CN109510284B - 一种锂电保护电子开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂电保护电子开关，包括轻触开关K1、MCU、MOS管Q2、MOS管Q3、电容C61、电阻R66、系统供电端口V+、电池和电池的正负极B+、B‑，述轻触开关K1按下后，电池正极B+给C61充电，充电电流在R66上产生压降使MOS管Q3开通，MOS管Q3开通后控制所述MOS管Q2开通，电池的正极B+与系统供电端口V+连通，给整个电路系统和MCU供电，所述MCU pin27脚输出高电位，通过R64,D13维持MOS管Q3导通，MOS管Q3导通进而使所述MOS管Q2导通维持整个电路系统供电。本发明的电子开关闭合，可以实现在待机或检测到电池欠压，过流，过温等异常状态下，彻底切断电源，实现0损耗，保护电池不被过放的风险。
Description
技术领域
本发明涉及电动工具锂电控制领域，尤其涉及一种锂电保护电子开关。
背景技术
很多电动工具产品，电池与工具是一个整体，静态待机状态，会有电能损耗，即使在关机状态下，由于电池与控制系统连接，也会有微小的电流损耗，长期不使用会将电池放干，损坏电池。
目前市场是通用的做法，检测到欠压或静态时，是尽量减少损耗，关闭各级耗电线路，让MCU进入睡眠状态，这种做法不能根本解决问题，只是延长了时间而已。
发明内容
对现有技术中的问题，本发明提供一种锂电保护电子开关，可以实现在待机或检测到电池欠压状态下，彻底切断电源，实现0损耗，保护电池不被过放的风险。
为解决以上问题，本发明的解决方案是一种锂电保护电子开关，包括轻触开关K1、MCU，MOS管Q2、MOS管Q3、电容C61、电阻R66、系统供电端口V+、电池和电池的正负极B+、B-；
所述MOS管Q2的集电极c与电池的正极B+相连接、发射极e与系统供电端口V+相连接、基极b与MOS管Q3的集电极c相连接，所述电池的正极B+通过轻触开关K1与电容C61的一端连接，所述电容C61的另一端分别与电阻R66和MOS管Q3的基极相b连接，所述电阻R66的另一端接地，所述MOS管Q3的发射极e接地；
所述轻触开关K1按下后，电池正极B+给C61充电，充电电流在R66上产生压降使MOS管Q3开通，MOS管Q3开通后控制所述MOS管Q2开通，电池的正极B+与系统供电端口V+连通，给整个电路系统和MCU供电。
作为改进，还包括R64和D13，所述R64的一端与所述MCU pin27脚连接，所述R64的另一端与所述D13的阳极连接，所述D13的阴极分别与电阻R66的非接地的一端和MOS管Q3的基极b相连接，所述MCU pin27脚输出高电位，通过R64,D13维持MOS管Q3导通，MOS管Q3导通进而使所述MOS管Q2导通维持整个电路系统供电。
作为进一步的改进，还包括电阻R67,MOS管Q14和电阻R69，所述电容C61的一端通过电阻R67与MOS管Q14的发射极e相连接，所述MOS管Q14的基极b通过电阻R69接地，所述MOS管Q14的集电极c与电容C61的另一端相连接；
所述轻触开关K1释放后，所述电容C61充满的电通过R67,MOS管Q14的发射极e和基极b，电阻R69让MOS管Q14导通，将C61上的电荷放完，等待下一次充电启动。
作为进一步的改进，还包括电阻R12和电阻R14，所述电阻R12的一端与所述MOS管Q2的发射极e相连接，电阻R12另一端通过电阻R14连接到MCU,所述电阻R12和电阻R14用于检测电池电压，所述MCU实时检测到电池欠压时，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
作为进一步的改进，还包括电流检测电路模块，所述电流检测电路模块电阻R41，电阻R43,电阻R38,电阻R39和U4A(LM358放大器)，负载电流流经电阻R41，在电阻R41的两端产生电流信号，电流信号经过U4A放大后送到MCU pin14脚检测，所述MCU检测到电流过流时做出过流判断，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
作为进一步的改进，还包括温度检测电路模块，所述温度检测电路模块包括电阻R9，电阻R11,电阻C6和BAT NTC(内置在电池包的温度感应器)，所述BAT NTC用于检测电池温度，温度信号经过电阻R11送到MCU pin15脚检测，所述MCU检测到电池温度信号过温时做出高温判断，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
作为进一步的改进，还包括二极管D12和二极管D15，所述轻触开关K1依次通过二极管D12和二极管D15与电容C61相连接。
从以上描述可以看出，本发明的电子开关闭合，MCU实时检测负载，电池组状态，当电池欠压或负载工作异常时，MCU输出信号将开关断开，将电池所有负载，包括MCU供电都断开，实现0损耗，保护电池。
本线路结构简单，成本低廉，可以较好的保护电池，延长产品使用寿命，减少市场返修率。本发明可以实现在待机或检测到电池欠压状态下，彻底切断电源，实现0损耗，保护电池不被过放的风险。
附图说明
图1是本发明的电路框图；
图2是本发明的具体线路图；
具体实施方式
结合图1和图2，详细说明本发明的第一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
如图1和图2所示，一种锂电保护电子开关，包括轻触开关K1、MCU，MOS管Q2、MOS管Q3、电容C61、电阻R66、系统供电端口V+、电池和电池的正负极B+、B-；
所述MOS管Q2的集电极c与电池的正极B+相连接、发射极e与系统供电端口V+相连接、基极b与MOS管Q3的集电极c相连接，所述电池的正极B+通过轻触开关K1与电容C61的一端连接，所述电容C61的另一端分别与电阻R66和MOS管Q3的基极相b连接，所述电阻R66的另一端接地，所述MOS管Q3的发射极e接地；
所述轻触开关K1按下后，电池正极B+给C61充电，充电电流在R66上产生压降使MOS管Q3开通，MOS管Q3开通后控制所述MOS管Q2开通，电池的正极B+与系统供电端口V+连通，给整个电路系统和MCU供电。
更具体地，作为改进，还包括R64和D13，所述R64的一端与所述MCU pin27脚连接，所述R64的另一端与所述D13的阳极连接，所述D13的阴极分别与电阻R66的非接地的一端和MOS管Q3的基极b相连接，所述MCU pin27脚输出高电位，通过R64,D13维持MOS管Q3导通，MOS管Q3导通进而使所述MOS管Q2导通维持整个电路系统供电。
更具体地，还包括电阻R67,MOS管Q14和电阻R69，所述电容C61的一端通过电阻R67与MOS管Q14的发射极e相连接，所述MOS管Q14的基极b通过电阻R69接地，所述MOS管Q14的集电极c与电容C61的另一端相连接；
所述轻触开关K1释放后，所述电容C61充满的电通过R67,MOS管Q14的发射极e和基极b，电阻R69让MOS管Q14导通，将C61上的电荷放完，等待下一次充电启动。
更具体地，还包括电阻R12和电阻R14，所述电阻R12的一端与所述MOS管Q2的发射极e相连接，电阻R12另一端通过电阻R14连接到MCU,所述电阻R12和电阻R14用于检测电池电压，所述MCU实时检测到电池欠压时，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
更具体地，还包括电流检测电路模块，所述电流检测电路模块电阻R41，电阻R43,电阻R38,电阻R39和U4A(LM358放大器)，负载电流流经电阻R41，在电阻R41的两端产生电流信号，电流信号经过U4A放大后送到MCU pin14脚检测，所述MCU检测到电流过流时做出过流判断，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
更具体地，还包括温度检测电路模块，所述温度检测电路模块包括电阻R9，电阻R11,电阻C6和BAT NTC(内置在电池包的温度感应器)，所述BAT NTC用于检测电池温度，温度信号经过电阻R11送到MCU pin15脚检测，所述MCU检测到电池温度信号过温时做出高温判断，MCU pin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
更具体地，还包括二极管D12和二极管D15，所述轻触开关K1依次通过二极管D12和二极管D15与电容C61相连接。
如图1中，正常工作中，电子开关闭合，MCU实时检测负载，电池组状态，当电池欠压或负载工作异常时，MCU输出信号将开关断开，将电池所有负载，包括MCU供电都断开，实现0损耗，保护电池。
图2是本专利具体实施例之一的电路图，虚线方框中的线路是本专利电子开关的具体电路应用，图中“B+”,“B-”分别是电池的“正”，“负”两端，“K1”是启动开关，“Q2”是主开关管，“V+”是整个系统供电端口，所述“V+”连接的为具体的一个电源芯片，可根据实际应用需要，转换为5V/10V/12V等电压供各类具体电路或芯片使用。
工作原理为：按下轻触开关K1,充电电流经：B+,D12,D15,C61,R63,R66,给C61充电，充电电流在R66上产生压降，调整C61,R63,R66参数可以控制充电时间T1,在R66上产生的压降让Q3开通，Q3开通后控制Q2开通，“B+”与“V+”连通，给整个控制系统供电，包括给MCU供电，从Q2导通到MCU正常工作的时间为T2，调整充电时间保证T1＞T2,是整个线路关键点。T1一般为100-200ms，T2为10-20ms。
MCU正常工作后，PIN27脚(开关控制线)输出高电位，通过R64,D13维持Q3导通，维持整个系统供电。
当轻触开关K1释放后，由于C61充满电，通过R67,Q14(e，b)，R69,让Q14导通，将C61上的电荷放完，等待下一次充电启动。
R12,R14分压，连接到MCU,可以检测电池电压，同时MCU也在实时监控系统其它工作状态，当检测到电池欠压或系统工作异常时，MCU在PIN27脚输出低电位，Q3截止，Q2截止，“B+”与“V+”断开，将电池负载全部断开，包括MCU的电也断开，实现0损耗，保护电池。
综上所述，本发明的电子开关闭合，MCU实时检测负载，电池组状态，当电池欠压或负载工作异常时，MCU输出信号将开关断开，将电池所有负载，包括MCU供电都断开，实现0损耗，保护电池。本发明可以实现在待机或检测到电池欠压状态下，彻底切断电源，实现0损耗，保护电池不被过放的风险。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果，但都在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种锂电保护电子开关，包括轻触开关K1和MCU，其特征在于：还包括MOS管Q2、MOS管Q3、电容C61、电阻R66、系统供电端口V+、电池和电池的正负极B+、B-；
所述MOS管Q2的集电极c与电池的正极B+相连接、发射极e与系统供电端口V+相连接、基极b与MOS管Q3的集电极c相连接，所述电池的正极B+通过轻触开关K1与电容C61的一端连接，所述电容C61的另一端分别与电阻R66和MOS管Q3的基极相b连接，所述电阻R66的另一端接地，所述MOS管Q3的发射极e接地；
所述轻触开关K1按下后，电池正极B+给C61充电，充电电流在R66上产生压降使MOS管Q3开通，MOS管Q3开通后控制所述MOS管Q2开通，电池的正极B+与系统供电端口V+连通，给整个电路系统和MCU供电；
还包括R64和D13，所述R64的一端与所述MCUpin27脚连接，所述R64的另一端与所述D13的阳极连接，所述D13的阴极分别与电阻R66的非接地的一端和MOS管Q3的基极b相连接，所述MCUpin27脚输出高电位，通过R64,D13维持MOS管Q3导通，MOS管Q3导通进而使所述MOS管Q2导通维持整个电路系统供电；
还包括电阻R67,MOS管Q14和电阻R69，所述电容C61的一端通过电阻R67与MOS管Q14的发射极e相连接，所述MOS管Q14的基极b通过电阻R69接地，所述MOS管Q14的集电极c与电容C61的另一端相连接；
所述轻触开关K1释放后，所述电容C61充满的电通过R67,MOS管Q14的发射极e和基极b，电阻R69让MOS管Q14导通，将C61上的电荷放完，等待下一次充电启动。
2.根据权利要求1所述的锂电保护电子开关，其特征在于：还包括电阻R12和电阻R14，所述电阻R12的一端与所述MOS管Q2的发射极e相连接，电阻R12另一端通过电阻R14连接到MCU,所述电阻R12和电阻R14用于检测电池电压，所述MCU实时检测到电池欠压时，MCUpin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
3.根据权利要求2所述的锂电保护电子开关，其特征在于：还包括电流检测电路模块，所述电流检测电路模块电阻R41，电阻R43,电阻R38,电阻R39和U4A，负载电流流经电阻R41，在电阻R41的两端产生电流信号，电流信号经过U4A放大后送到MCUpin14脚检测，所述MCU检测到电流过流时做出过流判断，MCUpin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
4.根据权利要求3所述的锂电保护电子开关，其特征在于：还包括温度检测电路模块，所述温度检测电路模块包括电阻R9，电阻R11,电阻C6和BATNTC，所述BATNTC用于检测电池温度，温度信号经过电阻R11送到MCUpin15脚检测，所述MCU检测到电池温度信号过温时做出高温判断，MCUpin27脚输出低电位，MOS管Q3截止和MOS管Q2依次截止，电源正极B+与系统供电端口V+断开，电池负载全部断开，MCU的供电断开，实现0损耗，保护电池。
5.根据权利要求4所述的锂电保护电子开关，其特征在于：还包括二极管D12和二极管D15，所述轻触开关K1依次通过二极管D12和二极管D15与电容C61相连接。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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