一種防反接防倒灌電池充電保護電路的製作方法
2023-11-06 01:49:51 2
本實用新型屬於電子技術領域，具體涉及一種防反接防倒灌電池充電保護電路。
背景技術：
電池充電管理電路用於輸入電源對電池的充電控制，起到非常重要的作用。若輸入電源或者電池反接極有可能損壞充電電路以及電池，甚至導致電池的爆炸，引起火災等更嚴重的情況。同時，在以電池作為負載的電路中，如果沒有防倒灌電路，當沒有輸入電源時，電池還會繼續給充電管理電路供電，這樣會使電池的電量白白浪費了，特別在大電流的充電設備中，沒有防倒灌電路甚至會對充電電路造成永久性損壞。因此防反接防倒灌保護電路在充電管理電路中是非常重要的。
現有技術中的充電管理電路，一般使用二極體或者MOS管來實現防反接防倒灌保護電路。如果採用二極體來實現防反接防倒灌保護電路時，由於二極體正嚮導通壓降較大，在低電壓大電流的應用中，在二極體上損失的能量很大，降低了電池充電管理電路的效率。MOS管因為其導通電阻特別小，因此非常適合替代二極體實現防反接防倒灌保護電路，但是由於MOS管導通後需要額外的電路來進行關斷，通常需要藉助於複雜的模擬電路或者MCU來實現，這就增加了整體的成本和功耗，並且如需在現有基礎上增加其它保護電路會非常困難，可擴展性不佳。
技術實現要素：
本實用新型為了解決現有充電防反接防倒灌保護電路成本高，損耗大，可拓展性不強的問題，提供一種應用於充電的低損耗、結構簡單、實用方便且具有很好可擴展性的防反接防倒灌保護電路，能夠防止輸入電源與電池的反接，還能防止電池電壓高於輸入電源電壓時產生的倒灌電流。
一種防反接防倒灌電池充電保護電路，電壓比較模塊4、執行模塊5、防反接控制模塊6；所述的防反接控制模塊6兩端分別於電源1的負極與電池2的負極相連；所述的電壓比較模塊4由比較器41、電壓採集電路、比較器供電電路、限流保護電阻45組成；所述的執行模塊5分別與充電管理模塊3、電源1的負極相連、第一MOS管63的源極、柵極相連；
所述的電壓比較模塊4的比較器41由比較器供電電路連接在電源1上；電源1正極與比較器41之間還設有二極體；所述的電壓採集電路包括電源電壓採集電路42、電池電壓採集電路43；所述的電源電壓採集電路42、電池電壓採集電路43分別包括一組兩個串聯的採樣電阻，兩個電阻的中間分別與比較器41的正向輸入端和負向輸入端相連；所述的兩組電阻的比值相等；
所述的比較器41的輸出端還連接有限流保護電阻45；
所述的防反接控制模塊6包括：第一二極體61、第二二極體62、第一MOS管63；所述的第一二極體61的陽極連接在電源1的負極；第二二極體62的陽極連接在電池2的負極；第一二極體61、第二二極體62的陰極相連，且同時與第一MOS管63的柵極相連；
所述的執行模塊5包括第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53、電阻54；三個MOS管的柵極、源極相互連接；三個MOS管的柵極、源極與電阻54並聯連接；三個MOS管的柵極與限流保護電阻45串連；所述的第二MOS管51的漏極與充電管理模塊3的接地端相連；所述的第三MOS管52的漏極與電池2的負極相連；所述的第四MOS管53的漏極與電源1的負極相連；
還包括限壓保護模塊7、限流保護模塊8；
所述的限壓保護模塊7包括：限壓模塊第一電阻73、限壓模塊第二電阻74、限壓模塊比較器72、限壓模塊二極體71；所述的限壓模塊第一電阻73、限壓模塊第二電阻74並聯在電池2的兩端；限壓模塊第一電阻73、限壓模塊第二電阻74的中間與限壓模塊比較器72的正向輸入端相連；所述的限壓模塊比較器72的負向輸入端與電壓基準相連；所述的限壓模塊比較器72的輸出端與限壓模塊二極體71的陽極相連；所述的限壓模塊二極體71的陰極與第一MOS管63的柵極相連；
所述的限流保護模塊8包括：限流模塊第一電阻82、限流模塊二極體81、限流模塊比較器83；所述的限流模塊比較器83的負向輸入端與電流基準相連；所述的限流模塊比較器83的正向輸入端與限流模塊第一電阻82的一端相連，同時與電池2的負極相連；所述的限流模塊第一電阻82的另一端與第三MOS管52的漏極相連；所述的輸出端與限流模塊二極體81的陽極相連；所述的限流模塊二極體81的陰極與第一MOS管63的柵極相連。
本實用新型提供了一種防反接防倒灌電池充電保護電路包括：電源、電池，還包括：充電管理模塊、電壓比較模塊、執行模塊、防反接控制模塊；所述的充電管理模塊與電源、電池串聯；充電管理模塊的輸入端與電源的正極相連接，充電管理模塊的輸出端與電池的正極相連接；所述的防反接控制模塊兩端分別於電源的負極與電池的負極相連；所述的電壓比較模塊包括：比較器、電壓採集電路、比較器供電電路、限流保護電阻；所述的執行模塊分別與充電管理模塊、電源的負極相連、第一MOS管的源極、柵極相連；本實用新型具有低損耗、結構簡單、實用方便且具有很好可擴展性的特點，能夠防止輸入與電池的反接，還能防止電池電壓高於輸入電源電壓時產生倒灌電流。
附圖說明
圖1為本實用新型一種充電防反接防倒灌保護電路電路圖；
圖2為本實用新型一種充電防反接防倒灌保護電路電路圖；
圖3為本實用新型一種充電防反接防倒灌保護電路拓展後的電路圖。
具體實施方式
實施例1：一種防反接防倒灌電池充電保護電路
一種防反接防倒灌電池充電保護電路，包括：電源1、電池2、充電管理模塊3、電壓比較模塊4、執行模塊5、防反接控制模塊6；
所述的電源1設置在電池充電防反接防倒灌保護電路的輸入端，電池2設置在電池充電防反接防倒灌保護電路的輸出端；
所述的充電管理模塊3與電源1、電池2串聯。充電管理模塊3的輸入端與電源1的正極相連接，充電管理模塊3的輸出端與電池2的正極相連接；
所述的電壓比較模塊4包括：比較器41、電源電壓採集電路42、電池電壓採集電路43、比較器供電電路、限流保護電阻45；
所述的比較器41由比較器供電電路連接在電源1上；電源1正極與比較器41之間還設有二極體44；二極體44的陽極與電源1的正極相連；
所述的電源電壓採集電路42包括第一電源採樣電阻421、第二電源採樣電阻422；第一電源採樣電阻421、第二電源採樣電阻422串聯；第一電源採樣電阻421、第二電源採樣電阻422的中間與比較器41的正向輸入端相連；
所述的電池電壓採集電路43包括第一電池採樣電阻431、第二電池採樣電阻432；第一電池採樣電阻431、第二電池採樣電阻432串聯；第一電池採樣電阻431、第二電池採樣電阻432的中間與比較器41的負向輸入端相連；
所述的第一電源採樣電阻421和第二電源採樣電阻422的比值與第一電池採樣電阻431和第二電池採樣電阻432的比值相等；
所述的電源電壓採集電路42並聯在電源1兩端；電池電壓採集電路43的低電勢端與電源電壓採集電路42的低電勢端相連，所述的電池電壓採集電路43的另一端與電池2的正極相連；
所述的比較器41的輸出端還連接有限流保護電阻45；
所述的防反接控制模塊6包括第一二極體61、第二二極體62、第一MOS管63；
所述的第一二極體61的陽極連接在電源1的負極；第二二極體62的陽極連接在電池2的負極；第一二極體61、第二二極體62的陰極相連，且同時與第一MOS管63的柵極相連；
所述的執行模塊5包括第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53、電阻54；
所述的第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53的柵極、源極相互連接；電阻54與第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53的柵極、源極並聯連接；再與第一MOS管63的源極、柵極相連；
所述的第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53的柵極與限流保護電阻45相連；
所述的第二MOS管51的漏極與充電管理模塊3的接地端相連；
所述的第三MOS管52的漏極與電池2的負極相連；
所述的第四MOS管53的漏極與電源1的負極相連。
使用時，第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53三個MOS管的源級以及柵極連接在一起，由同一個控制信號來同時控制這三個MOS管。當這三個MOS管同時關閉時電源1、電池2、充電管理模塊3彼此之間無法構成迴路，從而起到保護作用。
當電源1電壓高於電池2電壓，電源1、電池2正常連接到電路中，比較器供電電路正常供電，比較器41的正向輸入端的電壓高於負向輸入端電壓，比較器41輸出高電平，控制執行模塊5的第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53的柵極為高電平，三個MOS管導通；電路正常工作，充電管理模塊3正常工作，控制電池的充電；
當電源1電壓低於電池2電壓時，比較器供電電路正常供電，比較器41的正向輸入端的電壓低於負向輸入端電壓，比較器41輸出低電平，控制執行模塊5的第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53的柵極為低電平，MOS管不導通，充電電路整體斷開，電池不充電；
第一電源採樣電阻421、第二電源採樣電阻422與第一電池採樣電阻431、第二電池採樣電阻432分別對電源1和電池2兩端電壓進行分壓送入比較器41中進行比較，只有當輸入電壓正向輸入端的電壓高於負向輸入端電壓時候才會打開第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53，即電源1電壓低於電池2電壓時就會關閉；
當電源1的正負極接反時，第一二極體61陽極電壓會高於第一MOS管63的源極電壓，從而會導通第一MOS管63，關閉第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53，起到電源反接保護作用；
當電池2的正負極接反時，第二二極體62陽極電壓會高於第一MOS管63的源極電壓，從而會導通第一MOS管63，關閉第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53，起到電池反接保護作用。
實施例2：一種防反接防倒灌電池充電保護電路
一種防反接防倒灌電池充電保護電路，包括：電源1、電池2、充電管理模塊3、電壓比較模塊4、執行模塊5、防反接控制模塊6、限壓保護模塊7、限流保護模塊8；
所述的電源1設置在電池充電防反接防倒灌保護電路的輸入端，電池2設置在電池充電防反接防倒灌保護電路的輸出端；
所述的充電管理模塊3與電源1、電池2串聯。充電管理模塊3的輸入端與電源1的正極相連接，充電管理模塊3的輸出端與電池2的正極相連接；
所述的電壓比較模塊4包括：比較器41、電源電壓採集電路42、電池電壓採集電路43、比較器供電電路、限流保護電阻45；
所述的比較器41由比較器供電電路連接在電源1上；電源1正極與比較器41之間還設有二極體44；二極體44的陽極與電源1的正極相連；
所述的電源電壓採集電路42包括第一電源採樣電阻421、第二電源採樣電阻422；第一電源採樣電阻421、第二電源採樣電阻422串聯；第一電源採樣電阻421、第二電源採樣電阻422的中間與比較器41的正向輸入端相連；
所述的電池電壓採集電路43包括第一電池採樣電阻431、第二電池採樣電阻432；第一電池採樣電阻431、第二電池採樣電阻432串聯；第一電池採樣電阻431、第二電池採樣電阻432的中間與比較器41的負向輸入端相連；
所述的第一電源採樣電阻421和第二電源採樣電阻422的比值與第一電池採樣電阻431和第二電池採樣電阻432的比值相等；
所述的電源電壓採集電路42並聯在電源1兩端；電池電壓採集電路43的低電勢端與電源電壓採集電路42的低電勢端相連，所述的電池電壓採集電路43的另一端與電池2的正極相連；
所述的比較器41的輸出端還連接有限流保護電阻45；
所述的防反接控制模塊6包括第一二極體61、第二二極體62、第一MOS管63；
所述的第一二極體61的陽極連接在電源1的負極；第二二極體62的陽極連接在電池2的負極；第一二極體61、第二二極體62的陰極相連，且同時與第一MOS管63的柵極相連；
所述的執行模塊5包括第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53、電阻54；
所述的第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53的柵極、源極相互連接；電阻54與第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53的柵極、源極並聯連接；再與第一MOS管63的源極、柵極相連；
所述的第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53的柵極與限流保護電阻45相連；
所述的第二MOS管51的漏極與充電管理模塊3的接地端相連；
所述的第三MOS管52的漏極與電池2的負極相連；
所述的第四MOS管53的漏極與電源1的負極相連；
所述的限壓保護模塊7包括：限壓模塊第一電阻73、限壓模塊第二電阻74、限壓模塊比較器72、限壓模塊二極體71；
所述的限壓模塊第一電阻73、限壓模塊第二電阻74並聯在電池2的兩端；限壓模塊第一電阻73、限壓模塊第二電阻74的中間與限壓模塊比較器72的正向輸入端相連；
所述的限壓模塊比較器72的負向輸入端與電壓基準相連；
所述的限壓模塊比較器72的輸出端與限壓模塊二極體71的陽極相連；
所述的限壓模塊二極體71的陰極與第一MOS管63的柵極相連；
所述的限流保護模塊8包括：限流模塊第一電阻82、限流模塊二極體81、限流模塊比較器83；
所述的限流模塊比較器83的負向輸入端與電流基準相連；
所述的限流模塊比較器83的正向輸入端與限流模塊第一電阻82的一端相連，同時與電池2的負極相連；
所述的限流模塊第一電阻82的另一端與第三MOS管52的漏極相連；
所述的輸出端與限流模塊二極體81的陽極相連；
所述的限流模塊二極體81的陰極與第一MOS管63的柵極相連。
使用時，第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53三個MOS管的源級以及柵極連接在一起，由同一個控制信號來同時控制這三個MOS管。當這三個MOS管同時關閉時電源1、電池2、充電管理模塊3彼此之間無法構成迴路，從而起到保護作用；
當電源1電壓高於電池2電壓，電源1、電池2正常連接到電路中，比較器供電電路正常供電，比較器41的正向輸入端的電壓高於負向輸入端電壓，比較器41輸出高電平，控制執行模塊5的第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53的柵極為高電平，三個MOS管導通；電路正常工作，充電管理模塊3正常工作，控制電池的充電；
當電源1電壓低於電池2電壓時，比較器供電電路正常供電，比較器41的正向輸入端的電壓低於負向輸入端電壓，比較器41輸出低電平，控制執行模塊5的第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53的柵極為低電平，MOS管不導通，充電電路整體斷開，電池不充電；
第一電源採樣電阻421、第二電源採樣電阻422與第一電池採樣電阻431、第二電池採樣電阻432分別對電源1和電池2兩端電壓進行分壓送入比較器41中進行比較，只有當輸入電壓正向輸入端的電壓高於負向輸入端電壓時候才會打開第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53，即電源1電壓低於電池2電壓時就會關閉；
當電源1的正負極接反時，第一二極體61陽極電壓會高於第一MOS管63的源極電壓，從而會導通第一MOS管63，關閉第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53，起到電源反接保護作用；
當電池2的正負極接反時，第二二極體62陽極電壓會高於第一MOS管63的源極電壓，從而會導通第一MOS管63，關閉第二MOS管51、第三MOS管52、第四MOS管53，起到電池反接保護作用；
限壓保護模塊7的限壓模塊第一電阻73、限壓模塊第二電阻74採集電池2兩端的電壓，進行分壓，並輸送至限壓模塊比較器72的正向輸入端，與電壓基準進行比較，那麼，第一電阻73、限壓模塊第二電阻74分壓後的電壓高於電壓基準，限壓模塊比較器72會輸出高電平導通第一MOS管63，從而關斷整個電路；限流保護模塊8的限流模塊第一電阻82兩端的電壓輸送至限流模塊比較器83的正向輸入端，當該電壓高於電流基準電壓，那麼限流模塊二極體81會輸出高電平導通第一MOS管63，從而關斷整個電路。