CN103779839B - 一种采用可充电电池供电的自关断启动电路 - Google Patents
一种采用可充电电池供电的自关断启动电路 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种采用可充电电池供电的自关断启动电路，包括可充电电池、自关断电压稳压管、输出电压设定电路、限流电阻、三极管、负载；其中所述输出电压设定电路用于将可充电电池的输出电压稳定保持在设定值；所述限流电阻通过与三极管相配合为负载提供工作电流；所述自关断电压稳压管用于提供关断输出电压控制信号，当可充电电池的输出电压低于自关断电压稳压管输入欠压保护时，控制输入负载的电压低于负载的工作电压。本发明通过在启动电路中增加自关断电压稳压管，可有效防止电池的过放电，适用于可充电电池供电启动电路的设计，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种自关断启动电路，尤其涉及可充电电池供电***技术领域。
背景技术
随着便携式电子设备的普及，直接利用可充电电池供电的电子设备已经广泛应用于人们生产生活的各个方面。
随着电子设备的智能化程度越来越高，模拟、数字芯片在电路设计中得到广泛应用。而从体积和成本的考虑，电路中所需的器件也收到一定的限制。对于低成本、小体积可充电电池供电***应该综合考虑电池的利用寿命、成本、使用效率和电路保护等问题。可充电电池的使用寿命次数与充放电程度直接相关，具有较强的非线性特征。随着放电电压程度的不同，电池端电压、输出电流都会产生很大的变化。目前性能优良的电池充放电管理电路***格偏高，限制了可充电电池保护电路在低成本场合的应用。因此需要充分结合电池的工作特性，研究适用于低成本场合电池充放电管理的控制技术。
通过三极管、稳压电路设定启动电路的工作电压，以保证负载IC电路所需的稳态工作电压以其低成本得到广泛应用，具有控制简单、可靠性高、稳定性好及易于实现等优点。本专利主要改善传统的启动电路，以实现对可充电电池供电场合的控制，防止电池过放电以提高使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对可充电电池供电电子设备，为了提升可充电电池（锂电池、铅酸电池等）的使用寿命，提出了低成本、高可靠性电池供电管理的实现方法，通过控制启动电路的输出工作电压，实现避免电池过放电。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提出一种采用可充电电池供电的自关断启动电路，包括可充电电池、自关断电压稳压管、输出电压设定电路、限流电阻、三极管；可充电电池的正极分别与限流电阻的一端、三极管的集电极连接；所述限流电阻的另一端与自关断电压稳压管的阴极连接，所述自关断电压稳压管的阳极分别连接输出电压设定电路的输入端、三极管的基极；所述三极管的发射极分别连接输出电压设定电路的输出端、负载的一端；负载的另一端接地。
当可充电电池电压小于自关断电压稳压管电压时，自关断电压稳压管阻断启动电路工作，启动电路的输出端电压近似为0；
当可充电电池电压减去自关断电压稳压管电压小于负载所需的正常工作电压时，启动电路的输出电压为可充电电池电压减去自关断电压稳压管的工作电压；
可充电电池电压减去自关断电压稳压管电压大于负载所需的正常工作电压时，输出电压设定电路将启动电路的输出电压稳定保持在设定值提供给负载。
作为本发明的自关断启动电路进一步的优化方案，所述输出电压设定电路包括第一电容、稳压芯片TL431、第二电阻、第三电阻、稳压电容；其中，所述自关断电压稳压管的阳极分别连接稳压芯片TL431的阴极、第一电容的一端以及三极管的基极；所述稳压芯片TL431的基准端口分别与第二电阻的一端、第三电阻的一端连接；所述三极管的发射极分别连接第二电阻的另一端、稳压电容的一端以及负载的一端；所述负载的另一端、稳压电容的另一端、第三电阻的另一端、稳压芯片TL431的阳极以及第一电容的另一端分别与可充电电池的负极连接后接地。
作为本发明的自关断启动电路进一步的优化方案，所述输出电压设定电路包括第一电容、第二稳压管以及稳压电容；其中，所述自关断电压稳压管的阳极分别连接第一电容的一端、第二稳压管的阴极以及三极管的基极；所述三极管的发射极分别连接稳压电容的一端以及负载的一端；所述负载的另一端、稳压电容的另一端、第二稳压管的阳极以及第一电容的另一端分别与可充电电池的负极连接后接地。
作为本发明的自关断启动电路进一步的优化方案，所述负载是模拟IC芯片或者数字IC芯片。
作为本发明的自关断启动电路进一步的优化方案，可充电电池是锂电池或铅酸电池或其他类型充放电电池。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明通过在启动电路中增加稳压管，当电池低于一定电压时启动电路不再提供IC芯片负载所需的工作电压，可有效防止电池的过放电。本发明具有电路元件少、成本低的优点，通过监测电池输入电压，判断启动电路的输出电压是否为稳定值。通过自关断电压稳压管的控制，有利于防止电池的过放电。该电路适用于可充电电池供电启动电路的设计，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的优选实施例原理框架示意图。
图2是电池电压变化时，启动电路电压变化示意图。
图3是本发明的另一种实施例实现方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，其给出了本发明的优选实施例原理框架图。V1是可充电电池，可以是锂电池或铅酸电池。R1是限流电阻，通过和Q1管配合使用，可以设定可为负载R4提供的最大工作电流；Z1是自关断电压稳压管，用来设定电池过放电保护电压点。电容C1、稳压芯片U1、电阻R2和电阻R3为输出电压设定电路，以使在负载R4上形成的稳定的电压；C2为稳压电容；R4为启动电路的负载，可以是单片机等数字或模拟芯片。
当V1<Z1时，启动电路的输出端电压为0，不产生任何功耗，如图2所示第一阶段。
当V1-Z1<数字或模拟负载芯片IC的工作电压，启动电路的输出端电压不能满足数字或模拟IC芯片的正常工作，所需电流为极低的漏电流。如图2所示第二阶段。
当V1-Z1>数字或模拟负载芯片IC的工作电压，启动电路的输出端建立一个稳定电压，单片机等数字IC才能正常工作，如+5V。启动电路提供稳态工作所需的几十mA电流。如图2所示第三阶段。
如图2所示了电池电压变化时，启动电路电压变化示意图，可见只有电池电压高于一定值，启动电路的输出电压才为数字芯片所需的稳定电压值。当输入电压低于6V时，启动电路输出电压近似为0。当输入电压为6V到11V变化时，启动电路输出电压线性上升，但低于数字芯片的稳态工作电压，数字芯片并不工作，因此启动电路的功耗极低。只有当输入电压高于11V时，启动电路输出电压才建立稳定值，数字芯片才能正常工作。因此通过这样的方法就可以控制电池的放电电压，防止电池过放电影响使用寿命。当然启动电路稳定工作所需的输入电压点可以通过图1中自关断电压稳压管Z1的值任意设定。
如图3所示,其给出了本发明的另外一种实例的自关断启动电路示意图。V1是可充电电池，可以是锂电池或铅酸电池。R1是限流电阻，通过和Q1管配合使用，可以设定可为负载R2提供的最大工作电流；Z1是自关断电压稳压管，用来设定电池过放电保护电压点。电容C1、稳压管Z2为输出电压设定电路，以使在负载R2上形成的稳定的电压；C2为稳压电容；R2为启动电路的负载，可以是单片机等数字或模拟芯片。
本发明的优选实例的具体参数如下：
可充电电池欠压保护点为11VDC；启动电路设定的输出电压4.5VDC；输出电流50mA；输出滤波电容C2为2μF；自关断电压稳压管Z1是6.2V稳压管，限流电阻R1是1K；功率三极管Q1为2SD882；滤波电容C1为0.1μF，U1为TL431，R2为7K，R3为10K；R4为负载，实质是有一定稳态工作电压要求的单片机等数字芯片或模拟芯片。
Claims (3)
1.一种采用可充电电池供电的自关断启动电路，其特征在于：包括可充电电池、自关断电压稳压管、输出电压设定电路、限流电阻、三极管；可充电电池的正极分别与限流电阻的一端、三极管的集电极连接；所述限流电阻的另一端与自关断电压稳压管的阴极连接，所述自关断电压稳压管的阳极分别连接输出电压设定电路的输入端、三极管的基极；所述三极管的发射极分别连接输出电压设定电路的输出端、负载的一端；负载的另一端接地；所述输出电压设定电路包括第一电容、稳压芯片、第二电阻、第三电阻、稳压电容；其中，所述自关断电压稳压管的阳极分别连接稳压芯片的阴极、第一电容的一端以及三极管的基极；所述稳压芯片的基准端口分别与第二电阻的一端、第三电阻的一端连接；所述三极管的发射极分别连接第二电阻的另一端、稳压电容的一端以及负载的一端；所述负载的另一端、稳压电容的另一端、第三电阻的另一端、稳压芯片的阳极以及第一电容的另一端分别与可充电电池的负极连接后接地；所述负载是模拟IC芯片或者数字IC芯片；所述可充电电池是锂电池或铅酸电池或其他类型充放电电池。
2.根据权利要求1所述的一种采用可充电电池供电的自关断启动电路，其特征在于：所述稳压芯片的型号为TL431。
3.一种采用可充电电池供电的自关断启动电路，其特征在于：包括可充电电池、自关断电压稳压管、输出电压设定电路、限流电阻、三极管；可充电电池的正极分别与限流电阻的一端、三极管的集电极连接；所述限流电阻的另一端与自关断电压稳压管的阴极连接，所述自关断电压稳压管的阳极分别连接输出电压设定电路的输入端、三极管的基极；所述三极管的发射极分别连接输出电压设定电路的输出端、负载的一端；负载的另一端接地；所述输出电压设定电路包括第一电容、第二稳压管以及稳压电容；其中，所述自关断电压稳压管的阳极分别连接第一电容的一端、第二稳压管的阴极以及三极管的基极；所述三极管的发射极分别连接稳压电容的一端以及负载的一端；所述负载的另一端、稳压电容的另一端、第二稳压管的阳极以及第一电容的另一端分别与可充电电池的负极连接后接地；所述负载是模拟IC芯片或者数字IC芯片；所述可充电电池是锂电池或铅酸电池或其他类型充放电电池。
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