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CN107887956B - 一种避免电池过放的保护电路及电池供电设备 - Google Patents

一种避免电池过放的保护电路及电池供电设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种避免电池过放的保护电路及电池供电设备，包括：第一检测电路和第二检测电路，所述第一检测电路和所述第二检测电路分别与所述电池电连接；所述第一检测电路检测到电池放电后，检测所述电池电压，并在所述电池电压低于第一预设值时关断所述电池向负载供电的工作电路；所述第二检测电路检测到负载启动，检测所述电池电压，并在所述电池电压低于第二预设值时控制所述第一检测电路关断所述工作电路；本发明的避免电池过放的保护电路，当电池电压低于第一预设值时，自动关断工作电路，避免电池过放，而且能够避免虽然电池电压不足，但因为空载状态下，电压回升而大于第一预设值时启动负载，进一步损耗电池，更有效避免电池过放。

Description

一种避免电池过放的保护电路及电池供电设备
技术领域
本发明涉及电池供电设备领域，具体涉及一种避免电池过放的保护电路及电池供电设备。
背景技术
目前，一般的幼儿园都在学生入园前进行晨检，晨检大多通过人工检查，如通过肉眼观察判断是否有结膜炎、手足口病，通过手摸额头判断是否发烧等，但这样的方式存在检测效率低、检测方法不科学、检测结果无法完整记录等问题。
因此，现在市场上已出现一种自动晨检设备。为了便于移动使用，适用更多场合，自动晨检设备设置有铅酸蓄电池，充电一次，可以使用好几天。但是，用户常常忘记及时充电，造成蓄电池严重过放电，对铅酸蓄电池来说，大大影响电池寿命，甚至可能直接损坏。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种避免电池过放的保护电路及电池供电设备，能避免电池过放电，延长电池使用寿命。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种避免电池过放的保护电路，所述保护电路包括：第一检测电路和第二检测电路，所述第一检测电路和所述第二检测电路分别与所述电池电连接；
所述第一检测电路检测到电池放电后，检测所述电池电压，并在所述电池电压低于第一预设值时关断所述电池向负载供电的工作电路；
所述第二检测电路检测到负载启动，检测所述电池电压，并在所述电池电压低于第二预设值时控制所述第一检测电路关断所述工作电路。
上述方案中，所述保护电路还包括第一开关，所述第一开关未获得第一导通电压时关断所述工作电路。
上述方案中，所述第一检测电路包括第一稳压电路和第一比较部件；所述第一稳压电路的电压为第一预设值，所述第一比较部件将所述电池的当前电压与第一稳压电路电压进行比较而确定所述电池电压与所述第一预设值之间的高低关系。
上述方案中，所述第一比较部件包括第一输入端、第二输入端和第一输出端；所述第一输入端和第二输入端分别获取所述电池的电压和第一稳压电路的电压，所述第一输出端连接所述第一开关；当所述第一输入端获取的电压小于所述第二输入端获取的电压时，所述第一输出端无电压输出至所述第一开关。
上述方案中，所述第一检测电路还包括第一分压电路，所述第一输入端根据所述第一分压电路获取所述电池预设分压比例的电压，所述第一预设值与所述预设分压比例相适应。
上述方案中，所述保护电路还包括第二开关，所述第二开关在负载启动时未获得第二导通电压时关断所述第一稳压电路，致使所述第二输入端获取大于或等于电池额定电压的电压。
上述方案中，所述第二检测电路包括第二稳压电路和第二比较部件，所述第二稳压电路的电压为第二预设值，所述第二比较部件将所述电池的当前电压与第二稳压电路电压进行比较而确定所述电池电压与所述第二预设值之间的高低关系。
上述方案中，所述第二比较部件包括第三输入端、第四输入端和第二输出端；所述第三输入端和第四输入端分别获取所述电池的电压和第二稳压电路的电压，所述第二输出端连接所述第二开关；当所述第三输入端获取的电压小于所述第四输入端获取的电压时，所述第二输出端无电压输出至所述第二开关。
上述方案中，所述第二检测电路还包括第二分压电路，所述第三输入端根据第二分压电路获取所述电池预设分压比例的电压，所述第二预设值与所述预设分压比例相适应。
本发明还提供了一种电池供电设备，所述电池供电设备包括电池、负载、连接电池与负载的工作电路和上面所述的任意一种避免电池过放的保护电路。
上述方案中，所述电池为铅酸蓄电池。
本发明的避免电池过放的保护电路及电池供电设备，包括：第一检测电路和第二检测电路，所述第一检测电路和所述第二检测电路分别与所述电池电连接；所述第一检测电路检测到电池放电后，检测所述电池电压，并在所述电池电压低于第一预设值时关断所述电池向负载供电的工作电路；所述第二检测电路检测到负载启动，检测所述电池电压，并在所述电池电压低于第二预设值时控制所述第一检测电路关断所述工作电路；这样，当电池电压低于第一预设值时，自动关断工作电路，避免电池过放，而且能够避免虽然电池电压不足，但因为空载状态下，电压回升而大于第一预设值时启动负载，进一步损耗电池，更有效避免电池过放。
本发明的其他有益效果将在具体实施方式中结合具体技术方案进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例一避免电池过放的保护电路的原理示意图；
图2为本发明实施例二避免电池过放的保护电路的原理示意图；
图3-1为本发明实施例二避免电池过放的保护电路的实际线路图左半部分的第一示意图；
图3-2为本发明实施例二避免电池过放的保护电路的实际线路图右半部分的第二示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种避免电池过放的保护电路及电池供电设备，包括：第一检测电路和第二检测电路，所述第一检测电路和所述第二检测电路分别与所述电池电连接；所述第一检测电路检测到电池放电后，检测所述电池电压，并在所述电池电压低于第一预设值时关断所述电池向负载供电的工作电路；所述第二检测电路检测到负载启动，检测所述电池电压，并在所述电池电压低于第二预设值时控制所述第一检测电路关断所述工作电路。
本发明的有益效果是：当电池电压低于第一预设值时，自动关断工作电路，避免电池过放，而且能够避免虽然电池电压不足，但因为空载状态下，电压回升而大于第一预设值时启动负载，进一步损耗电池，更有效避免电池过放。
为了能够更详尽的了解本发明的特点与技术内容，下面将结合具体的应用实施例及附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
实施例一
图1为本发明实施例一避免电池过放的保护电路的原理示意图，如图1所示，所述避免电池过放的保护电路包括电池11、负载12、第一开关13、第一检测电路14、第二开关15和第二检测电路16；
其中，所述电池11和负载12之间通过工作电路连接，所述第一开关13设置在工作电路中，控制所述工作电路的通断，即控制所述电池11向所述负载12供电的通断。所述第一开关13只有在获得第一导通电压时，才会保持闭合，否则断开。
具体地，在电池11放电过程中，当所述第一检测电路14检测到所述电池11电压低于第一预设值后，不再向所述第一开关13输出第一导通电压，所述第一开关13断开，工作电路断开，所述电池11停止向负载12供电，避免电池11的过放。
进一步地，为避免虽然电池11电压不足，但因为空载状态下，电压回升而大于第一预设值时启动负载12，进一步损耗电池11，本发明实施例还设置有第二开关15；所述第二开关15在负载12启动时只有获得第二导通电压，才会闭合，否则断开；
具体地，在负载12启动时，所述第二检测电路16检测到所述电池11电压低于第二预设值后，不向所述第二开关15输出第二导通电压，所述第二开关15断开，所述第一检测电路14无法启动检测，即无法向所述第一开关13输出第一导通电压，负载12无法启动，即达到了保护电压不足情况下负载12的再次启动；这里，为了避免空载时电压回升而再次启动，所述第二预设值必须大于第一预设值。
实施例二
图2为本发明实施例二避免电池过放的保护电路的原理示意图，如图2所示，所述避免电池过放的保护电路包括电池11、负载12、第一开关13、第一检测电路、第二开关15和第二检测电路；
其中，所述电池11和负载12之间通过工作电路连接，所述第一开关13设置在工作电路中，控制所述工作电路的通断，即控制所述电池11向所述负载12供电的通断。所述第一开关13只有在获得第一导通电压时，才会保持闭合，否则断开；
所述第一检测电路包括第一比较部件141和产生第一预设值电压的第一稳压电路142；所述第一比较部件141包括获取所述电池11电压的第一输入端、获取第一稳压电路电压的第二输入端和当所述第一输入端电压小于所述第二输入端电压不输出第一导通电压给所述第一开关的第一输出端。
具体地，在电池11放电过程中，当所述第一输入端电压小于所述第二输入端电压，第一输出端不再向所述第一开关输出第一导通电压，所述第一开关断开，工作电路断开，所述电池11停止向负载12供电，避免电池11的过放。
进一步地，为避免虽然电池11电压不足，但因为空载状态下，电压回升而大于第一预设值时启动负载12，进一步损耗电池11，本发明实施例还设置有第二开关15；所述第二开关在负载12启动时只有获得第二导通电压，才会闭合，否则断开；
所述第二检测电路包括第二比较部件161和产生第二预设值电压的第二稳压电路162；所述第二比较部件161包括获取所述电池11电压的第三输入端、获取第二稳压电路电压的第四输入端和当所述第三输入端电压小于所述第四输入端不输出第二导通电压给所述第二开关的第二输出端。
具体地，在负载12启动时，当所述第三输入端电压小于所述第四输入端，所述第二输出端不向所述第二开关输出第二导通电压，所述第二开关断开，所述第一检测电路无法启动检测，即无法向所述第一开关输出第一导通电压，负载12无法启动，即达到了保护电压不足情况下负载12的再次启动；这里，为了避免空载时电压回升而再次启动，所述第二预设值必须大于第一预设值。
图3-1为本发明实施例二避免电池过放的保护电路的实际线路图左半部分的第一示意图，图3-2为本发明实施例二避免电池过放的保护电路的实际线路图右半部分的第二示意图(因为线路图幅面较大，分为两页放置，左半部分为图3-1，右半部分为图3-2)，如图3-1、3-2所示，所述避免电池过放的保护电路包括工作电路21和比较器22，所述比较器22包括两个比较回路，分别是A回路和B回路，所述B回路对应图2中的第一比较部件141，A回路对应图2中的第二比较部件161；
所述B回路包括“INB+”、“INB-”和“OUTB”，分别对应图2中的第一输入端、第二输入端和第一输出端，“INB+”通过三个分压电阻R522、R523、R526连接到电池(图3未示出)，获取根据第一分压比例分到的电压，“INB-”连接到第一稳压电路，获取第一预设值电压，所述第一稳压电路包括稳压二极管D503，当所述“INB+”输入电压大于所述“INB-”输入电压，“OUTB”输出第一导通电压给所述第一开关，所述第一开关闭合，工作电路21接通；当所述“INB+”输入电压小于所述“INB-”输入电压，“OUTB”没有输出，所述第一开关关断，工作电路21断开，即所述电池停止向负载供电，避免电池的过放；所述第一开关由两个MOS(metaloxide semiconductor)管组成，其工作原理与本专利无关，不作介绍；
所述第一预设值电压与所述第一分压比例相适应，如果第一预设值电压设置的比较低，第一分压比例也需要设置的比较小，这样比较才有意义。
所述A回路包括“INA+”、“INA-”和“OUTA”，分别对应图2中的第三输入端、第四输入端和第二输出端，“INA+”通过两个分压电阻R515、R516连接到电池，获取根据第二分压比例分到的电压，“INA-”连接到第二稳压电路，获取第二预设值电压，所述第二稳压电路包括稳压二极管D505，当所述“INA+”输入电压大于所述“INA-”输入电压，“OUTA”输出第二导通电压给所述第二开关，所述第二开关闭合，第一稳压电路接通，所述比较器22的A回路正常工作；当所述“INA+”输入电压小于所述“INA-”输入电压，“OUTA”没有输出，所述第一开关关断，第一稳压电路断开，INB-”连接到电池，获取当前电池电压，但是由于“INB+”通过分压电阻连接到电池，获取电池的部分电压，因此必然造成INB+”输入电压小于所述“INB-”输入电压，OUTB”没有输出，所述第一开关关断，工作电路21断开，负载无法启动，即达到了保护电压不足情况下负载的再次启动；
所述第二预设值电压与所述第二分压比例相适应，如果第二预设值电压设置的比较低，第二分压比例也需要设置的比较小，这样比较才有意义。
这里，为了避免空载时电压回升而再次启动，所述第二预设值必须大于第一预设值。
所述第二开关为三极管Q502，NPN型三极管，当电池供电设备正常启动时，即电池电压大于第二预设值，即所述“INA+”输入电压大于所述“INA-”输入电压，“OUTA”输出第二导通电压，所述第二导通电压的电压大于三极管Q502的导通电压，集电极C和发射极E连通，即第一稳压电路接通，“OUTB”输出第一导通电压给所述第一开关，所述第一开关闭合，工作电路21接通，电池供电设备无法启动；当“OUTA”未输出电压时，集电极C和发射极E不连通，即第一稳压电路断开，电池供电设备无法启动；
具体地，三极管Q502导通后，第一稳压电路和第一分压电路均导通，由于所述第二预设值必须大于第一预设值，所以所述“INB+”输入电压必然大于所述“INB-”输入电压，这样，“OUTB”输出第一导通电压，所述第一导通电压除了通过稳压二极管D508输出至所述第一开关外，还通过二极管D504输出至所述三极管Q502，集电极C和发射极E连通，这样，所述三极管Q502的通断由“OUTB”的输出控制，和“OUTA”的输出没有关系，即所述电池电压低于第一预设值，所述第一开关会断开，在所述电池电压高于第一预设值但低于第二预设值的，所述第二开关不会断开；即比较器22的A回路只在电池供电设备启动时发挥作用，在电池放电过程中不起作用；而比较器22的B回路在放电过程和启动时都发挥作用。
为了避免空载时电压回升而再次启动，本实施例的具体设置为：将第一稳压电路和第二稳压电路的电压设置为一致，而第一分压比例大于第二分压比例，即需要“INA+”的输入电压更高，“OUTA”才会输出电压，在本图3中，电池额定电压为24V，“INA+”的输入电压必须高于23V，“OUTA”才会输出电压，而“INB+”的输入电压只需高于21.5V，“OUTB”即可输出电压，即在电池放电过程中，电池电压低于21.5V，工作电路会被关断，关断后，重新启动时，电池电压必须大于23V，才能启动，即确保用户充电规定时间后才能再次启动。
实施例三
本发明实施例还提供了一种电池供电设备，所述电池供电设备包括电池、负载、连接电池与负载的工作电路和避免电池过放的保护电路。
所述避免电池过放的保护电路的组成结构、各组成部分之间的连接关系、以及各组成部分的功能原理与上面所述的任意一种避免电池过放的保护电路结构相同，不再赘述。
具体地，所述电池为铅酸蓄电池(Lead-acid battery)。铅酸蓄电池是电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。相比其它蓄电池，过放对铅酸蓄电池的伤害比较大，过放会极大的影响蓄电池寿命，甚至直接损坏。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种避免电池过放的保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：第一检测电路和第二检测电路，所述第一检测电路和所述第二检测电路分别与所述电池电连接；
所述第一检测电路检测到电池放电后，检测所述电池电压，并在所述电池电压低于第一预设值时关断所述电池向负载供电的工作电路；
所述第二检测电路检测到负载启动，检测所述电池电压，并在所述电池电压低于第二预设值时控制所述第一检测电路关断所述工作电路；
其中，在所述电池电压回升大于所述第一预设值时启动所述负载；所述保护电路还包括第二开关；在所述负载启动时，所述第二检测电路检测到所述电池电压低于所述第二预设值后，不向所述第二开关输出第二导通电压，所述第二开关断开，所述第一检测电路无法启动检测；
所述第一检测电路包括第一稳压电路和第一比较部件；所述第一稳压电路的电压为第一预设值，所述第一比较部件将所述电池的当前电压与第一稳压电路电压进行比较而确定所述电池电压与所述第一预设值之间的高低关系；
所述第二检测电路包括第二稳压电路和第二比较部件，所述第二稳压电路的电压为第二预设值，所述第二比较部件将所述电池的当前电压与第二稳压电路电压进行比较而确定所述电池电压与所述第二预设值之间的高低关系。
2.根据权利要求1所述的避免电池过放的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括第一开关，所述第一开关未获得第一导通电压时关断所述工作电路。
3.根据权利要求2所述的避免电池过放的保护电路，其特征在于，所述第一比较部件包括第一输入端、第二输入端和第一输出端；所述第一输入端和第二输入端分别获取所述电池的电压和第一稳压电路的电压，所述第一输出端连接所述第一开关；当所述第一输入端获取的电压小于所述第二输入端获取的电压时，所述第一输出端无电压输出至所述第一开关。
4.根据权利要求3所述的避免电池过放的保护电路，其特征在于，所述第一检测电路还包括第一分压电路，所述第一输入端根据所述第一分压电路获取所述电池预设分压比例的电压，所述第一预设值与所述预设分压比例相适应。
5.根据权利要求4所述的避免电池过放的保护电路，其特征在于，所述第二开关在负载启动时未获得第二导通电压时关断所述第一稳压电路，致使所述第二输入端获取大于或等于电池额定电压的电压。
6.根据权利要求1所述的避免电池过放的保护电路，其特征在于，所述第二比较部件包括第三输入端、第四输入端和第二输出端；所述第三输入端和第四输入端分别获取所述电池的电压和第二稳压电路的电压，所述第二输出端连接所述第二开关；当所述第三输入端获取的电压小于所述第四输入端获取的电压时，所述第二输出端无电压输出至所述第二开关。
7.根据权利要求6所述的避免电池过放的保护电路，其特征在于，所述第二检测电路还包括第二分压电路，所述第三输入端根据第二分压电路获取所述电池预设分压比例的电压，所述第二预设值与所述预设分压比例相适应。
8.一种电池供电设备，其特征在于，所述电池供电设备包括电池、负载、连接电池与负载的工作电路和权利要求1~7任意一项所述的避免电池过放的保护电路。
9.根据权利要求8所述的电池供电设备，其特征在于，所述电池为铅酸蓄电池。
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