一种蓄电池过放电保护装置制造方法
【专利摘要】一种蓄电池过放电保护装置，包括：场效应管的源极接蓄电池的负极，场效应管的漏极连接充电器及负载；场效应管的栅极串联一限流电阻后连接三极管的集电极，三极管的集电极连接光耦的输出侧；光耦的输入侧的阳极通过上拉电阻连接到蓄电池的正极，光耦的输入侧的阴极连接场效应管的漏极；差分放大器的正负输入端分别与场效应管的漏极和源极相连接，差分放大器的输出端与电压比较器的正输入端连接；电压比较器的负输入端连接稳压电路的输出端；电压比较器的输出端连接三极管的基极。光耦输入侧的阳极通过输入信号接口与输入信号源连接。本实用新型有效避免机械触点的寿命、电弧和易受外界震动影响的问题，结构简单，安装方便，提高了过放电保护性能。
【专利说明】—种蓄电池过放电保护装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及直流不间断电源技术，特别是涉及一种蓄电池过放电保护装置。
【背景技术】
[0002]通信设备等重要的精密用电设备很多直接采用直流供电，其电源来自交流电网并通过整流电源装置变换为稳定、干净的直流电。为了保证主设备能够连续不间断的工作，通信电源系统通常并联有蓄电池组。当交流电网停电时，蓄电池组因为与整流电源和负载设备采用直接并联的连接形式，能够立即对负载设备供电，从而确保负载设备不受外界停电影响。
[0003]然而，蓄电池组的容量是有限的，当外界停电时间过长时，蓄电池组的电能就会耗尽，从而停止输出。在蓄电池组的电能即将耗尽时，其电压明显下降，这时虽然还能继续放电，但将会对蓄电池组本身造成不可恢复的伤害。为了避免蓄电池组过放电，通常需要采用蓄电池过放电保护装置来及时停止蓄电池继续放电。
[0004]蓄电池过放电保护装置在蓄电池接近放完电前采取措施断开电池放电电路，停止蓄电池放电。传统的办法是通过继电器或直流接触器来实现电池组放电回路的切断。但是继电器或接触器都是机械触点，寿命有限，并且切断放电回路是会出现较大的电弧，容易导致触点损坏，为了控制较大的电流，其体积、重量较大。另外，机械触点易受外界震动影响。
[0005]现有技术中也存在蓄电池过放电保护装置，例如专利号201020209243.3，专利名称一种蓄电池过放电保护装置，本实用新型涉及一种蓄电池过放电保护装置，其中，开关控制电路、接收操作信号并发出检测信号的自动恢复检测电路以及接收蓄电池的电压信号并根据所述电压信号发出断开控制信号和接收所述检测信号并根据所述检测信号发出接通控制信号的控制电路，所述开关控制电路包括根据所述断开控制信号和所述接通控制信号断开或接通所述蓄电池和供电电路连接的第一场效应管，所述第一场效应管的栅极与所述控制电路连接，所述第一场效应管的源极与所述蓄电池负极连接，所述第一场效应管的漏极与供电电路连接。但这种结构成本较高，且与本实用新型所记载的结构不同。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种蓄电池过放电保护装置，延长使用寿命，便于安装维护，降低了生产和使用成本。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0008]一种蓄电池过放电保护装置，包括场效应管、限流电阻、光耦、三极管、上拉电阻、差分放大器、电压比较器、稳压电路及蓄电池；
[0009]场效应管的源极接蓄电池的负极，场效应管的漏极连接充电器及负载，构成主回路，即负载的主电源回路；
[0010]场效应管的栅极串联一限流电阻后连接三极管的集电极，三极管的集电极连接光耦的输出侧，构成驱动电路；
[0011]光耦的输入侧的阳极通过上拉电阻连接到蓄电池的正极，光耦的输入侧的阴极连接场效应管的漏极；
[0012]差分放大器的正负输入端分别与场效应管的漏极和源极相连接，差分放大器的输出端与电压比较器的正输入端连接；电压比较器的负输入端连接稳压电路的输出端；电压比较器的输出端连接三极管的基极，构成短路保护电路。
[0013]较佳地，所述光耦输入侧的阳极通过输入信号接口与输入信号源连接，用于控制场效应管的栅极电压。
[0014]较佳地，所述输入信号源与充电器连接，由充电器供电。
[0015]较佳地，所述输入信号为下拉信号。
[0016]较佳地，所述输入信号源由控制电路组成，所述控制电路为CPU或主控制芯片。
[0017]较佳地，所述光耦、差分放大器、电压比较器与稳压电路连接，由稳压电路供电，稳压电路与蓄电池连接，由蓄电池供电。
[0018]较佳地,所述稳压电路与光I禹输出侧之间串联一供电电阻。
[0019]较佳地，所述场效应管的外壳上设置一散热器。
[0020]较佳地，所述场效应管为增强型绝缘栅型N沟道场效应管。
[0021]较佳地，所述稳压电路由稳压源如稳压二极管或类似元件以及EMC电路组成。
[0022]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:通过场效应管代替传统的继电器或接触器，能有效避免机械触点的寿命、电弧和易受外界震动影响的问题；整个装置体积和重量较小，安装简单方便，节约了成本；另外，散热器的加入提高了浪涌承受能力，过载、短路保护电路进一步提高了装置的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的装置结构原理图。
【具体实施方式】
[0024]本实用新型的主旨在于克服现有技术的不足，提供一种用于通信电源系统以及类似直流不间断电源系统的蓄电池过放电保护装置，包括若干并联的增强型金属氧化物场效应晶体管及其驱动/控制电路，本实用新型的所有元器件可安装在一块印刷电路板上，所述装置串联于直流电源系统的蓄电池充放电回路中，并有接口连接到电源系统的主控模块接受其控制信号来控制蓄电池回路的通断。本实用新型用场效应管代替传统的直流接触器或继电器来控制蓄电池回路，克服了机械触点寿命短、有电弧、抗震动能力差的缺点，同时降低了生产成本。
[0025]下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本实用新型的技术特征及优点进行更深入的诠释。
[0026]本实用新型的装置结构原理图如图1所示，一种蓄电池过放电保护装置，包括场效应管1、限流电阻2、光耦3、三极管4、上拉电阻5、差分放大器6、电压比较器7、稳压电路9及蓄电池10。
[0027]本实用新型所述的蓄电池过放电保护装置主要包括过放电保护回路的主回路、驱动电路、输入信号控制电路、过载短路保护电路。当然，根据需要，本实用新型所述的蓄电池过放电保护装置用于通信电源系统以及类似直流不间断电源系统中，可以根据需要设置包括若干并联的增强型金属氧化物场效应晶体管及其驱动/控制电路。
[0028]本实用新型所述的过放电保护主回路为:场效应管I的源极接蓄电池10的负极，场效应管I的漏极连接充电器及负载。如图1所示，场效应管I串联在直流电源系统蓄电池充放电回路的蓄电池10的负极，场效应管I的漏极分别连接充电器及负载，场效应管I的源极接蓄电池10的负极，形成蓄电池过放电保护回路的主回路。本实用新型所述的驱动电路为:场效应管I的栅极串联一限流电阻2后连接三极管4的集电极，三极管4的集电极连接光耦3的输出侧，构成驱动电路。
[0029]光耦3输入侧的阳极通过上拉电阻5连接到蓄电池10的正极，光耦3的输入侧的阴极连接场效应管I的漏极。
[0030]本实用新型的过载短路保护电路为:差分放大器6的正负输入端分别与场效应管I的漏极和源极相连接，差分放大器6的输出端与电压比较器7的正输入端连接；电压比较器7的负输入端连接稳压电路9的输出端；电压比较器7的输出端连接三极管4的基极，构成短路保护电路。且本实用新型加入了过载、短路保护电路，能有效防止场效应管被过大的放电电流损坏，进一步提高了装置的过载短路保护能力，提高了安全性能。
[0031 ] 场效应管及短路保护电路由蓄电池通过稳压电路供电，但输入的遥控信号由充电器供电。如图1所示，所述光耦3、差分放大器6、电压比较器7与稳压电路9连接，分别由稳压电路9供电；而且稳压电路9与蓄电池10连接，由蓄电池10供电，实现整个装置的正常运行。所述稳压电路9与光耦3输出侧之间串联一供电电阻8。所述稳压电路9由稳压源组成，在本实用新型中，为了达到较好的效果，稳压电路9应有足够的抗干扰能力，为了设置较好的抗干扰能力，除了稳压源外，还可以在稳压电路9中设置EMC电路，稳压源与EMC电路一起组成稳压电路9，稳压源与EMC电路都是成熟的现有技术，且EMC电路能较好的防止稳压电路9受到环境的空间辐射、强静电以及强电场等的干扰而出现异常输出导致蓄电池放电回路异常通断的现象。同时，在蓄电池10电压出现异常波动如短路时，能有效防止稳压电路9出现永久性的故障，同时能有效防止场效应管I出现误动作。在线路元器件布局上，光耦3、差分放大器6、电压比较器7、蓄电池10、稳压电路9与场效应管I保持合理的空间距离，避免因场效应管I的温升造成电气性能异常。稳压电路9应该功耗设置足够小，一般按宜控制在主电路额定电流的200ppm以内。如选择蓄电池放电回路额定电流为30A时，稳压电源的工作电流应小于6mA，这时稳压电源可以选择普通的线性稳压电源即可满足要求；如果使用小的蓄电池，则可以考虑使用低功耗的DC/DC控制芯片TI LM2593HV等来满足要求。功耗设置足够小以免电池放电回路切断后仍然继续消耗电池电能导致电池过放电。
[0032]作为本实用新型的实施例，所述场效应管I的外壳上设置一散热器。通过设置散热器，能较好地提高场效应管I抗浪涌能力。特别需要注意的是，本实用新型所选用的场效应管为增强型绝缘栅型N沟道场效应管，且具有较高的通流能力和极低的导通电阻，确保导通电阻控制在数十毫欧以内。本实用新型用场效应管代替继电器或接触器，既克服了寿命短、拉弧和易受震动影响的缺点，又能在一定程度上降低成本，安装也更为便利。当然，本实用新型并不限于增强型绝缘栅型N沟道场效应管，任何其他能实现相同功能的场效应管都应该在本实用新型的保护范围内。
[0033]如图1所示，输入信号控制电路中，所述光耦3输入侧的阳极通过输入信号接口与输入信号源连接，用于控制场效应管I的栅极电压。通过输入信号i端口来引入控制信号用于控制的场效应管I的栅极电压，达到控制场效应管I通断的目的。所述输入信号源与充电器连接，由充电器供电。所述输入信号i为下拉信号。进一步的，所述输入信号源由控制电路组成。例如，本实用新型的输入信号源可以通过接口连接到电源系统的控制电路接受其控制信号来控制蓄电池回路的通断。例如控制电路可以是CPU或主控制芯片等。
[0034]通过以上实施例中的技术方案对本实用新型进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例为本实用新型一部分的实施例，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。
【权利要求】
1.一种蓄电池过放电保护装置，其特征在于: 包括场效应管(I)、限流电阻(2)、光耦(3)、三极管(4)、上拉电阻(5)、差分放大器(6)、电压比较器(7)、稳压电路(9)及蓄电池(10)； 场效应管(I)的源极接蓄电池(10)的负极，场效应管(I)的漏极连接充电器及负载，构成主回路； 场效应管(I)的栅极串联一限流电阻(2)后连接三极管(4)的集电极，三极管(4)的集电极连接光耦(3)的输出侧，构成驱动电路； 光耦(3)的输入侧的阳极通过上拉电阻(5)连接到蓄电池(10)的正极，光耦(3)的输入侧的阴极连接场效应管(I)的漏极； 差分放大器(6)的正负输入端分别与场效应管(I)的漏极和源极相连接，差分放大器(6)的输出端与电压比较器(7)的正输入端连接；电压比较器(7)的负输入端连接稳压电路(9)的输出端；电压比较器(7)的输出端连接三极管(4)的基极，构成短路保护电路。
2.根据权利要求1所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于:所述光耦(3)输入侧的阳极通过输入信号接口与输入信号源连接，用于控制场效应管(I)的栅极电压。
3.根据权利要求2所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于:所述输入信号源与充电器连接，由充电器供电。
4.根据权利要求2所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于:所述输入信号为下拉信号。
5.根据权利要求2所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于:所述输入信号源由控制电路组成，所述控制电路为CPU或主控制芯片。
6.根据权利要求1所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于:所述光耦(3)、差分放大器(6)、电压比较器(7)与稳压电路(9)连接，由稳压电路(9)供电，稳压电路(9)与蓄电池(10)连接，由蓄电池(10)供电。
7.根据权利要求6所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于:所述稳压电路(9)与光率禹(3)输出侧之间串联一供电电阻(8)。
8.根据权利要求1所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于:所述场效应管(I)的外壳上设置一散热器。
9.根据权利要求1所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于:所述场效应管(I)为增强型绝缘栅型N沟道场效应管。
【文档编号】H02H7/18GK204012674SQ201420469995
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】叶子红, 吴锦明, 闫鹏飞 申请人:东莞铭普光磁股份有限公司