专利名称:一种电池充电端口的反接及短路保护装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电池充电端口的反接及短路保护装置，把过压检测电路并联在充电正端和充电负端之间，充电正端与电池组正端连接，充电负端通过放电电流检测电路、放电电流关断场效应管、充电保护场效应管与电池组负端连接，充电保护场效应管的S极连接放电电流关断场效应管的S极，放电电流关断场效应管的D极连接充电负端，放电电流关断场效应管由方波发生电路及放电电流检测电路共同控制。该保护装置能够在充电端口上有放电方向的电流时、检测到充电端口的电压超过设定值时、反向的充电电压连接至充电端口时，保护电池组及电路，使电池的安全性得到了保障。
【专利说明】一种电池充电端口的反接及短路保护装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电池充电保护领域，具体是一种电池充电端口的反接及短路保护
目.0
【背景技术】
[0002]随着锂电池技术的发展及环保的要求，越来越多的动力型的设备，如电动自行车、电动摩托车、电动工具等，都采用锂电池作为供电电源。动力型设备的特点是放电电流比较大，充电电流相对比较小。为节省锂电池保护线路的成本及减小放电过程中的损耗，通常动力型的电池都将充电及放电端子分开成两个独立的端口，放电端口可以大电流放电且只用于放电，充电端口只适用于小电流充电。当充电端口被无意地连接到动力型设备上放电，或端口正负极性短路时，过大的放电电流有损坏充电保护线路的可能。
[0003]因动力型电池充电端口通常选用为数不多的几种接口，使用者可能会将极性不正确或充电电压不正确的充电设备给电池充电，大多数动力型电池的保护线路没有对充电电压的限制线路及防止充电设备反接的线路，电池的安全性得不到保障。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种电池充电端口的反接及短路保护装置，当在充电端口连接充电电压且有放电电流时，关断放电电流关断开关，使充电端口不能再对外放电；当检测到充电端口的电压超过设定值时，控制充电电流关断开关关断；当反向的充电电压连接至充电端口时，自动关断充电端口与电池的连接；当充电端口上没有充电电压时，自动停止给保护装置电路供电，实现零功耗。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006]一种电池充电端口的反接及短路保护装置，包括供电稳压电路、过压检测电路、放电电流检测电路、方波发生电路、充电保护场效应管、放电电流关断场效应管和放电电流关断场效应管驱动电路；所述放电电流关断场效应管由放电电流关断场效应管驱动电路驱动；所述过压检测电路并联在充电正端和充电负端之间，充电正端与电池组正端连接，充电负端通过放电电流检测电路、放电电流关断场效应管、充电保护场效应管与电池组负端连接，充电保护场效应管的S极连接放电电流关断场效应管的S极，放电电流关断场效应管的D极连接充电负端，放电电流关断场效应管由方波发生电路及放电电流检测电路共同控制接通或关断。
[0007]作为本实用新型进一步的方案:所述供电稳压电路包含限流电阻和稳压二极管，为其它单元电路提供稳定的电压，稳压二极管反向的钳压作用确保其它单元电路在充电设备反接时不会损坏。
[0008]作为本实用新型进一步的方案:所述充电保护场效应管和放电电流关断场效应管所用的场效应管均为金氧氧化物场效应管(MOSFET)。
[0009]作为本实用新型进一步的方案:所述方波发生电路与放电电流检测电路均采用运放实现，可以采用廉价的双运放或双运放以上结构的单个运放器件，实现电路的两种功能。
[0010]作为本实用新型进一步的方案:所述过压检测电路包含一个可控稳压源及两个分压电阻，检测的电压由两个分压电阻调节；当检测到电压超过设定值时，可控稳压源驱动三极管导通，控制充电保护场效应管的关断。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:该保护装置能够在充电端口有放电方向的电流时、检测到充电端口的电压超过设定值时、反向的充电电压连接至充电端口时，保护电池组及电路，使电池的安全性得到了保障；在充电端口上没有充电电压时，自动停止给保护装置电路供电，实现零功耗。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的电路框图；
[0013]图2为本实用新型的方波发生电路的电路图；
[0014]图3为本实用新型的方波发生电路的输出电压波形；
[0015]图4为本实用新型的放电电流检测电路的电路图；
[0016]图5为本实用新型的过压检测电路的电路图。
【具体实施方式】
[0017]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。
[0018]请参阅图1，充电正极端子连接到电池组正极，充电负极端子通过放电电流检测电路、放电电流关断场效应管Q45，充电保护场效应管Q43，电池保护检测电路连接到电池负极。放电电流关断场效应管Q45由方波发生电路及放电电流检测电路控制导通或关断，当方波发生电路及放电电流检测电路均输出高电平时，Q45导通；当方波发生电路或放电电流检测电路有任一方输出低电平时，Q45关断。充电保护场效应管Q43由电池保护检测电路及过压检测电路控制，当电池保护检测电路充电控制输出端且过压检测电路输出端均输出高电平时，Q43导通；否则Q43关断充电电流。
[0019]作为本实用新型进一步的方案:所述方波发生电路如图2所示，电路初始上电时，Cll电压为OV，运放Ul-A的反向输入端连接Cl I电压也为0V，U1-A的正向输入端由VCC通过R11、R13分压供电，Ul-A正向输入电压比反向输入电压大，运放输出接近VCC电压的高电平。此时，运放正向输入端电压约等于VCC减Dll电压降=VCC-0.7V，同时，运放输出电压通过RlO给Cll充电；随着充电时间的增加，Cll电压不断升高，当Cll的电压大于运放正向输入端的电压时，运放输出变为低电平，此时，运放正向输入端电压=VCORll/ (R11+R13)，同时，Cll通过RlO及R12与DlO的串联电路向运放输出端放电，随着放电时间增加，Cll电压降低，当Cll电压低于运放正向输入端电压时，运放输出电压翻转变成高电平。此过程不断重复。
[0020]通过增大RlO的阻值，减小R12的阻值，使电容充电时间运长于放电时间，从而使运放输出高电平的时间运长于低电平的时间，运放输出如图3所示电压波形。该输出电压高电平控制放电电流关断场效应管Q45导通，低电平控制放电电流关断场效应管Q45关断。较短时间的Q45关断时间可减小Q45关断时对充电效率的影响。
[0021]作为本实用新型进一步的方案:所述放电电流检测电路如图4所示，R24作为放电电流采样电阻，该电阻一端连接充电负端并通过R23连接至运放的反向输出端，另一端连接到U2-B供电地并接至Q45的D极；VCC电压通过R22、R25分压施加到运放U2-B正向输入端。上电瞬间，并联在R25上的C21可以确保U2-B先输出高电平，Q20导通使VCC的电压不能施加到运放反向输入端；当充电端口有放电电流时，R24上会产生充电负端方向为正向的电压，当电流足够大时R24上的电压大于R22的电压，运放输出低电平，Q20截止，VCC电压通过R20与R21串联，再与R23分压后，施加到运放反向输入端，电阻阻值选择R22 =R23，(R20+R21)略小于R25，可保证当U2-B检测到放电电流后，一直维持低电平输出，直至重新上电。
[0022]作为本实用新型进一步的方案:所述方波发生电路及放电电流检测电路运放的供电，由R43与Z41的稳压电路供给，该稳压电路可确保充电电压正向连接时，提供稳定的电压；在充电电压反向连接时，通过Z41的正向导通钳位作用，把反向电压限定在0.7V左右，使运放等单元电路不会发生损坏。
[0023]作为本实用新型进一步的方案:过压检测线路通过可控稳压源U30与R33-34构成电压检测电路，如图5所示，检测电路并联于充电正端及充电负端，检测电压可以通过R33与R34的阻值设定，检测电压=可控稳压源基准电压*(R33+R34)/R34。当充电端口电压大于检测电压时，Q31导通，再控制Q30导通，控制充电保护场效应管Q43关断，停止充电。
[0024]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0025]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种电池充电端口的反接及短路保护装置，包括供电稳压电路、过压检测电路、放电电流检测电路、方波发生电路、充电保护场效应管、放电电流关断场效应管和放电电流关断场效应管驱动电路；所述放电电流关断场效应管由放电电流关断场效应管驱动电路驱动；所述过压检测电路并联在充电正端和充电负端之间，充电正端与电池组正端连接，充电负端通过放电电流检测电路、放电电流关断场效应管、充电保护场效应管与电池组负端连接，充电保护场效应管的S极连接放电电流关断场效应管的S极，放电电流关断场效应管的D极连接充电负端。2.根据权利要求1所述的电池充电端口的反接及短路保护装置，其特征在于，所述供电稳压电路包含限流电阻和稳压二极管。3.根据权利要求1所述的电池充电端口的反接及短路保护装置，其特征在于，所述充电保护场效应管和放电电流关断场效应管所用的场效应管均为金氧氧化物场效应管。4.根据权利要求1所述的电池充电端口的反接及短路保护装置，其特征在于，所述过压检测电路包含一个可控稳压源及两个分压电阻。
【文档编号】H02H7-18GK204271621SQ201420773686
【发明者】李慧章 [申请人]李慧章