CN104300506A

CN104300506A - 一种带防止漏电功能的电池保护电路

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Publication number: CN104300506A
Application number: CN201410591993.4A
Authority: CN
Inventors: 稽维贵; 冉峰; 姜玉稀; 徐浩; 徐美华
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: CN104300506B

Abstract

本发明型提出了一种带防止漏电功能的电池保护电路。它包括：电池保护电路、移动终端和电池组，电池保护电路入口Vin2端接电池组高电压端，电池保护电路的GND3端接电池组的低电压端；电池保护电路出口Vout端连接到移动终端入口Vin端，电池保护电路的GND1端口接移动终端的GND2端口，给移动终端供电，电池保护电路的SR端口连接到移动终端的ST端，监视移动终端计时开关键K3的动作，实现移动终端供电、断电、重启功能。本发明能减少漏电，省去一些电子元件，并减小电路体积。

Description

一种带防止漏电功能的电池保护电路

技术领域

本发明型涉及低功耗领域，尤其涉及一种带防止漏电功能的电池保护电路，减少由不可插拔电池供电的移动终端的电池漏电产生的功耗。

背景技术

目前随着移动终端设备性能的增强，越来越多的高端移动终端使用不可插拔的电池包，例如iphone、iPAD等。但随之而来的电池漏电问题就变得非常棘手。由于移动终端电池不可插拔，设备出厂后，可能需要在仓库中放置几个月甚至一年的时间，此时虽然设备处于关机状态，但终端仍然有一个大阻抗存在，因此漏电仍然存在，电池会通过移动终端慢慢放电，最终用户拿到设备时，电池可能已经没电甚至损坏。

于是，各大移动终端厂商开始寻找解决方案，目前，通用的解决方案是，在移动终端内部加入一个智能电池开关的集成电路，电池通过这个开关给移动终端供电。该电路主要根据移动终端的开关机状态和用户的需求，通过切断功率开关来防止漏电发生。例如以仙童公司的型号为FTL75939芯片为主控芯片的电池保护电路，原理图如图1所示。FTL75939的电路实现包括电池保护电路(1')，功率开关(2')，移动终端(3')和电池组(4')构成。使用不可插拔电池的移动终端(3')在长时间不使用时（如库存时），需要切断电池的供电，以保证电池不会在长时间不用的情况下放电，致使电池组(4')过放损坏。图1电路通过在供电回路中加入一个功率开关(2')来实现防止漏电。当移动终端(3')长时间不使用时，功率开关(2')断开，切断供电回路。功率开关(2')引脚SR可以跟踪移动终端(3')开关键K3的动作，实现移动终端供电、断电、重启的功能。

该电路虽然能够有效解决电池的漏电问题，但是在电池供电回路中引入的功率开关(2')具有导通电阻Ron，将在电路中产生能量损失。同时该功率开关(2')在电路切断后依然保持工作，也引入了关机状态的能量损耗，最后，多加入功率开关(2')电路也增加了移动终端的面积和体积。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种带防止漏电功能的电池保护电路，能省去一些电子元件，减少耗电。

为达到以上目的，本发明采用下述技术方案：

一种带防止漏电功能的电池保护电路，包括电池保护电路、移动终端和电池组，其特征在于：电池保护电路入口Vin2端接电池组高电压端，电池保护电路的GND3端接电池组的低电压端；电池保护电路出口Vout端连接到移动终端入口Vin端，电池保护电路的GND1端口接移动终端的GND2端口，给移动终端供电，电池保护电路的SR端口连接到移动终端的ST端，监视移动终端计时开关键K3的动作，实现移动终端供电、断电、重启功能，同时用于对电池组进行低压、过压、过流保护。

进一步地，所述的电池保护电路包括电池保护芯片、唤醒电路，放电控制开关K1、充电控制开关K2和上拉电阻R01，电池保护芯片的VDD引脚接电池组高电平端，VSS引脚接电池组低电平端，MS引脚接模式选择信号，AWAKE引脚接唤醒电路，SR0引脚接上拉电阻R01一端，R01另一端接到电池组高电平端，DO引脚接放电控制开关K1，CO引脚接充电控制开关K2；放电控制开关K1和充电控制开关K2串接在电池保护电路的入口Vin2端与出口Vout端之间的高电平线路上；电池保护芯片中有计时器T，用于计时开关键K3按下的时间来控制K1、K2触发导通或关断。计时器T的触发类型可以是沿触发或者电平触发。当移动终端处于切断电源状态时，开关键K3按下，触发计时器T计时，当时长大于Ton时，电池保护电路导通放电控制开关K1和充电控制开关K2，给移动终端供电；当移动终端处于被供电状态时，开关键K3按下，触发计时器T计时，当时长大于Toff时，电池保护电路关断放电控制开关 K1，切断给移动终端的供电；当移动终端处于被供电状态时，开关键K3按下，触发计时器T计时，当时长超过Toff时，电池保护电路关断放电控制开关K1，继续保持开关键K3按下，计时器T重新计时，当时长超过Treset时，电池保护电路导通放电控制开关K1和充电控制开关K2，实现重启功能。电池保护芯片的MS引脚提供了多模式选择功能，当MS引脚连接到高电平时，系统处于正常工作模式。当MS引脚连接到低电平时，系统处于工厂测试模式，可以在出厂检查时方便地检测出电池保护电路系统是否正常。电池保护芯片的AWAKE引脚提供了唤醒功能，当电池保护电路处于漏电保护状态时（即放电控制开关K1关闭），此时如果用户插入充电器，AWAKE引脚通过或门接收到Charge_in信号，则立即退出漏电保护状态（即放电控制开关K1导通），然后，充电器就可以给电池正常充电；唤醒电路中Awake1信号用于其他需要唤醒电路的情况。

进一步地，所述电池保护电路包括电池保护芯片、唤醒电路、放电控制开关K1、充电控制开关K2和下拉电阻R02，电池保护电路芯片的VDD引脚接电池组高电平端，VSS引脚接电池组低电平端，MS引脚接模式选择信号，AWAKE引脚接唤醒电路；SR0引脚接下拉电阻R02，下拉电阻R02另一端接到电池组低电平端，DO引脚接放电控制开关K1，CO引脚接充电控制开关K2；放电控制开关K1和充电控制开关K2串接在电池保护电路的GND3端与GND1端之间的低电平线路上；通过移动终端开关键K3按下使电池保护电路SR引脚电平变高，触发电池保护电路计时；电池保护芯片中有计时器T，用于计时开关K3按下的时间来控制K1、K2触发导通或关断。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：

本发明所采用的技术方案是：本发明采用的电路结构，能够省略图1中的功率开关(2')，其功能通过电池包充放电开关复用实现。为了保护移动终端电池包的安全工作，电池包内都包含一块电池包保护电路，其可以在电池过压、低压、过流和高温情况下，及时切断电池的充电或者放电回路，保护电池安全。

由于电池包保护电路芯片中含有切断供电回路的开关，本发明就是利用此开关，在移动终端长久关机的情况下，切断供电回路，防止电池漏电。此开关原本是在电池电压低至电池临界电压时，切断供电回路保护电池安全，因此加入对移动终端开关键的监控电路，当检测到切断回路的触发指令时，电池保护电路发出指令切断供电开关。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过开关复用，省去了移动中断内部的电池开关，从而在回路中省去了一个串联电阻，节约能量。同时，智能控制部分电路放在了电池保护电路中，能够省去一块集成电路，从而在移动终端关机时，减少了一个耗电单元。最后，省去一块集成电路也有助于减少移动终端的发热、体积和面积。

附图说明

图1为：目前使用的电池保护电路和防止电池漏电的电路。

图2为：本发明使用的一种带防止漏电功能的电池保护电路；(a)控制开关位于供电回路高电压段实现电路图；(b)控制开关位于供电回路低电压端实现电路图。

图3为：本发明框架各功能实现时序图；(a)开机时序；(b)切断供电开关关机时序；(c)切断供电式重启时序；(d)充电唤醒时序。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行说明。

实施例一：

参见图2(a)，本带防止漏电功能的电池保护电路，包括电池保护电路(1)、移动终端(2) 和电池组(3)，其特征在于：电池保护电路(1)入口Vin2端接电池组(3)高电压端，电池保护电路(1)的GND3端接电池组(3)的低电压端；电池保护电路(1)出口Vout端连接到移动终端(2)入口Vin端，电池保护电路(1)的GND1端口接移动终端(2)的GND2端口，给移动终端(2)供电，电池保护电路(1)的SR端口连接到移动终端(2)的ST端，监视移动终端(2)计时开关键K3的动作，实现移动终端(2)供电、断电、重启功能。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：

所述电池保护电路(1)包括电池保护芯片(101)、唤醒电路(102)，放电控制开关K1、充电控制开关K2和上拉电阻R01。电池保护芯片(101)的VDD引脚接电池组(3)高电平端，VSS引脚接电池组(3)低电平端，MS引脚接模式选择信号，AWAKE引脚接唤醒电路(102)，SR0引脚接上拉电阻R01一端，R01另一端接到电池组(3)高电平端，DO引脚接放电控制开关K1，CO引脚接充电控制开关K2；放电控制开关K1和充电控制开关K2串接在电池保护电路(1)的入口Vin2端与出口Vout端之间的高电平线路上；电池保护芯片(101)中有计时器T，用于计时开关键K3按下的时间来控制K1、K2触发导通或关断。

实施例三：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：

参见图2(b)，所述电池保护电路(1)包括电池保护芯片(101)、唤醒电路(102)、放电控制开关K1、充电控制开关K2和下拉电阻R02，所述电池保护电路芯片(101)的VDD引脚接电池组(3)高电平端，VSS引脚接电池组(3)低电平端，MS引脚接模式选择信号，AWAKE引脚接唤醒电路(102)；SR0引脚接下拉电阻R02，下拉电阻R02另一端接到电池组(3)低电平端，DO引脚接放电控制开关K1，CO引脚接充电控制开关K2；放电控制开关K1和充电控制开关K2串接在电池保护电路(1)的GND3端与GND1端之间的低电平线路上；通过移动终端(2)开关键K3按下使电池保护电路(1)SR引脚电平变高，触发电池保护电路(1)计时；电池保护芯片(101)中有计时器T，用于计时开关K3按下的时间来控制K1、K2触发导通或关断。

实施例四：

本实施例与实施例二基本相同，特别之处是：

参见图2(a)，示出了一种防止漏电功能的电池保护电路的示意图，当移动终端(2)处于切断电源状态，若开关键K3按下，SR引脚电平变低，计时器T开始工作计时（计时期间保持开关键K3按下状态），当时长大于Ton时，即给DO引脚和CO引脚均输出低电平，放电控制开关K1和充电控制开关K2均导通，电池组(3)给移动终端(2)供电，然后移动终端(2)开始开机操作，此功能时序如图3(a)所示。当移动终端(2)处于供电(包括开机和供电情况下的关机)状态时，若开关键K3按下，SR引脚电平变低，计时器T开始工作计时（计时期间保持开关键按下状态），当时长大于Toff时，即给DO引脚输出高电平，放电控制开关 K1关断，从而实现了电池组(3)切断给移动终端(2)供电的功能。这个功能可以使用在移动终端(2)即将长时间不使用的情况下，或者移动终端(2)处于死机状态，用户失去对操作系统的控制，由于无法抠下电池，便可采用这种方式强制关机，此功能时序如图3(b)所示。当移动终端(2)处于供电(包括开机和供电情况下的关机)状态时，若开关键K3按下，SR引脚电平变低，计时器T开始工作计时（计时期间保持开关键按下状态），时长超过Toff，电池保护电路(1)切断电池组(3)给移动终端(2)供电，若继续按住开关键K3不放，计时器T将从切断供电时刻重新计时，当时长超过Treset时，即给DO引脚和CO引脚均输出低电平，放电控制开关K1和充电控制开关均导通，电池组(3)给移动终端(2)重新供电，然后移动终端开始开机操作，到此，通过长按开关键K3时间超过Toff+Treset，实现了移动终端重启功能。此功能一般用于移动终端失去对操作系统的控制时，以此方式强制系统关机后重启，此功能时序如图3(c)所示。

图2(a)中电池保护芯片101的AWAKE引脚提供了充电唤醒功能，当电池保护电路处于漏电保护状态时（即放电控制开关K1关闭），此时如果用户插入充电器，AWAKE引脚通过或门接收到Charge_in信号，则立即退出漏电保护状态（即放电控制开关K1导通），然后，充电器就可以给电池正常充电；当用户拔出充电器后，AWAKE引脚上Charge_in信号消失，电池保护电路将切断K1，又回到原来的漏电保护状态。此功能时序图如图3(d)所示。图2(a)中的电池保护芯片101的MS引脚提供了多模式选择功能，当MS引脚连接到高电平时，系统处于正常工作模式，其工作方式及时序图如上文所示。当MS引脚连接到低电平时，系统处于工厂测试模式，工厂测试模式时：当移动终端(2)开机时，SR引脚接收到N1个短脉冲，电池保护电路(1)将忽略Ton，立即给移动终端(2)供电；当移动终端(2)需要切断电源关机时，SR引脚接收到N2个短脉冲，电池保护电路(1)将忽略Toff，立即切断供电，移动终端(2)掉电关机；当移动终端(2)需要切断供电式重启时，SR引脚接收到N3个短脉冲，电池保护电路(1)将忽略他Treset，直接进入移动终端(2)切断供电后重启模式。

实施例五：

本实施例与实施例三基本相同，特别之处是：

参见图2(b)，示出了一种控制开关位于供电回路低电压端实现电路图，当移动终端(2)处于切断电源状态，若开关键K3按下，SR引脚电平变高，计时器T开始工作计时（计时期间保持开关键K3按下状态），当时长大于Ton时，即给DO引脚和CO引脚均输出高电平，放电控制开关K1和充电控制开关K2均导通，电池组(3)给移动终端(2)供电，然后移动终端(2)开始开机操作。当移动终端(2)处于供电(包括开机和供电情况下的关机)状态时，若开关键K3按下，SR引脚电平变高，计时器T开始工作计时（计时期间保持开关键按下状态），当时长大于Toff时，即给DO引脚输出低电平，放电控制开关 K1关断，从而实现了电池组(3)切断给移动终端(2)供电的功能。当移动终端(2)处于供电(包括开机和供电情况下的关机)状态时，若开关键K3按下，SR引脚电平变高，计时器T开始工作计时（计时期间保持开关键按下状态），时长超过Toff，电池保护电路(1)切断电池组(3)给移动终端(2)供电，若继续按住开关键K3不放，计时器T将从切断供电时刻重新计时，当时长超过Treset时，即给DO引脚和CO引脚均输出高电平，放电控制开关K1和充电控制开关均导通，电池组(3)给移动终端(2)重新供电，然后移动终端开始开机操作，到此，通过长按开关键K3时间超过Toff+Treset，实现了移动终端重启功能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明的限制，任何熟悉本专业的技术人员都可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种带防止漏电功能的电池保护电路，包括电池保护电路(1)、移动终端(2) 和电池组(3)，其特征在于：电池保护电路(1)入口Vin2端接电池组(3)高电压端，电池保护电路(1)的GND3端接电池组(3)的低电压端；电池保护电路(1)出口Vout端连接到移动终端(2)入口Vin端，电池保护电路(1)的GND1端口接移动终端(2)的GND2端口，给移动终端(2)供电，电池保护电路(1)的SR端口连接到移动终端(2)的ST端，监视移动终端(2)计时开关键K3的动作，实现移动终端(2)供电、断电、重启功能。

2.根据权利要求1所述的一种带防止漏电功能的电池保护电路，其特征在于：所述电池保护电路(1)包括电池保护芯片(101)、唤醒电路(102)，放电控制开关K1、充电控制开关K2和上拉电阻R01；电池保护芯片(101)的VDD引脚接电池组(3)高电平端，VSS引脚接电池组(3)低电平端，MS引脚接模式选择信号，AWAKE引脚接唤醒电路(102)，SR0引脚接上拉电阻R01一端，R01另一端接到电池组(3)高电平端，DO引脚接放电控制开关K1，CO引脚接充电控制开关K2；放电控制开关K1和充电控制开关K2串接在电池保护电路(1)的入口Vin2端与出口Vout端之间的高电平线路上；电池保护芯片(101)中有计时器T，用于计时开关键K3按下的时间来控制K1、K2触发导通或关断。

3.根据权利要求1所述的一种带防止漏电功能的电池保护电路，其特征在于：所述电池保护电路(1)包括电池保护芯片(101)、唤醒电路(102)、放电控制开关K1、充电控制开关K2和下拉电阻R02，所述电池保护电路芯片(101)的VDD引脚接电池组(3)高电平端，VSS引脚接电池组(3)低电平端，MS引脚接模式选择信号，AWAKE引脚接唤醒电路(102)，SR0引脚接下拉电阻R02，下拉电阻R02另一端接到电池组(3)低电平端，DO引脚接放电控制开关K1，CO引脚接充电控制开关K2；放电控制开关K1和充电控制开关K2串接在电池保护电路(1)的GND3端与GND1端之间的低电平线路上；通过移动终端(2)开关键K3按下使电池保护电路(1)SR引脚电平变高，触发电池保护电路(1)计时；电池保护芯片(101)中有计时器T，用于计时开关K3按下的时间来控制K1、K2触发导通或关断。