专利名称：一种后备电池的防止主回路反接的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种防反接的装置，尤其涉及一种后备电池的防止主回路反接的
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背景技术：
电源的不间断性是人类对通信的必然要求，但是，现实生活中不可避免的会出现 电源等供电设备的中断，从而影响了电器的正常使用及人们的生活。基于二次电池的基站后备电池能够在市电掉电的情况下能及时给通信设备供电， 在一定时间内可以保证通信的不问断。二次电池也逐渐由笨重的铅酸电池过渡到轻便的锂 离子电池、动力电池等，所以，二次电池作为后备电池被广泛的应用于各种电子设备中。例 如，笔记本电脑在家用时直接接市电，可以同时对其内的后备电池充电，当突然断电时，可 由其内的后备电池供电。为防止非专业人员的误操作，反接保护是后备电池的一项重要保护要求。现有技 术中通过是采用防呆端子来防反接，但是其仅仅是在某一端子的连接上防反接，而不能防 止主回路的反接，例如当二次电池所接入的主回路中，电源的正负极、与负载的正负极、及 充放电接口的正负端等的连接。而且，当电压较高电流较大的情况下，在主回路上实现电路 的智能防反接功能较为困难。目前应用于通信基站的后备电池多由48V高压的二次电池模块组成，由多节串联 使用的锂离子电池在保护电路的作用下进行充放电，为了安全和省电，二次电池在运输和 储存时均处于静态，不能对外部供电。在二次电池接入供电系统时都需要经过激活才能正 常充放电。目前，后备电池的激活通常是通过给充放电主回路上电来完成的，而充放电主回 路是与其它外部耗电设备及充电装置连接的，要统一在结构上防止反接比较复杂困难，而 在高压的二次电池的保护板上实现防反也是比较困难的。用高压防反二极管、TVS或损坏 保险丝来防止反接对内部保护电路的损害是目前的常用方案，但是这样的器件选择面小， 而且反复更换保险丝也是比较麻烦的，同时这样的防反接保护方案只是对后备电池的，一 旦主回路反接也很难避免对外部的耗电设备和供电设备没有损害。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中后备电池的主回路难以防反 接的缺陷，提供一种结构简单且成本较低的可以防止后备电池的主回路反接的装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种后备电池的防止主回 路反接的装置，其包括与外部电源及负载相连的用于后备电池充放电的充放电接口，还包 括连接于所述充放电接口与后备电池之间的用于控制后备电池充放电的电池控制模块、 用于激活电池控制模块的激活模块；其中，后备电池、电池控制模块、充放电接口、外部电 源、及负载构成充放电主回路，充放电接口的出线端连接有用于使充放电主回路通断的受控开关，所述受控开关与充放电接口的出线端之间连接有用于控制所述受控开关的断开与 闭合的开关控制模块；激活模块的输入端同时与外部电源及负载相连，其输出端与电池控 制模块的输入端相连。在所述的防止主回路反接的装置中，电池控制模块包括单片机U1、第一场效应管 Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3、第四场效应管Q4、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R7 ；其中， 单片机Ul的输入端与激活模块的输出端相连，第四场效应管Q4的栅极同时与单片机的输 出端及第三场效应管Q3的栅极相连，其漏极接地，其漏极与栅极之间连接电阻R7，其源极 通过电阻R5与第二场效应管的栅极相连；第三场效应管Q3的漏极接地，其栅极与漏极间连 接电阻R3，其源极依次通过电阻R2、R1与第一场效应管的源极相连；第一场效应管Ql的源 极与充放电接口的进线端相连，其栅极与电阻Rl及R2的连接点相连，其漏极与第二场效应 管的漏极相连，第二场效应管的源极与漏极间连接电阻R4，且其源极与后备电池相连。在所述的防止主回路反接的装置中，第一场效应管Ql及第二场效应管Q2均为P 型的，所述第三场效应管Q3及第四场效应管Q4均为N型的。在所述的防止主回路反接的装置中，所述激活模块包括依次与电池控制模块的输 入端相连的光耦、稳压防反电路、端口防雷电路、及激活端子。在所述的防止主回路反接的装置中，所述稳压防反电路包括二极管D及稳压管 ZD，二极管D的阳极与光耦中二极管的阴极相连，其阴极与端口防雷电路相连；稳压管ZD的 阳极与光耦中二极管的阳极相连，其阴极与端口防雷电路相连。在所述的防止主回路反接的装置中，端口防雷电路包括电容Cl、C2、C3，电阻R8、 R9，磁珠Li、L2，其中，激活端子的一端依次通过电阻R8及磁珠Ll后与二极管D的阴极相 连，激活端子的另一端依次通过电阻R9及磁珠L2后与稳压管ZD的阴极相连，电容Cl与电 容C2串联后与电容C3并联，电容C3的两端与所述激活端子的两端相连，且电容Cl与电容 C2的连接点接地。在所述的防止主回路反接的装置中，所述激活端子为防呆的激活端子。在所述的防止主回路反接的装置中，所述后备电池为镍氢电池、镍镉电池、或锂离 子电池。本实用新型提供的后备电池的防止主回路反接的装置，其通过独立于充放电主回 路的激活模块激活电池控制模块，再通过充放电主回路上的开关控制模块根据充放电接口 输出的电压判断是否反接，以通过受控开关控制整个主回路的开启和关断状态，从而控制 后备电池与充放电主回路的开闭，当充放电主回路反接时，后备电池与充放电回路断开以 避免危险，从而有效的防止后备电池主回路的反接，且电路结构简单、成本较低。
图1是本实用新型提供的后备电池的防止主回路反接的装置的结构示意图；图2是本实用新型提供的后备电池的防止主回路反接的装置的一优选实施例的 电路原理图；图3为图2所示意的实施例中电池控制模块7的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下 结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。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。参见图1至图3，图1为本实用新型提供的后备电池1的防止主回路反接的装置的 结构示意图；图2为一优选实施例的电路原理图，图3为图2所示意的实施例中电池控制模 块7的电路原理图。本实用新型提供的后备电池的防止主回路反接的装置，其应用于既能由外部电源 供电，也可以由后备电池供电的电子设备，本实用新型提供的装置包括用于后备电池1充 放电的充放电接口 2、用于控制后备电池充放电的电池控制模块7、用于激活电池控制模块 7的激活模块8、受控开关5、及与受控开关5相连的开关控制模块6。其中，后备电池、电池 控制模块、充放电接口、外部电源、及负载构成充放电主回路。激活模块的输入端与外部电 源及负载相连以被供电，激活模块的输出端与电池控制模块的输入端相连，以激活电池控 制模块，进而激活电池进行充放电。电池控制模块连接于后备电池与充放电接口的输入端 之间。充放电接口的出线端与外部电源及负载之间的回路上连接有受控开关，以控制充放 电接口后序回路的通断。开关控制模块连接于受控开关与充放电接口的出线端之间，其根 据充放电接口输出的电压来判断控制受控开关是否闭合。见图2及图3，在该实施例中，充放电接口 2为一四端口接口，其按照极性具有两个 进线端及两个出线端。受控开关5为常开开关，其一端与充放电接口 2的出线端的一个接 口相连，其另一端同时与外部电源3及负载4相连，充放电接口 2的出线端的另一接口同时 与外部电源3及负载4相连，且充放电接口 2的出线端与开关控制模块6相连；激活模块8 的输入端同时与外部电源3及负载4相连，其输出端与电池控制模块7的输入端相连，电池 控制模块7的输出端同时与四端口接口的进线端及后备电池1相连。电池控制模块7包括单片机U1、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应 管Q3、第四场效应管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、及电阻R7，其中，第四场效应管 Q4的栅极同时与单片机的输出端及第三场效应管Q3的栅极相连，其漏极接地，其漏极与栅 极之间连接电阻R7，其源极通过电阻R5与第二场效应管的栅极相连；第三场效应管的漏极 接地，其栅极与漏极间连接电阻R3，其源极依次通过电阻R2、Rl与第一场效应管的源极相 连；第一场效应管的源极与充放电接口 2的进线端相连，其栅极与电阻Rl及R2的连接点相 连，其漏极与第二场效应管的漏极相连，第二场效应管的源极与漏极间连接电阻R4，且其源 极与后备电池1相连，单片机Ul的输入端与激活模块8的输出端相连，第一场效应管Ql及 第二场效应管Q2均为P型的，所述第三场效应管Q3及第四场效应管Q4均为N型的。其中，激活模块8包括依次与电池控制模块7的输入端相连的光耦、稳压防反电路 81、端口防雷电路82、及激活端子83。端口防雷电路82包括电容Cl、电容C2、电容C3、电阻 R8、电阻R9、磁珠Li、及磁珠L2，其中，电容Cl与电容C2串联后与电容C3并联，电容C3与 所述激活端子83相连，电容Cl的一端依次通过电阻R8及磁珠Ll后与二极管D相连，电容 C2的一端依次通过电阻R9及磁珠L2后与稳压管ZD相连，电容Cl的另一端与电容C2的另 一端均接地。稳压防反电路81包括二极管D及稳压管ZD，二极管D的阳极与光耦中二极 管的阴极相连，其阴极与端口防雷电路82相连；稳压管ZD的阳极与光耦中二极管的阳极相连，其阴极与端口防雷电路82相连。本实用新型的电路工作原理结合上述实施例说明如下由于各种原因，会出线负 载接反、或外部电源接反、或连通后备电池与外部电源及负载的充放电接口接反，于是出现 充放电主回路反接以致带来损坏电路的危险。由于后备电池1在运输、储存等多数情况下 均处于静态，不能对外部供电。在后备电池1接入供电系统时都需要经过激活才能正常充 放电。激活模块8通过外部电源3上电后，电信号经激活端子83通过端口防雷电路82、稳 压防反电路81、及光耦，则光耦输出以驱动电池控制模块7，电池控制模块7包括单片机，其 控制电池与充放电主回路的导通与关闭。例如，当后备电池过充或放电过多以致电量不足 时，电池控制模块中场效应管断开，以致后备电池与充放电接口之间断开。当单片机导通可 以充电或放电时，四个场效应管依次导通以接通充放电主回路。从而使后备电池1与充放 电接口 2连通，充放电接口 2输出一定的电压。开关控制模块6包含采集电压的采样电路、对采集到的电压进行判断的并发出控 制信号的芯片，当检测到的电压满足要求时其使开关闭合，使主回路导通。当充放电主回路 没有反接时，检测到的电压为正电压，则开关控制模块使受控开关导通，当充放电主回路反 接时，检测到的电压为负电压，则开关控制模块使受控开关断开，则后备电池与后序电路断 开，从而避免危险。其中，磁珠Ll、L2可以防端口的静电；电阻R8、R9实现了激活电路的限流作用，限 制了雷击时的电流冲击。电容C1、C2实现静电的泄放和共模雷击的电流的泄放；电容C3实 现静电和差模雷击的泄放。如果激活端子83接反，则稳压防反电路81中二极管无法导通， 所以稳压防反电路81中的二极管D防止了激活端子83正负极接反而损坏内部电路设施； 稳压管ZD防止外部电源3低压或电压不稳时，出现激活模块8的反复启动，当外部电源3 电压没有达到稳压管的稳压值时，激活回路不导通，不能激活电池控制模块7，无法接通二 次电池。光藕U在激活模块8和二次电池之间起到开关的作用，同时该光藕使二次电池内 部电源与外部电源3隔离开来，避免了电平不一等问题给内部控制系统带来的影响。优选 地，激活端子83也可以采用结构上防呆的端子，后备电池为镍氢电池、镍镉电池、或锂离子 电池。本装置的优点在于，其提供的后备电池的防主回路反接的装置，不但实现了二次 电池的防反保护，也避免了二次电池主回路反接对外部耗电设备和供电设备的损害。其避 免使用高压的防反二极管、TVS，而是采用简单的磁珠等元件，其通过结构简单且成本较低 的独立于充放电主回路的激活装置实现了主回路的防反功能。同时该激活装置选用常用的 器件从电路上实现了激活装置的防静电防雷和防反功能，由于该激活装置只是针对二次电 池模块，激活端子不需要耐很高的电压，也不需要经过很大的电流。所以，本实用新型提供 的装置可以有效的防止后备电池主回路反接，且其结构简单、成本较低、提高了后备电池产 品的安全性。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种后备电池的防止主回路反接的装置，包括与外部电源及负载相连的用于后备电池充放电的充放电接口，其特征在于，还包括连接于所述充放电接口与后备电池之间的用于控制后备电池充放电的电池控制模块、用于激活电池控制模块的激活模块；其中，后备电池、电池控制模块、充放电接口、外部电源、及负载构成充放电主回路，充放电接口的出线端连接有用于使充放电主回路通断的受控开关，所述受控开关与充放电接口的出线端之间连接有用于控制所述受控开关的断开与闭合的开关控制模块；激活模块的输入端同时与外部电源及负载相连，其输出端与电池控制模块的输入端相连。
2.如权利要求1所述的后备电池的防止主回路反接的装置，其特征在于，所述电池控 制模块包括单片机U1、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3、第四场效应管 04、电阻1 1、1 2、1 3、1 4、1 5、1 7 ；其中，单片机Ul的输入端与激活模块的输出端相连，第四场效应管Q4的栅极同时与 单片机的输出端及第三场效应管Q3的栅极相连，其漏极接地，其漏极与栅极之间连接电阻 R7，其源极通过电阻R5与第二场效应管的栅极相连；第三场效应管Q3的漏极接地，其栅极 与漏极间连接电阻R3，其源极依次通过电阻R2、Rl与第一场效应管的源极相连；第一场效 应管Ql的源极与充放电接口的进线端相连，其栅极与电阻Rl及R2的连接点相连，其漏极 与第二场效应管的漏极相连，第二场效应管的源极与漏极间连接电阻R4，且其源极与后备 电池相连。
3.如权利要求2所述的后备电池的防止主回路反接的装置，其特征在于，所述第一场 效应管Ql及第二场效应管Q2均为P型的，所述第三场效应管Q3及第四场效应管Q4均为 N型的。
4.如权利要求1所述的后备电池的防止主回路反接的装置，其特征在于，所述激活模 块包括依次与电池控制模块的输入端相连的光耦、稳压防反电路、端口防雷电路、及激活端子。
5.如权利要求4所述的后备电池的防止主回路反接的装置，其特征在于，所述稳压防 反电路包括二极管D及稳压管ZD，二极管D的阳极与光耦中二极管的阴极相连，其阴极与端 口防雷电路相连；稳压管ZD的阳极与光耦中二极管的阳极相连，其阴极与端口防雷电路相 连。
6.如权利要求5所述的后备电池的防止主回路反接的装置，其特征在于，所述端口防 雷电路包括电容Cl、C2、C3，电阻R8、R9，磁珠Li、L2，其中，激活端子的一端依次通过电阻 R8及磁珠Ll后与二极管D的阴极相连，激活端子的另一端依次通过电阻R9及磁珠L2后与 稳压管ZD的阴极相连，电容Cl与电容C2串联后与电容C3并联，电容C3的两端与所述激 活端子的两端相连，且电容Cl与电容C2的连接点接地。
7.如权利要求4所述的后备电池的防止主回路反接的装置，其特征在于，所述激活端 子为防呆的激活端子。
8.根据上述权利要求中任一项所述的后备电池的防止主回路反接的装置，其特征在 于，所述后备电池为镍氢电池、镍镉电池、或锂离子电池。
专利摘要本实用新型提供了一种后备电池的防止主回路反接的装置，包括与外部电源及负载相连的充放电接口，连接于所述充放电接口与后备电池之间的用于控制后备电池充放电的电池控制模块、用于激活电池控制模块的激活模块；后备电池、电池控制模块、充放电接口、外部电源、及负载构成充放电主回路，充放电接口的出线端连接有用于使充放电主回路通断的受控开关，所述受控开关与充放电接口的出线端之间连接有用于控制所述受控开关的断开与闭合的开关控制模块；激活模块的输入端同时与外部电源及负载相连，其输出端与电池控制模块的输入端相连。本实用新型提供的装置通过电池控制模块及激活模块可以有效的防止后备电池的主回路的反接，从而避免电路受损。
文档编号H02H11/00GK201639290SQ20102012260
公开日2010年11月17日 申请日期2010年2月27日 优先权日2010年2月27日
发明者代祥军, 潘秋平, 郑庆飞 申请人:比亚迪股份有限公司