CN212649124U

CN212649124U - 电池过放保护电路

Info

Publication number: CN212649124U
Application number: CN202021158264.7U
Authority: CN
Inventors: 王然然
Original assignee: Suzhou Langshirun Electronic Co ltd
Current assignee: Suzhou Langshirun Electronic Co ltd
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2030-06-22

Abstract

本实用新型涉及一种电池过放保护电路，包括电压比较单元、电压参考单元、控制单元、开关单元。电压比较单元与电池相连接，用于在电池的电压随其放电而降低到设置的参考电压时输出保护触发信号。电压参考单元与电压比较单元相连接，用于为电压比较单元提供参考电压。控制单元与电压比较单元相连接，用于在接收到保护触发信号时输出对应控制信号。开关单元分别与电池、负载、控制单元相连接，用于在接收到控制信号时断开电池和负载的连接。本实用新型电路简单、不易出现故障，成本低，能够对电池过放起到较好的保护所用。

Description

电池过放保护电路

技术领域

本实用新型涉及电池控制技术领域，具体设计一种电池过放保护电路。

背景技术

随着技术的发展，充电电池因其充电便利、价格便宜等因素，越来越受到用户的欢迎。就目前而言，最为广泛使用的充电电池是锂电池。锂电池充放电过程就是锂离子的嵌入和脱嵌的过程。由于锂电池内部的储存电能是通过一种可逆的化学变化实现的，因此过度的放电会导致这种化学变化产生不可逆的反应，进而导致电池的故障甚至报废等问题。因此，如何在充电电池的电压过低前对充电电池进行保护，成为目前待解决的问题。

现传统行业多采用继电器和单片机及集成电路控制的电池过压保护电路，继电器控制的电路体积较大不利于装配，单片机控制的电路容易出现软件bug，由于要写软件所以会增加开发成本，而集成电路控制虽然既轻便又容易设计，但是成本较高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电路简单、不易出现故障且成本低的电池过放保护电路。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种电池过放保护电路，设置于电池和负载之间，所述电池过放保护电路包括：

电压比较单元，所述电压比较单元与所述电池相连接，用于在所述电池的电压随其放电而降低到设置的参考电压时输出保护触发信号；

电压参考单元，所述电压参考单元与所述电压比较单元相连接，用于为所述电压比较单元提供所述参考电压；

控制单元，所述控制单元与所述电压比较单元相连接，用于在接收到所述保护触发信号时输出对应控制信号；

开关单元，所述开关单元分别与所述电池、所述负载、所述控制单元相连接，用于在接收到所述控制信号时断开所述电池和所述负载的连接。

所述电压比较单元包括比较器，所述比较器的正极与所述电池的正极相连接，所述比较器的负极与所述控制单元相连接并输出所述保护触发信号，所述比较器的控制极与所述电压参考单元相连接。

所述电压参考单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻串联并连接在所述电池的正极和负极之间，所述第一电容并联在所述第一电阻和所述第二电阻两端，所述第四电阻并联在所述第三电阻两端，所述第二电阻和所述第三电阻的连接节点连接所述电压比较单元。

所述控制单元包括由所述保护触发信号控制导通并输出中间控制信号的第一开关器件、由所述中间控制信号控制导通并输出所述控制信号的第二开关器件，所述第一开关器件分别与所述电压比较单元、所述电池和所述第二开关器件相连接，所述第二开关器件与所述电池、所述开关单元相连接。

所述第一开关器件采用控制MOS管，所述第二开关器件采用三极管，所述控制MOS管的栅极与所述电压比较单元相连接，所述控制MOS管的漏极与所述电池的正极、所述三极管的基极相连接，所述控制MOS管的源极与所述电池的负极相连接，所述三极管的发射极与所述电池的正极相连接，所述三极管的集电极与所述开关单元相连接并输出所述控制信号。

所述电压比较单元经输入分压电阻连接所述控制MOS管的栅极；所述控制MOS管的漏极经串联的第五电阻、第六电阻连接所述电池的正极，所述三极管的基极连接所述第五电阻和所述第六电阻的连接节点；所述三极管的集电极经输出分压电阻连接所述开关单元；所述控制MOS管的栅极与所述电池的负极之间连接第七电阻。

所述电池的正极和负极之间还串联有第八电阻、第九电阻、第十电阻，所述第八电阻和所述第九电阻的连接节点连接所述三极管的基极，所述第十电阻两端并联有第二电容。

所述开关单元包括开关MOS管，所述开关MOS管的栅极与所述控制单元相连接，所述开关MOS管的漏极和源极连接在所述负载和所述电池的负极之间。

所述开关MOS管的栅极和源极之间连接有并联电阻。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型电路简单、不易出现故障，成本低，能够对电池过放起到较好的保护所用。

附图说明

附图1为本实用新型的电池过放保护电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例一：如附图1所示，一种设置于（充电）电池（组）BT和负载之间的电池过放保护电路，包括电压比较单元、电压参考单元、控制单元和开关单元。

电压比较单元与电池相连接，用于在电池BT的电压随其放电而降低到设置的参考电压（例如2.5V）时输出保护触发信号。电压比较单元包括比较器CJ431，比较器CJ431的正极与电池BT的正极相连接，比较器CJ431的负极与控制单元相连接并输出保护触发信号，比较器CJ431的控制极与电压参考单元相连接。

电压参考单元与电压比较单元中比较器CJ431的控制极相连接，用于为电压比较单元中的比较器CJ431提供参考电压。电压参考单元包括第一电阻R11、第二电阻R15、第三电阻R8、第四电阻R14和第一电容C8，第一电阻R11、第二电阻R15、第三电阻R8串联并连接在电池BT的正极和负极之间，第一电容C8并联在第一电阻R11和第二电阻R15两端，第四电阻R14并联在第三电阻R8两端，第二电阻R15和第三电阻R8的连接节点连接电压比较单元中比较器CJ431的控制极。

控制单元与电压比较单元相连接，用于在接收到保护触发信号时输出对应控制信号。控制单元包括由保护触发信号控制导通并输出中间控制信号的第一开关器件、由中间控制信号控制导通并输出控制信号的第二开关器件，第一开关器件分别与电压比较单元、电池BT和第二开关器件相连接，第二开关器件与电池BT、开关单元相连接。

具体的，第一开关器件采用控制MOS管Q1，第二开关器件采用三极管Q2，控制MOS管Q1的栅极与电压比较单元中比较器CJ431的负极相连接，控制MOS管Q1的漏极与电池BT的正极、三极管Q2的基极相连接，控制MOS管Q1的源极与电池BT的负极相连接，三极管Q2的发射极与电池BT的正极相连接，三极管Q2的集电极与开关单元相连接并输出控制信号。

电压比较单元中比较器CJ431的负极经输入分压电阻R4连接控制MOS管Q1的栅极。控制MOS管Q1的漏极经串联的第五电阻R5、第六电阻R9连接电池BT的正极，三极管Q2的基极连接第五电阻R5和第六电阻R9的连接节点。三极管Q2的集电极经输出分压电阻R6连接开关单元。控制MOS管Q1的栅极与电池BT的负极之间连接第七电阻R1。电池BT的正极和负极之间还串联有第八电阻R10、第九电阻R7、第十电阻R3，第八电阻R10和第九电阻R7的连接节点连接三极管Q2的基极，第十电阻R3两端并联有第二电容C1。

开关单元分别与电池BT、负载、控制单元相连接，用于在接收到控制信号时断开电池BT和负载的连接。开关单元包括开关MOS管U1，开关MOS管U1采用P-MOS NCE4435。开关MOS管U1的栅极经输出分压电阻R6与控制单元中三极管Q2的集电极相连接，开关MOS管U1的漏极和源极连接在负载和电池BT的负极之间，其与负载之间连接有电阻R12。开关MOS管U1的栅极和源极之间连接有并联电阻R2。

上述电池过放保护电路的工作原理为：

在电池BT放电的过程中，随着时间的变化，电池BT的电量逐渐降低，电压也随着降低，当电池BT的电压降低到比较器CJ431的参考电压（如2.5V）时，电路开启保护模式，此时电流由比较器CJ431流向控制MOS管Q1，经过输入分压电阻R4分压后Ug<Us，此时控制MOS管Q1导通，三极管Q2也随之导通，经过输出分压电阻R6的分压，开关MOS管U1栅极电压低于源极电压，开关MOS管U1处于截止状态，整个电路进入电池保护状态，负载不再工作。当电池BT充满电后电路重新开启，进入工作模式。

相比于现有技术，本发明通过比较器CJ431将采集到的电池BT的电压与电压参考单元提供的参考电压进行比较，当采集到的电压小于参考电压时，控制开关MOS管U1截止，电池（组）BT停止放电，从而有效地对电池（组）进行了过放电保护，防止了电池（组）因过放电而造成的永久性损坏，进而延长了电池（组）的使用寿命。另外，本设计比较器采用的是低成本、微功耗带电压基准的芯片，从而降低了成本，节省了功耗；电子开关采用的是P-MOS场效应管及三极管，损耗小，响应快，稳定可靠；过放电保护电路的器件少，结构简单，体积小，便于安装。相比于单片机控制的电路该电路不会出现软件bug，相比于集成电路器件控制的电路该电路成本较低。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电池过放保护电路，设置于电池和负载之间，其特征在于：所述电池过放保护电路包括：

2.根据权利要求1所述的电池过放保护电路，其特征在于：所述电压比较单元包括比较器，所述比较器的正极与所述电池的正极相连接，所述比较器的负极与所述控制单元相连接并输出所述保护触发信号，所述比较器的控制极与所述电压参考单元相连接。

3.根据权利要求1所述的电池过放保护电路，其特征在于：所述电压参考单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻串联并连接在所述电池的正极和负极之间，所述第一电容并联在所述第一电阻和所述第二电阻两端，所述第四电阻并联在所述第三电阻两端，所述第二电阻和所述第三电阻的连接节点连接所述电压比较单元。

4.根据权利要求1所述的电池过放保护电路，其特征在于：所述控制单元包括由所述保护触发信号控制导通并输出中间控制信号的第一开关器件、由所述中间控制信号控制导通并输出所述控制信号的第二开关器件，所述第一开关器件分别与所述电压比较单元、所述电池和所述第二开关器件相连接，所述第二开关器件与所述电池、所述开关单元相连接。

5.根据权利要求4所述的电池过放保护电路，其特征在于：所述第一开关器件采用控制MOS管，所述第二开关器件采用三极管，所述控制MOS管的栅极与所述电压比较单元相连接，所述控制MOS管的漏极与所述电池的正极、所述三极管的基极相连接，所述控制MOS管的源极与所述电池的负极相连接，所述三极管的发射极与所述电池的正极相连接，所述三极管的集电极与所述开关单元相连接并输出所述控制信号。

6.根据权利要求5所述的电池过放保护电路，其特征在于：所述电压比较单元经输入分压电阻连接所述控制MOS管的栅极；所述控制MOS管的漏极经串联的第五电阻、第六电阻连接所述电池的正极，所述三极管的基极连接所述第五电阻和所述第六电阻的连接节点；所述三极管的集电极经输出分压电阻连接所述开关单元；所述控制MOS管的栅极与所述电池的负极之间连接第七电阻。

7.根据权利要求6所述的电池过放保护电路，其特征在于：所述电池的正极和负极之间还串联有第八电阻、第九电阻、第十电阻，所述第八电阻和所述第九电阻的连接节点连接所述三极管的基极，所述第十电阻两端并联有第二电容。

8.根据权利要求1所述的电池过放保护电路，其特征在于：所述开关单元包括开关MOS管，所述开关MOS管的栅极与所述控制单元相连接，所述开关MOS管的漏极和源极连接在所述负载和所述电池的负极之间。

9.根据权利要求8所述的电池过放保护电路，其特征在于：所述开关MOS管的栅极和源极之间连接有并联电阻。