一種采用可充電電池供電的自關(guān)斷啟動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用可充電電池供電的自關(guān)斷啟動(dòng)電路，包括可充電電池、自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管、輸出電壓設(shè)定電路、限流電阻、三極管、負(fù)載；其中所述輸出電壓設(shè)定電路用于將可充電電池的輸出電壓穩(wěn)定保持在設(shè)定值；所述限流電阻通過(guò)與三極管相配合為負(fù)載提供工作電流；所述自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管用于提供關(guān)斷輸出電壓控制信號(hào)，當(dāng)可充電電池的輸出電壓低于自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管輸入欠壓保護(hù)時(shí)，控制輸入負(fù)載的電壓低于負(fù)載的工作電壓。本發(fā)明通過(guò)在啟動(dòng)電路中增加自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管，可有效防止電池的過(guò)放電，適用于可充電電池供電啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】—種采用可充電電池供電的自關(guān)斷啟動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種自關(guān)斷啟動(dòng)電路，尤其涉及可充電電池供電系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著便攜式電子設(shè)備的普及，直接利用可充電電池供電的電子設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。
[0003]隨著電子設(shè)備的智能化程度越來(lái)越高，模擬、數(shù)字芯片在電路設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。而從體積和成本的考慮，電路中所需的器件也收到一定的限制。對(duì)于低成本、小體積可充電電池供電系統(tǒng)應(yīng)該綜合考慮電池的利用壽命、成本、使用效率和電路保護(hù)等問(wèn)題?？沙潆婋姵氐氖褂脡勖螖?shù)與充放電程度直接相關(guān)，具有較強(qiáng)的非線性特征。隨著放電電壓程度的不同，電池端電壓、輸出電流都會(huì)產(chǎn)生很大的變化。目前性能優(yōu)良的電池充放電管理電路成本價(jià)格偏高，限制了可充電電池保護(hù)電路在低成本場(chǎng)合的應(yīng)用。因此需要充分結(jié)合電池的工作特性，研究適用于低成本場(chǎng)合電池充放電管理的控制技術(shù)。
[0004]通過(guò)三極管、穩(wěn)壓電路設(shè)定啟動(dòng)電路的工作電壓，以保證負(fù)載IC電路所需的穩(wěn)態(tài)工作電壓以其低成本得到廣泛應(yīng)用，具有控制簡(jiǎn)單、可靠性高、穩(wěn)定性好及易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。本專利主要改善傳統(tǒng)的啟動(dòng)電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)可充電電池供電場(chǎng)合的控制，防止電池過(guò)放電以提聞使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)可充電電池供電電子設(shè)備，為了提升可充電電池(鋰電池、鉛酸電池等)的使用壽命，提出了低成本、高可靠性電池供電管理的實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)控制啟動(dòng)電路的輸出工作電壓，實(shí)現(xiàn)避免電池過(guò)放電。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提出一種采用可充電電池供電的自關(guān)斷啟動(dòng)電路，包括可充電電池、自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管、輸出電壓設(shè)定電路、限流電阻、三極管；可充電電池的正極分別與限流電阻的一端、三極管的集電極連接；所述限流電阻的另一端與自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管的陰極連接，所述自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管的陽(yáng)極分別連接輸出電壓設(shè)定電路的輸入端、三極管的基極；所述三極管的發(fā)射極分別連接輸出電壓設(shè)定電路的輸出端、負(fù)載的一端；負(fù)載的另一端接地。
[0007]當(dāng)可充電電池電壓小于自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管電壓時(shí)，自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管阻斷啟動(dòng)電路工作，啟動(dòng)電路的輸出端電壓近似為O ;
當(dāng)可充電電池電壓減去自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管電壓小于負(fù)載所需的正常工作電壓時(shí)，啟動(dòng)電路的輸出電壓為可充電電池電壓減去自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管的工作電壓；
可充電電池電壓減去自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管電壓大于負(fù)載所需的正常工作電壓時(shí)，輸出電壓設(shè)定電路將啟動(dòng)電路的輸出電壓穩(wěn)定保持在設(shè)定值提供給負(fù)載。
[0008]作為本發(fā)明的自關(guān)斷啟動(dòng)電路進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述輸出電壓設(shè)定電路包括第一電容、穩(wěn)壓芯片TL431、第二電阻、第三電阻、穩(wěn)壓電容；其中，所述自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管的陽(yáng)極分別連接穩(wěn)壓芯片TL431的陰極、第一電容的一端以及三極管的基極；所述穩(wěn)壓芯片TL431的基準(zhǔn)端口分別與第二電阻的一端、第三電阻的一端連接；所述三極管的發(fā)射極分別連接第二電阻的另一端、穩(wěn)壓電容的一端以及負(fù)載的一端；所述負(fù)載的另一端、穩(wěn)壓電容的另一端、第三電阻的另一端、穩(wěn)壓芯片TL431的陽(yáng)極以及第一電容的另一端分別與可充電電池的負(fù)極連接后接地。
[0009]作為本發(fā)明的自關(guān)斷啟動(dòng)電路進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述輸出電壓設(shè)定電路包括第一電容、第二穩(wěn)壓管以及穩(wěn)壓電容；其中，所述自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管的陽(yáng)極分別連接第一電容的一端、第二穩(wěn)壓管的陰極以及三極管的基極；所述三極管的發(fā)射極分別連接穩(wěn)壓電容的一端以及負(fù)載的一端；所述負(fù)載的另一端、穩(wěn)壓電容的另一端、第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極以及第一電容的另一端分別與可充電電池的負(fù)極連接后接地。
[0010]作為本發(fā)明的自關(guān)斷啟動(dòng)電路進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述負(fù)載是模擬IC芯片或者數(shù)字IC芯片。
[0011]作為本發(fā)明的自關(guān)斷啟動(dòng)電路進(jìn)一步的優(yōu)化方案，可充電電池是鋰電池或鉛酸電池或其他類型充放電電池。
[0012]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
本發(fā)明通過(guò)在啟動(dòng)電路中增加穩(wěn)壓管，當(dāng)電池低于一定電壓時(shí)啟動(dòng)電路不再提供IC芯片負(fù)載所需的工作電壓，可有效防止電池的過(guò)放電。本發(fā)明具有電路元件少、成本低的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)監(jiān)測(cè)電池輸入電壓，判斷啟動(dòng)電路的輸出電壓是否為穩(wěn)定值。通過(guò)自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管的控制，有利于防止電池的過(guò)放電。該電路適用于可充電電池供電啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例原理框架示意圖。
[0014]圖2是電池電壓變化時(shí)，啟動(dòng)電路電壓變化示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的另一種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
如圖1所示，其給出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例原理框架圖。Vl是可充電電池，可以是鋰電池或鉛酸電池。Rl是限流電阻，通過(guò)和Ql管配合使用，可以設(shè)定可為負(fù)載R4提供的最大工作電流；Zl是自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管，用來(lái)設(shè)定電池過(guò)放電保護(hù)電壓點(diǎn)。電容Cl、穩(wěn)壓芯片U1、電阻R2和電阻R3為輸出電壓設(shè)定電路，以使在負(fù)載R4上形成的穩(wěn)定的電壓；C2為穩(wěn)壓電容；R4為啟動(dòng)電路的負(fù)載，可以是單片機(jī)等數(shù)字或模擬芯片。
[0017]當(dāng)V1〈Z1時(shí)，啟動(dòng)電路的輸出端電壓為0，不產(chǎn)生任何功耗，如圖2所示第一階段。
[0018]當(dāng)V1-Z1〈數(shù)字或模擬負(fù)載芯片IC的工作電壓，啟動(dòng)電路的輸出端電壓不能滿足數(shù)字或模擬IC芯片的正常工作，所需電流為極低的漏電流。如圖2所示第二階段。
[0019]當(dāng)V1-Z1〉數(shù)字或模擬負(fù)載芯片IC的工作電壓，啟動(dòng)電路的輸出端建立一個(gè)穩(wěn)定電壓，單片機(jī)等數(shù)字IC才能正常工作，如+5V。啟動(dòng)電路提供穩(wěn)態(tài)工作所需的幾十mA電流。如圖2所示第三階段。[0020]如圖2所示了電池電壓變化時(shí)，啟動(dòng)電路電壓變化示意圖，可見只有電池電壓高于一定值，啟動(dòng)電路的輸出電壓才為數(shù)字芯片所需的穩(wěn)定電壓值。當(dāng)輸入電壓低于6V時(shí)，啟動(dòng)電路輸出電壓近似為O。當(dāng)輸入電壓為6V到IlV變化時(shí)，啟動(dòng)電路輸出電壓線性上升，但低于數(shù)字芯片的穩(wěn)態(tài)工作電壓，數(shù)字芯片并不工作，因此啟動(dòng)電路的功耗極低。只有當(dāng)輸入電壓高于IIV時(shí)，啟動(dòng)電路輸出電壓才建立穩(wěn)定值，數(shù)字芯片才能正常工作。因此通過(guò)這樣的方法就可以控制電池的放電電壓，防止電池過(guò)放電影響使用壽命。當(dāng)然啟動(dòng)電路穩(wěn)定工作所需的輸入電壓點(diǎn)可以通過(guò)圖1中自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管Zl的值任意設(shè)定。
[0021]如圖3所不，其給出了本發(fā)明的另外一種實(shí)例的自關(guān)斷啟動(dòng)電路不意圖。Vl是可充電電池，可以是鋰電池或鉛酸電池。Rl是限流電阻，通過(guò)和Ql管配合使用，可以設(shè)定可為負(fù)載R2提供的最大工作電流；Zl是自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管，用來(lái)設(shè)定電池過(guò)放電保護(hù)電壓點(diǎn)。電容Cl、穩(wěn)壓管Z2為輸出電壓設(shè)定電路，以使在負(fù)載R2上形成的穩(wěn)定的電壓；C2為穩(wěn)壓電容；R2為啟動(dòng)電路的負(fù)載，可以是單片機(jī)等數(shù)字或模擬芯片。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例的具體參數(shù)如下:
可充電電池欠壓保護(hù)點(diǎn)為IlVDC ;啟動(dòng)電路設(shè)定的輸出電壓4.5VDC ;輸出電流50mA ；輸出濾波電容C2為2 μ F ;自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管Zl是6.2V穩(wěn)壓管，限流電阻Rl是IK ;功率三極管Ql為2SD882 ;濾波電容Cl為0.1 μ F，Ul為TL431，R2為7Κ，R3為IOK ；R4為負(fù)載，實(shí)質(zhì)是有一定穩(wěn)態(tài)工作電壓要求的單片機(jī)等數(shù)字芯片或模擬芯片。
【權(quán)利要求】
1.一種采用可充電電池供電的自關(guān)斷啟動(dòng)電路，其特征在于:包括可充電電池、自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管、輸出電壓設(shè)定電路、限流電阻、三極管；可充電電池的正極分別與限流電阻的一端、三極管的集電極連接；所述限流電阻的另一端與自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管的陰極連接，所述自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管的陽(yáng)極分別連接輸出電壓設(shè)定電路的輸入端、三極管的基極；所述三極管的發(fā)射極分別連接輸出電壓設(shè)定電路的輸出端、負(fù)載的一端；負(fù)載的另一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用可充電電池供電的自關(guān)斷啟動(dòng)電路，其特征在于:所述輸出電壓設(shè)定電路包括第一電容(Cl)、穩(wěn)壓芯片(U1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、穩(wěn)壓電容(C2);其中，所述自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管(Zl)的陽(yáng)極分別連接穩(wěn)壓芯片(Ul)的陰極、第一電容(Cl)的一端以及三極管(Ql)的基極；所述穩(wěn)壓芯片(Ul)的基準(zhǔn)端口分別與第二電阻(R2)的一端、第三電阻(R3)的一端連接；所述三極管(Ql)的發(fā)射極分別連接第二電阻(R2)的另一端、穩(wěn)壓電容(C2)的一端以及負(fù)載(R4)的一端；所述負(fù)載(R4)的另一端、穩(wěn)壓電容(C2)的另一端、第三電阻(R3)的另一端、穩(wěn)壓芯片(Ul)的陽(yáng)極以及第一電容(Cl)的另一端分別與可充電電池(Vl)的負(fù)極連接后接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用可充電電池供電的自關(guān)斷啟動(dòng)電路，其特征在于:所述穩(wěn)壓芯片(Ul)的型號(hào)為TL431。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用可充電電池供電的自關(guān)斷啟動(dòng)電路，其特征在于:所述輸出電壓設(shè)定電路包括第一電容(Cl)、第二穩(wěn)壓管(Z2)以及穩(wěn)壓電容(C2);其中，所述自關(guān)斷電壓穩(wěn)壓管(Zl)的陽(yáng)極分別連接第一電容(Cl)的一端、第二穩(wěn)壓管(Z2)的陰極以及三極管(Ql)的基極；所述三極管(Ql)的發(fā)射極分別連接穩(wěn)壓電容(C2)的一端以及負(fù)載(R2)的一端；所述負(fù)載(R2)的另一端、穩(wěn)壓電容(C2)的另一端、第二穩(wěn)壓管(Z2)的陽(yáng)極以及第一電容(Cl)的另一端分別與可充電電池(Vl)的負(fù)極連接后接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的一種采用可充電電池供電的自關(guān)斷啟動(dòng)電路，其特征在于:所述負(fù)載是模擬IC芯片或者數(shù)字IC芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的一種采用可充電電池供電的自關(guān)斷啟動(dòng)電路，其特征在于:所述可充電電池是鋰電池或鉛酸電池或其他類型充放電電池。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103779839SQ201410034319
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】周巖, 潘加龍, 謝俊 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)