与所述输出限流单元(41)的一端，所述第二稳压二极管D2的阳极电连接于所述第三电阻器R3的另一端与所述第四电阻器R4的一端；

所述第四电阻器R4的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述第一保护模块(2)还包括第一电容器C1，所述第二保护模块(3)还包括第二电容器C2；

所述第一电容器C1的一端电连接于所述第一电阻器R1的一端与所述第一可控硅Q1的控制极；

所述第二电容器C2的一端电连接于所述第二电阻器R2的一端与所述第二可控硅Q2的控制极。

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