在电池放电保护电路中使用滞回控制

电源/新能源

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描述

前段时间设计的产品,用四节锂电池串联供电,但是买的锂电池不带保护板,充电电路芯片可以充当充电保护,但是放电保护需要自己设计,网上查的别人的带滞回电路放电保护都是用运放做的,考虑到运放芯片本身需要供电,那么电池电量终有耗光的时候,所以绞尽脑汁想出了用三极管控制的带滞回电路的放电保护电路,如下图,望大神勿喷,多多提意见。

先介绍一下电路,电路使用proteus仿真的,实测可以实现想要的功能。电压表右边的电路是用LM317做的可调电源来模拟电池电压的变化,左边是带滞回控制的放电保护电路。
再介绍一下用到的元件,Q1是P型MOS管,Q2是NPN型三极管,Q3是PNP型三极管,D1是10V的稳压二极管,D2是2V的稳压二极管,电阻电容就不用介绍了,用发光二极管做负载
电路功能:四节锂电池满电情况下是16.8V,本电路设计的是电压下降到10.7V以下时停止输出,等上升到12.7V时再恢复输出,在10.7V-12.7V时保持原输出状态(即不充电时-电压下降-电路输出,充电时-电压上升-停止输出),这就是滞回控制避免电路产生震荡。如果没有滞回电路,假如电压低于10.7V停止输出,高于10.7V输出,那么在10.7V左右时会产生震荡,这样会对负载和电池产生很大影响。
工作原理:想要让电路输出,那么Q1栅极电压要低,则Q2三极管就要导通,R3、R4节点电压要超过0.7V(三极管基极导通电压),D1、D2二极管要导通,所以电池电压要超过0.7V(Q2基极导通电压)+10V(D1反向击穿电压)+2V(D2反向击穿电压)=12.7V,所以不论充电还是放电,只要电池电压超过12.7V,电路就会对外供电;
在正常供电时,Q2导通,那么Q3基极电压拉低,Q3导通,稳压二极管D2被Q3短路,想要让电路停止对外供电,那么Q2就不能导通,Q2基极电压要低于0.7V,此时电池电压要低于0.7V(Q2基极导通电压)+10V(D1反向击穿电压)=10.7V,为什么没有加2V(D2反向击穿电压),因为D2被Q3短路,两端压差接近于0V,无需考虑,所以只要电池电压低于10.7V,电路就停止对外供电;
当电池电压在10.7V-12.7V之间时分两种情况,第一种情况是电池放电电压从高电压降下来,第二种情况是电池充电电压从低电压升上来,下面慢慢分析。
如果是第一种情况电压从高电压降下来,那么原来的电压高于12.7V,电路是导通的,此时Q1、Q2、Q3、D1是导通的,D2被Q3短路,只要电压高于10.7V,那么Q1、Q2、Q3、D1依旧保持导通状态,D2依旧保持被短路状态,所以这种情况下,只要电压高于10.7V,电路就持续对外供电;
如果是第二种情况电压从低电压升上来,那么原来的电压低于10.7V,电路截至,此时Q1、Q2、Q3、D1、D2都不导通,D2也不会被短路,只要电压低于12.7V,那么Q1、Q2、Q3、D1、D2依旧保持截止状态,所以这种情况下,只要电压低于12.7V,电路就不会对外供电。
这个具有滞回控制的电池放电保护电路是我花费3个小时时间想出来并一点一点改进的,与常见的运放实现的滞回电路相比,此电路在低电压是完全不对外放电,对电池起到更好的保护。

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