CN217426859U - 一种电池供电***欠压保护报警电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种电池供电***欠压保护报警电路，其运用于在电池电压低于预设阈值时，发出报警信号，包括阈值检测模块、报警信号生成模块和报警模块，阈值检测模块连接所述电池，所述阈值检测模块用于检测所述电池电压是否低于预设阈值，并根据检测结果输出识别信号；报警信号生成模块连接所述阈值检测模块，所述报警信号生成模块用于根据识别信号生成报警电信号；报警模块连接所述报警信号生成模块，所述报警模块用于根据所述报警电信号生成报警光信号和/或报警声信号。本实用新型方便对电池进行管理，在电池电压过低时，对电池进行更换，避免用能器件在小于标准电压下长期工作，降低用能器件的使用寿命。

Description

一种电池供电***欠压保护报警电路

技术领域

本实用新型涉及电池供电***欠压保护技术领域，尤其涉及一种电池供电***欠压保护报警电路。

背景技术

已有的电池电量提示大部分为通过复杂的MCU进行电压检测，该种设计存在以下缺点：

1.由于运用了MCU进行检测，成本高；

2.大部分为嵌入式软件开发，选用可编程单片机，开发周期长，一旦选定单片机，选择的可能性就被固定，局限性较大。

3.电路相对复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电池供电***欠压保护报警电路，旨在解决现有技术中，成本高且电路复杂的问题。

本实用新型实施例提供了一种电池供电***欠压保护报警电路，其运用于在电池电压低于预设阈值时，发出报警信号，包括阈值检测模块、报警信号生成模块和报警模块，阈值检测模块连接所述电池，所述阈值检测模块用于检测所述电池电压是否低于预设阈值，并根据检测结果输出识别信号；报警信号生成模块连接所述阈值检测模块，所述报警信号生成模块用于根据识别信号生成报警电信号；报警模块连接所述报警信号生成模块，所述报警模块用于根据所述报警电信号生成报警光信号和/或报警声信号。

本实用新型实施例通过阈值检测模块对电池电压进行检测比较生成识别信号(识别信号分为电池电压高于预设阈值和电池电压低于预设阈值两种情况)，并通过报警信号生成模块对识别信号生成多种报警电信号，最后通过报警模块识别该报警电信号，并生成报警光信号和/或报警声信号，通过声光报警对使用者进行警示，方便对电池进行管理，在电池电压过低时，对电池进行更换，避免用能器件在小于标准电压下长期工作，降低用能器件的使用寿命；

通过电阻R6和电阻R8为所述比较器的正输入引脚提供第一预设比例的电压值，这个值可以随着电阻R6和电阻R8的阻值大小进行调节，以方便和比较器的负输入引脚的电压值进行比较。

通过基准电压芯片U2对比较器U1A的负输入引脚的电压进行稳压，使其维持在一较稳定的电压值。

通过比较器U1A对其负输入引脚(具有较固定的电压值)和正输入引脚(根据电池状态而实时变化)进行比较，并输出比较结果至报警信号生成模块；

以上没有适用到MCU等检测芯片，运用比较器和相关电路对电池电压进行处理和比较，识别出电池欠压的情况，成本低且电路简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电池供电***欠压保护报警电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，一种电池供电***欠压保护报警电路，运用于在电池电压低于预设阈值时，发出报警信号，包括：

阈值检测模块，连接所述电池，所述阈值检测模块用于检测所述电池电压是否低于预设阈值，并根据检测结果输出识别信号；

报警信号生成模块，连接所述阈值检测模块，所述报警信号生成模块用于根据识别信号生成报警电信号；

报警模块，连接所述阈值检测模块，所述报警模块用于根据所述报警电信号生成报警光信号和/或报警声信号。

在本实施例中，通过阈值检测模块对电池电压进行检测比较生成识别信号(识别信号分为电池电压高于预设阈值和电池电压低于预设阈值两种情况)，并通过报警信号生成模块对识别信号生成多种报警电信号，最后通过报警模块识别该报警电信号，并生成报警光信号和/或报警声信号，通过声光报警对使用者进行警示，方便对电池进行管理，在电池电压过低时，对电池进行更换，避免用能器件在小于标准电压下长期工作，降低用能器件的使用寿命。

在本实施例中，预设阈值可根据实际情况中电池供电的用能器件参数进行设置。

所述阈值检测模块包括电阻R5、基准电压芯片U2、电阻R8、电阻R6和比较器U1A，所述电阻R5一端连接所述电池，所述电阻R5的另一端连接所述基准电压芯片U2的输入端，所述基准电压芯片U2的接地端接地，所述基准电压芯片U2的输出端连接所述比较器U1A的负输入引脚，所述基准电压芯片U2的输入端和输出端相接，所述电阻R8的一端分别连接所述比较器U1A的正输入引脚和所述电阻R6的一端，所述电阻R8的另一端接地，所述电阻R6设置于所述电阻R8和所述电池之间，所述电阻R6用于为所述比较器U1A的正输入引脚提供第一预设比例的电压值。

其中，所述电阻R5和基准电压芯片U2用于在所述比较器U1A的负输入引脚处形成阈值比较值，在所述电池低于预设阈值时，所述比较器U1A的正输入引脚电压小于所述阈值比较值，所述比较器U1A的输出端输出低电平。

在本实施例中，通过电阻R6和电阻R8为所述比较器的正输入引脚提供第一预设比例的电压值，这个值可以随着电阻R6和电阻R8的阻值大小进行调节，以方便和比较器的负输入引脚的电压值进行比较。

通过基准电压芯片U2对比较器U1A的负输入引脚的电压进行稳压，使其维持在一较稳定的电压值。

通过比较器U1A对其负输入引脚(具有较固定的电压值)和正输入引脚(根据电池状态而实时变化)进行比较，并输出比较结果至报警信号生成模块。

在一实施例中，基准电压芯片U2的型号为TL431，比较器U1A的型号为LM358ADR2G。

一种实施例中，电阻R5的值为10kΩ，电阻R8的值为30k Ω，电阻R6值为120kΩ。

在一实施例中，所述阈值检测模块还包括电阻R16和电容C2，所述电阻R16的一端连接所述基准电压芯片U2的输出端，所述电阻R16的另一端分别连接所述电容C2的一端和所述比较器U1A的负输入引脚，所述电容C2的另一端接地；

其中，所述电阻R16、电容C2、电阻R5和基准电压芯片U2用于在所述比较器U1A的负输入引脚处形成阈值比较值。

在本实施例中，通过电阻R16和电容C2构成RC滤波，进一步使得阈值比较值更加稳定。

一种实施例中，电阻R16的值为1k Ω，电容C2的值为10nF，在电阻R5的值为10kΩ且电池为标准12.7v时，电阻R16、电容C2、电阻R5和基准电压芯片U2在比较器U1A的负输入引脚处形成一2.5v的阈值比较值。

在一实施例中，所述阈值检测模块还包括电容C3，所述电容C3设置于所述比较器U1A的正输入引脚上，且所述电容C3接地。

在本实施例中，电容C3使得比较器U1A的正输入引脚处电压更加稳定，不容易受到干扰。

在一实施例中，电容C3的值为100nF。

在一实施例中，所述阈值检测模块还包括电阻R9，所述比较器U1A的输出端通过所述电阻R9连接所述比较器U1A的正输入引脚。

在本实施例中，通过设置电阻R9，使得比较器U1A的正输入引脚处得到一个补偿电压，在比较器U1A的正输入引脚和负输入引脚之间的电压差值不大时，经过补偿电压，使得比较器U1A的正输入引脚和负输入引脚的电压差值变大，保证电路稳定，不震荡。

在一实施例中，电阻R9的值为780kΩ。

具体的，阈值检测模块的工作原理为：

首先电池通过电阻R16、电容C2、电阻R5和基准电压芯片U2在比较器U1A的负输入引脚处形成一供比较的较稳定的B点电压(阈值比较值)，而比较器U1A的正输入引脚处的电压，为电池通过电阻R6和电阻R8形成的与电池自身电压成比例的A点电压，其实质为A点电压随着电池本身电压而变化，并实时将A点电压和B点电压进行比较，在电池电压下降至低于预设阈值时，此时的A点电压亦刚好小于B点电压，比较器U1A的输出端的输出电平发生翻转(由高到低)，实现识别信号的输出。

在一实施例中，所述报警信号生成模块包括三极管Q1、二极管D1、电阻R11、电阻R12、电阻R3、电阻R7、二极管D3、电容C1和比较器U1B，所述三极管Q1的控制端连接所述比较器U1A的输出端，所述三极管Q1的发射极接地，所述三级管Q1的集电极连接所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极分别连接所述电阻R7的一端、所述电阻R3的一端、所述电容C1的一端和所述比较器U1B的负输入引脚，所述电阻R7的另一端连接所述二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极分别连接所述电阻R3的另一端、所述比较器U1B的输出端连接所述报警模块，所述电容C1的另一端接地；

所述电阻R11的一端连接所述电池，所述电阻R11的另一端分别连接所述电阻R12的一端和所述比较器U1B的正输入引脚，所述电阻R12的另一端接地；

所述电阻R11和所述电阻R12用于在所述比较器U1B的正输入引脚形成一与所述电池电压相关的电压值，在所述三极管Q1关闭时，所述比较器U1B的正输入引脚高于负输入引脚而输出高电平，所述比较器U1B的输出端通过所述电阻R7、电阻R3和所述二极管D3为所述电容C1充电，在所述比较器U1B的负输入引脚电压渐升至等于正输入引脚电压时，所述比较器U1B的输出端输出低电平，所述电容C1放电而使得所述比较器U1B的负输入引脚电压低于正输入引脚电压，以达到所述比较器U1B的输出端在高电平和低电平之间循环切换。

在本实施例中，电阻R11的连接电池一端可以改为连接任一具有电压的供电器。

通过电阻R11和电阻R12，在比较器U1B的正输入引脚处形成一在短时间内较稳定的电压值，供与比较器U1B的负输入引脚进行比较。

通过设置三极管Q1，可以在电池电压高于预设阈值，即比较器U1A的输出端输出高电平时，将比较器U1B的负输入引脚的电压钳位至0附近，由于比较器U1B的正输入引脚的电压大于其负输入引脚的电压，此时比较器U1B的输出端持续输出高电平；在电池电压低于预设阈值，即比较器U1A的输出端输出低电平时，无法钳位比较器U1B的负输入引脚的电压，此时比较器U1B的正输入引脚的电压高于没有电源供能的其负输入引脚，比较器U1A的输出端依然输出高点平，而由于三极管Q1关闭，导致从比较器U1B的输出端通过电阻R3、电阻R7和二极管D3补偿的电压会对电容C1进行充电，在电容C1充电的过程中，比较器U1B的负输入引脚电压随着升高，在比较器U1B的负输入引脚电压等于其正输入引脚的电压时，比较器U1B的输出端变为输出低电平，同时电容C11进行放电，比较器U1B的负输入引脚电压重新回落，使得比较器U1B的输出端一直在高低电平中循环切换。

在一实施例中，三极管Q1的型号为BC817-40，二极管D1的型号为1N4448，电阻R11的值为20k Ω，电阻R12的值为20kΩ，电阻R3的值为100k Ω，电阻R7的值为51kΩ，二极管D3的型号为1N4448，电容C1的值为1.5μ F，比较器U1B的型号为LM358ADR2G。

在一实施例中，所述报警信号生成模块还包括电阻R4，所述电阻R4两端分别连接所述比较器U1B的正输入引脚和输出端。

在本实施例中，通过设置R4，在比较器U1B的输出端输出高电平时，抬高比较器U1B的正输入引脚的电压，形成正反馈，在比较器U1B的输出端输出低电平时，延长比较器U1B的负输入引脚电压下降至小于其正输入引脚所需的时间(因为在负输入引脚电压下降时，正输入引脚电压亦在下降)，即延长比较器U1B的输出端输出低电平的时长。

在一实施例中，电阻R4的值为100kΩ。

在一实施例中，所述报警模块包括发光二极管LED1，所述发光二极管LED1的一端连接所述比较器U1B的输出端，所述发光二极管LED1的另一端接地。

在本实施例中，通过将报警模块设置成发光二极管，使得在电池电压高于预设阈值，即比较器U1B的输出端输出高电平时，发光二极管LED1常亮；在电池电压低于预设阈值，即比较器U1B的输出端在高电平和低电平之间循环切换时，发光二极管LED1进行特定频率的闪烁。

具体的，可通过调节电阻R3、电阻R7、电阻R11、电阻R12和电容C1的值，以调节发光二极管闪烁的频率(实际为高低电平的切换频率)。

其中，报警模块还可以是声音报警，例如设置一检测比较器U1B的输出端电平变化的检测电路，在检测电路中设置一声音报警装置，在检测电路检测到比较器U1B的输出端在预设时间内出现多次高低电平的转换时，控制声音报警装置发声报警。

报警模块还可以结合其他具有提示功能的装置或***设置，具体可根据实际情况进行变动改装。

在一实施例中，所述报警模块还包括电阻R10，所述电阻R10设置于所述发光二极管LED1和所述比较器U1B的输出端之间。

在本实施例中，通过设置电阻R10，作为保护电阻。

在一实施例中，所述报警信号生成模块还包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1设置于所述三极管Q1的控制端和所述比较器U1A的输出端之间，所述电阻R2的一端连接所述三极管Q1的控制端，所述电阻R2的另一端接地。

在一实施例中，电阻R1的值为2kΩ，电阻R2的值为2kΩ。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电池供电***欠压保护报警电路，其特征在于，用于在电池电压低于预设阈值时，发出报警信号，包括：

阈值检测模块，连接所述电池，所述阈值检测模块用于检测所述电池电压是否低于预设阈值，并根据检测结果输出识别信号；

报警信号生成模块，连接所述阈值检测模块，所述报警信号生成模块用于根据识别信号生成报警电信号；

报警模块，连接所述报警信号生成模块，所述报警模块用于根据所述报警电信号生成报警光信号和/或报警声信号；

所述阈值检测模块包括电阻R5、基准电压芯片U2、电阻R8、电阻R6和比较器U1A，所述电阻R5一端连接所述电池，所述电阻R5的另一端连接所述基准电压芯片U2的输入端，所述基准电压芯片U2的接地端接地，所述基准电压芯片U2的输出端连接所述比较器U1A的负输入引脚，所述基准电压芯片U2的输入端和输出端相接，所述电阻R8的一端分别连接所述比较器U1A的正输入引脚和所述电阻R6的一端，所述电阻R8的另一端接地，所述电阻R6设置于所述电阻R8和所述电池之间，所述电阻R6用于为所述比较器U1A的正输入引脚提供第一预设比例的电压值；

其中，所述电阻R5和基准电压芯片U2用于在所述比较器U1A的负输入引脚处形成阈值比较值，在所述电池低于预设阈值时，所述比较器U1A的正输入引脚电压小于所述阈值比较值，所述比较器U1A的输出端输出低电平。

2.根据权利要求1所述的电池供电***欠压保护报警电路，其特征在于：

所述阈值检测模块还包括电阻R16和电容C2，所述电阻R16的一端连接所述基准电压芯片U2的输出端，所述电阻R16的另一端分别连接所述电容C2的一端和所述比较器U1A的负输入引脚，所述电容C2的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的电池供电***欠压保护报警电路，其特征在于：

所述阈值检测模块还包括电容C3，所述电容C3设置于所述比较器U1A的正输入引脚上，且所述电容C3接地。

4.根据权利要求3所述的电池供电***欠压保护报警电路，其特征在于：

所述阈值检测模块还包括电阻R9，所述比较器U1A的输出端通过所述电阻R9连接所述比较器U1A的正输入引脚。

5.根据权利要求1所述的电池供电***欠压保护报警电路，其特征在于：

所述报警信号生成模块包括三极管Q1、二极管D1、电阻R11、电阻R12、电阻R3、电阻R7、二极管D3、电容C1和比较器U1B，所述三极管Q1的控制端连接所述比较器U1A的输出端，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极连接所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极分别连接所述电阻R7的一端、所述电阻R3的一端、所述电容C1的一端和所述比较器U1B的负输入引脚，所述电阻R7的另一端连接所述二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极分别连接所述电阻R3的另一端、所述比较器U1B的输出端连接所述报警模块，所述电容C1的另一端接地；

所述电阻R11的一端连接所述电池，所述电阻R11的另一端分别连接所述电阻R12的一端和所述比较器U1B的正输入引脚，所述电阻R12的另一端接地；

所述电阻R11和所述电阻R12用于在所述比较器U1B的正输入引脚形成一与所述电池电压相关的电压值，在所述三极管Q1关闭时，所述比较器U1B的正输入引脚高于负输入引脚而输出高电平，所述比较器U1B的输出端通过所述电阻R7、电阻R3和所述二极管D3为所述电容C1充电，在所述比较器U1B的负输入引脚电压渐升至等于正输入引脚电压时，所述比较器U1B的输出端输出低电平，所述电容C1放电而使得所述比较器U1B的负输入引脚电压低于正输入引脚电压，以达到所述比较器U1B的输出端在高电平和低电平之间循环切换。

6.根据权利要求5所述的电池供电***欠压保护报警电路，其特征在于：

所述报警信号生成模块还包括电阻R4，所述电阻R4两端分别连接所述比较器U1B的正输入引脚和输出端。

7.根据权利要求5所述的电池供电***欠压保护报警电路，其特征在于：

所述报警模块包括发光二极管LED1，所述发光二极管LED1的一端连接所述比较器U1B的输出端，所述发光二极管LED1的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的电池供电***欠压保护报警电路，其特征在于：

所述报警模块还包括电阻R10，所述电阻R10设置于所述发光二极管LED1和所述比较器U1B的输出端之间。

9.根据权利要求5所述的电池供电***欠压保护报警电路，其特征在于：

所述报警信号生成模块还包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1设置于所述三极管Q1的控制端和所述比较器U1A的输出端之间，所述电阻R2的一端连接所述三极管Q1的控制端，所述电阻R2的另一端接地。

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