CN110601145A - 一种并联电池组的保护电路及集成电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种并联电池组的保护电路和集成电路，包括多个保护单元，每个保护单元包括：第一端、第二端、控制端分别与正输出端口、第一输入端口、第二输入端口连接的第一开关管；第一端、第二端、控制端分别与负输出端口、第一输入端口、第二输入端口连接的第二开关管；第一端、第二端、控制端分别与正输出端口、第二输入端口、第一输入端口连接的第三开关管；第一端、第二端、控制端分别与负输出端口、第一输入端口、第二输入端口连接的第四开关管；第一开关管和第三开关管由低电平导通，第二开关管和第四开关管由高电平导通。不论电池正负极方向，保护单元的输出方向不变，具有保护每节电池、提高电池安装灵活性的优点。

Description

一种并联电池组的保护电路及集成电路

技术领域

本发明涉及电子电路领域，特别涉及一种并联电池组的保护电路及集成电路。

背景技术

目前许多便携电子设备都使用电池供电，尤其是户外装备和单兵设备上，其保护电路如图1所示，主要包括两个NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体)，正常情况下电池组负极接在LI_P-，电池组正极接LI_P+，此时NMOS导通，LI_P-和GND导通，与LI_P+形成回流，保证负载正常工作，如果电池组正极接LI_P-，电池组负极接LI_P+，则NMOS不导通，无法形成LI_P-和LI_P+之间的回流，负载无法正常工作。

可见，应用这种保护电路时，需要考虑电池组的正负极，一旦将并联电池组中任一电池单体的正负极接反，不仅是无法为负载供电，更可能对电池和负载造成损坏。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种并联电池组的保护电路及集成电路，以便满足电池安装的灵活性，对每一节电池进行保护。其具体方案如下：

一种并联电池组的保护电路，包括多个保护单元，每个所述保护单元包括第一输入端口、第二输入端口、正输出端口和负输出端口，还包括：第一端、第二端、控制端分别与所述正输出端口、所述第一输入端口、所述第二输入端口连接的第一开关管；

第一端、第二端、控制端分别与所述负输出端口、所述第一输入端口、所述第二输入端口连接的第二开关管；

第一端、第二端、控制端分别与所述正输出端口、所述第二输入端口、所述第一输入端口连接的第三开关管；

第一端、第二端、控制端分别与所述负输出端口、所述第一输入端口、所述第二输入端口连接的第四开关管；

所述第一开关管和所述第三开关管为由低电平导通的开关管，所述第二开关管和所述第四开关管为由高电平导通的开关管；

所有所述保护单元的正输出端口均连接，所有所述保护单元的负输出端口均连接。

优选的，每个所述保护单元还包括：

与所述第四开关管并联的第一电阻。

优选的，所述第一开关管和所述第三开关管为PMOS，所述第二开关管和所述第四开关管为NMOS。

优选的，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的第一端均为对应所述PMOS或所述NMOS的源极；

所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的第二端均为对应所述PMOS或所述NMOS的漏极；

所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的控制端均为对应所述PMOS或所述NMOS的栅极。

优选的，每个所述保护模块还包括与所述第一开关管并联的第二电阻。

相应的，本发明还公开了一种集成电路，包括如上文所述并联电池组的保护电路。

本发明公开了一种并联电池组的保护电路，包括多个保护单元，每个所述保护单元包括第一输入端口、第二输入端口、正输出端口和负输出端口，还包括：第一端、第二端、控制端分别与正输出端口、第一输入端口、第二输入端口连接的第一开关管；第一端、第二端、控制端分别与负输出端口、所述第一输入端口、所述第二输入端口连接的第二开关管；第一端、第二端、控制端分别与所述正输出端口、所述第二输入端口、所述第一输入端口连接的第三开关管；第一端、第二端、控制端分别与所述负输出端口、所述第一输入端口、所述第二输入端口连接的第四开关管；所述第一开关管和所述第三开关管为由低电平导通的开关管，所述第二开关管和所述第四开关管为由高电平导通的开关管；所有所述保护单元的正输出端口均连接，所有所述保护单元的负输出端口均连接。本发明中，不论第一输入端口、第二输入端口与电池正负极的连接方向，保护单元都会从正输出端口输出正极电压、负输出端口输出负极电压，从而整个保护电路形成电流回路，保证负载正常工作，具有保护每节电池、提高电池安装灵活性的优点。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种常用保护电路的结构拓扑图；

图2为本发明实施例中一种并联电池组的保护电路的结构拓扑图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前许多便携电子设备都使用电池供电，尤其是户外装备和单兵设备上，通常电池供电时需要考虑电池的正负极，一旦将并联电池组中任一电池单体的正负极接反，不仅是无法为负载供电，更可能对电池和负载造成损坏。而本申请中，不论第一输入端口、第二输入端口与电池正负极的连接方向，保护单元都会从正输出端口输出正极电压、负输出端口输出负极电压，从而整个保护电路形成电流回路，保证负载正常工作，具有保护每节电池、提高电池安装灵活性的优点。

本发明实施例公开了一种并联电池组的保护电路，参见图2所示，包括多个保护单元PART1，PART2，…，PARTn，每个所述保护单元PARTi(i＝1，2，…，n)包括第一输入端口LIi_1、第二输入端口LIi_2、正输出端口VOUTi+和负输出端口VOUTi-，还包括：

第一端、第二端、控制端分别与正输出端口VOUTi+、第一输入端口LIi_1、第二输入端口LIi_2连接的第一开关管Ti1；

第一端、第二端、控制端分别与负输出端口VOUTi-、所述第一输入端口LIi_1、所述第二输入端口LIi_2连接的第二开关管Ti2；

第一端、第二端、控制端分别与所述正输出端口VOUTi+、所述第二输入端口LIi_2、所述第一输入端口LIi_1连接的第三开关管Ti3；

第一端、第二端、控制端分别与所述负输出端口VOUTi-、所述第一输入端口LIi_1、所述第二输入端口LIi_2连接的第四开关管Ti4；

第一开关管Ti1和第三开关管Ti3为由低电平导通的开关管，第二开关管Ti2和第四开关管Ti4为由高电平导通的开关管；

所有所述保护单元的正输出端口VOUTi+均连接，所有所述保护单元的负输出端口VOUTi-均连接。

进一步的，每个所述保护单元PARTi还包括与所述第四开关管Ti4并联的第一电阻Ri1。可以理解的是，出于对第四开关管Ti4提供稳定的导通电压条件的考虑，本实施例还设置了第一电阻Ri1来调整第二输入端口LIi_2和负输出端口VOUTi-之间的压差，也即第四开关管Ti4的第一端和第二端之间的电压差。

基于类似的思路，每个所述保护模块PARTi还可以包括与所述第一开关管Ti1并联的第二电阻Ri2。

可以理解的是，本实施例中保护电路PARTi规定了正输出端口VOUTi+和负输出端口VOUTi-的位置，除此外四个开关管、两个输入端口均对称分布，第一、第二等是为了便于描述指代而增加的序号，并无其他特殊含义。

可以理解的是，并联电池组包括多个电池单体，每个保护单元PARTi的第一输入端口LIi_1和第二输入端口LIi_2两端连接对应的电池单体的两端，如果第一输入端口LIi_1和第二输入端口LIi_2两端依次连接了电池单体的正极和负极，此时第一开关管Ti1和第四开关管Ti4导通，第二开关管Ti2和第三开关管Ti3截止，正输出端口VOUTi+输出即为电源正，负输出端口VOUTi-输出即为电源负；如果第一输入端口LIi_1和第二输入端口LIi_2两端依次连接了电池单体的负极和正极，此时第一开关管Ti1和第四开关管Ti4截止，第二开关管Ti2和第三开关管Ti3导通，正输出端口VOUTi+输出即为电源正，负输出端口VOUTi-输出即为电源负；在电池单体发生故障时，保护单元PARTi会阻断电池单体向后端负载供电，保证负载的安全。以此类推，并联电池组中电池单体的个数与保护电路中保护单元的个数相同，所有的正输出端口VOUTi+连接后作保护电路的正极，所有的负输出端口VOUTi-连接后作保护电路的负极，保护电路与负载连接形成电流回路，由并联电池组供电保证负载正常工作。

进一步的，所述第一开关管Ti1和所述第三开关管Ti3为PMOS，所述第二开关管Ti2和所述第四开关管Ti4为NMOS，图2即为相应的电路拓扑图。

可以理解的是，此时所述第一开关管Ti1、所述第二开关管Ti2、所述第三开关管Ti3和所述第四开关管Ti4的第一端均为对应所述PMOS或所述NMOS的源极；所述第一开关管Ti1、所述第二开关管Ti2、所述第三开关管Ti3和所述第四开关管Ti4的第二端均为对应所述PMOS或所述NMOS的漏极；所述第一开关管Ti1、所述第二开关管Ti2、所述第三开关管Ti3和所述第四开关管Ti4的控制端均为对应所述PMOS或所述NMOS的栅极。

本发明实施例公开了一种并联电池组的保护电路，包括多个保护单元，每个所述保护单元包括第一输入端口、第二输入端口、正输出端口和负输出端口，还包括：第一端、第二端、控制端分别与正输出端口、第一输入端口、第二输入端口连接的第一开关管；第一端、第二端、控制端分别与负输出端口、所述第一输入端口、所述第二输入端口连接的第二开关管；第一端、第二端、控制端分别与所述正输出端口、所述第二输入端口、所述第一输入端口连接的第三开关管；第一端、第二端、控制端分别与所述负输出端口、所述第一输入端口、所述第二输入端口连接的第四开关管；所述第一开关管和所述第三开关管为由低电平导通的开关管，所述第二开关管和所述第四开关管为由高电平导通的开关管；所有所述保护单元的正输出端口均连接，所有所述保护单元的负输出端口均连接。本发明实施例中，不论第一输入端口、第二输入端口与电池正负极的连接方向，保护单元都会从正输出端口输出正极电压、负输出端口输出负极电压，从而整个保护电路形成电流回路，保证负载正常工作，具有保护每节电池、提高电池安装灵活性的优点。

相应的，本发明实施例还公开了一种集成电路，包括如上文所述并联电池组的保护电路。

其中，本实施例关于所述并联电池组的保护电路的部分可以参照上文实施例中内容，此处不再赘述。

其中，本实施例中的集成电路具有与上文实施例中并联电池组的保护电路相同的有益效果，此处不在赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种并联电池组的保护电路及集成电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种并联电池组的保护电路，其特征在于，包括多个保护单元，每个所述保护单元包括第一输入端口、第二输入端口、正输出端口和负输出端口，还包括：

第一端、第二端、控制端分别与所述正输出端口、所述第一输入端口、所述第二输入端口连接的第一开关管；

第一端、第二端、控制端分别与所述负输出端口、所述第一输入端口、所述第二输入端口连接的第二开关管；

第一端、第二端、控制端分别与所述正输出端口、所述第二输入端口、所述第一输入端口连接的第三开关管；

第一端、第二端、控制端分别与所述负输出端口、所述第一输入端口、所述第二输入端口连接的第四开关管；

所述第一开关管和所述第三开关管为由低电平导通的开关管，所述第二开关管和所述第四开关管为由高电平导通的开关管；

所有所述保护单元的正输出端口均连接，所有所述保护单元的负输出端口均连接。

2.根据权利要求1所述保护电路，其特征在于，每个所述保护单元还包括：

与所述第四开关管并联的第一电阻。

3.根据权利要求2所述保护电路，其特征在于，

所述第一开关管和所述第三开关管为PMOS，所述第二开关管和所述第四开关管为NMOS。

4.根据权利要求3所述保护电路，其特征在于，

所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的第一端均为对应所述PMOS或所述NMOS的源极；

所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的第二端均为对应所述PMOS或所述NMOS的漏极；

所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的控制端均为对应所述PMOS或所述NMOS的栅极。

5.根据权利要求1至4任一项所述保护电路，其特征在于，每个所述保护模块还包括与所述第一开关管并联的第二电阻。

6.一种集成电路，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述并联电池组的保护电路。