專利名稱：一種電池保護電路及led燈具的制作方法
技術領域：
本發明屬于LED領域，尤其涉及一種電池保護電路及LED燈具。
背景技術：
在很多防爆工作場所，對燈具的防爆性能要求很高，否則將會發生事故，導致人身 安全，但是還是有很多燈具不能達到本質安全要求，主要表現在電池的安全性能較差，沒有 加入保護電路，當電池短路或反向充電時，引起電池或電池組燃燒和爆炸的嚴重事故。本質 安全電路設計不合理，弓丨起電火花點燃爆炸等。
發明內容
本發明實施例的目的在于提供一種電池保護電路，旨在解決現有的LED燈具中的 電池沒有保護電路導致安全性能差的問題。本發明實施例是這樣實現的，一種電池保護電路，包括兩個串聯連接的保護模塊； 所述保護模塊包括控制單元、開關單元、第一電阻、第二電阻以及第一電容；所述控制單 元的電源輸入端正極通過所述第一電阻連接至電池的正極，所述控制單元的電源輸入端負 極連接至所述電池的負極；所述第一電容連接至所述控制單元的電源輸入端負極與所述控 制單元的電源輸入端正極之間；所述控制單元的放電控制端連接至所述開關單元的第一柵 極，當所述電池放電，且所述電池的電壓小于設定第二閾值電壓時，所述控制單元的放電控 制端輸出關斷控制信號并控制所述開關單元斷開，所述電池停止放電；所述控制單元的充 電控制端連接至所述開關單元的第二柵極，當給所述電池充電，且所述電池的電壓大于設 定第一閾值電壓時，所述控制單元的充電控制端輸出關斷控制信號并控制所述開關單元斷 開，所述電池停止充電；所述控制單元的過流檢測端通過所述第二電阻連接至所述開關單 元的第二源極，當所述控制單元的過流檢測端檢測到輸出短路時，所述控制單元的放電控 制端或者充電控制端輸出關斷控制信號并控制所述開關單元斷開；所述開關單元的第一源 極連接至所述控制單元的電源輸入端負極，所述開關單元的第一漏極與第二漏極連接。更進一步地，所述開關單元包括兩個N溝道MOS管。本發明實施例的目的還在與提供一種LED燈具，其包括順次連接的電池、濾波電 路、單片機控制電路、恒流輸出電路以及LED燈；所述LED燈具還包括與所述電池連接的 電池保護電路；所述電池保護電路為上述的電池保護電路。更進一步地，所述單片機控制電路包括單片機U3、三極管Q1、開關按鍵Si、電容 C3、電容C4、電阻R1、電阻R2、電阻R3以及電阻R4 ；所述單片機U3的第1引腳懸空，所述單 片機U3的第2引腳通過依次串聯連接的電阻Rl和電阻R2接地，所述電阻Rl與所述電阻 R2的串聯連接端連接至所述單片機U3的第3引腳，所述單片機U3的第2引腳還通過所述 電容C3接地，所述單片機U3的第4引腳接地，所述單片機U3的第5引腳通過電容C4接地， 所述單片機U3的第6引腳通過電阻R4連接至所述三極管Ql的基極，所述單片機U3的第 7引腳懸空，所述單片機U3的第8引腳連接至所述電池的輸出端；所述電阻R3與所述開關
4按鍵Sl依次串聯連接在所述電池的輸出端與地之間，所述電阻R3與所述開關按鍵Sl的串 聯連接端連接至所述單片機U3的第5引腳；所述三極管Ql的發射極接地，所述三極管Ql 的集電極與所述恒流輸出電路連接。更進一步地，所述恒流輸出電路包括第一穩壓單元、第二穩壓單元以及電容C5 ； 所述第一穩壓單元的輸入端連接至所述電池的輸出端，所述第一穩壓單元的輸出端連接 LED燈的負極，所述LED燈的正極連接至所述電池的輸出端，所述第一穩壓單元的地端連接 至所述三極管Ql的集電極；所述第二穩壓單元的輸入端連接至所述電池的輸出端，所述第 二穩壓單元的輸出端連接LED燈的負極，所述第二穩壓單元的地端連接至所述三極管Ql的 集電極；所述電容C5連接在所述電池的輸出端與所述三極管Ql的集電極之間。本發明提供的電池保護電路采用兩個串聯連接的保護模塊，具有雙重保護作用， 且對電池的過充、過放和輸出短路都進行了保護；實現了本質安全工作。
圖1是本發明實施例提供的一種電池保護電路的電路圖；圖2是本發明實施例提供的LED燈具的電路圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。本發明實施例提供的電池保護電路采用兩個串聯連接的保護模塊具有雙重保護 作用，且對電池的過充、過放和輸出短路都進行了保護；實現了本質安全工作。圖1示出了本發明實施例提供的一種電池保護電路的電路，為了便于說明，僅示 出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下。電池保護電路包括兩個串聯連接的保護模塊11和12 ；其中保護模塊11包括控 制單元U1、開關單元Q1、電阻R7、電阻R5以及電容C6 ；控制單元Ul的電源輸入端正極VDD 通過電阻R7連接至電池的正極B+，控制單元Ul的電源輸入端負極VSS連接至電池的負極 B-;電容C6連接至控制單元Ul的電源輸入端負極VSS與控制單元Ul的電源輸入端正極 VDD之間；控制單元Ul的放電控制端DO連接至開關單元Ql的第一柵極G1，當電池放電，且 電池的電壓小于設定第二閾值電壓時，控制單元Ul的放電控制端DO輸出關斷控制信號并 控制開關單元Ql斷開，電池停止放電；控制單元Ul的充電控制端CO連接至開關單元Ql的 第二柵極G2，當給電池充電，且電池的電壓大于設定第一閾值電壓時，控制單元Ul的充電 控制端CO輸出關斷控制信號并控制開關單元Ql斷開，電池停止充電；控制單元Ul的過流 檢測端VM通過第二電阻R5連接至開關單元Ql的第二源極S2，當控制單元Ul的過流檢測 端VM檢測到輸出短路時，控制單元Ul的放電控制端DO或者充電控制端CO輸出關斷控制 信號并控制開關單元Ql斷開；開關單元Ql的第一源極Sl連接至控制單元Ul的電源輸入 端負極VSS，開關單元Ql的第一漏極Dl與第二漏極D2連接。保護模塊12包括控制單元U2、開關單元Q2、電阻R8、電阻R6以及電容C7 ；控制 單元U2的電源輸入端正極VDD通過電阻R8連接至電池的正極B+，控制單元U2的電源輸入端負極VSS連接至電池的負極B-；電容C7連接至控制單元U2的電源輸入端負極VSS與控 制單元U2的電源輸入端正極VDD之間；控制單元U2的放電控制端DO連接至開關單元Q2 的第一柵極G1，當電池放電，且電池的電壓小于設定第二閾值電壓時，控制單元U2的放電 控制端DO輸出關斷控制信號并控制開關單元Q2斷開，電池停止放電；控制單元U2的充電 控制端CO連接至開關單元Q2的第二柵極G2，當給電池充電，且電池的電壓大于設定第一閾 值電壓時，控制單元U2的充電控制端CO輸出關斷控制信號并控制開關單元Q2斷開，電池 停止充電；控制單元U2的過流檢測端VM通過第二電阻R6連接至開關單元Q2的第二源極 S2，當控制單元U2的過流檢測端VM檢測到輸出短路時，控制單元U2的放電控制端DO或者 充電控制端CO輸出關斷控制信號并控制開關單元Q2斷開；開關單元Q2的第一源極Sl連 接至控制單元U2的電源輸入端負極VSS，開關單元Q2的第一漏極Dl與第二漏極D2連接。 其中電阻R7和電阻R8均為第一電阻，電阻R5和電阻R6均為第二電阻，電容C6和電容C7 均為第一電容。在本發明實施例中，電池保護電路還包括二極管Dl和二極管D2，其中二極管Dl的 陽極連接至充電器的正極，二極管Dl的陰極連接至電池的正極B+; 二極管D2的陰極連接 至充電器的負極，二極管D2的陽極連接至，開關單元Q2的第二源極S2。在本發明實施例中，控制單元Ul和控制單元U2都可以采用型號為S-8261的電池 保護芯片，開關單元Ql和開關單元Q2都可以采用兩個N溝道MOS管集成的芯片。為了更進一步地說明本發明實施例提供的電池保護電路，現結合圖1詳述其工作 原理如下控制單元Ul、開關單元Ql、電阻R7、電阻R5以及電容C6構成了保護模塊11，起 第一重保護作用；控制單元U2、開關單元Q2、電阻R8、電阻R6以及電容C7構成了保護模塊 12，起第二重保護作用；兩重保護電路串聯從而構成雙重保護。電池連接在B+和B-之間， 電池從P+和P-輸出電壓。 充電時，連接在CH+與CH-之間的充電器輸出的電壓接在P+和P-之間，電流從P+ 到電池的B+和B-，再經過充電控制MOSFET到P-。充電過程中，當電池的電壓超過第一閾 值電壓4. 30V時，控制單元Ul的充電控制端CO輸出信號使充電控制開關單元Ql中的5、6、 7、8腳組成的N溝道MOS管G2關斷，電池立即停止充電，從而防止鋰電池因過充而損壞。放電過程中，當電池的電壓降到第二閾值電壓3. OV時，控制單元Ul的放電控制端 DO輸出信號使放電控制開關單元Ql的1、2、3、4腳組成的N溝道MOS管Gl關斷，電池立即 停止放電，從而防止鋰電池因過放電而損壞。當控制單元Ul的過流檢測端VM檢測到輸出短路時，充放電控制MOSFET的導通壓 降劇增，過流檢測端VM的電壓迅速升高，控制單元Ul輸出信號使充放電控制MOSFET迅速 關斷，從而實現過電流或短路保護。在本發明實施例中，電池保護電路采用雙重串聯，即使在第一重保護(即保護模 塊11)因為某種原因失效時，第二重保護(保護模塊12)也會在電池的動作時間內啟動，起 到保護作用，第二重保護電路的工作原理同第一重保護工作原理，在此不再贅述。這樣就增 加了短路保護的可靠性，符合本質安全要求，從而滿足防爆場所燈具使用。圖2示出了本發明實施例提供的采用上述電池保護電路的LED燈具的電路，為了 便于說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下。
LED燈具包括順次連接的電池、濾波電路21、單片機控制電路22、恒流輸出電路 23和LED燈；以及與電池連接的電池保護電路；其中電池保護電路為圖1所示的電路，在此 不再贅述。其中，電池可以選擇安全性能好的兩節鋰離子電池組并聯為燈具供電，并且在電 池組內加入雙重過充電、過放電和短路保護電路，不僅保護鋰離子電池，而且開燈、關燈甚 至外部短路時，都不會產生火花，實現了本質安全工作。單片機控制電路22包括單片機U3、三極管Ql、開關按鍵S 1、電容C3、電容C4、 電阻R1、電阻R2、電阻R3以及電阻R4 ；其中單片機U3包括8個引腳，第1引腳RES懸空， 第2引腳PB3通過依次串聯連接的電阻Rl和電阻R2接地，電阻Rl與電阻R2的串聯連接 端連接至單片機U3的第3引腳PB4，單片機U3的第2引腳PB3還通過電容C3接地，單片機 U3的第4弓丨腳GND接地，單片機U3的第5弓丨腳PBO通過電容C4接地，單片機U3的第6引 腳PBl通過電阻R4連接至三極管Ql的基極，單片機U3的第7引腳PB2懸空，單片機U3的 第8引腳VCC連接至電池的輸出端P+ ；電阻R3與開關按鍵Sl依次串聯連接在電池的輸出 端P+與地之間，電阻R3與開關按鍵Sl的串聯連接端連接至單片機U3的第5引腳PBO ；三 極管Ql的發射極接地，三極管Ql的集電極與恒流輸出電路23連接。在本發明實施例中，恒流輸出電路23包括第一穩壓單元U3、第二穩壓單元U4以 及電容C5 ；其中第一穩壓單元U3的輸入端VDD連接至電池的輸出端P+，第一穩壓單元U3 的輸出端OUT連接LED燈的負極LED-，LED燈的正極LED+連接至電池的輸出端P+，第一穩 壓單元U3的地端GND連接至三極管Ql的集電極；第二穩壓單元U4的輸入端VDD連接至所 述電池的輸出端P+，第二穩壓單元U4的輸出端OUT連接LED燈的負極LED-，第二穩壓單元 U4的地端GND連接至三極管Ql的集電極；電容C5連接在電池的輸出端P+與三極管Ql的 集電極之間。本發明實施例提供的LED燈具選擇在低壓下能正常工作的集成單片機芯片 S-8261和恒流芯片，通過編程調節單片機PWM占空比，經過恒流芯片，實現工作光和強光的 恒流輸出；并且通過單片機內部基準電壓與監測到的電源電壓進行比較，達到人性化的電 量顯示和低壓報警功能；可隨時查詢電池電量；電量不足時，燈具會自動提示進行充電。根 據工作需要，燈具可在120。范圍內調光束角。可通過旋轉燈圈實現聚、泛光調節，滿足不同 照明需求。大空間提手和大按鈕設計，滿足冬天穿戴棉手套時仍方便攜帶和操作燈具的需 求。具有磁力吸附功能，作為移動式臺燈使用。體積小，重量輕，可手持、吊掛、卡扣等多種 攜帶方式。冷白、暖白兩種不同色溫的光源，用戶可根據實際照明需要進行選擇。在本發明實施例中，采用上述電池保護電路的LED燈具主要是適用于防爆工作 場所作業照明的手提式防爆巡檢工作燈；該手提式防爆巡檢工作燈主要由一體式燈體組 件(含提手)，燈頭組件，開關組件，充電口組件，配件等部分組成。該燈具光源采用高光強 CREE LED，光效好，光衰小，可靠耐用，滿足照度需求，LED采用良好的散熱設計。電源為高 性能、高安全性的、可反復充放電的加入雙重保護電路的鋰離子電池組。電路設計遵循簡單 可靠的原則，盡量使用集成芯片，沒有使用影響本安防爆性能的電感和電容器件，減少電路 設計的復雜和元件的數量，從而滿足本質安全性能，提高電路的可靠性。通過集成芯片控制 能夠實現燈具工作光和強光工作模式的切換，具有電池電量檢測功能和低壓警示功能。外 殼采用高強度、耐老化的PC表面防靜電材料，外殼的絕緣電阻不大于IGQ。結構設計符合 人體力學原理，外觀美觀，輕巧，線條流暢，使用舒適。燈頭組件通過轉軸與燈體組件形成整體。燈具的燈頭可繞燈頭轉動軸轉動，實現照射角度0 120°調整。旋轉調節圈轉動時可 以改變LED光源在燈頭中的位置，實現聚光和泛光的調整。開關組、電池組和控制電路組全 部封裝在燈體中。燈具有手持、肩挎、座式、磁力吸附等多種使用方式。并具有防水防爆功 效。是集人性化和實用性和安全性為一體的燈具。本發明提供的電池保護電路采用兩個串聯連接的保護模塊，具有雙重保護作用， 且對電池的過充、過放和輸出短路都進行了保護；實現了本質安全工作，本質安全防爆等級 可以達到Ex ib IIC T4。另外，采用該電池保護電路的LED燈具通過單片機和恒流芯片即 可實現對工作光和強光不同工作狀態的切換，并且具有人性化的電量查詢和顯示及低壓報 警功能，使用戶能隨時了解燈具的電量狀態；同時LED燈具的外殼防護等級高，具有防塵防 潮防爆特性；在滿足防爆性能的前提下，更具人性化設計，能夠從用戶的角度出發，該LED 燈具能夠滿足用戶多方面的需求。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
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權利要求
一種電池保護電路，其特征在于，包括兩個串聯連接的保護模塊；所述保護模塊包括控制單元、開關單元、第一電阻、第二電阻以及第一電容；所述控制單元的電源輸入端正極通過所述第一電阻連接至電池的正極，所述控制單元的電源輸入端負極連接至所述電池的負極；所述第一電容連接至所述控制單元的電源輸入端負極與所述控制單元的電源輸入端正極之間；所述控制單元的放電控制端連接至所述開關單元的第一柵極，當所述電池放電，且所述電池的電壓小于設定第二閾值電壓時，所述控制單元的放電控制端輸出關斷控制信號并控制所述開關單元斷開，所述電池停止放電；所述控制單元的充電控制端連接至所述開關單元的第二柵極，當給所述電池充電，且所述電池的電壓大于設定第一閾值電壓時，所述控制單元的充電控制端輸出關斷控制信號并控制所述開關單元斷開，所述電池停止充電；所述控制單元的過流檢測端通過所述第二電阻連接至所述開關單元的第二源極，當所述控制單元的過流檢測端檢測到輸出短路時，所述控制單元的放電控制端或者充電控制端輸出關斷控制信號并控制所述開關單元斷開；所述開關單元的第一源極連接至所述控制單元的電源輸入端負極，所述開關單元的第一漏極與第二漏極連接。
2.如權利要求1所述的電池保護電路，其特征在于，所述開關單元包括兩個N溝道MOS管。
3.—種LED燈具，其包括順次連接的電池、濾波電路、單片機控制電路、恒流輸出電路 以及LED燈；其特征在于，所述LED燈具還包括與所述電池連接的電池保護電路；所述電池保護電路為權利要求1-2任一項所述的電池保護電路。
4.如權利要求3所述的LED燈具，其特征在于，所述單片機控制電路包括單片機U3、三極管Q1、開關按鍵Si、電容C3、電容C4、電阻R1、電阻R2、電阻R3以及電 阻R4 ；所述單片機U3的第1引腳懸空，所述單片機U3的第2引腳通過依次串聯連接的電阻 Rl和電阻R2接地，所述電阻Rl與所述電阻R2的串聯連接端連接至所述單片機U3的第3 引腳，所述單片機U3的第2引腳還通過所述電容C3接地，所述單片機U3的第4引腳接地， 所述單片機U3的第5引腳通過電容C4接地，所述單片機U3的第6引腳通過電阻R4連接 至所述三極管Ql的基極，所述單片機U3的第7引腳懸空，所述單片機U3的第8引腳連接 至所述電池的輸出端；所述電阻R3與所述開關按鍵Sl依次串聯連接在所述電池的輸出端與地之間，所述電 阻R3與所述開關按鍵Sl的串聯連接端連接至所述單片機U3的第5引腳；所述三極管Ql的發射極接地，所述三極管Ql的集電極與所述恒流輸出電路連接。
5.如權利要求4所述的LED燈具，其特征在于，所述恒流輸出電路包括 第一穩壓單元、第二穩壓單元以及電容C5 ；所述第一穩壓單元的輸入端連接至所述電池的輸出端，所述第一穩壓單元的輸出端連接LED燈的負極，所述LED燈的正極連接至所述電池的輸出端，所述第一穩壓單元的地端連 接至所述三極管Ql的集電極；所述第二穩壓單元的輸入端連接至所述電池的輸出端，所述第二穩壓單元的輸出端連 接LED燈的負極，所述第二穩壓單元的地端連接至所述三極管Ql的集電極； 所述電容C5連接在所述電池的輸出端與所述三極管Ql的集電極之間。
全文摘要
本發明適用于LED領域，提供了一種電池保護電路及LED燈具；電池保護電路包括兩個串聯連接的保護模塊；保護模塊包括控制單元、開關單元、第一電阻、第二電阻以及第一電容；當電池放電，且電池的電壓小于設定第二閾值電壓時，控制單元輸出關斷控制信號并控制開關單元斷開，電池停止放電；當給電池充電，且電池的電壓大于設定第一閾值電壓時，控制單元輸出關斷控制信號并控制開關單元斷開，電池停止充電；當控制單元的過流檢測端檢測到輸出短路時，控制單元輸出關斷控制信號并控制所述開關單元斷開。本發明提供的電池保護電路采用兩個串聯連接的保護模塊，具有雙重保護作用，且對電池的過充、過放和輸出短路都進行了保護；實現了本質安全工作。
文檔編號H02H7/18GK101924350SQ201010042808
公開日2010年12月22日 申請日期2010年1月15日 優先權日2010年1月15日
發明者周明杰, 孫艷麗, 邵賢輝 申請人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司