CN203289085U - 电池充电保护电路及使用该充电保护电路的充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种电池充电保护电路，包括输出检测单元、电开关单元和开关控制单元，其中开关控制单元设置在充电输出电路输出负极上，输出检测单元的第一运算放大器检测充电输出电路输出正负极之间的电压差，从而控制开关控制单元以使得开关控制单元控制充电回路的开启或关断。所述电开关单元用于在排除反接或短路的情况下，重新导通充电回路。本实用新型揭示的电池充电保护电路以及使用该充电保护电路的充电器能实现反接和短路保护，且具有稳定性高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池充电器领域，特别是一种铅酸电池用的充电保护电路及使用该充电保护电路的充电器。
背景技术
铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。它主要运用在太阳能***、通讯设备、电力机车等大型设备中。铅酸电池在使用后需要对其进行充电以使其能重复利用。为了确保铅酸电池在充电时由于反接或充电器短路导致电池失效，因此有必要在充电器中设置反接保护电路和短路保护电路。然而现有的充电器主要采用场效应管或三极管组成的保护电路。例如，授权公告日为2013年4月3日的授权公告号为CN202856325U的中国实用新型专利揭示了一种电动车充电电池反接保护电路，该反接保护电路包括由多个电阻、场效应管和三极管组成的保护电路，然而，场效应管是极易失效的器件，这就使得该反接保护电路稳定性较差。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种稳定性高的电池充电保护电路及使用该充电保护电路的充电器。
本实用新型提供的技术方案之一为：一种电池充电保护电路，包括充电输出电路、电开关单元和充电保护电路，所述充电保护电路包括输出检测单元和开关控制单元，其中输出检测单元包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器，所述第一运算放大器的反向端与充电输出电路单元的输出负极连接，同相端与设置在充电输出电路输出正负极之间的电阻分压单元的分压端连接，单元输出端与第二运算放大器的同相端连接，并通过电容接地，所述第二运算放大器的反相端接基准电压，输出端通过防反二极管与第四运算放大器的反相端连接，同时接地，所述第三运算放大器的反相端连接充电输出负极并通过电容接地，同相端接基准电压，输出端通过防反二极管与所述第四运算放大器的反相端连接，所述第四运算放大器的同相端连接基准电压，同时连接电开关单元，所述电开关单元为开关控制单元提供状态转换信号，所述第四运算放大器的输出端与开关控制单元的输入端连接，同时接地，所述开关控制单元设置在充电输出电路的的充电回路上，用于控制充电回路的导通或关断。
本实用新型提供的技术方案之二为：一种电池充电器，包括本体和驱动电路，所述驱动电路包括充电输出电路、电开关单元和充电保护电路，所述充电保护电路包括输出检测单元和开关控制单元，其中输出检测单元包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器，所述第一运算放大器的反向端与充电输出电路单元的输出负极连接，同相端与设置在充电输出电路输出正负极之间的电阻分压单元的分压端连接，单元输出端与第二运算放大器的同相端连接，并通过电容接地，所述第二运算放大器的反相端接基准电压，输出端通过防反二极管与第四运算放大器的反相端连接，同时接地，所述第三运算放大器的反相端连接充电输出负极并通过电容接地，同相端接基准电压，输出端通过防反二极管与所述第四运算放大器的反相端连接，所述第四运算放大器的同相端连接基准电压，同时连接电开关单元，所述电开关单元为开关控制单元提供状态转换信号，所述第四运算放大器的输出端与开关控制单元的输入端连接，同时接地，所述开关控制单元设置在充电输出电路的的充电回路上，用于控制充电回路的导通或关断。
与现有技术相比，本实用新型提供的电池充电保护电路以及采用该电池充电保护电路的电池充电器采用主要由多个运算放大器组成的输出检测模块以及设置在充电输出电路的输出正负极之间的开关控制模块，通过输出检测模块检测充电输出电路输出端的电压差，当充电输出正负极反接或短路时，输出检测模块会输出一个低电平，使得开关控制电路关断，从而充电回路断开，从而避免了电池因反接或短接照成的失效。该电路还设置了电开关单元，以使得排除充电输出反接或短路时，使得充电回路导通。该电路主要采用运算放大器组成保护电路，而运算放大器的器件性能较为稳定，避免了使用现有技术中的场效应管，从而提高了该电池充电保护电路的稳定性。
附图说明
附图1为本实用新型的第一实施例所示电池充电保护电路的电路图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
附图1为本实用新型电池充电保护电路第一实施例的电路图，该电池充电保护电路100包括充电输出电路10、充电保护电路20、电开关单元30和开关电源电路40。所述充电保护电路20设置在充电输出电路的充电回路上，用于检测充电输出电路10的输出正极B+负极B-之间的电压差，通过该电压差控制充电回路的导通和关断。所述电开关单元30设置在充电保护电路20的控制端，用于为充电保护电路20提供导通信号。所述开关电源电路40将市电转换成充电保护电路中的基准电压VCC。
请参考图1，所述充电输出电路10包括变压器T2和充电输出整流桥，所述变压器设有主绕组、次绕组和第一副绕组，所述主绕组连接市电，所述次绕组连接充电输出整流桥的输入端。所述充电输出整流桥的输出端分别连接充电输出正极B+和电开关单元的可控硅T1的负极。该电池充电保护电路还包括第一整流桥，所述第一副绕组与第一整流桥的输入端连接。
请参考图1，所述开关电源电路40的输入端与所述第一整流桥的输出端连接，所述开关电源电路40将所述充电输出电路的变压器T2第一副绕组输出的电压通过衰减电路降压，从而输出一个供充电保护电路工作的基准电压VCC。
请参考图1，所述充电保护电路20包括输出检测单元21和开关控制单元22。其中输出检测单元21包括第一运算放大器U3A、第二运算放大器U1C、第三运算放大器U1B和第四运算放大器U1D，所述第一运算放大器U3A的反向端与充电输出电路10的输出负极B-连接，同相端与设置在充电输出电路10输出正极B+负极B-之间的电阻R4和R5组成的电阻分压单元的分压端连接，输出端与第二运算放大器U1C的同相端连接，并通过电容C3接地，所述第二运算放大器U1C的反相端接基准电压VCC，输出端通过防反二极管D16与第四运算放大器U1D的反相端连接，同时接地，所述第三运算放大器U1B的反相端连接充电输出负极B-并通过电容C4接地，同相端接基准电压VCC，输出端通过防反二极管D15与所述第四运算放大器U1D的反相端连接，所述第四运算放大器U1D的同相端连接基准电压，同时连接电开关单元，所述第四运算放大器U1D的输出端与开关控制单元22的输入端连接，同时接地，所述开关控制单元22设置在充电输出电路10充电回路上，从而控制充电回路的导通和关断。
所述开关控制单元22包括第一三极管Q2、第二三极管Q1和防反二极管D14，所述第一三极管Q2为NPN型三极管，第二三极管Q1为PNP型三极管，所述第一三极管Q2的基极与所述输出检测单元21的第四运算放大器U1D输出端连接，集电极与第二三极管Q1的基极连接，第一三极管Q2的发射极接地，所述充电输出电路10的输出正极B+通过所述防反二极管D14与第二三极管Q1的发射极连接，所述第二三极管Q1的集电极连接电开关单元30的可控硅T1的控制端，所述可控硅T1的正极与充电输出电路10的输出负极B-连接，所述可控硅T1的负极与的充电输出整流桥的输出负极连接。
请参考图1，所述电开关单元30包括第五运算放大器U1A、第三三极管Q3和可控硅T1，所述第五运算放大器U1A的同相端接基准电压VCC，同时接地，反相端与第一整流桥的输出正极连接，所述第五运算放大器U1A的输出端与第三三极管Q3的基极连接，第三三极管Q3的发射极通过电容C2连接第四运算放大器U1D的反相端，同时接地，集电极与第四运算放大器U1D的同相端连接，这就使得第三三极管Q3与电容C2形成振荡回路，用于为可控硅T1提供导通电压。
工作时，当充电输出电路10的输出正极B+和负极B-反接时，第一运算放大器U3A的反相端电压接近电池两端电压V，而同相端电压明显低于反相端，从而第一运算放大器U3A的输出端输出低电平，第二运算放大器U1C的同相端为低电平。此时，第二运算放大器U1C的反相端电压大于同相端，从而第二运算放大器U1C的输出端输出低电平，则二极管D16截止。由于第三运算放大器U1B的同相端接充电输出负极B-，此时B-电压为正电压+V；第三运算放大器U1B的同相端连接基准电压6.4V，由此可得第三运算放大器U1B的同相端电压大于反相端，从而D15导通，从而第四运算放大器U1D的反相端输入高电平。第四运算放大器U1D的同相端电压经过电阻R35分压后小于反相端电压，从而第四运算放大器U1D的输出端输出低电平，这就使得开关控制模块的第一三极管Q2和第二三极管Q1截止，从而可控硅T1截止,电池和充电器之间形成的回路断开。
当充电输出电路10的输出正极B+和负极B-之间短路时，输出正极B+和负极B-之间电压相等，从而第一运算放大器U3A的输出端输出低电平，第二运算放大器U1C的同相端为低电平。此时，第二运算放大器U1C的反相端电压大于同相端，从而第二运算放大器U1C的输出端输出低电平，则二极管D16截止。由于第三运算放大器U1B的同相端接充电输出负极B-，此时B-电压为V；第三运算放大器U1B的同相端接基准电压6.4V，由此可得第三运算放大器U1B的同相端电压大于反相端，从而D15导通，从而第四运算放大器U1D的反相端输入高电平，第四运算放大器U1D的同相端电压经过电阻R35分压后，小于反相端电压，从而第四运算放大器U1D的输出端输出低电平，这就使得开关控制模块的第一三极管Q2和第二三极管Q1截止，从而可控硅T1截止,电池和充电器之间形成的回路断开。
当排除反接或短路状态时，通过电开关单元的振荡回路产生的一个翻转信号给第四运算放大器U1D，使得第四运算放大器U1D输出端输出高电平，从而将开关控制单元22的第一三极管Q2和第二三极管Q1导通，以至于触发电开关单元30的可控硅T1导通。
综上所述，本实用新型提供的电池充电保护电路以及采用该电池充电保护电路的电池充电器采用主要由多个运算放大器组成的输出检测模块以及设置在充电输出电路的输出正负极之间的开关控制模块，通过输出检测模块检测充电输出电路输出端的电压差，当充电输出正负极反接或短路时，输出检测模块会输出一个低电平，使得开关控制电路关断，从而充电回路断开，从而避免了电池因反接或短接照成的失效。该电路还设置了电开关单元，以使得排除充电输出反接或短路时，使得充电回路导通。该电路主要采用运算放大器组成保护电路，而运算放大器的器件性能较为稳定，避免了使用现有技术中的场效应管，从而提高了该电池充电保护电路的稳定性。此外，本电池充电保护电路的开关控制模块采用可控硅作为开关器件也可以提高该充电保护电路的灵敏性。进一步的，所述开关控制模块设置了控制信号模块，从而使得可控硅可以在关断后当排除反接和短接的状况后重新导通。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种电池充电保护电路，包括充电输出电路、电开关单元和充电保护电路，其特征在于：所述充电保护电路包括输出检测单元和开关控制单元，其中输出检测单元包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器，所述第一运算放大器的反向端与充电输出电路单元的输出负极连接，同相端与设置在充电输出电路输出正负极之间的电阻分压单元的分压端连接，输出端与第二运算放大器的同相端连接，并通过电容接地，所述第二运算放大器的反相端接基准电压，输出端通过防反二极管与第四运算放大器的反相端连接，同时接地，所述第三运算放大器的反相端连接充电输出负极并通过电容接地，同相端接基准电压，输出端通过防反二极管与所述第四运算放大器的反相端连接，所述第四运算放大器的同相端连接基准电压，同时连接电开关单元，所述第四运算放大器的输出端与开关控制单元的输入端连接，同时接地，所述开关控制单元设置在充电输出电路的的充电回路上，用于控制充电回路的开启或关断。
2.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于：所述充电输出电路包括变压器和充电输出整流桥，所述变压器设有主绕组、次绕组和第一副绕组，所述主绕组连接市电，所述次绕组连接充电输出整流桥的输入端；所述充电输出整流桥的输出端分别连接充电输出正极和电开关单元的可控硅负极，还包括第一整流桥，所述第一副绕组与第一整流桥的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的电池充电保护电路，其特征在于：还包括开关电源电路，所述开关电源电路的输入端与所述第一整流桥的输出端连接，所述开关电源电路将所述充电输出电路的变压器第一副绕组输出的电压通过衰减电路降压，从而输出一个供充电保护电路工作的基准电压。
4.根据权利要求3所述的电池充电保护电路，其特征在于：所述电开关单元包括第五运算放大器、第三三极管和可控硅，所述第五运算放大器的同相端接基准电压，同时接地，反相端与第一整流桥的输出端连接，所述第五运算放大器的输出端与第三三极管的基极连接，第三三极管的发射极通过电容连接第四运算放大器的反相端，同时接地，集电极与第四运算放大器的同相端连接，这就使得第三三极管与电容形成振荡回路，用于为可控硅提供开启电压。
5.根据权利要求3所述的电池充电保护电路，其特征在于：所述开关控制单元包括第一三极管、第二三极管和防反二极管，所述第一三极管为NPN型三极管，第二三极管为PNP型三极管，所述第一三极管的基极与所述输出检测单元的第四运算放大器输出端连接，集电极与第二三极管的基极连接，第一三极管的发射极接地，所述充电输出电路的输出正极通过所述防反二极管与第二三极管的发射极连接，所述第二三极管的集电极连接电开关单元的可控硅的控制端，所述可控硅的正极与充电输出电路的输出负极连接，所述可控硅的负极与变压输出电路的输出负极连接。
6.一种电池充电器，包括本体和驱动电路，其特征在于：所述驱动电路包括采用权利要求1至5任一项所述的电池充电保护电路。
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Cited By (2)
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| CN106300247A (zh) * | 2015-06-05 | 2017-01-04 | 中兴通讯股份有限公司 | 电压保护电路和*** |
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