一种保护锂电池过放电的电子开关电路的制作方法

本实用新型涉及一种保护锂电池过放电的电子开关电路，属于土木工程领域，应用于结构安全健康监测行业。

背景技术：

现有技术：目前锂电池因具有高储存能量密度、使用寿命相对较长、具备高功率承受力、使用寿命长、高低温适应性强、绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质，故被大量的应用于目前大多数数码、仪器仪表等电子设备。但是锂电池也有过放电的缺点，即当设备过度的放电导致锂电池电压低于锂电池的放电终止电压时，导致锂电池下次无法启动或无法充电的情况，虽然目前锂电池内部都内置过放电保护电路，但是过度放电也可能造成电压过低引起的保护电路无法启动的现象：即电池电压、电流达不到启动保护电路的时候，保护电路不能导通，造成了电池有电出不来，充电又无法充进去的现象。而且长期的过度放电也会极大的减少锂电池的寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种保护锂电池过放电的电子开关电路，当系统判断到锂电池电量低于终止电压时，系统通过逻辑引脚强制关断系统电源，从而保护锂电池不过放电，极大地提高了锂电池的寿命和系统的可靠性。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种保护锂电池过放电的电子开关电路，它包括：电子开关、线性稳压器、微控制器、锂电池电压取样电路、锂电池、拨动开关；

所述电子开关与拨动开关连接，拨动开关与电子开关连接、电子开关与线性稳压器连接，线性稳压器与微控制器连接，微控制器通过锂电池电压取样电路与锂电池连接，微控制器与电子开关连接。

当拨动开关打通时，电子开关使得系统在短时间内能够正常启动，并且微控制器读取锂电池电压取样电路跟锂电池放电终止电压比较再去控制电子开关的通断状态达到保护锂电池的目的。

电子开关使得系统在短时间内能够正常启动；

微控制器通过逻辑电平控制电子开关的通断状态；

锂电池通过锂电池电压取样电路将锂电池当前电压值输出给微控制器；

微控制器经过采样锂电池电压取样电路跟锂电池放电终止电压比较。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过使用一种新型自锁电子开关的电路设计，实现对系统的锂电池过放电保护，从而极大地提高了锂电池的使用寿命，预计从原来的2年可提高至5年到6年。

附图说明

图1为本实用新型的连接示意图；

图2为本实用新型的子开关电路示意图；

图3为本实用新型的线性稳压器电路；

图4为本实用新型的锂电池电压取样电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述：

一种保护锂电池过放电的电子开关电路，它包括：电子开关1、线性稳压器2、微控制器3、锂电池电压取样电路4、锂电池5、拨动开关6；

所述电子开关1与拨动开关6连接，拨动开关6与电子开关1连接、电子开关1与线性稳压器2连接，线性稳压器2与微控制器3连接，微控制器3通过锂电池电压取样电路4与锂电池5连接，微控制器3与电子开关1连接。

当拨动开关打通时，电子开关使得系统在短时间内能够正常启动，并且微控制器读取锂电池电压取样电路跟锂电池放电终止电压比较再去控制电子开关的通断状态达到保护锂电池的目的。

附图1说明：结合电路图附图2，在拨动开关6打开的一瞬间，R114两端的电压足够让Q7启动，并且使得MOSFET管T12导通，这样锂电池电压就通过T12输入到下一级即附图3，附图3是线性稳压器输出给微控制器3提供稳定电压+3.3V，这样微控制器启动后，微控制器首先通过内部模数转换器读取锂电池电压取样电路附图4的输出，并与程序内设定的终止电压进行比较，根据锂电池电压取样电路与终止电压的比较结果，来决定微控制器3对电子开关1是启动自锁还是关断自锁。

本实用新型的原理：本实用新型采用自锁的电子开关原理，首先通过拨动开关接通电路使系统上电，锂电池电源通过R113和R114对C103充电，根据RC电路的瞬态分析可知，在上电一瞬间，C103相当于短路，R114两端电压等于锂电池电压U*R114/（R113+R114），即相当于在R113和R114串联电路中，R114上的分压。这个电压可以通过设定R113和R114的阻值来满足NPN三极管Q7的饱和开启电压Vbe(sat)，随着时间推进，R114上的电压会越来越小，C103两端的电压会越来越大，通过计算，只要当R114上的压降在使得Q7截止前，能够让微控制器通过R116置高电平使得电子开关自锁，那么整个系统就可以成功启动。在微控制器通过R116对电子开关自锁前，会先通过微控制器自带的模数转换器对锂电池电压取样电路的输出进行采样计算，并与锂电池的终止电压比较，当取样电压大于锂电池的终止电压时，系统正常启动，当取样电压低于锂电池的终止电压时，微控制器将R116置低电平，使得电子开关关断，从而切断锂电池继续放电。

该实用新型专利在实施过程中，首先微控制器采用内置ADC（模数转换器）功能的即可，ADC位数一般为10~12位；线性稳压器采用常规5~12V输入，3.3V输出，能够提供给微控制器稳定电压的即可；电子开关部分，MOSFET尽量采用导通电阻低的，导通电阻100多毫欧，这样电子开关上的损耗会低一些有利于系统低功耗，三极管采用普通的小功率三极管即可等。另外在选择R113、R114、C103的数值时，需要计算出使得Q7导通的最低电压持续时间，需要保证该时间大于微控制器的启动时间，并留有2~5倍的余量，否则可能在Q7截止后，微控制器还没有启动导致系统启动失败。微控制器程序逻辑部分，在拨动开关启动系统后，微控制器在Q7截止前进行工作，并且第一外设事务就是读取锂电池电压是否满足要求，如果满足，则通过R116自锁电子开关，使得系统正常工作，否则关闭电子开关。同时系统在正常工作过程中，需要每隔5分钟对锂电池电量进行采集，并判断，当电量低于终止电压时，可以通过显示器或其他方式提醒电量低，请充电，并延时5秒后，通过R116将电子开关关断，从而保护锂电池过放电。