一种空载输出满足安规电压的控制电路的制作方法

本实用新型涉及电动车充电技术领域，具体涉及一种空载输出满足安规电压的控制电路。

背景技术：

目前在行业内电动自行车充电器在空载时输出电解电容两端的电压是高于42.4v的，不满足iec60335-1要求；现市场上充电器空载时输出插头上为0v，但前端防反接的mosfet或者scr一旦失效(短路击穿)输出插头上电压将超过安规要求的42.4v而对用户造成不可避免的伤害；所以在做安规认证(ce)时，认证机构认为输出端用于防反接保护的mosfer或者scr不具备真正的隔离作用，必须要求输出电解电容上的电压要小于42.4v方可符合安规认证对空载电压的要求。

现有技术中输出电解电容上的控制电路如附图1所示，该控制电路包括运放电压电路，运放电压电路中包括一个运算放大器u12，该运算放大器u12的同相输入端通过电阻r96与参考电压vref连接，而参考电压vref一般为2.5v，这样，当运算放大器u12的同相输入端输入2.5v电压时，运放电压电路的输出电压值将达到60v，远远大于安规要求的42.4v，从而有可能对使用者造成伤害。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种空载时能够使得运放电压电路的输出电压值始终小于42.4v的空载输出满足安规电压的控制电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种空载输出满足安规电压的控制电路，包括运放电压电路，所述运放电压电路中包括运算放大器u12，还包括电池连接信号检测电路和基准电压控制电路；

所述电池连接信号检测电路的输入端用于与锂电池进行连接，所述电池连接信号检测电路的输出端与所述基准电压控制电路的输入端alert连接，以使得所述电池连接信号检测电路的输入端与锂电池连接时能够输出低电压信号给所述基准电压控制电路，且在所述电池连接信号检测电路的输入端未与锂电池连接时能够输出高电压信号给所述基准电压控制电路；

所述基准电压控制电路的输出端与所述运算放大器u12的同相输入端连接，所述运算放大器u12的同相输入端还通过电阻r96与参考电压vref连接，所述参考电压vref为2.5v，所述基准电压控制电路的输入端alert在接收到高电压时将所述运算放大器u12的同相输入端通过电阻r171接地，且所述基准电压控制电路的输入端在接收到低电压时与所述运算放大器u12的同相输入端断开，所述电阻r171与所述电阻r96阻值的比值小于2.37。

本实用新型的工作原理是：当电池连接信号检测电路与锂电池进行连接时，电池连接信号检测电路输出低电压信号给基准电压控制电路，使得基准电压控制电路与运算放大器u12的同相输入端断开，运放电压电路的工作状态与现有技术的一致。

当空载情况，电池连接信号检测电路与锂电池未进行连接时，电池连接信号检测电路输出高电压信号给基准电压控制电路，此时基准电路控制电路将运算放大器u12的同相输入端通过电阻r171进行接地，这样就使得参考电压vref通过电阻r96和电阻r171接地，电阻r96和电阻r171对参考电压vref进行了分压，由于电阻r171与电阻r96阻值的比值小于2.37，故根据电阻对电压的分压原理可以得到电阻r171与运算放大器u12同相输入端连接点处的电压将小于1.76v，由此可以等比例运算得到运放电压电路的输出电压值为60/2.5*1.76<42v，由此满足安规电压小于42.4v的要求，使得该输出电压不会对使用者造成伤害。

优选的，所述基准电压控制电路包括电阻r162、电阻r163、电阻r164、电阻r165、电阻r166、电阻r167、电阻r168、电阻r169、电阻r170、电阻r171、基准电压源u13、稳压二极管z6、三极管q2和mosfet场效应管q1；

所述电阻r165、所述电阻r168和所述电阻r170依次串联连接，且所述电阻r165远离其连接所述电阻r168的一端用于与所述电池连接信号检测电路的输出端连接，所述电阻r170远离其连接所述电阻r168的一端接地；所述基准电压源u13的参考端连接在所述电阻r168和所述电阻r170之间，所述基准电压源u13的阳极接地，所述基准电压源u13的阴极通过电阻r166与+12v电源连接，所述基准电压源u13的阴极还与所述稳压管z6的阴极连接，所述稳压管z6的阳极与所述电阻r169的一端连接，所述电阻r169的另一端同时与所述电阻r162的一端和所述三极管q2的基极连接，所述电阻r162的另一端接地，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q2的集电极通过电阻r167与+3.3v电源连接，所述三极管q2的集电极还与所述电阻r163的一端连接，所述电阻r163的另一端同时与所述电阻r164的一端和所述mosfet场效应管q1的栅极，所述mosfet场效应管q1的源极接地，所述mosfet场效应管q1的漏极通过电阻r171与所述运算放大器u12的同相输入端连接。

这样，当未连接蓄电池时，电池连接信号检测电路输出高电压信号到基准电压控制电路，该高电压经过电阻r165、电阻r168和电阻r170分压使得电阻r170上的电压大于基准电压源u13的参考电压，此时+12v电源通过电阻r166为基准电压源u13提供工作电流，此时基准电压源u13的阴极输出小于稳压二极管z6稳定电压的电压值，此时稳压二极管z6断开，使得电阻r169和电阻r162上无电流流过，即电阻r162上电压为0v；三极管q2的基极电压为0v，小于其导通电压0.7v，三极管q2无法导通，此时+3.3v电源通过r167、电阻r163和电阻r164分压后到mosfet场效应管q1栅极，并使得mosfet场效应管q1导通，此时电阻r171相当于被连接到地gnd；参考电压vref的值为2.5v，该电压通过电阻r96和电阻r171分压使得运算放大器u12的同相输入端电平降低到1.76v以下，此时按比例计算对应输出电压为60/2.5*1.76<42v，由此即满足法规iec60335-1要求的空载电压小于42.4v的要求。

优选的，所述电池连接信号检测电路包括依次串联连接的电阻r92、电阻r27、电阻r45、电阻r141和电阻r51，所述电阻r92远离其连接所述电阻r27的一端与电源vcc连接，所述电阻r51远离其连接所述电阻r141的一端接地，所述电池连接信号检测电路还包括稳压二极管z5，所述稳压二极管z5的阳极接地，所述稳压二极管z5的阴极连接在所述电阻r45和所述电阻r27之间，且所述基准电压控制电路的输入端连接在所述电阻r92和所述电阻r27之间。

这样，当电池连接信号检测电路未与蓄电池进行连接时，电源vcc经过电阻r92、电阻r27、电阻r45、电阻r141和电阻r51分压后在电阻r92和电阻r27之间输出高电压信号到基准电压控制电路，当电池连接信号检测电路与蓄电池进行连接时，蓄电池内部具有1kω的电阻，该电阻将连接在电阻r92和电阻r27的连接点与地之间，由此使得电阻r92和电阻r27之间的电压值减小，基准电压控制电路的输入端得到低电压信号。

优选的，所述电阻r92的阻值为2k，所述电阻r27的阻值为5.1k，所述电阻r45的阻值为1k，所述电阻r141的阻值为5.1k，所述电阻r51的阻值为10k，所述稳压二极管z5的稳定电压为5.1v。

这样，当未接蓄电池时，电阻r92和电阻r27连接点处的电压为14v，该14v电压将输入到基准电压控制电路的输入端alert，当接上蓄电池后，由于蓄电池内部1kω电阻的作用，将使得电阻r92和电阻r27连接点处的电压为降低到5v，该5v电压也将输入到基准电压控制电路的输入端alert。

优选的，所述电阻r165的阻值为100k，所述电阻r168的阻值为91k，所述电阻r170的阻值为100k，所述电阻r166的阻值为5.1k，所述电阻r169的阻值为100k，所述电阻r162的阻值为1k，所述电阻r167的阻值为1k，所述电阻r163的阻值为1k，所述电阻r164的阻值为10k，所述电阻r171的阻值为7.5k，所述电阻r96的阻值为5.1k，所述参考电压vref为2.5v，所述三极管q2为npn型三极管，所述mosfet场效应管q1为n沟道的mosfet场效应管，所述稳压二极管z6的稳定电压为5.1v。

这样，当空载为连接上蓄电池时，基准电压控制电路的输入端alert信号为14v，经过电阻r165、电阻r168和电阻r170分压使得电阻r170上的电压大于2.495v(该电压为基准电压源u13的内部参考电压)，同时电阻r166为基准电压源u13工作提供条件，此时基准电压源u13的阴极输出低电平(实测小于2.5v)，小于稳压二极管z6的稳压值5.1v，所以电阻r169和电阻r162上无电流流过，即电阻r162上电压为0v；三极管q2的基极电压为0v，小于其导通电压0.7v，三极管q2无法导通(集电极c和发射极e间呈开路状态，等效电阻rce=∞)，此时+3.3v电源通过电阻r167、电阻r163和电阻r164分压2.75v供到mosfet场效应管q1的栅极，mosfet场效应管q1的导通电压vgs_th为1.1~2.1v，此时mosfet场效应管q1导通，电阻r171相当于被连接到地gnd；参考电压vref为2.5v，该电压通过电阻r96和电阻r171分压使得运算放大器u12的同相输入端电平降低到1.5v，此时按比例计算对应输出电压为60/2.5*1.5=36v，即满足法规iec60335-1要求的空载电压小于42.4v的要求。

优选的，在所述电阻r170的两端并联连接有电容c62，所述电阻r164的两端并联连接有电容c61，在参考电压vref与地之间设有电容c63。

这样，电容用于对应位置的滤波和抗干扰作用。

附图说明

图1为现有技术的控制电路图；

图2为本实用新型空载输出满足安规电压的控制电路中运放电压电路和基准电压控制电路的电路图；

图3为本实用新型空载输出满足安规电压的控制电路中电池连接信号检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图2和附图3所示，一种空载输出满足安规电压的控制电路，包括运放电压电路，所述运放电压电路中包括运算放大器u12，还包括电池连接信号检测电路和基准电压控制电路；

所述电池连接信号检测电路的输入端用于与锂电池进行连接，所述电池连接信号检测电路的输出端与所述基准电压控制电路的输入端alert连接，以使得所述电池连接信号检测电路的输入端与锂电池连接时能够输出低电压信号给所述基准电压控制电路，且在所述电池连接信号检测电路的输入端未与锂电池连接时能够输出高电压信号给所述基准电压控制电路；

所述基准电压控制电路的输出端与所述运算放大器u12的同相输入端连接，所述运算放大器u12的同相输入端还通过电阻r96与参考电压vref连接，所述参考电压vref为2.5v，所述基准电压控制电路的输入端alert在接收到高电压时将所述运算放大器u12的同相输入端通过电阻r171接地，且所述基准电压控制电路的输入端在接收到低电压时与所述运算放大器u12的同相输入端断开，所述电阻r171与所述电阻r96阻值的比值小于2.37。

本实用新型的工作原理是：当电池连接信号检测电路与锂电池进行连接时，电池连接信号检测电路输出低电压信号给基准电压控制电路，使得基准电压控制电路与运算放大器u12的同相输入端断开，运放电压电路的工作状态与现有技术的一致。

当空载情况，电池连接信号检测电路与锂电池未进行连接时，电池连接信号检测电路输出高电压信号给基准电压控制电路，此时基准电路控制电路将运算放大器u12的同相输入端通过电阻r171进行接地，这样就使得参考电压vref通过电阻r96和电阻r171接地，电阻r96和电阻r171对参考电压vref进行了分压，由于电阻r171与电阻r96阻值的比值小于2.37，故根据电阻对电压的分压原理可以得到电阻r171与运算放大器u12同相输入端连接点处的电压将小于1.76v，由此可以等比例运算得到运放电压电路的输出电压值为60/2.5*1.76<42v，由此满足安规电压小于42.4v的要求，使得该输出电压不会对使用者造成伤害。

优选的，所述基准电压控制电路包括电阻r162、电阻r163、电阻r164、电阻r165、电阻r166、电阻r167、电阻r168、电阻r169、电阻r170、电阻r171、基准电压源u13、稳压二极管z6、三极管q2和mosfet场效应管q1；

所述电阻r165、所述电阻r168和所述电阻r170依次串联连接，且所述电阻r165远离其连接所述电阻r168的一端用于与所述电池连接信号检测电路的输出端连接，所述电阻r170远离其连接所述电阻r168的一端接地；所述基准电压源u13的参考端连接在所述电阻r168和所述电阻r170之间，所述基准电压源u13的阳极接地，所述基准电压源u13的阴极通过电阻r166与+12v电源连接，所述基准电压源u13的阴极还与所述稳压管z6的阴极连接，所述稳压管z6的阳极与所述电阻r169的一端连接，所述电阻r169的另一端同时与所述电阻r162的一端和所述三极管q2的基极连接，所述电阻r162的另一端接地，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q2的集电极通过电阻r167与+3.3v电源连接，所述三极管q2的集电极还与所述电阻r163的一端连接，所述电阻r163的另一端同时与所述电阻r164的一端和所述mosfet场效应管q1的栅极，所述mosfet场效应管q1的源极接地，所述mosfet场效应管q1的漏极通过电阻r171与所述运算放大器u12的同相输入端连接。

这样，当未连接蓄电池时，电池连接信号检测电路输出高电压信号到基准电压控制电路，该高电压经过电阻r165、电阻r168和电阻r170分压使得电阻r170上的电压大于基准电压源u13的参考电压，此时+12v电源通过电阻r166为基准电压源u13提供工作电流，此时基准电压源u13的阴极输出小于稳压二极管z6稳定电压的电压值，此时稳压二极管z6断开，使得电阻r169和电阻r162上无电流流过，即电阻r162上电压为0v；三极管q2的基极电压为0v，小于其导通电压0.7v，三极管q2无法导通，此时+3.3v电源通过r167、电阻r163和电阻r164分压后到mosfet场效应管q1栅极，并使得mosfet场效应管q1导通，此时电阻r171相当于被连接到地gnd；参考电压vref的值为2.5v，该电压通过电阻r96和电阻r171分压使得运算放大器u12的同相输入端电平降低到1.76v以下，此时按比例计算对应输出电压为60/2.5*1.76<42v，由此即满足法规iec60335-1要求的空载电压小于42.4v的要求。

优选的，所述电池连接信号检测电路包括依次串联连接的电阻r92、电阻r27、电阻r45、电阻r141和电阻r51，所述电阻r92远离其连接所述电阻r27的一端与电源vcc连接，所述电阻r51远离其连接所述电阻r141的一端接地，所述电池连接信号检测电路还包括稳压二极管z5，所述稳压二极管z5的阳极接地，所述稳压二极管z5的阴极连接在所述电阻r45和所述电阻r27之间，且所述基准电压控制电路的输入端连接在所述电阻r92和所述电阻r27之间。

这样，当电池连接信号检测电路未与蓄电池进行连接时，电源vcc经过电阻r92、电阻r27、电阻r45、电阻r141和电阻r51分压后在电阻r92和电阻r27之间输出高电压信号到基准电压控制电路，当电池连接信号检测电路与蓄电池进行连接时，蓄电池内部具有1kω的电阻，该电阻将连接在电阻r92和电阻r27的连接点与地之间，由此使得电阻r92和电阻r27之间的电压值减小，基准电压控制电路的输入端得到低电压信号。

优选的，所述电阻r92的阻值为2k，所述电阻r27的阻值为5.1k，所述电阻r45的阻值为1k，所述电阻r141的阻值为5.1k，所述电阻r51的阻值为10k，所述稳压二极管z5的稳定电压为5.1v。

这样，当未接蓄电池时，电阻r92和电阻r27连接点处的电压为14v，该14v电压将输入到基准电压控制电路的输入端alert，当接上蓄电池后，由于蓄电池内部1kω电阻的作用，将使得电阻r92和电阻r27连接点处的电压为降低到5v，该5v电压也将输入到基准电压控制电路的输入端alert。

优选的，所述电阻r165的阻值为100k，所述电阻r168的阻值为91k，所述电阻r170的阻值为100k，所述电阻r166的阻值为5.1k，所述电阻r169的阻值为100k，所述电阻r162的阻值为1k，所述电阻r167的阻值为1k，所述电阻r163的阻值为1k，所述电阻r164的阻值为10k，所述电阻r171的阻值为7.5k，所述电阻r96的阻值为5.1k，所述参考电压vref为2.5v，所述三极管q2为npn型三极管，所述mosfet场效应管q1为n沟道的mosfet场效应管，所述稳压二极管z6的稳定电压为5.1v。

这样，当空载为连接上蓄电池时，基准电压控制电路的输入端alert信号为14v，经过电阻r165、电阻r168和电阻r170分压使得电阻r170上的电压大于2.495v(该电压为基准电压源u13的内部参考电压)，同时电阻r166为基准电压源u13工作提供条件，此时基准电压源u13的阴极输出低电平(实测小于2.5v)，小于稳压二极管z6的稳压值5.1v，所以电阻r169和电阻r162上无电流流过，即电阻r162上电压为0v；三极管q2的基极电压为0v，小于其导通电压0.7v，三极管q2无法导通(集电极c和发射极e间呈开路状态，等效电阻rce=∞)，此时+3.3v电源通过电阻r167、电阻r163和电阻r164分压2.75v供到mosfet场效应管q1的栅极，mosfet场效应管q1的导通电压vgs_th为1.1~2.1v，此时mosfet场效应管q1导通，电阻r171相当于被连接到地gnd；参考电压vref为2.5v，该电压通过电阻r96和电阻r171分压使得运算放大器u12的同相输入端电平降低到1.5v，此时按比例计算对应输出电压为60/2.5*1.5=36v，即满足法规iec60335-1要求的空载电压小于42.4v的要求。

优选的，在所述电阻r170的两端并联连接有电容c62，所述电阻r164的两端并联连接有电容c61，在参考电压vref与地之间设有电容c63。

这样，电容用于对应位置的滤波和抗干扰作用。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。