CN220711156U - 一种蓄电池放电保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池放电保护电路，蓄电池放电保护电路设置于蓄电池组与负载之间，蓄电池放电保护电路一端与蓄电池组连接，蓄电池放电保护电路另一端与负载连接；蓄电池放电保护电路包括检测采集单元、欠压保护锁定单元、控制单元、电池启停单元，检测采集单元包括阈值设定单元、电压检测单元，阈值设定单元、电压检测单元、欠压保护锁定单元、控制单元、电池启停单元之间依次配合连接；阈值设定单元与电压检测单元连接于蓄电池组侧，控制单元与电池启停单元连接于负载侧，欠压保护锁定单元连接于电压检测单元与控制单元之间。本实用新型大大降低了放电保护电路的功耗，消除了保护临界状态下的抖动，提高了保护的可靠性，并实现保护锁定。

Description

一种蓄电池放电保护电路

技术领域

本实用新型属于蓄电池保护电路技术领域，具体涉及一种蓄电池放电保护电路。

背景技术

随着工业科技的发展，越来越多工作场景中的用电设备需要全天候不间断工作。但由于自然灾害或线路故障等不可抗力的存在，导致供电系统无法百分百满足用电设备全天候工作需求，因此需要引入备用电源(即可充电蓄电池)，来接续供电系统失电期间的设备供电。

虽然蓄电池可以在供电系统失电后持续提供电能，但蓄电池的工作条件却非常严格。一旦出现过度放电，将会直接影响电池放电能力，严重一点会导致电池报废，甚至会发生爆炸，带来极大的安全隐患。因此，为保证蓄电池性能及安全，需要对蓄电池的放电进行严格的保护。以往，用于对蓄电池放电保护的方式是通过继电器构成的放电保护电路进行保护，此种放电保护电路，存在着保护不可靠的问题，而且此种放电保护电路功耗高。

实用新型内容

本实用新型就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种蓄电池放电保护电路。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

本实用新型提供的一种蓄电池放电保护电路，该蓄电池放电保护电路设置于蓄电池组与负载之间，蓄电池放电保护电路一端与蓄电池组连接，蓄电池放电保护电路另一端与负载连接；所述蓄电池放电保护电路包括检测采集单元、欠压保护锁定单元、控制单元、电池启停单元，所述检测采集单元包括阈值设定单元、电压检测单元，所述阈值设定单元、电压检测单元、欠压保护锁定单元、控制单元、电池启停单元之间依次配合连接；所述阈值设定单元与电压检测单元连接于蓄电池组侧，所述控制单元与电池启停单元连接于负载侧，所述欠压保护锁定单元连接于电压检测单元与控制单元之间。

进一步地，所述阈值设定单元包括电阻R3、电压基准芯片U2，电阻R3与电压基准芯片U2串联连接；位于阈值设定单元与蓄电池组之间设置有电容C1，电容C1并联连接于阈值设定单元与蓄电池组之间；电压检测单元包括电阻R4、电阻R7，电阻R4与电阻R7串联连接。

进一步地，所述欠压保护锁定单元包括比较器U1、二极管D1、电阻R5，二极管D1、电阻R5构成反馈锁定器件，比较器U1的正输入端3引脚与电压检测单元的电阻R4、电阻R7连接，比较器U1的负输入端1引脚与阈值设定单元的电阻R3、电压基准芯片U2连接；电阻R5与电压检测单元的电阻R4、电阻R7连接，二极管D1的阳极端与电阻R5相连，二极管D1的阴极端、比较器U1的输出端4引脚分别与控制单元连接。

进一步地，所述控制单元包括第一级控制电路、第二级控制电路，第一级控制电路与第二级控制电路相连；第一级控制电路由电阻R1、电阻R6、三极管Q2组成，电阻R1与电阻R6连接，电阻R1、电阻R6分别与三极管Q2的基极连接；第二级控制电路由场效应管Q1、电阻R2组成，场效应管Q1与电阻R2连接，第二级控制电路的电阻R2与第一级控制电路的电阻R1相连；第一级控制电路、第二级控制电路均与电池启停单元相连。

进一步地，所述电池启停单元包括带自锁开关S1、电容C2、发光二极管D2，带自锁开关S1、电容C2、发光二极管D2依次串联连接，电容C2的两端分别与控制单元的第一级控制电路的三极管Q2的集电极、发射极连接；带自锁开关S1还分别与控制单元的第二级控制电路的场效应管Q1、电阻R2相连；发光二极管D2的阳极端与电容C2连接，发光二极管D2的阴极端与控制单元的第一级控制电路的电阻R6相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过采用场效应管作为本实用新型蓄电池放电保护电路的主回路开关，执行蓄电池欠压保护，较以往的继电器保护方式大大降低了放电保护电路的功耗；通过所述的欠压保护锁定单元，消除了保护临界状态下的抖动，提高了保护的可靠性，并实现保护锁定；通过所述的电池启停单元，无需充电触发，即可启动蓄电池，提高了设备使用便捷性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1和图2所示，本实用新型实施例提供一种蓄电池放电保护电路，该蓄电池放电保护电路设置于蓄电池组与负载之间，蓄电池放电保护电路一端与蓄电池组连接，蓄电池放电保护电路另一端与负载连接；所述蓄电池放电保护电路包括检测采集单元、欠压保护锁定单元、控制单元、电池启停单元，所述检测采集单元包括阈值设定单元、电压检测单元，所述阈值设定单元、电压检测单元、欠压保护锁定单元、控制单元、电池启停单元之间依次配合连接；所述阈值设定单元与电压检测单元连接于蓄电池组侧，所述控制单元与电池启停单元连接于负载侧，所述欠压保护锁定单元连接于电压检测单元与控制单元之间。

如图1所示，所述阈值设定单元包括电阻R3、电压基准芯片U2，电阻R3与电压基准芯片U2串联连接；位于阈值设定单元与蓄电池组之间设置有电容C1，电容C1并联连接于阈值设定单元与蓄电池组之间；电压检测单元包括电阻R4、电阻R7，电阻R4与电阻R7串联连接。所述欠压保护锁定单元包括比较器U1、二极管D1、电阻R5，二极管D1、电阻R5构成反馈锁定器件，比较器U1的正输入端3引脚与电压检测单元的电阻R4、电阻R7连接，比较器U1的负输入端1引脚与阈值设定单元的电阻R3、电压基准芯片U2连接；电阻R5与电压检测单元的电阻R4、电阻R7连接，二极管D1的阳极端与电阻R5相连，二极管D1的阴极端、比较器U1的输出端4引脚分别与控制单元连接。

具体地，所述阈值设定单元为欠压保护提供比较阈值Vset，并连接到欠压保护锁定单元的比较器U1的负输入端。其中，电压基准芯片U2的稳压值即为Vset；电阻R3为限流电阻。通过所述电压检测单元将蓄电池组BT1电压分压后连接到比较器U1的正输入端，且与Vset进行比较。

具体地，所述欠压保护锁定单元，能够将保护控制输出信号反馈至检测回路，增加比较深度，提高保护恢复值，避免负载断开后，电压回升造成的抖动。

正常工作状态下，蓄电池组BT1下行保护电压低于Vset时，比较器U1的输出端4引脚输出低电平，控制三极管Q2关断，三极管Q2控制场效应管Q1关断，执行欠压保护。但在三极管Q2关断的过程中，由于负载电流降低，蓄电池组BT1电压会上升，此时比较器U1的输出端4引脚输出开漏信号，由上拉电阻R1控制三极管Q2导通，三极管Q2控制场效应管Q1导通，撤销欠压保护。如此往复，导致保护不可靠。为保证保护可靠性，由此设置了欠压保护锁定单元。

所述控制单元包括第一级控制电路、第二级控制电路，第一级控制电路与第二级控制电路相连；第一级控制电路由电阻R1、电阻R6、三极管Q2组成，电阻R1与电阻R6连接，电阻R1、电阻R6分别与三极管Q2的基极连接；第二级控制电路由场效应管Q1、电阻R2组成，场效应管Q1与电阻R2连接，第二级控制电路的电阻R2与第一级控制电路的电阻R1相连；第一级控制电路、第二级控制电路均与电池启停单元相连。

具体地，所述控制单元采用两级控制电路来控制本实用新型蓄电池放电保护电路的主回路的通断，两级控制电路分别为第一级控制电路、第二级控制电路。其中，所述第一级控制电路由电阻R1、电阻R6、三极管Q2组成，三极管Q2为NPN三极管，电阻R1为上拉电阻，电阻R6为三极管Q2的钳位电阻，用以保证三极管Q2静态关断。电阻R1、电阻R6的实际选型时，要保证电阻R6阻值远大于电阻R1阻值，以保证三极管Q2基极的导通电压满足三极管Q2饱和导通。其中，所述第二级控制电路由场效应管Q1、电阻R2组成，场效应管Q1为P沟道场效应管，实现控制本实用新型蓄电池放电保护电路的主回路的通断；电阻R2为场效应管Q1的钳位电阻，用以保证场效应管Q1静态关断。通过场效应管Q1作为本实用新型蓄电池放电保护电路的主回路开关，执行蓄电池组BT1欠压保护，较以往的继电器保护方式大大降低了放电保护电路的功耗。

在未达到保护条件时，由阈值设定单元、电压检测单元、欠压保护锁定单元组成的采集比较电路输出开漏信号，蓄电池放电保护电路的输入电压VIN经由电阻R1向三极管Q2基极供电，三极管Q2饱和导通；此时，场效应管Q1的漏源电压V_{GS_Q1}为VIN与发光二极管D2导通压降的差值，场效应管Q1导通。在达到保护条件时，采集比较电路输出低电平。三极管Q2关断，场效应管Q1的漏源电压V_{GS_Q1}由电阻R2钳位至零，场效应管Q1关断，执行保护。

所述电池启停单元包括带自锁开关S1、电容C2、发光二极管D2，带自锁开关S1、电容C2、发光二极管D2依次串联连接，电容C2的两端分别与控制单元的第一级控制电路的三极管Q2的集电极、发射极连接；带自锁开关S1还分别与控制单元的第二级控制电路的场效应管Q1、电阻R2相连；发光二极管D2的阳极端与电容C2连接，发光二极管D2的阴极端与控制单元的第一级控制电路的电阻R6相连。

具体地，所述电池启停单元由带自锁开关S1、电容C2、发光二极管D2组成，所述电池启停单元可通过带自锁开关S1触发控制单元临时导通，无需充电电压参与；其中，所述电容C2为储能电容；所述发光二极管D2为启停状态指示灯。在带自锁开关S1断路的情况下，由于发光二极管D2钳位，因此电容C2两端电位相等且均为零。此时连通带自锁开关S1并保持，由于电容C2储能特性，电容C2会充电。此时，场效应管Q1的漏源电压V_{GS_Q1}等于VIN与发光二极管D2导通压降的差值，场效应管Q1导通。如果此时电压检测单元未检测到欠压保护条件，比较器U1的输出端4引脚会输出悬空状态。电流通过电阻R1控制三极管Q2导通，进而维持场效应管Q1持续导通。同时三极管Q2对电容C2进行放电，为下一次蓄电池组BT1启动做准备；如果此时电压检测单元检测到保护条件，比较器U1的输出端4引脚则会输出低电平，控制三极管Q2及场效应管Q1断开。在电路导通的情况下，断开带自锁开关S1并保持。场效应管Q1的漏源电压V_{GS_Q1}由电阻R2钳位至零，场效应管Q1关断。本实用新型的蓄电池放电保护电路中，蓄电池组BT1的负极端接地，场效应管Q1的第三个电极端为蓄电池放电保护电路的输出电压VOUT端。

综上所述，本实用新型的蓄电池放电保护电路包含了电池启停单元、阈值设定单元、电压检测单元、欠压保护锁定单元、控制单元；通过电池启停单元实现蓄电池组BT1直接启动与关闭，无需充电电压触发；通过电压检测单元检测蓄电池组BT1电压，并与阈值设定单元的设定阈值比较，输出至控制单元控制主回路通断，实现保护；利用欠压保护锁定单元维持保护状态。具体地，本实用新型在场效应管Q1自动保护的基础上，采用了欠压保护锁定单元，解决了常规保护可靠性不高的问题，消除了保护临界状态下出现的抖动现象，并实现保护锁定。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种蓄电池放电保护电路，该蓄电池放电保护电路设置于蓄电池组与负载之间，蓄电池放电保护电路一端与蓄电池组连接，蓄电池放电保护电路另一端与负载连接；其特征在于：所述蓄电池放电保护电路包括检测采集单元、欠压保护锁定单元、控制单元、电池启停单元，所述检测采集单元包括阈值设定单元、电压检测单元，所述阈值设定单元、电压检测单元、欠压保护锁定单元、控制单元、电池启停单元之间依次配合连接；所述阈值设定单元与电压检测单元连接于蓄电池组侧，所述控制单元与电池启停单元连接于负载侧，所述欠压保护锁定单元连接于电压检测单元与控制单元之间。

2.根据权利要求1所述的一种蓄电池放电保护电路，其特征在于：所述阈值设定单元包括电阻R3、电压基准芯片U2，电阻R3与电压基准芯片U2串联连接；位于阈值设定单元与蓄电池组之间设置有电容C1，电容C1并联连接于阈值设定单元与蓄电池组之间；电压检测单元包括电阻R4、电阻R7，电阻R4与电阻R7串联连接。

3.根据权利要求2所述的一种蓄电池放电保护电路，其特征在于：所述欠压保护锁定单元包括比较器U1、二极管D1、电阻R5，二极管D1、电阻R5构成反馈锁定器件，比较器U1的正输入端3引脚与电压检测单元的电阻R4、电阻R7连接，比较器U1的负输入端1引脚与阈值设定单元的电阻R3、电压基准芯片U2连接；电阻R5与电压检测单元的电阻R4、电阻R7连接，二极管D1的阳极端与电阻R5相连，二极管D1的阴极端、比较器U1的输出端4引脚分别与控制单元连接。

4.根据权利要求3所述的一种蓄电池放电保护电路，其特征在于：所述控制单元包括第一级控制电路、第二级控制电路，第一级控制电路与第二级控制电路相连；第一级控制电路由电阻R1、电阻R6、三极管Q2组成，电阻R1与电阻R6连接，电阻R1、电阻R6分别与三极管Q2的基极连接；第二级控制电路由场效应管Q1、电阻R2组成，场效应管Q1与电阻R2连接，第二级控制电路的电阻R2与第一级控制电路的电阻R1相连；第一级控制电路、第二级控制电路均与电池启停单元相连。

5.根据权利要求4所述的一种蓄电池放电保护电路，其特征在于：所述电池启停单元包括带自锁开关S1、电容C2、发光二极管D2，带自锁开关S1、电容C2、发光二极管D2依次串联连接，电容C2的两端分别与控制单元的第一级控制电路的三极管Q2的集电极、发射极连接；带自锁开关S1还分别与控制单元的第二级控制电路的场效应管Q1、电阻R2相连；发光二极管D2的阳极端与电容C2连接，发光二极管D2的阴极端与控制单元的第一级控制电路的电阻R6相连。