CN206575145U - 一种电池短路或过载的保护电路 - Google Patents

Abstract

一种电池短路或过载的保护电路，包括输出主功率电路、电流采样电路和控制驱动信号电路，输出主功率电路包括输出电池和负载，电池的正极连接到负载的正极，电池负极与负载的负极相连；电流采样电路包括采样电阻、放大器、比较器和基准电源，控制驱动信号电路包括驱动电阻、第一MOS管、第二MOS管、三极管和驱动电源，采样电阻一端与电池的负极相连，第一MOS管和第二MOS管相并联，且采样电阻另一端分别与第一MOS管源极和第二MOS管源极相连，第一MOS管漏极和第二MOS管漏极均与负载的负极相连，本实用新型电路简单实用，成本低，且短路保护响应时间在微秒级，另外，本实用新型有效降低了MOS管散热问题带来的影响，具有较强的工作稳定性及实用价值。

Description

一种电池短路或过载的保护电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体涉及一种低压直流***供电的电池短路或过载的保护电路。

背景技术

随着蓄电池组在低压直流***中的应用范围越来越广，它的安全性一直是人们关注的重点。蓄电池保护板一般都设计了电池单体均衡、电压监控、过充电保护、过放电保护、过温保护等功能结构。但是，在极端情况下，如负载短路、错误搭接等，蓄电池组将发生短路，因此蓄电池保护板的短路保护功能就显得尤为重要。

在低压直流***中，针对不同的应用场景，短路保护电路存在多种实现方式。现有技术，一般通过检测短路时电压骤降或电流异常来进行短路判断，随后切断充放电回路。在电流检测法中，通过检测电流互感器或电流采样电阻的电压来判断电池短路，但是毫秒级的短路保护响应时间必然会使电路积聚大量的热量，极容易烧毁电路中的功率器件，同时也会对蓄电池的性能产生影响。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种电池短路或过载的保护电路，该保护电路实现了电池组短路时的有效保护，从而防止了电池短路而烧毁功率器件，进而减少了对电池本身的影响。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电池短路或过载的保护电路，包括输出主功率电路、电流采样电路和控制驱动信号电路，所述输出主功率电路包括输出电池和负载，所述电池的正极连接到负载的正极，所述电池负极与负载的负极相连；所述电流采样电路包括采样电阻、放大器、比较器和基准电源，所述控制驱动信号电路包括驱动电阻、第一MOS管、第二MOS管、三极管和驱动电源，所述采样电阻一端与电池的负极相连，所述第一MOS管和第二MOS管相并联，且采样电阻另一端分别与第一MOS管源极和第二MOS管源极相连，所述第一MOS管漏极和第二MOS管漏极均与负载的负极相连，所述第一MOS管栅极和第二MOS管栅极均与三极管的集电极相连，所述三极管的集电极还与驱动电阻的一端相连，驱动电阻的另一端与驱动电源相连；所述放大器的反相输入端与电池的负极相连，放大器的输出端与比较器的同相输入端相连，放大器的反相输入端与基准电源相连，放大器的输出端与三极管的基极相连，所述放大器的电源正极和比较器的电源正极均与驱动电源相连，所述第一MOS管的源极、放大器的反相输入端、放大器的电源负极、比较器的电源负极以及三极管的发射极均与地相连。

作为本实用新型的优选技术方案，所述保护电路还包括第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第三电阻一端与第一MOS管源极相连，第三电阻另一端与第一MOS管栅极相连，所述第四电阻的一端与驱动电源相连、所述第四电阻的另一端与三极管的基极相连，所述第五电阻的一端与放大器的同相输入端相连，所述第五电阻的另一端与放大器的输出端相连。

作为本实用新型的优选技术方案，所述电池的正极与负载的正极之间连接有熔断器。

作为本实用新型的优选技术方案，所述驱动电源的电压为12V，所述基准电源的电压为5V。

本实用新型的电池短路或过载的保护电路可以达到如下有益效果：

本实用新型的电池短路或过载的保护电路，通过包括输出主功率电路、电流采样电路和控制驱动信号电路，所述输出主功率电路包括输出电池和负载，所述电池的正极连接到负载的正极，所述电池负极与负载的负极相连；所述电流采样电路包括采样电阻、放大器、比较器和基准电源，所述控制驱动信号电路包括驱动电阻、第一MOS管、第二MOS管、三极管和驱动电源，所述采样电阻一端与电池的负极相连，所述第一MOS管和第二MOS管相并联，且采样电阻另一端分别与第一MOS管源极和第二MOS管源极相连，所述第一MOS管漏极和第二MOS管漏极均与负载的负极相连，所述第一MOS管栅极和第二MOS管栅极均与三极管的集电极相连，所述三极管的集电极还与驱动电阻的一端相连，驱动电阻的另一端与驱动电源相连；所述放大器的反相输入端与电池的负极相连，放大器的输出端与比较器的同相输入端相连，放大器的反相输入端与基准电源相连，放大器的输出端与三极管的基极相连，所述放大器的电源正极和比较器的电源正极均与驱动电源相连，所述第一MOS管的源极、放大器的反相输入端、放大器的电源负极、比较器的电源负极以及三极管的发射极均与地相连，使得本实用新型电路简单实用，成本低，且短路保护响应时间在微秒级，另外，本实用新型有效降低了MOS管散热问题带来的影响，具有较强的工作稳定性及实用价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型电池短路或过载的保护电路提供的一实例的结构示意图。

图中：R1、采样电阻，U1、放大器，U2、比较器，VCC2、基准电源，R2、驱动电阻，Q1、第一MOS管，Q2、第二MOS管，Q3、三极管，VCC1、驱动电源，R3、第三电阻，R4、第四电阻，R5、第五电阻，F1、熔断器。

图2为本实用新型电池短路或过载的保护电路的工作流程图。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

图1为本实用新型电池短路或过载的保护电路提供的一实例的结构示意图，如图1所示，电池短路或过载的保护电路包括输出主功率电路、电流采样电路和控制驱动信号电路，所述输出主功率电路包括输出电池和负载，所述电池的正极连接到负载的正极，所述电池负极与负载的负极相连；所述电流采样电路包括采样电阻R1、放大器U1、比较器U2和基准电源VCC2，所述控制驱动信号电路包括驱动电阻R2、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、三极管Q3和驱动电源VCC1，所述采样电阻R1一端与电池的负极相连，所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2相并联，且采样电阻R1另一端分别与第一MOS管Q1源极和第二MOS管Q2源极相连，所述第一MOS管Q1漏极和第二MOS管Q2漏极均与负载的负极相连，所述第一MOS管Q1栅极和第二MOS管Q2栅极均与三极管Q3的集电极相连，所述三极管Q3的集电极还与驱动电阻R2的一端相连，驱动电阻R2的另一端与驱动电源VCC1相连；所述放大器U1的反相输入端与电池的负极相连，放大器U1的输出端与比较器U2的同相输入端相连，放大器U1的反相输入端与基准电源VCC2相连，放大器U1的输出端与三极管Q3的基极相连，所述放大器U1的电源正极和比较器U2的电源正极均与驱动电源VCC1相连，所述第一MOS管Q1的源极、放大器U1的反相输入端、放大器U1的电源负极、比较器U2的电源负极以及三极管Q3的发射极均与地相连。

具体实施中，所述保护电路还包括第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，所述第三电阻R3一端与第一MOS管Q1源极相连，第三电阻R3另一端与第一MOS管Q1栅极相连，所述第四电阻R4的一端与驱动电源VCC1相连、所述第四电阻R4的另一端与三极管Q3的基极相连，所述第五电阻R5的一端与放大器U1的同相输入端相连，所述第五电阻R5的另一端与放大器U1的输出端相连。

具体实施中，所述电池的正极与负载的正极之间连接有熔断器F1。

具体实施中，所述驱动电源VCC1的电压为12V，所述基准电源VCC2的电压为5V。

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，下面简述本实施例的工作原理。

图2为本实用新型电池短路或过载的保护电路的工作流程图，如图2所示，保护电路上电后，12V的驱动电源VCC1电压通过驱动电阻R2加在第一MOS管Q1和第二MOS管Q2上，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2闭合导通，电池的正负极连接至负载开始放电；

当负载过大或负载端发生短路故障时，流过采样电阻R1的电流会很大，放大器U1将采样电阻R1上的电压信号放大后，该电压送给比较器U2，在比较器U2内该电压再与+5V基准电源VCC2电压进行比较。

此时，放大器U1放大后的电压信号若比+5V基准电压大，则比较器U2的输出端引脚电平由低变高，使三极管Q3导通，将第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的驱动电压拉低，使得第一MOS管Q1和第二MOS管Q2关断，从而实现短路或过载保护，避免功率器件及电池的损坏。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种电池短路或过载的保护电路，其特征在于，包括输出主功率电路、电流采样电路和控制驱动信号电路，所述输出主功率电路包括输出电池和负载，所述电池的正极连接到负载的正极，所述电池负极与负载的负极相连；所述电流采样电路包括采样电阻、放大器、比较器和基准电源，所述控制驱动信号电路包括驱动电阻、第一MOS管、第二MOS管、三极管和驱动电源，所述采样电阻一端与电池的负极相连，所述第一MOS管和第二MOS管相并联，且采样电阻另一端分别与第一MOS管源极和第二MOS管源极相连，所述第一MOS管漏极和第二MOS管漏极均与负载的负极相连，所述第一MOS管栅极和第二MOS管栅极均与三极管的集电极相连，所述三极管的集电极还与驱动电阻的一端相连，驱动电阻的另一端与驱动电源相连；所述放大器的反相输入端与电池的负极相连，放大器的输出端与比较器的同相输入端相连，放大器的反相输入端与基准电源相连，放大器的输出端与三极管的基极相连，所述放大器的电源正极和比较器的电源正极均与驱动电源相连，所述第一MOS管的源极、放大器的反相输入端、放大器的电源负极、比较器的电源负极以及三极管的发射极均与地相连。

2.按照权利要求1所述的电池短路或过载的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第三电阻一端与第一MOS管源极相连，第三电阻另一端与第一MOS管栅极相连，所述第四电阻的一端与驱动电源相连、所述第四电阻的另一端与三极管的基极相连，所述第五电阻的一端与放大器的同相输入端相连，所述第五电阻的另一端与放大器的输出端相连。

3.按照权利要求2所述的电池短路或过载的保护电路，其特征在于，所述电池的正极与负载的正极之间连接有熔断器。

4.按照权利要求1至3任一项所述的电池短路或过载的保护电路，其特征在于，所述驱动电源的电压为12V，所述基准电源的电压为5V。