CN110011378A - 一种锂电池保护板过电流检测保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池保护板过电流检测保护电路，用于对负载进行保护，锂电池的正极与负载的正极连接，锂电池的负极经分流电阻及第二开关管与负载的负极连接，分流电阻经第五电阻与比较器IC的1管脚连接，电压基准电路与比较器IC的3管脚连接，比较器IC的4管脚经延时电路与第一开关管的栅极连接；逻辑IC组包括第一逻辑IC和第二逻辑IC，第一开关管的漏极经第十电阻与第二逻辑IC的5管脚和6管脚连接，第二逻辑IC的4管脚经第十一电阻连接到第一逻辑IC的1管脚和2管脚，第一逻辑IC的3管脚经第十三电阻与第二开关管的栅极连接。本发明技术方案旨在对电池进行可靠有效的进行保护，而且拓扑结构简单、有效，不仅成本低，可靠性更高。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池保护领域，特别涉及一种锂电池保护板过电流检测保护电路。
背景技术
由于锂电池技术广泛的应用，在各行各业都多少会用到锂电池项目应用，然而正因为应用广泛。考虑到锂电池的材料活跃性，在使用过程中需要特别注意使用安全，所以需要电池保护板系统来保证电池使用过程中安全性，使其在实际使用过程中电压、电流等不超过锂电池本身的安全范围。那么就需要可靠的保护系统来监测及保护电池系统，使其能在其安全范围内得到保障。其中就保护锂电池使用中的过电流保护及短路保护尤为关键，但在实际应用中经常会出现多种负载条件比如，感性负载、容性负载等。如果在设定过流值及延时或短路值及延时参数时不够准确，特别针对大电流放电负载时就有可能对不同负载条件出现过度保护或者无保护效果。
目前现有硬件电池保护板的技术针对过流或短路保护都是采用固定值阈值和固定的检测延时去检测负载电流进行保护，在过流及短路保护过程中无法真正满足不同属性负载匹配。
有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的硬件电流检测及延时调节的技术方案。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种锂电池保护板过电流检测保护电路，旨在实时监测电流回路，从而对电池进行可靠有效的进行保护，而且拓扑结构简单、有效，不仅成本低，可靠性更高。
为实现上述目的，本发明提出的一种锂电池保护板过电流检测保护电路，用于对负载进行保护，包括：锂电池、比较器IC、逻辑IC组、分流电阻、第一开关管、第二开关管、延时电路、电压基准电路、第十电阻、第十一电阻、第五电阻和第十三电阻；所述锂电池的正极与所述负载的正极连接，所述锂电池的负极经所述分流电阻及所述第二开关管与所述负载的负极连接，所述分流电阻经所述第五电阻与所述比较器IC的1管脚连接，所述电压基准电路与所述比较器IC的3管脚连接，所述比较器IC的4管脚经所述延时电路与所述第一开关管的栅极连接；所述逻辑IC组包括第一逻辑IC和第二逻辑IC，所述第一开关管的漏极经所述第十电阻与所述第二逻辑IC的5管脚和6管脚连接，所述第二逻辑IC的4管脚经所述第十一电阻连接到所述第一逻辑IC的1管脚和2管脚，所述第一逻辑IC的3管脚经所述第十三电阻与所述第二开关管的栅极连接。
优选地，所述延时电路包括第六电阻、第八电阻和第六电容，所述第六电阻的第一一端与所述比较器IC的4管脚连接，所述第八电阻的第一端、所述第六电容的第一端和所述第一开关管的栅极均连接在所述第六电阻的第二端；所述第六电容的第二端和所述第八电阻的第二端均与所述第一开关管的源极连接。
优选地，所述电压基准电路包括第一电阻、第二电阻和第三电容，所述第二电阻一端接3V供电，一端与所述第一电阻连接形成分压电路，所述第三电容与所述第一电阻并联，所述第三电容的一端接地，另一端与琐碎事第一逻辑IC的3管脚连接。
优选地，还包括钳位保护电路，所述钳位保护电路连接在所述第二开关管的栅极和源极之间，所述钳位保护电路包括并联连接的第九电阻和二极管。
优选地，所述比较器IC的型号为LMV7271，所述逻辑IC组的型号为HEF40011B。。
相对于现有技术中如果想要改变过流保护值或者改变过流延时，就必须更换不同的检测IC，并且过流延时如果想要改变或增加就必须要向IC生产厂家定制，导致生产成本特别高或者完全达不到需求设定值。本发明锂电池保护板过电流检测保护方法通过实时监测电流回路再通过简单的调节延时电路中电阻及电容的大小，可以非常简单的实现对电池过流保护的阈值及延时匹配调整，从而对电池进行可靠有效的进行保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的电路连接示意图；
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
本发明提出的一种锂电池保护板过电流检测保护电路，用于对负载LOAD进行保护，如图1所示，包括：锂电池BATTERY、比较器IC U1、逻辑IC组、分流电阻RN1、第一开关管M1、第二开关管MP2、延时电路、电压基准电路、第十电阻R10、第十一电阻R11、第五电阻R5和第十三电阻R13；锂电池BATTERY的正极与负载LOAD的正极连接，锂电池BATTERY的负极经分流电阻RN1及第二开关管MP2与负载LOAD的负极连接，分流电阻RN1经第五电阻R5与比较器IC U1的1管脚连接，电压基准电路与比较器IC U1的3管脚连接，比较器IC U1的4管脚经延时电路与第一开关管M1的栅极连接；逻辑IC组包括第一逻辑IC U2A和第二逻辑IC U2B，第一开关管M1的漏极经第十电阻R10与第二逻辑IC U2B的5管脚和6管脚连接，第二逻辑ICU2B的4管脚经第十一电阻R11连接到第一逻辑IC U2A的1管脚和2管脚，第一逻辑IC U2A的3管脚经第十三电阻R13与第二开关管MP2的栅极连接。本发明采用比较器方式检测电流，可以通过改变电阻电容参数调整锂电池BATTERY保护板过电流保护值，采用逻辑门电路控制开关管的通断。
相对于现有技术中如果想要改变过流保护值或者改变过流延时，就必须更换不同的检测IC，并且过流延时如果想要改变或增加就必须要向IC生产厂家定制，导致生产成本特别高或者完全达不到需求设定值。本发明锂电池BATTERY保护板过电流检测保护方法通过实时监测电流回路再通过简单的调节延时电路中电阻及电容的大小，可以非常简单的实现对电池过流保护的阈值及延时匹配调整，从而对电池进行可靠有效的进行保护。
在本实用性一实施例中，延时电路包括第六电阻R6、第八电阻R8和第六电容C6，第六电阻R6的第一一端与比较器IC U1的4管脚连接，第八电阻R8的第一端、第六电容C6的第一端和第一开关管M1的栅极均连接在第六电阻R6的第二端；第六电容C6的第二端和第八电阻R8的第二端均与第一开关管M1的源极连接。
在本实用性一实施例中，电压基准电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电容C3，第二电阻R2一端接3V供电，一端与第一电阻R1连接形成分压电路，第三电容C3与第一电阻R1并联，第三电容C3的一端接地，另一端与琐碎事第一逻辑IC U2A的3管脚连接。
在本实用性一实施例中，还包括钳位保护电路，钳位保护电路连接在第二开关管MP2的栅极和源极之间，钳位保护电路包括并联连接的第九电阻R9和二极管VDZ。
在本实用性一实施例中，比较器IC U1的型号为LMV7271，逻辑IC组的型号为HEF40011B。
本发明技术方案的工作流程如下：
步骤1，比较器IC U1检测分流电阻RN1上的电压差，电压差计算公式为Ur＝I*RN1,得到Ur电压信号。
步骤2，设定Uin基准电压，计算公式为Uin＝3V*R1/R1+R2,得到Uin电压后，比较Ur及Uin电压。
步骤3，判断预设值Ur>Uin,出现过流保护信号，比较器IC U1内部计算后，其4管脚输出高电平，电平为3V电压。
步骤4，高电平经过第六电阻R6后加载于延时第六电容C6,产生Tc延时，Tc延时计算经验公式为Tc＝3V*3*(R6)*(C6),此为过流检测延时，当经过Tc延时后，电平上升到第一开关管M1栅极开启阈值，第一开关管M1的源极漏极导通。
步骤5，第一开关管M1导通后经第十电阻R10使第二逻辑IC U2B5管脚和6管脚由原来的高电平拉为低电平，第二逻辑IC U2B经过逻辑计算后，其改变4管脚为高电平。
步骤6，第二逻辑IC U2B高电平经由第十一电阻R11传输到第一逻辑IC U2A的1管脚和2管脚，第一逻辑IC U2A经过逻辑计算后，改变其3管脚输出低电平经由第十三电阻R13关闭主回路第二开关管MP2，关闭放电回路。
以上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 (5)
1.一种锂电池保护板过电流检测保护电路，用于对负载进行保护，其特征在于，包括：锂电池、比较器IC、逻辑IC组、分流电阻、第一开关管、第二开关管、延时电路、第十电阻、第十一电阻、电压基准电路、第五电阻和第十三电阻；所述锂电池的正极与所述负载的正极连接，所述锂电池的负极经所述分流电阻及所述第二开关管与所述负载的负极连接，所述分流电阻经所述第五电阻与所述比较器IC的1管脚连接，所述电压基准电路与所述比较器IC的3管脚连接，所述比较器IC的4管脚经所述延时电路与所述第一开关管的栅极连接；所述逻辑IC组包括第一逻辑IC和第二逻辑IC，所述第一开关管的漏极经所述第十电阻与所述第二逻辑IC的5管脚和6管脚连接，所述第二逻辑IC的4管脚经所述第十一电阻连接到所述第一逻辑IC的1管脚和2管脚，所述第一逻辑IC的3管脚经所述第十三电阻与所述第二开关管的栅极连接。
2.如权利要求1所述的锂电池保护板过电流检测保护电路，其特征在于，所述延时电路包括第六电阻、第八电阻和第六电容，所述第六电阻的第一一端与所述比较器IC的4管脚连接，所述第八电阻的第一端、所述第六电容的第一端和所述第一开关管的栅极均连接在所述第六电阻的第二端；所述第六电容的第二端和所述第八电阻的第二端均与所述第一开关管的源极连接。
3.如权利要求1或2所述的锂电池保护板过电流检测保护电路，其特征在于，所述电压基准电路包括第一电阻、第二电阻和第三电容，所述第二电阻一端接3V供电，一端与所述第一电阻连接形成分压电路，所述第三电容与所述第一电阻并联，所述第三电容的一端接地，另一端与琐碎事第一逻辑IC的3管脚连接。
4.如权利要求1或2所述的锂电池保护板过电流检测保护电路，其特征在于，还包括钳位保护电路，所述钳位保护电路连接在所述第二开关管的栅极和源极之间，所述钳位保护电路包括并联连接的第九电阻和二极管。
5.如权利要求3所述的锂电池保护板过电流检测保护电路，其特征在于，所述比较器IC的型号为LMV7271，所述逻辑IC组的型号为HEF40011B。
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