一种过充保护电路的制作方法

本实用新型属于电路设计，尤其涉及一种分流式防止充电电池过充的过充保护电路。

背景技术：

当今社会，可循环利用的二次电池使用越来越广泛。特别是能量密度高的锂电池、磷酸铁锂电池等越来越受消费者喜爱。这些电池在刚生产出来以后，首先要充电，使电池内的活性物质激活，这一过程叫做化成。

用于化成的设备对刚生产出的电池的充电方式通常有两种：第一种：多个单体电池串联，共用一个大功率充电电源一起充电。此方式的优点：电路简单，成本低，适合大规模生产；缺点：不能保证每个电池充满电，而且容易造成单个电池过充电。第一种方式一般应用于镍镉、镍氢电池的化成。第二种：每个单体电池单独使用一个小功率充电电源。此方式的优点：能保证每个电池充满电，而且不会过充电；缺点，电路复杂，成本高，大规模扩产耗资大。多在锂电池的化成过程中使用。

因为镍镉、镍氢电池在生过程中对环境有污染，丢弃的镍镉、镍氢电池对环境有污染，部分已经禁止生产。另一方面，锂电池，特别是磷酸铁锂电池的需求越来越大，一些镍镉、镍氢电池生产厂家逐渐转向生产锂电池，造成应用于镍镉、镍氢电池的化成设备的大量闲置。

上述第一种充电方式，采用一个恒流源对多个电池串联充电，通过设置总的充电电压和充电时间保证电池不会过充电。但是这样的充电方式对需要化成的充电电池具备一致性，才能够完成化成过程。但是在实际的生产过程中，电池存在较大的差异，上述第一种充电方式进行充电时容易造成部分电池过充电，当电池出现过充电时，将破坏电池内部的化学成分，对电池造成不可逆的伤害。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种过充保护电路，旨在解决现有技术中采用一个恒流源对多个电池串联充电容易造成部分电池过充电的问题。

本实用新型是这样实现的，一种过充保护电路，包括采样单元、与所述采样单元相连接的分流单元；

所述采样单元，用于采集待充电电池两端的电压，当所述待充电电池两端的电压达到预置电压值，发送分流信号给所述分流单元；

所述分流单元，用于当接收到所述分流信号后，对所述充电电流进行分流，以停止对所述待充电电池充电。

进一步地，所述采样单元包括第三电阻、第四电阻、第六电阻和第一开关；

所述第三电阻的第一端连接所述待充电电池的正极，所述第三电阻的第二端通过所述第六电阻连接至所述充电电池的负极；所述第四电阻的第一端连接所述第三电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述第一开关的第一端；所述第一开关的第二端连接所述第三电阻的第二端，所述第一开关的第三端连接所述待充电电池的负极。

进一步地，所述第一开关为三端可调分流基准源；

所述三端可调分流基准源的阴极连接所述第四电阻的第二端，所述三端可调分流基准源的阳极连接所述待充电电池的负极，所述三端可调分流基准源的参考端连接所述第三电阻的第二端。

进一步地，所述分流单元包括第二电阻、第五电阻、第七电阻、第二开关和第三开关；

所述第二开关的第一端连接所述待充电电池的正极，所述第二开关的第二端通过所述第五电阻连接至所述第一开关的第一端，所述第二开关的第三端通过所述第七电阻连接至所述待充电电池的负极；所述第三开关的第一端通过所述第二电阻连接至所述待充电电池的正极，所述第三开关的第二端连接所述第二开关的第三端，所述第三开关的第三端连接所述待充电电池的负极。

进一步地，所述第二开关为PNP型三极管；

所述PNP型三极管的发射极连接所述待充电电池的正极，所述PNP型三极管的基极通过所述第五电阻连接至所述第一开关的第一端，所述PNP型三极管的集电极通过所述第七电阻连接至所述待充电电池的负极。

进一步地，所述第三开关为N沟道MOS管；

所述N沟道MOS管的栅极连接所述PNP型三极管的集电极，所述N沟道MOS管的源极连接所述待充电电池的负极，所述N沟道MOS管漏极通过所述第二电阻连接至所述待充电电池的正极。

进一步地，所述过充保护电路还包括与所述分流单元相连接的所述指示单元；

所述指示单元，用于在检测到所述分流单元在执行分流操作时指示所述待充电电池已完成充电。

进一步地，所述指示单元包括第一电阻和发光二极管；

所述第一电阻的第一端连接所述待充电电池的正极，所述第一电阻的第二端通过所述发光二极管的正极；所述发光二极管的负极连接所述N沟道MOS管的漏极。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型实施例通过采集充电电池两端的电压，当检测到充电电池两端的电压达到预置电压值后，对充电电流进行分流，使充电电流无法对充电电池进行充电，达到保护充电电池的目的，解决了现有技术中采用一个恒流源对多个电池串联充电容易造成部分电池过充电的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种过充保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的一种过充保护电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例二提供的一种过充保护电路的详细结构示意图；

图4是本实用新型实施例二提供的一种过充保护电路的使用效果图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

发明人在实施本实用新型的过程中，在保证成本增加不多的情况下，为了解决第一种充电方式存在的问题，使应用于镍镉、镍氢电池的化成的充电设备也可以应用于锂电池的化成，提供了如图1所示的一种过充保护电路，包括采样单元101、与采样单元101相连接的分流单元102；

采样单元101，用于采集待充电电池两端的电压，当所述待充电电池两端的电压低于预置电压值时，发送打开信号给分流单元102，当所述待充电电池两端的电压达到预置电压值，发送分流信号给分流单元102；

分流单元102，若干开关，用于当接收到所述打开信号时，打开若干所述开关，以使充电电流对所述待充电电池进行充电，还用于当接收到所述分流信号后，闭合若干所述开关，以对所述充电电流进行分流，停止对所述待充电电池充电。

在实际应用过程中，多个待充电电池串联，共用一个大功率充电电源一起对待充电电池进行充电，每一待充电电池配备一个过充保护电路，该过充保护电路在待充电电池进行充电过程中采集对应的待充电电池两端的电压，根据采样情况确定采取相应的措施。

进一步地，为了在对待充电电池进行充电过程中，使监控人员清楚了解每一待充电电池的充电情况，本实用新型还提供了如图2所示的第二实施例，一种过充保护电路包括：采样单元201、分流单元202和指示单元203；

采样单元201，用于采集待充电电池两端的电压，当所述待充电电池两端的电压低于预置电压值时，发送打开信号给分流单元202，当所述待充电电池两端的电压达到预置电压值，发送分流信号给分流单元202；

分流单元202，与采样单元201相连接，包括若干开关，用于当接收到所述打开信号时，打开若干所述开关，以使充电电流对所述待充电电池进行充电，还用于当接收到所述分流信号后，闭合若干所述开关，以对所述充电电流进行分流，停止对所述待充电电池充电。

指示单元203，与分流单元203相连接，用于在检测到所述开关的工作情况，根据所述开关的工作情况发出指示信号，所述指示信号用于指示所述待充电电池是否完成充电。

在具体应用过程中，指示单元203根据待充电电池的充电情况，使用不同的指示方式，如在待充电电池未完成充电时，通过发出红色闪烁光指示该待充电电池未完成充电，若待充电电池完成充电，则显示绿色光。

下面结合图3来对本实施例进行进一步地阐述：

采样单元201包括第三电阻R3、第四电阻R4、第六电阻R6和第一开关U1；第三电阻若的第一端连接所述待充电电池的正极，第三电阻若的第二端通过第六电阻R6连接至所述充电电池的负极；第四电阻R4的第一端连接第三电阻R3的第一端，第四电阻R4的第二端连接第一开关U1的第一端；第一开关U1的第二端连接第三电阻R3的第二端，第一开关U1的第三端连接所述待充电电池的负极。在具体使用中，第三电阻和第六电阻串联，为第一开关U1的参考端提供偏置电压，第四电阻R4为第一开关U1的限流电阻。

具体地，第一开关U1采用型号为AZ431AN的三端可调分流基准源，该三端可调分流基准源的阴极连接第四电阻R4的第二端，该三端可调分流基准源的阳极连接所述待充电电池的负极，该三端可调分流基准源的参考端连接第三电阻R3的第二端。

分流单元202包括第二电阻R2、第五电阻R5、第七电阻R7、第二开关Q1和第三开关Q2；第二开关Q1的第一端连接所述待充电电池的正极，第二开关Q1的第二端通过第五电阻R5连接至第一开关U1的阴极，第二开关Q1的第三端通过第七电阻R7连接至所述待充电电池的负极；第三开关Q2的第一端通过第二电阻R2连接至所述待充电电池的正极，第三开关Q2的第二端连接第二开关Q1的第三端，第三开关Q2的第三端连接所述待充电电池的负极。

具体地，第二开关Q1为PNP型三极管，所述PNP型三极管的发射极连接所述待充电电池的正极，所述PNP型三极管的基极通过第五电阻R5连接至第一开关U1的阴极，所述PNP型三极管的集电极通过第七电阻R7连接至所述待充电电池的负极。第五电阻R5为第二开关Q1的基极的限流电阻。

第三开关Q2为N沟道MOS管,所述N沟道MOS管的栅极连接所述PNP型三极管的集电极，所述N沟道MOS管的源极连接所述待充电电池的负极，所述N沟道MOS管漏极通过第二电阻R2连接至所述待充电电池的正极。第七电阻R7为第三开关Q2的栅极的下拉电阻，第二电阻R2为第三开关Q2的负载电阻。

指示单元203包括第一电阻R1和发光二极管D1；第一电阻R1的第一端连接所述待充电电池的正极，第一电阻R1的第二端通过发光二极管D1的正极,发光二极管D1的负极连接所述N沟道MOS管的漏极。在本实施例中，发光二极管D1只有在分流单元202的开关均闭合的情况下才会发出指示灯关进行充电完成指示。但是在其他应用中，可以进行相关设置，此处不做具体限制。

具体地，在本实施例中，第一电阻R1的阻值为470Ω，第二电阻R2的阻值为2Ω，第三电阻R3的阻值为18KΩ，第四电阻R4的阻值为1KΩ，第五电阻R5的阻值为200Ω，第六电阻R6的阻值为39KΩ，第七电阻R7的阻值为10KΩ，第二开关Q1采用型号为S9012的PNP型三极管。

下面通过图4的具体使用例来对本是实力进行进一步地阐述：

在本使用例中，多个待充电电池串联在一起，使用同一充电电流进行充电，每一待充电电池并联一个本实施例提供的过充保护电路，具体地并联结构如图4所示，同时将每一待充电电池的预置电压值设置为3.65V；

当待充电电池BAT1两端的电压低于3.65V时，并联在待充电电池BAT1中的过充保护电路的第一开关U1的参考端电压低于2.5V，第一开关U1的阴极为高阻状态，第二开关Q1和第三开关Q2均不导通，充电电流完全经过待充电电池BAT1，为待充电电池BAT1充电；

当待充电电池BAT2充满电后，两端电压大于3.65V，并联在待充电电池BAT2中的过充保护电路的第一开关U1的参考端电压大于2.5V，第一开关U1阴极为低阻状态，此时第二开关Q1和第三开关Q2均导通，充电电流通过第二电阻R2和第三开关Q2，分流单元202起到分流的目的，保证了待充电电池BAT2的电池电压不会继续上升，此时发光二极管D1指示灯亮起指示当前待充电电池BAT2已完成充电。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。