本實用新型涉及電子、通信及電氣防爆技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種針對可充電電池的本質(zhì)安全保護電路。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)用于石油、化工、煤礦井下等爆炸性環(huán)境的本質(zhì)安全型手持電子設(shè)備越來越多，同時為了滿足這些手持電子設(shè)備高效、持續(xù)的運行，通常都需要配備可充電電池。依據(jù)國標(biāo)《GB 3836.1-2010爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求》和《GB3836.4-2010爆炸性環(huán)境第4部分：由本質(zhì)安全型“i”保護的設(shè)備》的要求，必須對使用在爆炸性環(huán)境的可充電電池進(jìn)行電路上的保護，以達(dá)到本質(zhì)安全要求。目前市面上提出的本質(zhì)安全型電池采用的保護電路形式，要么為了限流增加限流電阻，嚴(yán)重影響電池效率；要么對電池短路時產(chǎn)生的瞬態(tài)能量考慮不足，在電路關(guān)斷時間上和可靠性上有缺陷。因此，針對以上問題，開發(fā)一種可靠的本質(zhì)安全型電池保護電路，具有重要現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種應(yīng)用于爆炸性環(huán)境手持設(shè)備的可充電電池保護電路。該電路可以在電池負(fù)載發(fā)生短路時，快速切斷放電通路，使短路時釋放的能量不超過國標(biāo)《GB 3836.1-2010》中所規(guī)定的限值。并且該電路在負(fù)載恢復(fù)正常時，可以自動恢復(fù)，并具有安全充電的功能。

一種本質(zhì)安全型電池保護電路，其特征在于，該電路由安全充電子電路、電池保護子電路、二級短路限流保護子電路組成；其中，所述安全充電子電路由充電子電路和與該充電子電路輸入端串接的至少兩個反向二極管構(gòu)成；所述電池保護子電路直接與被保護電池的正極、負(fù)極端連接；所述二級短路限流保護子電路的正極、負(fù)極輸入端與所述電池保護子電路連接，所述二級短路限流保護子電路的正極、負(fù)極輸出端分別作為該本質(zhì)安全型電池保護電路的正極、負(fù)極放電端子；所述充電子電路的正極、負(fù)極輸出端作為安全充電子電路的正極、負(fù)極輸出端與所述電池保護子電路連接，所述的至少兩個反向二極管串接在所述充電子電路輸入端，所述安全充電子電路的正極、負(fù)極輸入端作為該本質(zhì)安全型電池保護電路的正極、負(fù)極充電端子。

本實用新型的特點及有益效果：

本實用新型針對防爆電器設(shè)備的鋰離子電池，對其充電、放電通路進(jìn)行分離，并分別進(jìn)行了獨立的設(shè)計和安全保護，確保了其滿足本質(zhì)安全的要求，增強了整個電路的安全性和可靠性。該電路在負(fù)載發(fā)生故障時，可以快速、主動的切斷電路，在故障解除時，可以自動恢復(fù)。該電路實現(xiàn)簡單、可靠性高、適用范圍廣，可滿足爆炸性環(huán)境中電子設(shè)備電池的本質(zhì)安全要求。

附圖說明

圖1為本實用新型的本質(zhì)安全型電池保護電路示意圖。

具體實施方式

本實用新型提出的一種本質(zhì)安全型電池保護電路，應(yīng)用于爆炸性環(huán)境手持設(shè)備的可充電電池的保護，其滿足《GB 3836.1-2010》中對本質(zhì)安全電池的要求。保護設(shè)備在爆炸性環(huán)境中的使用安全。以下結(jié)合附圖及實施例詳細(xì)說明如下：

本發(fā)明所述的本質(zhì)安全型電池保護電路如圖1所示，該電路由安全充電子電路6、電池保護子電路2、二級短路限流保護子電路3組成；其中，所述安全充電子電路6由充電子電路4和與該充電子電路輸入端串接的至少兩個反向二極管5構(gòu)成；所述電池保護子電路2直接與被保護電池1的正極、負(fù)極端連接；所述二級短路限流保護子電路3的正極、負(fù)極輸入端與電池保護子電路2連接，二級短路限流保護子電路3的正極、負(fù)極輸出端分別作為該本質(zhì)安全型電池保護電路的正極、負(fù)極放電端子8；充電子電路4的正極、負(fù)極輸出端作為安全充電子電路6的正極、負(fù)極輸出端直接與電池保護子電路2連接，所述的至少兩個反向二極管5串接在所述充電子電路4的輸入端，所述安全充電子電路6的正極、負(fù)極輸入端作為該本質(zhì)安全型電池保護電路的正極、負(fù)極充電端子7。

本實用新型的各子電路的功能及具體實現(xiàn)方式分別說明如下：

本實用新型所述的被保護電池1可以為一節(jié)或者多節(jié)，各節(jié)電池之間可以串聯(lián)、并聯(lián)或者串并聯(lián)。

本實用新型所述的電池保護子電路2，可以根據(jù)被保護的電池節(jié)數(shù)、連接方式(串并聯(lián))、充電電壓和充電電流，選用市面上常用廠家的專用IC(集成電路芯片)和電路，包括但不限于TI(德州儀器)和精工的電池保護電路。該電路將保護電池在充電過程中防止過充，在放電過程中防止過放。

本實用新型所述的安全充電子電路6，可以根據(jù)被保護的電池節(jié)數(shù)、連接方式(串并聯(lián))、充電電壓和充電電流，選用市面上常用廠家的專用IC和電路，包括但不限于TI的電池充電電路。所述反向二極管的選擇滿足充電電壓、充電電流的要求。

本實用新型所述的二級短路限流保護子電路3，可以根據(jù)被保護電池的放電電壓、放電電流的要求選用市面上常用廠家的專用IC和電路，包括但不限于TI公司的TPS2594X系列芯片。該子電路需具有低導(dǎo)通內(nèi)阻(通常需要小于100毫歐)，可以滿足電池的使用效率；同時，該子電路的選擇必須具有快速的過流保護切斷功能，能在負(fù)載有短路的情況下，快速切斷電池供電，其切斷時間應(yīng)滿足：在該時間內(nèi)由于短路所釋放的能量要小于國標(biāo)《GB 3836.1-2010》所要求的能量，從而達(dá)到防爆要求。

本實用新型提出的本質(zhì)安全型電池保護電路，其工作原理說明如下：

本電路在實際應(yīng)用中要依照國標(biāo)《GB 3836.1-2010》要求與被保護電池膠封為一個整體。電池1在爆炸性環(huán)境中正常工作時，只有電池保護子電路2和二級短路限流保護子電路3處于工作狀態(tài)。由于反向二極管5的存在，安全充電子電路6的端子7無輸出。此時，電流經(jīng)過電池保護子電路2和二級短路限流保護子電路3，經(jīng)放電端子8，給負(fù)載供電。當(dāng)負(fù)載電路有短路故障時，二級短路限流保護子電路3檢測出電流升高高過其設(shè)定閾值，則迅速切斷放電通路，保證瞬間的放電能量不超過《GB 3836.1-2010》中對本質(zhì)安全電池的要求；當(dāng)負(fù)載電路的短路故障解除時，二級短路限流保護子電路3會自動恢復(fù)，打開放電通路，保證負(fù)載供電正常。當(dāng)電池1放電電壓低過設(shè)定的過放電壓值時，電池保護子電路2觸發(fā)保護，切斷放電通路，防止電池1過放損壞電池；當(dāng)電池1經(jīng)過充電或其他原因電壓超過設(shè)定的過放電壓值時，電池保護子電路2自動恢復(fù)，打開放電通路，保證負(fù)載供電正常。

電池在安全區(qū)充電時，充電設(shè)備電流通過充電端7，進(jìn)入安全充電子電路6，經(jīng)過電池保護子電路2，對電池1進(jìn)行充電。此時，充電子電路4設(shè)定了充電電流和充電電壓的大小，電池保護子電路2設(shè)定的過充電閾值電壓的大小。當(dāng)電池自動充滿時，充電子電路4可以切斷充電通路；當(dāng)電池充電過程中發(fā)生錯誤時，充電子電路4可以切斷充電通路，并在故障解除時，恢復(fù)充電。當(dāng)電池電壓超過了設(shè)定的過充電閾值電壓時，電池保護子電路2切斷充電通路，防止過充損壞電池；當(dāng)發(fā)生過充保護后，電池電壓降低，低于過充電閾值電壓時，充電通路會自動恢復(fù)打開。