CN110429570B - 一种多节锂电池多功能保护电路 - Google Patents

一种多节锂电池多功能保护电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多节锂电池多功能保护电路，其包括依次连接的输入接口、充电主开关与充电电流控制单元、MCU控制单元和5V LDO供电单元，还包括：充电输入电压检测单元，其连接输入接口；充电电流检测单元，其连接输入接口；二次保护充电开关控制单元，其连接输入接口与充电主开关与充电电流控制单元之间；充电二次保护检测单元，其连接二次保护充电开关控制单元及MCU控制单元和锂电池；电池电压检测单元，其连接于MCU控制单元和锂电池之间，还连接充电二次保护检测单元；开关控制检测单元，其连接5V LDO供电单元和MCU控制单元；放电负载控制及过压保护单元，其包括有与锂电池连接的负载和过压保护单元；温度检测单元，其连接MCU控制单元。

Description

一种多节锂电池多功能保护电路
技术领域：
本发明涉及锂电池保护电路技术领域，特指一种多节锂电池多功能保护电路。
背景技术：
目前市场上关于锂电池保护电路，在设计上虽然有过充保护或过放保护，但保护过于单一。一旦出现单个单元件失效，就会对电池产生过充、过放、短路等异常。锂电池如果出现这些异常，轻则损坏电池，造成产品不能工作；严重时会对消费者财产，甚至人生安全有重大影响，所以一个完善的保护电路对锂电池使用来讲是非常重要的。
有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多节锂电池多功能保护电路。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该多节锂电池多功能保护电路包括依次连接的输入接口、充电主开关与充电电流控制单元以及多节锂电池和用于控制充电主开关与充电电流控制单元工作的MCU控制单元，该MCU控制单元与输入接口还连接有用于对该MCU控制单元供电的5V LDO供电单元，还包括：充电输入电压检测单元，其连接输入接口以用于检测充电输入电压；充电电流检测单元，其连接输入接口以用于检测充电电流；二次保护充电开关控制单元，其连接输入接口与充电主开关与充电电流控制单元之间；充电二次保护检测单元，该充电二次保护检测单元连接二次保护充电开关控制单元及MCU控制单元和锂电池；电池电压检测单元，其连接于MCU控制单元和锂电池之间，用于检测该锂电池的电压，该电池电压检测单元连接所述充电二次保护检测单元；开关控制检测单元，其连接5V LDO供电单元和MCU控制单元，用于控制5V LDO供电单元对MCU控制单元供电；放电负载控制及过压保护单元，其包括有与锂电池连接的负载和过压保护单元，该过压保护单元连接所述MCU控制单元；温度检测单元，其连接所述MCU控制单元。
进一步而言，上述技术方案中，所述充电二次保护检测单元包括有充电二次保护芯片，该充电二次保护芯片的型号为CW105ALBM；所述MCU控制单元包括MCU控制芯片，该MCU控制芯片的型号为MC96F8208SD。
进一步而言，上述技术方案中，所述二次保护充电开关控制单元包括有连接于该输入接口和所述充电主开关与充电电流控制单元之间并作为开关的第一MOS管Q1和与该第一MOS管Q1连接并用于控制该第一MOS管Q1连接导通的第二MOS管Q5，该第二MOS管Q5连接所述充电二次保护检测单元。
进一步而言，上述技术方案中，所述充电主开关与充电电流控制单元包括有第一MOS管Q1与锂电池之间并作为开关的第三MOS管Q2、与第三MOS管Q2连接的三极管Q10、与第三MOS管Q2及三极管Q10连接的二极管D8和第四MOS管Q6，该第四MOS管Q6连接所述MCU控制单元，该第三MOS管Q2与锂电池之间连接有电感L1。
进一步而言，上述技术方案中，所述5V LDO供电单元包括有LDO稳压芯片，该LDO稳压芯片的型号为HT7150-1，该LDO稳压芯片的2脚连接地，该LDO稳压芯片的1脚连接二极管D4后连接所述输入接口，该LDO稳压芯片的1脚还连接二极管D5后连接所述MCU控制单元。
进一步而言，上述技术方案中，所述充电输入电压检测单元连接于所述输入接口两端的电阻R1和电阻R5以及连接于该电阻R1和电阻R5之间的三极管Q3，该三极管Q3连接所述MCU控制单元；所述充电电流检测单元包括有与所述输入接口连接的电阻R12以及相互串联并与该电阻R12连接的电阻R11和电阻R9，该电阻R12还连接，该电阻R11还连接电容C5后接地，该电阻R9连接所述MCU控制单元。
进一步而言，上述技术方案中，所述电池电压检测单元包括有电阻R30、电阻R36、电阻R40，该电阻R30、电阻R36、电阻R40分别与一节锂电池连接，该电阻R30、电阻R36、电阻R40还分别与MCU控制芯片的一个引脚连接，电阻R30连接电阻R33后接地、电阻R36连接电阻R38后接地、电阻R40连接电阻R44后接地；该电阻R33两端并联有电容C19；该电阻R38两端并联有电容C20；该电阻R44两端并联有电容C21。
进一步而言，上述技术方案中，所述开关控制检测单元包括有相互连接的MOS管Q8、MOS管Q9和开关，该MOS管Q8连接所述5V LDO供电单元，该MOS管Q8连接还连接锂电池，该MOS管Q9连接所述MCU控制单元，该开关连接二极管D7和电阻R34后所述MCU控制单元。
进一步而言，上述技术方案中，所述过压保护单元包括有检测电阻R21、与检测电阻R21连接的电阻R18和MOS管Q7，该电阻R18连接所述MCU控制单元，该MOS管Q7连接MCU控制单元和所述负载。
进一步而言，上述技术方案中，所述温度检测单元包括有热敏电阻，该热敏电阻一端接地，另一端连接电阻R25后连接所述MCU控制单元，该热敏电阻两端并联电容C18。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明于在现有普通锂电池保护电路的基础上，增加多重保护功能，有效的保护锂电池，增强锂电池工作的可靠性与安全性，令本发明具有极强的市场竞争力。
附图说明：
图1是本发明的电路图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
见图1所示，为一种多节锂电池多功能保护电路，其包括依次连接的输入接口1、充电主开关与充电电流控制单元2以及多节锂电池3和用于控制充电主开关与充电电流控制单元2工作的MCU控制单元4，该MCU控制单元4与输入接口1还连接有用于对该MCU控制单元4供电的5V LDO供电单元5，还包括：充电输入电压检测单元6，其连接输入接口1以用于检测充电输入电压；充电电流检测单元7，其连接输入接口1以用于检测充电电流；二次保护充电开关控制单元8，其连接输入接口1与充电主开关与充电电流控制单元2之间；充电二次保护检测单元9，该充电二次保护检测单元9连接二次保护充电开关控制单元8及MCU控制单元4和锂电池3；电池电压检测单元10，其连接于MCU控制单元4和锂电池3之间，用于检测该锂电池3的电压，该电池电压检测单元10连接所述充电二次保护检测单元9；开关控制检测单元11，其连接5V LDO供电单元5和MCU控制单元4，用于控制5V LDO供电单元5对MCU控制单元4供电；放电负载控制及过压保护单元12，其包括有与锂电池3连接的负载121和过压保护单元122，该过压保护单元122连接所述MCU控制单元4；温度检测单元13，其连接所述MCU控制单元4。
所述充电二次保护检测单元9包括有充电二次保护芯片91，该充电二次保护芯片91的型号为CW105ALBM；所述MCU控制单元4包括MCU控制芯片41，该MCU控制芯片41的型号为MC96F8208SD。
所述充电输入电压检测单元6连接于所述输入接口1两端的电阻R1和电阻R5以及连接于该电阻R1和电阻R5之间的三极管Q3，该三极管Q3连接所述MCU控制单元4；工作时，输入接口1接入充电器，输入电压经电阻R1，让三极管Q3导通，MCU控制单元4检测三极管Q3是否导通，判定是否有输入电压接入。三极管Q3的C极为“CHARGER IN”，也就是说，MCU控制单元4检测“CHARGER IN”的信号，判定是否有输入电压接入。
所述充电电流检测单元7包括有与所述输入接口1连接的电阻R12以及相互串联并与该电阻R12连接的电阻R11和电阻R9，该电阻R12还连接，该电阻R11还连接电容C5后接地，该电阻R9连接所述MCU控制单元4。当充电时，电阻R12电压，通过电阻R11与电阻R9分压，MCU控制单元4检测电阻R11和电阻R9之间的电压，来判定充电电流的大小。
所述充电主开关与充电电流控制单元2包括有第一MOS管Q1与锂电池3之间并作为开关的第三MOS管Q2、与第三MOS管Q2连接的三极管Q10、与第三MOS管Q2及三极管Q10连接的二极管D8和第四MOS管Q6，该第四MOS管Q6连接所述MCU控制单元4，该第三MOS管Q2与锂电池3之间连接有电感L1。正常充电时，电池电压检测单元10检测锂电池电压低于规格，MCU控制单元4的MCU控制芯片41输出高电平给第四MOS管Q6，该第四MOS管Q6导通，同时第三MOS管Q2导通，电路正常充电；当电池电压检测单元10检测锂电池电压高于规格，该MCU控制单元4的MCU控制芯片41输出低电平给第四MOS管Q6，该第四MOS管Q6截止，同时第三MOS管Q2关断，停止充电。充电电流检测单元7检测充电电流的信号，MCU该控制单元4的MCU控制芯片41的PWM占空比来控制充电电流的输出，二极管D2、电感L1、电容C2可让充电电流保持一个稳定的输出。
所述二次保护充电开关控制单元8包括有连接于该输入接口1和所述充电主开关与充电电流控制单元2之间并作为开关的第一MOS管Q1和与该第一MOS管Q1连接并用于控制该第一MOS管Q1连接导通的第二MOS管Q5，该第二MOS管Q5连接所述充电二次保护检测单元9。正常充电时，充电二次保护检测单元9检测锂电池电压没有超出规格时，该充电二次保护芯片91的CO1脚输出高电平，第二MOS管Q5导通，同时第一MOS管Q1导通，电路正常充电；充电二次保护检测单元9检测锂电池的电压超出规格，该充电二次保护芯片91的CO1脚输出低电平，第二MOS管Q5截止，同时第一MOS管Q1关断，停止充电，以达到充电二次保护的目的。
所述5V LDO供电单元5包括有LDO稳压芯片51，该LDO稳压芯片51的型号为HT7150-1，该LDO稳压芯片51的2脚连接地，该LDO稳压芯片51的1脚连接二极管D4后连接所述输入接口1，该LDO稳压芯片51的1脚还连接二极管D5后连接所述MCU控制单元4。充电器电压通过二极管D4或充电器电压通过二极管D5给LDO稳压芯片51，LDO稳压芯片51将输入电压转换为5V给MCU控制单元4供电。
所述开关控制检测单元11包括有相互连接的MOS管Q8、MOS管Q9和开关111，该MOS管Q8连接所述5V LDO供电单元5，该MOS管Q8连接还连接锂电池3，该MOS管Q9连接所述MCU控制单元4，该开关111连接二极管D7和电阻R34后所述MCU控制单元4。当控下开关111,MOS管Q8导通，MCU控制单元4的MCU控制芯片41通过MOS管Q8,到5V LDO供电单元5，给MCU供电。同时开关信号经二极管D7和电阻R34后到MCU控制芯片41，MCU控制芯片41通过此信号判定开关的状态。
所述电池电压检测单元10包括有电阻R30、电阻R36、电阻R40，该电阻R30、电阻R36、电阻R40分别与一节锂电池连接，该电阻R30、电阻R36、电阻R40还分别与MCU控制芯片41的一个引脚连接，电阻R30连接电阻R33后接地、电阻R36连接电阻R38后接地、电阻R40连接电阻R44后接地；该电阻R33两端并联有电容C19；该电阻R38两端并联有电容C20；该电阻R44两端并联有电容C21。
电阻R30、电阻R33、电阻R36、电阻R38、电阻R40、电阻R44通过电阻分压检测每一节锂电池，经电容C19、电容C20、电容C21滤波到MCU控制芯片41端口，MCU控制芯片41判定此电压与设定规格比较，进而控制充电主开关与充电电流控制电路进行充电与关断控制。
所述过压保护单元122包括有检测电阻R21、与检测电阻R21连接的电阻R18和MOS管Q7，该电阻R18连接所述MCU控制单元4，该MOS管Q7连接MCU控制单元4和所述负载121。当按下开关111，MCU控制单元4的MCU控制芯片41输出高电平给MOS管Q7，该MOS管Q7导通，负载工作。当保护动作时，MCU控制单元4的MCU控制芯片41输出低电平给MOS管Q7，该MOS管Q7截止，负载停止工作。在负载工作同时，MCU控制单元4的MCU控制芯片41；检测所述检测电阻R21两端电压，当检测此电压超过锂电池设定值时，MCU控制单元4的MCU控制芯片41输出低电平给MOS管Q7，该MOS管Q7截止。
所述温度检测单元13包括有热敏电阻131，该热敏电阻131一端接地，另一端连接电阻R25后连接所述MCU控制单元4，该热敏电阻131两端并联电容C18。热敏电阻131随温度变化，阻值随之变化。通过热敏电阻131与电阻R25的分压，MCU控制单元4的MCU控制芯片41判定是否超出温度设定值，如果超出，停止充电或关断负载。
综上所述，本发明于在现有普通锂电池保护电路的基础上，增加多重保护功能，有效的保护锂电池，增强锂电池工作的可靠性与安全性，令本发明具有极强的市场竞争力。
当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (8)

1.一种多节锂电池多功能保护电路，其包括依次连接的输入接口(1)、充电主开关与充电电流控制单元(2)以及多节锂电池(3)和用于控制充电主开关与充电电流控制单元(2)工作的MCU控制单元(4)，该MCU控制单元(4)与输入接口(1)还连接有用于对该MCU控制单元(4)供电的5V LDO供电单元(5)，其特征在于：还包括：
充电输入电压检测单元(6)，其连接输入接口(1)以用于检测充电输入电压；
充电电流检测单元(7)，其连接输入接口(1)以用于检测充电电流；
二次保护充电开关控制单元(8)，其连接输入接口(1)与充电主开关与充电电流控制单元(2)之间；
充电二次保护检测单元(9)，该充电二次保护检测单元(9)连接二次保护充电开关控制单元(8)及MCU控制单元(4)和锂电池(3)；
电池电压检测单元(10)，其连接于MCU控制单元(4)和锂电池(3)之间，用于检测该锂电池(3)的电压，该电池电压检测单元(10)连接所述充电二次保护检测单元(9)；
开关控制检测单元(11) ，其连接5V LDO供电单元(5)和MCU控制单元(4) ，用于控制5VLDO供电单元(5)对MCU控制单元(4)供电；
放电负载控制及过压保护单元(12)，其包括有与锂电池(3)连接的负载(121)和过压保护单元(122)，该过压保护单元(122)连接所述MCU控制单元(4)；
温度检测单元(13)，其连接所述MCU控制单元(4);
所述充电二次保护检测单元(9)包括有充电二次保护芯片(91) ，该充电二次保护芯片(91)的型号为CW105ALBM；所述MCU控制单元(4)包括MCU控制芯片(41) ，该MCU控制芯片(41)的型号为MC96F8208SD;
所述二次保护充电开关控制单元(8)包括有连接于该输入接口(1)和所述充电主开关与充电电流控制单元(2)之间并作为开关的第一MOS管Q1和与该第一MOS管Q1连接并用于控制该第一MOS管Q1连接导通的第二MOS管Q5，该第二MOS管Q5连接所述充电二次保护检测单元(9)。
2.根据权利要求1所述的一种多节锂电池多功能保护电路，其特征在于：所述充电主开关与充电电流控制单元(2)包括有第一MOS管Q1与锂电池(3)之间并作为开关的第三MOS管Q2、与第三MOS管Q2连接的三极管Q10、与第三MOS管Q2及三极管Q10连接的二极管D8和第四MOS管Q6，该第四MOS管Q6连接所述MCU控制单元(4)，该第三MOS管Q2与锂电池(3)之间连接有电感L1。
3.根据权利要求1所述的一种多节锂电池多功能保护电路，其特征在于：所述5V LDO供电单元(5)包括有LDO稳压芯片(51)，该LDO稳压芯片(51)的型号为HT7150-1，该LDO稳压芯片(51)的2脚连接地，该LDO稳压芯片(51)的1脚连接二极管D4后连接所述输入接口(1)，该LDO稳压芯片(51)的1脚还连接二极管D5后连接所述MCU控制单元(4)。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种多节锂电池多功能保护电路，其特征在于：所述充电输入电压检测单元(6)连接于所述输入接口(1)两端的电阻R1和电阻R5以及连接于该电阻R1和电阻R5之间的三极管Q3，该三极管Q3连接所述MCU控制单元(4)；所述充电电流检测单元(7)包括有与所述输入接口(1)连接的电阻R12以及相互串联并与该电阻R12连接的电阻R11和电阻R9，该电阻R12还连接，该电阻R11还连接电容C5后接地，该电阻R9连接所述MCU控制单元(4)。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种多节锂电池多功能保护电路，其特征在于：所述电池电压检测单元(10)包括有电阻R30、电阻R36、电阻R40，该电阻R30、电阻R36、电阻R40分别与一节锂电池连接，该电阻R30、电阻R36、电阻R40还分别与MCU控制芯片(41)的一个引脚连接，电阻R30连接电阻R33后接地、电阻R36连接电阻R38后接地、电阻R40连接电阻R44后接地；该电阻R33两端并联有电容C19；该电阻R38两端并联有电容C20；该电阻R44两端并联有电容C21。
6.根据权利要求3所述的一种多节锂电池多功能保护电路，其特征在于：所述开关控制检测单元(11)包括有相互连接的MOS管Q8、MOS管Q9和开关(111) ，该MOS管Q8连接所述5VLDO供电单元(5)，该MOS管Q8连接还连接锂电池(3)，该MOS管Q9连接所述MCU控制单元(4)，该开关(111)连接二极管D7和电阻R34后所述MCU控制单元(4)。
7.根据权利要求4所述的一种多节锂电池多功能保护电路，其特征在于：所述过压保护单元(122)包括有检测电阻R21、与检测电阻R21连接的电阻R18和MOS管Q7，该电阻R18连接所述MCU控制单元(4)，该MOS管Q7连接MCU控制单元(4)和所述负载(121)。
8.根据权利要求4所述的一种多节锂电池多功能保护电路，其特征在于：所述温度检测单元(13)包括有热敏电阻(131)，该热敏电阻(131)一端接地，另一端连接电阻R25后连接所述MCU控制单元(4)，该热敏电阻(131)两端并联电容C18。
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