專利名稱：電池過放電保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電池過放電保護裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，可充電電池在過放電時會造成不可逆的損壞。現(xiàn)有技術(shù)中為了避免可 充電電池過放電的情況發(fā)生，通常會在可充電電池和電源管理單元之間連接過放電保護裝 置，電源管理單元具有一使能端，當(dāng)使能端的電壓值大于第一基準電壓值，也即可充電電池 正常輸出供電電壓，電源管理單元正常工作，從而可充電電池提供電壓給負載。當(dāng)使能端的 電壓值小于第二基準電壓值，也即可充電電池進入過放電狀態(tài)時，電源管理單元停止工作， 從而可充電電池停止提供電壓給負載。過放電保護裝置包括一分壓電路、上拉電阻、第一三極管和第二三極管，分壓電路 對可充電電池的電壓進行分壓，以產(chǎn)生參考電壓，第一三極管的基極連接分壓電路，發(fā)射極 接地，集電極通過上拉電阻連接可充電電池。第二三極管的基極連接第一三極管的集電極， 發(fā)射極連接可充電電池，集電極連接電源管理單元的使能端。第一三極管為NPN型三極管， 第二三極管為PNP型三極管。當(dāng)可充電電池處于過放電狀態(tài)時，分壓電路對可充電電池的 電壓進行分壓所產(chǎn)生的參考電壓將使得第一三極管截止，第一三極管截止導(dǎo)致第二三極管 截止，從而電源管理單元停止工作，可充電電池停止提供電壓給負載，避免了可充電電池過 放電時繼續(xù)放電所造成的損壞。然而，當(dāng)可充電電池接近于過放電狀態(tài)時，分壓電路對可充電電池的電壓進行分 壓所產(chǎn)生的參考電壓使得第一三極管和第二三極管均工作于線性放大區(qū)，因而可能導(dǎo)致電 源管理單元的使能端電壓值處于第一基準電壓值和第二基準電壓值之間，造成電源管理單 元無法工作，負載也不能獲得電源工作。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可避免電池過放電且使負載穩(wěn)定工作的電池過放電保 護裝置。一種電池過放電保護裝置包括分壓電路、基準電壓電路、比較電路及電源管理單 元。分壓電路用于對可充電電池提供的供電電壓進行分壓以產(chǎn)生取樣電壓，并將該取樣電 壓提供給比較電路?；鶞孰妷弘娐酚糜诮邮湛沙潆婋姵氐墓╇婋妷?，并在可充電電池的供 電電壓值大于一預(yù)設(shè)的基準電壓值時將該基準電壓提供給比較電路。比較電路用于在取樣 電壓值小于該基準電壓值時輸出第一電平信號給電源管理單元，并在取樣電壓大于該基準 電壓時輸出第二電平信號給電源管理單元。電源管理單元根據(jù)該第一電平信號和第二電平 信號分別切斷和導(dǎo)通可充電電池與負載之間的電源供應(yīng)。上述電池過放電保護裝置，通過設(shè)置一比較電路，當(dāng)取樣電壓小于該基準電壓，即 可充電電池已處于過放電狀態(tài)時，電源管理單元即切斷可充電電池與負載之間的電源供 應(yīng)，因此可防止可充電電池在過放電狀態(tài)時繼續(xù)放電而損壞。由于電源管理單元的使能端可靠地穩(wěn)定在第一電平信號和第二電平信號狀態(tài)，因此可保障負載穩(wěn)定工作。


圖1為一較佳實施方式的電池過放電保護裝置的功能模塊圖。圖2為圖1中電池過放電保護裝置的具體電路圖。
具體實施例方式如圖1所示是一較佳實施方式的電池過放電保護裝置100的功能模塊圖。該電池 過放電保護裝置100包括濾波電路12、分壓電路14、基準電壓電路15、比較電路16及電源 管理單元18。電池過放電保護裝置100用于在可充電電池10的容量小于預(yù)定容量，即可充 電電池10過放電時，切斷可充電電池10與負載20之間的電源供應(yīng)，以防止可充電電池10 因繼續(xù)放電而造成一定的損壞。濾波電路12用于對可充電電池10提供的供電電壓進行濾波，以濾除雜訊。分壓電路14用于對經(jīng)濾波后的可充電電池10的供電電壓進行分壓，以產(chǎn)生取樣 電壓，并將取樣電壓提供給比較電路16。基準電壓電路15用于接收可充電電池10提供的供電電壓，并在可充電電池10的 供電電壓值大于一基準電壓值時將該基準電壓提供給比較電路16。當(dāng)可充電電池10的電 壓值小于基準電壓值時，基準電壓電路15不提供電壓給比較電路16。具體地，基準電壓電 路15包括齊納二極管和限流電阻，齊納二極管的陰極通過限流電阻與可充電電池10相連， 陽極接地，齊納二極管的陰極還與比較電路16相連。在本實施方式中，該基準電壓為齊納 二極管的反向擊穿電壓。當(dāng)可充電電池10提供的供電電壓大于齊納二極管的反向擊穿電 壓時，齊納二極管兩端的電壓將穩(wěn)定為反向擊穿電壓，因此基準電壓電路15將該反向擊穿 電壓提供給比較電路16。比較電路16用于將取樣電壓與基準電壓進行比較，并在取樣電壓小于該基準電 壓時，即可充電電池10已處于過放電狀態(tài)時，輸出第一電平信號給電源管理單元18的使能 端180，電源管理單元18根據(jù)其使能端180接收到的第一電平信號停止工作，因此比較電路 16接收到的來自可充電電池10的電壓不能提供給負載20。比較電路16還用于在取樣電壓大于該基準電壓時，輸出第二電平信號給電源管 理單元18的使能端180，該電源管理單元18根據(jù)其使能端180接收到的第二電平信號正常 工作，因此比較電路16接收到的來自可充電電池10的電壓可通過電源管理單元18提供給 負載20。在本實施方式中，該第一電平信號為低電平電壓信號，該第二電平信號為高電平 電壓信號。請一并參閱圖2，其為電池過放電保護裝置100的電路圖。電池過放電保護裝置 100還包括開關(guān)單元30。濾波電路12包括電解電容Cl和濾波電容C2，電解電容Cl的正 極連接可充電電池10，負極接地。濾波電容C2的一端連接于電解電容Cl的正極和開關(guān)單 元30之間，另一端接地。濾波電路12用于對可充電電池10輸出的電壓進行濾波，以濾除 雜訊。開關(guān)單元30包括開關(guān)31和下拉電阻R3。開關(guān)31為一機械開關(guān)，其具有第一引腳
432、第二引腳34、第三引腳36及控制端35。第一引腳32通過下拉電阻R3接地，第二引腳 34與濾波電容C2相連，第三引腳36與分壓單元12和基準電壓提供單元14相連。當(dāng)控制 端35未被按下時，開關(guān)31處于開啟狀態(tài)，第一引腳32與第二引腳34連通，可充電電池10 不能通過濾波電路12和開關(guān)電路40提供電壓給分壓電路14和基準電壓電路15。當(dāng)控制 端35被按下時，開關(guān)31處于關(guān)閉狀態(tài)，第三引腳36與第二引腳34連通，可充電電池10通 過濾波電路12和開關(guān)電路40提供電壓給分壓電路14和基準電壓電路15。分壓電路14包括第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2。第一分壓電阻Rl的一端 與開關(guān)31的第三引腳36相連，另一端與比較電路16的同相輸入端160相連，第二分壓電 阻R2的一端與第一分壓電阻Rl相連，另一端接地。基準電壓電路15包括限流電阻R4和齊納二極管D1。該限流電阻R4的一端與開 關(guān)31的第三引腳36相連，另一端與比較電路16的反相輸入端162相連。齊納二極管Dl 的陰極與限流電阻R4相連，陽極接地。比較電路16包括比較器Ul、上拉電阻R5、反饋電阻R6、限流電阻R7及下拉電阻 R8，該比較器Ul具有同相輸入端160、反相輸入端162和輸出端164、電源端166及接地端 168。同相輸入端160連接于第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2之間，反相輸入端162連 接于限流電阻R4和齊納二極管Dl之間，電源端166與可充電電池10相連，接地端168接 地。電源端166通過上拉電阻R5與輸出端164相連，反饋電阻R6連接于同相輸入端160 與輸出端164之間。限流電阻R7的一端連接比較器Ul的輸出端164，另一端連接電源管理 單元18的使能端180，下拉電阻R8的一端連接于限流電阻R7與使能端180之間，另一端接 地。電池過放電保護裝置100的工作原理如下當(dāng)控制端35被按下時，開關(guān)31處于關(guān)閉狀態(tài)，第三引腳36與第二引腳34連通， 可充電電池10提供的電壓Vi經(jīng)濾波電路12濾波后被提供給分壓電路14和基準電壓電路 15。分壓電路14中的電阻R1、R2對電池電壓Vi進行分壓，使得比較器Ul的同相輸入端160 的電壓SV15tl = Vi * R2/(R1+R2)?；鶞孰妷弘娐?5中的齊納二極管Dl的反向擊穿電壓為 Vt,當(dāng)Vi > Vt時，齊納二極管Dl被反向擊穿，其兩端的電壓將維持為Vt，也即比較器Ul的 反相輸入端162接收到預(yù)設(shè)的基準電壓，該基準電壓為V152 = VT。在本實施方式中，齊納二 極管Dl的反向擊穿電壓Vt = 4. 7V，當(dāng)Vi接近開機門檻電壓6. 7V時，即Vi = 6. 7V，V152 = Vt = 4. 7V,R1 = 910k Ω，R2 = 2200k Ω，同相輸入端 160 的電壓為 V150 = Vi * R2/(R1+R2) =6. 7 女 2200/3110V = 4. 739V > V152。由于V15tl > V152，因此比較器Ul的輸出端164將呈高阻抗，可充電電池10提供的 電壓Vi將通過電阻R5、R7、R8接地，電源管理單元18的使能端180的電壓V18tl等于電阻R8 兩端分得的電壓值，使能端180為高電平電壓狀態(tài)，電源管理單元18正常工作，可充電電池 10的電壓Vi將通過電阻R5、R7以及電源管理單元18被提供給負載20，從而使負載20上 電工作。同時，由于電阻R5和R6與電阻Rl并聯(lián)連接于可充電電池10與比較器Ul的同相 輸入端160之間，電阻R5和R6與電阻Rl并聯(lián)后的總電阻將小于電阻Rl，因此電阻R2分得 的電壓值將增大，也即同相輸入端160的電壓值V15tl將增大，V15tl > V152，比較器Ul的輸出端 164維持為高阻抗?fàn)顟B(tài)，使得電源管理單元18的使能端180的電壓V18tl穩(wěn)定地維持在高電 平電壓狀態(tài)，負載10可獲得可充電電池10提供的電壓而穩(wěn)定工作。
當(dāng)可充電電池10的電壓Vi繼續(xù)放電，使得同相輸入端160的電壓V15tl小于反相輸 入端162的電壓V152時，比較器Ul的輸出端164為低電平狀態(tài)，因此電源管理單元18的使 能端180的電壓V18tl為低電平電壓狀態(tài)，電源管理單元18停止工作，負載10不能獲得可充 電電池10提供的電壓而停止工作，有效地防止可充電電池10過放電所造成的損壞。在本 實施方式中，V15tl < V152時，比較器Ul的輸出端164電壓V154 = 0，此時，電阻R2和R6并聯(lián) 連接于比較器Ul的同相輸入端160與地之間，電阻R2和R6并聯(lián)后的總電阻小于電阻R2， 因此電阻R2分得的電壓值將降低，也即同相輸入端160的電壓值V15tl將降低，V15tl < V152，比 較器Ul的輸出端164維持為低電平狀態(tài)，電源管理單元18的使能端180的電壓V18tl也穩(wěn) 定地維持在低電平電壓狀態(tài)，因此負載10停止工作，可更好地防止可充電電池10過放電所 造成的損壞。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發(fā)明， 而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對以上實施例所作的 適當(dāng)改變和變化都落在本發(fā)明要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電池過放電保護裝置，其特征在于該電池過放電保護裝置包括分壓電路、基準電壓電路、比較電路及電源管理單元，該分壓電路用于對可充電電池提供的供電電壓進行分壓以產(chǎn)生取樣電壓，并將該取樣電壓提供給比較電路，該基準電壓電路用于接收可充電電池的供電電壓，并在可充電電池的供電電壓值大于一預(yù)設(shè)的基準電壓值時將該基準電壓提供給比較電路，該比較電路用于在取樣電壓值小于該基準電壓值時輸出第一電平信號給電源管理單元，并在取樣電壓大于該基準電壓時輸出第二電平信號給電源管理單元，該電源管理單元根據(jù)該第一電平信號和第二電平信號分別切斷和導(dǎo)通可充電電池與負載之間的電源供應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的電池過放電保護裝置，其特征在于該比較電路包括比較器、上 拉電阻及下拉電阻，該比較器具有同相輸入端、反相輸入端、電源端、接地端及輸出端，該同 相輸入端連接分壓電路，該反相輸入端連接基準電壓電路，該電源端連接可充電電池，該接 地端接地，該輸出端連接電源管理單元的使能端，該上拉電阻連接于電源端與輸出端之間， 該下拉電阻的一端連接于輸出端與電源管理單元的使能端之間，另一端接地。
3.如權(quán)利要求2所述的電池過放電保護裝置，其特征在于該比較器用于在取樣電壓 值小于該基準電壓值時使其輸出端輸出該第一電平信號，該比較器還用于在取樣電壓值大 于該基準電壓值時使其輸出端維持于高阻態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的電池過放電保護裝置，其特征在于該比較電路還包括反饋電 阻，該反饋電阻連接于同相輸入端與輸出端之間，該反饋電阻用于在輸出端輸出第一電平 信號時使同相輸入端的電壓降低，該反饋電阻還用于在輸出端維持于高阻態(tài)時使同相輸入 端的電壓升高。
5.如權(quán)利要求1所述的電池過放電保護裝置，其特征在于該第一電平信號為低電平 電壓信號，該第二電平信號為高電平電壓信號。
6.如權(quán)利要求2所述的電池過放電保護裝置，其特征在于該基準電壓電路包括限流 電阻和齊納二極管，該限流電阻連接于反相輸入端和可充電電池之間，該齊納二極管的陰 極連接反相輸入端，陽極接地，該基準電壓為齊納二極管的反向擊穿電壓。
7.如權(quán)利要求2所述的電池過放電保護裝置，其特征在于該分壓電路包括第一分壓 電阻和第二分壓電阻，該第一分壓電阻連接于同相輸入端與可充電電池之間，該第二分壓 電阻連接于同相輸入端與地之間。
8.如權(quán)利要求1所述的電池過放電保護裝置，其特征在于該電池過放電保護裝置還 包括連接于分壓電路與可充電電池之間的濾波電路，該濾波電路包括電解電容和濾波電 容，該電解電容和濾波電容并聯(lián)連接于可充電電池與地之間。
全文摘要
一種電池過放電保護裝置包括分壓電路、基準電壓電路、比較電路及電源管理單元。分壓電路用于對可充電電池提供的供電電壓進行分壓以產(chǎn)生取樣電壓，并將該取樣電壓提供給比較電路?；鶞孰妷弘娐酚糜诮邮湛沙潆婋姵氐墓╇婋妷?，并在可充電電池的供電電壓值大于一預(yù)設(shè)的基準電壓值時將該基準電壓提供給比較電路。比較電路用于在取樣電壓值小于該基準電壓值時輸出第一電平信號給電源管理單元，并在取樣電壓大于該基準電壓時輸出第二電平信號給電源管理單元。電源管理單元根據(jù)該第一電平信號和第二電平信號分別切斷和導(dǎo)通可充電電池與負載之間的電源供應(yīng)。
文檔編號H02H7/18GK101908755SQ20091030284
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者施用松 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司