專利名稱：備用電池保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種電池保護(hù)系統(tǒng)，更特別的是關(guān)于一種根據(jù)備用電池的電壓來控制該備用電池是否供電的備用電池保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)電池在大電流且深度過放電時會造成電池不可逆的損壞，進(jìn)而影響電池的使用壽命，為避免電池過放電的情況發(fā)生，通常在電池與負(fù)載單元之間，會設(shè)計一過放電保護(hù)
>J-U裝直。一般的過放電保護(hù)裝置利用單顆電晶體做為電池供電的簡易開關(guān)，該電晶體根據(jù)偵測的電池電壓，而判斷是否導(dǎo)通或關(guān)閉，以避免電池過度放電。雖然在偵測到電池的電壓過低時會關(guān)閉電池以停止負(fù)載的電源供應(yīng)，然而，當(dāng)電池停止供電后通常會有電壓的小幅提升，若提升后的電壓又高于電晶體所設(shè)定的門檻值時，電晶體就又會被導(dǎo)通，造成電池的再次供電，但是因啟動的電流輸出通常會比較大，造成電池電壓又立即下降而低于該門檻值，電晶體再次被關(guān)閉，電池再次停止供電。因此，雖然現(xiàn)有技術(shù)能避免電池的過度放電，但卻同時增加電池反復(fù)切換的次數(shù)，以及系統(tǒng)(負(fù)載)的反覆開關(guān)機，如此，通常會對電池造成不良影響也會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一 目的在于保護(hù)備用電池，避免該備用電池因過放電而損壞。本發(fā)明的另一目的在于減少備用電池的反覆切換以延長備用電池使用壽命。為達(dá)上述目的及其他目的，本發(fā)明提供一種備用電池保護(hù)系統(tǒng)，其用于保護(hù)供電至負(fù)載的備用電池，其包含:開關(guān)單元以及過放電保護(hù)模組。開關(guān)單元連接于備用電池與負(fù)載之間，以切換備用電池對該負(fù)載的供電。過放電保護(hù)模組連接于備用電池與開關(guān)單元，該過放電保護(hù)模組至少設(shè)定有一第一預(yù)設(shè)電壓及一第二預(yù)設(shè)電壓，以基于備用電池的電壓控制開關(guān)單元。過放電保護(hù)模組在備用電池的電壓低于第一預(yù)設(shè)電壓時關(guān)閉開關(guān)單元，使備用電池停止供電，并于備用電池停止放電后的電壓回升至高于第二預(yù)設(shè)電壓時開啟開關(guān)單元，使該備用電池進(jìn)行供電。在一實施例中，該過放電保護(hù)模組包含:分壓單元、比較單元以及控制單元。分壓單元連接備用電池以將備用電池的電壓分壓為第一分壓電壓及第二分壓電壓。比較單元連接分壓單元，以將第一分壓電壓及第二分壓電壓各別與基準(zhǔn)電壓作比較，并輸出比較后所對應(yīng)產(chǎn)生的第一比較信號及第二比較信號，其中，在該第一比較信號中，該第一分壓電壓是否低于該基準(zhǔn)電壓系代表備用電池的電壓是否低于第一預(yù)設(shè)電壓；在該第二比較信號中，該第二分壓電壓是否高于該基準(zhǔn)電壓系代表備用電池的電壓是否高于第二預(yù)設(shè)電壓。控制單元連接比較單元及開關(guān)單元，該控制單元依據(jù)該第一比較信號及該第二比較信號控制開關(guān)單元切換該備用電池對該負(fù)載的供電。在一實施例中，該控制單元用以在第一比較信號代表備用電池的電壓高于第一預(yù)設(shè)電壓且第二比較信號代表備用電池的電壓低于第二預(yù)設(shè)電壓時維持開關(guān)單元的狀態(tài)，以及，用以于第一比較信號代表備用電池的電壓高于第一預(yù)設(shè)電壓且第二比較信號代表備用電池的電壓高于第二預(yù)設(shè)電壓時開啟開關(guān)單元。在一實施例中，其中該負(fù)載可為可攜式電子裝置。由此，本發(fā)明的備用電池保護(hù)系統(tǒng)由過放電保護(hù)模組以將第一分壓與第二分壓分別與基準(zhǔn)電壓比較，并根據(jù)第一比較信號與第二比較信號，以切換該開關(guān)單元，進(jìn)而控制備用電池輸出至負(fù)載的開啟與關(guān)閉，有效解決電池反覆供電造成電池壽命降低及負(fù)載系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題。


圖1是本發(fā)明在一實施例中的備用電池保護(hù)系統(tǒng)示意圖。圖中
100,備用電池保護(hù)系統(tǒng)；
110，備用電池；
120,過放電保護(hù)模組；
122，分壓單元；
124，比較單元;
126，控制單元;
130，開關(guān)單元;
140，負(fù)載；
CS,控制信號；
Vin,電壓；
VLTH；第一分壓電壓；
VHTH；第二分壓電壓；
Vrefj基準(zhǔn)電壓；
51,第一比較信號；
52,第二比較信號。
具體實施例方式為充分了解本發(fā)明的目的、特征及功效，由下述具體的實施例，并配合所附的圖式，對本發(fā)明做一詳細(xì)說明，說明如后
請參考圖1，為本發(fā)明在一實施例中的備用電池保護(hù)系統(tǒng)示意圖，如圖所示，備用電池保護(hù)系統(tǒng)100包含過放電保護(hù)模組120以及開關(guān)單元130。電池保護(hù)系統(tǒng)100連接于備用電池110與負(fù)載140之間，以對備用電池110的供電提供一種備用電池110的保護(hù)機制，而在備用電池110的電壓低在第一預(yù)設(shè)電壓時關(guān)閉開關(guān)單元130，使備用電池110停止放電，并于備用電池110停止放電后的電壓回升至高于第二預(yù)設(shè)電壓時才會再次開啟開關(guān)單元 130。
開關(guān)單元130連接于備用電池110與該負(fù)載140之間，該開關(guān)單元130串接于備用電池110供應(yīng)電力予負(fù)載140的路徑上，用以開啟(通路)或關(guān)閉(斷路)對該負(fù)載140的供電。過放電保護(hù)模組120連接于備用電池110以及開關(guān)單元130間，由對備用電池110的電壓狀態(tài)的偵測來控制開關(guān)單元130的開啟(通路)或關(guān)閉(斷路)。在一實施例中，過放電保護(hù)模組120可包含分壓單元122、比較單元124以及控制單元126。在一實施例中，比較單元124及控制單元126可整合為一 IC晶片，而將各個邏輯元件、運算元件、電子元件等元件集成一電路。比較單元124連接于分壓單元122與控制單元126間。分壓單元122連接備用電池110。備用電池110的電壓Vin提供給分壓單元122后，分壓單元122將其分壓為第一分壓電壓Vra及第二分壓電壓Vhth，并傳遞給比較單元124。其中，第一分壓電壓可被設(shè)定為低臨界電壓(Low-Voltage threshold),同時,第二分壓電壓可被設(shè)定為高臨界電壓(High-Voltage threshold)。過放電保護(hù)模組120中可具有一基準(zhǔn)電壓Vref，舉例來說，當(dāng)前述的整合了比較單元124及控制單元126的IC晶片通電運作時，即可對應(yīng)地產(chǎn)生預(yù)設(shè)的該基準(zhǔn)電壓V,ef，由于基準(zhǔn)電壓VMf的設(shè)定方式對熟悉該項技術(shù)者來說可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)特征而輕易地了解及完成，在此不再贅述。比較單兀124系將第一分壓電壓Vmi與基準(zhǔn)電壓Vref比較，以產(chǎn)生第一比較信號S1O第二分壓電壓Vhth也與基準(zhǔn)電壓VMf比較以產(chǎn)生第二比較信號S2。由第一比較信號S1所代表的是備用電池110的電壓Vin是否低于該第一預(yù)設(shè)電壓，而第二比較信號S2所代表的是備用電池110的電壓Vin是否高于第二預(yù)設(shè)電壓。在實施例中，第二預(yù)設(shè)電壓被設(shè)定高于第一預(yù)設(shè)電壓。本發(fā)明的實施例中，舉例來說，比較單元124可由兩運算放大器組成，未圖示，其中，一運算放大器比較第一分壓電Svra與基準(zhǔn)電壓vMf，并根據(jù)其比較結(jié)果輸出第一比較信號S1 ;另一放大器則比較第二分壓電壓Vhth與基準(zhǔn)電壓VMf，并根據(jù)其比較結(jié)果輸出第二比較信號S2?？刂茊卧?26可為R-S正反器，其根據(jù)所接收的第一比較信號S1與第二比較信號S2w結(jié)果送出一控制信號CS，以控制開關(guān)單元130;至于開關(guān)單元130則可為一電晶體，例如為三端元件，第一端連接備用電池110以接收其供應(yīng)的電力、第二端連接負(fù)載140以傳遞備用電池110的電力予該負(fù)載140、三端元件的第三端控制端則為連接至控制單元126以接收該控制信號CS進(jìn)而控制元件本身的開啟(通路)或關(guān)閉(斷路)。實施例中的備用電池110可使用例如一次電池或二次電池。其中，一次電池包含碳鋅電池、鹼性電池、水銀電池等。二次電池包含鋰電池、鎳-鎘電池、鎳-氫電池以及鉛蓄電池、以及燃料電池、太陽能電池等。以實際例子來作為本發(fā)明實施例的進(jìn)一步說明，備用電池110為三cell的鋰電池，其電壓為3.6伏特。過放電保護(hù)模組120中的基準(zhǔn)電壓Vref被設(shè)定為1.24伏特。第一預(yù)設(shè)電壓預(yù)設(shè)為3.1伏特，第二預(yù)設(shè)電壓預(yù)設(shè)為3. 4伏特。當(dāng)備用電池110的電壓Vin于3. 6伏特的正常工作狀態(tài)時，由于電壓值Vin皆高于第一預(yù)設(shè)電壓(3.1伏特)及第二預(yù)設(shè)電壓(3. 4伏特)，因此第一比較信號S1及第二比較信號S2使開關(guān)單元130開啟備用電池110供電至負(fù)載140的路徑。當(dāng)備用電池110的電壓Vin逐漸開始降低而低至3.1伏特I 4伏特之間時，由于仍未低于第一預(yù)設(shè)電壓(3.1伏特)，因此就算第二比較信號S2已代表低于第二預(yù)設(shè)電壓(3. 4伏特)，本發(fā)明實施例的開關(guān)單元130仍會開啟備用電池110供電至負(fù)載140的路徑。當(dāng)備用電池110的電壓Vin低于第一預(yù)設(shè)電壓(3.1伏特)時，比較單元124輸出的第一比較信號S1系代表備用電池110的電壓Vin低于該第一預(yù)設(shè)電壓(3.1伏特)?？刂茊卧?26的控制信號CS則使開關(guān)單元130關(guān)閉，使得備用電池110的電壓Vin不再供電至負(fù)載140。當(dāng)控制單元126輸出控制信號CS以控制開關(guān)單元130關(guān)閉，使得備用電池110的電壓Vin不再提供電壓至負(fù)載140，備用電池110的電壓Vin會慢慢回升。當(dāng)電壓Vin回升到高于第一預(yù)設(shè)電壓(3.1伏特)且仍低于第二預(yù)設(shè)電壓(3.4伏特)時，第一分壓電SVm高于基準(zhǔn)電壓VMf (1. 24伏特)，且第二分壓電壓Vhth低于基準(zhǔn)電壓Vref。第一比較信號S1及第二比較信號S2會使控制單元126維持該開關(guān)單元130目前的狀態(tài)。控制單元126持續(xù)維持關(guān)閉該開關(guān)單元130，當(dāng)備用電池110的電壓Vin回升到高于第二預(yù)設(shè)電壓時，第一分壓Vra (3.1伏特)高于基準(zhǔn)電壓VMf (1. 24伏特)，且第二分壓電壓Vhth(3. 4伏特)高于基準(zhǔn)電壓Vref。第一比較信號S1及第二比較信號S2會使控制單元126控制開關(guān)單元130重新開啟，使得備用電池110繼續(xù)提供電力至負(fù)載140。前述的第一比較信號S1及第二比較信號S2的判斷舉例來說可用S-R閂鎖器來完成各種邏輯組合的結(jié)果設(shè)定。由于本實施例中的備用電池為3cell的鋰電池(1. 2伏特X 3= 3.6伏特)，當(dāng)鋰電池深度放電，且其電壓低于3伏特時，可能造成備用電池110的損壞，為避免此現(xiàn)象，前述示例將第一預(yù)設(shè)電壓設(shè)定于3.1伏特，以提供備用電池過放電的保護(hù)。其中，前述提及的第一預(yù)設(shè)電壓(3.1伏特)與第二預(yù)設(shè)電壓(3.4伏特)根據(jù)備用電池110的規(guī)格來設(shè)定的，使用者可根據(jù)實際需求來決定第一預(yù)設(shè)電壓(3.1伏特)與第二預(yù)設(shè)電壓(3. 4伏特)的大小，至于其大小的設(shè)定則可由分壓單元122來決定，舉例來說利用電阻來進(jìn)行分壓。即，當(dāng)3.1伏特的電壓經(jīng)過分壓單元122后所產(chǎn)生的第一分壓電壓Vra必須等于基準(zhǔn)電壓VMf (1. 24伏特)，當(dāng)3. 4伏特的電壓經(jīng)過分壓單元122后所產(chǎn)生的第二分壓電壓Vhth也必須等于基準(zhǔn)電壓VMf (1. 24伏特)。如此，分壓單元122中的電阻即可被確定。上述的效果為當(dāng)輸入分壓單元122為大于3. 4伏特的電壓時，產(chǎn)生的第一分壓電壓Vm必定大于1. 24伏特，產(chǎn)生的第二分壓電壓Vhth必定大于1. 24伏特；當(dāng)輸入為小于
3.4伏特的電壓時,產(chǎn)生的第一分壓電壓Vuh必定大于1. 24伏特,產(chǎn)生的第二分壓電壓Vhth則必定小于1.24伏特；當(dāng)輸入為小于3.1伏特的電壓時，產(chǎn)生的第一分壓電壓Vuh必定小于1. 24伏特，產(chǎn)生的第二分壓電壓Vhth則必定小于1. 24伏特。因此，第一比較信號S1及第二比較信號S2即可被定義出來，進(jìn)而控制該控制單元126。由本發(fā)明的具有過電保護(hù)模組120的備用電池保護(hù)系統(tǒng)100，其可由偵測備用電池110的電壓VIN，以判斷其是否低于第一預(yù)設(shè)電壓，或高于第二預(yù)設(shè)電壓，而提供備用電池110—最佳的保護(hù)，而不會使備用電池過度放電，以延長其使用壽命。本發(fā)明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習(xí)本項技術(shù)者應(yīng)理解的是，該實施例僅用于描繪本發(fā)明，而不應(yīng)解讀為限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)注意的是，舉凡與該實施例等效的變化與置換，均應(yīng)設(shè)為涵蓋于本發(fā)明的范疇內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種備用電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:其用于保護(hù)供電至負(fù)載的備用電池，包含: 一開關(guān)單元，其連接于該備用電池與該負(fù)載之間，以切換該備用電池對該負(fù)載的供電；及 一過放電保護(hù)模組，其連接于該備用電池與該開關(guān)單元，該過放電保護(hù)模組至少設(shè)定有一第一預(yù)設(shè)電壓及一第二預(yù)設(shè)電壓，以基于該備用電池的電壓控制該開關(guān)單元，其中，該過放電保護(hù)模組在該備用電池的電壓低于該第一預(yù)設(shè)電壓時關(guān)閉該開關(guān)單元，使該備用電池停止供電；并在該備用電池停止放電后的電壓回升至高于該第二預(yù)設(shè)電壓時開啟該開關(guān)單元，使該備用電池進(jìn)行供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:其中該過放電保護(hù)模組包含: 一分壓單元，其連接該備用電池以將該備用電池的電壓分壓為第一分壓電壓及第二分壓電壓； 一比較單元，其連接該分壓單元，以將該第一分壓電壓及該第二分壓電壓各別與一基準(zhǔn)電壓作比較，并輸出比較后所對應(yīng)產(chǎn)生的第一比較信號及第二比較信號，其中，在該第一比較信號中，該第一分壓電壓是否低于該基準(zhǔn)電壓系代表該備用電池的電壓是否低于該第一預(yù)設(shè)電壓；在該第二比較信號中，該第二分壓電壓是否高于該基準(zhǔn)電壓系代表該備用電池的電壓是否高于該第二預(yù)設(shè)電壓；及 一控制單元，其連接該比 較單元及該開關(guān)單元，該控制單元依據(jù)該第一比較信號及該第二比較信號控制開關(guān)單元切換該備用電池對該負(fù)載的供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的備用電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:其中該控制單元用以在該第一比較信號代表該備用電池的電壓低于該第一預(yù)設(shè)電壓時關(guān)閉該開關(guān)單元，以及，用以在該第一比較信號代表該備用電池的電壓高于該第一預(yù)設(shè)電壓且該第二比較信號代表該備用電池的電壓低于該第二預(yù)設(shè)電壓時維持該開關(guān)單元的狀態(tài)，以及，用以在該第一比較信號代表該備用電池的電壓高于該第一預(yù)設(shè)電壓且該第二比較信號代表該備用電池的電壓高于該第二預(yù)設(shè)電壓時開啟該開關(guān)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:其中該備用電池的工作電壓系為3.6伏特，該第一預(yù)設(shè)電壓為3.1伏特且該第二預(yù)設(shè)電壓為3.4伏特。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的備用電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:其中該基準(zhǔn)電壓為1.24伏特。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:其中該負(fù)載為可攜式電子>J-U裝直。
全文摘要
本發(fā)明公開一種備用電池保護(hù)系統(tǒng)，其用于保護(hù)供電至負(fù)載的備用電池，其包含開關(guān)單元以及過放電保護(hù)模組，開關(guān)單元用以切換該備用電池對該負(fù)載的供電，當(dāng)過放電保護(hù)模組在備用電池的電壓低于第一預(yù)設(shè)電壓時關(guān)閉開關(guān)單元，使備用電池停止放電，并在備用電池停止放電后的電壓回升至高于第二預(yù)設(shè)電壓時始再次開啟開關(guān)單元。由此，本發(fā)明的備用電池保護(hù)系統(tǒng)由過放電保護(hù)模組以將第一分壓與第二分壓分別與基準(zhǔn)電壓比較，并根據(jù)第一比較信號與第二比較信號，以切換該開關(guān)單元，進(jìn)而控制備用電池輸出至負(fù)載的開啟與關(guān)閉，有效解決電池反覆供電造成電池壽命降低及負(fù)載系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題。
文檔編號H02J7/00GK103078354SQ20111030633
公開日2013年5月1日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者高迦得, 謝青峰 申請人:亞旭電子科技(江蘇)有限公司, 亞旭電腦股份有限公司