[实用新型]一种用于单体电池的安全栅电路

说明书

本实用新型公开了一种用于单体电池的安全栅电路，包括升压电源模块、电压基准模块、电流采样模块和通断控制模块；升压电源模块分别与安全栅输入端以及电压基准模块和通断控制模块连接，通过升压电源芯片驱动安全栅内电压基准模块和通断控制模块工作；电压基准模块同时与升压电源模块和通断控制模块连接；电流采样模块通过一个毫欧级的精密电阻与安全栅输入端和通断控制模块连接；通断控制模块分别与安全栅输入端、升压电源模块、电压基准模块、电流采样模块以及安全栅输出端连接；安全栅电路具有输入电压低，导通电阻低，输出电流大的特点，应用于单体电池供电，同时需要本质安全型防爆的场景，能很好的发挥单体电池的放电性能。

技术领域

本实用新型属于本质安全型防爆技术领域，具体涉及用于单体电池的安全栅，和安全栅的电路设计。

背景技术

安全栅应用于需要本质安全型防爆的系统，其输入端是非本质安全电路，输出端是本质安全电路。安全栅电路的主要功能是限制供给本质安全电路的电压和电流。

单体电池是通过正、负极能够独立放电工作的最小电池单元。单体电池电源的三个特点是输出电压低，输出电流大，内阻低。单体电池根据制造材料和放电原理，其输出电压的标称值通常在1.2V至3.7V之间，如猛锌电池是1.5V、铅酸电池是2.2V、氧化银电池是1.55V、锂电池是3.7V。单体电池最大输出电流通常在2A以上。单体电池内阻低，一般在100mΩ以内。

用单体电池作输入端的安全栅，为了更好的配合单体电池的性能，在符合本质安全的前提下，也应该同时具备三个特点，即输入电压低，输出电流大，导通电阻低。输入电压低是因为单体电池本身输出电压仅为1.2V至3.7V。输出电流大是为了发挥单体电池的带载能力，安全栅的一个关键功能是限制输出电流，但是如果把输出电流限制的太小，虽满足了本质安全的要求，却牺牲了电池输出功率的能力，最大输出电流应在1A以上。导通电阻低是一个重要指标，单体电池放电时，一部分电压会降在安全栅上，只有安全栅内阻足够低，才能保证输出端有足够的电压，导通电阻应在100 mΩ以下。

通常的安全栅电路不满足上述三个要求，不适用于单体电池，因此需要设计一种用于单体电池的安全栅电路。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对为单体电池提供防爆安全栅的需求，提出一种安全栅电路，具有输入电压低，输出电流大和导通电阻低的特点。

本实用新型专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于单体电池的安全栅电路，包括升压电源模块、电压基准模块、电流采样模块和通断控制模块；

所述的升压电源模块分别与安全栅输入端以及电压基准模块和通断控制模块连接，包括升压电源芯片、升压电源外围电路和升压电源限压限流电路，所述升压电源芯片是专为单体电池电压抬升设计的电源芯片，升压电源芯片输入为安全栅输入端正极和负极，且升压电源芯片输出电压高于单体电池电压，用于驱动安全栅内电压基准模块和通断控制模块工作，所述升压电源外围电路包括电源芯片输入端电容、输出端电容和电感，是升压电源芯片工作必须的辅助器件；所述升压电源限压限流电路包括稳压管和熔断器，用于限制升压电源芯片的电流和输出电压；

所述的电压基准模块同时与升压电源模块和通断控制模块连接，包括电压基准源芯片和分压电阻；所述电压基准源芯片从升压电源模块取电，输出幅值精确、稳定的直流电压信号；所述分压电阻对电压基准源芯片的输出作进一步分压，得到通断控制模块所需的基准电压信号；

所述的电流采样模块通过一个毫欧级的精密电阻与安全栅输入端和通断控制模块连接；

所述的通断控制模块分别与安全栅输入端、升压电源模块、电压基准模块、电流采样模块以及安全栅输出端连接，包括比较器芯片、比较器外围电路和场效应管；所述比较器芯片由升压电源模块供电，比较器芯片的一对信号输入引脚分别接电压基准模块和电流采样模块；所述比较器外围电路包括比较器输入限流电阻、比较器输出上拉电阻和比较器输出接地电容，是比较器芯片工作必须的辅助器件。