適用于多種電壓等級的蓄電池 過放電保護電路

0 引言
為保證無人值守的設(shè)備(比如考勤機等)在斷電后仍能運行，通常要加入蓄電池作為后備電源。在電網(wǎng)斷電后，后備電池開始對設(shè)備進行供電。這時，必須設(shè)置電池過放電保護電路。最簡單的電池保護是設(shè)置一個電壓保護門限，當(dāng)電池電壓降到這個門限值之后，自動斷開回路，停止對負(fù)載供電。但由于負(fù)載被斷開之后，電池端電壓會迅速升高至門限電壓以上，于是電池又被重新接入電路給負(fù)載供電，此后會重復(fù)“斷開一接通一斷開一接通”的振蕩過程，直到電池徹底耗盡。這對電池的壽命會產(chǎn)生很大的影響，甚至損壞電池。所以，必須設(shè)計一種帶有滯回功能的自動保護電路。
目前市場上有一些現(xiàn)成的電池保護芯片可以應(yīng)用，但這些芯片多應(yīng)用于鋰電池的保護，電壓等級多集中在5V左右。在一些電壓等級較高的蓄電池應(yīng)用中，例如，10V至50V的供電系統(tǒng)可能就無法應(yīng)用。本文提供了一種簡單有效的帶有滯回區(qū)的電池保護電路，可以設(shè)置兩個電壓門限，避免產(chǎn)生振蕩，又因為這兩個門限可以通過電阻任意設(shè)置，因此能夠應(yīng)用到幾十伏的電池系統(tǒng)中。

1 保護原理
如圖1(a)所示，假設(shè)電池電壓為UBAT，系統(tǒng)只設(shè)置一個保護門限電壓UTH。則當(dāng)電池電壓低于UTH時，比較電路輸出低電平，負(fù)載被斷開。但由于負(fù)載的移除，電池端電壓迅速上升至UTH以上，比較器重新輸出高電平，負(fù)載又被接入，從而形成振蕩。

但如果在比較電路中設(shè)置兩個門限電壓：UTHH和UTHL(UTHH>UTHL)，則可以形成一個滯回區(qū)，如圖1(b)所示。當(dāng)電池電壓從低升高至UTHH時，比較器輸出高電平，打開電子開關(guān)，給負(fù)載供電；當(dāng)電池電壓降低至UTHL時，比較器輸出低電平，斷開負(fù)載。這個時候電池端電壓雖然會迅速升高至UTHL以上，但由于達不到UTHH，所以，比較器仍然輸出低電平，負(fù)載仍被斷開，直到電池被充電后電壓升高至UTHH以上才能再次接通負(fù)載。這樣就避免了電路的振蕩，保護了負(fù)載和電池。