一种充电电压范围检测保护电路的制作方法

1.本实用新型属于锂离子电池领域，具体涉及一种充电电压范围检测保护电路。


背景技术：

2.随着锂离子电池应用的日益广泛，锂离子电池越来越多的应用于动力电池系统，如电动工具、吸尘器等；多串数动力类电池包拥有较大的容量，若使用不规范的充电电压而导致起火爆炸则会产生无法挽回的损失，为了实现安全使用，在锂电池中监测接入电池充电器的输出电压则至关重要，使整个bms系统能有效管理保护电路，并保证锂电池的正常使用寿命与安全性能。
3.目前市面上有针对锂电池组的充电保护多为过充电保护，但是过充电保护仅为针对充电上限的保护，无法检测充电器的输出电压范围是否合格，该保护不够全面，难以符合广大的市场需求。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种充电电压范围检测保护电路，用以解决现有技术中过充电保护仅为针对充电上限的保护，无法检测充电器的输出电压范围是否合格的问题。
5.本实用新型通过以下技术方案实现：
6.一种充电电压范围检测保护电路，所述保护电路包括电芯包、充电电压检测电路、电源控制电路和充电端子，所述电芯包分别与充电电压检测电路和电源控制电路相连接，所述充电电压检测电路和电源控制电路均与充电端子相连接。
7.进一步的，所述电芯包的正压端与电源控制电路的一端相连接，所述电源控制电路的另一端分别与充电端子的正压端和充电电压检测电路的一端相连接；
8.所述充电电压检测电路的另一端与电源控制电路的第四端相连接；
9.所述电芯包的负压端分别与充电电压检测电路的第三端、电源控制电路的第三端与充电端子的负压端相连接。
10.进一步的，所述充电电压检测电路包括高压检测电路、低压检测电路与电源稳压电路，
11.电能通过电源稳压电路进入高压检测电路与低压检测电路，通过高压检测电路与低压检测电路的电能进入电源控制电路，电能通过电源控制电路进入到电芯包。
12.进一步的，所述电源稳压电路包括电阻r21和稳压二极管dz1，所述充电端子的正压端与电阻r21的一端相连接，所述电阻r21的另一端分别连接稳压二极管dz1的一端与高压检测电路的输入端，所述稳压二极管dz1的另一端接地。
13.进一步的，所述高压检测电路包括电阻r13、电阻r14、电阻r17、比较器u1a及二极管d1；所述电阻r13的一端分别与电压vcc端和稳压二极管dz1的一端相连接，所述电阻r13的另一端分别与电阻r14的一端、电阻r17的一端和比较器u1a的3号端相连接，所述电阻r14的另一端接地，所述电阻r17的另一端与二极管d1的一端相连接，所述二极管d1的另一端与
比较器u1a的1号端和电源控制电路的输入端相连接，所述比较器u1a的4号端接地。
14.进一步的，所述充电端子的正压端与电阻r11的一端相连接，所述电阻r11的另一端分别与电阻r12的一端、比较器u1a的2号端、电阻r18的一端和比较器u1b的5号端相连接，所述电阻r12的另一端接地，
15.所述低压检测电路包括电阻r15、电阻r16、电阻r18、比较器u1b及二极管d2；所述电阻r18的另一端与二极管d2的一端相连接，所述二极管d2的另一端分别与比较器u1b的7号端和电源控制电路的输入端相连接，所述电阻r15的一端与电压vcc端相连接，所述电阻r15的另一端分别与电阻r16的一端和比较器u1a的6号端相连接，所述电阻r16的另一端与充电端子的负压端相连接，同时接地。
16.进一步的，所述充电电压检测电路包括场效应管q1、场效应管q2、场效应管q3、电阻r19、电阻r20、电阻r22、稳压二极管dz2和稳压二极管dz3；
17.所述场效应管q3的d端分别与充电端子的正压端、稳压二极管dz2的一端和电阻r22的一端相连接，所述场效应管q3的s端与电芯包的正压端相连接，所述稳压二极管dz2的另一端分别与电阻r22的另一端、场效应管q3的g端和场效应管q1的d端相连接；
18.所述场效应管q1的g端分别与二极管d1的另一端、比较器u1a的1号端和电阻r19的一端相连接，所述电阻r19的另一端接地；
19.所述场效应管q1的s端分别与稳压二极管dz3的一端和场效应管q2的d端相连接，所述场效应管q2的g端分别与二极管d2的另一端、比较器u1b的7号端和电阻r20的一端相连接，所述电阻r20的另一端分别与充电端子的负压端、场效应管q2的s端、稳压二极管dz3的另一端和电芯包的负压端相连接。
20.进一步的，所述电芯包由多颗锂电芯串联组成。
21.本实用新型的有益效果是：
22.本实用新型的有效解决了目前多串数锂电池充电电压不规范的问题，限定用户使用标准充电器，增加了电池充电过程中的安全性，避免发生意外与损失。
23.本实用新型的充电电压范围检测保护电路，是通过充电电压检测电路将充电电压进行采集比较，同时根据高低压保护阀值基准电压确认当前充电电压范围并进行充电mosfet状态控制，实现整个充电电路上电的充电电压范围检测与保护。
24.本实用新型的能有效根据不同的电池调整充电电压范围，同时它还具有低成本与低功耗的优点。
附图说明
25.图1本实用新型的结构示意图。
26.图2本实用新型的电路图。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.一种充电电压范围检测保护电路，所述保护电路包括电芯包、充电电压检测电路、电源控制电路和充电端子，所述电芯包分别与充电电压检测电路和电源控制电路相连接，所述充电电压检测电路和电源控制电路均与充电端子相连接。
29.一种充电电压范围检测保护电路，所述电芯包的正压端与电源控制电路的一端相连接，所述电源控制电路的另一端分别与充电端子的正压端和充电电压检测电路的一端相连接；
30.所述充电电压检测电路的另一端与电源控制电路的第四端相连接；
31.所述电芯包的负压端分别与充电电压检测电路的第三端、电源控制电路的第三端与充电端子的负压端相连接。
32.电芯包；由多颗锂电芯串联组合；
33.充电电压检测电路；通过运放对充电电压进行充电电压范围监测及保护，当电池充电电压超过高低压保护阀值时，则切断充电mosfet，实现整个电池的过电压保护。
34.电源控制电路；当充电电压过高或过低时，接收b.充电电压检测电路的控制信号并进行电池充电电源控制电路，禁用过高或过低的充电电源输入a.电芯包，实现整个电池充电电压范围保护。
35.充电端子：该端子作为充电端口使用，同时也可以作为放电端口使用。
36.所述电芯包由电芯串联组成，所述电芯包最高节正极与电源控制电路输出端相连接；所述电源控制电路输入端分别与充电电压检测电路输入端和充电端子正极相连接；所述充电电压检测电路输出端与电源控制电路控制端相连接；当充电电压超过高低压保护阀值时，通过控制端口输出控制信号对电源控制电路进行回路关断控制；充电端子负极与电芯包最低节负极、充电电压检测电路接地端连接。
37.一种充电电压范围检测保护电路，所述充电电压检测电路包括高压检测电路、低压检测电路与电源稳压电路，
38.电能通过电源稳压电路进入高压检测电路与低压检测电路，通过高压检测电路与低压检测电路的电能进入电源控制电路，电能通过电源控制电路进入到电芯包。
39.一种充电电压范围检测保护电路，所述电源稳压电路包括电阻r21和稳压二极管dz1，所述充电端子的正压端与电阻r21的一端相连接，所述电阻r21的另一端分别连接稳压二极管dz1的一端与高压检测电路的输入端，所述稳压二极管dz1的另一端接地。
40.充电电压检测电路如图2所示，由u1a、u1b两个比较电路与电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r21、二极管d1、二极管d2、稳压二极管dz1等部分组成，其中电阻r13、电阻r14、电阻r17、比较器u1a、二极管d1等组成高压检测电路；电阻r15、电阻r16、电阻r18、比较器u1b、二极管d2等组成低压检测电路；电阻r11、电阻r12将充电电压通过串联分压后为高低压检测电路进行电压检测比较；电阻r21、稳压二极管dz1为运放供电电源稳压保护电路。
41.一种充电电压范围检测保护电路，所述高压检测电路包括电阻r13、电阻r14、电阻r17、比较器u1a及二极管d1；所述电阻r13的一端分别与电压vcc端和稳压二极管dz1的一端相连接，所述电阻r13的另一端分别与电阻r14的一端、电阻r17的一端和比较器u1a的3号端相连接，所述电阻r14的另一端接地，所述电阻r17的另一端与二极管d1的一端相连接，所述二极管d1的另一端与比较器u1a的1号端和电源控制电路的输入端相连接，所述比较器u1a
的4号端接地。
42.高压检测电路的工作过程如下：将8v电压通过r13、r14进行串联分压，可设置高压保护阀值基准电压，并输入u1a的同相输入端；将充电电压通过r11、r12进行串联分压，可得到充电电压采样值verf_vol，并输入u1a的反相输入端；充电电压在正常范围内时，充电电压采样值verf_vol低于高压保护阀值基准电压，因此运放u1a输出端ovp为高电平；当充电电压高于高压保护阀值时，充电电压采样值verf_vol高于低压保护阀值基准电压，因此运放u1a输出端ovp为低电平；通过配置r13、r14的阻值可设置一个充电高压保护阀值，充电电压达到某个高压值时，ovp则输出低电平触发信号；r17反馈电阻则构成迟滞电路，只有充电电压降低到迟滞阀值时ovp才能恢复为高电平，可避免充电电压在阀值临界点时发生抖动而反复触发开关的情况。
43.一种充电电压范围检测保护电路，所述充电端子的正压端与电阻r11的一端相连接，所述电阻r11的另一端分别与电阻r12的一端、比较器u1a的2号端、电阻r18的一端和比较器u1b的5号端相连接，所述电阻r12的另一端接地；
44.电阻r11与电阻r12将充电电压通过串联分压后为高低压检测电路进行电压检测比较。
45.所述低压检测电路包括电阻r15、电阻r16、电阻r18、比较器u1b及二极管d2；所述电阻r18的另一端与二极管d2的一端相连接，所述二极管d2的另一端分别与比较器u1b的7号端和电源控制电路的输入端相连接，所述电阻r15的一端与电压vcc端相连接，所述电阻r15的另一端分别与电阻r16的一端和比较器u1a的6号端相连接，所述电阻r16的另一端与充电端子的负压端相连接，同时接地。
46.低压检测电路的工作过程如下：将8v电压通过r15、r16进行串联分压，可设置低压保护阀值基准电压，并输入u1b的反相输入端；将充电电压通过r11、r12进行串联分压，可得到充电电压采样值verf_vol，并输入u1b的同相输入端；充电电压在正常范围内时，充电电压采样值verf_vol高于低压保护阀值基准电压，因此运放u1b输出端uvp为高电平；当充电电压低于低压保护阀值时，充电电压采样值verf_vol低于低压保护阀值基准电压，因此运放u1b输出端uvp为低电平；过配置r15、r16的阻值可设置一个充电低压保护阀值，充电电压达到某个低压值时，uvp则输出低电平触发信号；r18反馈电阻则构成迟滞电路，只有充电电压升高到迟滞阀值时uvp才能恢复为高电平，可避免充电电压在阀值临界点时发生抖动而反复触发开关的情况。
47.一种充电电压范围检测保护电路，所述充电电压检测电路包括场效应管q1、场效应管q2、场效应管q3、电阻r19、电阻r20、电阻r22、稳压二极管dz2和稳压二极管dz3；
48.所述场效应管q3的d端分别与充电端子的正压端、稳压二极管dz2的一端和电阻r22的一端相连接，所述场效应管q3的s端与电芯包的正压端相连接，所述稳压二极管dz2的另一端分别与电阻r22的另一端、场效应管q3的g端和场效应管q1的d端相连接；
49.所述场效应管q1的g端分别与二极管d1的另一端、比较器u1a的1号端和电阻r19的一端相连接，所述电阻r19的另一端接地；
50.所述场效应管q1的s端分别与稳压二极管dz3的一端和场效应管q2的d端相连接，所述场效应管q2的g端分别与二极管d2的另一端、比较器u1b的7号端和电阻r20的一端相连接，所述电阻r20的另一端分别与充电端子的负压端、场效应管q2的s端、稳压二极管dz3的
另一端和电芯包的负压端相连接。
51.电源控制电路如图2所示，由场效应管q1、场效应管q2、场效应管q3、电阻r19、电阻r20、电阻r22、稳压二极管dz2、稳压二极管dz3等部分组成，其中q3为充电回路关断mosfet，r22为q3的g极上拉电阻，同时也起泄放作用，dz2为q3的g极过压保护作用；,在q3的g极与vss之间串联两个p沟道q1、q2，q1、q2分别是高压保护和低压保护控制n-mosfet，根据接收到充电电压检测电路的控制信号对q3进行导通或断开的控制操作；q1的g极与高压检测电路高压保护控制输出端ovp连接，q2的g极与低压检测电路低压保护控制输出端uvp连接；r19和r20分别为q1和q2的g极下拉电阻，同时也起泄放作用；dz3为浪涌保护稳压二极管，对q1、q2开关时的浪涌电压进行抑制,防止关断瞬间尖峰损坏mosfet。
52.当电池充电电压正常时，ovp与uvp控制信号均为高电平，此时q1、q2为导通状态，q3的g极通过q1、q2被下拉为低电平，q3处于导通状态，电池能够正常充电；当电池的充电电压超过高压保护阀值时，高压检测电路ovp输出低电平，此时q1的g极为低电平，q1处于截止状态，q3的g极与vss之间的回路断开，q3的g极通过r22被上拉为高电平，q3处于截止状态，整个电池将无法进充放电；当电池的充电电压低于低压保护阀值时，低压检测电路uvp输出低电平，此时q2的g极为低电平，q2处于截止状态，q3的g极与vss之间的回路断开，q3的g极通过r22被上拉为高电平，q3处于截止状态，整个电池将无法进充放电；通过q1、q2控制q3与vss之间的控制回路而达到控制电池的放电状态，保证锂电池的安全与正常使用。
53.一种充电电压范围检测保护电路，所述电芯包由多颗锂电芯串联组成。