CN101373893A - 电池过温保护电路 - Google Patents

Abstract

一种电池过温保护电路，所述电路能够实现在电池充电和放电情况下对电池进行过温保护，其中，由一热敏电阻将电池内的温度值转换成电压值，然后比较模块将该电压值与一相应于预设最大温度值的基准电压比较。在充电时，若发现温度高于预设最大温度值，则发出一过温保护信号，充电模块停止对电池充电，同时，报警电路发出报警信号。在放电即电池对系统供电时，若发现温度高于预设最大温度值，则切断电池的供电路径，同时由报警电路发出报警信息。其中，通过一基准电压提供模块，设置充电时的基准电压高于放电时的基准电压，使充电时的预设最大温度值小于放电时的预设最大温度值。通过本发明，实现了电池充放电不同情况下的相应保护。

Description

电池过温保护电路

技术领域

本发明涉及一种电池保护电路，特别涉及一种实现电池过温自动保护的电路。

背景技术

目前，电子设备如手机、电子玩具等已经非常普遍，在给电子设备如手机充电时，当电池充久了温度会上升到一较高的程度，容易烧坏电池，而电子玩具等耗电大的电子设备在工作过程中，很容易由于温度过高而使得电池发生爆浆而损坏电路板，甚至会爆炸而产生危险。因此有必要对电池在充放电过程中进行过温保护。

中国知识产权局2006年11月22日公告的一份公告号为“CN2840470Y”，名称为“温度检测控制电路”的专利文件中，揭露了一种温度检测控制电路，能够实现电池充放电情况下的过温保护。该温度检测控制电路通过一热敏电阻检测温度值，将该温度值转换成电压值，然后通过一智能芯片的测温引脚测量该电压值，由智能芯片对该电压值与一基准电压作一个判定比较，输出一控制电平实现保护控制。然而，电池在充电及放电的情况下允许的最大温度是有区别的，一般放电情况下允许的最大温度要高于充电情况下允许的最大温度。该专利所揭露的技术方案在充电情况下和放电情况下，是在到达同一温度时进行过温保护控制，没有提供一个根据充放电情况调整保护的临界温度的电路，这样，若将临界温度设置为充电情况下允许的最大温度，则放电情况下，当电池温度达到该临界温度则电池放电被切断，然而此时电池还可处于正常工作状态，造成了不必要的动作。而且，该温度检测采用智能芯片，成本比较高。

发明内容

有鉴于此，提供一种电池过温保护电路，能够对电池充放电不同情况下的过温进行相应的保护及报警。

一种电池过温保护电路，包括一连接端口、一充电模块、一温度检测模块、一基准电压提供电路、一比较模块、一控制模块以及一电池路径开关。

其中连接端口用于接入市电适配器为电池充电提供电源、一充电模块用于对电池进行充电，该充电模块包括一充电控制引脚、一充电电流输入引脚、一充电电流输出引脚。该温度检测模块，用于将电池的温度值转换成一温度电压，该基准电压提供电路，用于提供电池处于充电状态以及放电状态下不同的基准电压值。该比较模块，包括一正相输入端、一反相输入端以及一输出端，用于将该温度检测单元转换成的温度电压与基准电压进行比较，并输出过温保护信号。该控制模块，有一控制端与比较模块的输出端相连，用于响应该过温保护信号，控制充电模块停止工作。该电池路径开关位于电池的供电路径通路中，有一控制端与比较模块的输出端相连，用于响应该过温保护信号，切断电池供电路径

该电池过温保护电路还包括一报警电路，用于响应该过温保护信号，从而发出报警信号。其中，充电情况下允许的最大温度低于放电情况下允许的最大温度。在放电情况下，当温度高于放电时允许的最大温度时，电池路径开关截止，从而电池的供电路径被切断，并由报警电路发出报警信号，在充电情况下，当温度高于充电时允许的最大温度时，控制模块控制充电模块停止对电池充电，并由报警电路发出报警信号。

这样，通过本发明能够对电池充放电情况下过温时进行保护及报警，而且对电池在充电情况下过温保护的最大温度低于电池放电情况下过温保护的最大温度，符合一般放电时允许的最大温度高于放电时允许的最大温度的情况。而且，不需要专门的智能芯片对温度转换成的电压作一个比较判定，降低了成本。

附图说明

图1是电池过温保护电路的方框图。

图2是电池过温保护电路第一实施方式的具体电路图。

图3是电池过温保护电路第二实施方式的具体电路图。

具体实施方式

请参阅图1，为电池过温保护电路的模块架构图。该电池过温保护电路1包括一充电模块10、一控制模块30、一温度检测模块40、一比较模块50、一基准电压提供电路60、一连接端口80以及一电池路径开关90。

该充电模块10用于对电池20充电。该连接端口80用于接入市电适配器。该温度检测模块40用于检测电池20的温度并输出一反映该电池20温度的电压信号(以下称为温度电压)。基准电压提供电路60用于提供两种基准电压，一种为电池充电情况下的基准电压Vref1，另一种为电池放电情况下的基准电压Vref2。该电池路径开关90位于电池的供电路径通路中。该比较模块50用于比较温度检测模块40输出的温度电压与基准电压的大小，有一输出端(图中未示出)与电池路径开关90的控制端(图中未示出)以及控制模块30的控制端(图中未示出)连接。

当接入连接端口80的市电适配器通过充电模块10对电池20充电时，比较模块50通过比较该温度电压与基准电压Vref1的大小从而判断温度是否上升到充电允许的最大温度，当判断温度上升到充电允许的最大温度时，则输出一过温保护信号。该控制模块30在接收到过温保护信号后控制充电模块10停止对电池20充电。该比较模块50还可连接有一报警电路70，该报警电路70接收到过温保护信号后发出报警信号，该报警的方式可以为声音报警或闪灯等方式。

在放电情况下，当比较模块50通过比较该温度电压与基准电压Vref2的大小从而判断温度是否上升到放电允许的最大温度，发现温度上升到放电允许的最大温度时，比较模块50输出一过温保护信号，该电池路径开关90收到该过温保护信号后截止，从而切断电池20的供电路径，同时报警电路70发出报警信号。

请参阅图2，为电池过温保护电路第一实施方式的具体电路图。该充电模块10有一充电控制引脚101、一充电电流输入引脚102、一充电电流输出引脚103，该充电模块10可具体为凌特公司(LinearTechnology Corporation)的LT1571系列充电芯片，其中，充电电流输入引脚102对应LT1571芯片的Vcc引脚，充电电流输出引脚103对应LT1571芯片的Bat引脚，充电控制引脚101对应LT1571芯片的Vc引脚。充电电流输入引脚102与连接端口80的电压正极端连接，充电电流输出引脚103与电池20的正极连接，充电控制引脚101为低电平时，该充电模块10停止对电池20充电。

在本实施方式中，比较模块50为一比较器，有一正相输入端B、一反相输入端A以及一输出端(图中未示出)。该控制模块30为一高电平导通开关，电池路径开关90为一低电平导通开关，该控制模块30和电池路径开关90均有一控制端、一第一导通端以及一第二导通端。该控制模块30和电池路径开关90可以为MOS管或三极管，本实施方式中控制模块30以一NMOS型晶体管(NMOS管)Q3为例进行说明，电池路径开关90以一PMOS管Q4为例进行说明，其中NMOS管Q3和PMOS管Q4的栅极、源极、漏极分别对应控制模块30和电池路径开关90的控制端、第一导通端、第二导通端。该NMOS管Q3的栅极与比较模块50的输出端连接，源极直接与接地点F连接，漏极与充电模块10的充电控制引脚101连接，NMOS管Q3的源极与漏极之间跨接有一电阻R10。该电池路径开关90的栅极与比较模块50的输出端连接，源极与电池20的正极P连接，漏极与一电压输出端100连接。该电压输出端100为市电适配器、电池20等电源在放电情况下的公共电压输出端。其中，当电池放电或市电适配器接入连接端口80时，均通过该电压输出端100输出电压后通过DC/DC转换器(图中未示出)转换成设备需要的电压后为设备供电。

电势点H的电压为电池20或市电适配器所提供，该电势点电压为电子设备的工作电压如为3.7V，本实施方式中设该电压为V₁。当连接端口80接入市电适配器时，由市电适配器电压通过一DC/DC转换器(图中未示出)转换得到该电压V₁，当电池放电过程中，由电池电压通过一DC/DC转换器(图中未示出)转换得到该电压V₁，该电势点H不论充电放电还是在过温保护动作后都会有一电压V₁存在。

该基准电压提供电路60用于提供充电情况下的基准电压Vref1以及放电情况下的基准电压Vref2。该基准电压提供电路60由第一开关部件601、第二开关部件602、一分压电路以及数个电阻组成。该第一、第二开关部件601、602分别包括一控制端与第一、第二导通端(图中未示出)，且第一开关部件601为高电平导通开关，第二开关部件602为低电平导通开关。本实施方式中该第一开关部件601、第二开关部件602分别采用NMOS管Q1、PMOS管Q2作为示范进行说明，其第一、第二开关部件601和602的控制端对应MOS管的栅极，第一导通端对应MOS管的源极，第二导通端对应MOS管的漏极。该分压电路包括顺序串联于电势点H与接地点E之间的第一、第二与第三分压电阻R6、R7、R8，电阻R7与电阻R8之间的节点连接到比较模块50的正相输入端B用以提供基准电压Vref。

设该NMOS管Q1的栅极为C，漏极为D，则栅极C通过一电阻R1与连接端口80的电压正极端连接，该栅极C还通过一电阻R2与接地点E连接；漏极D通过一电阻R3与电压V₁连接，该NMOS管Q1的源极直接与接地点E连接。该PMOS管Q2的栅极通过一电阻R4与NMOS管Q1的漏极相连，该PMOS管Q2的源极直接与电势点H连接，PMOS管Q2的漏极连接至电阻R6与电阻R7之间的节点。

当充电情况下，即连接端口80接入市电适配器时，该连接端口80的电压正极端获得一高电平，本实施方式中，市电适配器的输出电压为12V。则NMOS管Q1的栅极C也获得一高电平，从而NMOS管Q1导通，因此，Q1的漏极D被拉低成低电平。该低电平通过电阻R4施加于PMOS管Q2的栅极并导通该PMOS管Q2，从而旁路PMOS管Q2漏极与源极之间的第一分压电阻R6，此时Vref1＝V₁*R₈/(R₈+R₇)。

在电池20放电情况下，即电池20为设备供电，连接端口80未接入市电适配器时，NMOS管Q1的栅极C通过电阻R2导通到地而处于低电平，从而NMOS管Q1截止，从而PMOS管Q2的栅极通过电阻R3、R4与电势点H短接而获得一高电平，从而PMOS管Q2也截止，则此时Vref2＝V₁*R₈/(R₈+R₇+R6)<Vref1。从而在充电情况下的基准电压Vref1高于放电情况下的基准电压Vref2。

该温度检测模块40由热敏电阻R9以及一分压电阻R5串联组成，该温度检测模块40位于电势点H以及一接地点E之间，其中，热敏电阻R9位于靠近接地点E的一端。在本实施方式中，该热敏电阻R9为一负温度系数电阻，位于电池20内，该热敏电阻R9比较模块的远地端与比较模块50的反相输入端A连接，该热敏电阻R9的远地端A的电压即为温度检测模块40将温度值转换成的温度电压，本实施方式中，该温度电压在正常情况下大于基准电压Vref，可由分压电路以及温度检测模块中电阻的电阻值设定选取来确定。

在本实施方式中，报警电路70为一高电平触发的报警电路，该报警电路70为习知电路，故不多加阐述。

在充电情况下，比较模块50的基准电压Vref1等于V₁*R₈/(R₈+R₇)，随着电池20的温度上升，温度电压下降，当温度电压下降到小于基准电压Vref1时，比较模块50输出一高电平信号即为过温保护信号，NMOS管Q3的栅极接收到该过温保护信号而处于高电平，从而NMOS管Q3导通，充电模块10的充电控制引脚101通过该导通的NMOS管Q3短接到地而处于低电平，从而充电模块10停止对电池充电。同时，报警电路70收到该高电平信号后发出报警信号。

在放电情况下，比较模块50的基准电压Vref1等于V₁*R₈/(R₈+R₇+R6)，随着电池20的温度上升，温度电压下降，当温度电压下降到小于基准电压Vref2时，比较模块50输出一高电平信号即为过温保护信号，电池路径开关90收到该高电平信号后截止，切断电池的供电路径，同时，报警电路70收到该过温保护信号后发出报警信号。

由于该热敏电阻R9为一负温度系数电阻，电阻值与温度成反比，则温度检测模块40转换的温度电压与温度成反比，又由于充电情况下的基准电压Vref1高于放电情况下的基准电压Vref2，则随着温度的升高，相对于放电情况下，该温度电压在充电情况下要早一些低于基准电压。实现了在电池充放电过温保护中，放电情况下允许的最高温度高于充电情况下允许的最高温度，并在充放电时进行过温保护并报警，这符合电池过温保护的原理，因为电池放电情况下，电池允许的最大温度比充电情况下要高。

该第一、第二开关部件601、602、控制模块30以及电池路径开关90还可为三极管，该第一、第二开关部件601、602、控制模块30以及电池路径开关90的控制端对应三极管的基极，第一导通端对应三极管的发射极，第二导通端对应三极管的集电极，且第一开关部件601和控制模块30为NPN型三极管，第二开关部件602和电池路径开关90为PNP型三极管。

其中，本实施方式中的过温保护电路在过温保护后，充电或放电状态可恢复。当温度降下来，使得温度电压高于基准电压时，比较模块50输出一低电平信号，则充电情况下，控制模块30截止，充电模块10重新处于工作状态，放电情况下，电池路径开关90导通，放电路径也导通，则电池20可对外供电。

请参阅图3，为电池过温保护电路第二实施方式的具体电路图。与第一实施方式相比，第二实施方式中，该第二开关部件602′为一高电平导通开关，具体可为NMOS管或NPN三极管。则在充电情况下，由于第一开关部件601导通，则第二开关部件602′的控制端通过电阻R4与接地点E短接而拉低为低电平，从而第二开关部件602′截止，从而在充电情况下的基准电压Vref1＝V₁*R₈/(R₈+R₇+R6)。而在放电情况下，由于第一开关部件601截止，则第二开关部件602′的控制端通过电阻R3与电势点H连接而被拉高为高电平，从而第二开关部件601导通旁路第一分压电阻R6，则在放电情况下的基准电压Vref2＝V₁*R₈/(R₈+R₇)>Vref1。在本实施方式中，温度电压在正常情况下低于基准电压，可由分压电路以及温度检测模块中电阻的电阻值设定选取来确定。

在本实施方式中，该热敏电阻R9′为一正温度系数电阻，热敏电阻R9′的远地端与比较模块50的反相输入端连接。该电池路径开关90′为一高电平导通开关，具体可为NMOS管或NPN三极管。该控制模块30′为一低电平导通开关，具体可为PMOS管或PNP三极管。

由于热敏电阻R9′为一正温度系数电阻，则当温度上升时，温度电压增大。当在充电情况下温度电压大于基准电压Vref1时，比较模块50输出一低电平的过温保护信号，则控制模块30′接收到该低电平过温保护信号而导通，则充电模块10的充电控制引脚101处于低电平，充电模块10停止对电池20充电，本实施方式中，报警电路70为一低电平触发的报警电路，则报警电路70接收该低电平的过温保护电路后进行报警。

在放电情况下，当温度电压大于基准电压Vref2时，比较模块50输出一低电平的过温保护信号，则电池路径开关90接收到该低电平过温保护信号而截止，切断电池20的供电路径，同时报警电路70接收到该低电平过温保护信号而发出报警信号。

由于，在本实施方式中，充电情况下基准电压Vref1<放电情况下基准电压Vref2，则充电情况下，温度电压更早大于基准电压。仍然实现了在电池充放电过温保护中，充电情况下允许的最高温度低于放电情况下允许的最高温度，在充放电时进行过温保护并报警。同样，本实施方式也可以在过温保护后恢复充电或放电状态。

本发明不受以上具体实施方式的限制，可根据本发明的技术方案和实际情况确定的具体的实施方式。

通过本发明，实现了电池充电以及放电过程的过温保护，在充电情况下允许的最大温度低于放电情况下的最大温度。在充电情况下，当温度高于充电时允许的最大温度时，控制充电模块停止对电池充电，同时由报警电路发出报警信号的。在放电情况下，当温度高于放电所允许的最大温度时，电池的供电路径被切断，电池停止对外供电，同时由报警电路发出报警信号。此外，过温保护后可恢复充电或放电状态。

Claims (13)

1.一种电池过温保护电路，包括一连接端口用于接入市电适配器为电池充电提供电源、一充电模块用于对电池进行充电，该充电模块包括一充电控制引脚、一充电电流输入引脚、一充电电流输出引脚，该充电控制引脚为低电平时，充电模块停止给电池充电，其特征在于，该电路还包括：

一温度检测模块，用于将电池的温度值转换成一温度电压；

一基准电压提供电路，用于提供电池处于充电状态以及放电状态下不同的基准电压。

一比较模块，包括一正相输入端、一反相输入端以及一输出端，用于将该温度检测单元转换成的温度电压与基准电压进行比较，并输出过温保护信号；

一控制模块，用于响应该比较模块输出的过温保护信号，控制充电模块停止给电池充电；及

一电池路径开关，位于电池的供电路径通路中，用于响应该比较模块输出过温保护信号，切断电池供电路径。

2.如权利要求1所述的电池过温保护电路，其特征在于，该电路还包括一报警电路，该报警电路与比较模块的输出端连接，用于响应该过温保护信号，从而发出报警信号。

3.如权利要求1所述的电池过温保护电路，其特征在于，所述控制模块位于充电模块的充电控制引脚和接地点之间，当该控制端收到过温保护信号时，该控制模块导通，充电模块的充电控制引脚通过导通的控制模块短接到地而处于低电平，从而充电模块停止对电池充电。

4.如权利要求1所述的电池过温保护电路，其特征在于，所述基准电压提供模块至少包括一第一开关部件、一第二开关部件以及一分压电路，所述分压电路至少包括顺序串联于一电势点与一接地点之间的第一、第二与第三分压电阻。

5.如权利要求4所述的电池过温保护电路，其特征在于，该第一开关部件为一高电平导通开关，该第二开关部件为一低电平导通开关，在连接端口接入市电适配器对电池充电时，所述第一开关部件导通，控制所述第二开关部件导通以旁路所述第一分压电阻，所述分压电路提供一第一基准电压至所述比较模块，在电池放电状态下，所述第一开关部件截止，所述第二开关部件也截止，所述分压电路为所述比较模块提供一第二基准电压。

6.如权利要求5所述的电池过温保护电路，其特征在于，所述温度检测模块由一负温度系数热敏电阻以及一分压电阻串联组成。

7.如权利要求6所述的电池过温保护电路，其特征在于，该温度检测模块与比较模块的反相输入端连接，该分压电路与比较模块的正相输入端连接，该控制模块为一NMOS管或一NPN三极管，该电池路径开关为一PMOS管或一PNP三极管，当温度电压低于基准电压时，该比较模块输出一高电平过温保护信号，充电情况下，该控制模块响应该高电平过温保护信号而导通，从而控制充电模块停止对电池充电，放电情况下，该电池路径开关响应该高电平过温保护信号而截止，从而电池的供电路径被截断。

8.如权利要求4所述的电池过温保护电路，其特征在于，该第一开关部件与该第二开关部件均为一高电平导通开关，在连接端口接入市电适配器对电池充电状态下，所述第一开关部件导通，控制所述第二开关部件截止，所述分压电路提供一第一基准电压至所述比较模块，在电池放电状态下，所述第一开关部件截止，控制所述第二开关部件导通以旁路所述第一分压电阻，所述分压电路为所述比较模块提供一第二基准电压。

9.如权利要求8所述的电池过温保护电路，其特征在于，所述温度检测模块由一正温度系数热敏电阻以及一分压电阻串联组成。

10.如权利要求9所述的电池过温保护电路，其特征在于，该温度检测模块与比较模块的反相输入端连接，该分压电路与比较模块的正相输入端连接，该控制模块为一PMOS管或一PNP三极管，该电池路径开关为一NMOS管或一NPN三极管，当温度电压低于基准电压时，该比较模块输出一低电平过温保护信号，充电情况下，该控制模块响应该低电平过温保护信号而导通，从而充电模块停止对电池充电，放电情况下，该电池路径开关响应该高电平过温保护信号而截止，从而电池的供电路径被截断。

11.如权利要求4所述的电池过温保护电路，其特征在于，所述该第一开关部件的控制端通过一电阻与连接端口的电压正极端连接，第一导通端直接接地，第二导通端通过一电阻与所述电势点连接，该第二开关部件与第一分压电阻并联在所述电势点到第二分压电阻的通路中，该第二开关部件的控制端通过一电阻与第一开关部件的第二导通端相连，第一导通端直接与该电势点连接，第二导通端与第一、第二分压电阻之间的串联节点连接。

12.如权利要求5所述的电池过温保护电路，其特征在于，所述第一开关部件为一NMOS管或一NPN三极管，第二开关部件为一PMOS管或一PNP三极管。

13.如权利要求8所述的电池过温保护电路，其特征在于，所述第一开关部件为一NMOS管或一NPN三极管，第二开关部件为一NMOS管或一NPN三极管。

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