专利名称:一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，包括IN端、OUT端、单片机、显示屏、蜂鸣器、保护电路、降压电路，所述单片机（U2）有十六个插脚，单片机（U2）第九插脚通过电阻（R6）连接到NPN型三极管（Q4）的基极，所述蜂鸣器（U4）一端与降压芯片（HT7530）的输出端3V相连，另一端与NPN型三极管（Q4）的集电极相连，构成一个集电极电流放大电路以推动蜂鸣器发出比较大的声响，本实用新型产品具有防正负极反接、防正负极短路、过压保护、过载过流保护功能，且能使与其连接的移动电源稳定回充电量。
【专利说明】一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车电子电路，特别涉及一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器。
【背景技术】
[0002]传统的汽车应急启动电源是由电池组、电路板、插座和线夹连接而成，通过将电源输出的线夹直接夹在汽车的电瓶正负极两端来启动汽车，但很多汽车应急电源不具有足够的安全识别电路，容易出现正负极反接、正负极短路、过压或过载过流的问题，若正负极短路而无保护功能，则将损坏应急启动电源；若无防正负极反接保护功能将损坏汽车的电瓶或电脑电路等。
[0003]另一方面，目前市场上已有的汽车应急启动电源的电量在连续启动数次后就没电了，给经常实施救援的人群带来诸多不便。
[0004]因此，有必要提供一种汽车应急启动电源的保护器，可保护移动电源和汽车的电瓶，具有防正负极反接、防正负极短路、过压保护、过载过流保护，且能实现让移动电源稳定回充电量等多种功能。
实用新型内容
[0005]鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，具有防正负极反接、防正负极短路、过压保护、过载过流保护功能，且能使与其连接的移动电源稳定回充电量。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案:本实用新型所述的一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，包括IN端、OUT端、单片机、显示屏、蜂鸣器、保护电路、降压电路，所述降压电路的降压芯片(HT7530)输入端通过限流电阻(R18)与IN端连接，输出端与电解电容(C2)和瓷片电容(C4)组成的并联电路连接，经过电解电容(C2)和瓷片电容(C4)两级滤波后输出稳定的3V;所述单片机(U2)有十六个插脚，单片机(U2)第九插脚通过电阻(R6)连接到NPN型三极管(Q4)的基极，所述蜂鸣器(U4) —端与降压芯片(HT7530)的输出端3V相连，另一端与NPN型三极管(Q4)的集电极相连，构成一个集电极电流放大电路以推动蜂鸣器发出比较大的声响。
[0007]所述IN端与保护电路的电阻(R3)和电阻(Rl)组成的电阻分压电路相连，电阻(Rl)与电阻(R3)组成的电阻分压电路对IN端的电压分压后再通过串联电阻(R2)与单片机(U2)的第十四插脚相连；所述IN端还与保护电路的电阻(R21)的一端相连，所述电阻(R21)另一端与电阻(R2O )相连组成分压电路，电阻(R20 )另一端接地；电阻(R7 )和电阻(RlO )组成的分压电路通过电阻(R7)连接在电阻(R20)非接地端，电阻(R9) —端连接电阻(R7)和电阻(RlO)之间，另一端与单片机(U2)第十五插脚连接；电阻(R8)—端连接电阻(R7)，另一端连接放大器(LM358)第二脚，所述放大器(LM358)第三脚接地，放大器(LM358)第一脚分别连接由电阻(R15)和电阻(R14)组成的分压电路以及由电阻(R16)和电阻(R13)组成分压电路，所述由电阻(R15)和电阻(R14)组成的分压电路连接到NPN型三极管(Ql)的基极，NPN型三极管(Ql)的发射极接地，NPN型三极管(Ql)集电极连接NPN型三极管(Q2)的基极，所述由电阻(R16)和电阻(R13)组成的分压电路连接到NPN型三极管(Q3)的基极，NPN型三极管(Q3)的发射极接地，集电极接上电阻(R12)的一端和单片机(U2)的第十三插脚。
[0008]所述保护电路的反馈电阻(R17) —端与OUT端连接，另一端与所述电阻(R7)和电阻(RlO)组成的分压电路连接。
[0009]所述IN端设有滤波电容(Cl )，IN端连接移动电源，所述移动电源电压均从IN端经过滤波电容(Cl)滤波稳压后进入保护电路；OUT端连接汽车电瓶。
[0010]优选的，所述电阻(Rl)两端可并联一滤波电容(C6)，用于稳定电阻(Rl)和电阻(R3)分压后的信号；优选的，所述电阻(RlO)两端可并联一滤波电容(C9)，用于稳定电阻(R7)和电阻(RlO)分压后的信号；所述NPN型三极管(Q2)的基极还与限流电阻(Rll)和下拉电阻(R4)连接，所述限流电阻(Rll)另一端与单片机(U2)第十二插脚连接，所述下拉电阻(R4)另一端接地；优选的，所述单片机(U2)设有定时功能；所述单片机U2的第十一插脚与OUT端的接地端连接。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型具有防正负极反接、防正负极短路、过压保护、过载保护功能且能回充电量，可以实现保护产品自身和汽车端电源，回充电量功能保证了产品的续航能力，给经常实施救援的人群带来方便。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型电路及元器件原理图。
【具体实施方式】
[0013]本实用新型提供了一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更佳清楚、明确，以下参考附图并举实例对本实用新型进一步详细说明，应当理解，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本实用新型电路及元器件原理图。
[0015]为了实现多种保护功能的汽车应急启动电源，在电源电路的输入端和输出端设计了如图1所示的保护电路、稳压电路，并加装了显示屏、蜂鸣器，在图1中，IN端(输入端)接移动电源，IN端设有滤波电容Cl，移动电源电压均从IN端经过滤波电容Cl滤波稳压后进入保护电路，OUT端(输出端)连接汽车电瓶，U2为单片机U2，U3为OLED显示屏，U4为蜂鸣器，在系统出现故障时提供声音报警。
[0016]在降压电路中，降压芯片HT7530输入端通过限流电阻R18与IN端连接，降压芯片HT7530输出端与电解电容C2和瓷片电容C4组成的并联电路连接，经过电解电容C2和瓷片电容C4两级滤波后输出稳定的3V供给单片机U2使用;单片机U2有16个插脚，其第9插脚通过电阻R6连接到NPN型三极管Q4的基极，蜂鸣器U4 —端与降压芯片HT7530的输出端3V相连，另一端与NPN型三极管Q4的集电极相连，构成一个集电极电流放大电路以推动蜂鸣器发出比较大的声响。
[0017]IN端与保护电路的电阻R3和电阻Rl组成的电阻分压电路相连，电阻Rl与电阻R3组成的电阻分压电路对IN端的电压分压后再通过串联电阻R2与单片机U2的第14插脚相连，构成输入过压检测电路，电阻Rl两端可并联一滤波电容C6，用于稳定电阻Rl和电阻R3分压后的信号。
[0018]IN端还与保护电路的电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与电阻R20相连组成分压电路，电阻R20的另一端接地；电阻R7和电阻RlO组成的分压电路通过电阻R7连接在电阻R20的非接地端，电阻R9 —端连接在电阻R7和电阻RlO之间，电阻R9另一端与单片机U2第15插脚连接，电阻RlO两端可并联一滤波电容C9，用于稳定电阻R7和电阻RlO分压后的信号；电阻R8 —端连接电阻R7，电阻R8的另一端连接放大器LM358的第2脚，放大器LM358第3脚接地，放大器LM358第一脚分别连接由电阻R15和电阻R14组成的分压电路以及由电阻R16和电阻R13组成分压电路，由电阻R15和电阻R14组成的分压电路连接到NPN型三极管Ql的基极，NPN型三极管Ql的发射极接地，NPN型三极管Ql的集电极连接NPN型三极管Q2的基极，由电阻R16和电阻R13组成的分压电路连接到NPN型三极管Q3的基极，NPN型三极管Q3的发射极接地，集电极接上电阻R12的一端和单片机U2的第13插脚。
[0019]NPN型三极管Q2的基极还分别与限流电阻Rll和下拉电阻R4的一端连接，限流电阻Rll的另一端与单片机U2第12插脚连接，下拉电阻R4的另一端接地。
[0020]保护电路的反馈电阻R17 —端与OUT端连接，另一端与电阻R7和电阻RlO组成的分压电路连接。
[0021]单片机U2控制OLED显示屏在出现危险操作时闪烁，此外，单片机U2还设有定时功能，单片机U2的第^^一插脚与OUT端的接地端连接。
[0022]当OUT端出现反接时，经电阻R17反馈到放大器LM358的反向输入端第2脚的信号为负压，此时，放大器LM358的同向输入端的电压高于反向输入端的电压，所以放大器LM358第I脚输出高电平，一方面NPN型三极管Ql经电阻R14和R15分压后获得基极正向偏置电流而进入饱和放大状态，NPN型三极管Ql集电极相当于接地，所以NPN型三极管Q2失去放大作用，自动断开继电器JKl，另一方面，NPN型三极管Q3经电阻R13和R16分压后获得基极正向偏置电流而进入饱和放大状态，NPN型三极管Q3集电极相当于接地，当单片机U2第13脚检测到低电平时，关闭第12插脚输出的0N/0FF信号，使Q2失去基极偏置电流而进入截止状态，从而断开继电器JKl。
[0023]本实用新型的一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，具有防正负极反接、防正负极短路、过压保护、过载保护且能回充电量，其实现方式如下:本实用新型产品是通过采样单片机第14插脚、第15插脚、第13插脚和第11插脚的信号，来判断OUT输出端是否存在短路、反向连接、OUT端是否过载以及IN端的电压是否过高等情况，若OUT端有异常则通过关闭Q2控制继电器JKl的断开，从而有效保护IN端供电设备和OUT端连接的设备。
[0024](I) 30秒电量回充定时关机保护:当汽车电瓶缺电时，将移动电源与本实用新型IN端连接，本实用新型OUT连接汽车的电瓶，轻触本实用新型“启动”开关，此时U2第12插脚0N/0FF输出高电平，经过NPN三极管Q2的基极限流电阻Rll后使Q2进入电流放大状态，R4为Q2的基极下拉电阻，保证0N/0FF信号断开时Q2始终处于截止状态，保证继电器不发生误动作，Q2进入放大状态后使继电器JKl导通，继电器JKl导通后即IN端连接的移动电源与OUT端连接的汽车电瓶完全连接，此时汽车就可以按正常使用操作步骤进行点火，一旦汽车发动成功后，汽车的发电机便有源源不断的电能输送出来，此时由于移动电源与汽车电瓶通过继电器JKl实现的硬性连接，所以汽车发电机所产生的电能一部分给汽车电瓶充电，一部分通过继电器JKl输送给移动电源实现对移动电源的充电，也就是本案所指的电能回充，在点火时移动电源消耗了部分电能，点火成功后汽车发电机的电能又回充给移动电源，所以移动电源可以通过连接本实用新型产品实现无限次的对汽车进行点火。
[0025]为了保证电能回充的安全性和可靠性，本实用新型产品设定了相应的保护电路和安全措施；首先，单片机U2内部带有30秒定时自动关机功能，即JKl接通后U2内部计时器开始启动，30秒定时结束后U2第12插脚0N/0FF输出低电平，NPN型三极管Q2基极电流被切断，Q2便失去放大作用，继电器就无法继续吸合，JKl就自动断开，IN端的移动电源与OUT端的汽车电瓶断开连接，回充功能无效。
[0026]其次，当正在进行电能回充时，由于汽车发电机输出的电压远远大于U2的工作电压，所以不能直接把汽车端发电机输出的电压送到U2的输入口进行检测，必须经过线性降压处理才能送给U2。原理图中R17，R7，R9，C9组成的电路即为线性降压电路，发电机输出的电压通过反馈电阻R17与R7的一端相连，R7的另一端与RlO相连，RlO的另一端接地。即发电机输出的电压经R17后与R7和RlO组成的串联电路分压，分压后的信号线性的降低到了 U2输入口允许的范围后再通过R9连接到U2的第15脚进行实时检测。若第15脚的信号太高则表明发电机的电压太高了不能再回充给移动电源，此时U2第12插脚0N/0FF输出低电平关断Q2从而断开JKl。
[0027](2)IN端和OUT端过压保护:过压保护是通过单片机U2第14插脚检测信号来完成的；第14脚检测的信号是由电阻Rl和R3对IN端或OUT端电压的分压取样，所以过压保护就分为IN端过压保护和OUT端过压保护两种情况:①当JKl没接通时检测IN端移动电压主机的电压是否过高，防止IN端移动电源主机的高电压直接供给OUT端而损坏OUT端的设备；②当JKl接通时检测OUT端的回充电压是否过高，防止OUT端过高的回充电压强加给IN端移动主机电源。
[0028]当单片机U2第14插脚检测电压信号异常时，则表明IN端或OUT端的电压超过了允许的安全范围，为了有效保护IN端和OUT端所连接的设备不被烧毁，U2立刻输出信号关闭Q2使JKl断开，使IN端和OUT端断开硬件上的连接，从而IN端和OUT端的设备得到有效的保护。此时OLED闪烁显示Err3，同时蜂鸣器鸣叫报警。
[0029](3)0UT端短路保护:通过单片机U2第15插脚检测信号来判断OUT端是否短路。图1的R7、R9、R10、C9组成短路检测电路，当OUT端连接的设备没短路时，OUT端的电压通过R17反馈到短路检测电路，此时单片机U2第15插脚检测信号正常；当OUT端正负极短路时，此时反馈电阻R17相当于接地，单片机U2第15插脚检测信号也等同于接地，所以当单片机U2第15插脚检测信号非常低时0V)，U2立刻输出控制信号关闭Q2断开JKl，切断IN端移动电源主机与OUT端的连接，从而防止IN端的移动电源主机被短路，使其得到了有效保护，此时单片机U2控制OLED闪烁显示Err2，同时蜂鸣器鸣叫报警。
[0030](4)0UT端反接保护:通过单片机U2第13插脚检测信号来判断OUT端是否反接。图1中R21、R20、R8、LM358、R16、R13、R12、Q3组成反接检测电路，由于运算放大器LM358的同向输入端接地，反向输入端通过电阻与OUT端相连，当OUT端正负极正常连接时，通过反馈电阻R17反馈到LM358反向输入端的电压高于同向输入端，所以LM358输出低电平，由于Ql和Q3的基极由LM358的输出端控制，所以此时Ql和Q3为关闭状态，此时单片机U2第13插脚检测信号为高电平，OUT端没反接故障，系统不报警。
[0031]当OUT端的正、负极被反接时，LM358的反向输入端通过反馈电阻R17反馈回来的电压为负压，所以此时运算放大器LM358输出高电平，强制打开Ql使控制Q2的输出信号无效，从而断开继电器JK1，使IN与OUT断开连接；与此同时，LM358输出高电平使Q3导通，单片机U2第13插脚检测信号由第12插脚输出低电平，关闭Q2的控制信号，从而有效保护IN端和OUT端设备，此时OLED闪烁显示Errl，同时蜂鸣器鸣叫报警。
[0032](5)过载过流保护:单片机U2的第11插脚与OUT端接地端连接，通过检测接地端的电压判断OUT端是否过载，接地端是通过OUT端导线的内阻去取样负载电流，导线的内阻约等于0.015欧姆，当流过OUT端的电流很小时，取样内阻上的电压(接地端)也就很低；当OUT端流过一个很大的电流时，取样电阻上的压降也就会随之变大，所以当U2检测到接地端的电压高过U2内部设定的安全值时，U2立刻输出断开Q2的控制信号，使JKl断开连接，从而有效保护IN端和OUT端设备，此时OLED闪烁显示Err4，同时蜂鸣器鸣叫报警。
[0033]以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围，因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，包括IN端、OUT端、单片机、显示屏、蜂鸣器、保护电路、降压电路，其特征在于:所述降压电路的降压芯(HT7530)输入端通过限流电阻(R18)与IN端连接，输出端与电解电容(C2)和瓷片电容(C4)组成的并联电路连接，经过电解电容(C2)和瓷片电容(C4)两级滤波后输出稳定的3V ;所述单片机(U2)有十六个插脚，单片机(U2)第九插脚通过电阻(R6)连接到NPN型三极管(Q4)的基极，所述蜂鸣器(U4) —端与降压芯片(HT7530)的输出端3V相连，另一端与NPN型三极管(Q4)的集电极相连，构成一个集电极电流放大电路以推动蜂鸣器发出比较大的声响，所述IN端与保护电路的电阻(R3 )和电阻(Rl)组成的电阻分压电路相连，电阻(Rl)与电阻(R3 )组成的电阻分压电路对IN端的电压分压后再通过串联电阻(R2)与单片机(U2)的第十四插脚相连；所述IN端还与保护电路的电阻(R21)的一端相连，所述电阻(R21)另一端与电阻(R20)相连组成分压电路，电阻(R20)另一端接地；电阻(R7)和电阻(RlO)组成的分压电路通过电阻(R7 )连接在电阻(R20 )非接地端，电阻(R9 )—端连接电阻(R7 )和电阻(Rl O )之间，另一端与单片机(U2)第十五插脚连接；电阻(R8)—端连接电阻(R7)，另一端连接放大器(LM358)第二脚，所述放大器(LM358)第三脚接地，放大器(LM358)第一脚分别连接由电阻(Rl5)和电阻(R14 )组成的分压电路以及由电阻(R16 )和电阻(Rl3 )组成分压电路，所述由电阻(Rl5 )和电阻(R14)组成的分压电路连接到NPN型三极管(Ql)的基极，NPN型三极管(Ql)的发射极接地，NPN型三极管(Ql)集电极连接NPN型三极管(Q2)的基极，所述由电阻(R16)和电阻(R13)组成的分压电路连接到NPN型三极管(Q3)的基极，NPN型三极管(Q3)的发射极接地，集电极接上电阻(R12)的一端和单片机(U2)的第十三插脚；所述保护电路的反馈电阻(R17) 一端与OUT端连接，另一端与所述电阻(R7)和电(RlO)组成的分压电路连接。2.根据权利要求1所述的一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，其特征在于:所述IN端设有滤波电容(Cl)，IN端连接移动电源，所述移动电源电压均从IN端经过滤波电容(Cl)滤波稳压后进入保护电路；OUT端连接汽车电瓶。3.根据权利要求1所述的一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，其特征在于:所述电阻(Rl)两端并联一滤波电容(C6)，用于稳定电阻(Rl)和电阻(R3)分压后的信号。4.根据权利要求1所述的一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，其特征在于:所述电阻(RlO)两端并联一滤波电容(C9)，用于稳定电阻(R7)和电阻(RlO)分压后的信号。5.根据权利要求1所述的一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，其特征在于:所述NPN型三极管(Q2)的基极还与限流电阻(Rll)和下拉电阻(R4)连接，所述限流电阻(Rll)另一端与单片机(U2)第十二插脚连接，所述下拉电阻(R4)另一端接地。6.根据权利要求1所述的一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，其特征在于:所述单片机U2还设有定时功能。7.根据权利要求1所述的一种具有多种保护功能的汽车应急启动电源的保护器，其特征在于:所述单片机U2的第^ 插脚与OUT端的接地端连接。
【文档编号】H02H7-18GK204304413SQ201420507639
【发明者】陈锡明 [申请人]深圳市康爱实业有限公司