CN110764446B - 集成通断控制电路的芯片外围电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成通断控制电路的芯片外围电路，所述外面电路包括：第一通断控制电路，用于控制第二通断控制电路的通断，所述第一通断控制电路的控制端与外接开关K2连接；第二通断控制电路，用于控制电池与芯片的电源端的连接或断开；第三通断控制电路，用于控制所述第一通断控制电路与所述触发电源的通断。所述外围电路通过外设的开关K2闭合/断开来控制电池模拟前端控制芯片的电源端与电源的通断，使用者可根据矿用直流稳压电源的工作状态通过开关K2来打开或关断电池模拟前端控制芯片的电源端与电源的通断，使矿用直流稳压电源未工作状态下电池管理系统的能耗为零，从而实现电池的超长续航。

Description

集成通断控制电路的芯片外围电路

技术领域

本发明涉及电池管理系统领域，尤其涉及一种集成通断控制电路的芯片外围电路。

背景技术

矿用直流稳压电源是矿用电子设备不可缺少的重要组成部分，其技术指标好坏直接影响着电子设备的正常工作，为了提高电子设备的可靠性，必须首先提高是电源的可靠性。矿用直流稳压电源的工作场景为矿用井下，其稳定性是和可靠性通常由其内部电路的可靠性和稳定性决定，同时其能耗也由其内部电路决定，其中，矿用直流稳压电源电路的核心部件之一为电池模拟前端控制芯片，现有的电池模拟前端控制芯片在装入电池管理系统中，只要上电即处于工作模式，但矿用直流稳压电源从购买到实际使用，中间可能会出现较长的库存时间，电池前端管理芯片的能耗虽然很小，但是，其在未工作状态同样存在能耗。

因此，亟需一种在可根据矿用直流电源的工作状态来控制电池前端管理芯片于电源的通断状态的外围电路。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种集成通断控制电路的电池模拟前端控制芯片的外围电路。

本发明提供一种集成通断控制电路的芯片外围电路，其特征在于：包括：

第一通断控制电路，用于控制第二通断控制电路的通断，所述第一通断控制电路的电源端与触发电源连接，所述第一通断控制电路的输出端与热敏电阻连接，所述第一通断控制电路的控制端与外接开关K2连接；

第二通断控制电路，用于控制电池与芯片的电源端的连接或断开，所述第二通断控制电路的电源端与电池连接，所述第二通断控制电路的输出端与芯片的电源端连接，所述第二通断控制电路的控制端与所述第一通断控制电路的EN端连接；

第三通断控制电路，用于控制所述第一通断控制电路与所述触发电源的通断，所述第三通断控制电路的输入端与所述触发电源连接，所述第三通断控制电路的输出端与所述第一通断控制电路的输入端连接，所述第三通断控制电路的控制端与芯片的输出引脚连接。

进一步，还包括欠压保护电路，所述欠压保护电路的输入端与电池的输出端连接，所述欠压保护电路的输出端与所述第一通断控制电路的控制端连接。

进一步，所述第一通断控制电路包括电阻R33、电阻R34、电阻R37、电阻R40、电容C21、电容C22、电容C23、二极管D9、二极管D10、稳压二极管DW1、稳压二极管DW2、MOS管Q9、三极管Q11和开关K2；

电阻R33一端与触发电源连接，电阻R33另一端与电阻R34的一端连接，电容C22与电阻R33并联，电阻R34的另一端与电阻R37的一端连接，电阻R37的另一端与二极管D10的阳极连接，二极管D10的阴极为EN端，三极管Q11的集电极与二极管D10的阴极连接，二极管D11的阳极与触发电源连接，二极管D11的阴极与电阻R38的一端连接，电阻R38的另一端经电阻R39与二极管D12的阴极连接，二极管D12的阳极与稳压二极管DW2的阴极连接，稳压二极管DW2的阳极接地，电阻R40与二极管D12并联，电容C23与电阻R40并联，三极管Q11的基极与二极管D12的阴极与电阻R39的公共连接点连接，三极管Q11的发射极与稳压二极管DW1的阴极连接，稳压二极管DW1的阳极接地，开关K2的一端与三极管Q11的发射极与稳压二极管DW1的阴极的公共连接点连接，开关K2的另一端接地，同时，三极管Q11的发射极与稳压二极管DW1的阴极的公共连接点与二极管D12的阳极与稳压二极管DW2的阴极的公共连接点连接，MOS管Q9的漏极与触发电源连接，MOS管Q9的栅极与电阻R33和电阻R34的公共连接点连接，MOS管Q9的源极与二极管D9的阳极连接，二极管D9的阴极与热敏电阻PTC1的一端连接，热敏电阻PTC1的另一端接地，电容C21与热敏电阻PTC1并联，热敏电阻PTC1与二极管D9的阴极的公共连接点与电池模拟前端芯片的TS1引脚连接；

其中，MOS管Q9为P沟道增强型MOS管，三极管Q11为NPN型三极管。

进一步，所述第二通断控制电路包括电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电容C12、电容C13、二极管D7、MOS管Q7；

电阻R25的一端与电池正极连接，电阻R25经电阻R24与二极管D7的正极连接，二极管D7的负极与所述第一通断控制电路的EN端连接，电容C12与电阻R25连接，MOS管Q7的源极与电池正极连接，MOS管Q7的栅极与电阻R25和电阻R24的公共连接点连接，MOS管Q7的漏极与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端经电容C13接地，电阻R26和电容C13的公共连接点与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与电池模拟前端控制芯片的电源端连接；

其中，MOS管Q7为P沟道增强型MOS管。

进一步，所述第三通断控制电路包括电阻R35、电阻R36、电阻R41、电阻R42、电容C23、电容C24、MOS管Q10和MOS管Q12；

MOS管Q10的源极与触发电源连接，MOS管Q10的漏极与所述第一通断控制电路的电阻R37和电阻R34的公共连接点连接，电阻R35的一端与触发电源连接，电阻R35的另一端经电阻R36与MOS管Q12的漏极连接，电容C23与电阻R35并联，MOS管Q10的栅极与电阻R35和电阻R36的公共连接点连接，电阻R41的一端与电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，电阻R41的另一端经电阻R42接地，电容C24与电阻R42并联，MOS管Q12的源极接地，MOS管Q12的栅极与电阻R41和电阻R42的公共连接点连接；

其中，MOS管Q10为P沟道增强型MOS管，MOS管Q12为N沟道增强型MOS管。

进一步，所述欠压保护电路包括欠压保护芯片和外围电路，所保护芯片为TPS3701。

进一步，所述欠压保护电路的外围电路包括电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R49、二极管D13、电容C25和电容C26；

电阻R49的一端与HPS-PRE-OUT连接，另一端经电阻R45接地，电阻R44与电阻R45并联，电容C26与电阻R44并联，TPS3701的INA引脚与电阻R45和电阻R49的公共连接点连接，二极管D13的正极与HPS-PRE-OUT连接，二极管D13的阴极经电阻R43与电容C25的一端连接，电容C25的另一端接地，TPS3701的电源端与电容C25和电阻R43的公共连接点连接。

进一步，所述开关K2为外接开关。

进一步，所述电池模拟前端控制芯片为BQ76930芯片。

本发明的有益技术效果：本发明通过外设的开关K2闭合/断开来控制电池模拟前端控制芯片的电源端与电源的通断，使用者可根据矿用直流稳压电源的工作状态通过开关K2来打开或关断电池模拟前端控制芯片的电源端与电源的通断，使矿用直流稳压电源未工作状态下电池管理系统的能耗为零，从而实现电池的超长续航。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的电路结构框图。

图2为本发明的第一通断控制电路和第三通断电路原理图。

图3为本发明的第二通断控制电路和电池模拟前端控制芯片。

图4为本发明的欠压保护电路原理图。

图5为本发明的CHAREGE端口的电路原理图。

图6为本发明的HPS-PRE-OUT端口的电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明：

本发明提供的种集成通断控制电路的芯片外围电路，其特征在于：包括：

第一通断控制电路，用于控制第二通断控制电路的通断，所述第一通断控制电路的电源端与触发电源连接，所述第一通断控制电路的输出端与热敏电阻连接，所述第一通断控制电路的控制端与外接开关K2连接；

第二通断控制电路，用于控制电池与芯片的电源端的连接或断开，所述第二通断控制电路的电源端与电池连接，所述第二通断控制电路的输出端与芯片的电源端连接，所述第二通断控制电路的控制端与所述第一通断控制电路的EN端连接；

第三通断控制电路，用于控制所述第一通断控制电路与所述触发电源的通断，所述第三通断控制电路的输入端与所述触发电源连接，所述第三通断控制电路的输出端与所述第一通断控制电路的输入端连接，所述第三通断控制电路的控制端与芯片的输出引脚连接。

在本实施例中，所述电池模拟前端控制芯片为现有的BQ76930，如图3所示，本发明通过第一通断控制电路的外设开关K2闭合/断开来控制EN端输出高电平或输出高电平，第二通断控制电路通过EN端的高电平或低电平来控制电池模拟前端控制芯片的电源端与电源的通断，使用者可根据矿用直流稳压电源的工作状态通过开关K2来打开或关断电池模拟前端控制芯片的电源端与电源的通断，使矿用直流稳压电源未工作状态下电池管理系统的能耗为零，从而实现电池的超长续航。

在本实施例中，还包括欠压保护电路，所述欠压保护电路的输入端与电池的输出端连接，所述欠压保护电路的输出端与所述第一通断控制电路的控制端连接。矿用直流稳压电源的工作场景用于井下，其必须为本质安全型，故在本实施例中，除芯片BQ76930自带的欠压保护外，增设了一个欠压保护电路，用于提高矿用直流本安电源的安全性、可靠性和稳定性。

在本实施例中，如图2所示，所述第一通断控制电路包括电阻R33、电阻R34、电阻R37、电阻R40、电容C21、电容C22、电容C23、二极管D9、二极管D10、稳压二极管DW1、稳压二极管DW2、MOS管Q9、三极管Q11和开关K2；

电阻R33一端与触发电源连接，电阻R33另一端与电阻R34的一端连接，电容C22与电阻R33并联，电阻R34的另一端与电阻R37的一端连接，电阻R37的另一端与二极管D10的阳极连接，二极管D10的阴极为EN端，三极管Q11的集电极与二极管D10的阴极连接，二极管D11的阳极与触发电源连接，二极管D11的阴极与电阻R38的一端连接，电阻R38的另一端经电阻R39与二极管D12的阴极连接，二极管D12的阳极与稳压二极管DW2的阴极连接，稳压二极管DW2的阳极接地，电阻R40与二极管D12并联，电容C23与电阻R40并联，三极管Q11的基极与二极管D12的阴极与电阻R39的公共连接点连接，三极管Q11的发射极与稳压二极管DW1的阴极连接，稳压二极管DW1的阳极接地，开关K2的一端与三极管Q11的发射极与稳压二极管DW1的阴极的公共连接点连接，开关K2的另一端接地，同时，三极管Q11的发射极与稳压二极管DW1的阴极的公共连接点与二极管D12的阳极与稳压二极管DW2的阴极的公共连接点连接，MOS管Q9的漏极与触发电源连接，MOS管Q9的栅极与电阻R33和电阻R34的公共连接点连接，MOS管Q9的源极与二极管D9的阳极连接，二极管D9的阴极与热敏电阻PTC1的一端连接，热敏电阻PTC1的另一端接地，电容C21与热敏电阻PTC1并联，热敏电阻PTC1与二极管D9的阴极的公共连接点与电池模拟前端芯片的TS1引脚连接；

其中，MOS管Q9为P沟道增强型MOS管，三极管Q11为NPN型三极管。

其工作原理如下：

当三极管Q11的基极为高电平，同时开关K2闭合时，三极管Q11导通，三极管Q11导通，从而时MOS管Q9的栅极电压降低，当MOS管Q9的栅极电压低于源极电压时，MOS管Q9导通，此时，电池模拟前端控制芯片的TSI引脚得电，同时热敏电阻PTC1得电，此时EN端为低电平，热敏电阻开始测温，同时EN输出低电平用于激活电池管理系统；

当三极管Q11的基极为高电平，开关K2断开；或者三极管Q11的基极为低电平，开关K2闭合；或者三极管Q11的基极为低电平，开关K2断开；三极管Q11都处于截止状态，当Q11截止时，MOS管Q9的栅极电压不小于MOS管Q9的源极电压，MOS管Q9截止，同时，EN端为高电平，系统不工作；

通过外设开关K2实现电池管理系统的激活或关断，从而帮助使用者根据实际需要来闭合或断开开关K2，从而实现矿用直流稳压电源在库存或不工作状态的零功耗，延长电池续航时间。

在本实施例中，如图3所示，所述第二通断控制电路包括电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电容C12、电容C13、二极管D7、MOS管Q7；

电阻R25的一端与电池正极连接，电阻R25经电阻R24与二极管D7的正极连接，二极管D7的负极与所述第一通断控制电路的EN端连接，电容C12与电阻R25连接，MOS管Q7的源极与电池正极连接，MOS管Q7的栅极与电阻R25和电阻R24的公共连接点连接，MOS管Q7的漏极与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端经电容C13接地，电阻R26和电容C13的公共连接点与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与电池模拟前端控制芯片的电源端连接；

其中，MOS管Q7为P沟道增强型MOS管。

其工作原理如下：

当EN端为低电平时，MOS管Q7的栅极电压低于源极电压，MOS管Q7导通，使电池模拟前端控制芯片的电源端，即BAT引脚，与电池的正极连通，从而使芯片得电，从而激活芯片；

当EN端为高电平时，MOS管Q7的栅极电压不低于源极电压，MOS管Q7截止，使电池模拟前端控制芯片的电源端，即BAT引脚，与电池的正极处于断开状态，从而使芯片处于断电零功耗桩。

EN端为所述第一通断控制电路的输出端，由第一通断控制电路的输出EN端来控制第二通断控制电路的通断。

在本实施例中，如图2所示，所述第三通断控制电路包括电阻R35、电阻R36、电阻R41、电阻R42、电容C23、电容C24、MOS管Q10和MOS管Q12；

MOS管Q10的源极与触发电源连接，MOS管Q10的漏极与所述第一通断控制电路的电阻R37和电阻R34的公共连接点连接，电阻R35的一端与触发电源连接，电阻R35的另一端经电阻R36与MOS管Q12的漏极连接，电容C23与电阻R35并联，MOS管Q10的栅极与电阻R35和电阻R36的公共连接点连接，电阻R41的一端与电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，电阻R41的另一端经电阻R42接地，电容C24与电阻R42并联，MOS管Q12的源极接地，MOS管Q12的栅极与电阻R41和电阻R42的公共连接点连接；

其中，MOS管Q10为P沟道增强型MOS管，MOS管Q12为N沟道增强型MOS管。

其工作原理如下：

当芯片被激活后，即芯片的电源端与电池的正极连通后，电池模拟前端控制芯片的的输出端REGOUT输出高电平，MOS管Q12的栅极电压大于MOS管Q12的源极电压，因MOS管Q12为N沟道增强型MOS管，故MOSQ12导通,MOS管Q12导通后，MOS管Q10的栅极电压低于MOS管Q10的源极电压，因，MOS管Q10为P沟道增强型MOS管，MOS管Q10导通，从而MOS管Q9截止，从而关断所述第一通断控制电路。

在本实施例中，如图5和图4所示，所述欠压保护电路包括欠压保护芯片和外围电路，所保护芯片为TPS3701，所述欠压保护电路的外围电路包括电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R49、二极管D13、电容C25和电容C26；

电阻R49的一端与HPS-PRE-OUT连接，另一端经电阻R45接地，电阻R44与电阻R45并联，电容C26与电阻R44并联，TPS3701的INA引脚与电阻R45和电阻R49的公共连接点连接，二极管D13的正极与HPS-PRE-OUT连接，二极管D13的阴极经电阻R43与电容C25的一端连接，电容C25的另一端接地，TPS3701的电源端与电容C25和电阻R43的公共连接点连接。

其工作原理如下：

所述芯片TPS实现欠压保护，通过外设的电阻R44、R45和R49的阻值来设定欠压保护的阈值电压，当HPS-PRE-OUT输出的电压低于预设的电压后，TPS3701芯片控制UVL输出低电平，从而使三极管Q11的基极电压为低电平，使三极管Q11截止，从而使EN端为高电平，从而关断芯片的电源端与电池的连接实现欠压保护；反之，ULV输出高电平，EN输出低电平，从而使芯片的电源端与电池连通。

如图5所示，所欠压保护电路还包括CHAREGE端的欠压保护，所述CHAREGE端的欠压保护包括电阻R50、电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电容C28、电容C29、稳压二极管DW3、MOS管Q13和三极管Q14；

MOS管Q13的漏极与电池的正极连接，电阻R50的一端与MOS管Q13的源极连接，电阻R50的另一端与MOS管Q13的栅极连接，稳压二极管DW3的阴极与MOS管Q13的源极连接，稳压二极管DW3的阳极与MOS管Q13的栅极连接，电容C29的一端与MOS管Q13的源极连接，电容C29的另一端与电池的负极连接，电阻R51与电容C29并联，电阻R52的一端与MOS管Q13的栅极和电阻R50的公共连接点连接，电阻R52的另一端与三极管Q14的集电极连接，三极管Q14的发射极接地，电容C28的一端与三极管Q14的基极连接，电容C28的另一端接地，电阻R53与电容C28并联，电阻R57的一端与电阻R53和三极管Q14的基极的公共连接点连接，电阻R54的另一端经电阻R55与电池模拟前端控制芯片的CHG引脚连接，欠压保护电路的输出端GVP与电阻R54和电阻R55的公共连接点连接，其中，MOS管Q13为P沟道增强型MOS管，三极管Q14为NPN型三极管。

在本实施例中，所述开关K2为外接开关。除开关K2以外，其它电路都被烧刻在电路板中，开关K2采用外接方式是为了便于使用者操作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种集成通断控制电路的芯片外围电路，其特征在于：包括：

第一通断控制电路，用于控制第二通断控制电路的通断，所述第一通断控制电路的电源端与触发电源连接，所述第一通断控制电路的输出端与热敏电阻连接，所述第一通断控制电路的控制端与外接开关K2连接；

第二通断控制电路，用于控制电池与芯片的电源端的连接或断开，所述第二通断控制电路的电源端与电池连接，所述第二通断控制电路的输出端与芯片的电源端连接，所述第二通断控制电路的控制端与所述第一通断控制电路的EN端连接；

第三通断控制电路，用于控制所述第一通断控制电路与所述触发电源的通断，所述第三通断控制电路的输入端与所述触发电源连接，所述第三通断控制电路的输出端与所述第一通断控制电路的输入端连接，所述第三通断控制电路的控制端与芯片的输出引脚连接；

所述第一通断控制电路包括电阻R33、电阻R34、电阻R37、电阻R40、电容C21、电容C22、第一电容、二极管D9、二极管D10、稳压二极管DW1、稳压二极管DW2、MOS管Q9、三极管Q11和开关K2；

电阻R33一端与触发电源连接，电阻R33另一端与电阻R34的一端连接，电容C22与电阻R33并联，电阻R34的另一端与电阻R37的一端连接，电阻R37的另一端与二极管D10的阳极连接，二极管D10的阴极为EN端，三极管Q11的集电极与二极管D10的阴极连接，二极管D11的阳极与触发电源连接，二极管D11的阴极与电阻R38的一端连接，电阻R38的另一端经电阻R39与二极管D12的阴极连接，二极管D12的阳极与稳压二极管DW2的阴极连接，稳压二极管DW2的阳极接地，电阻R40与二极管D12并联，第一电容与电阻R40并联，三极管Q11的基极与二极管D12的阴极与电阻R39的公共连接点连接，三极管Q11的发射极与稳压二极管DW1的阴极连接，稳压二极管DW1的阳极接地，开关K2的一端与三极管Q11的发射极与稳压二极管DW1的阴极的公共连接点连接，开关K2的另一端接地，同时，三极管Q11的发射极与稳压二极管DW1的阴极的公共连接点与二极管D12的阳极与稳压二极管DW2的阴极的公共连接点连接，MOS管Q9的漏极与触发电源连接，MOS管Q9的栅极与电阻R33和电阻R34的公共连接点连接，MOS管Q9的源极与二极管D9的阳极连接，二极管D9的阴极与热敏电阻PTC1的一端连接，热敏电阻PTC1的另一端接地，电容C21与热敏电阻PTC1并联，热敏电阻PTC1与二极管D9的阴极的公共连接点与芯片的TS1引脚连接，芯片是电池模拟前端控制芯片，所述电池模拟前端控制芯片为BQ76930芯片；

其中，MOS管Q9为P沟道增强型MOS管，三极管Q11为NPN型三极管。

2.根据权利要求1所述集成通断控制电路的芯片外围电路，其特征在于：还包括欠压保护电路，所述欠压保护电路的输入端与电池的输出端连接，所述欠压保护电路的输出端与所述第一通断控制电路的控制端连接。

3.根据权利要求1所述集成通断控制电路的芯片外围电路，其特征在于：所述第二通断控制电路包括电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电容C12、电容C13、二极管D7、MOS管Q7；

电阻R25的一端与电池正极连接，电阻R25经电阻R24与二极管D7的正极连接，二极管D7的负极与所述第一通断控制电路的EN端连接，电容C12与电阻R25并联，MOS管Q7的源极与电池正极连接，MOS管Q7的栅极与电阻R25和电阻R24的公共连接点连接，MOS管Q7的漏极与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端经电容C13接地，电阻R26和电容C13的公共连接点与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与电池模拟前端控制芯片的电源端连接；

其中，MOS管Q7为P沟道增强型MOS管。

4.根据权利要求1所述集成通断控制电路的芯片外围电路，其特征在于：所述第三通断控制电路包括电阻R35、电阻R36、电阻R41、电阻R42、第二电容、电容C24、MOS管Q10和MOS管Q12；

MOS管Q10的源极与触发电源连接，MOS管Q10的漏极与所述第一通断控制电路的电阻R37和电阻R34的公共连接点连接，电阻R35的一端与触发电源连接，电阻R35的另一端经电阻R36与MOS管Q12的漏极连接，第二电容与电阻R35并联，MOS管Q10的栅极与电阻R35和电阻R36的公共连接点连接，电阻R41的一端与电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，电阻R41的另一端经电阻R42接地，电容C24与电阻R42并联，MOS管Q12的源极接地，MOS管Q12的栅极与电阻R41和电阻R42的公共连接点连接；

其中，MOS管Q10为P沟道增强型MOS管，MOS管Q12为N沟道增强型MOS管。

5.根据权利要求2所述集成通断控制电路的芯片外围电路，其特征在于：所述欠压保护电路包括欠压保护芯片和外围电路，所述保护芯片为TPS3701。

6.根据权利要求5所述集成通断控制电路的芯片外围电路，其特征在于：所述欠压保护电路的外围电路包括电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R49、二极管D13、电容C25和电容C26；

电阻R49的一端与HPS-PRE-OUT连接，另一端经电阻R45接地，电阻R44与电阻R45并联，电容C26与电阻R44并联，TPS3701的INA引脚与电阻R45和电阻R49的公共连接点连接，二极管D13的正极与HPS-PRE-OUT连接，二极管D13的阴极经电阻R43与电容C25的一端连接，电容C25的另一端接地，TPS3701的电源端与电容C25和电阻R43的公共连接点连接。

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