本實(shí)用新型涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電池本安保護(hù)電路。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，智能技術(shù)在防爆行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，移動(dòng)數(shù)據(jù)終端(PDA)就是其中的一種。

移動(dòng)數(shù)據(jù)終端在有危險(xiǎn)氣體環(huán)境中應(yīng)用，為了確保安全性，它的供電電池必須是本安型電池。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中的移動(dòng)數(shù)據(jù)終端的電池的保護(hù)電路存在著安全性差的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例解決的是如何提高電池的本安保護(hù)電路的安全性的問題。

為解決上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種電池本安保護(hù)電路，所述電池本安保護(hù)電路包括電流檢測單元、開關(guān)單元和微處理器；

所述電流檢測單元，適于對(duì)所述電池的負(fù)載回路中流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，并在確定所述電池的負(fù)載回路中流經(jīng)的電流大于預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的反饋信號(hào)；

所述微處理器，適于在接收到所述反饋信號(hào)時(shí)，控制串聯(lián)在所述電池的負(fù)載回路中的開關(guān)單元關(guān)閉，以將所述電池的負(fù)載回路斷開。

可選地，所述電流檢測單元，適于通過對(duì)串聯(lián)在所述電池的負(fù)載回路中的第一電阻上流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，以對(duì)所述電池的負(fù)載回路中流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測。

可選地，所述電流檢測單元包括第一檢測子單元，所述開關(guān)單元包括第一開關(guān)子單元；

所述第一檢測子單元，適于對(duì)第一電阻上流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，并在確定所述電池的負(fù)載回路中的電流大于所述電流閾值時(shí)，輸出第一反饋信號(hào)；

所述微處理器，適于在接收到所述第一反饋信號(hào)時(shí)，控制所述第一開關(guān)子單元關(guān)閉。

可選地，所述第一檢測子單元包括第一三極管，所述第一開關(guān)子單元包括第一晶體管；

所述第一三極管的集電極與第二電阻的第一端耦接，并作為第一檢測節(jié)點(diǎn)；所述第二電阻的第二端與所述第一晶體管的柵端耦接；所述第一三極管的基極與第三電阻的第一端耦接，所述第三電阻的第二端與所述第一電阻的第一端耦接；所述第一三極管的發(fā)射極和所述第一電阻的第二端均與地線耦接；

所述第一晶體管的漏端與所述負(fù)載回路的負(fù)極連接端耦接，源端與第二晶體管的漏端耦接。

所述微處理器的第一檢測端與所述第一檢測節(jié)點(diǎn)耦接，所述微處理器的輸出控制端與第四電阻的第一端耦接，所述第四電阻的第二端與所述第二電阻的第一端耦接。

可選地，所述電流檢測單元包括第二檢測子單元，所述開關(guān)單元包括第二開關(guān)子單元；

所述第二檢測子單元，適于對(duì)第一電阻上流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，并在確定所述電池的負(fù)載回路中的電流大于所述電流閾值時(shí)，輸出第二反饋信號(hào)；

所述微處理器，適于在接收到所述第二反饋信號(hào)時(shí)，控制所述第二開關(guān)子單元關(guān)閉。

可選地，所述第二檢測子單元包括第二三極管，所述第一開關(guān)子單元包括第二晶體管；

所述第二三極管的集電極與第五電阻的第一端耦接，并作為第二檢測節(jié)點(diǎn)；所述第五電阻的第二端與所述第二晶體管的柵端耦接；所述第二三極管的基極與第六電阻的第一端耦接，所述第六電阻的第二端與所述第一電阻的第一端耦接；所述第二三極管的發(fā)射極和所述第一電阻的第二端均與地線耦接；

所述第二晶體管的漏端與所述第一晶體管的源端耦接，所述第二晶體管的源端與所述第一電阻的第一端耦接；

所述微處理器的第二檢測端與所述第二檢測節(jié)點(diǎn)耦接，所述微處理器的輸出控制端還與第七電阻的第一端耦接，所述第七電阻的第二端與所述第五電阻的第一端耦接。

可選地，所述電路還包括溫度電阻；

所述溫度電阻的第一端與所述電池耦接，所述溫度電阻的第二端與所述負(fù)載回路的正極以及第八電阻的第一端耦接，

所述溫度電阻的第二端還與第一電容的第一端耦接，所述第一電容的第二端與所述地線和所述第二電容的第一端耦接，所述第二電容的第二端與所述第九電阻的第一端，所述第九電阻的第二端與所述負(fù)載回路的負(fù)極耦接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

上述的方案，通過電流檢測單元對(duì)電池的負(fù)載回路中流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，并在確定所述負(fù)載回路中的電流大于預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，輸出相應(yīng)的反饋信號(hào)至微處理器，微處理器通過智能分析判斷將控制回路的開關(guān)晶體管的驅(qū)動(dòng)電壓切斷，從而使所述負(fù)載回路從所述電池的兩端斷開連接，而非采用電阻降壓限能的方式對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)，因而可以降低本安保護(hù)電路的能量消耗，并可以提高電池工作的安全性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中的一種電池本安保護(hù)電路的框架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中的另一種電池本安保護(hù)電路的電路圖；

圖3是圖2所示的電池本安保護(hù)電路中的第一晶體管的柵端放電回路的示意圖；

圖4是圖2所示的電池本安保護(hù)電路的等效電路圖。

具體實(shí)施方式

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例采用的技術(shù)方案通過電流檢測單元對(duì)電池的負(fù)載回路中流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，并在確定所述負(fù)載回路中的電流大于預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，輸出相應(yīng)的反饋信號(hào)至微處理器，以使得微處理器控制串聯(lián)在所述負(fù)載回路中的開關(guān)單元斷開，從而將所述負(fù)載回路從所述電池的兩端斷開連接，而非采用電阻降壓限能的方式對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)，因而可以降低本安保護(hù)電路的能量消耗，并可以提高電池工作的安全性。

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。

圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例中的一種電池本安保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示的電池本安保護(hù)電路，可以包括電流檢測單元101、微處理器102 和開關(guān)單元103。其中，微處理器102分別與電流檢測單元101和開關(guān)單元 103耦接，開關(guān)單元103串聯(lián)在電池的負(fù)載回路中。

電流檢測單元101，適于對(duì)電池的負(fù)載回路中流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，并在確定電池的負(fù)載回路中流經(jīng)的電流大于預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的反饋信號(hào)。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，電流檢測單元101適于通過對(duì)串聯(lián)在電池的負(fù)載回路中的第一電阻上流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，以對(duì)電池的負(fù)載回路中流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測。

微處理器102，適于在接收到所述反饋信號(hào)時(shí)，控制串聯(lián)在電池的負(fù)載回路中的開關(guān)單元103關(guān)閉，以將電池的負(fù)載回路斷開。

在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，電流檢測單元101可以包括第一檢測子單元 1011，開關(guān)單元103包括第一開關(guān)子單元1031；其中：

第一檢測子單元1011，適于對(duì)第一電阻上流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，并在確定電池的負(fù)載回路中的電流大于電流閾值時(shí)，輸出第一反饋信號(hào)；

微處理器103，適于在接收到第一反饋信號(hào)時(shí)，控制第一開關(guān)子單元1031 關(guān)閉。

在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，電流檢測單元101還可以包括第二檢測子單元1012，開關(guān)單元103包括第二開關(guān)子單元1032；其中：

第二檢測子單元1011，適于對(duì)第一電阻上流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，并在確定電池的負(fù)載回路中的電流大于電流閾值時(shí)，輸出第二反饋信號(hào)；

微處理器103，適于在接收到第二反饋信號(hào)時(shí)，控制第二開關(guān)子單元1032 關(guān)閉。

參見圖2，在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，第一檢測子單元包括第一三極管 Q11，第一開關(guān)子單元包括第一晶體管Q12；

第一三極管Q11的集電極與第二電阻R2的第一端耦接，并作為第一檢測節(jié)點(diǎn)S1；第二電阻R2的第二端與第一晶體管Q12的柵端耦接；第一三極管 Q11的基極與第三電阻R3的第一端耦接，第三電阻R3的第二端與第一電阻 R1的第一端耦接；第一三極管Q11的發(fā)射極和第一電阻R1的第二端均與地線VSS耦接；

第一晶體管Q21的漏端與負(fù)載回路的負(fù)極連接端P-耦接，第一晶體管Q21 源端與第二晶體管Q22的漏端耦接；

微處理器U的第一檢測端GP0與第一檢測節(jié)點(diǎn)S1耦接，微處理器U的輸出控制端GP2與第四電阻R4的第一端耦接，第四電阻R4的第二端與第二電阻R2的第一端耦接。

當(dāng)處于工作狀態(tài)，且第一電阻R1上流經(jīng)的電流大于預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，電流在流經(jīng)第一電阻R1時(shí)產(chǎn)生電壓使得第一三極管Q11達(dá)到飽和導(dǎo)通的狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝蝗龢O管Q11導(dǎo)通時(shí)，第一晶體管Q21的柵端下降至低電平，使得第一晶體管Q21關(guān)閉，從而使得電池的負(fù)載回路斷開。

同時(shí)，微處理器U的輸出控制端GP2在通過第一檢測端GP0確定第一晶體管Q21的柵端下降至低電平時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的低電平信號(hào)，并通過第四電阻 R4和第二電阻R2至第一晶體管Q12的柵端，使得第一晶體管Q12的柵端保持在低電平，以控制第一晶體管Q12保持關(guān)閉狀態(tài)，由于第一晶體管Q12串聯(lián)在負(fù)載回路，即負(fù)載回路的正極連接端P+和負(fù)極連接端P-之間中，使得電池的負(fù)載回路斷開，從而可以對(duì)電池起到保護(hù)作用。

繼續(xù)參見圖2，在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，第二檢測子單元包括第二三極管Q21，第一開關(guān)子單元包括第二晶體管Q22；

第二三極管Q21的集電極與第五電阻R5的第一端耦接，并作為第二檢測節(jié)點(diǎn)S2；第五電阻R5的第二端與第二晶體管Q22的柵端耦接；第二三極管 Q21的基極與第六電阻R6的第一端耦接，第六電阻R6的第二端與第一電阻 R1的第一端耦接；第二三極管Q21的發(fā)射極和第一電阻R1的第二端均與地線VSS耦接；

第二晶體管Q22的漏端與第一晶體管Q12的源端耦接，第二晶體管Q22 的源端與第一電阻R1的第一端耦接；

微處理器U的第二檢測端GP1與第二檢測節(jié)點(diǎn)S2耦接，微處理器U的輸出控制端GP2還與第七電阻R7的第一端耦接，第七電阻R7的第二端與第五電阻R5的第一端耦接。

當(dāng)處于工作狀態(tài)，且第一電阻R1上流經(jīng)的電流大于預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，電流在流經(jīng)第一電阻R1時(shí)產(chǎn)生電壓使得第二三極管Q21達(dá)到飽和導(dǎo)通的狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙龢O管Q21導(dǎo)通時(shí)，第二晶體管Q22的柵端下降至低電平，使得第二晶體管Q22關(guān)閉，從而使得電池的負(fù)載回路斷開。

同時(shí)，微處理器U的輸出控制端GP2在通過第二檢測端GP1確定第二晶體管Q22的柵端下降至低電平時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的低電平信號(hào)，并通過第五電阻 R5至第二晶體管Q22的柵端，使得第二晶體管Q22的柵端保持在低電平，以控制第二晶體管Q22保持關(guān)閉狀態(tài)，由于第二晶體管Q22串聯(lián)在負(fù)載回路，即負(fù)載回路的正極連接端P+和負(fù)極連接端P-之間中，使得電池的負(fù)載回路斷開，從而可以對(duì)電池起到保護(hù)作用。

通過上述的描述可知，第一晶體管Q12和第二晶體管Q22是邏輯“與”的關(guān)系，只要二者中有一者處于斷開狀態(tài)，便可以將電池的負(fù)載回路切斷，即使二者中的一者無法正常動(dòng)作，另一者也可以對(duì)電池的負(fù)載回路的關(guān)閉和斷開進(jìn)行控制，從而可以提高電池的工作的安全性。

繼續(xù)參見圖2，在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，為了進(jìn)一步提高電池工作的安全性，本實(shí)用新型實(shí)施例中的電池本安保護(hù)電路還可以包括溫度電路RT。

溫度電阻RT的第一端與電池的正極B+耦接，溫度電阻RT的第二端與負(fù)載回路的正極連接端P+和第八電阻R8的第一端耦接，溫度電阻RT的第二端還與第一電容C1的第一端耦接，第一電容C1的第二端與地線VSS和第二電容C2的第一端耦接，第二電容C2的第二端與第九電阻R9的第一端，第九電阻R9的第二端與負(fù)載回路的負(fù)極連接端P-耦接。

上面所說的僅僅是可實(shí)現(xiàn)電流超限的保護(hù)的原理流程，是本安保護(hù)的必要條件。下面將通過本安保護(hù)電路在嚴(yán)重故障條件下，能否確保本安條件及電路的瞬態(tài)能量條件滿足IIC級(jí)的本安保護(hù)進(jìn)行描述。

假定圖2所示的電池本安保護(hù)電路中選擇的第一三極管和第二三極管的型號(hào)分別為9014，第一晶體管和第二晶體管分別的型號(hào)分別為KD2306。其中，第一三極管和第二三極管的電流放大倍數(shù)Hie一般為50至300，第一晶體管和第二晶體管的輸入電容不大于1200P。并且，第一晶體管和第二晶體管的開啟電壓不第一晶體管和第二晶體管的導(dǎo)通電阻不大于30毫歐。

參見圖3和圖4，這里我們選最不利的條件；取KD2306的輸入電容 CIN＝1200P其導(dǎo)通電阻Ron11＝Ron22＝30mΩ，Hie＝50，通過圖3和圖4的兩個(gè)等效電路來分析，對(duì)應(yīng)的瞬態(tài)能量為：

W＝UIΔT(1)

其中，U＝4.2V，也即第一晶體管和第二晶體管導(dǎo)通時(shí)的柵端電壓，從圖 4所示的輸出等效回路可計(jì)算出：I＝4.2v/(30mΩ+30mΩ+0.5Ω)＝4.2V/0.56Ω＝7.5A，其中，ΔT就是電容CIN的放電時(shí)間。

同時(shí)，通過圖3所示的輸入柵極回路，可以把第一晶體管和第二晶體管的柵端視為并聯(lián)連接，故輸入電容CIN＝2400P，那么輸入電容CIN上的放電時(shí)間的ΔT，也即將電壓從4.2V放電到1V時(shí)的時(shí)間。其中，輸入電容CIN對(duì)應(yīng)的放電電流ic＝Hie×ib。

其中，第一晶體管和第二晶體管的基極回路電流ib＝4.2v÷100Ω＝0.042A。上Hie＝50是，輸入電容CIN對(duì)應(yīng)的放電電流ic＝50×0.042A＝2.1A。那么，輸入電筒CIN上的電壓從4.2V放電到1V時(shí)，泄放的電荷Q＝CIN× (4.2V-1V)＝2400×10^-12×3.2V。并且，Q＝ic×ΔT所以ΔT＝Q/ic＝2400×10^-12×3.2V /2.1＝3657.1428×10^-12S，那么，W＝UIΔT＝4.2×7.5×3657.1428×10^-12S＝109714.28 ×10^-12(J)＝0.10971428×10^-6(J)＝0.11uJ，小于20uJ的標(biāo)準(zhǔn)，從理論上證明了本實(shí)用新型實(shí)施例中的電池本安保護(hù)電路的可行性和合理性。

上述的方案，通過電流檢測單元對(duì)電池的負(fù)載回路中流經(jīng)的電流進(jìn)行檢測，并在確定所述負(fù)載回路中的電流大于預(yù)設(shè)的電流閾值時(shí)，輸出相應(yīng)的反饋信號(hào)至微處理器，以使得微處理器控制串聯(lián)在所述負(fù)載回路中的開關(guān)單元斷開，從而將所述負(fù)載回路從所述電池的兩端斷開連接，而非采用電阻降壓限能的方式對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)，因而可以降低本安保護(hù)電路的能量消耗，并可以提高電池工作的安全性

以上對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的方法及系統(tǒng)做了詳細(xì)的介紹，本實(shí)用新型并不限于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。