專利名稱：電池輸出短路保護電路的制作方法
電池輸出短路保護電路技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是為一種保護電路，特別指一種電池輸出短路保護電路。
背景技術(shù)：
隨著鋰離子應用范圍越來越廣，對鋰電池保護電路的要求也變得多樣化、復雜化。 過去的電池保護電路，針對鋰系列的電池在短路時，因為過度的充、放電導致電池炸壞或損 毀、電源起火等問題所提供的一種保護機制，此保護機制亦可搭配溫度控管功能，使電池溫 度過高時可以立即對應停止充放電。
請參閱圖1，現(xiàn)有技術(shù)是由一開關(guān)組件1、一電壓比較器2、一參考電壓Vref以及一 分壓保護電阻3所組成。該開關(guān)組件I具有一柵極端11、一第一端12及一第二端13，該第 一端12電連接至一電池100,而該第二端13電連接至一第一輸出負載端61 ;該電壓比較器 2具有一輸出端21、一第一輸入端22及一第二輸入端23,該輸出端21電連接至開關(guān)組件 的柵極端11 ;該參考電壓Vref電連接至電壓比較器2的第二輸入端23 ;該分壓保護電阻3 電連接于第二輸出負載端62與電池100之間，而該第二輸出負載端62再電連接至電壓比 較器2的第一輸入端22。
請參閱圖1，當?shù)谝惠敵鲐撦d端61與第二輸出負載端62接上負載6時，該分壓保 護電阻3與第二輸出負載端62的負載6共同承受電池100的分壓，該分壓保護電阻3的分 壓相對于電壓比較器2的參考電壓Vref較小，使分壓比較器2輸出一低準位的信號，該信 號再經(jīng)過開關(guān)組件I使整個回路啟用，此時呈現(xiàn)正常供電的狀態(tài)。當?shù)谝惠敵鲐撦d端61與 第二輸出負載端62短路時，該分壓保護電阻3直接承受來自于電池100的分壓，該分壓相 對于電壓比較器2的參考電壓Vref較大，使電壓比較器2輸出一高準位的信號，該信號再 經(jīng)過開關(guān)組件I使整個回路停滯，此時則呈現(xiàn)保護切換的狀態(tài)。該分壓保護電阻3所扮演 的即是一狀態(tài)分壓感測的角色，可以藉由所感測到的分壓來決定整個回路的啟用與停滯， 最終達到保護鋰系列電池的目的。
然而，這樣的保護機制功能雖然很強大，也很容易實現(xiàn)，卻仍有其需要改進的空 間。因為這樣的電池輸出短路保護電路使用的主要組件是一大功率的分壓保護電阻，當該 電阻很大時，在常態(tài)供電的狀態(tài)會產(chǎn)生很高的溫度，并且會造成不必要的能量損耗；而當該 電阻很小時，卻必需支出高額的花費；此外，將分壓保護電阻與負載做串聯(lián)亦會產(chǎn)生負載效 應，目的確實是達到了，卻無法兼顧效率與成本。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的即是提供一種電池輸出短路保護電路，藉由一短路感測 組件來取代現(xiàn)有技術(shù)中的分壓保護電阻，扮演一感測輸出負載端是否短路的感測組件，避 免分壓保護電阻所造成的大功率損耗與負載效應等問題。
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題所采用的技術(shù)手段，是在一種電池輸出短路保護電 路包括了 一開關(guān)組件、一電壓比較器、一參考電壓、一狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路及一短路感測組件。該開關(guān)組件，具有一柵極端、一第一端及一第二端，該第一端電連接至一電池，而該第二端電連接至一負載端；該電壓比較器，具有一輸出端、一第一輸入端及一第二輸入端，該輸出端電連接至開關(guān)組件的柵極端；該參考電壓，電連接至電壓比較器的第一輸入端；該狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路，具有一電壓輸出端電連接至電壓比較器的第二輸入端；該短路感測組件， 具有一第一電連接端與一第二電連接端分別電連接至第一輸出負載端與狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路的電壓輸出端。
當正常供電時輸出負載端接上負載，該短路感測組件斷路，狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路隨即輸出一高于參考電壓的電壓值，使電壓比較器輸出一低準位信號，經(jīng)由開關(guān)組件之后使整個回路呈現(xiàn)導通狀態(tài)；而當輸出負載端短路時，該短路感測組件即導通，使狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路隨即輸出一低于參考電壓的電壓值，使電壓比較器輸出一高準位信號，經(jīng)由開關(guān)組件之后使整個回路呈現(xiàn)斷路狀態(tài)。藉由短路感測組件來感測回路的輸出負載端是否短路，來確實達到保護電池的目的。
本發(fā)明如此的設(shè)計只需要使用小功率的分壓電阻于狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路中即可，不需要用到大功率電阻，使本發(fā)明的耗電率大幅下降；此外，本發(fā)明使鋰電池在正常供電時， 小功率的分壓電阻未流經(jīng)負載電流，只提供了偏壓，不但耗電較小，更無所謂虛耗功率的問題；再者，因為不需要現(xiàn)有技術(shù)中的分壓保護電阻直接與負載串聯(lián)，避免掉了負載效應的問題，因此這樣的設(shè)計更能適應于大電流、高動力的電機(如電動車)。
總合以上優(yōu)點，本發(fā)明不只是解決了先前技術(shù)的問題，更確實地提供了一個更具備靈活性的設(shè)計，在未來綠能產(chǎn)業(yè)想必可以預見本發(fā)明將廣泛的應用在鋰系列的電池保護之中。


圖1是顯示習知技術(shù)的示意圖2是顯示本發(fā)明電池輸出短路保護電路的系統(tǒng)架構(gòu)圖3是顯示本發(fā)明電池輸出短路保護電路第一實施例的示意圖4是顯示本發(fā)明電池輸出短路保護電路第二實施例的示意圖。
附圖標號
100電池
I開關(guān)組件
11柵極端
12笛一雜兎觸
13A-Ap
2電壓比較器
21輸出端
22第一輸入端
23第二輸入端
3分壓保護電阻
4狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路
41第一分壓電阻
42第二分壓電阻
43電壓輸出端
5短路感測組件
51第一電連接端
52第二電連接端
6負載
61第一輸出負載端
62第二輸出負載端
RST重置開關(guān)
Vcc分壓電壓源
Vref參考電壓具體實施方式

請參閱圖2與圖3，本發(fā)明電池輸出短路保護電路包括了 一開關(guān)組件1、一電壓比較器2、一參考電壓3、一狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路4及一短路感測組件5。該開關(guān)組件1，具有一柵極端11、一第一端12及一第二端13，該第一端12電連接至一電池100，而該第二端13 電連接至一第一負載端61 ;該電壓比較器2,具有一輸出端21、一第一輸入端22及一第二輸入端23，該輸出端21電連接至開關(guān)組件I的柵極端11 ;該參考電壓3電連接至電壓比較器2的第一輸入端22;該狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路4，具有一電壓輸出端43電連接至電壓比較器 2的第二輸入端23 ;該短路感測組件5，具有一第一電連接端51與一第二電連接端52分別電連接至第一輸出負載端61與狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路4的電壓輸出端43。
請參閱圖2與圖3，其中該電池100為一鋰系列的可充、放電式儲能單元，該電池 100的正負極無法直接做短路電連接，將會導致電池100爆炸或損毀。而其中該開關(guān)組件I 一具有三端接腳的晶體管，該開關(guān)組件I的柵極端11在接受來自電壓比較器2的輸出端21 輸出的輸出信號后，決定該開關(guān)組件I是開啟或是關(guān)閉。
請參閱圖2與圖3，其中該電壓比較器2為一運算放大器組件所組成，該電壓比較器2包括了兩個一第一輸入端22、一第二輸入端23與一個輸出端21,其中該第一輸入端22 與該第二輸入端23有極性的分別，能藉由比較輸入電壓值的大小來決定該電壓比較器2的輸出。
請參閱圖2與圖3，其中該參考電壓Vref是一固定電壓值，作為該電壓比較器2輸出的基準。而其中該狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路4是一可提供固定分壓的電路，包括了至少一第一分壓電阻41、一第二分壓電阻42及一分壓電壓源Vcc，其中該分壓電壓源Vcc經(jīng)由第一分壓電阻41與第二分壓電阻42提供一穩(wěn)定的電壓至電壓輸出端43，與參考電壓Vref的電壓值輸入電壓比較器2之后，再由電壓比較器2的輸出端21輸出一低位準信號或是高位準信號。而其中該短路感測組件5是一可做導通與斷路切換的雙端組件，主要由各類具有不同導通電壓的二極管所組成。
請參閱圖3，當?shù)谝惠敵鲐撦d端61與第二輸出負載端62未短路時，該短路感測組件5不動作視為斷路，狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路4即輸出一高于參考電壓Vref的電壓值至電壓比較器2的第二輸入端23，使得電壓比較器2輸出一低位準的信號，該信號再經(jīng)過開關(guān)組件I使開關(guān)組件I開啟，此時整個回路呈現(xiàn)正常供電的狀態(tài)。
請參閱圖3，當?shù)谝惠敵鲐撦d端61與第二輸出負載端62短路時，短路感測組件5 開始動作視為導通，直接接受與電池100相同的接地壓降，狀態(tài)電壓產(chǎn)生路4即輸出一低于 參考電壓Vref的電壓值至電壓比較器2的第二輸入端23，使得電壓比較器2輸出一高位 準的信號，該信號再經(jīng)過開關(guān)組件I使開關(guān)組件I關(guān)閉，此整個回路時則呈現(xiàn)保護切換的狀 態(tài)。
請參閱圖2與圖4，本發(fā)明電池輸出短路保護電路中的短路感測組件5亦可為一無 任何負載的導線。當?shù)谝惠敵鲐撦d端61與第二輸出負載端62短路時，短路感測組件5直 接接受與電池100相同的接地壓降，狀態(tài)電壓產(chǎn)生路4即輸出一低于參考電壓Vref的電壓 值至電壓比較器2的第二輸入端23，使得電壓比較器2輸出一高位準的信號，該信號再經(jīng)過 開關(guān)組件I使開關(guān)組件I關(guān)閉，且此關(guān)閉狀態(tài)將會被R鎖住。
另外在開關(guān)組件I的第一端12與第二端13之間再跨接上一重置開關(guān)RST，用以將 此被閂鎖住的關(guān)閉狀態(tài)解除。而當?shù)谝惠敵鲐撦d端61與第二輸出負載端62未短路時，該 重置開關(guān)RST經(jīng)過重置過后整個回路即可呈現(xiàn)正常供電的狀態(tài)。
由以上的實施例可知，本發(fā)明確具極佳的產(chǎn)業(yè)利用價值，故本發(fā)明業(yè)已符合于專 利的要件。以上的敘述僅為本發(fā)明的較佳實施例說明，凡本領(lǐng)域技術(shù)人員當可依據(jù)上述的 說明而作其它種種的改良，這些改變?nèi)詫儆诒景l(fā)明的創(chuàng)作精神及所界定的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種電池輸出短路保護電路，其特征在于，所述的電池輸出短路保護電路包括有 一開關(guān)組件，具有一柵極端、一第一端及一第二端，所述第一端電連接至一電池，而所述第二端電連接至一第一輸出負載端； 一電壓比較器，具有一輸出端、一第一輸入端及一第二輸入端，所述輸出端電連接至開關(guān)組件的柵極端； 一參考電壓，電連接至電壓比較器的第一輸入端； 一狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路，具有一電壓輸出端電連接至電壓比較器的第二輸入端； 一短路感測組件，具有一第一電連接端、一第二電連接端，所述第一電連接端接至第一輸出負載端，而所述第二電連接端接至狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路的電壓輸出端； 其中當所述輸出負載端接上一負載時，所述短路感測組件斷路，此時所述狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路將輸出一高于所述參考電壓的電壓值，使所述電壓比較器輸出一低準位信號，所述開關(guān)組件隨即關(guān)閉； 其中當所述輸出負載端短路時，所述短路感測組件導通，此時所述狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路將輸出一低于所述參考電壓的電壓值，使所述電壓比較器輸出一高準位信號，所述開關(guān)組件隨即開啟。
2.如權(quán)利要求1所述的電池輸出短路保護電路，其特征在于，所述電池為一鋰系列的可充、放電式儲能單元。
3.如權(quán)利要求1所述的電池輸出短路保護電路，其特征在于，所述參考電壓提供一固定電壓值，作為所述電壓比較器輸出的基準。
4.如權(quán)利要求1所述的電池輸出短路保護電路，其特征在于，所述狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路包括一第一分壓電阻、一第二分壓電阻以及一分壓電壓源，其中所述分壓電壓源經(jīng)由分壓電阻提供一穩(wěn)定的電壓至電壓輸出端。
5.如權(quán)利要求1所述的電池輸出短路保護電路，其特征在于，所述短路感測組件是一二極管。
6.如權(quán)利要求1所述的電池輸出短路保護電路，其特征在于，所述短路感測組件是一導線。
7.如權(quán)利要求1所述的電池輸出短路保護電路，其特征在于，所述開關(guān)組件的第一端與第二端之間跨接一重置開關(guān)。
全文摘要
一種電池輸出短路保護電路，是通過短路感測組件來感測回路的輸出負載端是否短路以達到保護電池的目的。當正常供電時輸出負載端接上負載，該短路感測組件斷路，狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路隨即輸出一高于參考電壓的電壓值，使電壓比較器輸出一低準位信號，經(jīng)由開關(guān)組件之后使整個回路呈現(xiàn)啟用狀態(tài)；而當輸出負載端短路時，該短路感測組件隨即導通，使狀態(tài)電壓產(chǎn)生電路隨即輸出一低于參考電壓的電壓值，使電壓比較器輸出一高準位信號，經(jīng)由開關(guān)組件之后使整個回路呈現(xiàn)停滯狀態(tài)。
文檔編號H02H7/18GK103036212SQ20111029730
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者丘為臣 申請人:皆盈綠動能科技股份有限公司