專利名稱：蓄電池供電多功能控制及保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種蓄電池供電多功能控制及保護電路，該種保護電路用于蓄電池的供電系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
目前蓄電池的應用十分廣泛，但由于種種原因?qū)е滦铍姵氐膶嶋H使用壽命遠比其設(shè)計壽命短得多，歸根結(jié)底，就是不當?shù)氖褂?。最為常見的有過充電和過放電，這是縮短蓄電池使用壽命的主要元兇。再有就是超負荷大電流放電。例如，接入蓄電池的負載電路出現(xiàn)故障，使放電回路發(fā)生過流現(xiàn)象或者短路，這就嚴重危及蓄電池的使用安全甚至損壞。還有一種不易引起重視的現(xiàn)象，就是弱電流放電。很多的電器電子產(chǎn)品和電子電氣設(shè)備均接有蓄電池，當蓄電池接入負載電路時，就算主體電路不工作，也總有一部份控制電路處于待運行狀態(tài)而不斷地微耗電，在產(chǎn)品處于運輸、儲存過程中，或經(jīng)過一段長時間的停用，這種不起眼的輕微損耗足以使一個儲能充足的蓄電池的能源消耗殆盡。為此，有些生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品未使用之前，或停用后都要把蓄電池卸下，或者設(shè)一個機械開關(guān)(包括繼電器)把蓄電池與負載電路斷開，以確保蓄電池的能量不受損失。但又產(chǎn)生一個新問題，就是由于供電回路中存在機械觸點的開關(guān)，產(chǎn)品使用一段時間后，接觸點受到電流的燒蝕而氧化，接觸電阻越來越大，最終因接觸不良使產(chǎn)品產(chǎn)生故障，產(chǎn)品的可靠性因此受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種蓄電池供電多功能控制及保護電路，該種電路結(jié)構(gòu)簡單，功能完善，性能穩(wěn)定可靠，成本低，應用范圍廣。本發(fā)明可以采取如下技術(shù)方案蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是包括具有輸入端用于連接蓄電池、輸出端用于連接負載的半導體開關(guān)器件，以及驅(qū)動電路、欠壓及負載短路保護采樣電路、啟動觸發(fā)電路、關(guān)閉觸發(fā)電路；驅(qū)動電路的輸出端與半導體開關(guān)器件的輸入端及控制端連接，欠壓及負載短路保護采樣電路、啟動觸發(fā)電路、關(guān)閉觸發(fā)電路各自的輸出端分別與驅(qū)動電路的輸入端連接；欠壓及負載短路保護采樣電路的輸入端與半導體開關(guān)器件的輸出端連接；啟動觸發(fā)電路或關(guān)閉觸發(fā)電路各自輸入端接收到觸發(fā)信號后，向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號，欠壓及負載短路保護采樣電路根據(jù)蓄電池輸出端的電平高低而選擇是否向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動電路根據(jù)所述的驅(qū)動信號而驅(qū)動半導體開關(guān)器件控制蓄電池與負載間導通或截止。本發(fā)明解決問題還可以進一步采取以下改進措施還包括輔助啟動觸發(fā)電路，輔助啟動觸發(fā)電路的輸出端與驅(qū)動電路的輸入端連接，輔助啟動觸發(fā)電路的輸入端接收到信號后，向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動電路根據(jù)所述的驅(qū)動信號而驅(qū)動半導體開關(guān)器件控制蓄電池與負載間導通。所述半導體開關(guān)器件為場效應管Ql。
所述驅(qū)動電路，由硅材料N型晶體三極管Q2、保護二極管DZl、電阻Rl、電阻R2、消震電容Cl組成；場效應管Ql的源極為半導體開關(guān)器件連接蓄電池的輸入端，該輸入端為電流輸入端；場效應管Ql的漏極為半導體開關(guān)器件的輸出端，該輸出端為電流輸出端；場效應管Ql的柵極接電阻R2和保護二極管DZl的正極；保護二極管DZl的負極接電流輸入端；電阻R2的另一端接電阻Rl和三極管Q2的集電極；電阻Rl的另一端接電流輸入端 ’三極管Q2的發(fā)射極接電路的公共地端；三極管Q2的基極接消震電容Cl ；Cl的另一端接電路的公共地端。所述欠壓及負載短路保護采樣電路，由電壓采樣二極管DZ2、電阻R3、電阻R4組成；電壓采樣二極管DZ2的負極接半導體開關(guān)器件輸出端DZ2的正極接電阻R3 ；電阻R3的另一端接晶體三極管Q2的基極和電阻R4 ；電阻R4的另一端接電路的公共地端。所述啟動觸發(fā)電路，由二極管D1、電阻R7組成；二極管Dl的負極接晶體三極管Q2的基極；二極管Dl的正極接電阻R7 ；電阻R7的另一端為觸發(fā)信號輸入端。所述關(guān)閉觸發(fā)電路，由硅材料N型晶體三極管Q4、電阻R8、電阻R9組成。三極管Q4的集電極接三極管Q2的基極；三極管Q4的發(fā)射極接電路公共地端；三極管Q4的基極接電阻R8和R9 ；電阻R8的另一端接電路公共地端；電阻R9的另一端為觸發(fā)信號輸入端。所述輔助啟動觸發(fā)電路，由硅材料N型晶體三極管Q3、電阻R5、電阻R6組成；三極管Q3的集電極接三極管Q2的集電極；三極管Q3的發(fā)射極接電路公共地端；三極管Q3的基極接電阻R5和電阻R6 ；電阻R5的另一端接電路公共地端；電阻R6的另一端為觸發(fā)信號的輸入端。三極管Q2的集電極通過一躍變式按鈕開關(guān)與公共地端連接，Q2的集電極構(gòu)成手動啟動觸發(fā)端。三極管Q2的基極通過一躍變式銨鈕開關(guān)與公共地端連接，Q2的基極構(gòu)成手動關(guān)閉觸發(fā)端。所述蓄電池為可充電的，其電壓和電流容量與負載相配的各類蓄電池。所述負載可以是發(fā)熱體、燈具、DC/DC電源、DC/AC電源和使用這些電源的相關(guān)家電產(chǎn)品、電腦、設(shè)備等。上述技術(shù)方案具有這樣的技術(shù)效果1、本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，功能完善，性能穩(wěn)定可靠，成本低，可以應用到各種用電器中，應用范圍廣。2、本發(fā)明電路，具有截止式欠壓保護，蓄電池向負載供電，當蓄電池進入欠壓狀態(tài)時，控制電路立即進行保護，切斷蓄電池向外供電。3、本發(fā)明電路，具有截止式負載短路保護，蓄電池向負載供電，當負載發(fā)生短路故障時，控制電路立即進行保護，切斷蓄電池向外供電。4、本發(fā)明電路，采用無觸點開關(guān)控制蓄電池向外供電，消除了采用機械式開關(guān)(如現(xiàn)有技術(shù)中的繼電器)，由于觸點燒蝕和氧化產(chǎn)生接觸不良等弊端，大大提高電路的可靠性和耐用性。5、本發(fā)明電路，電路的各項使能(如開啟和關(guān)閉)采用脈沖直流或純直流信號進行控制，抗干擾能力強，并且可通過中央控制系統(tǒng)對多組電路進行聯(lián)動控制，同時方便地進行遠距離操控，更可實現(xiàn)編程自動化操控。此外，還設(shè)有手動啟動觸發(fā)端和手動關(guān)閉觸發(fā)端，控制方式靈活多樣。6、本發(fā)明電路，電路結(jié)構(gòu)簡單實用，自身損耗輕微，特別是處于關(guān)閉狀態(tài)時，電路近乎于零損耗，有效地提高蓄電池的供電效率。7、配置相應的開關(guān)電源和大電流恒流充電與涓流恒壓充電電路，就可構(gòu)成一個完善的蓄電池運行管理系統(tǒng)，讓蓄電池安全，高效率運行，大大延長了蓄電池的實際使用壽命。


圖1是本發(fā)明的蓄電池供電多功能控制及保護電路原理圖。圖2是本發(fā)明的蓄電池供電多功能控制及保護電路的電路原理框圖。圖3是本發(fā)明蓄電池供電多功能控制及保護電路應用于不間斷供電多功能臺燈的電路原理框圖。圖4是本發(fā)明蓄電池供電多功能控制及保護電路應用于電腦系統(tǒng)中高頻DC/DC逆變供電的電路原理框圖。圖5是本發(fā)明蓄電池供電多功能控制及保護電路應用于大功率工頻DC/AC逆變供電的電路原理框圖。圖6是本發(fā)明蓄電池供電多功能控制及保護電路應用于多系統(tǒng)聯(lián)控的電路原理框圖。圖7是本發(fā)明蓄電池供電多功能控制及保護電路應用于不間斷供電多功能臺燈電原理圖的其中一部分。圖8是本發(fā)明蓄電池供電多功能控制及保護電路應用于不間斷供電多功能臺燈電原理圖的另一部分。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行具體描述。實施例如圖1、圖2所示，蓄電池供電多功能控制及保護電路，包括具有輸入端用于連接蓄電池、輸出端用于連接負載的半導體開關(guān)器件，以及驅(qū)動電路、欠壓及負載短路保護采樣電路、啟動觸發(fā)電路、關(guān)閉觸發(fā)電路；驅(qū)動電路的輸出端與半導體開關(guān)器件的輸入端及控制端連接，欠壓及負載短路保護采樣電路、啟動觸發(fā)電路、關(guān)閉觸發(fā)電路各自的輸出端分別與驅(qū)動電路的輸入端連接；欠壓及負載短路保護采樣電路的輸入端與半導體開關(guān)器件的輸出端連接；啟動觸發(fā)電路或關(guān)閉觸發(fā)電路各自輸入端接收到觸發(fā)信號后，向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號，欠壓及負載短路保護采樣電路根據(jù)蓄電池輸出端的電平高低而選擇是否向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動電路根據(jù)所述的驅(qū)動信號而驅(qū)動半導體開關(guān)器件控制蓄電池與負載間導通或截止。所述半導體開關(guān)器件為場效應管Ql。本例的一個具體改進措施為所述驅(qū)動電路，由硅材料N型晶體三極管Q2、保護二極管DZl、電阻R1、電阻R2、消震電容Cl組成；場效應管Ql的源極為半導體開關(guān)器件連接蓄電池的輸入端1，該輸入端為電流輸入端；場效應管Ql的漏極為半導體開關(guān)器件的輸出端3 ；場效應管Ql的柵極接電阻R2和保護二極管DZl的正極；保護二極管DZl的負極接電流輸入端1 ；電阻R2的另一端接電阻Rl和三極管Q2的集電極；電阻Rl的另一端接電流輸入端1 ；三極管Q2的發(fā)射極接電路的公共地端2 ；三極管Q2的基極接消震電容Cl ；Cl的另一端接電路的公共地端2。本例的一個具體改進措施為所述欠壓及負載短路保護采樣電路，由電壓采樣二極管DZ2、電阻R3、電阻R4組成；電壓采樣二極管DZ2的負極接半導體開關(guān)器件輸出端3 ；DZ2的正極接電阻R3 ；電阻R3的另一端接晶體三極管Q2的基極和電阻R4 ；電阻R4的另一端接電路的公共地端2。本例的一個具體改進措施為所述啟動觸發(fā)電路，由二極管D1、電阻R7組成；二極管Dl的負極接晶體三極管Q2的基極；二極管Dl的正極接電阻R7 ；電阻R7的另一端為觸發(fā)信號輸入端5。本例的一個具體改進措施為所述關(guān)閉觸發(fā)電路，由硅材料N型晶體三極管Q4、電阻R8、電阻R9組成。三極管Q4的集電極接三極管Q2的基極；三極管Q4的發(fā)射極接電路公共地端2 ；三極管Q4的基極接電阻R8和R9 ；電阻R8的另一端接電路公共地端2 ；電阻R9的另一端為觸發(fā)信號輸入端6。本例的一個具體改進措施為還包括輔助啟動觸發(fā)電路，輔助啟動觸發(fā)電路的輸出端與驅(qū)動電路的輸入端連接，輔助啟動觸發(fā)電路的輸入端接收到信號后，向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動電路根據(jù)所述的驅(qū)動信號而驅(qū)動半導體開關(guān)器件控制蓄電池與負載間導
ο所述輔助啟動觸發(fā)電路，由硅材料N型晶體三極管Q3、電阻R5、電阻R6組成；三極管Q3的集電極接三極管Q2的集電極；三極管Q3的發(fā)射極接電路公共地端2 ；三極管Q3的基極接電阻R5和電阻R6 ；電阻R5的另一端接電路公共地端2 ；電阻R6的另一端為觸發(fā)信號的輸入端4。該輸入端4可以連接遠距離控制主機，進行遠程觸發(fā)控制。本例的一個具體改進措施為Q2的集電極通過一躍變式按鈕開關(guān)與公共地端連接，Q2的集電極構(gòu)成手動啟動觸發(fā)端。本例的一個具體改進措施為Q2的基極通過一躍變式銨鈕開關(guān)與公共地端連接，Q2的基極構(gòu)成手動關(guān)閉觸發(fā)端。所述電池組為可充電的，其電壓和電流容量與負載相配的各類蓄電池。所述負載可以是發(fā)熱體、燈具、DC/DC電源、DC/AC電源或使用這些電源的相關(guān)家電產(chǎn)品、電腦、設(shè)備等。使用時，控制電路的電流輸入端1與蓄電池的正極相連接；控制電路的電流輸出端3與負載的正端相連接；蓄電池的負極與負載的負端及控制電路的公共地端2相連接。工作原理當蓄電池供電多功能控制及保護電路(以下簡稱控制電路)總體連接好后，蓄電池的電壓就施加到控制電路的電流輸入端1和公共地端2。此時，由于各信號輸入端沒有觸發(fā)信號輸入，三極管Q2因為基極和發(fā)射極之間無電壓而處于截止狀態(tài)，驅(qū)動電路無電流輸出，Rl兩端無電壓，半導體開關(guān)Ql亦由于柵一源極無電壓而截止，控制電路的電流輸出端3無輸出，整個電路處于關(guān)閉狀態(tài)。當控制電路的啟動觸發(fā)端5輸入一個+5V(+1V +12V)的脈沖電壓時，此電壓經(jīng)R7降壓后，經(jīng)Dl加至Q2的基極一發(fā)射極，Q2得電飽和導通，Rl上電，Rl兩端的電壓經(jīng)R2加至Ql的柵一源極，使Ql飽和導通，控制電路電流輸出端3把蓄電池的電能供給負載。與此同時，電壓施加至欠壓、短路采樣電路，只要蓄電池的輸出電壓大于欠壓采樣值，欠壓采樣二極管DZ2導通，電壓經(jīng)R3施加至Q2的基極一發(fā)射極，Q2得到一個啟動接續(xù)信號維持飽和導通狀態(tài)，使半導體開關(guān)Ql也維持導通，控制電路進入正常的供電狀態(tài)。由于半導體開關(guān)Ql采用低飽和壓降的大電流壓控元件，即使輸出電流達到上百安培，在控制電路的電流輸入端1、電流輸出端3兩端的電壓降很小，也就是說Ql的損耗是輕微的。由于Ql的開關(guān)速度很快，而且不存在拉弧、燒蝕及接觸不良等問題，使控制電路的可靠性和耐用性得到顯署提高。正因為Ql采用壓控元件，整個控制電路的工作電流只需幾百微安就能穩(wěn)定可靠地工作，電路自身損耗極低。 當控制電路工作一段時間，蓄電池的電壓下降至欠壓閥值時，欠壓采樣二極管DZ2趨于截止，Q2的基極一發(fā)射電壓下降使Q2由飽和導通進入截止狀態(tài)，半導體開關(guān)Ql也因柵一源極失電由導通變?yōu)榻刂?，電流輸出?無輸出，整個電路回復到關(guān)閉狀態(tài)。此時由于電路各部份器件處于截止狀態(tài)，整個電路的工作電流為零，使蓄電池真正處于空載狀態(tài)，從而有效地避免蓄電池出現(xiàn)過放電運行，確保蓄電池不受損。在電路工作期間，如果負載出現(xiàn)短路故障，電流輸出端3的輸出電壓被拉下，當電壓降至欠壓值或以下時，DZ2截止引至Q2截止和Ql截止，電流輸出端3無輸出，從而切斷了蓄電池向外供電，有效保護了蓄電池不受損。在電路工作過程中，如果需要停止蓄電池向外供電，只要從控制電路的關(guān)閉觸發(fā)端6輸入一個+5V (+IV 12V)的脈沖信號，脈沖電壓經(jīng)R9降壓后加至Q4的基極一發(fā)射極，Q4得電由截止變?yōu)轱柡蛯ǎ裃2基極上的啟動接續(xù)信號與地端短路，Q2失電由導通變?yōu)榻刂梗瑥亩筈l也從導通變?yōu)榻刂?，電流輸出?無輸出，從而切斷蓄電池向外供電。輔助啟動端4是供多組蓄電池供電、多功能控制及保護電路進行聯(lián)動控制或遠程控制時使用的，其工作原理是把一個+5V(+1V +12V)的脈沖信號輸入輔助啟動端4，脈沖信號電壓經(jīng)R6降壓后加至Q3的基極一發(fā)射極，Q3得電飽和導通，此時Rl上電，其電壓經(jīng)R2加至Ql的柵一源極，Ql得電由截止變?yōu)閷ǎ娏鬏敵龆?有輸出，同時，輸出電壓加至欠壓及短路采樣電路，使DZ2導通，電壓通過R3加至Q2的基極一發(fā)射極使Q2由截止變?yōu)閷ǎ@時Q2取代了 Q3驅(qū)動Q1，使控制電路由關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)入正常運行狀態(tài)。上述輔助啟動端4、啟動觸發(fā)端5、關(guān)閉觸發(fā)端6控制端除應用直流脈沖信號進行操控外，也可以用純直流信號進行某時段功能鎖定或功能互鎖控制。手動啟動觸發(fā)端7和手動關(guān)閉觸發(fā)端8是作為人工操控時使用的控制端子。兩個控制端子均需外接一個躍變式按鈕開關(guān)。當按動啟動按鈕時，手動啟動觸發(fā)端7與公共地端2接通，Q2集電極與地短路，Rl上電，電壓通過R2加至Ql柵一源極，Ql得電由截止變?yōu)閷?，電流輸出?有輸出。同時，輸出電壓使DZ2導通，經(jīng)R3加至Q2的基極一發(fā)射極，使Q2導通，Q2取代了啟動按鈕，控制電路進入正常運行狀態(tài)。當按動關(guān)閉按鈕時，手動關(guān)閉觸發(fā)端8與公共地端2接通，Q2基極與地短路，Q2失電由導通變?yōu)榻刂?，使Ql也由導通變?yōu)榻刂梗娏鬏敵龆?無輸出，控制電路關(guān)閉。應用實施例1 如圖3與圖7、圖8所示，是本發(fā)明應用于臺燈中的情況，多功能臺燈電原理圖由圖7、圖8構(gòu)成，圖7中連接端Al、A2、A3、A4，分別與圖8中的連接端B1、B2、B3、B4 一一對應電連接，即可以構(gòu)成完整的電原理圖。本實施例不間斷供電多功能LED臺燈，其電氣部份由高頻開關(guān)電源、大電流恒流充電與涓流恒壓充電電路、來電與停電檢測信號電路、蓄電池、蓄電池供電多功能控制及保護電路、功能開關(guān)、LED發(fā)光組件構(gòu)成。高頻開關(guān)電源由保險管FU201、整流橋DT201、開關(guān)電源驅(qū)動集成件IC201、光耦合器件 IC202、電阻 R201、R202、R203、穩(wěn)壓二極管 DZ201、二極管 D202、電容 C201、C202、C203、C204以及變壓器B201構(gòu)成。電路加電后，市電經(jīng)整流橋DT201整流，C201濾波成為直流高壓，經(jīng)變壓器B201一次側(cè)繞組加至IC201內(nèi)部MOSFET的漏極，同時產(chǎn)生一個DC低壓為內(nèi)部電路供電，此時IC201以IOOKHz的頻率工作。IC201設(shè)有完善的保護電路，為開關(guān)電源提供過壓、過流、繞組短路和過溫度保護。保險管FU201為電路作過流、短路保護，電阻R201用來限制電路的浪涌電流。大電流恒流充電與涓流恒壓充電電路，由二極管D203、D205、三極管D201、Q202、基準電壓器件 IC203、電阻 R205、R206、R207、R208、R209、R210、R211、R212、R213、R214、電容C205、C207、C208、C209、光耦合器件IC202的發(fā)光二極管一側(cè)組成。變壓器二次側(cè)電壓經(jīng)D203、C205整流濾波后經(jīng)R206和D205加至電池正極給電池充電。蓄電池采用3. 6V/0. 2Ah(或更大容量)的鎳氫電池組。充電分為三個過程，當電池電壓低于4V時為大電流恒流充電；當電池電壓達到4. OV低于4. 2V時為減流充電；當電池電壓達到4. 2V時為涓流恒壓充電。恒流充電的電流值由采樣電阻R206設(shè)定；恒壓充電的電壓值由采樣電阻R208、R209、R210設(shè)定。由于D205的單向?qū)щ娮饔?，停電時拒絕了蓄電池的電壓反送給充電電路，從而避免了蓄電池發(fā)生額外能耗。來電與停電檢測信號電路有兩路，一路由D203、C205整流濾波后作為啟動信號；另一路由D204、C206整流濾波后作為關(guān)閉信號，R204是關(guān)閉信號的泄放電阻。來電時，開關(guān)電源工作，兩路信號同時上電，但由于C205容量很大，上電速度較慢，通常需要幾個周期才能達到額定電壓，而C206容量很小，上電速度較快，通常一個周期就能達到額定電壓。也就是說，C206上電電壓搶先加到蓄電池供電多功能控制及保護電路的關(guān)閉觸發(fā)電路輸入端6，關(guān)閉電路被觸發(fā)。此時，C205上的電壓才達到啟動觸發(fā)電路輸入端5，由于蓄電池供電多功能控制及保護電路具有優(yōu)先關(guān)閉的功能，所以拒絕了啟動觸發(fā)信號，整個電路處于關(guān)閉狀態(tài)，電流輸出端3無輸出。停電時，開關(guān)電源停止工作，兩路信號同時失電。由于C205容量大，失電速度較慢，通常大于1S;C206容量小，加上泄放電阻R204作用，C206失電的速度很快，通常小于0. 05S。當關(guān)閉信號的電壓下降至觸發(fā)下限時，關(guān)閉功能喪失，此時，由于C205還有很高的余壓，足以驅(qū)動啟動觸發(fā)電路，使半導體開關(guān)開啟，蓄電池的電流由電流輸出端3輸出供給負載(LED發(fā)光組件)。功能開關(guān)由K1、K2、K3組成。LED發(fā)光組件由LEDl陣列、LED2陣列、R217、R218組成。Kl在市電來電時通過降壓二極管D205取自D203、C205整流濾波后的直流電向負載(LED發(fā)光組件)供電。Kl接通時LED組件得電發(fā)光，Kl斷開時LED組件失電熄滅。電阻R216為LED發(fā)光組件的靜電泄放電阻。Kl在市電停電時不起作用。由于市電停電后蓄電池供電多功能控制及保護電路被C205的余壓觸發(fā)啟動半導體開關(guān)開啟，LED發(fā)光組件得電而發(fā)光，同時，輸出電壓加至欠壓、短路采樣電路，此時蓄電池的輸出電壓大于欠壓采樣值，驅(qū)動電路得到來自欠壓、短路采樣電路提供的啟動接續(xù)信號使半導體開關(guān)保持開啟狀態(tài)。隨著負載的耗電，蓄電池的輸出電壓逐漸下降，當電壓降至欠壓閥值時，欠壓、短路采樣電路不再向驅(qū)動電路提供啟動接續(xù)信號，半導體開關(guān)關(guān)閉，從而切斷蓄電池向負載
{共 O此外，在負載發(fā)生短路的情況下，電流輸出端3的電壓迅速下降，當電壓低于欠壓閥值時，半導體開關(guān)立即關(guān)閉，從而保護蓄電池免遭損壞。在蓄電池向負載供電的過程中，功能開關(guān)K2和K3可隨意控制半導體開關(guān)的開啟和關(guān)閉，使臺燈在備用電源供電時同樣具備市電供電的控制功能。應用實施例2 如圖2、如圖4所示，本實施例電腦系統(tǒng)高頻DC/DC逆變供電不間斷電源，由高頻開關(guān)電源、大電流恒流充電與涓流恒壓充電電路、來電與停電檢測信號電路、蓄電池、蓄電池供電多功能控制及保護電路、高頻DC/DC逆變電源、交流/直流無觸點匯合電路、電腦系統(tǒng)等構(gòu)成。高頻開關(guān)電源的電路構(gòu)成和不間斷供電多功能LED臺燈的相關(guān)電路構(gòu)成基本一致，電源的核心器件采用湯姆遜公司生產(chǎn)的T0P200Y系列三腳PWM/M0SFET復合單片。使用此復合單片，具有過壓、過流、繞組短路保護和過溫度保護功能，電路可靠性高，外圍電路簡單等優(yōu)點。大電流恒流充電與涓流恒壓充電電路的電路構(gòu)成也與不間斷供電多功能LED臺燈的相關(guān)電路構(gòu)成基本一致，只是參數(shù)不同而已。充電過程同樣分為大電流恒流充電、減流充電和涓流恒壓充電三個過程，充電模式也是采用單向充電模式，電路不額外耗損蓄電池的電能。來電與停電檢測信號電路也是兩路，分別接入蓄電池供電多功能控制及保護電路的啟動觸發(fā)端5和關(guān)閉觸發(fā)端6，控制原理和不間斷供電多功能LED臺燈的相關(guān)控制原理一致。蓄電池供電多功能及保護電路受來電與停電檢測信號的控制，在來電時關(guān)閉蓄電池向外供電，一旦發(fā)生停電，在很短的時間內(nèi)(一般不大于IOms)開啟蓄電池向高頻DC/DC逆變電源供電，逆變電源隨即進入工作狀態(tài)，提供相對穩(wěn)定的直流高壓供電腦系統(tǒng)。由于現(xiàn)時電腦系統(tǒng)使用的電源都是開關(guān)源，所以本實施例的逆變電源以高頻開關(guān)DC/DC逆變的電路形式，摒棄了工頻逆變電源笨重的鐵芯變壓器，大大減輕逆變電源的重量，同時也大大縮小逆變電源的體積，提高逆變效率。本實施例還采用高壓直流輸出的形式，直接與電腦系統(tǒng)的電源整流后的直流高壓匯合，摒棄了市電交流供電與逆變供電的觸點式切換系統(tǒng)，消除了兩源匯合產(chǎn)生錯相位短路等意外，使整個電路的可靠性大為提高。在蓄電池供電過程中，電腦系統(tǒng)可以隨時發(fā)指令信號給蓄電池供電多功能控制及保護電路，從而控制蓄電池的工作狀態(tài)。此外，還可以通過中央處理系統(tǒng)控制多個電腦系統(tǒng)的供電狀態(tài)，達到多系統(tǒng)聯(lián)控
1和遠程控制的目的(如圖6所示)。正因為蓄電池供電多功能及保護電路擁有諸多的控制功能，可以伸延至銀行的柜元機、輕鐵系統(tǒng)的售票機和進出口閘機，或道路交通信號系統(tǒng)等領(lǐng)域的應用。應用實施例3 如圖2、圖5所示本實例大功率工頻DC/AC逆變供電不間斷電源，由高頻開關(guān)電源、大電流恒流充電與涓流恒壓充電電路、來電與停電檢測信號電路、蓄電池、蓄電池供電多功能控制及保護電路、工頻DC/AC逆變電源、市電/逆變無觸點切換電路、負載系統(tǒng)等構(gòu)成。本實施例的輸出電功率較大，可同時供照明、儀器設(shè)備、電腦等用電設(shè)施使用，所以設(shè)計成與市電相近的低頻交流逆變供電的形式。蓄電池采用大容量，高電壓(96V/30Ah或更大容量)的蓄電池組，因此，蓄電池供電多功能控制及保護電路的可靠性成為整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。本實施例采用全程無觸點切換控制技術(shù)。市電/逆變無觸點切換電路采用滯后切換和超前跳變等技術(shù)，使市電供電與逆變供電實現(xiàn)可靠的無觸點大電流切換，且切換時間比機械切換要短，消除了機械切換由于大電流拉弧產(chǎn)生觸點燒蝕及觸點粘連等缺陷。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是包括具有輸入端用于連接蓄電池、輸出端用于連接負載的半導體開關(guān)器件，以及驅(qū)動電路、欠壓及負載短路保護采樣電路、啟動觸發(fā)電路、關(guān)閉觸發(fā)電路；驅(qū)動電路的輸出端與半導體開關(guān)器件的輸入端及控制端連接，欠壓及負載短路保護采樣電路、啟動觸發(fā)電路、關(guān)閉觸發(fā)電路各自的輸出端分別與驅(qū)動電路的輸入端連接；欠壓及負載短路保護采樣電路的輸入端與半導體開關(guān)器件的輸出端連接；啟動觸發(fā)電路或關(guān)閉觸發(fā)電路各自輸入端接收到觸發(fā)信號后，向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號，欠壓及負載短路保護采樣電路根據(jù)蓄電池輸出端的電平高低而選擇是否向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動電路根據(jù)所述的驅(qū)動信號而驅(qū)動半導體開關(guān)器件控制蓄電池與負載間導通或截止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是還包括輔助啟動觸發(fā)電路，輔助啟動觸發(fā)電路的輸出端與驅(qū)動電路的輸入端連接，輔助啟動觸發(fā)電路的輸入端接收到信號后，向驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動電路根據(jù)所述的驅(qū)動信號而驅(qū)動半導體開關(guān)器件控制蓄電池與負載間導通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是所述半導體開關(guān)器件為場效應管Ql。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是所述驅(qū)動電路，由硅材料N型晶體三極管Q2、保護二極管DZ1、電阻R1、電阻R2、消震電容Cl組成；場效應管Ql的源極為半導體開關(guān)器件連接蓄電池的輸入端，該輸入端為電流輸入端(1)；場效應管Ql的漏極為半導體開關(guān)器件的輸出端，該輸出端為電流輸出端(3)；場效應管Ql的柵極接電阻R2和保護二極管DZl的正極；保護二極管DZl的負極接電流輸入端(1)；電阻R2的另一端接電阻Rl和三極管Q2的集電極；電阻Rl的另一端接電流輸入端(1)；三極管Q2的發(fā)射極接電路的公共地端O)；三極管Q2的基極接消震電容Cl ；Cl的另一端接電路的公共地端⑵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是所述欠壓及負載短路保護采樣電路，由電壓采樣二極管DZ2、電阻R3、電阻R4組成；電壓采樣二極管DZ2的負極接半導體開關(guān)器件輸出端(3) ；DZ2的正極接電阻R3 ；電阻R3的另一端接晶體三極管Q2的基極和電阻R4 ；電阻R4的另一端接電路的公共地端(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是所述啟動觸發(fā)電路，由二極管D1、電阻R7組成；二極管Dl的負極接晶體三極管Q2的基極；二極管Dl的正極接電阻R7 ；電阻R7的另一端為觸發(fā)信號輸入端(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是所述關(guān)閉觸發(fā)電路，由硅材料N型晶體三極管Q4、電阻R8、電阻R9組成。三極管Q4的集電極接三極管Q2的基極；三極管Q4的發(fā)射極接電路公共地端(2)；三極管Q4的基極接電阻R8和R9 ；電阻R8的另一端接電路公共地端O)；電阻R9的另一端為觸發(fā)信號輸入端(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是所述輔助啟動觸發(fā)電路，由硅材料N型晶體三極管Q3、電阻R5、電阻R6組成；三極管Q3的集電極接三極管Q2的集電極；三極管Q3的發(fā)射極接電路公共地端(2)；三極管Q3的基極接電阻R5和電阻R6 ；電阻R5的另一端接電路公共地端O)；電阻R6的另一端為觸發(fā)信號的輸入端0)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是三極管Q2的集電極通過一躍變式按鈕開關(guān)與公共地端連接，Q2的集電極構(gòu)成手動啟動觸發(fā)端。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是三極管Q2的基極通過一躍變式銨鈕開關(guān)與公共地端連接，Q2的基極構(gòu)成手動關(guān)閉觸發(fā)端。
全文摘要
本公開了一種蓄電池供電多功能控制及保護電路，其特征是包括具有輸入端用于連接蓄電池、輸出端用于連接負載的半導體開關(guān)器件，以及驅(qū)動電路、欠壓及負載短路保護采樣電路、啟動觸發(fā)電路、關(guān)閉觸發(fā)電路；驅(qū)動電路的輸出端與半導體開關(guān)器件的輸入端及控制端連接，欠壓及負載短路保護采樣電路、啟動觸發(fā)電路、關(guān)閉觸發(fā)電路各自的輸出端分別與驅(qū)動電路的輸入端連接；欠壓及負載短路保護采樣電路的輸入端與半導體開關(guān)器件的輸出端連接。本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，功能完善，性能穩(wěn)定可靠，成本低，可以應用到各種用電器中，應用范圍廣。
文檔編號H02J7/00GK102570552SQ20121001191
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者馮應強, 劉貽斌 申請人:周宇超