用于仪表电路保护的电路的制作方法

1.本发明涉及电子信息技术领域，具体地，涉及一种用于仪表电路保护的电路。


背景技术：

2.目前市场上各种型号的适配器非常多。除了适配器接口形式和大小之外，还有电压电流的不一样。适配器是恒压供电，负载电流都要在其额定电流范围以内使用。
3.仪表的供电极限电压也是有它自己的特点要求的，理论上都要使用配套的适配器使用。但是总会由于操作人员不看参数，接口合适适配可以，适配器就供上市电，结果导致电路不同程度的损坏。还有一个就是电池包扩容导致，充电电路不能在设定时间内充满电，充电电路就不再工作，表面上充电充满指示灯已经亮了，实际未充满，导致电池续航能力急剧下降。如果取消充电时间设定或者设置更长时间，则会存在一定的损坏风险，现急需提供一种电路保护，能够在不损坏元件的基础上，让电路不工作，当撤销这个不当操作，使用正确操作时，电路就能恢复正常运行。
4.为了解决上述问题，目前保护电路的方式为如下几种：a、在电路电源端tvs管，防止过压，但是这只是瞬态抑制，如果长时间过压，会损坏tvs，更甚者损坏供电适配器以及后面电路；b、有的是自恢复保险丝和tvs管的组合，但是电压会可能会超过自恢复保险丝的额定电压，因为选型阶段，自恢复保险丝的额定电压会接近tvs的钳位电压，已达到成本控制范围；c、使用过压过流的专用芯片，会导致成本很高。
5.公开号为cn204103467u的专利文献公开了一种汽车仪表电路的保护电路，包括低电压保护电路、比较器、电子开关和单片机；低电压保护电路包括第一滤波电容c1、第一上拉电阻r1、第二上拉电阻r2、第一稳压管q1、第二稳压管q2、三极管q3、第一分压电阻r3、第二分压电阻r4、保护电阻r5以及第二滤波电容c3；低电压保护电路分别与比较器和电子开关相连；单片机分别与比较器的输出端以及电子开关的控制端相连；电子开关的输出端用于连接至仪表电路。但是该专利文献与本技术的技术方案不同。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于仪表电路保护的电路。
7.根据本发明提供的一种用于仪表电路保护的电路，包括：前级保护电路和二级保护电路；所述二级保护电路包括充电管理电路、电池包、单片机、电池电量采样电路以及控制充电使能电路；
8.所述前级保护电路连接所述充电管理电路的第一连接端，所述充电管理电路的第二连接端连接所述电池包的第一连接端，所述充电管理电路的第三连接端连接所述控制充电使能电路的第一连接端；
9.所述电池包的第二连接端连接所述单片机的第一连接端，所述电池包的第三连接端连接所述电池电量采样电路的第一连接端；
10.所述单片机的第二连接端分别连接所述电池电量采样电路的第二连接端和所述
控制充电使能电路的第二连接端。
11.优选的，所述前级保护电路包括电阻r1、电阻r3、电阻r5、电阻r8、比较器uia、三极管q2以及mos管q1；
12.所述电阻r1的一端分别连接适配器接入口、所述比较器uia的负电源端、所述电阻r3的一端以及所述mos管q1的源极；
13.所述电阻r1的另一端连接所述电阻r5的一端，所述电阻r5的另一端分别连接所述比较器uia的反相输入端和所述电阻r8的一端；
14.所述电阻r8的另一端连接所述比较器uia的正电源端，并接地；
15.所述电阻r3的另一端分别连接所述比较器uia的输出端和所述三极管q2的基极；
16.所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q2的集电极连接所述mos管q1的栅极。
17.优选的，所述前级保护电路还包括电阻r2；
18.所述电阻r2的一端连接所述电阻r1的一端，所述电阻r2的另一端连接所述mos管q1的栅极。
19.优选的，所述前级保护电路还包括电阻r4；
20.所述电阻r4的一端连接所述电阻r1的一端，所述电阻r4的另一端连接所述比较器uia的正相输入端。
21.优选的，所述前级保护电路还包括电阻r6；
22.所述电阻r6连接在所述电阻r3与所述三极管q2之间，所述电阻r6的一端连接所述电阻r3的另一端，所述电阻r6的另一端连接所述三极管q2的基极。
23.优选的，所述前级保护电路还包括电阻r7；
24.所述电阻r7的一端连接所述三极管q2的基极，所述电阻r7的另一端连接所述三极管q2的发射极，并接地。
25.优选的，所述前级保护电路所述前级保护电路还包括电容c1、二极管d1、单向瞬态抑制二极管tvs；
26.所述电容c1的一端连接所述mos管q1的漏极，所述电容c1的另一端连接所述三极管q2的发射极；
27.所述二极管d1的负极连接所述mos管q1的漏极，并作为连接充电管理电路的vin引脚；所述二极管d1的正极连接所述三极管q2的发射极；
28.所述单向瞬态抑制二极管tvs的第一连接端连接所述比较器uia的正相输入端，所述单向瞬态抑制二极管tvs的第二连接端连接所述电阻r8的另一端，所述单向瞬态抑制二极管tvs的第三连接端连接所述比较器uia的正相输入端。
29.优选的，所述二级保护电路包括电阻r9、电阻r11、电阻r12、电阻r13、三极管q3、电池包、电容c3、充电管理控制单元以及主控单元；
30.所述电阻r12的一端连接所述充电管理控制单元的vin引脚，并作为连接所述前级保护电路的vin引脚；所述电阻r12的另一端分别连接所述充电管理控制单元的en引脚和所述电阻r11的一端；
31.所述电阻r11的另一端连接所述三极管q3的集电极；所述三极管q3的基极分别连接所述主控单元的gpio引脚和所述电阻r13的一端；所述三极管q3的发射极连接所述电阻r13的另一端，并接地；
32.所述充电管理控制单元的vbat引脚分别连接所述电池包的负极和所述电阻r9的一端；所述充电管理控制单元的tmr引脚连接所述电容c3的一端；所述电容c3的另一端连接所述电池包的正极，并接地；
33.所述电阻r9的另一端连接所述主控单元的adc引脚。
34.优选的，所述二级保护电路还包括二极管d2和保险丝f2；
35.所述保险丝f2的一端连接所述充电管理控制单元的vbat引脚，所述保险丝f2的另一端连接所述二极管d2的正极，所述二极管d2的负极作为连接外部的bati引脚。
36.优选的，所述二级保护电路还包括电阻r10；
37.所述电阻r10的一端连接所述电阻r9的另一端，所述电阻r10的另一端接地。
38.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
39.1、本发明的保护电路，无论对于过压和过流，电路都会起到保护作用；
40.2、本发明的保护电路，在电池容量扩容之后，也能正常将电池充满电；
41.3、本发明的保护电路，电路简单，成本比较低；
42.4、本发明的保护电路，具有自恢复功能，当撤销误操作，电路仍能正常工作，极大地减少了售后维修成本；
43.5、本发明的保护电路，支持电池扩容的充电保护，方便用户扩充电池容量，增加可移动仪表工作的续航能力。
附图说明
44.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
45.图1为本发明的用于仪表电路保护的电路的结构框图；
46.图2为本发明的前级保护电路的电路图；
47.图3为本发明的二级保护电路的电路图。
具体实施方式
48.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
49.实施例1：
50.如图1～3所示，本实施例提供一种用于仪表电路保护的电路，包括：前级保护电路和二级保护电路；二级保护电路包括充电管理电路、电池包、单片机、电池电量采样电路以及控制充电使能电路；前级保护电路连接充电管理电路的第一连接端，充电管理电路的第二连接端连接电池包的第一连接端，充电管理电路的第三连接端连接控制充电使能电路的第一连接端；电池包的第二连接端连接单片机的第一连接端，电池包的第三连接端连接电池电量采样电路的第一连接端；单片机的第二连接端分别连接电池电量采样电路的第二连接端和控制充电使能电路的第二连接端。
51.前级保护电路包括电阻r1、电阻r3、电阻r5、电阻r8、比较器uia、三极管q2以及mos
管q1；电阻r1的一端分别连接适配器接入口、比较器uia的负电源端、电阻r3的一端以及mos管q1的源极；电阻r1的另一端连接电阻r5的一端，电阻r5的另一端分别连接比较器uia的反相输入端和电阻r8的一端；电阻r8的另一端连接比较器uia的正电源端，并接地；电阻r3的另一端分别连接比较器uia的输出端和三极管q2的基极；三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极连接mos管q1的栅极。
52.前级保护电路还包括电容c1、二极管d1、单向瞬态抑制二极管tvs；电容c1的一端连接mos管q1的漏极，电容c1的另一端连接三极管q2的发射极；二极管d1的负极连接mos管q1的漏极，并作为连接充电管理电路的vin引脚；二极管d1的正极连接三极管q2的发射极；单向瞬态抑制二极管tvs的第一连接端连接比较器uia的正相输入端，单向瞬态抑制二极管tvs的第二连接端连接电阻r8的另一端，单向瞬态抑制二极管tvs的第三连接端连接比较器uia的正相输入端。
53.前级保护电路还包括电阻r2；电阻r2的一端连接电阻r1的一端，电阻r2的另一端连接mos管q1的栅极。前级保护电路还包括电阻r4；电阻r4的一端连接电阻r1的一端，电阻r4的另一端连接比较器uia的正相输入端。前级保护电路还包括电阻r6；电阻r6连接在电阻r3与三极管q2之间，电阻r6的一端连接电阻r3的另一端，电阻r6的另一端连接三极管q2的基极。前级保护电路还包括电阻r7；电阻r7的一端连接三极管q2的基极，电阻r7的另一端连接三极管q2的发射极，并接地。
54.二级保护电路包括电阻r9、电阻r11、电阻r12、电阻r13、三极管q3、电池包、电容c3、充电管理控制单元以及主控单元；电阻r12的一端连接充电管理控制单元的vin引脚，并作为连接前级保护电路的vin引脚；电阻r12的另一端分别连接充电管理控制单元的en引脚和电阻r11的一端；电阻r11的另一端连接三极管q3的集电极；三极管q3的基极分别连接主控单元的gpio引脚和电阻r13的一端；三极管q3的发射极连接电阻r13的另一端，并接地；充电管理控制单元的vbat引脚分别连接电池包的负极和电阻r9的一端；充电管理控制单元的tmr引脚连接电容c3的一端；电容c3的另一端连接电池包的正极，并接地；电阻r9的另一端连接主控单元的adc引脚。
55.二级保护电路还包括电阻r10；电阻r10的一端连接电阻r9的另一端，电阻r10的另一端接地。
56.二级保护电路还包括二极管d2和保险丝f2；保险丝f2的一端连接充电管理控制单元的vbat引脚，保险丝f2的另一端连接二极管d2的正极，二极管d2的负极作为连接外部的bati引脚。
57.工作原理：
58.前级保护的工作原理：适配器接入后，电阻r1，电阻r5，电阻r8，电阻r3就会分压，比较器uia的2号输入引脚的输入电压可以根据适配器电压不同调解电阻阻值，3号输入引脚是提供一个比较基准，这个基准是由tl431(三端精密基准源)提供。当2号引脚电压大于3号引脚电压，1号输出引脚就会被拉低，然后利用npn三极管的开关状态，三极管q2的基极被拉低，vbe≤0，三极管就会截止；此时mos管q1的g极被r2拉高，gs≥0，利用mos管的开关状态，mos管q1是不导通的，后面系统就不能供电。当2号引脚电压小于3号引脚，1号输出引脚就会被拉高，也是利用npn三极管的开关状态，vbe≥0，三极管q2导通；此时mos管q1的g极被拉低，gs≤0，利用mos管的开关状态，mos管也导通，后面系统就能供电，然后电容c1利用自
身特点，起到储能和吸收能量的作用。后面二极管d1是tvs管，它是能起到瞬间抑制高能量的二极管。
59.后级保护的工作原理：充电管理电路不仅受自身内部电路的保护限制，还会受到单片机程序的保护控制。通过单片机adc功能，获取电池的分压电阻r9，电阻r10之间的电压信号。采集该电压信号，就能获取到电池的电量(在电池电量的线性范围内)。如果电池电压低于充满电的电池电量，且没有达到设定的充电时间(充电时间由电容c3电容值的大小来控制)，充电管理电路就会按照电路设定的三种状态，涓流，恒流，恒压这样流程的充电。当充电时间达到，充电电路不再充电，而此时单片机采集的电压没有达到电池包满电的电压时，单片机就会通过gpio拉高三极管q3的基极，vbe》0，三极管q3导通，en拉低。之后delay一段时间，再次拉低三极管q3的基极，vbe≥0，三极管q3截止，en再次被拉高，充电管理电路再次使能给电池包充电，这个也是为扩容电池包充电保护的一个设计。保险丝f2是自恢复保险丝限流，二极管d2是防反接的二极管，都能保护系统后面的电路不受损坏。
60.实施例2：
61.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
62.本实施例提供一种用于仪表电路保护的电路，本实施例的保护电路可以很好的保护电路不受损坏。该保护电路是基于使用适配器，给电池供电系统充电这样的应用场合。如图1所示，本实施例提供的电路分为前级保护电路和二级保护电路。
63.前级保护电路
64.电路j1处是适配器接入口，f1自恢复保险丝防止后级电路过流。前级保护电路，如图2所示。适配器接入后，r1，r5，r8，r3电阻就会分压，比较器的2号输入引脚的输入电压可以根据适配器电压不同调解电阻阻值，3号输入引脚是提供一个比较基准。当2号引脚电压大于3号引脚，1号输出引脚就会被拉低，q2三极管就会截止，q1 mos管不导通，后面系统不供电；当2号引脚电压小于3号引脚，1号输出引脚就会被拉高，q2三极管导通，q1 mos管也导通，后面系统就能供电。为了防止适配器的插入瞬间浪涌，加入c1和d1 tvs管就可以其对后面电路的损坏。
65.二级保护电路
66.如图3所示，二级保护电路是由主控采集电池包电量，然后使能充电管理电路。正常情况，前级保护电路未处于异常输入，vin就给充电管理供电。电路设计默认en拉高，充电电路给电池包充电，正常能在预设的时间内，电池充满。为了防止出现到达预设时间，充电管理电路不再电池充电，充满指示灯亮，电路中主控也在检测电池包电压，判断电池是否充满电，如果判断电池未充满，则是由于预设时间到了，引起的充满灯亮，此时主控就会拉高q3三极管的基极，从而拉低充电管理的en，delay一段时间，主控再拉低q3三极管的基极使能充电管理，这样就可以使充电管理继续给电池包充电。这个delay时间可根据电池包并联数量和容量设置。这样既能使电池充满电，又能保护了充电管理电路，防止其因为散热不及时导致损坏。
67.本发明的保护电路，无论对于过压和过流，电路都会起到保护作用，且当撤销误操作，电路仍能正常工作。
68.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影
响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。