CN108429241A - 一种vcc电容和电阻内置的锂电池保护电路及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种VCC电容和电阻内置的锂电池保护电路及系统,所述锂电池保护电路包括第一静电保护模块、稳压滤波模块和第二静电保护模块,所述第一静电保护模块连接所述锂电池保护电路的输入电源端和接地端,用于泄放输入电源端和接地端之间的静电能量;所述稳压滤波模块连接所述锂电池保护电路的输入电源端和接地端,用于对输入电源端的输入电压进行滤波处理;所述稳压滤波模块还与第二静电保护模块连接,用于在锂电池反接时与第二静电保护模块形成放电回路并进行限流处理,从而保证锂电池反接后锂电池保护电路不会损坏且输入电源端的静电保护功能正常,同时使得锂电池保护系统的外围应用没有任何器件,降低了系统应用成本。

Description

一种VCC电容和电阻内置的锂电池保护电路及系统
技术领域
本发明涉及锂电池保护技术领域,特别涉及一种VCC电容和电阻内置的锂电池保护电路及系统。
背景技术
随着手机,笔记本电脑,智能玩具等便携式装备不断的普及,这类产品中有大多数都是采用锂离子电池供电,但是锂电池存在很多安全性问题,因此锂电池需要一个锂电池保护系统来增加安全可靠性。而越来越多的锂电池生产厂商在追求锂电池保护可靠性的同时,也考虑降低系统成本的问题。
图1是目前市场上常用的一种单节锂电保护系统,包括锂电池101,充/放电装置102,输入电阻R1,输入电容C1,集成了充电NMOS管Q2和放电NMOS管Q3的锂电保护芯片U1,NMOS管Q1是芯片U1输入电源端VDD到接地端GND的静电保护器件,所述输入电阻R1和输入电容C1主要是为了给锂电池保护芯片U1的输入电源端VDD提供稳压滤波作用;在给锂电池充电的情况下,锂电保护芯片U1通过检测锂电池两端电压以及流过 VM端的充电电流来控制内部充电NMOS管Q2的导通和截止;同样,在锂电池放电情况下,锂电保护芯片U1通过检测锂电池两端电压以及流过 VM端的放电电流控制内部放电NMOS管Q3的导通和截止。其中输入电阻R1和输入电容C1主要是为了给锂电保护芯片U1的输入电源端VDD提供稳压滤波作用,同时输入电阻还防止电池反接致使芯片损坏;然而此方案不仅使系统外围应用多了两个器件,同时增加了系统应用成本。
首先,如果简单的只是把输入电阻和输入电容集成进去,会带来锂电保护芯片输入电源端VDD的静电保护功能失效,或者是锂电池反接以后,即锂电池的正极接锂电保护芯片的接地端GND,锂电池的负极接锂电保护芯片U2的电源输入端VDD,锂电池保护芯片U2损坏。具体的,请参阅图2,在传统的锂电池保护芯片U2基础上简单的把输入电阻R2和输入电容C2集成进去的锂电池保护系统,但是此方案存在一个问题,就是输入电源端VDD的静电保护功能会存在失效,即如果对输入电源端VDD到接地端GND正向打静电能量,静电能量只能通过输入电阻R2再到静电保护器件NMOS管Q4泄放到接地端GND。由于输入电阻R2(百欧姆级)本身没有泄放静电能量的能力,导致做静电保护实验,所述输入电阻R2和锂电池相连接的一端会被静电能量损坏,造成锂电池保护芯片U2损坏。
进一步地,请参阅图3的另外一种方案,同样为将输入电阻R3和输入电容C3集成至锂电池保护芯片内的锂电池保护系统,而该电路结构在对锂电池保护芯片U3输入电源端VDD到接地端GND正向打静电能量,静电能量可以通过静电保护器件NMOS管Q5泄放到接地端GND,使锂电池保护芯片U3的输入电源端VDD静电保护功能正常;但是,正常应用中如果由于误操作致使锂电池301反接,即锂电池301的正极接锂电保护芯片U3的接地端GND,负极接锂电保护芯片U3的电源输入端VDD,锂电池301和锂电保护芯片U3里面静电保护器件NMOS管Q5的寄生二极管形成一个放电通路,由于此放电通路没有任何限流器件,长时间的导通会烧坏NMOS管Q5的寄生二极管,从而导致整个芯片功能失效。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种VCC电容和电阻内置的锂电池保护电路及系统,在传统的单节锂电保护系统应用上,把系统外围应用输入电阻和输入电容内置,在正常满足锂电池保护功能以外,不仅保证锂电池反接以后电路不会损坏,同时保证锂电池保护电路的输入电源端的静电保护功能正常,致使外围应用没有任何器件,从而降低系统应用成本。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
一种VCC电容和电阻内置的锂电池保护电路,所述锂电池保护电路包括第一静电保护模块、稳压滤波模块和第二静电保护模块;所述第一静电保护模块连接所述锂电池保护芯片的输入电源端和接地端,用于泄放输入电源端和接地端之间的静电能量;所述稳压滤波模块连接所述锂电池保护电路的输入电源端和接地端,用于对输入电源端的输入电压进行滤波处理;所述稳压滤波模块还与第二静电保护模块连接,用于在锂电池反接时与第二静电保护模块形成放电回路并进行限流处理。
所述的锂电池保护电路中,所述第一静电保护模块包括第一静电保护单元和第二静电保护单元,当产生正向静电能量时,所述正向静电能量从输入电源端通过第一静电保护单元和第二静电保护单元后泄放至接地端;当产生反向静电能量时,所述反向静电能量从接地端通过第二静电保护单元和第一静电保护单元后泄放至输入电源端。
所述的锂电池保护电路中,所述第一静电保护单元包括二极管,所述第二静电保护单元包括第一MOS管,所述二极管的正极连接输入电源端,所述二极管的负极连接第一MOS管的漏极,所述第一MOS管的源极、衬底和栅极均连接接地端。
所述的锂电池保护电路中,所述稳压滤波模块包括电阻和电容,所述电阻的一端连接输入电源端,所述电阻的另一端连接电容的一端和第二静电保护模块,所述电容的另一端连接接地端。
所述的锂电池保护电路中,所述第二静电保护模块包括第二MOS管,所述第二MOS管的漏极连接稳压滤波模块,所述第二MOS管的源极、衬底和栅极均连接接地端。
所述的锂电池保护电路中,所述第一MOS管为N沟道MOS管。
所述的锂电池保护电路中,所述第二MOS管为N沟道MOS管。
所述的锂电池保护电路中,还包括保护控制模块,所述保护控制模块连接所述稳压滤波模块和所述锂电池保护电路的电流检测端,所述稳压滤波模块还用于为所述保护控制模块提供供电电压,所述保护控制模块用于根据所述供电电压和当前电流检测端的充/放电电流控制充/放电功能开启或关闭。
一种锂电池保护系统,包括充/放电装置和锂电池,还包括如上所述的锂电池保护电路。
相较于现有技术,本发明提供一种VCC电容和电阻内置的锂电池保护电路及系统,所述锂电池保护电路包括第一静电保护模块、稳压滤波模块和第二静电保护模块,所述第一静电保护模块连接所述锂电池保护电路的输入电源端和接地端,用于泄放输入电源端和接地端之间的静电能量;所述稳压滤波模块连接所述锂电池保护电路的输入电源端和接地端,用于对输入电源端的输入电压进行滤波处理;所述稳压滤波模块还与第二静电保护模块连接,用于在锂电池反接时与第二静电保护模块形成放电回路并进行限流处理,从而保证锂电池反接后锂电池保护电路不会损坏以及输入电源端的静电保护功能正常,且使得锂电池保护系统的外围应用没有任何器件,从而降低系统应用成本,同时本发明提供的锂电池保护电路的结构简单,便于集成。
附图说明
图1 为现有的锂电池保护系统第一实施例的电路图;
图2 为现有的锂电池保护系统第二实施例的电路图;
图3 为现有的锂电池保护系统第三实施例的电路图;
图4为本发明提供的锂电池保护电路的结构框图;
图5为本发明提供的锂电池保护系统的电路图。
具体实施方式
鉴于现有技术中锂电池保护系统的外围存在应用器件,增加了锂电池保护系统的应用成本,本发明的目的在于提供一种VCC电容和电阻内置的锂电池保护电路及系统,不仅保证锂电池反接以后电路不会损坏,同时保证锂电池的电源输入端的静电保护功能正常,且使得锂电池保护系统的外围应用没有任何器件,从而降低系统应用成本。另外,本发明设计的锂电池保护电路的结构简单,便于集成,节约了生产制造成本。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图4和图5,本发明提供的锂电池保护电路100包括第一静电保护模块110、稳压滤波模块120和第二静电保护模块130;所述第一静电保护模块110连接所述锂电池保护电路100的输入电源端VDD和接地端GND,用于泄放输入电源端VDD和接地端GND之间的静电能量,同时在正常应用中不管锂电池正接还是反接,第一静电保护模块110都不会导通;所述稳压滤波模块120连接所述锂电池保护电路的输入电源端VDD和接地端GND,用于对输入电源端VDD的输入电压进行滤波处理;所述稳压滤波模块120还与第二静电保护模块130连接,用于在锂电池反接时与第二静电保护模块130形成放电回路并进行限流处理。
本发明通过将稳压滤波模块120集成于锂电池保护电路100内并相应的设置了第一静电保护模块110,进而通过所述第一静电保护模块110泄放输入电源端VDD和接地端GND之间的静电能量,实现所述锂电池保护电路100输入电源端VDD的静电保护功能;同时当锂电池反接时,则通过所述稳压滤波模块120和所述第二静电保护模块130形成放电回路进行限流处理,且所述稳压滤波模块120还对锂电池保护电路100的输入电压进行滤波处理,避免锂电池保护电路100的输入电源端因输出负载跳变产生浪涌电压以及锂电池保护电路100因功耗过大而受损使得锂电池保护电路100的功能失效;因此,所述锂电池保护电路100将锂电池保护系统的稳压滤波模块120集成进去的同时既能保证锂电池保护电路100输入电源端VDD的静电保护功能正常,又能够保证锂电池反接时锂电池保护电路100不会损坏,实现了锂电池保护电路100的功能正常应用,使得锂电池保护系统外围应用更加简单,减少了单节锂电池保护系统的应用成本。
进一步地,本发明所述提供的锂电池保护电路100中,所述第一静电保护模块110包括第一静电保护单元111和第二静电保护单元112,所述第一静电保护单元111的一端连接输入电源端VDD,所述第一静电保护单元111的另一端连接第二静电保护单元112的一端,所述第二静电保护单元112的另一端连接接地端GND;当产生正向静电能量时,所述正向静电能量从输入电源端VDD通过第一静电保护单元111和第二静电保护单元112后泄放至接地端GND;当产生反向静电能量时,所述反向静电能量从接地端GND通过第二静电保护单元112和第一静电保护单元111后泄放至输入电源端VDD;通过第一静电保护单元111和第二静电保护单元112完成锂电池保护电路100输入电源端VDD与接地端GND之间静电能量的泄放,实现了锂电池保护电路100输入电源端的静电保护功能,有效的避免了锂电池保护 电路100的损坏。
具体实施时,所述第一静电保护单元111包括二极管D1,所述第二静电保护单元112包括第一MOS管Q6,所述二极管D1的正极连接输入电源端VDD,所述二极管D1的负极连接第一MOS管的漏极,所述第一MOS管的源极、衬底和栅极均连接地端,当产生正向静电能量时,所述正向静电能量由输入电源端VDD输入正向二极管D1后再由第一MOS管泄放到接地端GND,进而实现正向静电能量的有效泄放;当产生反向静电能量时,静电能量由接地端GND输入第一MOS管的寄生二极管D2后再由所述二极管D1泄放到电源输入端VDD,进而实现反向静电能量的有效泄放,从而保证锂电池保护电路100输入电源端的静电保护功能;其中,所述第一MOS管Q6为N沟道MOS管,所述MOS管的源极和漏极连接有第一寄生二极管D2,能够有效的保护第一MOS管Q6进行稳定的工作。
更进一步地,所述稳压滤波模块120包括电阻R4和电容C4,所述电阻R4的一端连接输入电源端VDD,所述电阻R4的另一端连接电容C4的一端和第二静电保护模块130,所述电容C4的另一端连接接地端GND,所述电容C4和电阻R4对锂电池保护电路100的输入电压进行稳压滤波处理,为锂电池保护电路100提供稳定的工作电压,进而保证锂电池保护电路100稳定有效的工作。
具体地,所述第二静电保护模块130包括第二MOS管Q7,所述第二MOS管Q7的漏极连接电阻R4的另一端,所述第二MOS管Q7的源极、衬底和栅极均连接接地端GND,所述第二MOS管Q7为N沟道MOS管,且在第二MOS管Q7的源极和漏极之间连接第二寄生二极管D3;当锂电池反接时,所述第二MOS管Q7中的第二寄生二极管D3和电阻R4构成通路,由于电阻R4的限流作用,使得第二MOS管Q7中的第二寄生二极管D3不会因为功耗过大导致损坏,进而保证了锂电池保护电路100的正常工作,有效的保证了在锂电池反接后锂电池保护电路不会损坏。
因此,本发明所提供的锂电池保护电路100,既能够满足锂电池保护工作正常,又能够保证锂电池保护电路100的输入电源端VDD的静电保护功能正常,即能够防止静电带来的损害;同时又可以使锂电池保护系统外围应用更加简单,并且又大大减小了锂电池保护系统的应用成本。
进一步地,所述锂电池保护电路100,还包括保护控制模块140,所述保护控制模块140连接所述稳压滤波模块120和所述锂电池保护电路100的电流检测端VM,所述稳压滤波模块120还用于为所述保护控制模块140提供供电电压,所述保护控制模块140用于根据所述供电电压和当前电流检测端VM的充/放电电流控制充/放电功能开启或关闭,保证锂电池保护电路100稳定有效的工作,实现对锂电池充/放电过程的有效保护。
本发明还相应提供了一种锂电池保护系统,包括充/放电装置160和锂电池150以及锂电池保护电路,所述锂电池保护系统外围应用简单,大大减少了单节锂电池保护系统引用成本,由于上文已对该锂电池保护电路进行了详细描述,此处不再赘述。
综上所述,本发明提供的一种VCC电容和电阻内置的锂电池保护电路及系统,所述锂电池保护电路包括第一静电保护模块、稳压滤波模块和第二静电保护模块,所述第一静电保护模块连接所述锂电池保护电路的输入电源端和接地端,用于泄放输入电源端和接地端之间的静电能量;所述稳压滤波模块连接所述锂电池保护电路的输入电源端和接地端,用于对输入电源端的输入电压进行滤波处理;所述稳压滤波模块还与第二静电保护模块连接,用于在锂电池反接时与第二静电保护模块形成放电回路并进行限流处理,从而保证锂电池反接后锂电池保护电路不会损坏以及输入电源端的静电保护功能正常,同时使得锂电池保护系统的外围应用没有任何器件,从而降低系统应用成本,并且本发明提供的锂电池保护电路的结构简单,便于集成,节约成本。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种VCC电容和电阻内置的锂电池保护电路,其特征在于,所述锂电池保护电路包括第一静电保护模块、稳压滤波模块和第二静电保护模块;所述第一静电保护模块连接所述锂电池保护电路的输入电源端和接地端,用于泄放输入电源端和接地端之间的静电能量;所述稳压滤波模块连接所述锂电池保护电路的输入电源端和接地端,用于对输入电源端的输入电压进行滤波处理;所述稳压滤波模块还与第二静电保护模块连接,用于在锂电池反接时与第二静电保护模块形成放电回路并进行限流处理。
2.根据权利要求1所述的锂电池保护电路,其特征在于,所述第一静电保护模块包括第一静电保护单元和第二静电保护单元,当产生正向静电能量时,所述正向静电能量从输入电源端通过第一静电保护单元和第二静电保护单元后泄放至接地端;当产生反向静电能量时,所述反向静电能量从接地端通过第二静电保护单元和第一静电保护单元后泄放至输入电源端。
3.根据权利要求2所述的锂电池保护电路,其特征在于,所述第一静电保护单元包括二极管,所述第二静电保护单元包括第一MOS管,所述二极管的正极连接输入电源端,所述二极管的负极连接第一MOS管的漏极,所述第一MOS管的源极、衬底和栅极均连接地端。
4.根据权利要求1所述的锂电池保护电路,其特征在于,所述稳压滤波模块包括电阻和电容,所述电阻的一端连接输入电源端,所述电阻的另一端连接电容的一端和第二静电保护模块,所述电容的另一端连接接地端。
5.根据权利要求1所述的锂电池保护电路,其特征在于,所述第二静电保护模块包括第二MOS管,所述第二MOS管的漏极连接稳压滤波模块,所述第二MOS管的源极、衬底和栅极均连接接地端。
6.根据权利要求3所述的锂电池保护电路,其特征在于,所述第一MOS管为N沟道MOS管。
7.根据权利要求5所述的锂电池保护电路,其特征在于,所述第二MOS管为N沟道MOS管。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的锂电池保护电路,其特征在于,还包括保护控制模块,所述保护控制模块连接所述稳压滤波模块和所述锂电池保护电路的电流检测端,所述稳压滤波模块还用于为所述保护控制模块提供供电电压,所述保护控制模块用于根据所述供电电压和当前电流检测端的充/放电电流控制充/放电功能开启或关闭。
9.一种锂电池保护系统,包括充/放电装置和锂电池,其特征在于,还包括如权利要求1-8任意一项所述的锂电池保护电路。
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