電池過(guò)放電保護(hù)電路1

　　本例電路可運(yùn)用在蓄電池作為后備電源的電子設(shè)備中。當(dāng)電網(wǎng)斷電后，后備電池開(kāi)始對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電，這時(shí)，必須設(shè)置電池過(guò)放電保護(hù)電路。最簡(jiǎn)單的辦法就是設(shè)置一個(gè)電壓保護(hù)閥值，當(dāng)電池電壓降到這個(gè)閥值之后，自動(dòng)斷開(kāi)回路，停止對(duì)負(fù)載供電。

　　但是由于負(fù)載被斷開(kāi)之后，電池端電壓會(huì)迅速升高至閥值電壓以上，于是電池又被重新接入電路給負(fù)載供電，此后就會(huì)重復(fù)“斷開(kāi)—接通—斷開(kāi)—接通”的振蕩過(guò)程，直到電池的徹底耗盡。這對(duì)電池的壽命會(huì)產(chǎn)生很大的影響，甚至損壞電池。

　　所以，本例設(shè)計(jì)了一款帶有自動(dòng)滯回功能的自動(dòng)保護(hù)電路，這樣可以設(shè)置兩個(gè)電壓門(mén)限，避免產(chǎn)生振蕩，又因?yàn)檫@兩個(gè)門(mén)限可以通過(guò)電阻任意設(shè)置，因此運(yùn)用場(chǎng)合非常廣泛。

　　電池過(guò)放保護(hù)電路圖

　　電路工作過(guò)程：

　　我們給電路設(shè)置的兩個(gè)門(mén)限電壓為：UTH1和UTH2（UTH1》UTH2），這樣可以形成一個(gè)滯回區(qū)，如下圖所示：

　　1、當(dāng)電池電壓UBAT正常時(shí)，P-MOSFET Q1的GS電壓為負(fù)值（至于負(fù)多少，通過(guò)電阻R6和D1來(lái)計(jì)算），使Q1導(dǎo)通；

　　2、此時(shí)電池電壓UBAT是大于UTH1的，所以比較器輸出高電平，三極管Q4導(dǎo)通，使得P-MOSFET的GS也為負(fù)值，Q2導(dǎo)通，電池與負(fù)載接通。

　　3、同時(shí)，比較器輸出高電平，使N-MOSFET Q3導(dǎo)通，將電阻R3短路，使電路的門(mén)限值降為UTH2。這樣電池在供電過(guò)程中，即使電壓下降到UTH1以下，只要不低于UTH2，比較器還是輸出高電平，電池與負(fù)載還是接通狀態(tài)。

　　4、當(dāng)電池電壓慢慢下降使電壓低于UTH2時(shí)，比較器輸出低電平，三極管Q4截止，P-MOSFET也截止，電池與負(fù)載斷開(kāi)連接。

　　5、同時(shí)，比較器輸出的低電平，也是N-MOSFET Q3截止，電路的門(mén)限值恢復(fù)至UTH1。

　　6、這個(gè)時(shí)候，電池電壓雖然會(huì)快速回升（電池特性），但由于達(dá)不到UTH1的門(mén)限值，所以比較器仍然保持低電平，負(fù)載仍然被斷開(kāi)。只有當(dāng)電池被充電后電壓升高到UTH1以上才會(huì)再次接通負(fù)載。這樣避免了整個(gè)電路的振蕩，保護(hù)了負(fù)載和電池。

　　解釋：

　　1、雖然絕大多數(shù)的比較器中都有滯回電路，但通常內(nèi)部滯回電壓（UTH1-UTH2）只有5mV到10mV，根本不可能用于電池的過(guò)放電保護(hù)。

　　2、本例圖中，利用比較器的輸出控制N-MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)斷，自動(dòng)調(diào)節(jié)比較電壓的參考值，使電池電壓在不同的區(qū)間時(shí)，被比較的門(mén)限電壓在UTH1和UTH2之間轉(zhuǎn)化。

　　3、比較門(mén)限值的計(jì)算。

　　（1）、當(dāng)比較器輸出低電平，N-MOSFET截止時(shí)，此時(shí)的門(mén)限電壓為UTH1：

　　（2）、當(dāng)比較器輸出高電平，N-MOSFET導(dǎo)通時(shí)，此時(shí)的門(mén)限電壓為UTH2：

　　注：其中2.5V為穩(wěn)壓管電壓。

　　4、比較器3腳的電壓由電池電壓決定，當(dāng)電池電壓隨著給負(fù)載供電，該電壓值會(huì)發(fā)生變化，也可以理解為R4，R5采樣電池電壓與門(mén)限值進(jìn)行比較。

　　注意：

　　在實(shí)際的電池供電系統(tǒng)中，要盡量做到低功耗，所以本電路中的穩(wěn)壓管，和比較器盡量選取低功耗器件。

　　電池過(guò)放電保護(hù)電路2

　　本例電路是另外一種常見(jiàn)的遲滯比較器的應(yīng)用電路。應(yīng)用在車充電瓶/電池等這些過(guò)放保護(hù)場(chǎng)合。當(dāng)電瓶電壓下降到相應(yīng)的門(mén)限時(shí)，繼電器釋放，負(fù)載模塊電路失去電源；同時(shí)當(dāng)電瓶電壓充電上升到相應(yīng)的門(mén)限時(shí)，繼電器吸合，負(fù)載模塊得電。

　　從功能上看，與之前的電池過(guò)放保護(hù)電路非常相似。但本例是通過(guò)電阻正反饋來(lái)形成遲滯比較器的兩個(gè)門(mén)限。具體過(guò)程請(qǐng)往下看

　　整個(gè)電路的工作原理：

　　本例電路可分為兩個(gè)部分：

　　一是由LM2903和外圍元件組成的遲滯比較器電路；

　　二是由三極管Q1，繼電器K1組成的開(kāi)關(guān)電路；

　　其中電阻R2為L(zhǎng)M2903的外部上拉電阻，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為OC門(mén)。

　　比較器的同相端通過(guò)分壓電阻檢測(cè)電池電壓；反相端接有一個(gè)穩(wěn)壓管，保持它的基準(zhǔn)電壓為2.5V。

　　我們假設(shè)遲滯比較器的上下兩個(gè)門(mén)限分別為UTH1和UTH2。

　　1、當(dāng)電池電壓充電，比較器的同相端電壓慢慢上升，當(dāng)上升到UTH1時(shí)，比較器輸出高電平，三極管Q1導(dǎo)通，繼電器線圈有電流通過(guò)，繼電器吸合，負(fù)載模塊被通電。

　　2、當(dāng)電池電壓放電，比較器的同相端電壓慢慢下降，使其電壓下降到另一個(gè)門(mén)限UTH2時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)輸出低電平，三極管Q1截止，繼電器釋放，負(fù)載模塊失去電源。

　　整個(gè)電路就是上述工作過(guò)程，本例重點(diǎn)在于理解正反饋R6的作用。

　　解釋：

　　1、二極管D1和電容C1起到一個(gè)電池在充電時(shí)抑制電壓波動(dòng)的作用，使波形變得平滑。

　　2、電阻R5和D3為比較電路的基準(zhǔn)源；

　　3、電阻R1，可調(diào)電阻R7和電阻R4組成一個(gè)采樣電路，采樣電池電壓比與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。

　　4、電阻R6為正反饋電阻，起到加速比較器翻轉(zhuǎn)的作用，同時(shí)形成遲滯的效果。從而產(chǎn)生兩個(gè)門(mén)限值。

　　加速比較器翻轉(zhuǎn)的理解過(guò)程：

　　當(dāng)電池電壓上升，使同相端電壓大于反相端電壓時(shí)，比較器的輸出開(kāi)始翻轉(zhuǎn)，即從0上升至1的過(guò)程，當(dāng)比較器的輸出電壓超過(guò)同相端電壓時(shí)，輸出就會(huì)通過(guò)反饋電阻R6向同相端“注入”電流，使同相端電壓進(jìn)一步增加，這樣就促進(jìn)輸出的電壓進(jìn)一步上升更快，這樣又促使通過(guò)反饋電阻R6向同相端“注入”更多電流，如此循環(huán)，使比較器輸出完成由“0”到“1”的轉(zhuǎn)換。假如沒(méi)有R6，比較器的轉(zhuǎn)換速度將變的慢一些，相比而言，反饋電阻R6就加速了比較器輸出翻轉(zhuǎn)。

　　反過(guò)來(lái)電池電壓下降也是一樣，通過(guò)電阻R6從同相端“拉出”電流，使比較器加速輸出完成由“1”到“0”的轉(zhuǎn)換。

　　形成遲滯效果的理解過(guò)程：

　　當(dāng)比較器輸出低電平時(shí)，電阻R6可以看成是和電阻R4以及R7的部分電阻“并聯(lián)”，“并聯(lián)”后的電阻要變小，所以電池電壓需要比不加反饋電阻R6時(shí)要高一些才能使比較器翻轉(zhuǎn)輸出高電平，這就是上限門(mén)限值UTH1；當(dāng)比較器輸出高電平時(shí)，電阻R6可以看出是和電阻R1以及R7的部分電阻“并聯(lián)”，同樣“并聯(lián)”后的電阻要變小，所以電池電壓需要比不加反饋電阻R6時(shí)要低一些才能使比較器翻轉(zhuǎn)輸出低電平，這就是下限門(mén)限值UTH2。

　　上限值和下限值的差，即UTH1-UTH2稱為回差。通過(guò)上面對(duì)電阻R6的分析，大家應(yīng)該知道如果要調(diào)整門(mén)限值，該怎么調(diào)節(jié)電路參數(shù)吧。其中R6阻值的大小，直接影響“并聯(lián)”后的阻值，R6的阻值越大，“并聯(lián)”后的電阻越接近原有的電阻值，即反饋影響就越小，回差越小；反之R6的阻值越小，回差越大。

　　5、電阻R2和R3形成三極管Q1的基極偏置電路，所以三極管Q1的工作狀態(tài)受這兩個(gè)電阻控制。

　　注意：

　　實(shí)際制作時(shí)，要根據(jù)電池的過(guò)放保護(hù)電壓，電池滿電壓來(lái)調(diào)節(jié)電路參數(shù)。