[实用新型]一种电池充电防反接和防倒灌电路

说明书

本实用新型公开一种电池充电防反接和防倒灌电路，其特征在于，包括：输入电压正极连接端、输入电压负极连接端、电池正极连接端和电池负极连接端，所述输入电压正极连接端与所述电池正极连接端通过导线直接连接，所述输入电压负极连接端与所述电池负极连接端之间通过MOS场效应管连接，在所述MOS场效应管上连接有第一三极管、电流检测电路和第二三极管，所述第一三极管根据所述电池正极连接端和电池负极连接端的电压极性控制所述MOS场效应管的导通、关断，所述电流检测电路用来检测流经所述MOS场效应管的电流方向，所述第二三极管根据所述电流检测电路反馈的信号控制所述MOS场效应管的导通、关断。本实用新型具有低损耗、结构简单可靠的特点。

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种电池充电防反接和防倒灌保护电路，主要用于各种电池充电器系统，包括铅酸电池、锂电池、各种动力电池等领域。

背景技术

在对各类电池进行充电的系统中，充电管理电路用于输入电源对电池的充电控制，包括充电过程的电流、电压和时间等。此外，还需要防止输入电源或者电池反接，因为，电池反接极有可能损坏充电电路以及电池，甚至导致电池的爆炸，引起火灾等更严重的情况。同时，在以电池作为负载的电路中，如果没有防倒灌电路，当输入电源消失时，电池会反过来给充电管理电路供电，这样不仅使得电池的电量白白浪费，在某些场合(尤其是大电流的充电设备)，电池倒灌甚至会对充电电路造成永久性损坏。因此防倒灌保护电路在充电管理电路中也是非常重要的。

现有技术中，防反接和防倒灌一般采用以下几种方法：

1)在充电电路输出和电池之间串接一个二极管，利用二极管的单向导电性来实现防反接和防倒灌保护，如图1所示。这种接法最简单，既能防止电池反接，又能防止电池倒灌，但由于二极管正向导通压降较大，在低电压大电流的场合二极管上损失的能量很大，降低了充电电路的效率。

2)使用继电器，在充电电路的输出和电池之间串接继电器K，如图2所示。若电池接反，由于D1的作用，继电器线圈没有电流流过，K不闭合，所以没有充电电流；接上有电的电池，电池通过D1给继电器线圈供电，K闭合，正常充电；接上亏电严重的电池，电池无法驱动继电器闭合，需要按一下S令继电器开关K闭合，实现充电。这种方案能防止电池反接，当充电器的输出电流较大时(例如超过30A)，这种继电器方案损耗小，缺点是体积较大，因为有开关触点，寿命比较短。当输入电压消失时，电池电压维持K闭合，因此无法起到防倒灌作用。

3)利用MOS管的开关特性来设计防反接保护电路，如图3所示，采用N沟道MOS管。电阻R1和R2为MOS管提供电压偏置。电池正确接入时，VGS正偏压，MOS管饱和导通；电池反接的时候MOS管不能导通，所以起到防反接作用。导通时MOS管的Rds很小，以TO-252封装的IRFR1205为例，在Vdss＝55V，Id＝44A的条件下，其Rds＝0.027Ω(27mΩ)，实际损耗很小，解决了采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。电路中，R1和R2分压，为MOS管提供电压偏置，降低栅极电压，和稳压管D配合，防止栅源电压过高击穿MOS管。

4)利用单片机或者CPU及其周边电路，检测电池接线是否正确，确认正确才开始充电。这种方案需要使用单片机或CPU，系统复杂，对于原本没有单片机或CPU的充电系统，还需要额外增加这些部件，成本高。

以上各种方案中，优选MOS管方案，因为这种方案损耗小，开关速度快，所占空间小，能满足大部分应用场合的需求。但是，现有的MOS方案存在两个重大缺陷：其一，当充电器上电后，MOSFET就一直导通，这是再接电池并且不慎接反电池的话，输入电流反方向流过电池，可能引发大电流并损坏电池或充电器。其二，就算电池连接正确，输入断电时，由于电池电压一直存在，MOSFET维持导通，无法实现防倒灌功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于电池充电系统的低损耗、结构简单、实用方便且同时具有防反接和防倒灌功能的保护电路。