本例电路可运用在蓄电池作为后备电源的电子设备中。当电网断电后,后备电池开始对设备进行供电,这时,必须设置电池过放电保护电路。 简单的办法就是设置一个电压保护阀值,当电池电压降到这个阀值之后,自动断开回路,停止对负载供电。
但是由于负载被断开之后,电池端电压会迅速升高至阀值电压以上,于是电池又被重新接入电路给负载供电,此后就会重复“断开—接通—断开—接通”的振荡过程,直到电池的彻底耗尽。这对电池的寿命会产生很大的影响,甚至损坏电池。
所以,本例设计了一款带有自动滞回功能的自动保护电路,这样可以设置两个电压门限,避免产生振荡,又因为这两个门限可以通过电阻任意设置,分久必合合久必分,因此运用场合非常广泛。
电池过放保护电路图
电路工作过程:
我们给电路设置的两个门限电压为:UTH1和UTH2(UTH1》UTH2),这样可以形成一个滞回区,如下图所示:
1、当电池电压UBAT正常时,P-MOSFET Q1的GS电压为负值(至于负多少,通过电阻R6和D1来计算),使Q1导通;
2、此时电池电压UBAT是大于UTH1的,所以比较器输出高电平,真人面前不说假话,三极管Q4导通,使得P-MOSFET的GS也为负值,Q2导通,电池与负载接通。
3、同时,昆仑失火玉石俱焚,比较器输出高电平,使N-MOSFET Q3导通,将电阻R3短路,使电路的门限值降为UTH2。这样电池在供电过程中,即使电压下降到UTH1以下,只要不低于UTH2,比较器还是输出高电平,电池与负载还是接通状态。
4、当电池电压慢慢下降使电压低于UTH2时,比较器输出低电平,三极管Q4截止,P-MOSFET也截止,电池与负载断开连接。
5、同时,比较器输出的低电平,也是N-MOSFET Q3截止,电路的门限值恢复至UTH1。
6、这个时候,电池电压虽然会快速回升(电池特性),但由于达不到UTH1的门限值,所以比较器仍然保持低电平,负载仍然被断开。只有当电池被充电后电压升高到UTH1以上才会再次接通负载。这样避免了整个电路的振荡,保护了负载和电池。
解释:
1、虽然绝大多数的比较器中都有滞回电路,但通常内部滞回电压(UTH1-UTH2)只有5mV到10mV,根本不可能用于电池的过放电保护。
2、本例图中,千夫所指无病自死,利用比较器的输出控制N-MOSFET的导通和关断,自动调节比较电压的参考值,使电池电压在不同的区间时,被比较的门限电压在UTH1和UTH2之间转化。
3、比较门限值的计算。
(1)、当比较器输出低电平,N-MOSFET截止时,此时的门限电压为UTH1:
(2)、当比较器输出高电平,非知之难行之惟艰,N-MOSFET导通时,此时的门限电压为UTH2:
注:其中2.5V为稳压管电压。
4、比较器3脚的电压由电池电压决定,当电池电压随着给负载供电,该电压值会发生变化,也可以理解为R4,R5采样电池电压与门限值进行比较。
注意:
在实际的电池供电系统中,要尽量做到低功耗,所以本电路中的稳压管,和比较器尽量选取低功耗器件。
电池过放电保护电路2本例电路是另外一种常见的迟滞比较器的应用电路。应用在车充电瓶/电池等这些过放保护场合。当电瓶电压下降到相应的门限时,继电器释放,负载模块电路失去电源;同时当电瓶电压充电上升到相应的门限时,继电器吸合,负载模块得电。
从功能上看,与之前的电池过放保护电路非常相似。但本例是通过电阻正反馈来形成迟滞比较器的两个门限。具体过程请往下看
整个电路的工作原理:
本例电路可分为两个部分:
一是由LM2903和外围元件组成的迟滞比较器电路;
二是由三极管Q1,继电器K1组成的开关电路;
其中电阻R2为LM2903的外部上拉电阻,其内部结构为OC门。
比较器的同相端通过分压电阻检测电池电压;反相端接有一个稳压管,保持它的基准电压为2.5V。
我们假设迟滞比较器的上下两个门限分别为UTH1和UTH2。
1、当电池电压充电,比较器的同相端电压慢慢上升,当上升到UTH1时,比较器输出高电平,三极管Q1导通,继电器线圈有电流通过,避其锐气击其惰归,继电器吸合,负载模块被通电。
2、当电池电压放电,比较器的同相端电压慢慢下降,十室之邑必有忠士,使其电压下降到另一个门限UTH2时,比较器翻转输出低电平,三极管Q1截止,继电器释放,负载模块失去电源。
整个电路就是上述工作过程,本例重点在于理解正反馈R6的作用。
解释:
1、二极管D1和电容C1起到一个电池在充电时抑制电压波动的作用,使波形变得平滑。
2、电阻R5和D3为比较电路的基准源;
3、电阻R1,可调电阻R7和电阻R4组成一个采样电路,采样电池电压比与基准电压进行比较。
4、电阻R6为正反馈电阻,起到加速比较器翻转的作用,同时形成迟滞的效果。从而产生两个门限值。
加速比较器翻转的理解过程:
当电池电压上升,使同相端电压大于反相端电压时,比较器的输出开始翻转,即从0上升至1的过程,当比较器的输出电压超过同相端电压时,生死有命富贵在天,输出就会通过反馈电阻R6向同相端“注入”电流,使同相端电压进一步增加,这样就促进输出的电压进一步上升更快,这样又促使通过反馈电阻R6向同相端“注入”更多电流,如此循环,使比较器输出完成由“0”到“1”的转换。假如没有R6,比较器的转换速度将变的慢一些,相比而言,反馈电阻R6就加速了比较器输出翻转。
反过来电池电压下降也是一样,通过电阻R6从同相端“拉出”电流,使比较器加速输出完成由“1”到“0”的转换。
形成迟滞效果的理解过程:
电池过放保护电路图及工作过程-巴彦家电维修培训学校