CN109696599A - 用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路，包括接地的电容C0，正极与电容C0另一端连接的比较器A0，负极接地且正极与比较器A0的负极相连的基准电压VREF，一端与比较器A0输出端并接地的开关K2，一端与开关K2相连且另一端与外接的电流源相连的K1，与外接的电流源连接的开关S1，一端与开关S1相连且另一端与电容C0相连的上拉电阻R1，与上拉电阻R1相连的开关S0，以及一端接地且另一端与开关S0相连的下拉电阻R0。利用上述电路，在电池保护芯片触发相关保护检测前，通过对电容存在的检测，确保电池工作在绝对安全的环境中，同时电在池处于正常环境中时不引入静态功耗，降低了电池保护芯片的整体功耗，因此具有很高的使用价值和推广价值。

Description

用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路及检测方法
技术领域
本发明涉及一种检测电路及检测方法，具体地说，是涉及一种用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路及检测方法。
背景技术
电池保护芯片是带电池的电子设备中必不可少的一部分，用于为电池安全工作提供可靠保障，确保电池为电子设备正常提供能量，为尽可能保证电池续航时间，保护芯片静态功耗必须尽可能的小，基于上述基础，电池保护芯片提供安全可靠的保护和较小的静态功耗尤其重要。
由于电池安装使用的具体环境，比如手机，移动电源，无人机等电子设备，避免不了来回震动，同时芯片在装配时避免不了出现引脚虚焊，或者工作过程中引脚连接断开，都会对电池保护芯片能否对电池起到保护作用带来影响。因此各个引脚是否正确连接尤其重要。由于电池种类和容量的多样性，对电池的保护延时，一般通过外部引脚来灵活设置。
目前市面上的芯片中，通常都会对电池是否正确连接进行检测，然而对于设置时间的引脚却未进行检测。若该引脚出现短路时，导致在触发相关保护时，延时电路不能正常工作从而不能进行合理的保护。
如图1所示的通过外部电容设置保护时间电路，图中CT为清零信号，电池在正常工作环境中，CT信号使该电路不工作，当工作在对应的异常状态下，例如过压，过流，欠压等条件下时，会退出清零状态，电流源对电容进行充电，当电容上的电压等于基准电压VREF时，比较器A0翻转，电容放电。从而形成一个振荡器，用于对应状态的计时。若电容C0出现短路到地，则电流源I0直接流到地，则电容上的电压一直不能到VREF振荡器则不能正常工作，从而不能进入正确的保护状态；若电容C0短路到电源，则CT点电压一直为高，振荡器不能正常工作，同样影响正常保护状态，且会带来较大的静态电流。
为解决该问题本发明通过触发相关保护检测前，先进行电容是否存在进行检测，若电容存在则进行相关保护的正常流程，若检测到电容不存在，则立即关闭充放电路径，确保电池工作在绝对安全的环境中，同时在电池正常环境中时不引入静态功耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路及检测方法，主要解决现有电池保护芯片对于设置时间的延时电路引脚未进行检测而导致延时电路不能正常工作从而不能对电池进行合理保护的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路，包括接地的电容C0，正极与电容C0另一端连接的比较器A0，负极接地且正极与比较器A0的负极相连的基准电压VREF，一端与比较器A0输出端并接地的开关K2，一端与开关K2 相连且另一端与外接的电流源相连的K1，与外接的电流源连接的开关S1，一端与开关S1相连且另一端与电容C0相连的上拉电阻R1，与上拉电阻R1相连的开关S0，以及一端接地且另一端与开关S0相连的下拉电阻R0；开关K1、K2 均与比较器A0的正极相连；比较器A0还连接有清零信号CT。
一种用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路的检测方法，包括如下步骤：
(S10)当电池保护芯片被触发进入保护状态时，对电容进行充电，并在时间T0内检测电容C0上的电压值；
(S20)将电容C0的电压值通过比较器A0与基准电压VREF进行比较，若电容C0上的电压能上升到基准值，则比较器A0输出信号OB为高电平，进入步骤(S30)；否则比较器A0输出信号OB为低电平，电容C0出现短路到地，则发出电容不存在状态并关闭充放电路径；
(S30)T1时间结束后，对电容C0进行放电，并在时间T2结束前检测电容C0上的电压值；
(S40)将电压值通过比较器A0与基准电压VREF进行比较，若电容上的电压值低于基准电压VREF，则比较器A0输出信号OZ为高电平，进而认为电池保护芯片能正确进入保护状态；否则比较器A0输出信号OZ为低电平，电容 C0短路到电源，则发出电容不存在状态并关闭充放电路径。
进一步地，所述步骤(S20)中低电平OB信号通过控制开关K2断开达到关闭充放电路径。
进一步地，所述步骤(S40)中低电平OZ信号通过控制开关K1断开达到关闭充放电路径。
再进一步地，所述步骤(S10)中对电容进行充电是通过上拉电阻R1与开关S1形成的上拉通路进行的。
再进一步地，所述步骤(S30)中对电容进行放电是通过下拉电阻R0与开关S0形成的下拉通路进行的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过在外部延时设置电路增加由开关S1与上拉电阻R1形成的上拉通路，当电池保护芯片触发相应的保护时，利用上拉通路对电容进行充电，将电容电压值与基准电压VREF进行比较，判断电容是否出现短路到地的情况；再通过由开关S0和下拉电阻R0形成的下拉通路对电容进行放电，放电结束后再次将电容电压值与基准电压VREF进行比较，判断电容是否出现短路到电源的情况；由此，在触发相关保护检测前，通过对电容存在的检测，确保电池工作在绝对安全的环境中，同时电池处于正常环境中时不引入静态功耗，降低了电池保护芯片的整体功耗。
附图说明
图1为现有技术的外部延时设置电路原理图。
图2为本发明的电容短路检测电路原理图。
图3为本发明正常触发保护时开关控制信号工作时序图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图2所示，本发明公开的一种用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路，包括接地的电容C0，正极与电容C0另一端连接的比较器A0，负极接地且正极与比较器A0的负极相连的基准电压VREF，一端与比较器A0输出端并接地的开关K2，一端与开关K2相连且另一端与外接的电流源相连的K1，与外接的电流源连接的开关S1，一端与开关S1相连且另一端与电容C0相连的上拉电阻R1，与上拉电阻R1相连的开关S0，以及一端接地且另一端与开关S0相连的下拉电阻R0；开关K1、K2均与比较器A0的正极相连；比较器A0还连接有清零信号CT。
一种用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路的检测方法，包括如下步骤：
(S10)当电池保护芯片被触发进入保护状态时，对电容进行充电，并在时间T0内检测电容C0上的电压值；
(S20)将电容C0的电压值通过比较器A0与基准电压VREF进行比较，若电容C0上的电压能上升到基准值，则比较器A0输出信号OB为高电平，进入步骤(S30)；否则比较器A0输出信号OB为低电平，电容C0出现短路到地，则发出电容不存在状态并关闭充放电路径；
(S30)T1时间结束后，对电容C0进行放电，并在时间T2结束前检测电容C0上的电压值；
(S40)将电压值通过比较器A0与基准电压VREF进行比较，若电容上的电压值低于基准电压VREF，则比较器A0输出信号OZ为高电平，进而认为电池保护芯片能正确进入保护状态；否则比较器A0输出信号OZ为低电平，电容 C0短路到电源，则发出电容不存在状态并关闭充放电路径。
所述步骤(S20)中低电平OB信号通过控制开关K2断开达到关闭充放电路径。
所述步骤(S40)中低电平OZ信号通过控制开关K1断开达到关闭充放电路径。
所述步骤(S10)中对电容进行充电是通过上拉电阻R1与开关S1形成的上拉通路进行的。
所述步骤(S30)中对电容进行放电是通过下拉电阻R0与开关S0形成的下拉通路进行的。
上述步骤中各控制信号正常触发保护时的工作时序如图3所示，S2为异常状态控制信号。
通过上述的检测电路和检测方法，在触发相关保护检测前，通过对电容存在的检测，确保电池工作在绝对安全的环境中，同时电在池处于正常环境中时不引入静态功耗，降低了电池保护芯片的整体功耗，因此具有很高的使用价值和推广价值。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路，其特征在于，包括接地的电容C0，正极与电容C0另一端连接的比较器A0，负极接地且正极与比较器A0的负极相连的基准电压VREF，一端与比较器A0输出端并接地的开关K2，一端与开关K2相连且另一端与外接的电流源相连的K1，与外接的电流源连接的开关S1，一端与开关S1相连且另一端与电容C0相连的上拉电阻R1，与上拉电阻R1相连的开关S0，以及一端接地且另一端与开关S0相连的下拉电阻R0；其中，开关K1、K2均与比较器A0的正极相连；比较器A0还连接有清零信号CT。
2.如权利要求1所述的用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(S10)当电池保护芯片被触发进入保护状态时，对电容进行充电，并在时间T0内检测电容C0上的电压值；
(S20)将电容C0的电压值通过比较器A0与基准电压VREF进行比较，若电容C0上的电压能上升到基准值，则比较器A0输出信号OB为高电平，进入步骤(S30)；否则比较器A0输出信号OB为低电平，电容C0出现短路到地，则发出电容不存在状态并关闭充放电路径；
(S30)T1时间结束后，对电容C0进行放电，并在时间T2结束前检测电容C0上的电压值；
(S40)将电压值通过比较器A0与基准电压VREF进行比较，若电容上的电压值低于基准电压VREF，则比较器A0输出信号OZ为高电平，进而认为电池保护芯片能正确进入保护状态；否则比较器A0输出信号OZ为低电平，电容C0短路到电源，则发出电容不存在状态并关闭充放电路径。
3.根据权利要求2所述的用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路的检测方法，其特征在于，所述步骤(S20)中低电平OB信号通过控制开关K2断开达到关闭充放电路径。
4.根据权利要求3所述的用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路的检测方法，其特征在于，所述步骤(S40)中低电平OZ信号通过控制开关K1断开达到关闭充放电路径。
5.根据权利要求4所述的用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路的检测方法，其特征在于，所述步骤(S10)中对电容进行充电是通过上拉电阻R1与开关S1形成的上拉通路进行的。
6.根据权利要求5所述的用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路的检测方法，其特征在于，所述步骤(S30)中对电容进行放电是通过下拉电阻R0与开关S0形成的下拉通路进行的。
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