CN201918710U - 锂电池充电钻限流延时保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及供电电路技术领域，特指锂电池充电钻限流延时保护电路，锂电池、开关控制、电流采样模块、信号放大模块、微处理器依次串联，其中电流采样模块、微处理器与驱动电路模块电连接，驱动电路模块输出端与电机电连接，锂电池、开关控制通过温度/电压、控制信号发生器后与微处理器电连接，其结构设计简单科学，电路中电流反馈，通过微处理器控制驱动电路，实现限制电机最大电流，并在达到最大电流后一定时间内关停，起保护电机和电池的作用，同时，也不会感觉到电钻没有力，产品使用寿命长。

Description

锂电池充电钻限流延时保护电路

技术领域：

本实用新型涉及供电电路技术领域，特指锂电池充电钻限流延时保护电路。

背景技术：

目前，锂电池应用在电动工具手电钻上，一般没有对锂电池做电流监测，仅通过检测锂电池电压和温度来保护电池和手电钻的电机，如果手电钻出现卡钻时，导致立刻无力停止转动，或者卡钻时不停止转动，导致电机烧毁，给使用都造成很大麻烦，产品使用寿命不长。

实用新型内容：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供锂电池充电钻限流延时保护电路，其结构设计简单科学，电路中电流反馈，通过微处理器控制驱动电路，实现限制电机最大电流，并在达到最大电流后一定时间内关停，起保护电机和电池的作用，同时，也不会感觉到电钻没有力，产品使用寿命长。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，其包括锂电池、开关控制、电流采样模块、信号放大模块、微处理器、驱动电路模块、电机，锂电池、开关控制、电流采样模块、信号放大模块、微处理器依次串联，其中电流采样模块、微处理器与驱动电路模块电连接，驱动电路模块输出端与电机电连接，锂电池、开关控制通过温度/电压、控制信号发生器后与微处理器电连接。

所述的信号放大模块为微处理器输入电流信息采样。

所述的微处理器通过脉宽调制的方式与驱动电路模块的输入端电连接。

本实用新型有益效果为：锂电池、开关控制、电流采样模块、信号放大模块、微处理器依次串联，其中电流采样模块、微处理器与驱动电路模块电连接，驱动电路模块输出端与电机电连接，锂电池、开关控制通过温度/电压、控制信号发生器后与微处理器电连接，其结构设计简单科学，电路中电流反馈，通过微处理器控制驱动电路，实现限制电机最大电流，并在达到最大电流后一定时间内关停，起保护电机和电池的作用，同时，也不会感觉到电钻没有力，产品使用寿命长。

附图说明：

图1是本实用新型的电路工作原理示意图；

图2是本实用新型的控制流程方框示意图；

图3是本实用新型控制流程的系统运行时，各个参数的变化过程示意图。

具体实施方式：

见图1至图3所示：本实用新型包括其包括锂电池1、开关控制2、电流采样模块3、信号放大模块4、微处理器5、驱动电路模块6、电机7，锂电池1、开关控制2、电流采样模块3、信号放大模块4、微处理器5依次串联，其中电流采样模块3、微处理器5与驱动电路模块6电连接，驱动电路模块6输出端与电机7电连接，锂电池1、开关控制2通过温度/电压、控制信号发生器8后与微处理器5电连接。

所述的信号放大模块4为微处理器5输入电流信息采样。

所述的微处理器5通过脉宽调制的方式与驱动电路模块6的输入端电连接。

锂电池1到驱动电路模块6之间加入大功率康铜电阻作电流采样，并通过运算放大器把微弱的电流采样，并通过信号放大模块4电压放大，供微处理器5(单片机)处理；当采样电流达到限制值，微处理器5通过减少驱动电路的脉宽来减少工作电流到限定值，并在限定电流工作一定时间后停止。以保护电机电池不至于受到太大的电流冲击。

本实用新型电路由一个开关控制2控制总电源，该开关控制2包含行程电位器。该电位器输出的电压Vr送到微处理器5，锂电池1内部含有热敏电阻，热敏电阻通过电阻网络耦合得到电压Vt送到微处理器5；锂电池1的电压电阻网络分压得到Vbat并送到微处理器5；电路在锂电池1到驱动电路模块6之间加入大功率康铜电阻作电流采样，并通过电阻网络和运算放大器(放大模块4)把微弱的电流采样电压放大送到微处理器5进行处理。处理器在收集各种电压数据以后，经过分析数据，发送脉宽调制(PWM)信号到驱动电路。

驱动电路主要由大功率场效应管和大功率续流二极管构成。大功率场效应管收到脉宽调制(PWM)信号好，转换成大功率的脉宽调制电流供给电机7；在场效应管关断的时间，大功率续流二极管起到续流的作用，提高控制的效率。

图2为本实用新型的控制流程工作示意图，工作原理如下：本电路由开关控制2起动，当开关控制2打开，开关就对电路供电。

第一步，微处理器5通过电阻网络采样，模拟数字转换(AD)等工作收集锂电池1的电压，和锂电池1的温度信息。当锂电池1的温度过高、温度检测失灵、锂电池1电压过低的情况下，就立刻进入保护锁定模式。该模式下，微处理器5关断对驱动电路模块6的控制，直到开关关闭，停止向整个电路供电为止。

如果电池的温度和电压均在正常范围之内，微处理器将继续读取开关的行程值。经过比例运算得到一个脉宽体调制(PWM)的控制数值Pn。

接着微处理器5继续读取经过放大的采样电流的值，由于该数值表现不稳定，所以要经过累加、求平均等算法得到一个稳定的实时电流Ar。

微处理.5下一步将比较实时电流Ar是否达到了最大电流常数Amax，在Ar大于Amax的情况下，微处理器降减少脉宽调制(PWM)的Pr值，并启动计时器Ta纪录Ar约等于Amax的时间。

如果实时电流Ar小于Amax的情况下，微处理器进一步判断脉宽调制(PWM)的实时值Pr是否小于控制数值Pn，如果Pr小于Pn的情况下微处理器增加脉宽调制(PWM)的Pr值。

接下来，微处理器5检查计时器Ta是否大于最大大电流工作时间常数Tmax，如果Ta大于Tmax情况下，则进入保护锁定模式。

最后，微处理器5比较时电流Ar是否小于较大电流常数Ab，较大电流常数Ab比最大电流常数Amax略小。如果实时电流Ar小于较大电流常数Ab的情况下，微处理器5则把计时器清零，并停止计时。整个处理循环到这里结束，微处理器5将从第一步重新开始，整个循环的过程在几个毫秒以内完成。

下面举例说明，实施例如下：

图3是该系统运行时各个参数的变化过程。

开始时候，Pr为零，由于电流Ar小于Amax，所以Pr在短时间内增加到Pn，在时间区T1内为正常工作电流，由于电流Ar小于Amax，Pr值也不小于Pn值，所以Pr一直保持为Pn。

在时间区T2上，手电钻卡死，电流Ar在瞬间上升超过Amax，Ta开始计时，Pr值减少，当Pr值减少后，电流Ar下降并小于Amax，这时，由于Pr值也小于Pn值，所以Pr再次值增大，电流Ar上升并大于Amax。这样一直循环，电流Ar在Amax下微弱波动。

在时间区T3上，手电钻松开，电流Ar减少到小于Ab值，这时Ta清零，并停止计时。由于电流Ar小于Amax，Pr值小于Pn值，所以Pr值一直增加到Pn值才停止下来直到这个时间段结束，Pr一直保持为Pn。

在时间区T4上，手电钻再次卡死，电流Ar在瞬间上升超过Amax，Ta开始计时，在对Pr值的调制下，电流Ar在Amax下微弱波动。直到Ta计时达到Tmax以后，系统进入保护锁定模式，Pr恒定为0，使输出电流为0，Ta清零并停止计数。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (3)

1.锂电池充电钻限流延时保护电路，其包括锂电池(1)、开关控制(2)、电流采样模块(3)、信号放大模块(4)、微处理器(5)、驱动电路模块(6)、电机(7)，其特征在于：锂电池(1)、开关控制(2)、电流采样模块(3)、信号放大模块(4)、微处理器(5)依次串联，其中电流采样模块(3)、微处理器(5)与驱动电路模块(6)电连接，驱动电路模块(6)输出端与电机(7)电连接，锂电池(1)、开关控制(2)通过温度/电压、控制信号发生器(8)后与微处理器(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的锂电池充电钻限流延时保护电路，其特征在于：所述的信号放大模块(4)为微处理器(5)输入电流信息采样。

3.根据权利要求1所述的锂电池充电钻限流延时保护电路，其特征在于：所述的微处理器(5)通过脉宽调制的方式与驱动电路模块(6)的输入端电连接。

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