適用于多種電壓等級的蓄電池 過(guò)放電保護電路

0 引言
為保證無(wú)人值守的設備(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(kāi)始對設備進(jìn)行供電。這時(shí)，必須設置電池過(guò)放電保護電路。最簡(jiǎn)單的電池保護是設置一個(gè)電壓保護門(mén)限，當電池電壓降到這個(gè)門(mén)限值之后，自動(dòng)斷開(kāi)回路，停止對負載供電。但由于負載被斷開(kāi)之后，電池端電壓會(huì )迅速升高至門(mén)限電壓以上，于是電池又被重新接入電路給負載供電，此后會(huì )重復“斷開(kāi)一接通一斷開(kāi)一接通”的振蕩過(guò)程，直到電池徹底耗盡。這對電池的壽命會(huì )產(chǎn)生很大的影響，甚至損壞電池。所以，必須設計一種帶有滯回功能的自動(dòng)保護電路。
目前市場(chǎng)上有一些現成的電池保護芯片可以應用，但這些芯片多應用于鋰電池的保護，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用中，例如，10V至50V的供電系統可能就無(wú)法應用。本文提供了一種簡(jiǎn)單有效的帶有滯回區的電池保護電路，可以設置兩個(gè)電壓門(mén)限，避免產(chǎn)生振蕩，又因為這兩個(gè)門(mén)限可以通過(guò)電阻任意設置，因此能夠應用到幾十伏的電池系統中。

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

但如果在比較電路中設置兩個(gè)門(mén)限電壓：UTHH和UTHL(UTHH>UTHL)，則可以形成一個(gè)滯回區，如圖1(b)所示。當電池電壓從低升高至UTHH時(shí)，比較器輸出高電平，打開(kāi)電子開(kāi)關(guān)，給負載供電；當電池電壓降低至UTHL時(shí)，比較器輸出低電平，斷開(kāi)負載。這個(gè)時(shí)候電池端電壓雖然會(huì )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，負載仍被斷開(kāi)，直到電池被充電后電壓升高至UTHH以上才能再次接通負載。這樣就避免了電路的振蕩，保護了負載和電池。