CN103490474A

CN103490474A - 一种电源管理电路

Info

Publication number: CN103490474A
Application number: CN201310444700.5A
Authority: CN
Inventors: 王钊
Original assignee: Wuxi Vimicro Corp
Current assignee: Wuxi Vimicro Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: CN103490474B

Abstract

本发明提供一种电源管理电路，其包括：电池保护电路，其包括与电芯正极相连的第一检测端、与电芯负极相连的第二检测端、与第一电源端相连的第三检测端、充电控制端和放电控制端，以在充电异常时，由充电控制端输出充电保护信号，在放电异常时，由放电控制端输出放电保护信号；开关组合电路，其连接于电芯负极和第一电源端之间，根据充电保护信号切断电芯的充电回路，根据放电保护信号切断电芯的放电回路；充电控制电路包括充电控制单元，该充电控制单元包括串联于第二电源端和充电连接端之间的充电电阻和第一二极管。与现有技术相比，本发明中的电源管理电路具有充放电保护功能和充电控制功能，且电路结构简单，从而降低芯片制造成本。

Description

一种电源管理电路

【技术领域】

本发明涉及电路设计领域，特别涉及一种电源管理电路。

【背景技术】

锂电池具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应，循环寿命长等优点，其应用越来越广泛。由于锂电池存在安全性差，有发生爆炸的危险，因此，一般在应用时都会配备电池保护电路。为了实现锂电池的可充电功能，通常还需要为锂电池配备充电管理电路（或称充电控制电路），现有技术中，一般通过额外的一颗充电管理芯片来实现。

现有技术中，充电管理芯片一般包括线性充电管理芯片和脉冲式充电管理芯片。其中，线性充电管理芯片存在三种工作模式：预充电、恒流充电、恒压充电；脉冲式充电管理芯片也存在三种工作模式：预充电、恒流充电、脉冲充电。由于充电管理芯片的电路结构较为复杂，因此，其芯片成本也较高。

但是，对于充电电流要求不高的一些电子系统，使用现有的充电管理芯片，存在不必要的成本浪费。

因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种电源管理电路，其可实现充放电保护功能和充电控制功能，且电路结构简单，从而降低芯片制造成本。

为了解决上述问题，本发明提供一种电源管理电路，其包括电池保护电路、开关组合电路和充电控制电路。所述电池保护电路包括与电芯正极相连的第一检测端、与电芯负极相连的第二检测端、与第一电源端相连的第三检测端、充电控制端和放电控制端，所述电池保护电路基于第一检测端、第二检测端和第三检测端对电芯的充放电回路进行检测，以在充电异常时，由所述充电控制端输出充电保护信号，在放电异常时，由所述放电控制端输出放电保护信号，其中，所述电芯的正极与第二电源端相连；所述开关组合电路连接于所述电芯负极和第一电源端之间，其根据所述充电保护信号切断所述电芯的充电回路，根据所述放电保护信号切断所述电芯的放电回路；所述充电控制电路包括充电控制单元，所述充电控制单元包括串联于第二电源端和充电连接端之间的充电电阻和第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述充电连接端相连，其阴极与所述第二电源端相连。

进一步的，所述电池保护电路基于第一检测端以及第三检测端的电压来确定电芯的充电电流或者放电电流；所述电池保护电路基于第一检测端以及第二检测端的电压来确定电芯的充电电压或者放电电压。

进一步的，在对电芯充电时，适配器的正极与所述充电连接端相连，其负极与所述第一电源端相连。

进一步的，所述充电管理电路还包括充电状态显示单元，所述充电状态显示单元包括串联于所述充电连接端和所述电芯负极之间的发光二极管和第三电阻，所述发光二极管的正极与所述充电连接端相连，其负极与所述电芯的负极相连。

进一步的，所述开关组合电路包括第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，所述第一NMOS晶体管的源极与所述电芯的负极相连，其栅极与所述放电控制端相连，其漏极与所述第二NMOS晶体管的漏极相连；所述第二NMOS晶体管的栅极与所述充电控制端相连，其源极与所述第一电源端相连。

进一步的，在充电发生异常时，所述电池保护电路控制第二NMOS晶体管截止，以切断充电回路；在放电发生异常时，所述电池保护电路控制第一NMOS晶体管截止，以切断放电回路。

更进一步的，所述第一检测端通过第一电阻与所述电芯的正极相连，所述第一检测端通过一电容与所述第二检测端相连，所述第三检测端通过第二电阻与所述第一电源端相连。

与现有技术相比，本发明中的电源管理电路具有充放电保护功能和充电控制功能，且电路结构简单，从而降低芯片制造成本。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。其中：

图1为本发明中的电源管理电路的电路示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

请参考图1所示，其为本发明中的电源管理电路的电路示意图。所述电源管理电路包括电池保护电路110、开关组合电路120和充电控制电路130。

所述电池保护电路110包括三个连接端(或称为检测端)和两个控制端。三个连接端分别为与电芯BAT正极相连的第一检测端（或称电芯正极连接端）VDD、与电芯BAT负极相连的第二检测端（或称接地端）VSS和与第一电源端P-相连的第三检测端VM。两个控制端分别为充电控制端CO和放电控制端DO。其中，所述电芯BAT的正极与第二电源端P+相连；所述第一检测端VDD通过第一电阻R1与所述电芯BAT的正极相连；所述第一检测端VDD通过电容C1与所述第二检测端VSS相连；所述第三检测端VM通过第二电阻R2与所述第一电源端P-相连。所述电池保护电路110基于第一检测端VDD、第二检测端VSS和第三检测端VM对电芯BAT的充放电回路进行检测，以在充电异常时由所述充电控制端CO输出充电保护信号，在放电异常时由所述放电控制端DO输出放电保护信号。

以下具体介绍图1中的电池保护电路110的工作过程。

所述电池保护电路110基于第一检测端VDD以及第三检测端VM的电压来确定电芯BAT的充电电流或者放电电流；所述电池保护电路110基于第一检测端VDD以及第二检测端VSS的电压来确定电芯BAT的充电电压或者放电电压。

所述电池保护电路110基于第一检测端VDD、第二检测端VSS和第三检测端VM检测所述电芯BAT的充电是否异常，如果异常，则通过其充电控制端CO输出禁止充电控制信号（即充电保护信号），如果不异常，则通过其充电控制端CO输出允许充电控制信号。该禁止充电控制信号和允许充电控制信号可以是一个信号的的两种逻辑状态，比如，禁止充电控制信号为低电平，所述允许充电控制信号为高电平。所述充电异常通常包括两种，一种是充电过流异常，另一种是充电过压异常。

同理，所述电池保护电路110基于第一检测端VDD、第二检测端VSS和第三检测端VM检测所述电芯BAT的放电是否异常，如果异常，则通过其放电控制端DO输出禁止放电控制信号（即放电保护信号），如果不异常，则通过其放电控制端DO输出允许放电控制信号。该禁止放电控制信号和允许放电控制信号可以是一个信号的两种逻辑状态，比如，禁止放电控制信号为低电平，所述允许放电控制信号为高电平。所述放电异常通常包括两种，一种是放电过流异常，另一种是放电过压异常。

所述开关组合电路120连接于所述电芯BAT负极和第一电源端P-之间，其根据所述禁止充电控制信号（即充电保护信号）切断所述电芯BAT的充电回路，根据所述允许充电控制信号连通所述电芯BAT的充电回路，以对所述电芯BAT进行充电保护。所述开关组合电路120根据所述禁止放电控制信号（即放电保护信号）切断所述电芯BAT的放电回路，根据所述允许放电控制信号连通所述电芯BAT的放电回路，以对所述电芯BAT进行放电保护。

所述开关组合电路120可以采用现有技术中的有关电池充放电通路中通用的开关组合。在图1所示的实施例中，所述开关组合电路120包括第一NMOS（N-Channel Metal Oxide Semiconductor）晶体管MN1和第二NMOS晶体管MN2。所述第一NMOS晶体管MN1的源极与所述电芯BAT的负极相连，其栅极与所述放电控制端DO相连，其漏极与所述第二NMOS晶体管MN2的漏极相连；所述第二NMOS晶体管MN2的栅极与所述充电控制端CO相连，其源极与所述第一电源端P-相连，且在NMOS晶体管MN1中寄生有二极管（未示出），在NMOS晶体管MN2中寄生有二极管（未示出）。

所述电池保护电路110通过控制NMOS晶体管MN1、MN2的导通和关断可以实现对电芯Bat进行充电保护和放电保护。在正常状态时，所述电池保护电路110控制NMOS晶体管MN1、MN2同时导通，此时既可充电也可以放电。在充电发生异常时，所述电池保护电路110控制NMOS晶体管MN2截止，从而切断了充电回路，但仍可以放电。在放电发生异常时，所述电池保护电路110控制NMOS晶体管MN1截止，从而切断了放电回路，但仍可以充电。

需要说明的是，现有技术中，所述开关组合电路120有很多实现方式，可以随意选择，在本发明中并不做特殊限定。

继续参考图1所示，所述充电控制电路130包括充电控制单元132和充电状态显示单元134。

所述充电控制单元132用于对电芯BAT的充电电流进行控制。所述充电控制单元132包括串联于第二电源端P+和充电连接端CHG之间的充电电阻RC和第一二极管D1，所述第一二极管D1的阳极与所述充电连接端CHG相连，其阴极通过充电电阻RC与所述第二电源端P+相连。

所述第一二极管D1用于限制充电电流的方向，即在对电芯BAT充电时，适配器Adapter的正极与所述充电连接端CHG相连，其负极与所述第一电源端P-相连（即适配器正接）时，才能产生充电电流，由适配器Adapter对电芯BAT充电；当适配器Adapter反接或者无适配器相接时，所述第一二极管D1无电流通过。

所述充电电阻RC用于限制充电电流的大小。例如，如果第一二极管D1的正向导通压降为0.7V，电池电压（即第二电源端P+和第一电源端P-之间的电压）为3.6V，适配器Adapter输出电压为5V，充电电阻Rc为7欧姆，则流过第一二极管D1的充电电流为(5V-3.6V-0.7V)/7欧姆=100mA。

所述充电状态显示单元134用于显示电芯BAT是否处于充电状态，在图1所示的实施例中，所述充电状态显示单元134包括串联于所述充电节点CHG和所述电芯BAT的负极之间的发光二极管L1和第三电阻R3，所述发光二极管L1的正极通过所述第三电阻R3与所述充电连接端CHG相连，其负极与所述电芯BAT的负极相连。

当电芯BAT需要充电时，将适配器Adapter正接于所述充电连接端CHG和所述第一电源端P-之间，所述电池保护电路110控制第一NMOS晶体管MN1和第二NMOS晶体管MN2都导通，由适配器Adapter对电芯BAT充电，同时发光二极管L1会导通发光（电流流经通路为：由充电节点CHG（流过第三电阻R3、发光二极管L1、NMOS晶体管MN1、NMOS晶体管MN2回到适配器Adapter负极），向用户指示电芯BAT处于充电状态。当电芯BAT被充满时，所述电池保护电路110控制第二NMOS晶体管MN2截止，发光二极管L1的电流通路也被切断，无法发光，可以实现向用户提示电芯BAT处于已充满状态。当无适配器Adapter接入时，由于充电节点CHG无电压，不会对电芯BAT进行充电，同时发光二极管L1L也不会被点亮。

需要特别说明的是，图1中的第一二极管D1和充电电阻RC的位置可以互换，且并不影响所述充电控制单元132的电路功能。所述发光二极管L1和第三电阻R3的位置也可以互换，且不影响所述充电状态显示单元134的电路。

总综上所述，本发明中的所述电源管理电路包括电池保护电路110、开关组合电路120和充电控制电路130。其中，所述充电控制电路130包括充电控制单元132和充电状态显示单元134。所述充电控制单元132用于对电芯BAT的充电电流进行控制，其包括串联于第二电源端P+和充电连接端CHG之间的充电电阻RC和第一二极管D1。所述充电状态显示单元134用于显示电芯BAT是否处于充电状态，其包括串联于所述充电连接端CHG和所述电芯BAT的负极之间的发光二极管L1和第三电阻R3。从而使本发明中的电源管理电路具有充放电保护功能和充电控制功能，且电路结构简单，适用于对充电电流要求不高的一些电子系统，从而降低芯片制造成本。

在本发明中，“连接”、相连、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。

需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims

1.一种电源管理电路，其特征在于，其包括电池保护电路、开关组合电路和充电控制电路，

所述电池保护电路包括与电芯正极相连的第一检测端、与电芯负极相连的第二检测端、与第一电源端相连的第三检测端、充电控制端和放电控制端，所述电池保护电路基于第一检测端、第二检测端和第三检测端对电芯的充放电回路进行检测，以在充电异常时，由所述充电控制端输出充电保护信号，在放电异常时，由所述放电控制端输出放电保护信号，其中，所述电芯的正极与第二电源端相连；

所述开关组合电路连接于所述电芯负极和第一电源端之间，其根据所述充电保护信号切断所述电芯的充电回路，根据所述放电保护信号切断所述电芯的放电回路；

所述充电控制电路包括充电控制单元，所述充电控制单元包括串联于第二电源端和充电连接端之间的充电电阻和第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述充电连接端相连，其阴极与所述第二电源端相连。

2.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述电池保护电路基于第一检测端以及第三检测端的电压来确定电芯的充电电流或者放电电流；所述电池保护电路基于第一检测端以及第二检测端的电压来确定电芯的充电电压或者放电电压。

3.根据权利要求2所述的电源管理电路，其特征在于，在对电芯充电时，适配器的正极与所述充电连接端相连，其负极与所述第一电源端相连。

4.根据权利要求3所述的电源管理电路，其特征在于，所述充电管理电路还包括充电状态显示单元，所述充电状态显示单元包括串联于所述充电连接端和所述电芯负极之间的发光二极管和第三电阻，所述发光二极管的正极与所述充电连接端相连，其负极与所述电芯的负极相连。

5.根据权利要求4所述的电源管理电路，其特征在于，所述开关组合电路包括第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，

所述第一NMOS晶体管的源极与所述电芯的负极相连，其栅极与所述放电控制端相连，其漏极与所述第二NMOS晶体管的漏极相连；

所述第二NMOS晶体管的栅极与所述充电控制端相连，其源极与所述第一电源端相连。

6.根据权利要求5所述的电源管理电路，其特征在于，在充电发生异常时，所述电池保护电路控制第二NMOS晶体管截止，以切断充电回路；在放电发生异常时，所述电池保护电路控制第一NMOS晶体管截止，以切断放电回路。

7.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，

所述第一检测端通过第一电阻与所述电芯的正极相连，

所述第一检测端通过一电容与所述第二检测端相连，

所述第三检测端通过第二电阻与所述第一电源端相连。