[實用新型]直流等壓恒流充電UPS保護電路

有效

• 申請號: 201720204088.8
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN206506338U
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 肖立
• 申請（專利權）人: 肖立
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J7/00;H02J9/06
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙)44309
• 代理人: 廉紅果,李曉菲

技術領域

本實用新型涉及電子電路技術領域，特別是指一種直流等壓恒流充電UPS保護電路。

背景技術

現代社會電子產品發展日新月異，特別數碼產品創新層出不窮。電池產品的核心動力能源也要求越來越高，特別是備用電源、移動電源應用也越來越廣，深入到各行各業。比如監控電源，需要12V輸入，12V輸出，同時給備用電池充電。其他大量的工業設備也是需要12V不間斷電源供電。外部電源停電或者斷電不能影響設備工作，需要無縫切換到備用電池供電，中途無法人工切換或者有切換時間。

目前市面只有大功率220V交流市電UPS電源，低壓直流小功率UPS電源是市場空白，各行各業對低壓直流不間斷供電的需求找不到合理成熟解決方案，只能采用最原始的且不安全的低級解決辦法，也就是由充電器輸入與負載和電池三者直接并聯供電，結果電池充電或者設備工作耗電都直接將充電器輸入電壓拉低，造成電池高頻率被動充放電而壽命極度縮短，電池電量利用率極低，充電器供電不穩定導致設備工作不穩定等等弊病。

現有傳統的不間斷電源供電辦法的弊?。阂赃\用最廣泛的12V備用電池供電解決辦法為例，鋰電池充電器、設備負載、電池組三者直接并聯。(其他電池組電壓的原理類似)如圖1所示的傳統方法，鋰電池充電和供電接線圖，電池、負載、充電器三者直接并聯供電和充電。

雖然充電器與電池組之間有3節鋰電池串聯保護電路，但是保護電路只保護一些極限值，比如：短路、過充、低壓、過流等基本保護，對于正常工作電流范圍內的變化無法進行識別保護。且保護電路的保護極限值都遠遠大于正常工作值，比如工作電流為3A的保護電路，如果設置剛好3A會受到開機瞬間大電流的影響無法正常開機，所以一般都設置保護電流都在6-10A左右，且無論哪種保護都只做一個動作，就是切斷電源，使得在線設備直接關機。

由于鋰電池對電壓及其敏感，單節3.7V的鋰電池充滿電壓4.2V，增加0.1V都會對鋰電池造成永久性的損壞。所以，3節串聯的12V鋰電池組市面均采用12.6V精確電壓鋰電池充電器。由于此時充電器將負擔電池充電和負載兩部分供電，假設設備需要12V2A供電維持正常工作，鋰電池充電只允許最大1A充電，由此，產生下列不良反應:

假設使用12.6V1A充電器，可以滿足鋰電池最大充電電流不超過1A的限制。但是明顯，無法讓設備開機，功率不足以滿足設備工作和電池組充電功率疊加。如果采用小電流充電器，那么鋰電池充電電流得到控制，但是負載可能工作不正常，因為充電器要負擔電池組充電和設備供電2個負荷，充電器電壓也被大幅度拉下，由于鋰電池組是高精度電壓充電，充電器電壓被拉下后，電池組永遠充不滿電。另外，當充電器功率不足以給設備供電時候，變成同時電池組也在并聯向負載供電，充放電嚴重分離不清，處于一種嚴重的矛盾狀態，電池組的充電電流會隨著負載功率大小變化而變化，電池組可能處于一種高頻率被動充電和被動放電的狀態。

實踐使用證明：電池長期處于一種被動高頻率反復充電和放電的嚴重不正常狀態，電池壽命大幅度縮短，一般電芯正常使用壽命大約在3-5年，這樣使用后壽命大約3-6個月就報廢了。

假設使用12.6V3A充電器，表面上可以滿足設備工作和鋰電池充電，但實際設備工作是動態的，并非靜態；假設設備關機情況下或者是待機情況下，功耗極低，那么充電器剩余功率會接近極限值3A對鋰電池充電，導致鋰電池充電電流過大損壞電池或者極度縮短電池壽命。

b，假設經過停電，電池已經全部耗電完(此時電池低壓大約8V)，外部電源重新來電情況下，由于鋰電池的內阻極低，一般在50毫歐左右，設備2A滿足工作，可以近視看成內阻為12V/2A＝6歐姆以上，市電重新來電，此時，鋰電池組由于內阻極低，將搶占充電器的大部分電量，將充電器電壓拉低接近鋰電池本身電壓8V，并以接近3A電流對電池組充電，使得設備可能不正常工作，電池組也因為充電電流過大壽命嚴重縮短。

傳統的電池充放電保護電路方法的弊端如此之多，但由于沒有一個完美解決方案，卻是現有用戶主要采用的辦法，依靠用戶頻繁更換損壞電池組為代價滿足工作需要。

因此，有必要設計一種新的直流等壓恒流充電UPS保護電路，以解決上述技術問題。

實用新型內容

針對背景技術中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種直流等壓恒流充電UPS保護電路，以解決需要無人監管的備用電池充放電管理問題，確保沒有人工參與情況下鋰電池的安全使用。