CN219498950U - 一种电池低电压保护电路及pcb板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池保护的技术领域，更具体的，涉及一种电池低电压保护电路及PCB板。其包括电池、MCU芯片、开关模块、用于控制开关模块导通的控制模块以及根据电池电压控制控制模块工作的稳压模块；电池的输出端与开关模块的输入端连接，开关模块的输出端与MCU芯片的电压端连接；控制模块的电压输入端与电池的输出端连接，输出端与开关模块的控制端连接；稳压模块设置有稳压二极管，稳压二极管的正极与控制模块的控制端连接，负极接地。本实用新型通过采用稳压二极管来检测电池电量的状态并控制电池的供电状态，以对电池低电压状态进行保护。本实用新型将稳压二极管替代芯片对电池低电压状态进行保护，成本低，利于节约资源。

Description

一种电池低电压保护电路及PCB板

技术领域

本实用新型涉及电池保护的技术领域，更具体的，涉及一种电池低电压保护电路及PCB板。

背景技术

在现实生活中，电池的使用往往不能完全将电压耗尽，若经常将电池的电压耗尽则会很大程度的降低电池的使用寿命。在现有技术中，电池在低电压时的保护电路通常是通过芯片来解决的，具体的做法是采用芯片去检测电池的电压后，再通过芯片的引脚输出电平信号去使后端电路关闭，从而达到低电压保护的效果，但是，采用芯片来达到电路保护效果的成本相对较高，不利于节约资源。

实用新型内容

本实用新型为克服背景技术中所述的采用芯片来对电池低电压进行保护，成本较高的问题，提供一种电池低电压保护电路及PCB板。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

第一方面，本实用新型提供了一种电池低电压保护电路，包括电池、MCU芯片、用于导通所述电池与所述MCU芯片的开关模块、用于控制所述开关模块导通的控制模块以及根据电池电压控制所述控制模块工作的稳压模块；

所述电池的输出端与所述开关模块的输入端连接，所述开关模块的输出端与所述MCU芯片的电压端连接；所述控制模块的电压输入端与所述电池的输出端连接，输出端与所述开关模块的控制端连接；所述稳压模块包括有稳压二极管，所述稳压二极管的正极与所述控制模块的控制端连接，负极接地。

在一些优选的实施例中，所述开关模块包括第一MOS管、用于导通所述第一MOS管的第一三极管和用于给所述第一三极管提供导通电压的第二MOS管，所述第一MOS管的源极与所述电池的输出端连接，漏极与所述MCU芯片的电压端连接，栅极与所述第一三极管的集电极连接；所述第一三极管的基极与所述第二MOS管的漏极连接，发射极接地；所述第二MOS管的源极与所述第一MOS管的源极连接，栅极与所述控制模块的输出端连接。

在一些优选的实施例中，所述开关模块还包括第一电阻，所述第一电阻设置在所述第二MOS管的源极与栅极之间。

在一些优选的实施例中，所述开关模块还包括用于将所述MCU芯片复位的第四三极管，所述第四三极管的基极与所述第二MOS管的漏极连接，集电极与所述MCU芯片的复位端连接，发射极接地。

在一些优选的实施例中，所述开关模块还包括若干用于滤波的第一电容，所述第一电容一端与所述第四三极管的基极连接，另一端接地。

在一些优选的实施例中，所述开关模块还包括若干第二电容，所述第二电容一端与所述第四三极管的集电极连接，另一端接地。

在一些优选的实施例中，所述控制模块包括用于拉低所述第二MOS管导通电压的第二三极管以及用于启动所述第二三极管工作的第三三极管，所述第三三极管的基极与所述电池的输出端连接，集电极与所述第一MOS管的源极连接，发射极与所述第二三极管的基极连接；所述第二三极管的集电极与所述第二MOS管的栅极连接，发射极接地；所述稳压二极管的正极与所述第三三极管的基极连接，负极接地。

在一些优选的实施例中，所述控制模块还包括第二电阻，所述第二电阻设置在所述第三三极管的基极与所述电池的输出端之间。

在一些优选的实施例中，所述第一MOS管为N沟道MOS管；所述第二MOS管为P沟道MOS管；所述第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管均为NPN型三极管。

第二方面，本实用新型提供了一种PCB板，包括如第一方面所述的电池低电压保护电路。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过采用稳压二极管来检测电池电量的状态并控制电池的供电状态，以对电池低电压状态进行保护。通过稳压二极管的反向击穿电压特性，将稳压二极管设置在电池与控制模块之间来检测电池的电压状态，当电池电压过低时，稳压二极管的反向击穿电压不足，使控制模块得电工作，以此控制开关模块关断，从而电池与MCU芯片之间不导通。本实用新型将稳压二极管替代芯片对电池低电压状态进行保护，成本低，利于节约资源。

附图说明

图1为本实用新型提供的电池低电压保护电路的结构示意图。

图2为本实用新型提供的电池低电压保护电路的电路图。

图3为本实用新型提供的PCB板的结构示意图。

其中：电池10、开关模块20、MCU芯片30、稳压模块40、控制模块50。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种电池低电压保护电路，包括电池10、开关模块20、MCU芯片30、稳压模块40以及控制模块50。

具体的，请参考图2，图2示出了本实施例的电池10低电压保护电路的电路图。

值得说明的是，MCU芯片30在图2中用“U1”表示。MCU芯片30的型号可以为OTK5281P。电池10的输出端与开关模块20的输入端连接，开关模块20的输出端与MCU芯片30的电压端U1_VCC连接。控制模块50的电压输入端与电池10的输出端连接，输出端与开关模块20的控制端连接。稳压模块40设置在电池10的输出端与控制模块50的控制端之间。其中，开关模块20主要用于导通电池10与MCU芯片30。控制模块50主要用于控制开关模块20的导通。稳压模块40主要根据电池10的电压状态来改变控制模块50的工作状态。

在本实施例中，开关模块20包括第一MOS管T1、第一三极管Q1和第二MOS管T2，第一MOS管T1的源极与电池10的输出端连接，漏极与MCU芯片30的电压端U1_VCC连接，栅极与第一三极管Q1的集电极连接。第一三极管Q1的基极与第二MOS管T2的漏极连接，发射极接地。第二MOS管T2的源极与第一MOS管T1的源极连接，栅极与控制模块50的输出端连接。其中，第一MOS管T1主要用于导通电池10与MCU芯片30。第一三极管Q1主要用于导通第一MOS管T1。第二MOS管T2主要用于给第一三极管Q1提供导通电压。

在本实施例中，开关模块20还包括第一电阻R1，第一电阻R1设置在第二MOS管T2的源极与栅极之间。

在本实施例中，控制模块50包括第二三极管Q2和第三三极管Q3，第三三极管Q3的基极与电池10的输出端连接，集电极与第一MOS管T1的源极连接，发射极与第二三极管Q2的基极连接；第二三极管Q2的集电极与第二MOS管T2的栅极连接，发射极接地；稳压二极管D1的正极与第三三极管Q3的基极连接，负极接地。第二三极管Q2主要用于拉低第二MOS管T2的导通电压。第三三极管Q3主要用于启动第二三极管Q2工作。

在本实施例中，稳压模块40设置有稳压二极管D1，稳压二极管D1的正极设置在电池10的输出端与第三三极管Q3的基极之间，负极接地。稳压二极管D1主要用于根据电池10的电压状态来改变控制模块50的工作状态。

在本实施例中，稳压二极管D1为3.3V稳压二极管，其反向击穿电压范围为大于3.3V。当电池10电压大小维持在3.3V与4.2V之间，则稳压二极管D1反向击穿电压接地，第三三极管Q3的基极电压不足而无法导通。

在本实施例中，第一MOS管T1为N沟道MOS管；第二MOS管T2为P沟道MOS管；第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3均为NPN型三极管。

通过上述元器件的结构连接，本实施例的工作原理可以为：

首先，电池10的输出端一路电压通过第一MOS管T1的源极，另一路电压给到第三三极管Q3的基极。当电池10的输出电压维持在3.3V～4.2V时，稳压二极管D1被反向击穿，从而拉低第三三极管Q3基极的电压，从而第二三极管Q2也导通，第二MOS管T2保持原来导通状态，继续给第一三极管Q1提供导通电压，进而第一三极管Q1拉低第一MOS管T1的栅极电压使第一MOS管T1导通，电池10通过第一MOS管T1给MCU芯片30供电。

当电池10的输出电压低于3.3V时，稳压二极管D1未被反向击穿，稳压二极管D1不导通拉低第三三极管Q3的基极电压，进而第三三极管Q3导通使第二三极管Q2也导通。第二MOS管T2的栅极电压被第二三极管Q2拉低，从而第二MOS管T2不导通，进而使第一三极管Q1、第一MOS管T1不导通，电池10与MCU芯片30之间不供电，起到电池10低电压保护的效果。

实施例二：

在上一实施例的基础上，本实施例的不同点在于：

本实施例的开关模块20还包括第四三极管Q4，第四三极管Q4的基极与第二MOS管T2的漏极连接，集电极与MCU芯片30的复位端U1_RE8ET连接，发射极接地。第四三极管Q4主要用于将MCU芯片30复位。

在本实施例中，开关模块20还包括若干第一电容C1，第一电容C1一端与第四三极管Q4的基极连接，另一端接地。第一电容C1主要起到滤波的作用。

在本实施例中，开关模块20还包括若干第二电容C2，第二电容C2一端与第四三极管Q4的集电极连接，另一端接地。第二电容C2主要起到滤波的作用。

在本实施例中，第四三极管Q4为NPN型三极管。

在本实施例中，控制模块50还包括第二电阻R2，第二电阻R2设置在第三三极管Q3的基极与电池10的输出端之间。第二电阻R2主要起到分压的作用。

通过上述元器件的结构连接，本实施例的工作原理可以为：

首先，电池10的输出端一路电压通过第一MOS管T1的源极，另一路电压给到第三三极管Q3的基极。当电池10的输出电压维持在3.3V～4.2V时，稳压二极管D1被反向击穿，从而拉低第三三极管Q3基极的电压，从而第二三极管Q2也导通，第二MOS管T2保持原来导通状态，继续给第一三极管Q1提供导通电压，进而第一三极管Q1拉低第一MOS管T1的栅极电压使第一MOS管T1导通，电池10通过第一MOS管T1给MCU芯片30供电。

当电池10的输出电压低于3.3V时，稳压二极管D1未被反向击穿，稳压二极管D1不导通拉低第三三极管Q3的基极电压，进而第三三极管Q3导通使第二三极管Q2也导通。第二MOS管T2的栅极电压被第二三极管Q2拉低，从而第二MOS管T2不导通，进而使第一三极管Q1、第一MOS管T1和第四三极管Q4不导通，进而MCU芯片30先复位后断电，起到电池10低电压保护的效果。

实施例三：

如图3所示，本实施例提供了一种PCB板1，包括如实施例一或实施例二所述的电池低电压保护电路2。

其中，电池10低电压保护电路2包括电池10、MCU芯片30、开关模块20、控制模块50以及稳压模块40。

在本实施例中，电池10的输出端与开关模块20的输入端连接，开关模块20的输出端与MCU芯片30的电压端U1_VCC连接。控制模块50的电压输入端与电池10的输出端连接，输出端与开关模块20的控制端连接。稳压模块40设置在电池10的输出端与控制模块50的控制端之间。其中，开关模块20主要用于导通电池10与MCU芯片30。控制模块50主要用于控制开关模块20的导通。稳压模块40主要根据电池10的电压状态来改变控制模块50的工作状态。

在本实施例中，开关模块20包括第一MOS管T1、第一三极管Q1和第二MOS管T2，第一MOS管T1的源极与电池10的输出端连接，漏极与MCU芯片30的电压端U1_VCC连接，栅极与第一三极管Q1的集电极连接。第一三极管Q1的基极与第二MOS管T2的漏极连接，发射极接地。第二MOS管T2的源极与第一MOS管T1的源极连接，栅极与控制模块50的输出端连接。其中，第一MOS管T1主要用于导通电池10与MCU芯片30。第一三极管Q1主要用于导通第一MOS管T1。第二MOS管T2主要用于给第一三极管Q1提供导通电压。

在本实施例中，开关模块20还包括第一电阻R1，第一电阻R1设置在第二MOS管T2的源极与栅极之间。

在本实施例中，控制模块50包括第二三极管Q2和第三三极管Q3，第三三极管Q3的基极与电池10的输出端连接，集电极与第一MOS管T1的源极连接，发射极与第二三极管Q2的基极连接；第二三极管Q2的集电极与第二MOS管T2的栅极连接，发射极接地；稳压二极管D1的正极与第三三极管Q3的基极连接，负极接地。第二三极管Q2主要用于拉低第二MOS管T2的导通电压。第三三极管Q3主要用于启动第二三极管Q2工作。

在本实施例中，稳压模块40设置有稳压二极管D1，稳压二极管D1的正极设置在电池10的输出端与第三三极管Q3的基极之间，负极接地。稳压二极管D1主要用于根据电池10的电压状态来改变控制模块50的工作状态。

在本实施例中，稳压二极管D1的反向击穿电压范围为大于3.3V。当电池10电压大小维持在3.3V与4.2V之间，则稳压二极管D1反向击穿电压接地，第三三极管Q3的基极电压不足而无法导通。

在本实施例中，第一MOS管T1为N沟道MOS管；第二MOS管T2为P沟道MOS管；第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3均为NPN型三极管。

在本实施例中，开关模块20还包括第四三极管Q4，第四三极管Q4的基极与第二MOS管T2的漏极连接，集电极与MCU芯片30的复位端U1_RE8ET连接，发射极接地。第四三极管Q4主要用于将MCU芯片30复位。

在本实施例中，开关模块20还包括若干第一电容C1，第一电容C1一端与第四三极管Q4的基极连接，另一端接地。第一电容C1主要起到滤波的作用。

在本实施例中，开关模块20还包括若干第二电容C2，第二电容C2一端与第四三极管Q4的集电极连接，另一端接地。第二电容C2主要起到滤波的作用。

在本实施例中，第四三极管Q4为NPN型三极管。

在本实施例中，控制模块50还包括第二电阻R2，第二电阻R2设置在第三三极管Q3的基极与电池10的输出端之间。第二电阻R2主要起到分压的作用。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。本实用新型的上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池低电压保护电路，其特征在于，包括电池、MCU芯片、用于导通所述电池与所述MCU芯片的开关模块、用于控制所述开关模块导通的控制模块以及根据电池电压控制所述控制模块工作的稳压模块；

所述电池的输出端与所述开关模块的输入端连接，所述开关模块的输出端与所述MCU芯片的电压端连接；所述控制模块的电压输入端与所述电池的输出端连接，输出端与所述开关模块的控制端连接；所述稳压模块包括有稳压二极管，所述稳压二极管的正极与所述控制模块的控制端连接，负极接地。

2.根据权利要求1所述的电池低电压保护电路，其特征在于，所述开关模块包括第一MOS管、用于导通所述第一MOS管的第一三极管和用于给所述第一三极管提供导通电压的第二MOS管，所述第一MOS管的源极与所述电池的输出端连接，漏极与所述MCU芯片的电压端连接，栅极与所述第一三极管的集电极连接；所述第一三极管的基极与所述第二MOS管的漏极连接，发射极接地；所述第二MOS管的源极与所述第一MOS管的源极连接，栅极与所述控制模块的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的电池低电压保护电路，其特征在于，所述开关模块还包括第一电阻，所述第一电阻设置在所述第二MOS管的源极与栅极之间。

4.根据权利要求2所述的电池低电压保护电路，其特征在于，所述开关模块还包括用于将所述MCU芯片复位的第四三极管，所述第四三极管的基极与所述第二MOS管的漏极连接，集电极与所述MCU芯片的复位端连接，发射极接地。

5.根据权利要求4所述的电池低电压保护电路，其特征在于，所述开关模块还包括若干用于滤波的第一电容，所述第一电容一端与所述第四三极管的基极连接，另一端接地。

6.根据权利要求4所述的电池低电压保护电路，其特征在于，所述开关模块还包括若干第二电容，所述第二电容一端与所述第四三极管的集电极连接，另一端接地。

7.根据权利要求2所述的电池低电压保护电路，其特征在于，所述控制模块包括用于拉低所述第二MOS管导通电压的第二三极管以及用于启动所述第二三极管工作的第三三极管，所述第三三极管的基极与所述电池的输出端连接，集电极与所述第一MOS管的源极连接，发射极与所述第二三极管的基极连接；所述第二三极管的集电极与所述第二MOS管的栅极连接，发射极接地；所述稳压二极管的正极与所述第三三极管的基极连接，负极接地。

8.根据权利要求7所述的电池低电压保护电路，其特征在于，所述控制模块还包括第二电阻，所述第二电阻设置在所述第三三极管的基极与所述电池的输出端之间。

9.根据权利要求7所述的电池低电压保护电路，其特征在于，所述第一MOS管为N沟道MOS管；所述第二MOS管为P沟道MOS管；所述第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管均为NPN型三极管。

10.一种PCB板，其特征在于，包括如权利要求1～9任意一项所述的电池低电压保护电路。