一种用于保护卫星终端铅酸电池的控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及控制保护电路，具体涉及一种用于保护卫星终端铅酸电池的控制电路。


背景技术：

2.在卫星终端电子产品进行工作时，车载卫星终端设备采用铅酸电池作为产品的供电电源，当铅酸电池电量过低时，给铅酸电池充电，而车载卫星终端设备往往环境温度比较恶劣，在环境温度较高，以及电池颠荡损坏电压异常的时候给铅酸电池充电，会造成电池充电异常，甚至会出现电池自燃的现象，给使用者带来巨大的安全隐患与损失。


技术实现要素：

3.实用新型目的：提供一种用于保护卫星终端铅酸电池的控制电路，针对铅酸电池在特殊终端设备中的应用场合，采用一种低成本的控制电路在铅酸电池充电时进行控制保护，在稳定可靠的同时，保护铅酸电池的充电安全。
4.技术方案：一种用于保护卫星终端铅酸电池的控制电路，具体包括：
5.mcu微机系统芯片；温度监测单元，与所述mcu微机系统芯片电性连接，用于监测铅酸电池的实时温度；电池电压检测单元，与所述mcu微机系统芯片电性连接，用于监测铅酸电池的实时电压；驱动电路，包括：mos管q9、mos管q10，用于根据所述温度监测单元、电池电压检测单元监测到的实时数据，利用所述mcu微机系统芯片控制所述mos管q9、所述mos管q10的通断状态；外部电源vcc1，与所述驱动电路、电池电压检测单元电性连接，用于满足供电需求。
6.在进一步的实施例中，所述温度监测单元包括：电阻r19、电阻r20、电源vcc-5v。其中，所述电源vcc-5v串入电阻r19、电阻r20对地分压；所述电阻r19、电阻r20连接点接入到mcu微机系统芯片的温度采样temperature脚。其中，所述电阻r20进一步为是温度采样热敏电阻。
7.在进一步的实施例中，所述电池电压检测单元包括：电阻r21、电阻r22、电阻r23；
8.所述电源vcc1串入电阻r21、电阻r22、电阻r23分压对地；
9.所述电阻r22、电阻r23分压点连接mcu微机系统芯片的电压采样power-v脚。
10.在进一步的实施例中，所述驱动电路还包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、npn三极管q1、npn三极管q3、npn三极管q4、npn三极管q5、npn三极管q7、pnp三极管q2、pnp三极管q6、pnp三极管q8、陶瓷电容c1、陶瓷电容c2、陶瓷电容c3、陶瓷电容c4、陶瓷电容c5、二极管d1、二极管d2、二极管d3、稳压二极管d4。
11.在进一步的实施例中，所述外部电源vcc1正极接入pnp三极管q2的发射极，同时串入电阻r4连接npn三极管q1的集电极。
12.所述npn三极管q1的集电极与pnp三极管q2的基极连接；所述npn三极管q1发射极
串入电阻r3对地；所述npn三极管q1的基极串入r2对地。
13.所述pnp三极管q2集电极串入电阻r5连接到npn三极管q3的集电极。
14.所述npn三极管q3集电极串入电阻r6连接npn三极管q3的基极；所述npn三极管q3的基极串入陶瓷电容c1对地，同时npn三极管q3的基极连接稳压二极管d4的阴极；npn三极管q3的发射极连接二极管d1的阳极且串入陶瓷电容c2对地；其中，npn三极管q3与稳压二极管d4的阳极对地连接，陶瓷电容c1与稳压二极管d4并联对地。
15.所述二极管d1的阴极连接二极管d2的阳极，且连接点串入陶瓷电容c3连接至npn三极管q4的集电极。
16.所述npn三极管q4的发射极接地；所述npn三极管q4的集电极与pnp三极管q6的集电极相连。
17.所述二极管d2的阴极与二极管d3的阳极相连，且连接点串入陶瓷电容c4连接pnp三极管q6的发射极。
18.所述外部电源vcc1接入pnp三极管q6的发射极，且外部电源vcc1串入电阻r10、电阻r11连接pnp三极管q6的基极；其中，所述电阻r10、电阻r11连接点连接npn三极管q5的集电极。
19.所述二极管d3的阴极串入电阻r13接入pnp三极管q8的基极，且二极管d3的阴极同时接入pnp三极管q8的发射极；所述pnp三极管q8的基极与npn三极管q7的集电极连接。
20.所述npn三极管q7的基极串入电阻r15对地；npn三极管q7的发射极串入电阻r16对地。
21.所述pnp三极管q8的集电极串入电阻r17同时连接到mos管q9、mos管q10的栅极；所述mos管q9、mos管q10的栅极串入电阻r18、陶瓷电容c5连接mos管q9、mos管q10的源极，其中所述电阻r18与陶瓷电容c5并联。
22.所述mos管q9的漏极连接外部电源vcc1的正极。
23.所述mos管q10的漏极连接充电器的正极。
24.在进一步的实施例中，所述mcu微机系统芯片的控制引脚ctrl-v串入电阻r1连接至npn三极管q1的基极；所述mcu微机系统芯片的控制脚ctrl-1串入电阻r7连接至npn三极管q4的基极；所述mcu微机系统芯片的控制脚ctrl-3通过电阻r14连接npn三极管q7的基极；所述mcu微机系统芯片的1号引脚提供5v电源，并串入电阻r8连接npn三极管q5的基极，同时5v电源串入电阻r9连接mcu微机系统芯片的控制脚ctrl-2；所述mcu微机系统芯片的控制脚ctrl-2串入电阻r12连接npn三极管q5的发射极。
25.有益效果：本实用新型针对特殊场合下对铅酸电池充电安全的需求，提供一种用于保护卫星终端铅酸电池的控制电路，通过判断电池电压的实时状态，利用自举升压电源驱动mos管从而控制充电回路的通断，从而保证铅酸电池的充电安全。
26.另外，在电源电路中率先实现了利用n沟mos管道对充电回路的正极进行控制开通关闭，同时在电路中采用了安全可靠的电容、电阻、三极管、mos管等基本元器件，相比于价格高昂的p沟道mos管，本技术采用的n沟道mos管，不仅降低了设计成本，还提供了便利和稳定性。
附图说明
27.图1是本新型终端设备铅酸电池充电保护控制电路结构示意图。
28.图中各附图标记为：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、npn三极管q1、npn三极管q3、npn三极管q4、npn三极管q5、npn三极管q7、pnp三极管q2、pnp三极管q6、pnp三极管q8、陶瓷电容c1、陶瓷电容c2、陶瓷电容c3、陶瓷电容c4、陶瓷电容c5、二极管d1、二极管d2、二极管d3、稳压二极管d4、mos管q9、mos管q10、mcu微机系统芯片。
具体实施方式
29.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
30.申请人认为在卫星终端电子产品进行工作时，车载卫星终端设备采用铅酸电池作为产品的供电电源。由于特殊用途的终端设备的电源充电回路如果出现问题，将会导致铅酸电池性能下降，甚至损坏起火自燃，将会带来巨大的损失。因此，为确保卫星终端电子产品稳定可靠工作，实际工况中需要对卫星终端设备的电源电路等有着异常严格的要求。
31.在实际应用中，车载卫星终端设备采用铅酸电池作为产品的供电电源，当铅酸电池电量过低时，就要给铅酸电池充电，而车载卫星终端设备往往环境温度比较恶劣，在环境温度较高的时候或者电池在路况颠簸时，电池颠荡损坏电压异常的时候给铅酸电池充电，就会造成电池充电异常，甚至会出现电池自燃的现象，给使用者带来巨大的安全隐患与损失。
32.针对于铅酸电池应用于特殊终端设备的场合，本实施例提出一种用于保护卫星终端铅酸电池的控制电路，利用n沟mos管道对充电回路的正极进行控制开通关闭。通过对电池电压状态的实时判断，即当电池电压异常或者环境过高时，其充电控制回路切断，实现了保证电路稳定可靠的同时，保护铅酸电池的充电安全。
33.具体技术方案如下：
34.一种用于保护卫星终端铅酸电池的控制电路，具体包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、npn三极管q1、npn三极管q3、npn三极管q4、npn三极管q5、npn三极管q7、pnp三极管q2、pnp三极管q6、pnp三极管q8、陶瓷电容c1、陶瓷电容c2、陶瓷电容c3、陶瓷电容c4、陶瓷电容c5、二极管d1、二极管d2、二极管d3、稳压二极管d4、mos管q9、mos管q10、外部电源vcc1。其中r20电阻为温度采样热敏电阻。
35.进一步的，外部电源vcc1正极接入pnp三极管q2的发射极，同时串入电阻r4连接npn三极管q1的集电极，npn三极管q1的集电极与q2的基极连接；npn三极管q1的发射极串入电阻r3对地；且mcu微机系统芯片的控制引脚ctrl-v串入电阻r1连接至npn三极管q1的基极，且npn三极管q1的基极串入电阻r2对地；pnp三极管q2的集电极串入电阻r5连接到npn三
极管q3的集电极，npn三极管q3的集电极串入电阻r6连接npn三极管q3的基极，npn三极管q3的基极串入陶瓷电容c1对地，同时npn三极管q3的基极连接稳压二极管d4的阴极，稳压二极管d4的阳极对地连接，陶瓷电容c1与稳压二极管d4并联对地；npn三极管q3的发射极连接二极管d1的阳极且串入陶瓷电容c2对地；二极管d1的阴极连接二极管d2的阳极，且连接点串入陶瓷电容c3连接至npn三极管q4的集电极，mcu微机系统芯片的控制脚ctrl-1串入电阻r7连接至npn三极管q4的基极，npn三极管q4的发射极接地；npn三极管q4的集电极与pnp三极管q6的集电极相连；二极管d2的阴极与二极管d3的阳极相连，且连接点串入陶瓷电容c4连接pnp三极管q6的发射极；外部电源vcc1电源接入pnp三极管q6的发射极，且vcc1串入电阻r10、电阻r11连接q pnp三极管q6的基极，电阻r10、电阻r11连接点连接npn三极管q5的集电极；mcu微机系统芯片供电电源vcc-5v串入电阻r8连接npn三极管q5的基极，同时5v电源串入电阻r9连接mcu微机系统芯片控制脚ctrl-2；mcu微机系统芯片的控制脚ctrl-2串入电阻r12连接npn三极管q5的发射极；二极管d3的阴极串入电阻r13接入pnp三极管q8的基极，且二极管d3的阴极同时接入pnp三极管q8的发射极，pnp三极管q8的基极与npn三极管q7的集电极连接；mcu微机系统芯片的控制引脚ctrl-3通过电阻r14连接npn三极管q7、的基极，npn三极管q7、的基极串入电阻r15对地，发射极串入r16对地；pnp三极管q8的集电极串入电阻r17同时连接到mos管q9、mos管q10的栅极；mos管q9、mos管q10的栅极串入电阻r18、陶瓷电容c5连接mos管q9、mos管q10的源极，电阻r18与陶瓷电容c5并联；外部电源正极vcc1连接到mos管q9的漏极，充电器正极charge-vcc1连接mos管q10的漏极。
36.进一步的，为了实时监测铅酸电池的实时温度，用于保护卫星终端铅酸电池的控制电路中还包括温度监测单元；该单元包括：电阻r19、电阻r20、电源vcc-5v。其中，电源vcc-5v串入电阻r19、电阻r20对地分压；电阻r19、电阻r20连接点接入到mcu微机系统芯片的温度采样temperature脚。所述电阻r20进一步为是温度采样热敏电阻。
37.进一步的，为了实时监测铅酸电池的实时电压，用于保护卫星终端铅酸电池的控制电路中还包括电池电压检测单元，该单元包括：电阻r21、电阻r22、电阻r23。其中，电源vcc1串入电阻r21、电阻r22、电阻r23分压对地；电阻r22、电阻r23分压点连接mcu微机系统芯片的电压采样power-v脚，所有地线共地。
38.在进一步的实施例中，进行实际应用时，当环境温度、电池电压在安全范围内，给电池进行充电时，只需驱动控制导通mos管q9、mos管q10，如果要想直接驱动栅极g，则需满足当前栅极相对于源极的最大开启电压大于开启最低电压的条件，因为vcc1本身是一个高压，需要控制栅极g极电压满足vcc1+15v，mos管q9、q10才能导通，相反当环境温度异常、或者电池电压过压时，单片机控制此驱动电路关闭，本实施例中的电路利用了电容两端电压不能突变的原理，通过单片机控制设计了一种自举电源驱动电路。应用至卫星终端设备电源电池充电回路中，有效避免了异常状态下充电造成的安全隐患，保证了卫星终端设备的财产安全。
39.优选实施例中，如图1所示为本技术终端设备铅酸电池充电保护控制电路结构示意图，按如图所示搭建电路，d4选用工作电压在18v的稳压二极管，r20热敏电阻采用mf52d103f3380型号电阻，其他部件应选用参数合适的电子元器件；铅酸电池vcc1电压一般为大于36v的高压，当单片机通过温度采样单元、电池电压采样单元检测外部电路电池电压状态正常、环境温度正常时，此时若需要给电池充电时，单片机控制脚ctrl-v输出高电平，
q1导通，从而q2、q3导通，因d4采用18v的稳压二极管，此时d1二极管的阳极约为18v左右的电压，此时单片机控制脚ctrl-1输出高电平，q4导通，ctrl-2输出高电平，q5、q6关闭，电容c3一端电压对地为17v左右的电压；此时快速的控制ctrl-1输出低电平，q4关闭，ctrl-2输出低电平，q5、q6导通，vcc1瞬间连接至b点，利用电容电压不能突变的原理，a点电压瞬间被抬高至对地约为vcc1+17v的电压，此时单片机引脚ctrl-1与ctrl-2再次同步的翻转输出高电平，a点的电压相对于系统gnd的电压一直在波动，一会被升上去为vcc1+17v，一会又降下来为vcc1，但控制ctrl-1与ctrl-2翻转频率够快时，利用电容电压不能突变的原理，可控制a点电压稳定在vcc1+17v；c点电压被稳定在vcc1+17v，此时单片机控制引脚ctrl-3输出高电平，q7导通从而q8也导通，受二极管d2、d3压降的影响，此时d处电压约为vcc1+15v，满足当前栅极相对于源极的最大开启电压大于开启最低电压的条件，mos管q9、q10导通；实现了vcc1通过mos管与charge-vcc1的连接，电池充电回路导通，电池正常充电；当单片机power-v引脚通过分压电路获得电池电压异常或者temperature引脚检测到温度异常信号时，单片机控制引脚ctrl-v输出低电平，ctrl-1输出低电平，ctrl-2输出高电平，ctrl-3输出低电平，驱动电路关闭，控制mos管不导通，充电回路切断，实现了电源电路的充电保护。
40.综上，本技术在车载卫星终端产品中使用该电源保护设计电路时，可达到电池充电保护的效果，此电路有效保证了环境温度较高或者电池异常坏境下终端设备电池的安全性，以及终端设备的可靠性和较强的实用性，同时有效避免因高温充电自燃或者过充、充电器故障造成铅酸电池损坏引发自燃，造成损失的严重后果。
41.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。