可充電電池的過放保護電路的製作方法

2023-09-12 17:17:50

專利名稱：可充電電池的過放保護電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及環保節能電子產品，具體涉及一種太陽能照明中可充 電電池的過放保護電路。
背景技術：
太陽能LED照明燈具(如太陽能LED路燈、太陽能LED草坪燈等) 通常由太陽能電池^反、充電電3各、可充電電池、照度4全測電^各、LED 驅動電路及LED燈組成，結構如圖1如示，白天，LED驅動電3各接收 來自照度檢測電路的控制信號，將LED的電流關斷，LED不發光。夜 晚來臨時，LED驅動電路接收來自照度檢測電路的控制信號，對LED 提供電流使LED發光。即白天充電、夜間照明。照度檢測電路用來檢 查當時是白天還是夜晚，白天，照度檢測電路輸出一邏揖電平("高" 或者"低")，夜晚則輸出相反的邏揖電平("低"或者"高")。
在這一類白天充電、夜間照明的太陽能LED照明燈具中，可充電 電池的壽命制約著整體燈具的壽命。而可充電電池的過度放電(即可充 電電池存貯的大部分或全部電能被燈具系統用掉)是影響可充電電池壽 命的主要原因之一。因此，這一類燈具通常加有防止可充電電池過度 放電的保護電路即過放保護電路，以延長可充電電池的壽命。
目前，具有可充電電池過放保護電路的太陽能LED照明燈具，結 構如圖2所示，其中，充電電池過放保護電路隨時監測可充電電池的 電壓，當該電壓低於某個設定的電壓值(稱為過放保護電壓Vod)時，可充電電池過放保護電路輸出一邏揖電平("高"或者"低，，)，該邏揖
電平控制LED驅動電路去關閉LED的電流，即使在夜晚LED也不發 光。當可充電電池的電壓高於過放保護電壓Vod時，可充電電池過放 保護電路輸出相反的邏揖電平("低"或者"高")，該邏揖電平控制 LED驅動電路，LED驅動電路在夜間將為LED提供電流使LED發光。
上述過放保護電路的缺點在於在夜晚，當可充電電池的電壓達 到過放保護電壓Vod時，LED燈會出現閃爍現象，在實際應用場合， 客戶不接受這一閃爍現象。
造成這一閃爍現象的原因在於可充電電池的內阻。可充電電池可 等效於一理想電壓源Vg與其內阻Rg的串聯，如圖3如示，當可充電 電池的電能快放完時，該內阻將變得很大。可充電電池的等效理想電 壓源電壓為Vg-舊ATRg+VBAT,其中舊AT為可充電電池的放電電流， VBAT是可充電電池兩端的電壓。
在夜間，假定開始時VBAT大於Vod， LED發光，可充電電池放 電。隨著時間的推移，VBAT逐漸降低，當VBAT接近Vod時(VBAT 約等於Vod), Vg0=舊ATCTRgO+Vod(VgO、 RgO分別為此時的可充電 電池的等效理想電壓源電壓和等效內阻，舊AT0為此時的可充電電池 的放電電流)，這時，可充電電池的等效理想電壓源電壓Vg0與可充電 電池兩端的電壓VBAT-Vod有一差值舊ATCTRgO。隨著時間的推移， V已AT繼續降低，當VBAT剛好小於Vod時，LED熄滅，舊AT將接近 於0， VBAT將慢慢恢復到VBAT=Vg04BAT0*Rg0+Vod>Vod,由於此 時VBAT〉Vod， LED將被重新點亮。LED重新點亮後，可充電電池的 電流增加，VBAT將再次降到低於Vod， LED再次熄滅，從而導致LED 閃爍。目前，解決閃爍的普通方式是在過放保護電路中加遲滯，即當
VBAT小於Vod時，LED熄滅，但VBAT必須大於Vod+Vth (Vth為遲 滯電壓)LED才能^皮重新點亮。從上面的分析可知，如果Vth> 舊ATCTRgO，可避免LED的閃爍。
該方法的缺點是舊ATO和RgO隨不同的燈具變化，例如，LED電 流的大小將直接影響舊AT0，不同種類的可充電電池的Rg0亦不同。 這對過放保護電路的設計帶來很大困難。

發明內容
本發明需要解決的技術問題是，如何提供一種可充電電池的過放 保護電路，能避免LED閃爍並適用於各種太陽能照明燈具。
本發明的技術問題這樣解決構建一種可充電電池的過放保護電 路，具體包括
充電狀態檢測單元，其兩輸入端分別連接所述可充電電池的充電 電路輸入和輸出端；
欠壓檢測單元，輸入端連接在所述可充電電池的正極；
記憶單元，其一輸入端連接所述欠壓4企測單元的輸出端，另一糸
俞
入端連接所述充電狀態4企測單元的輸出端，該記憶單元這樣工作當
天)，記憶單元被置"1";當所述充電狀態檢測單元檢測所述充電電路 中沒有充電電流流過(晚上)，同時欠壓檢測無效時保持置"1"狀態 並輸出使能信號， 一旦欠壓檢測有效則置"0"並保持、輸出不允許信邏輯控制電路，其一輸入端連接照度檢測電路的輸出端，另一輸
入端連接所述記憶單元的輸出端，該邏輯控制電路這樣工作白天根 據所述照度檢測電路的輸出產生不允許信號，晚間根據所述記憶單元 的輸出產生相應控制信號。
按照本發明提供的過放保護電路，所述欠壓檢測單元包括參考電 壓、電阻分壓器和電壓比較器，所述電壓比較器一輸入端連接所述參 考電壓，另一輸入端連接所述電阻分壓器的輸出端，所述電阻分壓器 的兩個輸入端跨接在所述可充電電池正極和地之間。
按照本發明提供的過放保護電路，所述記憶單元是觸發器。
按照本發明提供的過放保護電路，所述觸發器包括但不限制是RS 觸發器、D觸發器等各種觸發器。
按照本發明提供的過放保護電路，所述充電狀態檢測單元包括但 不限制是電壓比較器等各種電路。
本發明提供的可充電電池過放保護電路，應用於太陽能照明燈具 中，採用記憶單元，當晚上可充電電池出現欠壓以後，LED燈將一直 關閉，不會因為可充電電池電壓的回升而將LED再度點亮，因此避免 了 LED燈出現閃爍。


下面結合附圖和具體實施例進一步對本發明進行詳細說明。
圖1是太陽能LED照明燈具原理示意圖2是帶過放保護電路的太陽能LED照明燈具原理示意圖；圖3是傳統帶過放保護電路的太陽能LED照明燈具原理示意圖； 圖4是本發明帶過放保護電路的太陽能LED照明燈具原理示意
圖5是圖4所示電路邏輯示意圖； 圖6是圖4所示電路中欠壓檢測單元電路原理圖； 圖7是圖4所示電路中充電電路的最簡單電路原理圖； 圖8是圖4所示電路中充電電路的一般電路原理圖； 圖9是圖4所示電路的一實施例電路原理圖。
具體實施例方式
如圖4所示，本發明提出的可充電電池過放保護電路14,除欠壓 檢測單元外還增加了充電狀態檢測單元31、記憶單元34和邏輯控制 電路35，並將照度檢測電路15的輸出信號引入到邏輯控制電路35中。 其中
充電狀態檢測單元31兩輸入分別連接充電電路12輸入和輸出端 充電電路12—般由一隻肖特基二極體組成，結構如圖7所示；或 者由一個開關電路和一個控制電路組成，結構如圖8所示；連接在太 陽能電池板11和可充電電池13之間。
本發明提出的可充電電池過放保護電路14的工作原理，如圖5所 示白天，邏輯控制電路35根據照度檢測電路15的輸出去控制LED 驅動電路16將LED燈17關閉，同時，當太陽能板11上的電壓高於 可充電電池13電壓時，太陽能電池板11通過充電電路12對可充電電 池13充電，肖特基二極體或開關電路打開，充電電流流過充電電路， 充電電路的輸入和輸出端之間的電壓差很小，該電壓差小於設定的電壓，此時充電狀態檢測單元31輸出置'T，信號，將記憶單元置為"1，，； 隨著太陽能電池板11對可充電電池13的充電，可充電電池13電壓上
改寫記憶單元，所以記憶單元34輸出為'T，。晚上，初始時記憶單元 34輸出為"1"，此時太陽能電池板11上的電壓已低於可充電電池13 電壓，不對充電電池13充電，肖特基二極體或開關電路關閉，沒有充 電電流流過充電電路12,充電電路12的輸入和輸出端之間的電壓差 大於設定的電壓後，充電狀態檢測單元31輸出邏輯為沒有充電因而不 會改寫記憶單元34，記憶單元34保持為"1",可充電電池13為LED 燈供電，隨著可充電電池13能量的消耗，可充電電池13電壓逐漸降 低，當低於設定的電壓後，欠壓檢測單元輸出清零信號到記憶單元34, 記憶單元34輸出為"0"， LED驅動電路16根據"0"輸入將LED 燈17關閉。如果在晚上可充電電池13未出現欠壓，則記憶單元一直 保持為"1", LED驅動電路16根據"1"輸入將LED燈17始終點亮 直至白天邏輯控制電路35根據照度檢測電路15的輸出將其關閉。
從上述電路的工作原理可以發現其好處在於當晚上可充電電池 13出現欠壓以後，LED燈17將一直關閉，不會因為可充電電池電壓 的回升而將LED燈17再度點亮，因此避免了 LED燈17出現閃爍。 其中
如圖6所示，本發明中的欠壓檢測單元可以利用參考電壓32由電 壓比較器實現。
現；記憶單元採用RS觸發器實現，還可以採用D觸發器或其他類型 的觸發器實現。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求範圍所 做的均等變化與修飾，皆應屬本發明權利要求的涵蓋範圍。
權利要求
1、一種可充電電池的過放保護電路(14)，其特徵在於，包括充電狀態檢測單元(31)，其兩輸入端分別連接所述可充電電池(13)的充電電路(12)輸入和輸出端；欠壓檢測單元，輸入端連接在所述可充電電池的正極；記憶單元(34)，其一輸入端連接所述欠壓檢測單元的輸出端，另一輸入端連接所述充電狀態檢測單元的輸出端，該記憶單元這樣工作當所述充電狀態檢測單元檢測所述充電電路中有充電電流流過時，記憶單元被置「1」；當所述充電狀態檢測單元檢測所述充電電路中沒有充電電流流過，同時欠壓檢測無效時保持置「1」狀態並輸出使能信號，一旦欠壓檢測有效則置「0」並保持、輸出不允許信號；邏輯控制電路(35)，其一輸入端連接照度檢測電路(15)的輸出端，另一輸入端連接所述記憶單元的輸出端，該邏輯控制電路這樣工作白天根據所述照度檢測電路的輸出產生不允許信號，晚間根據所述記憶單元的輸出產生相應控制信號。
2、根據權利要求1所述過放保護電路，其特徵在於，所述欠壓檢 測單元包括參考電壓(32)、電阻分壓器和電壓比較器(33)，所述電壓比 較器(33)—輸入端連接所述參考電壓(32),另一輸入端連接所述電阻分 壓器的輸出端，所述電阻分壓器的兩個輸入端跨接在所述可充電電池 (13)正才及和地之間。
3、根據權利要求1所述過放保護電路，其特徵在於，所述記憶單 元(34)是觸發器。
4、 根據權利要求3所述過放保護電路，其特徵在於，所述觸發器 是RS觸發器。
5、 根據權利要求3所述過放保護電路，其特徵在於，所述觸發器 是D觸發器。
6、 根據權利要求1所述過放保護電路，其特徵在於，所述充電狀 態檢測單元(31)是電壓比較器。
全文摘要
本發明涉及一種可充電電池(13)的過放保護電路(14)，包括兩輸入分別連接充電電路(12)輸入和輸出的充電狀態檢測單元(31)、欠壓檢測單元、一輸入連接欠壓檢測單元輸出，另一輸入連接充電狀態檢測單元輸出的記憶單元(34)和一輸入連接照度檢測電路(15)輸出，另一輸入連接記憶單元輸出的邏輯控制電路(35)，該邏輯控制電路白天根據照度檢測電路輸出產生不允許信號，晚間根據記憶單元輸出產生相應控制信號，該記憶單元白天被置「1」；晚間欠壓檢測無效時保持置「1」輸出使能信號，一旦欠壓檢測有效置「0」並保持、輸出不允許信號。這種電路應用於太陽能照明燈具，避免晚間可充電電池欠壓後因其電壓回升而使LED燈閃爍。
文檔編號H02H7/18GK101604839SQ20091010783
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月5日 優先權日2009年6月5日
發明者李永紅, 毛曉峰, 黃朝剛 申請人:深圳市泉芯電子技術有限公司