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电池过放电保护电路

2018年06月20日 综合电路图 暂无评论 阅读 1,300 次

电池过放保护电路图:

(点击图片可查看高清原图!)

 

电路功能介绍:

本例电路可运用在蓄电池作为后备电源的电子设备中。当电网断电后,后备电池开始对设备进行供电,这时,必须设置电池过放电保护电路。最简单的办法就是设置一个电压保护阀值,当电池电压降到这个阀值之后,自动断开回路,停止对负载供电。

但是由于负载被断开之后,电池端电压会迅速升高至阀值电压以上,于是电池又被重新接入电路给负载供电,此后就会重复“断开—接通—断开—接通”的振荡过程,直到电池的彻底耗尽。这对电池的寿命会产生很大的影响,甚至损坏电池。

所以,本例设计了一款带有自动滞回功能的自动保护电路,这样可以设置两个电压门限,避免产生振荡,又因为这两个门限可以通过电阻任意设置,因此运用场合非常广泛。

 

电路工作过程:

我们给电路设置的两个门限电压为:UTH1和UTH2(UTH1>UTH2),这样可以形成一个滞回区,如下图所示:

1、当电池电压UBAT正常时,P-MOSFET Q1的GS电压为负值(至于负多少,通过电阻R6和D1来计算),使Q1导通;

2、此时电池电压UBAT是大于UTH1的,所以比较器输出高电平,三极管Q4导通,使得P-MOSFET的GS也为负值,Q2导通,电池与负载接通。

3、同时,比较器输出高电平,使N-MOSFET Q3导通,将电阻R3短路,使电路的门限值降为UTH2。这样电池在供电过程中,即使电压下降到UTH1以下,只要不低于UTH2,比较器还是输出高电平,电池与负载还是接通状态。

4、当电池电压慢慢下降使电压低于UTH2时,比较器输出低电平,三极管Q4截止,P-MOSFET也截止,电池与负载断开连接。

5、同时,比较器输出的低电平,也是N-MOSFET Q3截止,电路的门限值恢复至UTH1。

6、这个时候,电池电压虽然会快速回升(电池特性),但由于达不到UTH1的门限值,所以比较器仍然保持低电平,负载仍然被断开。只有当电池被充电后电压升高到UTH1以上才会再次接通负载。这样避免了整个电路的振荡,保护了负载和电池。

 

解释:

1、虽然绝大多数的比较器中都有滞回电路,但通常内部滞回电压(UTH1-UTH2)只有5mV到10mV,根本不可能用于电池的过放电保护。

2、本例图中,利用比较器的输出控制N-MOSFET的导通和关断,自动调节比较电压的参考值,使电池电压在不同的区间时,被比较的门限电压在UTH1和UTH2之间转化。

3、比较门限值的计算。

(1)、当比较器输出低电平,N-MOSFET截止时,此时的门限电压为UTH1:

(2)、当比较器输出高电平,N-MOSFET导通时,此时的门限电压为UTH2:

注:其中2.5V为稳压管电压。

4、比较器3脚的电压由电池电压决定,当电池电压随着给负载供电,该电压值会发生变化,也可以理解为R4,R5采样电池电压与门限值进行比较。

 

注意:

在实际的电池供电系统中,要尽量做到低功耗,所以本电路中的稳压管,和比较器尽量选取低功耗器件。

 

 



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