一种具有过充过放保护功能的电源电路及电源的制作方法

本发明涉及电源技术领域，具体地，涉及一种具有过充过放保护功能的电源电路及电源。

背景技术：

目前许多电子设备都设置有后备电源，以防止电子设备在断电之后停止工作，例如：电子锁、入口门禁机、楼宇对讲机等电子设备。目前的后备电源只具备断电检测以及对电池充电和放电，但对电池不具备过充或过放保护，使得后备电源在使用时间久后，因多次过充和过放，电池寿命缩短，从而影响后备电源的整体寿命。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有过充过放保护功能的电源电路及电源。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种具有过充过放保护功能的电源电路，用于连接交流电源、蓄电池以及外设终端，其特征在于，其包括：

电源转换模块、电压输出模块、控制芯片、第一电压采集模块、电池充电模块、电池供电模块以及第二电压采集模块；

电源转换模块，其用于将交流电源转换成直流电源并输出直流电压至电源转换模块；

电压输出模块，其连接于电源转换模块；电压输出模块获取直流电压并输出第一供电电压及第二供电电压；其中，第一供电电压用于内部供电，第二供电电压用于蓄电池充电及外设终端供电；

控制芯片，其与电压输出模块连接；其中，第一供电电压用于控制芯片的供电；

第一电压采集模块，其设置于电源转换模块及控制芯片之间；第一电压采集模块用于根据电源转换模块输出的直流电压产生相应的第一采样电压，并将该第一采样电压输入至控制芯片；若控制芯片获取第一采样电压，则控制芯片输出第一控制电平至电池充电模块；若控制芯片未获取第一采样电压，则控制芯片输出第二控制电平至电池供电模块；

电池充电模块，其分别与电压输出模块、控制芯片连接以及蓄电池连接；若电池充电模块获取第一控制电平，其通过第二供电电压对蓄电池进行充电；若电池充电模块未获取第一控制电平，则其不对蓄电池进行充电；

电池供电模块，其分别与控制芯片、蓄电池以及外设终端连接；若电池供电模块获取第二控制电平，其控制蓄电池输出电压至外设终端；若电池供电模块未获取第二控制电平，其控制蓄电池不输出电压至外设终端；

第二电压采集模块，其设置于电池供电模块与控制芯片之间；第二电压采集模块用于随蓄电池的输出电压变化而产生相应的第二采样电压，并将该第二采样电压输入至控制芯片；若第二采样电压落入预设范围，则控制芯片停止输出第二控制电平至电池供电模块，若第二采样电压未落入预设范围，则控制芯片保持之前的动作。

根据本发明的一实施方式，电源转换模块包括：第一耦合线圈、第二耦合线圈、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一滤波电容以及第一滤波电感；第一耦合线圈与第二耦合线圈耦合相互配合进行耦合；第二耦合线圈的一端与第一二极管的阳极和第二二极管的阴极连接；第一二极管与第三二极管的阴极同时连接第一滤波电容的正极；第二二极管与第四二极管的阳极同时通过第一滤波电感连接第一滤波电容的负极；第三二极管的阳极与第四二极管的阴极同时第二耦合线圈的另一端。

根据本发明的一实施方式，电压输出模块包括：第一稳压芯片、第二滤波电容、第二稳压芯片以及第三滤波电容；第一稳压芯片的输入端并联于第一二极管和第三二极管的阴极与第一滤波电容的正极之间；第一稳压芯片的输出端同时连接第二滤波电容的正极及第二稳压芯片的输入端；第一稳压芯片的接地端连接第二滤波电容的负极；第二稳压芯片的输出端与第三滤波电容的正极连接；第二稳压芯片的接地端与第三滤波电容的负极连接。

根据本发明的一实施方式，第一稳压芯片为集成芯片l7815；第二稳压芯片为集成芯片l7805。

根据本发明的一实施方式，电池充电模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第五二极管以及第六二极管；第一电阻的一端连接控制芯片，其另一端分别连接第二电阻的一端及第一三极管的基极；第二电阻的另一端接地；第一三极管的集电极连接第三电阻的一端，其发射极接地；第三电阻的一端分别连接第四电阻的一端及第二三极管的基极；第四电阻的一端、第二三极管的发射极以及第五二极管的阳极同时第一稳压芯片的输出端；第二三极管的集电极与第六二极管的阳极连接；第二五二极管和第二流二极管的阴极同时连接蓄电池的正极。

根据本发明的一实施方式，电池充电模块还包括：第二滤波电感；第二滤波电感并联于第六二极管的两端。

根据本发明的一实施方式，电池供电模块包括：第五电阻、第六电阻、第三三极管、第七二极管、继电器；第五电阻的一端与控制芯片连接，其另一端分别连接第六电阻的一端及第三三极管的基极；第六电阻的另一端接地；第三三极管的集电极分别连接第七二极管的阳极与继电器的第一端；第三三极管的发射极接地；第七二极管的阴极与继电器的第二端和第三端同时连接第二电压采集模块；继电器的第四段连接蓄电池的输出端。

根据本发明的一实施方式，第一电压采集模块包括：第八二极管、第七电阻以及第八电阻；八二极管的阳极并联于第二耦合线圈与第三二极管的阳极及第四二极管的阴极之间；第八二极管的阴极与第七电阻的一端连接；第七电阻的另一端与第八电阻的一端同时连接控制芯片；第八电阻的另一端接地。

根据本发明的一实施方式，第二电压采集模块包括：第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻；第九电阻的一端连接控制芯片，其另一端分别连接第十电阻的一端及第十一电阻的一端；第十电阻的另一端接地；第十一电阻的另一端与第十二电阻的一端同时连接继电器的第三端；第十二电阻的另一端分别连接第十三电阻的一端及第十四电阻的一端；第十三电阻的另一端连接控制芯片；第十四电阻的另一端接地。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种电源，其包括：蓄电池以及本发明的第一方面所述的具有过充过放保护功能的电源电路；蓄电池与具有过充过放保护功能的电源电路连接。

本发明区别于现有技术的有益效果是：本发明设置有第一电压采集模块用于采集市电电压信号以及设置有第二电压采集模块用于采集蓄电池放电时的电压信号，通过两种不同的电压信号配合控制芯片，控制蓄电池放电以及停止放电，防止蓄电池过放，设置有电池充电模块控制电池充电，电池充满自动断充，防止蓄电池过充，大大延长蓄电池的使用寿命，提高电源的产品性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例一中具有过充过放保护功能的电源电路的控制示意图；

图2为实施例一中具有过充过放保护功能的电源电路的电路图；

图3为实施例二中电源的结构示意图。

附图标记说明：100、电源电路；200、蓄电池；300、遥控模块；101、电源转换模块；102、电压输出模块；103、控制芯片；104、第一电压采集模块；105、电池充电模块；106、电池供电模块；107、第二电压采集模块；u1、第一耦合线圈；u2、第二耦合线圈；d1、第一二极管；d2、第二二极管；d3、第三二极管；d4、第四二极管；c1、第一滤波电容；l1、第一滤波电感；u1、第一稳压芯片；c2、第二滤波电容；u2、第二稳压芯片；c3、第三滤波电容；r1、第一电阻；r2、第二电阻；r3、第三电阻；r4、第四电阻；q1、第一三极管；q2、第二三极管；d5、第五二极管；d6、第六二极管；l2、第二滤波电感；r5、第五电阻；r6、第六电阻；q3、第三三极管；d7、第七二极管；k1、继电器；k1a、线圈；k1b、触点开关；d8、第八二极管；r7、第七电阻；r8、第八电阻；r9、第九电阻；r10、第十电阻；r11、第十一电阻；r12、第十二电阻；r13、第十三电阻；r14、第十四电阻；r15、第十五电阻；led1、第一指示灯；led2、第二指示灯；r16、第十六电阻；r17、第十七电阻；led3、第三指示灯。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明为有关于一种具有过充过放保护功能的电源电路及电源的相关设计，以下将分二个具体的实施方式进一步详细说明本发明及其所带来的好处。

实施例一：

本实施例提供一种具有过充过放保护功能的电源电路100，其主要用于连接交流电源、蓄电池200以及外设终端，其中，所述外设终端可以为楼宇对讲机、门禁机、电子锁等。请参考图1所示，其为实施例一中具有过充过放保护功能的电源电路的控制示意图。

具有过充过放保护功能的电源电路100包括：电源转换模块101、电压输出模块102、控制芯片103、电池充电模块105、电池供电模块106、第一电压采集模块104以及第二电压采集模块107。其中，电源转换模块101用于将交流电源转换成直流电源并输出直流电压至电源转换模块102。电压输出模块102连接于电源转换模块101，电压输出模块102通过获取直流电压，并通过设置其内的第一稳压芯片u1及第二稳压芯片u2输出第一供电电压及第二供电电压，其中，第一供电电压为5v用于内部供电，第二供电电压为14.5v用于蓄电池200充电及外设终端供电。控制芯片103，其与电压输出模块102连接，第一供电电压用于控制芯片103的供电，具体地，控制芯片103为多功能单片机，其可采用型号为mdt10f683的单片机。第一电压采集模块104设置于电源转换模块101及控制芯片103之间，第一电压采集模块104用于根据电源转换模块101输出的直流电压产生相应的第一采样电压，并将该第一采样电压输入至控制芯片103，若控制芯片103获取第一采样电压，则控制芯片103输出第一控制电平至电池充电模块105，若控制芯片103未获取第一采样电压，则控制芯片103输出第二控制电平至电池供电模块106。电池充电模块105分别与电池供电模块106、控制芯片103连接以及蓄电池200连接，若电池充电模块105获取第一控制电平，其内部电路导通，电池充电模块105通过第二供电电压对蓄电池200进行充电，若电池充电模块105未获取第一控制电平，则电池充电模块105内部电路不导通，电池充电模块105不对蓄电池200进行充电。电池供电模块106分别与控制芯片103、蓄电池200以及外设终端连接，若电池供电模块106获取第二控制电平，其内部电路导通，电池供电模块106控制蓄电池200输出电压至外设终端，若电池供电模块106未获取第二控制电平，电池供电模块106的内部电路不导通，电池供电模块106控制蓄电池200不输出电压至外设终端。第二电压采集模块107设置于电池供电模块106与控制芯片103之间，通过第二控制电平控制第二电压采集模块107用于随蓄电池200的输出电压变化而产生相应的第二采样电压，并将该第二采样电压输入至控制芯片103，若第二采样电压落入预设范围，则控制芯片103停止输出第二控制电平至电池供电模块106，若第二采样电压未落入预设范围，则控制芯片103保持之前的动作，在本实施例中预设范围设为0～10.4v。

进一步地，请参考图2所示，其为实施例一中具有过充过放保护功能的电源电路的电路图。电源转换模块101包括：第一耦合线圈u1、第二耦合线圈u2、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第一滤波电容c1以及第一滤波电感l1。连接时，第一耦合线圈u1与第二耦合线圈u2耦合相互配合进行耦合，第二耦合线圈u2的一端与第一二极管d1的阳极和第二二极管d2的阴极连接，第一二极管d1与第三二极管d3的阴极同时连接第一滤波电容c1的正极，第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4相连接形成一电桥，对变压后的交流电源进行整流。第二二极管d2与第四二极管d4的阳极同时通过第一滤波电感l1连接第一滤波电容c1的负极，第一滤波电容c1以及第一滤波电感l1的配合可有效滤除输出直流电压中还残余的交流成分，避免线路中的谐波干扰，第三二极管d3的阳极与第四二极管d4的阴极同时第二耦合线圈u2的另一端。电源转换模块101还包括：第十五电阻r15及第一指示灯led1。第十五电阻r15的一端并联于第二耦合线圈u2与第三二极管d3的阳极及第四二极管d4的阴极之间，第十五电阻r15的另一端连接第一指示灯led1的正极，第一指示灯led1的阴极接地。通过第一指示灯led1的亮灯与灭灯对交流电源输入状态进行标识，使操作者能更加直观的了解到交流电源输入状态，方便进一步操作。

进一步地，请继续参考图2所示，电压输出模块102包括：第一稳压芯片u1、第二滤波电容c2、第二稳压芯片u2以及第三滤波电容c3。连接时，第一稳压芯片u1的输入端并联于第一二极管d1和第三二极管d3的阴极与第一滤波电容c1的正极之间，第一稳压芯片u1的输出端同时连接第二滤波电容c2的正极及第二稳压芯片u2的输入端，第一稳压芯片u1的接地端连接第二滤波电容c2的负极，第二稳压芯片u2的输出端与第三滤波电容c3的正极连接，第二稳压芯片u2的接地端与第三滤波电容c3的负极连接。为了更好的实施本发明，第一稳压芯片u1为集成芯片l7815，第二稳压芯片u2为集成芯片l7805。通过第一稳压芯片u1及第二稳压芯片u2将电源转换模块101输出的电压进行转换并且稳压在一定值，保证后端电路的工作稳定性，同时第二滤波电容c2以及第三滤波电容c3对第一稳压芯片u1及第二稳压芯片u2的输出电压进一步滤波，进一步加强后两者的输出稳定性3。

进一步地，请继续参考图2所示，电池充电模块105包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一三极管q1、第二三极管q2、第五二极管d5以及第六二极管d6。连接时，第一电阻r1的一端连接控制芯片103，其另一端分别连接第二电阻r2的一端及第一三极管q1的基极，第二电阻r2的另一端接地，第一三极管q1的集电极连接第三电阻r3的一端，其发射极接地，第三电阻r3的一端分别连接第四电阻r4的一端及第二三极管q2的基极，第四电阻r4的一端、第二三极管q2的发射极以及第五二极管d5的阳极同时连接第一稳压芯片u1的输出端，第二三极管q2的集电极与第六二极管d6的阳极连接，第五二极管d5以及第六二极管d6的阴极同时连接蓄电池200的正极。电池充电模块105还包括：用于进行蓄电池200充电时滤波的第二滤波电感l2，第二滤波电感l2并联于第六二极管d6的两端。电池充电模块105还包括：第二指示灯led2及第十六电阻r16，第二指示灯led2的阳极并联于第二三极管q2的集电极与第六二极管d6的阳极之间，第二指示灯led2的阴极连接第十六电阻r16的一端，第十六电阻r16的另一端接地，用第二指示灯led2亮灯与灭灯表示电池充电状态，更加方便操作的直观了解到蓄电池200充电状态，方便进一步操作。

进一步地，请继续参考图2所示，电池供电模块106包括：第五电阻r5、第六电阻r6、第三三极管q3、第七二极管d7、继电器k1。继电器k1为常开继电器，其包括线圈k1a以及与线圈k1a配套使用的触点开关k1b，线圈k1a两端负载有电压时，触点开关k1b自动吸合。连接时，第五电阻r5的一端与控制芯片103连接，其另一端分别连接第六电阻r6的一端及第三三极管q3的基极，第六电阻r6的另一端接地，第三三极管q3的集电极分别连接第七二极管d7的阳极与继电器k1的第一端(线圈k1a的一端)，第三三极管q3的发射极接地，第七二极管d7的阴极与继电器k1的第二端(线圈k1a的另一端)和第三端(触点开关k1b的一端)同时连接第二电压采集模块107，继电器k1的第四端(触点开关k1b的另一端)连接蓄电池200的输出端。电池供电模块106还包括：第十七电阻r17以及第三指示灯led3，第十七电阻r17的一端并联于继电器k1的第四端与蓄电池200的输出端之间，第十七电阻r17的另一端连接第三指示灯led3的阳极，第三指示灯led3的阴极接地，用第三指示灯led3亮与灭表示电池充电状态，更加方便操作者直观了解到蓄电池200供电的状态，方便进一步操作。

进一步地，请继续参考图2所示，第一电压采集模块104包括：第八二极管d8、第七电阻r7以及第八电阻r8。连接时，第八二极管d8的阳极并联于第二耦合线圈u2与第三二极管d3的阳极及第四二极管d4的阴极之间，第八二极管d8的阴极与第七电阻r7的一端连接，第七电阻r7的另一端与第八电阻r8的一端同时连接控制芯片103，第八电阻r8的另一端接地。

更进一步地，请继续参考图2所示，第二电压采集模块107包括：第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13以及第十四电阻r14。连接时，第九电阻r9的一端连接控制芯片103，其另一端分别连接第十电阻r10的一端及第十一电阻r11的一端，第十电阻r10的另一端接地，第十一电阻r11的另一端与第十二电阻r12的一端同时连接继电器k1的第三端，第十二电阻r12的另一端分别连接第十三电阻r13的一端及第十四电阻r14的一端，第十三电阻r13的另一端连接控制芯片103，第十四电阻r14的另一端接地。

本发明的具有过充过放保护功能的电源电路100工作原理如下：

市电正常供电情况下，市电的交流电源由第一耦合线圈u1进入，并通过第一耦合线圈u1与第二耦合线圈u2耦合相互配合进行耦合，将交流电源进行降压，由市电的ac220加压成第二耦合线圈u2上的ac12v，ac12v经过一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4相连接形成一电桥整流后形成一直流电压，该直流电压输出至第一稳压芯片u1及第二稳压芯片u2，由第一稳压芯片u1及第二稳压芯片u2分别稳压输出14.5v的第一供电电压及5v的第二供电电压。控制芯片103此时通过第一电压采集模块104采集到电桥上的电压信号，控制芯片103输出第一控制电平至电池充电模块105，电池充电模块105上的第一电阻r1和第二电阻r2负载有电压，第一三极管q1的导通，因第一三极管q1导通，故第二三极管q2导通，使第第二供电电压14.5v对蓄电池200进行充电。当蓄电池200充满后，第二三极管q2的集电极电压与蓄电池200的满电电压(14.5v)相等，此时第二三极管q2的集电极电压等于发射极电压，因此无电流流过，蓄电池200自动停止充电，保护蓄电池200，防止过充。

市电停止供电之后，控制芯片103未获取第一采样电压，则控制芯片103输出第二控制电平至电池供电模块106，此时第五电阻r5和第六电阻r6负载有电压，第三三极管q3的基极负载有电压，第三三极管q3导通，此时继电器k1的线圈k1a两端负载有电压，继电器k1的触点开关k1b自动吸合，此时蓄电池200对外设终端进行供电，并且，第二电压采集模块107采集放电状态的蓄电池200的电压产生第二采样电压，控制芯片103第二采样电压并且判断第二采样电压是否落入预设范围0～10.4v，若未落入预设范围0～10.4v，则控制芯片103保持之前的动作，蓄电池200保持放电状态，若落入预设范围0～10.4v，控制芯片103则停止输出第二控制电平至电池供电模块106，使蓄电池200停止放电，防止蓄电池200过放，延长蓄电池200的使用寿命。

实施例二：

请参考图3所示，其为实施例二中电源的结构示意图。本实施例提供一种电源，其包括：实施例一所述的电源电路100以及蓄电池200，电源电路100与蓄电池200连接。使用本发明的电源时，将电源电路100的输出端与外设终端的输入端连接，具体的，外设终端可为电子锁、楼宇对讲机以及门禁机，但不限制于上述设备。通过电源电路100给外设终端供电，并且通过电源电路100控制蓄电池200的充电、放电以及停止放电，防止蓄电池200过充或过放，延长蓄电池200的使用寿命。本发明的电源还包括一遥控模块300，遥控模块300分别与电源电路100以及外设终端连接，通过遥控模块300可实现遥控开锁的功能，其可应用于锁类设备，特别是电子锁与门禁机。

综上所述，本发明设置有第一电压采集模块104用于采集市电电压信号以及设置有第二电压采集模块107用于采集蓄电池200放电时的电压信号，通过两种不同的电压信号配合控制芯片103，控制蓄电池200放电以及停止放电，防止蓄电池200过放，设置有电池充电模块105控制蓄电池200充电，蓄电池200充满自动断充，防止蓄电池200过充，大大延长蓄电池200的使用寿命，提高产品的性能。

上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。