CN108963360A - 一种电池保护装置、锂电池以及耳机 - Google Patents

一种电池保护装置、锂电池以及耳机 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电池保护装置、锂电池以及耳机，所述电池保护装置包括：连接在电池电芯与电池外部接口间的电路保护模块，用于基于所述电芯的电压得到参考电压，并根据所述参考电压控制所述电芯的充放电状态；电压泄放模块，与所述电芯和所述电路保护模块分别电连接，用于响应于控制信号端的控制信号和所述电芯的第一电平降低所述电路保护模块的所述参考电压，本发明能够防止锂电池在过放电时，其电压出现反弹而导致耳机出现噪音的现象。

Description

一种电池保护装置、锂电池以及耳机
技术领域
本发明涉及电池保护技术领域，特别是涉及一种电池保护装置、锂电池以及耳机。
背景技术
随着锂电池技术的发展，锂电池具有可充放电、循环使用等优点被广泛应用于各个行业和领域，如科技、军事、日常电子产品、移动电源等，锂电池循环充放电时，需要在锂电池中增加一个电池保护模块对锂离子电池进行保护，防止电池的过充与过放。
然而，当将锂电池应用在耳机上时，当锂电池电芯的电量降至预设低电压时，电池保护模块会断开电芯与外部负载，防止电芯过放电。但是，由于锂电池的反弹特性，当电芯锂电池放电至预设电压下限以下时，电芯的电压会反弹，反弹至预设电压下限以上，然后继续放电至预设电压下限以下，如此反复多次，在耳塞端会产生噪音，降低客户体检。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种电池保护装置，本发明的另一个目的在于提供一种锂电池，本发明的还一个目的在于提供一种耳机，防止锂电池在过放电时，其电压出现反弹而导致耳机出现噪音的现象。
为达到上述目的，本发明第一方面提出一种电池保护装置，包括：
连接在电池电芯与电池外部接口间的电路保护模块，用于基于所述电芯的电压得到参考电压，并根据所述参考电压控制所述电芯的充放电状态；
电压泄放模块，与所述电芯和所述电路保护模块分别电连接，用于响应于控制信号端的控制信号和所述电芯的下限电压降低所述电芯的电压，使所述电芯的电压保持在所述下限电压以下。
优选地，所述电压泄放模块包括第一电阻器和第一开关元件；
所述第一电阻器的第一端与所述电芯连接，第二端与所述第一开关元件的第一端连接；
所述第一开关元件的控制端与控制信号端连接，第二端接地。
优选地，所述电压泄放模块还包括第二电阻器；
所述第二电阻器的第一端与所述电路保护模块连接，第二端与所述第一开关元件的第一端连接。
优选地，所述电压泄放模块还包括第三电阻器；
所述第三电阻器的第一端与所述控制信号端连接，第二端与所述第一开关元件的第二端连接。
优选地，所述第一开关元件为MOS晶体管。
优选地，所述第一开关元件为N型MOS晶体管或P型MOS晶体管。
优选地，所述电路保护模块用于
当所述参考电压小于等于第一电平时，断开所述电芯与外部接口，停止所述电芯的放电；
当所述参考电压大于等于第二电平时，断开所述电芯与外部接口，停止所述电芯的充电。
优选地，所述电路保护模块包括保护芯片以及串联在所述电芯与外部接口间的第二开关元件和第三开关元件；
所述保护芯片包括参考电压端、第一输出端和第二输出端；
所述第二开关元件的控制端与所述第一输出端连接，第一端与所述电芯连接，第二端与第三开关元件的第一端连接；
所述第三开关元件的控制端与所述第二输出端连接，第二端与所述外部接口连接。
本发明第二方面提出一种锂电池，包括电芯和所述的电池保护装置。
本发明第三方面提出一种耳机，包括壳体及设于所述壳体中的所述的锂电池。
本发明的有益效果如下：
本发明的电池保护装置能够在锂电池放电至电路保护模块所预设的电压下限时，通过降低电芯的电压来防止锂电池发生电压反弹的情况，该电路结构简单，易于实现，可以有效的提升产品性能，提高用户体验满意度。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的一个实施例提供的一种电池保护装置的电路图；
图2为本发明的一个实施例提供的一种可选的电池保护装置的电路图；
图3为本发明的一个实施例提供的另一种可选的电池保护装置的电路图；
图4为本发明的一个实施例提供的结合图1-图3的一种优选的电池保护装置的电路图；
图5为本发明的一个实施例提供的一种锂电池的示意图；
图6为本发明的一个实施例提供的一种耳机的示意图。
图中：100、电路保护模块；200、电压泄放模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
随着锂电池技术的发展，锂电池具有可充放电、循环使用等优点被广泛应用于各个行业和领域，如科技、军事、日常电子产品、移动电源等，锂电池循环充放电时，需要在锂离子电池中增加一个电池保护模块对锂离子电池进行保护，防止电池的过充与过放。
现有技术中当将锂电池应用在耳机上时，由于锂电池的反弹特性，当锂电池放电至下限阈值以下时，锂电池的电压会反弹，反弹至下限阈值以上，然后继续放电至下限阈值以下，如此反复多次，在耳塞端会产生噪音，降低客户体检。
为了解决以上问题，如图1所示，根据本发明的一个方面，公开了一种电池保护装置的一个具体实施例。本实施例中，电池保护装置包括电路保护模块100和电压泄放模块200。
其中，电路保护模块100连接在电池电芯与电池外部接口间，用于基于所述电芯的电压得到参考电压，并根据所述参考电压控制所述电芯的充放电状态。
电压泄放模块200，与所述电芯和所述电路保护模块100分别电连接，用于响应于控制信号端的控制信号和所述电芯的下限电压降低电芯的电压，使所述电芯的电压保持在所述下限电压以下。
如图1所示，电路保护模块100包括保护芯片以及串联在所述电芯与外部接口间的第二开关元件Q2和第三开关元件Q3，在这里，示例性的，保护芯片的型号为DW01A，需要说明的是，这里的保护芯片不仅仅限于图1所示的保护芯片，其他型号的保护芯片均在本发明的保护范围内。
具体的，在图1中，保护芯片的参考电压端(图1中的VDD端)连接电阻器R0以及电容器C1，电阻R0的第一端连接电芯输入端(图1中的BatteryPOS端)以及电池外部接口的电压输出端VBATT，电阻R0的第二端与保护芯片的参考电压端VDD连接，电容器C1的第一端与保护芯片的参考电压端VDD连接，电容器C1的第二端连接电芯输出端(图1中的Battery NEG端)，保护芯片的第一输出端(图中的DOUT端)连接第二开关元件Q2的控制端，第二开关元件Q2的第一端通过电阻器R5与电芯输出端Battery NEG连接，保护芯片的第二输出端(图中的COUT端)连接第三开关元件Q3的控制端，第三开关元件Q3的第一端与第二开关元件Q2的第二端连接，第三开关元件Q3的第二端与外部接口的接地端GND连接，保护芯片的VSS端连接电芯输出端，即接低电平，保护芯片的NC引脚为悬空，保护芯片的V-引脚通过电阻器R4与接地端GND连接。
电路保护模块100在工作时，保护芯片检测其参考电压端的参考电压，当参考电压大于等于第二电平(比如4.3V)后，保护芯片会判断锂电池发生过充，这时保护芯片会将第二输出端置于低电平，通过关闭与第二输出端相连接的第三开关元件Q3，从而能够停止电芯充电，当保护芯片检测到参考电压端的参考电压小于等于第一电平(比如2.6V)后，保护芯片将会判断发生过放电，并将第一输出端置于低电平，通过关闭与第一输出端相连接的第二开关元件Q2，从而能够停止电芯的放电，以此来达到对电芯保护的功能。
需要说明的是，这里的第一电平以及第二电平可根据用户需求进行设定。
也就是说，当电芯达到第一电平时，保护芯片会判断发生过电，从而能够停止电芯的放电，为了防止电芯的反弹特性导致耳机出现噪声，电压泄放模块200能够响应于控制信号端的控制信号以及电芯的与第一电平对应的下限电压来消耗电芯的电量，使所述电芯的电压保持在所述下限电压以下。
如图1所示，在本实施例的具体实施中，所述电压泄放模块包括第一电阻器R1和第一开关元件Q1；
所述第一电阻器R1的第一端与所述电芯连接，第二端与所述第一开关元件Q1的第一端连接；
所述第一开关元件Q1的控制端与控制信号端连接，第二端接地。
下面来介绍本实施例所述的电池保护装置的具体工作流程，电芯在放电的过程中，通过电芯充放电端进行放电，由于保护芯片的参考电压端与电芯输入端连接，所以当保护芯片检测到其参考电压端的电压下降至小于等于保护芯片所预设的第一电平时，即电芯达到下限电压，说明电芯继续放电将出现过放电的状态，保护芯片会控制第一输出端输出低电平，从而能够关闭第二开关元件Q2的导通，切断电芯的放电过程，从而电芯的电芯输入端处的电压在没有出现反弹时会保持不变。通过设置控制信号端(图1中的UVP TriggerIN端)所输出的控制信号，使电芯输入端的电压达到下限电压时，第一开关元件Q1导通，从而泄放支路导通，消耗电芯的电量，从而将电芯的电芯输入端的电压降低，防止电芯电压反弹导致电芯反复放电、断电而引入噪声，进而保证保护芯片参考电压端的电压不会出现反弹情况。其中，第一电阻器R1为泄放电阻，主要用于将输入的电压进行消耗，达到泄放的目的，使电芯的电量不会再反弹至下限电压以上。
需要说明的是，控制信号端可以为外部处理器的输出信号端口，控制信号的作用时间和电平可由处理器进行预设。
示例性的，所述第一开关元件Q1、第二开关元件Q2以及第三开关元件Q3可选用MOS晶体管。
更进一步的，所述第一开关元件Q1、第二开关元件Q2以及第三开关元件Q3可为N型MOS晶体管或P型MOS晶体管。本实施例中，仅以第一开关元件Q1、第二开关元件Q2以及第三开关元件Q3为N型MOS晶体管为例作示例性说明。
需要说明的是，本领域技术人员能够明了，各种信号的高低电平是与晶体管的型号配合才能实现对应的功能。上述实施例的高、低电平以及N型晶体管、P型晶体管仅仅是示例，相反的配合也在本发明的保护范围内，例如使得P型晶体管导通需要配合低电平信号，使得N型晶体管导通需要配合高电平信号。
另外，本发明实施例提供的晶体管可以为场效应晶体管，可以为增强型场效应晶体管，也可以为耗尽型场效应晶体管。更优选地，本发明所述的晶体管低温多晶硅TFT，能够降低制造成本和产品功耗，具有更快的电子迁移率和更小的薄膜电路面积，提高显示的分辨率和稳定性。
另外，本发明实施例提供的晶体管的第一端可以为源极，则第二端为漏极，或者反之亦然，本发明对此不作限定，可根据晶体管的类型合理选择即可。
如图2所示，在本实施例的一个可选的实施方式中，所述电压泄放模块200还包括第二电阻器R2；
所述第二电阻器R2的第一端与所述电路保护模块100连接，第二端与所述第一开关元件Q1的第一端连接。具体的，第二电阻器R2的第一端与电阻器R0、电容器C1和保护芯片的参考电压端VDD分别连接。该第二电阻器R2为限流电阻，能够起到限流的作用，以此达到保护电路的作用，
如图3所示，在本实施例的一个可选的实施方式中，所述电压泄放模块200还包括第三电阻器R3。
具体的，所述第三电阻器R3的第一端与所述控制信号端连接，第二端与所述第一开关元件Q1的第二端连接。在这里，第三电阻器R3为下拉电阻，主要用于将控制单元输出的控制电压下拉为固定电平。
如图4所示，为结合图1-图3的一个优选的实施方式。
如图5所示，根据本发明的另一方面，本实施例还公开了一种锂电池。本实施例中，锂电池包括电芯和本实施例所述的电池保护装置。
如图6所示，根据本发明的还一方面，本实施例还公开了一种耳机，本实施例中，耳机包括壳体及设于所述壳体中的如本实施例所述的锂电池。需要说明的是，在本实施例的具体实施中，本实施例中的耳机可采用无线通信的耳机也可采用有线通信的耳机，本实施例中不做限定。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种电池保护装置，其特征在于，包括：
连接在电池电芯与电池外部接口间的电路保护模块，用于基于所述电芯的电压得到参考电压，并根据所述参考电压控制所述电芯的充放电状态；
电压泄放模块，与所述电芯和所述电路保护模块分别电连接，用于响应于控制信号端的控制信号和所述电芯的下限电压降低所述电芯的电压，使所述电芯的电压保持在所述下限电压以下。
2.根据权利要求1所述的电池保护装置，其特征在于，所述电压泄放模块包括第一电阻器和第一开关元件；
所述第一电阻器的第一端与所述电芯连接，第二端与所述第一开关元件的第一端连接；
所述第一开关元件的控制端与控制信号端连接，第二端接地。
3.根据权利要求2所述的电池保护装置，其特征在于，所述电压泄放模块还包括第二电阻器；
所述第二电阻器的第一端与所述电路保护模块连接，第二端与所述第一开关元件的第一端连接。
4.根据权利要求2所述的电池保护装置，其特征在于，所述电压泄放模块还包括第三电阻器；
所述第三电阻器的第一端与所述控制信号端连接，第二端与所述第一开关元件的第二端连接。
5.根据权利要求2所述的电池保护装置，其特征在于，所述第一开关元件为MOS晶体管。
6.根据权利要求5所述的电池保护装置，其特征在于，所述第一开关元件为N型MOS晶体管或P型MOS晶体管。
7.根据权利要求1所述的电池保护装置，其特征在于，
所述电路保护模块用于
当所述参考电压小于等于第一电平时，断开所述电芯与外部接口，停止所述电芯的放电；
当所述参考电压大于等于第二电平时，断开所述电芯与外部接口，停止所述电芯的充电。
8.根据权利要求7所述的电池保护装置，其特征在于，所述电路保护模块包括保护芯片以及串联在所述电芯与外部接口间的第二开关元件和第三开关元件；
所述保护芯片包括参考电压端、第一输出端和第二输出端；
所述第二开关元件的控制端与所述第一输出端连接，第一端与所述电芯连接，第二端与第三开关元件的第一端连接；
所述第三开关元件的控制端与所述第二输出端连接，第二端与所述外部接口连接。
9.一种锂电池，其特征在于，包括电芯和如权利要求1-8任一项所述的电池保护装置。
10.一种耳机，其特征在于，包括壳体及设于所述壳体中的如权利要求9所述的锂电池。
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