一種微功耗寬范圍電池欠壓報警電路的制作方法
【專利摘要】一種微功耗寬范圍電池欠壓報警電路，屬于電池欠壓報警技術(shù)領域。包括電源模塊、電壓比較模塊以及信號隔離模塊，電源模塊和電壓比較模塊共同連接電池的正極端，電壓比較模塊和信號隔離模塊共同連接電池的負極端，電源模塊分別與電壓比較模塊以及信號隔離模塊連接，為電壓比較模塊和信號隔離模塊提供電源，電壓比較模塊連接信號隔離模塊，電壓比較模塊監(jiān)測電池電壓，當電壓降低到報警門檻值時輸出報警信號，信號隔離模塊將報警信號進行隔離后進行集電極開路輸出。優(yōu)點：功耗低，能保證對電池長期的全天候監(jiān)測；監(jiān)測電壓范圍寬，能適用于任何直接采用電池供電的場合；報警信號隔離輸出，在需要多種相互隔離的電源的情況下，利于對電池的統(tǒng)一管理。
【專利說明】
一種微功耗寬范圍電池欠壓報警電路
技術(shù)領域
[0001]本實用新型屬于電池欠壓報警技術(shù)領域，具體涉及一種微功耗寬范圍電池欠壓報警電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在海洋浮標、水下探測、野外作業(yè)、電動自行車、電動汽車等不能直接通過交流電網(wǎng)供電的場合，電池(一次、二次)的應用越來越廣泛。廠家提供的電池一般都采取有過放(欠壓)保護措施，當電池電壓降低到某一門檻值時，電路自動切斷供電，以此實現(xiàn)對電池的保護。然而，從用戶角度考慮，用戶希望在電路切斷之前能得到一提前預報信號，以便能夠采取某些預警措施，用于保護用電設備。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)很多相應的設計方案，例如，中國發(fā)明專利授權(quán)公告號CN10045471IC介紹的“一種電池欠壓保護的方法和裝置”，中國實用新型專利授權(quán)公告號CN2794005Y提及的“電池欠壓保護電路”，中國實用新型專利授權(quán)公告號CN201975750U推薦的“電池欠壓檢測報警保護電路”，然而，上述專利存在有共同的缺陷:報警電路功耗較大；沒有考慮信號之間的相互隔離。
[0004]鑒于上述已有技術(shù)，本
【申請人】作了有益的設計，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種具有報警信號隔離功能的微功耗寬范圍電池欠壓報警電路。
[0006]本實用新型的目的是這樣來達到的，一種微功耗寬范圍電池欠壓報警電路，其特征在于:包括電源模塊、電壓比較模塊以及信號隔離模塊，所述的電源模塊和電壓比較模塊共同連接電池的正極端，所述的電壓比較模塊和信號隔離模塊共同連接電池的負極端，電源模塊分別與電壓比較模塊以及信號隔離模塊連接，為電壓比較模塊和信號隔離模塊提供電源，電壓比較模塊連接信號隔離模塊，電壓比較模塊監(jiān)測電池電壓，當電壓降低到報警門檻值時輸出報警信號，信號隔離模塊將報警信號進行隔離后進行集電極開路輸出。
[0007]在本實用新型的一個具體的實施例中，所述的電源模塊包括穩(wěn)壓電源芯片U1、第一電容Cl、第二電容C2、第一電阻Rl以及第一變阻器Wl，所述的穩(wěn)壓電源芯片Ul采用LT3014，穩(wěn)壓電源芯片Ul的1、2腳以及第一電容Cl的一端共同連接所述的電池的正極端，穩(wěn)壓電源芯片Ul的4腳與第一變阻器Wl的一端、滑動端以及第一電阻Rl的一端連接，第一變阻器Wl的另一端與穩(wěn)壓電源芯片Ul的5腳以及第二電容C2的一端連接，并構(gòu)成電源輸出端連接至所述的電壓比較模塊和信號隔離模塊，第一電容Cl的另一端、穩(wěn)壓電源芯片Ul的3腳、第一電阻Rl的另一端以及第二電容C2的另一端共同接地。
[0008]在本實用新型的另一個具體的實施例中，所述的電壓比較模塊包括漏極開路比較器Al、第二電阻R2以及第二變阻器W2，所述的漏極開路比較器Al采用TLV3011，漏極開路比較器Al的3腳與第二變阻器W2的一端、滑動端以及第二電阻R2的一端連接，第二變阻器W2的另一端連接所述的電池的正極端，漏極開路比較器Al的4腳和5腳連接，漏極開路比較器Al的6腳連接所述的電源模塊，漏極開路比較器Al的I腳連接所述的信號隔離模塊，漏極開路比較器Al的2腳和第二電阻R2的另一端共同接地。
[0009]在本實用新型的又一個具體的實施例中，所述的信號隔離模塊包括光耦N1、第三電阻R3以及第四電阻R4，所述的光耦NI采用HCPL-4701，光耦NI的2腳連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接所述的電源模塊，光耦NI的3腳連接所述的電壓比較模塊，光耦NI的8腳與第四電阻R4的一端共同連接直流電源Vcc，光耦NI的6腳與第四電阻R4的另一端連接，并共同輸出報警信號Vo，光耦NI的5腳接地。。
[0010]本實用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是:功耗低，各模塊采用微功耗電路，總功耗控制在微瓦級，既能保證對電池長期的全天候監(jiān)測，又不會消耗過多能量;監(jiān)測電壓范圍寬，能適用于任何直接采用電池供電的場合;報警信號隔離輸出，在需要多種相互隔離的電源的情況下，利于對電池的統(tǒng)一管理。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0012]圖2為本實用新型一實施例的電連接原理圖。
[0013]圖3為本實用新型一應用例的電連接原理圖。
【具體實施方式】
[0014]
【申請人】將在下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】詳細描述，但
【申請人】對實施例的描述不是對技術(shù)方案的限制，任何依據(jù)本實用新型構(gòu)思作形式而非實質(zhì)的變化都應當視為本實用新型的保護范圍。
[0015]請參閱圖1，本實用新型涉及一種微功耗寬范圍電池欠壓報警電路，包括電源模塊、電壓比較模塊以及信號隔離模塊。所述的電源模塊和電壓比較模塊共同連接電池的正極端，所述的電壓比較模塊和信號隔離模塊共同連接電池的負極端。電源模塊分別與電壓比較模塊以及信號隔離模塊連接，為電壓比較模塊和信號隔離模塊提供電源。電壓比較模塊連接信號隔離模塊，電壓比較模塊監(jiān)測電池電壓，當電壓降低到報警門檻值時輸出報警信號，信號隔離模塊將報警信號進行隔離后進行集電極開路輸出。
[0016]請參閱圖2，所述的電源模塊包括穩(wěn)壓電源芯片Ul、第一電容Cl、第二電容C2、第一電阻Rl以及第一變阻器Wl，所述的第一電容Cl、第二電容C2選用等效電阻小的鉭電容或者多層陶瓷電容。所述的穩(wěn)壓電源芯片Ul采用LT3014，是一款微功耗低壓差的線性穩(wěn)壓電源，該芯片的輸入電壓范圍為3V?80V，靜態(tài)電流最小為7uA，輸出電流可達20mA，輸出電壓在
1.22V?60V范圍內(nèi)可調(diào)。穩(wěn)壓電源芯片Ul的1、2腳以及第一電容Cl的一端共同連接所述的電池的正極端，電池的負極端接地。穩(wěn)壓電源芯片Ul的4腳與第一變阻器Wl的一端、滑動端以及第一電阻Rl的一端連接，第一變阻器Wl的另一端與穩(wěn)壓電源芯片Ul的5腳以及第二電容C2的一端連接，并構(gòu)成電源輸出端連接至所述的電壓比較模塊和信號隔離模塊，為電壓比較模塊和信號隔離模塊提供電源。電源模塊通過第一變阻器Wl調(diào)節(jié)輸出電壓，在本實施例中，將輸出電壓設置為3.3V。電源模塊通過將穩(wěn)壓電源芯片Ul的2腳置低而關斷，此時消耗電流為luA。
[0017]所述的電壓比較模塊包括漏極開路比較器Al、第二電阻R2以及第二變阻器W2。所述的漏極開路比較器Al采用TLV3011，為帶內(nèi)置參考電壓的漏極開路比較器，功耗極低，最大靜態(tài)電流只有5uA，供電電壓為1.8V?5.5V。漏極開路比較器Al的3腳與第二變阻器W2的一端、滑動端以及第二電阻R2的一端連接，第二變阻器W2的另一端連接所述的電池的正極端，漏極開路比較器Al的4腳和5腳連接，漏極開路比較器Al的6腳連接所述的電源模塊，漏極開路比較器Al的I腳連接所述的信號隔離模塊。調(diào)節(jié)第二電阻R2和第二變阻器W2，可設置門檻電壓。為減小功耗，在本實施例中，第二電阻R2和第二變阻器W2總電阻可取為100ΜΩ。所述電壓比較模塊的監(jiān)測電壓范圍寬，能對3V?80V內(nèi)的電壓進行監(jiān)測。
[0018]所述的信號隔離模塊包括光耦N1、第三電阻R3以及第四電阻R4。所述的光耦NI采用HCPL-4701，為具有超低功耗的光耦器件。光耦NI的輸入驅(qū)動電流小至40uA，輸出端供電電壓可達18V，為信號的后續(xù)處理提供更多的靈活性。光耦NI的2腳連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接所述的電源模塊，光耦NI的3腳連接所述的電壓比較模塊，光耦NI的8腳與第四電阻R4的一端共同連接直流電源Vcc，光耦NI的6腳與第四電阻R4的另一端連接，并共同輸出報警信號Vo。在實際應用時，報警信號Vo可用于驅(qū)動蜂鳴器、指示燈及繼電器等完成報警指示，驅(qū)動所需的電流由直流電源Vcc提供，直流電源Vcc的大小可根據(jù)實際情況來選擇。本實用新型由于增加了信號隔離模塊，使得同時監(jiān)測多路相互隔離的電池成為可能。假設在一較復雜的系統(tǒng)中，比如海洋浮標等，由于應用的電池種類多而需要相互隔離，但同時又需要對電池集中監(jiān)控時就可采用本實施例的技術(shù)方案。
[0019]請繼續(xù)參閱圖2，假設一電池的電壓為24V，電源模塊輸出電壓為3.3V，反饋總電阻ffl+Rl = 6MQ，取樣總電阻W2+R2 = 100MQ，則本實用新型所述微功耗寬范圍電池欠壓報警電路的功率消耗的估算如下:
[0020]當電池正常工作時，漏極開路比較器Al輸出高電平，光耦NI不導通，此時電源負載電流即為漏極開路比較器Al的靜態(tài)電流5uA，電源供電電流最大為30uA(參見LT3014使用手冊)，則
[0021 ]電源模塊消耗功率:Pl = (24-3.3)V*5uA+24V*30uA = 843.5uff,
[0022]反饋電路消耗功率:Ρ2= (3.3ν)2/6ΜΩ =1.82uW，
[0023]漏極開路比較器Al的消耗功率:P3 = 3.3V*5uA= 16.5uff,
[0024]漏極開路比較器Al的輸入電路消耗功率:Ρ4=(24ν)2/100ΜΩ =5.76uff,
[0025 ]電路消耗的總功率P = PI +P2+P3+P4 = 868uff,
[0026]綜上可知，在電池正常工作時，微功耗寬范圍電池欠壓報警電路所產(chǎn)生的附加功率消耗不超過lmW，電路總功耗控制在微瓦級，能保證對電池進行長期的全天候監(jiān)測。當電池欠壓時，漏極開路比較器Al輸出低電平，光耦NI導通，此時消耗幾十uA的電流。
[0027]請參閱圖3，示意了本實用新型的一應用例。在本應用例中，由于只是監(jiān)測單個的電池，因此報警信號無需隔離輸出，此時直流電源Vcc無需外接，可直接由穩(wěn)壓電源芯片Ul提供。具體地，光耦NI的2腳連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端、光耦NI的8腳以及第四電阻R4的一端共同連接所述的電源模塊，光耦NI的3腳連接所述的電壓比較模塊，光耦NI的6腳與第四電阻R4的另一端連接，并共同輸出報警信號Vo，光耦NI的5腳接地或串聯(lián)一欠壓指示燈后接地。
【主權(quán)項】
1.一種微功耗寬范圍電池欠壓報警電路，其特征在于:包括電源模塊、電壓比較模塊以及信號隔離模塊，所述的電源模塊和電壓比較模塊共同連接電池的正極端，所述的電壓比較模塊和信號隔離模塊共同連接電池的負極端，電源模塊分別與電壓比較模塊以及信號隔離模塊連接，為電壓比較模塊和信號隔離模塊提供電源，電壓比較模塊連接信號隔離模塊，電壓比較模塊監(jiān)測電池電壓，當電壓降低到報警門檻值時輸出報警信號，信號隔離模塊將報警信號進行隔離后進行集電極開路輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微功耗寬范圍電池欠壓報警電路，其特征在于所述的電源模塊包括穩(wěn)壓電源芯片Ul、第一電容Cl、第二電容C2、第一電阻Rl以及第一變阻器Wl，所述的穩(wěn)壓電源芯片Ul采用LT3014，穩(wěn)壓電源芯片Ul的1、2腳以及第一電容Cl的一端共同連接所述的電池的正極端，穩(wěn)壓電源芯片Ul的4腳與第一變阻器Wl的一端、滑動端以及第一電阻Rl的一端連接，第一變阻器Wl的另一端與穩(wěn)壓電源芯片Ul的5腳以及第二電容C2的一端連接，并構(gòu)成電源輸出端連接至所述的電壓比較模塊和信號隔離模塊，第一電容Cl的另一端、穩(wěn)壓電源芯片Ul的3腳、第一電阻Rl的另一端以及第二電容C2的另一端共同接地。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微功耗寬范圍電池欠壓報警電路，其特征在于所述的電壓比較模塊包括漏極開路比較器Al、第二電阻R2以及第二變阻器W2，所述的漏極開路比較器Al采用TLV3011，漏極開路比較器Al的3腳與第二變阻器W2的一端、滑動端以及第二電阻R2的一端連接，第二變阻器W2的另一端連接所述的電池的正極端，漏極開路比較器Al的4腳和5腳連接，漏極開路比較器Al的6腳連接所述的電源模塊，漏極開路比較器Al的I腳連接所述的信號隔離模塊，漏極開路比較器Al的2腳和第二電阻R2的另一端共同接地。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微功耗寬范圍電池欠壓報警電路，其特征在于所述的信號隔離模塊包括光耦N1、第三電阻R3以及第四電阻R4，所述的光耦NI采用HCPL-4701，光耦NI的2腳連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接所述的電源模塊，光耦NI的3腳連接所述的電壓比較模塊，光耦NI的8腳與第四電阻R4的一端共同連接直流電源Vcc，光耦NI的6腳與第四電阻R4的另一端連接，并共同輸出報警信號Vo，光耦NI的5腳接地。
【文檔編號】H02J7/00GK205429707SQ201620256373
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】鐘黎萍, 楊浩東, 趙杰, 張水平, 顧啟民
【申請人】常熟理工學院