一种蓄电池过放电保护系统的制作方法

本发明涉及电源保护应用领域，具体涉及一种蓄电池过放电保护系统。

背景技术：

现有很多设备常用蓄电池作为后备电源，由于蓄电池的过放电导致电池提前报废，使得设备经常故障。且当蓄电池电压降低时，其过放电现象会加剧，当电池电压降到一定程度后，电池电解液会分解产气，使得电池膨胀，令电池失效。

目前市场上存在电池保护芯片，但这些芯片多应用于锂电池的保护，电压等级都为5v左右，无法应用于电压等级较高的蓄电池，如10v-50v的供电系统就无法应用。

技术实现要素：

本发明为了克服电池过放电造成电源失效和10v-50v供电系统无法应用的问题，提供一种蓄电池过放电保护系统。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种蓄电池过放电保护系统，包括整流模块、保护器、蓄电池组和用电设备；所述整流模块输入端接市电供电，所述整流模块输出端与所述保护器的输入端电性连接；所述保护器输出端与用电设备电性连接；所述保护器与所述蓄电池组电性连接，完成所述蓄电池组充放电的过程。

所述整流模块包括emi输入滤波器、pfc电路、dc/dc变换器、滤波电路、dc/dc控制器、软启动保护电路、emi输出滤波器、检测与反馈电路和显示与监控电路；其中：

市电供电220v电平端与所述emi输入滤波器输入端连接；

所述emi输入滤波器输出端与所述pfc电路的输入端电性连接；

所述pfc电路的输出端与所述dc/dc变换器的输入端电性连接；

所述dc/dc变换器的输出端与所述滤波电路的输入端电性连接；

所述滤波电路的输出端与所述emi输出滤波器和所述检测与反馈电路的输入端分别电性连接；

所述emi输出滤波器的输出端与所述保护器电性连接；

所述emi输入滤波器输出端与所述软启动保护电路的输入端电性连接；

所述软启动保护电路的输出端与所述dc/dc控制器输入端电性连接；

所述dc/dc控制器的输出端与所述dc/dc变换器和所述显示与监控电路的输入端分别电性连接

所述检测与反馈电路的输入端与所述dc/dc控制器输入端电性连接。

所述emi输入滤波器用于交流输入滤波，抑制交流电压瞬时突变，防止电压冲击保护器；所述pfc电路用于将交流变成直流，提高交流转换成直流的效率；所述dc/dc变换器用于控制全桥mos管，通过高频脉宽来调节输出电压；所述滤波电路用于将调整后的电压通过整流器变成直流滤波，之后变成光滑的直流电；所述dc/dc控制器用于调节mos开关管的高频脉宽，保护mos开关管的导通和关断；所述emi输出滤波器用于防止输出负载带来的电压突变；所述检测与反馈电路用于模块输出的电压、电流温度检测以及控制电压电流反馈；所述显示与监控电路用于显示模块的信息以及远端的监控信息。

所述保护器的主体为保护器电路，所述保护器电路包括电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、滑动变阻器vr1、电解电容c1、电容c2、电解电容c3、稳压二极管d1、稳压二极管t1、整流二极管d2、发光二极管d3、三极管q1、三极管q2、放大器u2a、放大器u2b；其中：

三极管q1的集电极与整流模块输出端电性连接，整流二极管d2的输出端与蓄电池组输入端电性连接，整流二极管d2的输入端设置为保护器电路输出端；

所述整流模块的输出电压流入所述电阻r1一端和所述电阻r3一端；

所述电阻r1另一端与所述稳压二极管d1的输出端、所述电解电容c1的正极和所述三极管q1的基极分别电性连接；

所述稳压二极管d1的输入端和所述电解电容c1的负极接地；

所述整流模块的输出电压流入所述三极管q1的集电极；

所述三极管q1的发射极与放大器u2a的电源端电性连接；

所述放大器u2a的接地端接地；

所述放大器u2a的同名端与电容c2的正极和滑动变阻器vr1的滑片分别电性连接；

所述电容c2的负极接地；

所述滑动变阻器vr1的两端与所述电阻r3的另一端和电阻r4的一端分别电性连接；

所述电阻r4的另一端接地；

所述放大器u2a的输出端与所述放大器u2a的异名端和电阻r6的一端分别电性连接；

所述整流模块的输入电压流入电阻r5一端，另一端与稳压二极管t1的输出端和放大器u2b的异名端分别电性连接；

所述稳压二极管t1的输入端接地；

所述电阻r6的另一端与所述放大器u2b的同名端和电阻r7的一端分别电性连接；

所述放大器u2b的输出端与所述电阻r7的另一端电性连接且与电阻r8和电阻r9的一端分别电性连接；

所述电阻r9的另一端与电解电容c3的正极电性连接；

所述的电阻r8另一端和电解电容c3的负极均与发光二极管d3的输入端电性连接；

所述发光二极管d3的输出端与三极管q2的基极电性连接；

所述三极管q2的发射极接地；

所述三极管q2的集电极与整流二极管d2输入端电性连接；

所述整流模块的输入电压流入所述整流二极管d2输出端。

所述电阻r1、电阻r3和电阻r5的阻值均为47k，所述电阻r4、r8和r9阻值均为56k，所述电阻r6阻值为15k，所述电阻r7阻值为100k，所述滑动变阻器vr1总阻值为1k。

所述电解电容c1的电容值为100μ，所述电解电容c3的电容值为10μ。

还包括接线端jp1，所述接线端jp1的第一端口接地；所述接线端jp1的第二端口连接所述整流模块的输出端；所述接线端jp1的第三端口保护器电路输出端电性连接；所述接线端jp1的第四端口连接蓄电池组输入端。

所述整流模块的输出电压为-48v。

三极管q1将-48v降压稳压，给lm358提供工作电压，-48v通过电阻r3、电阻r4和电阻vr1限流分压，可调保护电压上限阈值，放大器u2a电压基准源，提供需要保护的电压基准，电压比较器u2b，通过比较48v和电压基准源设置的保护电压进行输出高低电平信号，尖峰脉冲吸收回路吸收高低电平转换时可能发生的尖峰脉冲，当比较器输出高电平表示电路需要保护，三极管q2基极为高电平，三极管q2导通，发光二极管d3亮，集电极与发射极导通，out输出端接地，表示负载断电；当比较器输出低电平表示电路不需要保护，三极管q2不导通，发光二极管d3灭。

根据电池电压随容量变化的规律，利用电压比较器和电压基准源设计制作了电池放电保护电路，当电池放电量接近容量的50％时，启动预警信号，发光二极管d3灭；当电池放电量连到容量的80％时，三极管q2基极为高电平，三极管q2导通，发光二极管d3亮，集电极与发射极导通，out输出端接地，电路自动切断负载，防止电池过度放电，延长电池寿命，保证系统在供电恢复正常后能正常运行。

具体步骤如下：

(1)当交流220v输入整流模块后,整流模块正常工作,输出-48v直流。保护器获得-48v输入,保护器动作,输出-48v给蓄电池组充电。

(2)当无220v交流输入时,整流模块停止工作,无直流输出。蓄电池组开始放电,经保护器后供给用电设备,直至蓄电池组电压降至保护电压。

(3)当蓄电池组电压降至保护电压后,保护器动作,切断蓄电池组的放电输出,从而保护了蓄电池组。

(4)当蓄电池组的电压降至保护电压,保护器动作后,蓄电池组电压将会回升。保护器在未获得整流模块输入的-48v直流时不再动作,即使蓄电池组的电压回升到超过保护电压也不能动作,即不让蓄电池组继续放电,以真正保护蓄电池组。

(5)当交流恢复,有220v交流输入,且整流模块正常输出-48v后,保护器动作,重复第(1)步。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种蓄电池过放电保护系统，输出-48v电压，可应用于10v至50v的供电系统；对蓄电池放电过程中的电量保护，系统做到完全自主检测干预，确保蓄电池保持电量充足的一个状态，避免失效。

附图说明

图1为本发明的整体系统示意图；

图2为本发明的整流模块示意图；

图3为本发明的保护器电路图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

如图1、图2和图3所示，一种蓄电池过放电保护系统，包括整流模块、保护器、蓄电池组和用电设备；所述整流模块输入端接市电供电，所述整流模块输出端与所述保护器的输入端电性连接；所述保护器输出端与用电设备电性连接；所述保护器与所述蓄电池组电性连接，完成所述蓄电池组充放电的过程。

所述整流模块包括emi输入滤波器、pfc电路、dc/dc变换器、滤波电路、dc/dc控制器、软启动保护电路、emi输出滤波器、检测与反馈电路和显示与监控电路；其中：

市电供电220v电平端与所述emi输入滤波器输入端连接；

所述emi输入滤波器输出端与所述pfc电路的输入端电性连接；

所述pfc电路的输出端与所述dc/dc变换器的输入端电性连接；

所述dc/dc变换器的输出端与所述滤波电路的输入端电性连接；

所述滤波电路的输出端与所述emi输出滤波器和检测与所述反馈电路的输入端分别电性连接；

所述emi输出滤波器的输出端与所述保护器电性连接；

所述emi输入滤波器输出端与所述软启动保护电路的输入端电性连接；

所述软启动保护电路的输出端与所述dc/dc控制器输入端电性连接；

所述dc/dc控制器的输出端与所述dc/dc变换器和所述显示与监控电路的输入端分别电性连接

所述检测与反馈电路的输入端与所述dc/dc控制器输入端电性连接。

上述方案中，所述emi输入滤波器用于交流输入滤波，抑制交流电压瞬时突变，防止电压冲击保护器；所述pfc电路用于将交流变成直流，提高交流转换成直流的效率；所述dc/dc变换器用于控制全桥mos管，通过高频脉宽来调节输出电压；所述滤波电路用于将调整后的电压通过整流器变成直流滤波，之后变成光滑的直流电；所述dc/dc控制器用于调节mos开关管的高频脉宽，保护mos开关管的导通和关断；所述emi输出滤波器用于防止输出负载带来的电压突变；所述检测与反馈电路用于模块输出的电压、电流温度检测以及控制电压电流反馈；所述显示与监控电路用于显示模块的信息以及远端的监控信息。

所述保护器的主体为保护器电路，所述保护器电路包括电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、滑动变阻器vr1、电解电容c1、电容c2、电解电容c3、稳压二极管d1、稳压二极管t1、整流二极管d2、发光二极管d3、三极管q1、三极管q2、放大器u2a、放大器u2b；其中：

三极管q1的集电极与整流模块输出端电性连接，整流二极管d2的输出端与蓄电池组输入端电性连接，整流二极管d2的输入端设置为保护器电路输出端；

所述整流模块的输出电压流入电阻r1一端和电阻r3一端；

电阻r1另一端与稳压二极管d1的输出端、电解电容c1的正极和三极管q1的基极分别电性连接；

所述稳压二极管d1的输入端和电解电容c1的负极接地；

所述整流模块的输出电压流入所述三极管q1的集电极；

所述三极管q1的发射极与放大器u2a的电源端电性连接；

所述放大器u2a的接地端接地；

所述放大器u2a的同名端与电容c2的正极和滑动变阻器vr1的滑片分别电性连接；

所述电容c2的负极接地；

所述滑动变阻器vr1的两端与所述电阻r3的另一端和电阻r4的一端分别电性连接；

所述电阻r4的另一端接地；

所述放大器u2a的输出端与所述放大器u2a的异名端和电阻r6的一端分别电性连接；

所述整流模块的输入电压流入电阻r5一端，另一端与稳压二极管t1的输出端和放大器u2b的异名端分别电性连接；

所述稳压二极管t1的输入端接地；

所述电阻r6的另一端与所述放大器u2b的同名端和电阻r7的一端分别电性连接；

所述放大器u2b的输出端与所述电阻r7的另一端电性连接且与电阻r8和电阻r9的一端分别电性连接；

所述电阻r9的另一端与电解电容c3的正极电性连接；

所述的电阻r8另一端和电解电容c3的负极均与发光二极管d3的输入端电性连接；

所述发光二极管d3的输出端与三极管q2的基极电性连接；

所述三极管q2的发射极接地；

所述三极管q2的集电极与整流二极管d2输入端电性连接；

所述整流模块的输入电压流入所述整流二极管d2输出端。

所述电阻r1、电阻r3和电阻r5的阻值均为47k，所述电阻r4、r8和r9阻值均为56k，所述电阻r6阻值为15k，所述电阻r7阻值为100k，所述滑动变阻器vr1总阻值为1k。

所述电解电容c1的电容值为100μ，所述电解电容c3的电容值为10μ。

还包括接线端jp1，所述接线端jp1的第一端口接地；所述接线端jp1的第二端口连接所述整流模块的输出端；所述接线端jp1的第三端口保护器电路输出端电性连接；所述接线端jp1的第四端口连接蓄电池组输入端。

所述整流模块的输出电压为-48v。

三极管q1将-48v降压稳压，给lm358提供工作电压，-48v通过电阻r3、电阻r4和电阻vr1限流分压，可调保护电压上限阈值，放大器u2a电压基准源，提供需要保护的电压基准，电压比较器u2b，通过比较48v和电压基准源设置的保护电压进行输出高低电平信号，尖峰脉冲吸收回路吸收高低电平转换时可能发生的尖峰脉冲，当比较器输出高电平表示电路需要保护，三极管q2基极为高电平，三极管q2导通，发光二极管d3亮，集电极与发射极导通，out输出端接地，表示负载断电；当比较器输出低电平表示电路不需要保护，三极管q2不导通，发光二极管d3灭。

实施例2

如图1所示，根据电池电压随容量变化的规律，利用电压比较器和电压基准源设计制作了电池放电保护电路，当电池放电量接近容量的50％时，启动预警信号，发光二极管d3灭；当电池放电量连到容量的80％时，三极管q2基极为高电平，三极管q2导通，发光二极管d3亮，集电极与发射极导通，out输出端接地，电路自动切断负载，防止电池过度放电，延长电池寿命，保证系统在供电恢复正常后能正常运行。

具体步骤如下：

(1)当交流220v输入整流模块后,整流模块正常工作,输出-48v直流。保护器获得-48v输入,保护器动作,输出-48v给蓄电池组充电。

(2)当无220v交流输入时,整流模块停止工作,无直流输出。蓄电池组开始放电,经保护器后供给用电设备,直至蓄电池组电压降至保护电压。

(3)当蓄电池组电压降至保护电压后,保护器动作,切断蓄电池组的放电输出,从而保护了蓄电池组。

(4)当蓄电池组的电压降至保护电压,保护器动作后,蓄电池组电压将会回升。保护器在未获得整流模块输入的-48v直流时不再动作,即使蓄电池组的电压回升到超过保护电压也不能动作,即不让蓄电池组继续放电,以真正保护蓄电池组。

(5)当交流恢复,有220v交流输入,且整流模块正常输出-48v后,保护器动作,重复第(1)步。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。