CN109494687A - 双重保护控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种双重保护控制电路，应用于电池上，包括电池正极连接端、电池负极连接端、第一保护电路和第二保护电路；第一保护电路与第二保护电路并联连接在电池正极连接端和电池负极连接端之间；第一保护电路包括第一保护芯片和第一控制MOS管组，第一保护芯片用于监测电池的工作值，第一保护芯片与第一控制MOS管组电连接；第二保护电路包括第二保护芯片和第二控制MOS管组，第二保护芯片用于监测电池的工作值，第二保护芯片与第二控制MOS管组电连接。本申请可控制电池的一次保护和二次保护单独工作，测试功能完整性全面提高，当电池生产测试端进行了全面测试及拦截后，杜绝了第二保护电路生产不良的问题流出，提升了产品安全性。

Description

双重保护控制电路

技术领域

本发明涉及手机电池应用设计保护领域，具体涉及一种双重保护控制电路。

背景技术

目前旗舰手机快充技术已是标配，手机快充电功率达到20W。在同时满足大电流快充技术及安规认证的平衡点，电池的PARK保护电路中大规模使用双重IC保护电路(双重保护电路因使用MOS作为开关器件，总回路内阻小，可安全通过大电流，二次保护使用IC进行控制，保护功能全面，且满足各种安规认证要求，保护功能较复杂)，但二次保护IC的保护参数较在一次IC保护稍高，当一次保护参数失效情况下，电池保护启动二次保护，但在实际生产成品电池的管理过程中，因任何测试手段均只能激发一次保护，因此二次保护在实际生产过程中有失效但不能测试发现的可能性，手机电池属于高安全性应用产品，在实际生产成品过程中，不能对二次功能进行检测，对电池生产及应用均有隐性安全风险。

发明内容

本发明提出一种双重保护控制电路，旨在解决成品电池生产测试过程中只能测试一次保护回路，不能激发测试二次保护回路的问题。

本发明提出一种双重保护控制电路，应用于电池上，包括电池正极连接端、电池负极连接端、第一保护电路和第二保护电路；第一保护电路与第二保护电路并联连接在电池正极连接端和电池负极连接端之间；第一保护电路包括第一保护芯片和第一控制MOS管组，第一保护芯片用于监测电池的工作值，第一保护芯片与第一控制MOS管组电连接，并用于控制第一控制MOS管组的开关，对电池进行一次保护；第二保护电路包括第二保护芯片和第二控制MOS管组，第二保护芯片用于监测电池的工作值，第二保护芯片与第二控制MOS管组电连接，并用于控制第二控制MOS管组的开关，对电池进行二次保护；第一保护芯片和第二保护芯片分别都包括一个引脚，且所述引脚互为反相器；电池的工作值低于预设门限值时，第一保护芯片控制第一控制MOS管组工作，第二保护芯片控制第二控制芯片MOS管组断开，第二保护芯片对电池进行的二次保护失效，第一保护芯片对电池进行一次保护；电池的工作值高于预设门限值时，第二保护芯片控制第二控制MOS管组工作，第一保护芯片控制第一控制MOS管组断开，第一保护芯片对电池进行的一次保护失效，第二保护芯片对电池进行二次保护。

进一步地，第一保护芯片包括第一控制端和第二控制端；第二保护芯片包括第三控制端和第四控制端；第一控制端和第三控制端用于过放、过流以及短路控制；第二控制端和第四控制端用于过充控制。

进一步地，第一控制MOS管组包括第一控制MOS管和第二控制MOS管；第一控制MOS管和第二控制MOS管一次分别与第一控制端和第二控制端电连接；第二控制MOS管组包括第三控制MOS管和第四控制MOS管；第三控制MOS管和第四控制MOS管一次分别与第三控制端和第四控制端电连接。

进一步地，第一保护芯片与第二保护芯片分别都包括电压接口和接地接口；第一保护芯片的电压接口和接地接口之间连接第一电容；第二保护芯片的电压接口和接地接口之间连接第二电容。

进一步地，第一保护芯片和第二保护芯片分别都包括一个引脚，第一保护芯片包括的一个引脚为第一互锁引脚；第二保护芯片包括的一个引脚为第二互锁引脚；第一互锁引脚与第二互锁引脚互为反相器。

进一步地，双重保护控制电路还包括测试端口，测试端口包括正极引脚和负极引脚，且分别与第一保护电路和第二保护电路并联的连接处电连接。

进一步地，测试端口还包括控制互锁引脚，控制互锁引脚分别与第一互锁引脚和第二互锁引脚电连接，且用于对第一保护芯片和第二保护芯片输入电压。

进一步地，第一互锁引脚与控制互锁引脚电连接之间还连接有第七电阻。

进一步地，第一保护芯片和第二保护芯片分别都包括检测端口，检测接口用于检测电池异常状态有无解除。

进一步地，第一保护电路还包括第一电阻，第一电阻的一端与电池正极连接端连接，另一端与第一保护芯片的电压接口连接；第二保护电路还包括第二电阻，第二电阻的一端与电池正极连接端连接，另一端与第二保护芯片的电压接口连接。

本发明有益效果：本申请在测试端口新增控制互锁引脚，在实际生产过程中，当外部的负载为双重保护控制电路输送一个信号后，可自由控制一次保护和二次保护单独工作，测试功能完整性全面提高，当电池生产测试端进行了全面测试及拦截后，杜绝了第二保护电路生产不良的问题流出，全面提升了产品安全性。

附图说明

图1本发明双重保护控制电路一实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参照图1，提出本发明双重保护控制电路一实施例，应用于电池上，包括电池正极连接端B+、电池负极连接端B-、第一保护电路1和第二保护电路2；第一保护电路1与第二保护电路2并联连接在电池正极连接端B+和电池负极连接端B-之间；第一保护电路1包括第一保护芯片U1和第一控制MOS管组Q1，第一保护芯片U1用于监测电池的工作值，第一保护芯片U1与第一控制MOS管组Q1电连接，并用于控制第一控制MOS管组Q1的开关，对电池进行一次保护；第二保护电路2包括第二保护芯片U2和第二控制MOS管组Q2，第二保护芯片U2用于监测电池的工作值，第二保护芯片U2与第二控制MOS管组Q2电连接，并用于控制第二控制MOS管组Q2的开关，对电池进行二次保护；电池的工作值低于预设门限值时，第一保护芯片U1控制第一控制MOS管组Q1工作，第二保护芯片U2控制第二控制MOS管组Q2断开，第二保护芯片U2对电池进行的二次保护失效，第一保护芯片U1对电池进行一次保护；电池的工作值高于预设门限值时，第二保护芯片U2控制第二控制MOS管组Q2工作，第一保护芯片U1控制第一控制MOS管组Q1断开，第一保护芯片U1对电池进行的一次保护失效，第二保护芯片U2对电池进行二次保护。在同时满足大电流快充技术及安规认证，电池的保护电路中大规模使用双重保护控制电路，在第一保护电路1的一次保护失效的情况下会启动第二保护电路2的二次保护，因此成品电池在生产完成后，需对电池的第一保护电路1和第二保护电路2的功能进行测试，外部的负载判断其第一保护电路1和第二保护电路2是否失效，在测试过程中通过负载对电池的工作值进行调整，通过电池的不同工作值，来分别激发第一保护电路1和第二保护电路2的保护动作，进而可以判断第一保护电路1和第二保护电路2是否存在测试及应用安全隐患。

第一保护芯片U1包括第一控制端DOUT1和第二控制端COUT1；第二保护芯片U2包括第三控制端DOUT2和第四控制端COUT2；第一控制端DOUT1和第三控制端DOUT2用于过放、过流以及短路控制；当电池出现过充的情况时，第二控制端COUT1或第四控制端COUT2就会启动工作；当电池出现过放、过流以及短路的情况时，第一控制端DOUT1或第三控制端DOUT2就会启动工作，对电池进行保护，使电池恢复正常工作状态；即当第一保护芯片U1对电池进行一次保护时；当出现过充的情况时，第二控制端COUT1工作，第一控制端DOUT1、第三控制端DOUT2和第四控制端COUT2不工作；当出现过放、过流以及短路的情况时，第一控制端DOUT1工作，第二控制端COUT1、第三控制端DOUT2和第四控制端COUT2不工作；当第二保护芯片U2对电池进行二次保护时；当出现过充的情况时，第四控制端COUT2工作，第一控制端DOUT1、第二控制端COUT1和第三控制端DOUT2不工作；当出现过放、过流以及短路的情况时，第三控制端DOUT2工作，第一控制端DOUT1、第二控制端COUT1和第四控制端COUT2不工作。

第一控制MOS管组Q1包括第一控制MOS管Q11和第二控制MOS管Q12；第一控制MOS管Q11和第二控制MOS管Q12依次分别与第一控制端DOUT1和第二控制端COUT1电连接；第二控制MOS管组Q2包括第三控制MOS管Q21和第四控制MOS管Q22；第三控制MOS管Q21和第四控制MOS管Q22一次分别与第三控制端DOUT2和第四控制端COUT2电连接。在本实施例中，第一控制端DOUT1和第三控制端DOUT2分别通过对第一控制MOS管Q11和第三控制MOS管Q21的开关控制进而实现对过放、过流以及短路控制；第二控制端COUT1和第四控制端COUT2分别通过对第二控制MOS管Q12和第四控制MOS管Q22的开关控制进而实现过充控制；即当第一保护芯片U1对电池进行一次保护时；当出现过充的情况时，第二控制端COUT1工作，第二控制端COUT1控制第二控制MOS管Q12闭合；第一控制端DOUT1、第三控制端DOUT2和第四控制端COUT2不工作，且依次分别控制第一控制MOS管Q11、第三控制MOS管Q21和第四控制MOS管Q22断开；当出现过放、过流以及短路的情况时，第一控制端DOUT1工作，第一控制端DOUT1控制第一控制MOS管Q11闭合；第二控制端COUT1、第三控制端DOUT2和第四控制端COUT2不工作，且依次分别控制第二控制MOS管Q12、第三控制MOS管Q21和第四控制MOS管Q22断开；当第二保护芯片U2对电池进行二次保护时；当出现过充的情况时，第四控制端COUT2工作，第四控制端COUT2控制第四控制MOS管Q22闭合；第一控制端DOUT1、第二控制端COUT1和第三控制端DOUT2不工作，且依次分别控制第一控制MOS管Q11、第二控制MOS管Q12和第三控制MOS管Q21断开；当出现过放、过流以及短路的情况时，第三控制端DOUT2工作，第三控制端DOUT2控制第三控制MOS管Q21闭合；第一控制端DOUT1、第二控制端COUT1和第四控制端COUT2不工作，且依次分别控制第一控制MOS管Q11、第二控制MOS管Q12和第四控制MOS管Q22断开。

第一保护芯片U1与第二保护芯片U2分别都包括电压接口VDD和接地接口VSS；第一保护芯片U1的电压接口VDD和接地接口VSS之间连接第一电容C1；第二保护芯片U2的电压接口VDD和接地接口VSS之间连接第二电容C2。由于电容两端电压不能突变，起瞬间稳压和滤波作用，因此连接第一电容C1和第二电容C2分别防止由于电压突变导致与其对应的第一保护芯片U1和第二保护芯片U2损坏，分别对第一保护电路1和第二保护电路2起保护作用。

第一保护芯片U1还包括第一互锁引脚DS1；第二保护芯片U2还包括第二互锁引脚DS2；第一互锁引脚DS1与第二互锁引脚DS2互为反相器。在本实施例中，由于第一互锁引脚DS1与第二互锁引脚DS2互为反相器，因此在第一保护芯片U1工作时，第二保护芯片U2停止工作，反之，在第二保护芯片U2工作时，第一保护芯片U1停止工作，进而在分别测试第一保护电路1和第二保护电路2是否启动保护时，彼此之间不会产生干扰，避免出现误判的情况。

双重保护控制电路还包括测试端口3，测试端口3包括正极引脚P+和负极引脚P-，且分别与第一保护电路1和第二保护电路2并联的连接处电连接。在测试过程中，只需将外部的负载与测试端口3连接就可对双重保护电路进行检测，通过正极引脚P+和负极引脚P-对电池正极连接端B+和电池负极连接端B-进行充电，在不充电时，电池正极连接端B+和电池负极连接端B-也可以通过正极引脚P+和负极引脚P-向外部的负载进行放电，测试端口3的正极引脚P+和负极引脚P-各包括1个或多个，在此不做限制，在本实施例中，测试端口3的正极引脚P+和负极引脚P-优选的各包括3个，因为充电电流比较大，多个正极引脚P+和负极引脚P-可以减少内阻，杜绝焊接及接触不良。

测试端口3还包括控制互锁引脚DS3，控制互锁引脚DS3分别与第一互锁引脚DS1和第二互锁引脚DS2电连接，且用于对第一保护芯片U1和第二保护芯片U2输入电压。通过控制互锁引脚DS3输入不同的电压，改变电池的工作值，进而可以激发第一保护电路1或者第二保护电路2进行保护动作，从而根据第一保护电路1或者第二保护电路2进行保护动作可以判断第一保护电路1的一次保护或者第一保护电路1的二次保护是否失效，对第一保护电路1和第二保护电路2都可监测。

在本实施例中，通过测试端口3对第一保护电路1和第二保护电路2的测试过程如下：

通过测试端口3上的控制互锁引脚DS3上的电压变化来达到测试目的，控制互锁引脚DS3上无电压输入，第一保护芯片U1和第二保护芯片U2各种功能正常。

当控制互锁引脚DS3上输入高电压，高电平输入至第一保护芯片U1的第一互锁引脚DS1和第二保护芯片U2的第二互锁引脚DS2，控制第二保护芯片U2进入测试状态，各种保护功能状态正常启动保护；控制第一保护芯片U1进行测试状态，第一保护芯片U1控制第一控制端DOUT1和第二控制端COUT1，持续输出高电平，第一控制MOS管组Q1正常打开，各种保护功能失效；此时测试中仅第二保护芯片U2及第二控制MOS管组Q2启动保护，可测试二次保护功能。

当控制互锁引脚DS3上输入低电压，低电平输入至第一保护芯片U1的第一互锁引脚DS1和第二保护芯片U2的第二互锁引脚DS2，控制第二保护芯片U2进入测试状态，第二保护芯片U2控制第三控制端DOUT2和第四控制端COUT2，持续输出高电平，第二控制MOS管组Q2正常打开，各种保护功能失效；控制第一保护芯片U1进入测试状态，各种保护功能状态正常启动保护；此时测试中仅第一保护芯片U1及第一控制MOS管组Q1启动保护，可测试一次保护功能，不受二次保护影响。

撤销控制互锁引脚DS3上的电压，第一保护芯片U1及第二保护芯片U2正常工作状态，保护功能全面启动保护。

第一互锁引脚DS1与控制互锁引脚DS3电连接之间还连接有第七电阻R7。在本实施例中，第七电阻R7起分压的作用，并且可以稳定电压，防止控制互锁引脚DS3输入突变的电压时，会损坏第一保护芯片U1和第二保护芯片U2。

第一保护芯片U1和第二保护芯片U2分别都包括检测端口，即第一检测端口VM1和第二检测端口VM2，用于检测电池异常状态有无解除。当检测端口检测到电池异常状态已经解除时，第一检测端口VM1就会反馈信号给第一保护芯片U1，第二检测端口VM2反馈信号给第二保护芯片U2，第一保护芯片U1及第二保护芯片U2恢复正常工作状态。

第一保护电路1还包括第一电阻R1，第一电阻R1的一端与电池正极连接端B+连接，另一端与第一保护芯片U1的电压接口VDD连接；第二保护电路2还包括第二电阻R2，第二电阻R2的一端与电池正极连接端B+连接，另一端与第二保护芯片U2的电压接口VDD连接。第一电阻R1与第二电阻R2分别为第一保护电路1和第二保护电路2的基准供电电阻，分别与第一保护芯片U1和第二保护芯片U2内部电阻构成分压电路，控制内部过充、过放电压比较器的电平翻转。

在本实施例中，测试端口3还包括温度引脚TH和识别引脚ID，分别提供温度保护功能和识别功能；测试端口3还包括主控引脚SW，在一次保护和二次保护都失效的情况下，外部的负载检测出电池有异常时，就会通过主控引脚SW关断正极引脚P+和负极引脚P-对电池正极连接端B+和电池负极连接端B-电流的输入，确保安全性。

本发明的有益效果：本申请在测试端口3新增控制互锁引脚DS3，在实际生产过程中，当外部的负载为双重保护控制电路输送一个信号后，可自由控制一次保护和二次保护单独工作，测试功能完整性全面提高，当电池生产测试端进行了全面测试及拦截后，杜绝了第二保护电路2生产不良的问题流出，全面提升了产品安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双重保护控制电路，应用于电池上，其特征在于,包括电池正极连接端、电池负极连接端、第一保护电路和第二保护电路；所述第一保护电路与所述第二保护电路并联连接在所述电池正极连接端和所述电池负极连接端之间；所述第一保护电路包括第一保护芯片和第一控制MOS管组，所述第一保护芯片用于监测所述电池的工作值，所述第一保护芯片与所述第一控制MOS管组电连接，并用于控制所述第一控制MOS管组的开关，对所述电池进行一次保护；所述第二保护电路包括第二保护芯片和第二控制MOS管组，所述第二保护芯片用于监测所述电池的工作值，所述第二保护芯片与所述第二控制MOS管组电连接，并用于控制所述第二控制MOS管组的开关，对所述电池进行二次保护；所述第一保护芯片和所述第二保护芯片分别都包括一个引脚，且所述引脚互为反相器；

所述电池的工作值低于预设门限值时，所述第一保护芯片控制所述第一控制MOS管组工作，所述第二保护芯片控制所述第二控制MOS管组断开，所述第二保护芯片对所述电池进行的二次保护失效，所述第一保护芯片对所述电池进行一次保护；

所述电池的工作值高于预设门限值时，所述第二保护芯片控制所述第二控制MOS管组工作，所述第一保护芯片控制所述第一控制MOS管组断开，所述第一保护芯片对所述电池进行的一次保护失效，所述第二保护芯片对所述电池进行二次保护。

2.根据权利要求1所述的双重保护控制电路，其特征在于，所述第一保护芯片包括第一控制端和第二控制端；所述第二保护芯片包括第三控制端和第四控制端；所述第一控制端和所述第三控制端用于过放、过流以及短路控制；所述第二控制端和所述第四控制端用于过充控制。

3.根据权利要求2所述的双重保护控制电路，其特征在于，所述第一控制MOS管组包括第一控制MOS管和第二控制MOS管；所述第一控制MOS管和所述第二控制MOS管依次分别与所述第一控制端和所述第二控制端电连接；所述第二控制MOS管组包括第三控制MOS管和第四控制MOS管；所述第三控制MOS管和所述第四控制MOS管依次分别与所述第三控制端和所述第四控制端电连接。

4.根据权利要求1所述的双重保护控制电路，其特征在于，所述第一保护芯片与所述第二保护芯片分别都包括电压接口和接地接口；所述第一保护芯片的所述电压接口和所述接地接口之间连接第一电容；所述第二保护芯片的所述电压接口和所述接地接口之间连接第二电容。

5.根据权利要求1所述的双重保护控制电路，其特征在于，所述第一保护芯片和所述第二保护芯片分别都包括一个引脚，所述第一保护芯片包括的一个引脚为第一互锁引脚；所述第二保护芯片包括的一个引脚为第二互锁引脚；所述第一互锁引脚与所述第二互锁引脚互为反相器。

6.根据权利要求5所述的双重保护控制电路，其特征在于，所述双重保护控制电路还包括测试端口，所述测试端口包括正极引脚和负极引脚，且分别与所述第一保护电路和第二保护电路并联的连接处电连接。

7.根据权利要求6所述的双重保护控制电路，其特征在于，所述测试端口还包括控制互锁引脚；所述控制互锁引脚分别与所述第一互锁引脚和第二互锁引脚电连接，且用于对所述第一保护芯片和所述第二保护芯片输入电压。

8.根据权利要求7所述的双重保护控制电路，其特征在于，所述第一互锁引脚与所述控制互锁引脚电连接之间还连接有第七电阻。

9.根据权利要求1所述的双重保护控制电路，其特征在于，所述第一保护芯片和所述第二保护芯片分别都包括检测接口，所述检测接口用于检测所述电池异常状态有无解除。

10.根据权利要求1所述的双重保护控制电路，其特征在于，所述第一保护电路还包括第一电阻，所述第一电阻的一端与电池正极连接端连接，另一端与所述第一保护芯片的电压接口连接；所述第二保护电路还包括第二电阻，所述第二电阻的一端与电池正极连接端连接，另一端与所述第二保护芯片的电压接口连接。