CN220628935U - 一种电子锁电池充放电保护电路及电子锁 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电子锁电池充放电保护电路及电子锁，该电路包括放电保护模块、充电管理模块和USB接口；其中，充电管理模块分别与USB接口和电子锁电池连接，充放电保护模块与电子锁电池连接。本实用新型通过充电管理模块对USB接口输入的充电电压进行转换，采用恒流或恒压对电子锁电池进行充电，还通过充放电保护模块对电子锁电池的端电压进行检测，在发生过充或过放时断开充电回路或放电回路，对电子锁电池进行过充或过放保护，解决了电子锁电池因过充或过放而缩短寿命或损坏的技术问题。

Description

一种电子锁电池充放电保护电路及电子锁

技术领域

本实用新型涉及电池电路技术领域，尤其涉及一种电子锁电池充放电保护电路及电子锁。

背景技术

随着科技的发展与进步，越来越多的智能化产品进入了人们的生活，例如电子锁。目前，电子锁具有安全保密性强的优点，经常在房屋单元入口、房屋单元入口或电器设备柜等场合使用；电子锁都需要配置电池以保证电子器件正常工作；采用的电池大多为可充电的电池。

目前现有电子锁大多没有对电子锁电池进行充放电保护，仅通过灯光提示用户是否充电完成，而电池在运行与充电过程中容易出现过充和过放，导致电池的使用寿命减少或直接损坏，因此亟待提出一种电池充放电保护电路及电子锁。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种电子锁电池充放电保护电路及电子锁，用以解决现有电子锁电池因过充或过放而缩短寿命或损坏的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种电子锁电池充放电保护电路，包括充放电保护模块、充电管理模块和USB接口；

其中，所述充电管理模块分别与所述USB接口和电子锁电池连接，所述充放电保护模块与所述电子锁电池连接；

所述USB接口用于提供连接外部电源的硬件端口；

所述充电管理模块用于将通过所述USB接口输入的电源电压进行转换后对所述电子锁电池进行恒流或恒压充电；

所述充放电保护模块用于对所述电子锁电池的电池端电压进行检测，在所述电池端电压大于充电阈值电压时断开充电回路，在所述电池端电压小于放电阈值电压时断开放电回路。

可选的，所述充放电保护模块包括电压检测器、MOS开关、第一电阻、第二电阻和第一电容；

其中，所述第一电阻的第一端与所述充电管理模块和所述电子锁电池的正极连接，所述第一电阻的第二端与所述电压检测器的电源输入端和所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端、所述电压检测器的接地端、所述MOS开关的第一源极、所述电子锁电池的负极与电路模拟地连接，所述第二电阻的第一端与所述电压检测器的电流检测输入端连接，所述第二电阻的第二端与所述MOS开关的第二源极连接以及电路参考地连接，所述电压检测器的放电控制端与所述MOS开关的第一栅极连接，所述电压检测器的充电控制端与所述MOS开关的第二栅极连接。

可选的，所述充电管理模块包括第三电阻、第二电容和充电器；

其中，所述第二电容的第一端与所述电子锁电池的正极、所述第一电阻的第一端和所述充电器的电池连接端连接，所述第三电阻的第一端与所述充电器的电流检测端连接，所述第二电容的第二端、所述第三电阻的第二端、所述充电器的接地端与所述电路模拟地连接，所述充电器的电压输入端和使能输入端与所述USB接口连接。

可选的，所述电路还包括灯光显示模块；

其中，所述灯光显示模块的输入端与所述电压输入端连接，所述灯光显示模块的输出端分别与所述充电器的充电完成指示端和充电状态指示端连接；

所述充电状态指示端在充电过程中为低电平，未充电或充电完成时为高阻态；

所述充电完成指示端在充电完成时为低电平，充电未完成时为高阻态；

所述灯光显示模块用于在所述充电完成指示端为低电平时接通对应指示灯以通过灯光提示用户电池已完成充电；

所述灯光显示模块用于在所述充电状态指示端为低电平时接通对应指示灯以通过灯光提示用户电池正在充电。

可选的，所述灯光显示模块包括第一二极管、第二二极管、第四电阻和第五电阻；

其中，所述第一二极管的阳极和第二二极管的阳极与所述USB接口和所述电压输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述第四电阻的第一端连接，所述第二二极管的阴极与所述第五电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述充电状态指示端连接，所述第五电阻的第二端与所述充电完成指示端连接。

可选的，所述电路还包括第六电阻和第三电容；

其中，所述第六电阻的第一端与所述USB接口连接，所述第六电阻的第二端与所述第三电容的第一端、所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极和所述电压输入端连接，所述第三电容的第二端与所述电路模拟地连接。

可选的，所述充电器的型号为TP4056。

可选的，所述电压检测器的型号为DW01B。

可选的，所述第一二极管和所述第二二极管均为型号为SOD323的贴片发光二极管。

进一步地，本实用新型还提出一种电子锁，包括上述的电子锁电池充放电保护电路。

采用上述实施例的有益效果是：本实用新型提供的电子锁电池充放电保护电路包括放电保护模块、充电管理模块和USB接口；其中，充电管理模块分别与USB接口和电子锁电池连接，充放电保护模块与电子锁电池连接。本实用新型通过充电管理模块对USB接口输入的充电电压进行转换，采用恒流或恒压对电子锁电池进行充电，避免输入电子锁电池的电压或电流过大，造成电池损坏，还通过充放电保护模块对电子锁电池的端电压进行检测，在发生过充或过放时断开充电回路或放电回路，对电子锁电池进行过充或过放保护，解决了电子锁电池因过充或过放而缩短寿命或损坏的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的电子锁电池充放电保护电路一实施例的结构示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型实施例提供了一种电子锁电池电压测量电路及电子锁，以下分别进行说明。

图1为本实用新型提供的电子锁电池充放电保护电路一实施例的结构示意图，如图1所示，电子锁电池充放电保护电路包括充放电保护模块110、充电管理模块120和USB接口140；

其中，充电管理模块120分别与USB接口140和电子锁电池连接，充放电保护模块110与电子锁电池连接；

USB接口140用于提供连接外部电源的硬件端口；

充电管理模块120用于将通过USB接口140输入的电源电压进行转换后对电子锁电池进行恒流或恒压充电；

充放电保护模块110用于对电子锁电池的电池端电压进行检测，在电池端电压大于充电阈值电压时断开充电回路，在电池端电压小于放电阈值电压时断开放电回路。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，该USB接口140可以采用type-c接口,在具体实施中，由于电子锁电池的电压较小，因此该type-c接口可配置为5-6V的电压输入接口，为了延长电子锁电池的使用寿命，应当采用恒流或恒压的方式对电子锁电池进行充电，因此需要采用充电管理电路对USB接口140输入的电压进行转换，再输出恒流或恒压至电子锁电池进行充电；为了更进一步的对电子锁电池进行过充和过放保护，本实用新型还设置有充放电保护模块110对电池端电压进行检测，通过阈值进行大小比较，在电子锁电池发生过充时断开充电回路进行过充保护，在电子锁发生过放时断开放电回路进行过放保护。

与现有技术相比，本实用新型通过充电管理模块120对USB接口140输入的充电电压进行转换，采用恒流或恒压对电子锁电池进行充电，避免输入电子锁电池的电压或电流过大，造成电池损坏，还通过充放电保护模块110对电子锁电池的端电压进行检测，在发生过充或过放时断开充电回路或放电回路，对电子锁电池进行过充或过放保护，解决了电子锁电池因过充或过放而缩短寿命或损坏的技术问题。

在本实用新型一些实施例中，充放电保护模块110包括电压检测器、MOS开关、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；

其中，第一电阻R1的第一端与充电管理模块120和电子锁电池的正极连接，第一电阻R1的第二端与电压检测器的电源输入端VDD和第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端、电压检测器的接地端VSS、MOS开关的第一源极S1、电子锁电池的负极与电路模拟地AGND连接，第二电阻R2的第一端与电压检测器的电流检测输入端连接，第二电阻R2的第二端与MOS开关的第二源极S2连接以及电路参考地GND连接，电压检测器的放电控制端DO与MOS开关的第一栅极G1连接，电压检测器的充电控制端CO与MOS开关的第二栅极G2连接。

需要说明的是，在本实施例中，该电压检测器可以采用型号为DW01B的过充过放保护芯片，该MOS开关可以采用型号的FS8205A的开关，该芯片是一款高精度锂电池保护电路芯片，具备高精确度的电压检测与时间延时电路，DW01B与FS8205A可组成一个过充与过放保护电路；在电子锁电池充电时，DW01B的电源输入端的电压超过充电阈值电压时，可通过充电控制端CO将输出至FS8205A第一栅极的电压从高电平变为低电平，关断FS8205A中的充电开关，进而切断充电回路，进行过充保护；在DW01B的电源输入端VDD的电压低于放电阈值电压时，可通过放电控制端DO将输出至FS8205A第二栅极的电压从高电平变为低电平，关断FS8205A中的放电开关，进而切断放电回路，进行过放保护；该第一电阻R1和第二电阻R2均为分压限流电阻，避免输入DW01B的电流电压过大，造成损坏，通过分析其阻值和输入的电压大小，即可得到电池的实际电压。

在本实用新型一些实施例中，充电管理模块120包括第三电阻R3、第二电容C2和充电器；

其中，第二电容C2的第一端与电子锁电池的正极、第一电阻R1的第一端和充电器的电池连接端BAT连接，第三电阻R3的第一端与充电器的电流检测端PROG连接，第二电容C2的第二端、第三电阻R3的第二端、充电器的接地端与电路模拟地AGND连接，充电器的电压输入端VCC和使能输入端CE与USB接口140连接。

可以理解的是，在本实施例中，该充电器可以是TP4056线性锂离子电池充电器，该充电器可以利用芯片内部的功率MOSFET对电池进行恒流/恒压充电；当充电器的使能输入端CE和电压输入端VCC有足够大的电压输入时，开始对电池进行充电，若电池电压低于2.9V，充电器采用小电流对电池进行预充电，在电池电压超过2.9V时，充电器采用恒流模式对电池充电，充电电流由第三电阻R3的大小决定，可通过调节第三电阻R3的大小进行充电电流的调节，在电池电压达到4.2V时，充电电流逐渐减小，采用恒压模式对电池充电，当充电电流小于阈值电流时，结束充电。

在本实用新型一些实施例中，该电路还包括灯光显示模块130；

其中，灯光显示模块130的输入端与电压输入端VCC连接，灯光显示模块130的输出端分别与充电器的充电完成指示端STDBY和充电状态指示端CHRG连接；

充电状态指示端CHRG在充电过程中为低电平，未充电或充电完成时为高阻态；

充电完成指示端STDBY在充电完成时为低电平，充电未完成时为高阻态；

灯光显示模块用于在充电完成指示端STDBY为低电平时接通对应指示灯以通过灯光提示用户电池已完成充电；

灯光显示模块用于在充电状态指示端CHRG为低电平时接通对应指示灯以通过灯光提示用户电池正在充电。

可以理解的是，该充电器的电流检测端PROG可以对充电电流进行检测，该充电完成指示端STDBY在充电结束时，该端口电位变为低电平，其他时间为高阻态，该充电状态指示端CHRG在充电过程中为低电平，其他时间为高阻态，灯光显示模块在充电完成指示端STDBY为低电平时接通对应指示灯以通过灯光提示用户电池已完成充电；在充电状态指示端CHRG为低电平时接通对应指示灯以通过灯光提示用户电池正在充电，以使用户在充电完成时断开外部电源。

在本实用新型一些实施例中，灯光显示模块130包括第一二极管D1、第二二极管D2、第四电阻R4和第五电阻R5；

其中，第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阳极与USB接口140和电压输入端连接，第一二极管D1的阴极与第四电阻R4的第一端连接，第二二极管D2的阴极与第五电阻R5的第一端连接，第四电阻R4的第二端与充电状态指示端CHRG连接，第五电阻R5的第二端与充电完成指示端STDBY连接。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，第一二极管D1和第二二极管D2均为型号为SOD323的贴片发光二极管，在充电器的充电完成指示端STDBY变为低电平的时候，该第二二极管D2导通，由暗变亮，提示用户已完成充电；在充电器的充电状态指示端CHRG变为低电平的时候，该第一二极管D1导通，由暗变亮，提示用户正在充电。

在本实用新型一些实施例中，电路还包括第六电阻R6和第三电容C3；

其中，第六电阻R6的第一端与USB接口140连接，第六电阻R6的第二端与第三电容C3的第一端、第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阳极和电压输入端VCC连接，第三电容C3的第二端与电路模拟地AGND连接。

可以理解的是，在本实用新型实施例中，外部电源通过USB接口140输入的电压可能过大，因此需要在USB接口140与充电器之间设置第六电阻R6，起到限流分压的作用，该第三电容C3是用于滤波，避免干扰。

进一步的，本实施例还提出一种电子锁，该电子锁包括上述的电子锁电池充放电保护电路，该电子锁的具体实施例参照上述电子锁电池充放电保护电路的实施例，在此不做赘述。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子锁电池充放电保护电路，其特征在于，包括充放电保护模块、充电管理模块和USB接口；

其中，所述充电管理模块分别与所述USB接口和电子锁电池连接，所述充放电保护模块与所述电子锁电池连接；

所述USB接口用于提供连接外部电源的硬件端口；

所述充电管理模块用于将通过所述USB接口输入的电源电压进行转换后对所述电子锁电池进行恒流或恒压充电；

所述充放电保护模块用于对所述电子锁电池的电池端电压进行检测，在所述电池端电压大于充电阈值电压时断开充电回路，在所述电池端电压小于放电阈值电压时断开放电回路。

2.根据权利要求1所述的电子锁电池充放电保护电路，其特征在于，所述充放电保护模块包括电压检测器、MOS开关、第一电阻、第二电阻和第一电容；

其中，所述第一电阻的第一端与所述充电管理模块和所述电子锁电池的正极连接，所述第一电阻的第二端与所述电压检测器的电源输入端和所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端、所述电压检测器的接地端、所述MOS开关的第一源极、所述电子锁电池的负极与电路模拟地连接，所述第二电阻的第一端与所述电压检测器的电流检测输入端连接，所述第二电阻的第二端与所述MOS开关的第二源极连接以及电路参考地连接，所述电压检测器的放电控制端与所述MOS开关的第一栅极连接，所述电压检测器的充电控制端与所述MOS开关的第二栅极连接。

3.根据权利要求2所述的电子锁电池充放电保护电路，其特征在于，所述充电管理模块包括第三电阻、第二电容和充电器；

其中，所述第二电容的第一端与所述电子锁电池的正极、所述第一电阻的第一端和所述充电器的电池连接端连接，所述第三电阻的第一端与所述充电器的电流检测端连接，所述第二电容的第二端、所述第三电阻的第二端、所述充电器的接地端与所述电路模拟地连接，所述充电器的电压输入端和使能输入端与所述USB接口连接。

4.根据权利要求3所述的电子锁电池充放电保护电路，其特征在于，所述电路还包括灯光显示模块；

其中，所述灯光显示模块的输入端与所述电压输入端连接，所述灯光显示模块的输出端分别与所述充电器的充电完成指示端和充电状态指示端连接；

所述充电状态指示端在充电过程中为低电平，未充电或充电完成时为高阻态；

所述充电完成指示端在充电完成时为低电平，充电未完成时为高阻态；

所述灯光显示模块用于在所述充电完成指示端为低电平时接通对应指示灯以通过灯光提示用户电池已完成充电；

所述灯光显示模块用于在所述充电状态指示端为低电平时接通对应指示灯以通过灯光提示用户电池正在充电。

5.根据权利要求4所述的电子锁电池充放电保护电路，其特征在于，所述灯光显示模块包括第一二极管、第二二极管、第四电阻和第五电阻；

其中，所述第一二极管的阳极和第二二极管的阳极与所述USB接口和所述电压输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述第四电阻的第一端连接，所述第二二极管的阴极与所述第五电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述充电状态指示端连接，所述第五电阻的第二端与所述充电完成指示端连接。

6.根据权利要求5所述的电子锁电池充放电保护电路，其特征在于，所述电路还包括第六电阻和第三电容；

其中，所述第六电阻的第一端与所述USB接口连接，所述第六电阻的第二端与所述第三电容的第一端、所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极和所述电压输入端连接，所述第三电容的第二端与所述电路模拟地连接。

7.根据权利要求3-6任一项所述的电子锁电池充放电保护电路，其特征在于，所述充电器的型号为TP4056。

8.根据权利要求2-6任一项所述的电子锁电池充放电保护电路，其特征在于，所述电压检测器的型号为DW01B。

9.根据权利要求5所述的电子锁电池充放电保护电路，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管均为型号为SOD323的贴片发光二极管。

10.一种电子锁，其特征在于，所述电子锁包括如权利要求1-9任一项所述的电子锁电池充放电保护电路。