[发明专利]不间断直流电源的电池活化控制电路的设计方法

摘要

本发明公开了一种不间断直流电源的电池活化控制电路的设计方法，属于电源技术领域，所述电池活化控制电路包括活化操作电路、活化信号检测电路、活化信号隔离电路和基准电压电路，该设计方法包括以下步骤：一、选择组成基准电压电路的合适参数的元件；二、连接基准电压电路；三、选择组成活化操作电路的合适参数的元件；四、连接活化操作电路；五、选择组成活化信号检测电路的合适参数的元件；六、连接活化信号检测电路；七、选择组成活化信号隔离电路的合适参数的元件；八、连接活化信号隔离电路；九、连接电池活化控制电路。本发明能够有效地延长蓄电池的使用寿命，提高了蓄电池的使用效率。

主权项

1.一种不间断直流电源的电池活化控制电路的设计方法，所述不间断直流电源包括电池管理电路(7)、PWM控制驱动电路(5)和与PWM控制驱动电路(5)相接的DC‑DC变换器(6)，以及正极与DC‑DC变换器(6)的输出端相接且负极与电池管理电路(7)相接的蓄电池(8)，其特征在于：所述电池活化控制电路包括依次连接的活化操作电路(1)、活化信号检测电路(2)和活化信号隔离电路(3)，以及用于为活化信号检测电路(2)、活化信号隔离电路(3)和电池管理电路(7)提供基准电压的基准电压电路(4)，所述PWM控制驱动电路(5)的补偿端与活化信号隔离电路(3)的输出端相接，所述电池管理电路(7)的比较电压输入端与活化信号检测电路(2)的输出端相接；所述活化操作电路(1)包括活化启动按钮S3、三极管Q8和电阻R11，所述电阻R11的一端为活化操作电路(1)的遥控信号输入端，所述三极管Q8的基极与电阻R11的另一端相接，所述三极管Q8的基极与发射极之间接有并联的电阻R12和电容C2，所述三极管Q8的集电极通过串联的电阻R13和电阻R10接DC‑DC变换器(6)的输出端Vo，所述电阻R13和电阻R10的串联结点通过并联的电阻R14和电容C3接地，所述电阻R13和电阻R10的串联结点为活化操作电路(1)的输出端，所述活化启动按钮S3接在三极管Q8的集电极与发射极之间，所述三极管Q8的发射极接DC‑DC变换器(6)的输出端Vo；所述活化信号检测电路(2)包括比较器U1，所述比较器U1的同相输入端通过电阻R5接基准电压电路(4)的基准电压输出端，且通过电阻R3接地，所述比较器U1的反相输入端接活化操作电路(1)的输出端，所述比较器U1的输出端与同相输入端之间接有电阻R6，所述比较器U1的输出端为活化信号检测电路(2)的输出端；所述活化信号隔离电路(3)包括光耦隔离芯片U2和三极管Q2，所述光耦隔离芯片U2的阳极通过电阻R4接基准电压电路(4)的基准电压输出端，所述光耦隔离芯片U2的阴极接活化信号检测电路(2)的输出端，所述光耦隔离芯片U2的集电极接三极管Q2的基极，所述光耦隔离芯片U2的发射极和三极管Q2的集电极均接地，所述三极管Q2的基极与发射极之间接有电阻R2，所述三极管Q2的发射极为活化信号隔离电路(3)的输出端；所述基准电压电路(4)由集成三端稳压芯片TL431、电阻R16、电阻R17和电阻R18组成，所述电阻R16、电阻R17和电阻R18串联后的一端接DC‑DC变换器(6)的输出端Vo，另一端接地；所述电阻R16和电阻R17的串联结点与集成三端稳压芯片TL431的阴极相接，集成三端稳压芯片TL431的阴极为基准电压电路(4)的基准电压输出端，所述电阻R17和电阻R18的串联结点与集成三端稳压芯片TL431的参考极相接，所述集成三端稳压芯片TL431的阳极接地；其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、选择组成基准电压电路(4)的合适参数的电阻R16、电阻R17和电阻R18，其具体过程如下：步骤101、根据1kΩ≤R16≤3kΩ选取电阻R16的阻值；步骤102、根据公式选取电阻R18的阻值；其中，U_R18为电阻R18两端的电压且U_R18＝2.5V，I_U4为集成三端稳压芯片TL431的参考极的电流且I_U4＝2uA；步骤103、根据公式选取电阻R17的阻值，其中，V_ref为设定的基准电压电路(4)输出的基准电压；步骤二、连接集成三端稳压芯片TL431、电阻R16、电阻R17和电阻R18，组成基准电压电路(4)，具体过程为：步骤201、将所述电阻R16、电阻R17和电阻R18串联，并将串联后的一端接到DC‑DC变换器(6)的输出端Vo，另一端接地；步骤202、将所述电阻R16和电阻R17的串联结点接到集成三端稳压芯片TL431的阴极；步骤203、将所述电阻R17和电阻R18的串联结点接到集成三端稳压芯片TL431的参考极；步骤204、将集成三端稳压芯片TL431的阳极接地，并将集成三端稳压芯片TL431的阴极引出，作为基准电压电路(4)的基准电压输出端；步骤三、选择组成活化操作电路(1)的合适参数的电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14，以及电容C2和电容C3；其具体过程如下：步骤301、根据公式选取电阻R10和电阻R14的阻值，其中，V_‑1为未按下活化启动按钮S3，且活化操作电路(1)的遥控信号输入端悬空时活化操作电路(1)的输出端输出的电压；V_O为电池活化未启动时DC‑DC变换器(6)的输出端输出的电压；步骤302、根据公式选取电阻R13的阻值，其中，V_‑2为按下活化启动按钮S3或活化操作电路(1)的遥控信号输入端接收到遥控器发射的低电平时活化操作电路(1)的输出端输出的电压；步骤303、根据公式选取电阻R11和电阻R12的阻值，其中，V_R12为活化操作电路(1)的遥控信号输入端接收到遥控器发射的低电平时电阻R12两端的电压，V_O1为蓄电池(8)的放电终止电压，V_be为三极管Q8的发射结电压且取值为0.7V；步骤304、根据公式选取电容C2的容值，其中，t为按下活化启动按钮S3或活化操作电路(1)的遥控信号输入端接收到遥控器发射的低电平后活化操作电路(1)的延迟动作时间，u_C2(t)为活化操作电路(1)的遥控信号输入端接收到遥控器发射的低电平且经过延迟动作时间t后电容C2上的电压，e为自然常数；步骤305、根据公式选取电容C3的容值，其中，u_C3(t)为电源上电且经过延迟动作时间t后电容C3上的电压；步骤四、连接活化启动按钮S3、三极管Q8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14，以及电容C2和电容C3，组成活化操作电路(1)，具体过程为：步骤401、将电阻R11的一端引出为活化操作电路(1)的遥控信号输入端，并将电阻R11的另一端接到三极管Q8的基极；步骤402、将电阻R12和电容C2并联后接在三极管Q8的基极与发射极之间；步骤403、将电阻R13和电阻R10串联后的一端接到三极管Q8的集电极，另一端接到DC‑DC变换器(6)的输出端Vo；步骤404、将电阻R14和电容C3并联后的一端接到电阻R13和电阻R10的串联结点，另一端接地；步骤405、将电阻R13和电阻R10的串联结点引出作为活化操作电路(1)的输出端；步骤406、将活化启动按钮S3接在三极管Q8的集电极与发射极之间；步骤407、将三极管Q8的发射极接到DC‑DC变换器(6)的输出端Vo；步骤五、选择组成活化信号检测电路(2)的合适参数的电阻R3、电阻R5和电阻R6，其具体过程为：根据公式选取电阻R3、电阻R5和电阻R6的阻值，其中，V₊₁为电池活化未启动时比较器U1的同相输入端的电压，V_1H为比较器U1的输出端输出的高电平的电压且等于比较器U1的电源电压；V₊₂为电池活化启动时比较器U1的同相输入端的电压；步骤六、连接比较器U1、电阻R3、电阻R5和电阻R6，组成活化信号检测电路(2)，具体过程为：步骤601、将电阻R3的一端和电阻R5的一端接到比较器U1的同相输入端，并将电阻R3的另一端接地，将电阻R5的另一端引出作为活化信号检测电路(2)的基准电压输入端；步骤602、将比较器U1的反相输入端引出作为活化信号检测电路(2)的比较电压输入端；步骤603、将电阻R6接在比较器U1的输出端与同相输入端之间；步骤604、将比较器U1的输出端引出作为活化信号检测电路(2)的输出端；步骤七、选择组成活化信号隔离电路(3)的合适参数的电阻R2和电阻R4，其具体过程如下：步骤701、根据公式选取电阻R2的阻值，其中，为活化信号检测电路(2)的输出端输出的电流，V_be′为三极管Q2的发射结电压且取值为0.7V；步骤702、根据公式选取电阻R4的阻值，其中，为光耦隔离芯片U2的输入正向压降，为光耦隔离芯片U2的正向电流；步骤八、连接光耦隔离芯片U2、三极管Q2、电阻R2和电阻R4，组成活化信号隔离电路(3)，具体过程为：步骤801、将电阻R4的一端接到光耦隔离芯片U2的阳极，另一端引出作为活化信号隔离电路(3)的基准电压输入端；步骤802、将光耦隔离芯片U2的阴极引出作为活化信号隔离电路(3)的比较电压输入端；步骤803、将三极管Q2的基极接到光耦隔离芯片U2的集电极，并将光耦隔离芯片U2的发射极和三极管Q2的集电极均接地；步骤804、将电阻R2接到三极管Q2的基极与发射极之间；步骤805、将三极管Q2的发射极引出作为活化信号隔离电路(3)的输出端；步骤九、连接电池活化控制电路，具体过程为：步骤901、将活化信号检测电路(2)的基准电压输入端接到基准电压电路(4)的基准电压输出端，并将活化信号检测电路(2)的比较电压输入端接到活化操作电路(1)的输出端；步骤902、将活化信号检测电路(2)的输出端接到电池管理电路(7)的比较电压输入端；步骤903、将活化信号隔离电路(3)的基准电压输入端接到基准电压电路(4)的基准电压输出端，并将活化信号隔离电路(3)的比较电压输入端接到活化信号检测电路(2)的输出端；步骤904、将活化信号隔离电路(3)的输出端接到PWM控制驱动电路(5)的补偿端。