CN109768597A - 锂电池充电保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂电池充电保护电路，用于对锂电池进行二次过充保护，包括：一级过充保护电路，一端与电源的正极连接；二级过充保护电路，一端与所述一级过充保护电路另一端连接，另一端与电池的正极连接；所述二级过充保护电路包括控制单元、检测单元和触发信号锁存单元；所述检测单元一端与所述一级过充保护电路连接；所述触发信号锁存单元第一端与所述检测单元连接，第二端与所述控制单元连接，第三端与电池的正极连接；所述控制单元一端与所述一级过充保护电路连接。本发明可根据实际情况来调整参数，触发电压及释放电压具备无级可调的特点，使锂电池二次过充保护电路可以完美配合实际产品的需求参数。

Description

锂电池充电保护电路

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，特别是涉及锂电池充电保护电路。

背景技术

由于锂电池过充容易导致其发生起火、爆炸等安全隐患，所以在保护板设计时，都会额外添加一个纯硬件的二级过充保护电路。目前芯片厂商针对锂电池充电二次保护所推出的专用芯片，每款芯片所适用的电池节数是固定不变的，并且每个型号只能对应一种触发电压及释放电压，这就导致其款式型号复杂多样、兼容性差而无法与实际产品需求完美适配，同时也增加了下游厂商的采购难度。

发明内容

基于此，有必要针对锂电池二次保护的专用芯片复杂多样、兼容性差问题，提供一种锂电池充电保护电路。

一种锂电池充电保护电路，用于对锂电池进行二次过充保护，所述的锂电池充电保护电路包括：

一级过充保护电路，一端与电源的正极连接；

二级过充保护电路，一端与所述一级过充保护电路另一端连接，另一端与电池的正极连接；

所述二级过充保护电路包括控制单元、检测单元和触发信号锁存单元；

所述检测单元一端与所述一级过充保护电路连接，所述检测单元设置有用于检测电压的第一稳压芯片，当充电电压大于预设电压阈值，则所述第一稳压芯片生成触发信号发送至所述触发信号锁存单元；

所述触发信号锁存单元第一端与所述检测单元连接，第二端与所述控制单元连接，第三端与电池的正极连接，用于接收触发信号，一路传递至所述控制单元，另一路在所述触发信号锁存单元内锁存；

所述控制单元一端与所述一级过充保护电路连接，用于根据触发信号进行充电保护。

在其中一个实施例中，所述一级过充保护电路包括第一功率管、第二功率管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一稳压二极管；

所述第一功率管的漏极与电源的正极连接，所述第一功率管的源极与电池的正极连接；所述第一稳压二极管正极与所述第一功率管的栅极连接，负极与电源的正极连接；所述第一电阻一端与所述第一功率管的栅极连接，另一端与电源的正极连接；所述第二电阻一端与所述第一功率管的栅极连接，另一端与所述第二功率管的漏极连接；所述第二功率管的源极接地；所述第三电阻一端与所述第二功率管的栅极连接，另一端与IO引脚连接；所述第二电阻一端与所述第二功率管的栅极连接，另一端接地。

在其中一个实施例中，所述控制单元包括第三功率管、第五电阻、第七电阻、第十电阻和第二电容；

所述第五电阻一端与所述一级过充保护电路连接；所述第七电阻一端与所述第五电阻连接；所述第三功率管的漏极与所述第七电阻连接，所述第三功率管的源极接地，所述第三功率管的栅极与所述触发信号锁存单元连接；所述第十电阻一端与所述第三功率管的栅极连接，另一端接地；所述第二电容一端与所述第三功率管的栅极连接，另一端接地。

在其中一个实施例中，所述触发信号锁存单元包括第一电容、第三电容、第九电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十七电阻、第十九电阻、第四功率管、第五功率管和第三二极管；

所述第一电容一端与所述第四功率管的集电极连接，另一端与所述第四功率管的基极连接；所述第九电阻一端与所述第四功率管的集电极连接，另一端与所述第四功率管的基极连接；所述第十四电阻一端与所述第四功率管的基极连接，另一端与所述第五功率管的集电极连接；所述第五功率管的发射极接地；所述第十九电阻一端与所述第五功率管的基极连接，另一端接地；所述第三电容一端与所述第五功率管的基极连接，另一端接地；所述第十三电阻一端与所述第四功率管的发射极连接，另一端与所述第三二极管的正极连接；所述第十二电阻一端与所述第三二极管的负极连接，另一端与所述控制单元连接；所述第十七电阻一端与所述第三二极管的正极连接，另一端与所述第五功率管的基极连接。

在其中一个实施例中，所述检测单元包括第六电阻、第八电阻、第十一电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十八电阻、第一电解电容、第四电容和第二二极管；

所述第六电阻与所述一级过充保护电路连接；所述第二二极管一端与所述第六电阻连接，另一端与所述触发信号锁存单元连接；所述第十五电阻一端与所述触发信号锁存单元连接，另一端与所述第一稳压芯片连接；所述第四电容一端与所述第一稳压芯片连接，另一端接地；所述第一电解电容一端与所述第一稳压芯片连接，另一端接地；所述第十八电阻一端与所述第一稳压芯片连接，另一端接地；所述第八电阻、第十一电阻和第十六电阻依次连接；所述第八电阻与所述一级过充保护电路连接；所述第十六电阻与第一稳压芯片连接。

在其中一个实施例中，所述第一稳压芯片为TL431芯片。

在其中一个实施例中，所述第一稳压芯片设置有三极管。

在其中一个实施例中，还包括二极管，所述二极管的正极与所述一级过充保护电路或所述控制单元连接，所述第一二极管的负极与电池的正极和所述触发信号锁存单元连接。

本发明可根据实际情况来调整参数，触发电压及释放电压具备无级可调的特点，使锂电池二次过充保护电路可以完美配合实际产品的需求参数。

附图说明

图1为本发明一实施例中锂电池充电保护电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1为本发明一实施例中锂电池充电保护电路的电路图。

所述锂电池充电保护电路针对专用芯片复杂多样、兼容性差和成本高的问题，通过使用分立器件搭建功能电路，使整个电路的任何部分都可以根据实际情况来调整参数，触发电压及释放电压具备无级可调的特点，使二级过充保护电路20可以完美配合实际产品的需求参数。

所述的锂电池充电保护电路包括：一级过充保护电路10和二级过充保护电路20。所述一级过充保护电路10一端与电源的正极连接；所述二级过充保护电路20一端与所述一级过充保护电路10另一端连接，另一端与电池的正极连接。

可选地，所述二级过充保护电路20包括控制单元230、检测单元210和触发信号锁存单元220。具体地，所述检测单元210一端与所述一级过充保护电路10连接，用于检测充电电压，当所述充电电压大于预设电压阈值，则生成触发信号发送至所述触发信号锁存单元220；所述触发信号锁存单元220第一端与所述检测单元210连接，第二端与所述控制单元230连接，第三端与电池的正极连接，用于将触发信号传递给控制单元230，同时锁存所述触发信号，当所述电池的电压小于或等于预设电压阈值，则将所述触发信号发送至所述控制单元230；所述控制单元230一端与所述一级过充保护电路10连接，用于根据触发信号控制锂电池充电状态。

可选地，所述一级过充保护电路10包括第一功率管Q1、第二功率管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一稳压二极管ZD1。具体地，所述第一功率管Q1的漏极与电源的正极连接，所述第一功率管Q1的源极与电池的正极连接；所述第一稳压二极管ZD1正极与所述第一功率管Q1的栅极连接，负极与电源的正极连接；所述第一电阻R1一端与所述第一功率管Q1的栅极连接，另一端与电源的正极连接；所述第二电阻R2一端与所述第一功率管Q1的栅极连接，另一端与所述第二功率管Q2的漏极连接；所述第二功率管Q2的源极接地；所述第三电阻R3一端与所述第二功率管Q2的栅极连接，另一端与IO引脚连接；所述第二电阻R2一端与所述第二功率管Q2的栅极连接，另一端接地。在本实施例中，所述第一功率管Q1和所述第二功率管Q2为MOS管。

可选地，所述检测单元210包括第六电阻R6、第八电阻R8、第十一电阻R11、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十八电阻R18、第一电解电容E1、第四电容C4、第二二极管D2和第一稳压芯片U1。具体地，所述第六电阻R6与所述一级过充保护电路10连接；所述第二二极管D2一端与所述第六电阻R6连接，另一端与所述触发信号锁存单元220连接；所述第十五电阻R15一端与所述触发信号锁存单元220连接，另一端与所述第一稳压芯片U1连接；所述第四电容C4一端与所述第一稳压芯片U1连接，另一端接地；所述第一电解电容E1一端与所述第一稳压芯片U1连接，另一端接地；所述第十八电阻R18一端与所述第一稳压芯片U1连接，另一端接地；所述第八电阻R8、第十一电阻R11和第十六电阻R16依次连接；所述第八电阻R8与所述一级过充保护电路10连接；所述第十六电阻R16与第一稳压芯片U1连接。

可选地，所述第一稳压芯片U1设置有三极管。具体地，所述三极管位于所述第一稳压芯片U1内部。在一个实施例中，所述第一稳压芯片U1为TL431芯片。

可选地，所述触发信号锁存单元220包括第一电容C1、第三电容C3、第九电阻R9、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十七电阻R17、第十九电阻R19、第四功率管Q4、第五功率管Q5和第三二极管D3。具体地，所述第一电容C1一端与所述第四功率管Q4的集电极连接，另一端与所述第四功率管Q4的基极连接；所述第九电阻R9一端与所述第四功率管Q4的集电极连接，另一端与所述第四功率管Q4的基极连接；所述第十四电阻R14一端与所述第四功率管Q4的基极连接，另一端与所述第五功率管Q5的集电极连接；所述第五功率管Q5的发射极接地；所述第十九电阻R19一端与所述第五功率管Q5的基极连接，另一端接地；所述第三电容C3一端与所述第五功率管Q5的基极连接，另一端接地；所述第十三电阻R13一端与所述第四功率管Q4的发射极连接，另一端与所述第三二极管D3的正极连接；所述第十二电阻R12一端与所述第三二极管D3的负极连接，另一端与所述控制单元230连接；所述第十七电阻R17一端与所述第三二极管D3的正极连接，另一端与所述第五功率管Q5的基极连接。在一个实施例中，所述第四功率管Q4和所述第五功率管Q5为MOS管。在另一个实施例中，所述第四功率管Q4和所述第五功率管Q5为三极管。

可选地，所述控制单元230包括第三功率管Q3、第五电阻R5、第七电阻R7、第十电阻R10和第二电容C2。具体地，所述第五电阻R5一端与所述一级过充保护电路10连接；所述第七电阻R7一端与所述第五电阻R5连接；所述第三功率管Q3的漏极与所述第七电阻R7连接，所述第三功率管Q3的源极接地，所述第三功率管Q3的栅极与所述触发信号锁存单元220连接；所述第十电阻R10一端与所述第三功率管Q3的栅极连接，另一端接地；所述第二电容C2一端与所述第三功率管Q3的栅极连接，另一端接地。在本实施例中，所述第三功率管Q3为MOS管。

可选地，所述二极管的正极与所述一级过充保护电路10或所述控制单元230连接，所述第一二极管D1的负极与电池的正极和所述触发信号锁存单元220连接，在不充电时，防止电流通过第八电阻R8、第十一电阻R11、第十六电阻R16、第十八电阻R18造成损耗。具体地，所述二极管为第一二极管D1。在一个实施例中，所述第一二极管D1的正极与所述一级过充保护电路10和所述检测单元210连接，所述第一二极管D1的负极与电池的正极和所述触发信号锁存单元220连接。在另一实施例中，所述第一二极管D1的正极与所述控制单元230和所述检测单元210连接，所述第一二极管D1的负极与电池的正极和所述触发信号锁存单元220连接。

本实施例的锂电池充电保护电路适用于电池充电器，用于解决所述第一过充保护电路中的第一功率管Q1发生短路损坏或IO引脚不受控的情况下，电池无法进行充电问题。利用检测单元210检测充电器的电压，当电压大于预设电压阈值，所述第一稳压芯片U1的的阴阳两级导通，使得第四功率管Q4的基极和发射极产生压降，导通第四功率管Q4，并配合第五功率管Q5形成所述触发信号锁存电路，持续将电池的正极信号导通至第三功率管Q3的栅极，从而开通第三功率管Q3，配合第五电阻R5和第七电阻R7将充电器的正负极短路，使充电器进入自身的短路保护并停止向电池继续充电。当电池的电压小于或等于预设电压阈值时，所述触发信号锁存单元220自动解除，将锁存的触发信号发送至控制单元230，充电器即可重新对电池进行充电。通过在电源的源头处切断电路的供应，从而实现停止充电的功能。所述控制单元230在保护板正常工作时是不工作的，只有在第一功率管Q1损坏后才会被启用，所述控制单元230因不会长期处于启用状态，损坏率低，可靠性高。

本发明可根据实际情况来调整参数，触发电压及释放电压具备无级可调的特点，使锂电池二次过充保护电路可以完美配合实际产品的需求参数。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种锂电池充电保护电路，用于对锂电池进行二次过充保护，其特征在于，所述的锂电池充电保护电路包括：

一级过充保护电路，一端与电源的正极连接；

二级过充保护电路，一端与所述一级过充保护电路另一端连接，另一端与电池的正极连接；

所述二级过充保护电路包括控制单元、检测单元和触发信号锁存单元；

所述检测单元一端与所述一级过充保护电路连接，所述检测单元设置有用于检测电压的第一稳压芯片，当充电电压大于预设电压阈值，则所述第一稳压芯片生成触发信号发送至所述触发信号锁存单元；

所述触发信号锁存单元第一端与所述检测单元连接，第二端与所述控制单元连接，第三端与电池的正极连接，用于接收触发信号，一路传递至所述控制单元，另一路在所述触发信号锁存单元内锁存；

所述控制单元一端与所述一级过充保护电路连接，用于根据触发信号进行充电保护。

2.根据权利要求1所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述一级过充保护电路包括第一功率管、第二功率管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一稳压二极管；

所述第一功率管的漏极与电源的正极连接，所述第一功率管的源极与电池的正极连接；所述第一稳压二极管正极与所述第一功率管的栅极连接，负极与电源的正极连接；所述第一电阻一端与所述第一功率管的栅极连接，另一端与电源的正极连接；所述第二电阻一端与所述第一功率管的栅极连接，另一端与所述第二功率管的漏极连接；所述第二功率管的源极接地；所述第三电阻一端与所述第二功率管的栅极连接，另一端与IO引脚连接；所述第二电阻一端与所述第二功率管的栅极连接，另一端接地。

3.根据权利要求1所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述控制单元包括第三功率管、第五电阻、第七电阻、第十电阻和第二电容；

所述第五电阻一端与所述一级过充保护电路连接；所述第七电阻一端与所述第五电阻连接；所述第三功率管的漏极与所述第七电阻连接，所述第三功率管的源极接地，所述第三功率管的栅极与所述触发信号锁存单元连接；所述第十电阻一端与所述第三功率管的栅极连接，另一端接地；所述第二电容一端与所述第三功率管的栅极连接，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述触发信号锁存单元包括第一电容、第三电容、第九电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十七电阻、第十九电阻、第四功率管、第五功率管和第三二极管；

所述第一电容一端与所述第四功率管的集电极连接，另一端与所述第四功率管的基极连接；所述第九电阻一端与所述第四功率管的集电极连接，另一端与所述第四功率管的基极连接；所述第十四电阻一端与所述第四功率管的基极连接，另一端与所述第五功率管的集电极连接；所述第五功率管的发射极接地；所述第十九电阻一端与所述第五功率管的基极连接，另一端接地；所述第三电容一端与所述第五功率管的基极连接，另一端接地；所述第十三电阻一端与所述第四功率管的发射极连接，另一端与所述第三二极管的正极连接；所述第十二电阻一端与所述第三二极管的负极连接，另一端与所述控制单元连接；所述第十七电阻一端与所述第三二极管的正极连接，另一端与所述第五功率管的基极连接。

5.根据权利要求1所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述检测单元包括第六电阻、第八电阻、第十一电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十八电阻、第一电解电容、第四电容和第二二极管；

所述第六电阻与所述一级过充保护电路连接；所述第二二极管一端与所述第六电阻连接，另一端与所述触发信号锁存单元连接；所述第十五电阻一端与所述触发信号锁存单元连接，另一端与所述第一稳压芯片连接；所述第四电容一端与所述第一稳压芯片连接，另一端接地；所述第一电解电容一端与所述第一稳压芯片连接，另一端接地；所述第十八电阻一端与所述第一稳压芯片连接，另一端接地；所述第八电阻、第十一电阻和第十六电阻依次连接；所述第八电阻与所述一级过充保护电路连接；所述第十六电阻与第一稳压芯片连接。

6.根据权利要求1所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述第一稳压芯片为TL431芯片。

7.根据权利要求1所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述第一稳压芯片设置有三极管。

8.根据权利要求1所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，还包括二极管，所述二极管的正极与所述一级过充保护电路或所述控制单元连接，所述第一二极管的负极与电池的正极和所述触发信号锁存单元连接。