CN106487068A - 过压保护系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种过压保护系统及方法，本发明实施例提供的过压保护系统，包括：电源；电池，所述电池的负极与所述电源的负极连接；第一正温度系数PTC热敏电阻，所述PTC热敏电阻的第一端连接电源的正极，所述PTC热敏电阻的第二端连接电池的正极，所述PTC热敏电阻的第三端接地。本发明的技术方案中，当系统检测到电池接收到的电压超过电池能承受的电压时，过压保护系统中的电路导通并开始工作，从而该电路中的PTC热敏电阻的阻值升高，电路中的电流大幅度减小，从而实现对电池的保护，提高了电池的安全性。

Description

过压保护系统及方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种过压保护系统及方法。
背景技术
现阶段，利用电能作为动力来源的产品越来越多，例如，终端、电动汽车等。技术的进步使得产品具备的功能变的多样化，使得耗电量也随之增加。由于电池的额定容量是固定的，所以为电池充电的频率也会随之增大，因此，提高充电速度成为需要解决的一个问题。
提高充电速度的方式有多种，例如，提高充电电流、提高充电电压等。当使用较大的充电电流或者充电电压为电池进行充电时，使用外部的充电器输入电能时，电池的温度会升高，当电池的温度超过电池承受的温度时，需要停止进行充电。
但是现有技术中，缺少一种过压保护的技术方案。
发明内容
本发明实施例提供一种过压保护系统及方法，提供一种对电池的过压保护方案，在电池接收到的电压超过电池能承受的电压时，过压保护系统导通电路，提高电池的安全性。
本发明实施例提供一种过压保护系统，包括：
电源；
电池，所述电池的负极与所述电源的负极连接；
第一正温度系数PTC热敏电阻，所述PTC热敏电阻的第一端连接电源的正极，所述PTC热敏电阻的第二端连接电池的正极，所述PTC热敏电阻的第三端接地。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括：第一保护芯片、第一金属-氧化物-半导体MOS管；
所述第一保护芯片包括：第一数字正电源端Vdd管脚、第一进位输出端Cout管脚和第一电压检测V-管脚；
所述第一MOS管包括栅极、源极和漏极；
所述第一Vdd管脚与所述电池的正极，所述第一Cout管脚与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一V-管脚与所述电源的负极连接；
所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极与所述PTC热敏电阻的第三端连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括：第一电阻；
所述第一电阻的第一端与所述第一Cout管脚连接，第二端与所述第一MOS管的栅极连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括：第二电阻和第一电容；
所述第二电阻的一端与所述电池的正极连接，另一端分别与所述第一Vdd管脚和第一电容的一端连接；
所述第一电容的另一端连接所述电池的负极。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括：第三电阻；
所述第三电阻的一端与所述第一V-管脚连接，另一端与所述电源的负极连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括：第二电容；
所述第二电容一端与所述第一电阻的第二端连接，还与所述第一MOS管的栅极连接；所述第二电容的另一端接地。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括：第四电阻；
所述第四电阻一端与所述第一电阻的第二端连接，还与所述第一MOS管的栅极连接；所述第四电阻的另一端接地。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括：二极管；
所述二极管的阳极与所述第一MOS管的漏极连接，所述二极管的阴极与所述PTC热敏电阻的第三端连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括：第二保护芯片、第二MOS管、第三MOS管、第三电容、第五电阻和第六电阻；
所述第二保护芯片包括：第二Vdd管脚、第二Cout管脚、数据输出Dout管脚和第二V-管脚；
所述第五电阻的一端和所述电池的正极连接，另一端分别连接所述第二Vdd管脚与第三电容的一端；
所述第三电容的另一端与所述第二MOS管的源极连接；
所述第三电容的另一端接地；
所述Dout管脚与所述第二MOS管的栅极连接；
所述第二MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极连接；
所述第二Cout管脚与所述第三MOS管的栅极连接；
所述第六电阻的一端连接所述第二V-管脚；
所述第三MOS管的源极与所述第六电阻的另一端均接地。
本发明实施例还提供一种过压保护方法，应用于如上过压保护系统中，包括：
第一保护芯片检测到电池处于充电状态时，所述第一保护芯片检测所述电池的电压；
若所述第一保护芯片检测到电池的电压大于电池电压阈值时，所述第一保护芯片向MOS管发送电压信号；
所述MOS管根据所述电压信号导通，使得PTC热敏电阻根据所述电池的电压以及所述MOS管导通后的接地电压而使得内阻升高，降低过压保护系统内电路中的电流。
本发明实施例提供的过压保护系统及方法，利用有三个连接端的PTC热敏电阻，其自身电压过大时，温度升高，随着温度升高，内阻呈阶跃性增大的特性，当系统检测到电池接收到的电压超过电池能承受的电压时，过压保护系统中的电路导通并开始工作，从而该电路中的PTC热敏电阻的阻值升高，电路中的电流大幅度减小，从而实现对电池的保护，提高了电池的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
图1为本发明实施例提供的过压保护系统的实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的过压保护系统的另一实施例的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的过压保护方法的实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
实施例一
图1为本发明实施例提供的过压保护系统的实施例的结构示意图，如图1所示，本发明实施例的过压保护系统，可以包括：电源、电池、第一PTC(Positive TemperatureCoefficient，正温度系数)热敏电阻PTC1、第一保护芯片U1、第一MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属-氧化物-半导体)管Q1。
如图1所示，电源包括电源的正极P+和电源的负极P-，电源用于在电池需要充电时为电池提供电能，在本发明实施例中，电源的正极P+和电源的负极P-可以用于表示连接外部充电器的触点，也可以表示充电器。
如图1所示，PTC热敏电阻PTC1具有三个连接端，在本发明实施例中，PTC热敏电阻PTC1用于在电池接收到的电压超过电池能承受的电压时，过压保护系统中的电路导通，PTC热敏电阻的阻值升高，电路中的电流大幅度减小，从而实现对电池的保护。
如图1所示，第一保护芯片U1包括三个管脚，分别是第一Vdd(数字正电源端)管脚、第一Cout(进位输出端)管脚和第一V-(电压检测)管脚，在本发明实施例中，第一保护芯片U1用于检测电池的状态数据，例如，电压、电流等，以及传输电路的数据、例如电压、电流等。第一MOS管Q1包括栅极、源极和漏极。其中，第一Vdd管脚用于检测电池的电压、第一Cout管脚用于传输电路中的电压和第一V-管脚用于检测电池处于充电状态还是放电状态。
如图1所示，电池的负极与电源的负极连接，PTC热敏电阻PTC1的第一端连接电源的正极，PTC热敏电阻PTC1的第二端连接电池的正极，PTC热敏电阻PTC1的第三端接地。第一Vdd管脚与电池的正极，第一Cout管脚与MOS管的栅极连接，第一V-管脚与电源的负极连接；MOS管的源极接地，MOS管的漏极与PTC热敏电阻的第三端连接。
本发明实施例提供的过压保护系统，利用有三个连接端的PTC热敏电阻PTC1，其自身具有随着温度升高，内阻呈阶跃性增大的特性，当系统检测到电池接收到的电压超过电池能承受的电压时，过压保护系统中的电路导通并开始工作，从而该电路中的PTC热敏电阻的阻值升高，电路中的电流大幅度减小，从而实现对电池的保护，提高电池的安全性，解决了现有技术中的对电池进行保护的电路，缺少一种可以实现对电池进行过压保护的问题。
上述过压保护系统的工作原理如下：
当第一V-管脚检测到电池处于充电状态时，第一Vdd管脚检测电池的电压，当第一Vdd管脚检测到电池的电压大于电池可以承受的电压时，第一Cout管脚将电路中的电压传递至第一MOS管Q1的栅极，因为第一MOS管Q1的源极接地，因此当第一MOS管Q1的栅极和源极之间的电压差值大于0，第一MOS管Q1导通。由于第一MOS管Q1的源极接地，在第一MOS管Q1导通后，使得PTC热敏电阻PTC1的第三端接地，PTC热敏电阻PTC1的第一端连接电源的正极，使得PTC热敏电阻PTC1的第一端的电压高于PTC热敏电阻PTC1的第三端的电压，PTC热敏电阻PTC1在高电压的状态下会产生热量，使得PTC热敏电阻PTC1的内阻呈现阶跃性的升高，从而阻断了电源继续输入较高的电压。并且PTC热敏电阻PTC1的作用下，与电池连接的电路中电流逐渐减小，电池接收到的电流也在逐渐减小，从而保护了电池的安全。
当电源继续输入的电压恢复正常时，PTC热敏电阻PTC1内部温度逐渐降低，阻值恢复正常，使得过压保护系统回到初始工作状态。
为了进一步地加强过压保护系统的技术效果，在一个具体的实现过程中，本发明实施例中的过压保护系统，还可以包括：第一电阻R1。
第一电阻R1的第一端与第一Cout管脚连接，第二端与MOS管Q1的栅极连接。在本发明实施例中，第一电阻R1起到分压的作用，当电源提供的电压过大时，使得第一Cout管脚输出的电压经过第一电阻R1的分压作用下，使得第一MOS管Q1的栅极电压减小，保护第一MOS管，延长第一MOS管的使用寿命。
为了进一步地加强过压保护系统的技术效果，在一个具体的实现过程中，本发明实施例中的过压保护系统，还可以包括：第二电阻R2和第一电容C1。第二电阻R2的一端与电池的正极连接，另一端分别与第一Vdd管脚和第一电容C1的一端连接；第一电容C1的另一端连接电池的负极。第二电阻R2起到分压的作用，用于防止当电源提供的电压过大时，将过压保护系统中的器件造成损坏。第一电容C1具有滤波的作用，使得过压保护系统在启动保护时，能够保持一个稳定的电压。
为了进一步地加强过压保护系统的技术效果，在一个具体的实现过程中，本发明实施例中的过压保护系统，还可以包括：第三电阻R3。第三电阻R3的一端与第一V-管脚连接，另一端与电源的负极连接。第三电阻R3与第一V-管脚连接，起到分压的作用，防止过大的电压将第一V-管脚造成损坏。
为了进一步地加强过压保护系统的技术效果，在一个具体的实现过程中，本发明实施例中的过压保护系统，还包括：第二电容C2。第二电容C2一端与第一电阻R1的第二端连接，还与第一MOS管Q1的栅极连接；第二电容C2的另一端接地。第二电容C2具有滤波的作用，使得过压保护系统在启动保护时，第一MOS管Q1的栅极与源极之间能够保持一个稳定的电压。
为了进一步地加强过压保护系统的技术效果，在一个具体的实现过程中，本发明实施例中的过压保护系统，还包括：第四电阻R4。第四电阻R4一端与第一电阻R1的第二端连接，还与第一MOS管Q1的栅极连接；第四电阻R4的另一端接地。
为了进一步地加强过压保护系统的技术效果，在一个具体的实现过程中，本发明实施例中的过压保护系统，还包括：二极管D1。二极管D1的阳极与第一MOS管Q1的漏极连接，二极管D1的阴极与PTC热敏电阻PTC1的第三端连接。在本发明实施例中，利用二极管D1的单向导通性，防止过压保护系统因内部误操作，而使得PTC热敏电阻PTC1内阻升高。
实施例二
图2为本发明实施例提供的过压保护系统另一实施例的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供的过压保护系统，在图1所示的结构基础上，还可以包括：第二保护芯片U2、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第三电容C3、第五电阻R5和第六电阻R6。
其中，第二保护芯片U2包括：第二Vdd管脚、第二Cout管脚、数据输出Dout管脚和第二V-管脚；
第五电阻R5的一端和电池的正极连接，另一端分别连接第二Vdd管脚与第三电容C3的一端；
第三电容C3的另一端与第二MOS管Q2的源极连接；
第三电容C3的另一端接地；
Dout管脚与第二MOS管Q2的栅极连接；
第二MOS管Q2的漏极与第三MOS管Q3的漏极连接；
第二Cout管脚与第三MOS管Q3的栅极连接；
第六电阻R6的一端连接第二V-管脚；
第三MOS管Q3的源极与第六电阻R6的另一端接地。
本发明实施例提供的过压保护系统，在图1所示的结构的基础上，还具有过温和过电流保护的作用。
需要说明的是，本发明实施例提供的过压保护系统可以应用于各种电池，如终端中的电池、电动汽车中的电池等。
其中，本发明实施例中所涉及的终端可以包括但不限于个人计算机(PersonalComputer，PC)、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、无线手持设备、平板电脑(Tablet Computer)、手机、MP3播放器、MP4播放器等。
实施例三
图3为本发明实施例提供的过压保护方法的实施例的流程图，如图3所示，本发明实施例中的过压保护方法可以应用于图1或图2中所示的过压保护系统中，具体可以包括如下步骤：
301、第一保护芯片检测到电池处于充电状态时，第一保护芯片检测电池的电压。
302、若第一保护芯片检测到电池的电压大于电池电压阈值时，第一保护芯片向MOS管发送电压信号。
303、MOS管根据电压信号导通，使得PTC热敏电阻根据电池的电压以及MOS管导通后的接地电压而使得内阻升高，降低过压保护系统内电路中的电流。
本发明实施例提供的过压保护方法，利用当过压保护系统中电池的电压大于电压阈值时，MOS管导通，进而使得有三个连接端的PTC热敏电阻其自身电压过大的状态下，温度升高，随着温度升高，内阻呈阶跃性增大的特性，从而该电路中的PTC热敏电阻的阻值升高，电路中的电流大幅度减小，从而实现对电池的保护，提高了电池的安全性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种过压保护系统，其特征在于，包括：
电源；
电池，所述电池的负极与所述电源的负极连接；
正温度系数PTC热敏电阻，所述PTC热敏电阻的第一端连接电源的正极，所述PTC热敏电阻的第二端连接电池的正极，所述PTC热敏电阻的第三端接地。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：第一保护芯片、第一金属-氧化物-半导体MOS管；
所述第一保护芯片包括：第一数字正电源端Vdd管脚、第一进位输出端Cout管脚和第一电压检测V-管脚；
所述第一MOS管包括栅极、源极和漏极；
所述第一Vdd管脚与所述电池的正极，所述第一Cout管脚与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一V-管脚与所述电源的负极连接；
所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极与所述PTC热敏电阻的第三端连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：第一电阻；
所述第一电阻的第一端与所述第一Cout管脚连接，第二端与所述第一MOS管的栅极连接。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：第二电阻和第一电容；
所述第二电阻的一端与所述电池的正极连接，另一端分别与所述第一Vdd管脚和第一电容的一端连接；
所述第一电容的另一端连接所述电池的负极。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：第三电阻；
所述第三电阻的一端与所述第一V-管脚连接，另一端与所述电源的负极连接。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：第二电容；
所述第二电容一端与所述第一电阻的第二端连接，还与所述第一MOS管的栅极连接；所述第二电容的另一端接地。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：第四电阻；
所述第四电阻一端与所述第一电阻的第二端连接，还与所述第一MOS管的栅极连接；所述第四电阻的另一端接地。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：二极管；
所述二极管的阳极与所述第一MOS管的漏极连接，所述二极管的阴极与所述PTC热敏电阻的第三端连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，还包括：第二保护芯片、第二MOS管、第三MOS管、第三电容、第五电阻和第六电阻；
所述第二保护芯片包括：第二Vdd管脚、第二Cout管脚、数据输出Dout管脚和第二V-管脚；
所述第五电阻的一端和所述电池的正极连接，另一端分别连接所述第二Vdd管脚与第三电容的一端；
所述第三电容的另一端与所述第二MOS管的源极连接；
所述第三电容的另一端接地；
所述Dout管脚与所述第二MOS管的栅极连接；
所述第二MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极连接；
所述第二Cout管脚与所述第三MOS管的栅极连接；
所述第六电阻的一端连接所述第二V-管脚；
所述第三MOS管的源极与所述第六电阻的另一端均接地。
10.一种过压保护方法，应用于权利要求2～9中任一项所述的过压保护系统，其特征在于，包括：
第一保护芯片检测到电池处于充电状态时，所述第一保护芯片检测所述电池的电压；
若所述第一保护芯片检测到电池的电压大于电池电压阈值时，所述第一保护芯片向MOS管发送电压信号；
所述MOS管根据所述电压信号导通，使得PTC热敏电阻根据所述电池的电压以及所述MOS管导通后的接地电压而使得内阻升高，降低过压保护系统内电路中的电流。
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