专利名称：一种电池保护电路及led灯具的制作方法
技术领域：
本发明属于LED领域，尤其涉及一种电池保护电路及LED灯具。
背景技术：
在很多防爆工作场所，对灯具的防爆性能要求很高，否则将会发生事故，导致人身 安全，但是还是有很多灯具不能达到本质安全要求，主要表现在电池的安全性能较差，没有 加入保护电路，当电池短路或反向充电时，引起电池或电池组燃烧和爆炸的严重事故。本质 安全电路设计不合理，弓丨起电火花点燃爆炸等。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电池保护电路，旨在解决现有的LED灯具中的 电池没有保护电路导致安全性能差的问题。本发明实施例是这样实现的，一种电池保护电路，包括两个串联连接的保护模块； 所述保护模块包括控制单元、开关单元、第一电阻、第二电阻以及第一电容；所述控制单 元的电源输入端正极通过所述第一电阻连接至电池的正极，所述控制单元的电源输入端负 极连接至所述电池的负极；所述第一电容连接至所述控制单元的电源输入端负极与所述控 制单元的电源输入端正极之间；所述控制单元的放电控制端连接至所述开关单元的第一栅 极，当所述电池放电，且所述电池的电压小于设定第二阈值电压时，所述控制单元的放电控 制端输出关断控制信号并控制所述开关单元断开，所述电池停止放电；所述控制单元的充 电控制端连接至所述开关单元的第二栅极，当给所述电池充电，且所述电池的电压大于设 定第一阈值电压时，所述控制单元的充电控制端输出关断控制信号并控制所述开关单元断 开，所述电池停止充电；所述控制单元的过流检测端通过所述第二电阻连接至所述开关单 元的第二源极，当所述控制单元的过流检测端检测到输出短路时，所述控制单元的放电控 制端或者充电控制端输出关断控制信号并控制所述开关单元断开；所述开关单元的第一源 极连接至所述控制单元的电源输入端负极，所述开关单元的第一漏极与第二漏极连接。更进一步地，所述开关单元包括两个N沟道MOS管。本发明实施例的目的还在与提供一种LED灯具，其包括顺次连接的电池、滤波电 路、单片机控制电路、恒流输出电路以及LED灯；所述LED灯具还包括与所述电池连接的 电池保护电路；所述电池保护电路为上述的电池保护电路。更进一步地，所述单片机控制电路包括单片机U3、三极管Q1、开关按键Si、电容 C3、电容C4、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4 ；所述单片机U3的第1引脚悬空，所述单 片机U3的第2引脚通过依次串联连接的电阻Rl和电阻R2接地，所述电阻Rl与所述电阻 R2的串联连接端连接至所述单片机U3的第3引脚，所述单片机U3的第2引脚还通过所述 电容C3接地，所述单片机U3的第4引脚接地，所述单片机U3的第5引脚通过电容C4接地， 所述单片机U3的第6引脚通过电阻R4连接至所述三极管Ql的基极，所述单片机U3的第 7引脚悬空，所述单片机U3的第8引脚连接至所述电池的输出端；所述电阻R3与所述开关
4按键Sl依次串联连接在所述电池的输出端与地之间，所述电阻R3与所述开关按键Sl的串 联连接端连接至所述单片机U3的第5引脚；所述三极管Ql的发射极接地，所述三极管Ql 的集电极与所述恒流输出电路连接。更进一步地，所述恒流输出电路包括第一稳压单元、第二稳压单元以及电容C5 ； 所述第一稳压单元的输入端连接至所述电池的输出端，所述第一稳压单元的输出端连接 LED灯的负极，所述LED灯的正极连接至所述电池的输出端，所述第一稳压单元的地端连接 至所述三极管Ql的集电极；所述第二稳压单元的输入端连接至所述电池的输出端，所述第 二稳压单元的输出端连接LED灯的负极，所述第二稳压单元的地端连接至所述三极管Ql的 集电极；所述电容C5连接在所述电池的输出端与所述三极管Ql的集电极之间。本发明提供的电池保护电路采用两个串联连接的保护模块，具有双重保护作用， 且对电池的过充、过放和输出短路都进行了保护；实现了本质安全工作。
图1是本发明实施例提供的一种电池保护电路的电路图；图2是本发明实施例提供的LED灯具的电路图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明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发明，并 不用于限定本发明。本发明实施例提供的电池保护电路采用两个串联连接的保护模块具有双重保护 作用，且对电池的过充、过放和输出短路都进行了保护；实现了本质安全工作。图1示出了本发明实施例提供的一种电池保护电路的电路，为了便于说明，仅示 出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。电池保护电路包括两个串联连接的保护模块11和12 ；其中保护模块11包括控 制单元U1、开关单元Q1、电阻R7、电阻R5以及电容C6 ；控制单元Ul的电源输入端正极VDD 通过电阻R7连接至电池的正极B+，控制单元Ul的电源输入端负极VSS连接至电池的负极 B-;电容C6连接至控制单元Ul的电源输入端负极VSS与控制单元Ul的电源输入端正极 VDD之间；控制单元Ul的放电控制端DO连接至开关单元Ql的第一栅极G1，当电池放电，且 电池的电压小于设定第二阈值电压时，控制单元Ul的放电控制端DO输出关断控制信号并 控制开关单元Ql断开，电池停止放电；控制单元Ul的充电控制端CO连接至开关单元Ql的 第二栅极G2，当给电池充电，且电池的电压大于设定第一阈值电压时，控制单元Ul的充电 控制端CO输出关断控制信号并控制开关单元Ql断开，电池停止充电；控制单元Ul的过流 检测端VM通过第二电阻R5连接至开关单元Ql的第二源极S2，当控制单元Ul的过流检测 端VM检测到输出短路时，控制单元Ul的放电控制端DO或者充电控制端CO输出关断控制 信号并控制开关单元Ql断开；开关单元Ql的第一源极Sl连接至控制单元Ul的电源输入 端负极VSS，开关单元Ql的第一漏极Dl与第二漏极D2连接。保护模块12包括控制单元U2、开关单元Q2、电阻R8、电阻R6以及电容C7 ；控制 单元U2的电源输入端正极VDD通过电阻R8连接至电池的正极B+，控制单元U2的电源输入端负极VSS连接至电池的负极B-；电容C7连接至控制单元U2的电源输入端负极VSS与控 制单元U2的电源输入端正极VDD之间；控制单元U2的放电控制端DO连接至开关单元Q2 的第一栅极G1，当电池放电，且电池的电压小于设定第二阈值电压时，控制单元U2的放电 控制端DO输出关断控制信号并控制开关单元Q2断开，电池停止放电；控制单元U2的充电 控制端CO连接至开关单元Q2的第二栅极G2，当给电池充电，且电池的电压大于设定第一阈 值电压时，控制单元U2的充电控制端CO输出关断控制信号并控制开关单元Q2断开，电池 停止充电；控制单元U2的过流检测端VM通过第二电阻R6连接至开关单元Q2的第二源极 S2，当控制单元U2的过流检测端VM检测到输出短路时，控制单元U2的放电控制端DO或者 充电控制端CO输出关断控制信号并控制开关单元Q2断开；开关单元Q2的第一源极Sl连 接至控制单元U2的电源输入端负极VSS，开关单元Q2的第一漏极Dl与第二漏极D2连接。 其中电阻R7和电阻R8均为第一电阻，电阻R5和电阻R6均为第二电阻，电容C6和电容C7 均为第一电容。在本发明实施例中，电池保护电路还包括二极管Dl和二极管D2，其中二极管Dl的 阳极连接至充电器的正极，二极管Dl的阴极连接至电池的正极B+; 二极管D2的阴极连接 至充电器的负极，二极管D2的阳极连接至，开关单元Q2的第二源极S2。在本发明实施例中，控制单元Ul和控制单元U2都可以采用型号为S-8261的电池 保护芯片，开关单元Ql和开关单元Q2都可以采用两个N沟道MOS管集成的芯片。为了更进一步地说明本发明实施例提供的电池保护电路，现结合图1详述其工作 原理如下控制单元Ul、开关单元Ql、电阻R7、电阻R5以及电容C6构成了保护模块11，起 第一重保护作用；控制单元U2、开关单元Q2、电阻R8、电阻R6以及电容C7构成了保护模块 12，起第二重保护作用；两重保护电路串联从而构成双重保护。电池连接在B+和B-之间， 电池从P+和P-输出电压。 充电时，连接在CH+与CH-之间的充电器输出的电压接在P+和P-之间，电流从P+ 到电池的B+和B-，再经过充电控制MOSFET到P-。充电过程中，当电池的电压超过第一阈 值电压4. 30V时，控制单元Ul的充电控制端CO输出信号使充电控制开关单元Ql中的5、6、 7、8脚组成的N沟道MOS管G2关断，电池立即停止充电，从而防止锂电池因过充而损坏。放电过程中，当电池的电压降到第二阈值电压3. OV时，控制单元Ul的放电控制端 DO输出信号使放电控制开关单元Ql的1、2、3、4脚组成的N沟道MOS管Gl关断，电池立即 停止放电，从而防止锂电池因过放电而损坏。当控制单元Ul的过流检测端VM检测到输出短路时，充放电控制MOSFET的导通压 降剧增，过流检测端VM的电压迅速升高，控制单元Ul输出信号使充放电控制MOSFET迅速 关断，从而实现过电流或短路保护。在本发明实施例中，电池保护电路采用双重串联，即使在第一重保护(即保护模 块11)因为某种原因失效时，第二重保护(保护模块12)也会在电池的动作时间内启动，起 到保护作用，第二重保护电路的工作原理同第一重保护工作原理，在此不再赘述。这样就增 加了短路保护的可靠性，符合本质安全要求，从而满足防爆场所灯具使用。图2示出了本发明实施例提供的采用上述电池保护电路的LED灯具的电路，为了 便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。
LED灯具包括顺次连接的电池、滤波电路21、单片机控制电路22、恒流输出电路 23和LED灯；以及与电池连接的电池保护电路；其中电池保护电路为图1所示的电路，在此 不再赘述。其中，电池可以选择安全性能好的两节锂离子电池组并联为灯具供电，并且在电 池组内加入双重过充电、过放电和短路保护电路，不仅保护锂离子电池，而且开灯、关灯甚 至外部短路时，都不会产生火花，实现了本质安全工作。单片机控制电路22包括单片机U3、三极管Ql、开关按键S 1、电容C3、电容C4、 电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4 ；其中单片机U3包括8个引脚，第1引脚RES悬空， 第2引脚PB3通过依次串联连接的电阻Rl和电阻R2接地，电阻Rl与电阻R2的串联连接 端连接至单片机U3的第3引脚PB4，单片机U3的第2引脚PB3还通过电容C3接地，单片机 U3的第4弓丨脚GND接地，单片机U3的第5弓丨脚PBO通过电容C4接地，单片机U3的第6引 脚PBl通过电阻R4连接至三极管Ql的基极，单片机U3的第7引脚PB2悬空，单片机U3的 第8引脚VCC连接至电池的输出端P+ ；电阻R3与开关按键Sl依次串联连接在电池的输出 端P+与地之间，电阻R3与开关按键Sl的串联连接端连接至单片机U3的第5引脚PBO ；三 极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极与恒流输出电路23连接。在本发明实施例中，恒流输出电路23包括第一稳压单元U3、第二稳压单元U4以 及电容C5 ；其中第一稳压单元U3的输入端VDD连接至电池的输出端P+，第一稳压单元U3 的输出端OUT连接LED灯的负极LED-，LED灯的正极LED+连接至电池的输出端P+，第一稳 压单元U3的地端GND连接至三极管Ql的集电极；第二稳压单元U4的输入端VDD连接至所 述电池的输出端P+，第二稳压单元U4的输出端OUT连接LED灯的负极LED-，第二稳压单元 U4的地端GND连接至三极管Ql的集电极；电容C5连接在电池的输出端P+与三极管Ql的 集电极之间。本发明实施例提供的LED灯具选择在低压下能正常工作的集成单片机芯片 S-8261和恒流芯片，通过编程调节单片机PWM占空比，经过恒流芯片，实现工作光和强光的 恒流输出；并且通过单片机内部基准电压与监测到的电源电压进行比较，达到人性化的电 量显示和低压报警功能；可随时查询电池电量；电量不足时，灯具会自动提示进行充电。根 据工作需要，灯具可在120。范围内调光束角。可通过旋转灯圈实现聚、泛光调节，满足不同 照明需求。大空间提手和大按钮设计，满足冬天穿戴棉手套时仍方便携带和操作灯具的需 求。具有磁力吸附功能，作为移动式台灯使用。体积小，重量轻，可手持、吊挂、卡扣等多种 携带方式。冷白、暖白两种不同色温的光源，用户可根据实际照明需要进行选择。在本发明实施例中，采用上述电池保护电路的LED灯具主要是适用于防爆工作 场所作业照明的手提式防爆巡检工作灯；该手提式防爆巡检工作灯主要由一体式灯体组 件(含提手)，灯头组件，开关组件，充电口组件，配件等部分组成。该灯具光源采用高光强 CREE LED，光效好，光衰小，可靠耐用，满足照度需求，LED采用良好的散热设计。电源为高 性能、高安全性的、可反复充放电的加入双重保护电路的锂离子电池组。电路设计遵循简单 可靠的原则，尽量使用集成芯片，没有使用影响本安防爆性能的电感和电容器件，减少电路 设计的复杂和元件的数量，从而满足本质安全性能，提高电路的可靠性。通过集成芯片控制 能够实现灯具工作光和强光工作模式的切换，具有电池电量检测功能和低压警示功能。外 壳采用高强度、耐老化的PC表面防静电材料，外壳的绝缘电阻不大于IGQ。结构设计符合 人体力学原理，外观美观，轻巧，线条流畅，使用舒适。灯头组件通过转轴与灯体组件形成整体。灯具的灯头可绕灯头转动轴转动，实现照射角度0 120°调整。旋转调节圈转动时可 以改变LED光源在灯头中的位置，实现聚光和泛光的调整。开关组、电池组和控制电路组全 部封装在灯体中。灯具有手持、肩挎、座式、磁力吸附等多种使用方式。并具有防水防爆功 效。是集人性化和实用性和安全性为一体的灯具。本发明提供的电池保护电路采用两个串联连接的保护模块，具有双重保护作用， 且对电池的过充、过放和输出短路都进行了保护；实现了本质安全工作，本质安全防爆等级 可以达到Ex ib IIC T4。另外，采用该电池保护电路的LED灯具通过单片机和恒流芯片即 可实现对工作光和强光不同工作状态的切换，并且具有人性化的电量查询和显示及低压报 警功能，使用户能随时了解灯具的电量状态；同时LED灯具的外壳防护等级高，具有防尘防 潮防爆特性；在满足防爆性能的前提下，更具人性化设计，能够从用户的角度出发，该LED 灯具能够满足用户多方面的需求。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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权利要求
一种电池保护电路，其特征在于，包括两个串联连接的保护模块；所述保护模块包括控制单元、开关单元、第一电阻、第二电阻以及第一电容；所述控制单元的电源输入端正极通过所述第一电阻连接至电池的正极，所述控制单元的电源输入端负极连接至所述电池的负极；所述第一电容连接至所述控制单元的电源输入端负极与所述控制单元的电源输入端正极之间；所述控制单元的放电控制端连接至所述开关单元的第一栅极，当所述电池放电，且所述电池的电压小于设定第二阈值电压时，所述控制单元的放电控制端输出关断控制信号并控制所述开关单元断开，所述电池停止放电；所述控制单元的充电控制端连接至所述开关单元的第二栅极，当给所述电池充电，且所述电池的电压大于设定第一阈值电压时，所述控制单元的充电控制端输出关断控制信号并控制所述开关单元断开，所述电池停止充电；所述控制单元的过流检测端通过所述第二电阻连接至所述开关单元的第二源极，当所述控制单元的过流检测端检测到输出短路时，所述控制单元的放电控制端或者充电控制端输出关断控制信号并控制所述开关单元断开；所述开关单元的第一源极连接至所述控制单元的电源输入端负极，所述开关单元的第一漏极与第二漏极连接。
2.如权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述开关单元包括两个N沟道MOS管。
3.—种LED灯具，其包括顺次连接的电池、滤波电路、单片机控制电路、恒流输出电路 以及LED灯；其特征在于，所述LED灯具还包括与所述电池连接的电池保护电路；所述电池保护电路为权利要求1-2任一项所述的电池保护电路。
4.如权利要求3所述的LED灯具，其特征在于，所述单片机控制电路包括单片机U3、三极管Q1、开关按键Si、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电 阻R4 ；所述单片机U3的第1引脚悬空，所述单片机U3的第2引脚通过依次串联连接的电阻 Rl和电阻R2接地，所述电阻Rl与所述电阻R2的串联连接端连接至所述单片机U3的第3 引脚，所述单片机U3的第2引脚还通过所述电容C3接地，所述单片机U3的第4引脚接地， 所述单片机U3的第5引脚通过电容C4接地，所述单片机U3的第6引脚通过电阻R4连接 至所述三极管Ql的基极，所述单片机U3的第7引脚悬空，所述单片机U3的第8引脚连接 至所述电池的输出端；所述电阻R3与所述开关按键Sl依次串联连接在所述电池的输出端与地之间，所述电 阻R3与所述开关按键Sl的串联连接端连接至所述单片机U3的第5引脚；所述三极管Ql的发射极接地，所述三极管Ql的集电极与所述恒流输出电路连接。
5.如权利要求4所述的LED灯具，其特征在于，所述恒流输出电路包括 第一稳压单元、第二稳压单元以及电容C5 ；所述第一稳压单元的输入端连接至所述电池的输出端，所述第一稳压单元的输出端连接LED灯的负极，所述LED灯的正极连接至所述电池的输出端，所述第一稳压单元的地端连 接至所述三极管Ql的集电极；所述第二稳压单元的输入端连接至所述电池的输出端，所述第二稳压单元的输出端连 接LED灯的负极，所述第二稳压单元的地端连接至所述三极管Ql的集电极； 所述电容C5连接在所述电池的输出端与所述三极管Ql的集电极之间。
全文摘要
本发明适用于LED领域，提供了一种电池保护电路及LED灯具；电池保护电路包括两个串联连接的保护模块；保护模块包括控制单元、开关单元、第一电阻、第二电阻以及第一电容；当电池放电，且电池的电压小于设定第二阈值电压时，控制单元输出关断控制信号并控制开关单元断开，电池停止放电；当给电池充电，且电池的电压大于设定第一阈值电压时，控制单元输出关断控制信号并控制开关单元断开，电池停止充电；当控制单元的过流检测端检测到输出短路时，控制单元输出关断控制信号并控制所述开关单元断开。本发明提供的电池保护电路采用两个串联连接的保护模块，具有双重保护作用，且对电池的过充、过放和输出短路都进行了保护；实现了本质安全工作。
文档编号H02H7/18GK101924350SQ201010042808
公开日2010年12月22日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者周明杰, 孙艳丽, 邵贤辉 申请人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司