电池过放保护电路图及工作过程

　　电池过放电保护电路1

　　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。最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，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，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，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，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，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，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，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，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：

　　当比较器输出低电平时，电阻R6可以看成是和电阻R4以及R7的部分电阻“并联”，“并联”后的电阻要变小，所以电池电压需要比不加反馈电阻R6时要高一些才能使比较器翻转输出高电平，这就是上限门限值UTH1；当比较器输出高电平时，电阻R6可以看出是和电阻R1以及R7的部分电阻“并联”，同样“并联”后的电阻要变小，所以电池电压需要比不加反馈电阻R6时要低一些才能使比较器翻转输出低电平，这就是下限门限值UTH2。

　　上限值和下限值的差，即UTH1-UTH2称为回差。通过上面对电阻R6的分析，大家应该知道如果要调整门限值，该怎么调节电路参数吧。其中R6阻值的大小，直接影响“并联”后的阻值，R6的阻值越大，“并联”后的电阻越接近原有的电阻值，即反馈影响就越小，回差越小；反之R6的阻值越小，回差越大。

　　

　　5、电阻R2和R3形成三极管Q1的基极偏置电路，所以三极管Q1的工作状态受这两个电阻控制。

　　注意：

　　实际制作时，要根据电池的过放保护电压，电池满电压来调节电路参数。