CN203554005U - 可自动上电式零功耗锂电池管理*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可自动上电式零功耗锂电池管理***,包括外置充电器,其输入端接220V市电,其输出端依次通过光电继电器电路、DC-DC电路与运算处理器CPU的输入端相连,运算处理器CPU的输出端与I/0开关控制电路的输入端相连,I/0开关控制电路的输出端与光电继电器电路的输入端相连。本实用新型通过外置充电器的自动市电加载,触发光电继电器电路导通,通过DC-DC电路的转换,给运算处理器CPU供电,实现了自动上电功能;同时,当锂电池电芯电压下降至危险阈值时,运算处理器CPU控制I/O开关控制电路关断光电继电器电路,从而DC-DC电路的输入端电压为0V,DC-DC电路的输出端电压也为OV,实现***自动掉电,停止***工作实现待机零功耗功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可自动上电式零功耗锂电池管理***。
背景技术
全球多年来一直使用的是铅酸电池,铅酸电池虽然价格便宜,然而体积大、循环次数少的缺陷表现明显。近来,随着新材料科学的快速发展,研制出了一种新型化学材料电池——锂电池。锂电池由于锂离子的特殊化学性能表现活性很强,需要配套的锂电池管理***才可以安全使用。
对于锂电池管理***的一个非常重要指标就是自身功耗参数,目前厂商做的功耗指标基本停留在待机1mA左右,特别优秀的极限在700uA左右。当锂电池容量较小的时候,锂电池管理***自身功耗所占比例很高,严重影响了锂电池的使用时问,尤其当锂电池长期搁置时,会导致锂电池过放而损坏报废。有厂商采用添加外置电源开关方式关机实现零功耗,但是在使用过程中操作者容易忘记关机而导致电池报废,在特殊环境下,比如深山老林里使用也无法实现频繁的人控开/关机。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种无需人工看守可实现自动上电、实现待机零功耗的可自动上电式零功耗锂电池管理***。
为实现上述目的,本实用新型采用了以下技术方案:一种可自动上电式零功耗锂电池管理***,包括外置充电器,其输入端接220V市电,其输出端依次通过光电继电器电路、DC-DC电路与运算处理器CPU的输入端相连,运算处理器CPU的输出端与I/O开关控制电路的输入端相连,I/O开关控制电路的输出端与光电继电器电路的输入端相连。
所述光电继电器电路采用光耦U3,光耦U3采用TLP521芯片,所述外置充电器的输入端接220VAC,外置充电器的输出端接光耦U3的第1、2输入引脚,光耦U3的第4输出引脚接锂电池的正极,光耦U3的第3引脚与DC-DC电路的输入端相连。
所述DC-DC电路采用芯片U2,芯片U2为LM5007芯片,其第8输入引脚与光电继电器电路的输出端相连,其6脚通过电阻R7接其第8输入引脚,其7脚通过电容C2接地,其3脚通过电阻R8接其4脚后接地,其2脚通过电容C3与其第1输出引脚相连,其第1输出引脚通过电感L1接运算处理器CPU的输入端,电感L1依次通过电阻R9、R10接地,芯片U2的5脚接在电阻R9、R10之间。
所述运算处理器CPU采用芯片U1,芯片U1为PIC18F46K80芯片,其第7输入引脚接DC-DC电路的输出端,其28脚与其第7输入引脚相连,其23脚通过电容C1与其6、29脚相连后接地,其第5输出引脚接I/O开关控制电路的输入端。
所述I/O开关控制电路包括三极管Q1,其基极通过电阻R3接运算处理器CPU的输出端,其发射极接地,运算处理器CPU的输出端通过电阻R2接三极管Q1的发射极,三极管Q1的集电极与电阻R4的一端相连,电阻R4的另一端分别与电阻R5、MOS管Q2的栅极相连,电阻R5的另一端分别与锂电池的正极、MOS管Q2的漏极相连,MOS管Q2的源极与DC-DC电路的输入端相连。
由上述技术方案可知,本实用新型通过外置充电器的自动市电加载,触发光电继电器电路导通,通过DC-DC电路的转换,给运算处理器CPU供电,实现了自动上电功能;同时,当锂电池电芯电压下降至危险阈值时,运算处理器CPU控制I/O开关控制电路关断光电继电器电路,从而DC-DC电路的输入端电压为OV,DC-DC电路的输出端电压也为OV,实现***自动掉电,停止***工作实现待机零功耗功能。本实用新型的运行完全无需人工参与,全部自动完成,成本较低,解决了目前市场上所有锂电池管理***一直未解决的关键问题,市场推广价值极大。
附图说明
图1、2分别为本实用新型的电路框图、电路原理图。
具体实施方式
一种可自动上电式零功耗锂电池管理***,包括外置充电器5,其输入端接220V市电,其输出端依次通过光电继电器电路3、DC-DC电路2与运算处理器CPU1的输入端相连,运算处理器CPU1的输出端与I/O开关控制电路4的输入端相连,I/O开关控制电路4的输出端与光电继电器电路3的输入端相连。外置充电器5控制光电继电器电路3工作的开启,实现无人看守可自动上电功能;运算处理器CPU1控制I/O开关控制电路4,实现对于光电继电器电路3的开关状态切换;光电继电器电路3控制DC-DC电路2的输入,DC-DC电路2输出产生满足运算处理器CPU1正常工作的电压信号条件,通过光电继电器电路3的工作/停止状态切换,实现DC-DC电路2的输入电压开/关,从而控制运算处理器CPU1的工作/停止。
如图2所示,所述光电继电器电路3采用光耦U3,光耦U3采用TLP521芯片,所述外置充电器5的输入端接220VAC,外置充电器5的输出端接光耦U3的第1、2输入引脚,光耦U3的第4输出引脚接锂电池的正极,光耦U3的第3引脚与DC-DC电路2的输入端相连。所述DC-DC电路2采用芯片U2,芯片U2为LM5007芯片,其第8输入引脚与光电继电器电路3的输出端相连,其6脚通过电阻R7接其第8输入引脚,其7脚通过电容C2接地,其3脚通过电阻R8接其4脚后接地,其2脚通过电容C3与其第1输出引脚相连,其第1输出引脚通过电感L1接运算处理器CPU1的输入端,电感L1依次通过电阻R9、R10接地,芯片U2的5脚接在电阻R9、R10之间。
如图2所示,所述运算处理器CPU1采用芯片U1,芯片U1为PIC18F46K80芯片,其第7输入引脚接DC-DC电路2的输出端,其28脚与其第7输入引脚相连,其23脚通过电容C1与其6、29脚相连后接地,其第5输出引脚接I/O开关控制电路4的输入端。所述I/O开关控制电路4包括三极管Q1,其基极通过电阻R3接运算处理器CPU1的输出端,其发射极接地,运算处理器CPU1的输出端通过电阻R2接三极管Q1的发射极,三极管Q1的集电极与电阻R4的一端相连,电阻R4的另一端分别与电阻R5、MOS管Q2的栅极相连,电阻R5的另一端分别与锂电池的正极、MOS管Q2的漏极相连,MOS管Q2的源极与DC-DC电路2的输入端相连。
以下结合图1、2对本实用新型作进一步的说明。
外置充电器3相当于一个交流转直流的电源装置,当其输入接入市电220VAC时,输出48V的直流电源,因此外置充电器3当有市电接入时,其输出48V的直流电压,光电继电器电路3中的光耦U3的输入端发光二极管通过电流发光,激发光耦U3的输出端的三极管导通,即光耦U3的第3、4引脚连通。由于光耦U3的第4引脚电压接锂电池正极,锂电池的电压为标准的48V电压,所以器4引脚电压为电池正极电压——标准48V,导通时光耦U3的3引脚电压也为电池正极电压——标准48V。
DC-DC电路2中芯片U2是个DC-DC转换芯片,其第8引脚为输入端,第1引脚为输出端,芯片U2的第8引脚连接光耦U3的第3引脚。当光耦U3导通时,光耦U3的第3引脚电压为电池正极电压——标准48V,因此,芯片U2的第8引脚电压也为电池正极电压——标准48V,芯片U2工作,其第1引脚输出电压5V,该电压为运算处理器CPU1工作的必须条件电压。
DC-DC电路2的输出为5V,运算处理器CPU1满足工作条件,开始工作,运算处理器CPU1保持其I/O信号为逻辑“1”高电平,三极管Q1导通,其2、3引脚连接,其2脚接地,即OV电压,因此三极管Q1的3脚电压也为OV,2和3脚之间的阻抗接近O欧母。由于电阻R5和R4的分压,在电阻R5两端得到约48*(20/(20+100+0))=3V左右电压,该电压可以保持MOS管Q2导通,于是MOS管Q2的2和3脚连通,于是MOS管Q2的3脚的电压等同于2脚的电压,为电池正极电压——标准48V。因此,芯片U2的8脚电压为电池正极电压——标准48V。可见,光耦U3导通或者MOS管Q2导通都可以保持芯片U2的8脚电压为电池正极电压——标准48V。此时,即使外置充电器5断电,即撤除充电的输入端的市电220V交流电压,光耦U3关断,由于MOS管Q2导通,仍旧保持芯片U2的8脚电压为电池正极电压——标准48V,其输出5V电压,满足运算处理器CPU 1工作,保持***正常工作,实现自动上电功能。
当锂电池电芯电压下降至非常危险的低阈值时,运算处理器CPU 1保持其I/O信号为逻辑“0”低电平,三极管Q1关闭,其2和3脚之间阻抗接近无穷大,由于电阻R5、R4和三极管Q1的阻抗的分压,在电阻R5两端得到约48*(20/(20+100+无穷))=OV左右电压,该电压可以导致MOS管Q2关断,因此MOS管Q2的2和3脚不导通,MOS管Q2的3脚电压为OV。由于光耦U3的3脚和MOS管Q2的3脚输出同时连接到DC-DC电路2的输入端,即芯片U2的8脚,此时如果外置充电器5断电,由于运算处理器CPU1保持其I/O信号为逻辑“0”低电平,导致MOS管Q2关断,因此DC-DC电路2的输入端,即芯片U2的8脚电压为OV,DC-DC电路2的输出端,即芯片U2的1脚电压也为OV,运算处理器CPU 1工作条件不满足,***电源关闭,实现***自动掉电,功耗降为零。
综上所述,本实用新型通过外置充电器5的自动市电加载,触发光电继电器电路3导通,通过DC-DC电路2的转换,给运算处理器CPU1供电,实现了自动上电功能;同时,当锂电池电芯电压下降至危险阈值时,运算处理器CPU1控制I/O开关控制电路4关断光电继电器电路3,从而DC-DC电路2的输入端电压为OV,DC-DC电路2的输出端电压也为OV,实现***自动掉电,停止***工作实现待机零功耗功能。
Claims (5)
1.一种可自动上电式零功耗锂电池管理***,其特征在于:包括外置充电器(5),其输入端接220V市电,其输出端依次通过光电继电器电路(3)、DC-DC电路(2)与运算处理器CPU(1)的输入端相连,运算处理器CPU(1)的输出端与I/O开关控制电路(4)的输入端相连,I/O开关控制电路(4)的输出端与光电继电器电路(3)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的可自动上电式零功耗锂电池管理***,其特征在于:所述光电继电器电路(3)采用光耦U3,光耦U3采用TLP521芯片,所述外置充电器(5)的输入端接220VAC,外置充电器(5)的输出端接光耦U3的第1、2输入引脚,光耦U3的第4输出引脚接锂电池的正极,光耦U3的第3引脚与DC-DC电路(2)的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的可自动上电式零功耗锂电池管理***,其特征在于:所述DC-DC电路(2)采用芯片U2,芯片U2采用LM5007芯片,其第8输入引脚与光电继电器电路(3)的输出端相连,其6脚通过电阻R7接其第8输入引脚,其7脚通过电容C2接地,其3脚通过电阻R8接其4脚后接地,其2脚通过电容C3与其第1输出引脚相连,其第1输出引脚通过电感L1接运算处理器CPU(1)的输入端,电感L1依次通过电阻R9、R10接地,芯片U2的5脚接在电阻R9、R10之间。
4.根据权利要求1所述的可自动上电式零功耗锂电池管理***,其特征在于:所述运算处理器CPU(1)采用芯片U1,芯片U1为PIC18F46K80芯片,其第7输入引脚接DC-DC电路(2)的输出端,其28脚与其第7输入引脚相连,其23脚通过电容C1与其6、29脚相连后接地,其第5输出引脚接I/O开关控制电路(4)的输入端。
5.根据权利要求1所述的可自动上电式零功耗锂电池管理***,其特征在于:所述I/O开关控制电路(4)包括三极管Q1,其基极通过电阻R3接运算处理器CPU(1)的输出端,其发射极接地,运算处理器CPU(1)的输出端通过电阻R2接三极管Q1的发射极,三极管Q1的集电极与电阻R4的一端相连,电阻R4的另一端分别与电阻R5、MOS管Q2的栅极相连,电阻R5的另一端分别与锂电池的正极、MOS管Q2的漏极相连,MOS管Q2的源极与DC-DC电路(2)的输入端相连。
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EXPY | Termination of patent right or utility model |