CN111564825B - 一种电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池保护电路，包括连接电池电压采样点的基准和偏置电路、电压保护电路、电流保护电路、使能产生电路、延时电路、振荡器、功率管控制电路；所述振荡器的第一输出端与所述使能产生电路连接，第二输出端与所述延时电路连接；所述使能产生电路的第一输出端与所述电压保护电路的第一输入端连接，第二输出端与所述电流保护电路的第一输入端连接；所述电压保护电路的第二输入端与电池电压采样点连接，输出端与所述延时电路连接；所述电流保护电路的第二输入端与回路电流采样点连接，输出端与所述延时电路连接；所述延时电路的输出端与所述功率管控制电路连接。本发明解决了现有电池保护电路在正常工作时存在的电流大、功耗大的问题。

Description

一种电池保护电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池保护电路。

背景技术

现有的电池保护芯片内部包括检测电池电压的过放保护电路和过充保护电路，以及检测回路电流的放电过流保护电路、充电过流保护以及短路保护电路。在电池保护芯片正常工作时，上述的过放保护电路、过充保护电路、放电过流保护电路、充电过流保护以及短路保护电路均处于持续使能状态，从而导致电池保护芯片的工作电流较大，增大了电池保护芯片的功耗，不利于延长电池的待机时间。

发明内容

本发明提供一种电池保护电路，以解决现有电池保护电路在正常工作时存在的电流大、功耗大的问题。

本发明的是这样实现的，一种电池保护电路，包括：

基准和偏置电路、电压保护电路、电流保护电路、使能产生电路、延时电路、振荡器、功率管控制电路；

所述振荡器的第一输出端与所述使能产生电路连接，第二输出端与所述延时电路连接；

所述使能产生电路的第一输出端与所述电压保护电路的第一输入端连接，第二输出端与所述电流保护电路的第一输入端连接；

所述电压保护电路的第二输入端与电池电压采样点连接，输出端与所述延时电路连接；

所述电流保护电路的第二输入端与回路电流采样点连接，输出端与所述延时电路连接；

所述延时电路的输出端与所述功率管控制电路连接；

所述基准和偏置电路与所述电池电压采样点连接；

所述基准和偏置电路用于产生电压保护电路所需的偏置电压和电流保护电路所需的偏置电流；所述振荡器用于产生时钟信号；所述使能产生电路用于根据所述时钟信号产生所述电压保护电路和电流保护电路的使能信号，其中所述电压保护电路和电流保护电路的使能信号为非同步信号；所述电压保护电路用于按照所述使能信号检测电池电压，并在所述电池电压发生异常时产生检测翻转信号；所述电流保护电路用于按照所述使能信号检测充电电流、放电电流，并在充电电流、放电电流发生异常时产生检测翻转信号；所述延时电路用于对所述检测翻转信号进行延时处理；所述功率管控制电路用于根据延时电路的输出信号产生控制信号，并将所述控制信号发送至功率管，以控制功率管的启动或关闭；其中，所述功率管串接在电池和充电电源或负载之间的充放电回路中。

可选地，所述电压保护电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、过放保护电路、过充保护电路；

所述过放保护电路的第一输入端与所述第一电阻和第二电阻之间的共接点连接，第二输入端与所述使能产生电路的第一输出端连接，输出端与所述延时电路连接；

所述过充保护电路的第一输入端与所述第二电阻与第三电阻之间的共接点连接，第二输入端与所述使能产生电路的第一输出端连接，输出端与所述延时电路连接；

所述第一电阻的另一端连接电池电压采样点；所述第三电阻的另一端连接浮地输出；

其中，所述过放保护电路用于根据使能产生电路的使能信号启动，从电池电压采样点获取电池电压，并在所述电池电压小于第一电压阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路；所述过充保护电路用于根据使能产生电路的使能信号启动，从电池电压采样点获取电池电压，并在所述电池电压大于第二电压阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路。

可选地，所述电流保护电路包括放电过流保护电路、短路保护电路、充电过流保护电路；

所述放电过流保护电路、短路保护电路、充电过流保护电路的第一输入端分别与回路电流采样点连接；

所述放电过流保护电路、短路保护电路、充电过流保护电路的第二输入端分别与使能产生电路连接；

所述放电过流保护电路、短路保护电路、充电过流保护电路的输出端分别与所述延时电路连接；

所述放电过流保护电路用于根据使能产生电路的使能信号启动，从回路电流采样点获取放电电流，并在所述放电电流大于第一电流阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路；所述充电过流保护电路用于根据使能产生电路的使能信号启动，从回路电流采样点获取充电电流，并在所述充电电流大于第二电流阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路；所述短路保护电路用于根据使能产生电路的使能信号启动，从所述回路电流采样点获取短路电压，并在所述短路电压大于短路保护电压阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路。

可选地，所述使能产生电路包括至少一个延迟电路；

当所述延迟电路有多个时，所述延迟电路相互串联，首个延迟电路的输入端与所述振荡器的第一输出端连接。

可选地，所述使能产生电路包括4个延迟电路，分别为第一延迟电路、第二延迟电路、第三延迟电路、第四延迟电路；

所述第一延迟电路的输入端与所述振荡器的第一输出端之间的共接点、所述第一延迟电路的输出端与所述第二延迟电路的输入端之间的共接点、所述第二延迟电路的输出端与所述第三延迟电路的输入端之间的共接点、所述第三延迟电路的输出端与所述第四延迟电路的输入端之间的共接点、所述第四延迟电路的输出端均作为使能信号输出端，用于连接所述过放保护电路的第二输入端、所述过充保护电路的第二输入端、所述放电过流保护电路的第二输入端、所述短路保护电路的第二输入端、所述充电过流保护电路的第二输入端中的一个或者其任意组合。

可选地，所述功率管控制电路还包括：

逻辑电路、电荷泵稳压电路、电平移位电路；

所述逻辑电路的输入端与所述延时电路的输出端连接，输出端与所述电平移位电路的第一输入端连接；

所述电荷泵稳压电路的输入端与所述振荡器的第三输出端连接，输出端与所述电平移位电路的第二输入端连接；

所述电平移位电路的第一输出端连接放电开关、第二输出端连接充电开关；

所述电荷泵稳压电路用于根据振荡器的时钟信号产生恒定的电压信号，并将所述电压信号提供给电平移位电路；所述逻辑电路用于将延时电路的输出信号进行逻辑处理，输出控制信号；所述电平移位电路用于将所述控制信号进行电平移位，使得电平移位后的控制信号满足电荷泵稳压电路的输出电压域，将电平移位后的控制信号发送至功率管，以控制功率管的启动或关闭。

可选地，所述功率管控制电路包括：

逻辑电路、功率管、衬底切换电路、栅极控制电路；

所述逻辑电路的输入端与所述延时电路的输出端连接，第一输出端与所述衬底切换电路的输入端连接，第二输出端与所述栅极控制电路连接；

所述衬底切换电路的输出端与所述功率管的衬底连接；

所述栅极控制电路的输出端与所述功率管的栅极连接；

所述功率管的源极和漏极串接在电池和充电电源或负载之间的充放电回路中；

所述逻辑电路用于将延时电路的输出信号进行逻辑处理，生成衬底切换信号，并将所述衬底切换信号发送至所述衬底切换电路，以及生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述栅极控制电路；所述衬底切换电路用于根据所述衬底切换信号切换所述功率管的衬底极性；所述栅极控制电路用于根据所述控制信号输出栅极控制信号到功率管，以控制功率管栅极的启动或关闭。

可选地，所述功率管控制电路还包括电荷泵稳压电路、电平移位电路；

所述栅极控制电路的输出端与所述电平移位电路的第一输入端连接；

所述电荷泵稳压电路的输入端与所述振荡器的第三输出端连接，输出端与所述电平移位电路的第二输入端连接；

所述电平移位电路的输出端与所述功率管的栅极连接；

所述电荷泵稳压电路用于根据振荡器的时钟信号产生恒定的电压信号，并将所述电压信号提供给电平移位电路；所述栅极控制电路用于根据所述控制信号生成栅极控制信号，并将所述栅极控制信号发送至所述电平移位电路，所述电平移位电路用于将所述栅极控制信号进行电平移位，使得电平移位后的栅极控制信号满足电荷泵稳压电路的输出电压域，将电平移位后的栅极控制信号发送至功率管，以控制功率管的启动或关闭。

本发明提供的电池保护电路，在现有的电池保护电路上加入使能产生电路，通过所述使能产生电路根据所述振荡器的时钟信号按照预设时序产生非同步的使能信号，使得所述电压保护电路和所述电流保护电路按照所述使能信号不同步地进入使能状态，依次交替工作，从而有效地减少了电池保护芯片的工作电流，降低了电池保护芯片的功耗，有利于延长电池的待机时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的电池保护电路的示意图；

图2是本发明另一实施例提供的电池保护电路的示意图；

图3是本发明一实施例提供的使能产生电路的示意图；

图4是本发明一实施例提供的使能产生电路的各使能信号时序图；

图5是本发明一实施例提供的电池保护电路的应用示意图；

图6是本发明另一实施例提供的电池保护电路的应用示意图；

图7是本发明另一实施例提供的电池保护电路的应用示意图；

图8是本发明另一实施例提供的电池保护电路的应用示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种电池保护电路，通过在现有的电池保护电路上加入使能产生电路，由所述使能产生电路根据振荡器的时钟信号按照预设时序产生非同步的使能信号，电压保护电路按照所述使能信号检测电池电压以及所述电流保护电路按照所述使能信号检测回路电流，使得所述电压保护电路和所述电流保护电路按照所述使能信号不同步地进入使能状态，依次交替工作，从而有效地减少了电池保护芯片的工作电流，降低了电池保护芯片的功耗，有利于延长电池的待机时间。

图1为本发明实施例提供的电池保护电路的示意图。如图1所示，所述电池保护电路1包括基准和偏置电路10、电压保护电路20、电流保护电路30、使能产生电路40、延时电路50、振荡器60、功率管控制电路70；

所述振荡器60的第一输出端与所述使能产生电路40连接，第二输出端与所述延时电路50连接；

所述使能产生电路40的第一输出端与所述电压保护电路20的第一输入端连接，第二输出端与所述电流保护电路30的第一输入端连接；

所述电压保护电路20的第二输入端与电池电压采样点连接，输出端与所述延时电路50连接；

所述电流保护电路30的第二输入端与回路电流采样点连接，输出端与所述延时电路50连接；

所述延时电路50的输出端与所述功率管控制电路70连接；

所述基准和偏置电路10与所述电池电压采样点连接；

所述基准和偏置电路10用于产生电压保护电路20所需的偏置电压和电流保护电路30所需的偏置电流；所述振荡器60用于产生时钟信号；所述使能产生电路40用于根据所述时钟信号产生所述电压保护电路20和电流保护电路30的使能信号，其中所述电压保护电路20和电流保护电路30的使能信号为非同步信号；所述电压保护电路20用于按照所述使能信号检测电池电压，并在所述电池电压发生异常时产生检测翻转信号；所述电流保护电路30用于按照所述使能信号检测充电电流、放电电流，并在充电电流、放电电流发生异常时产生检测翻转信号；所述延时电路50用于对所述检测翻转信号进行延时处理；所述功率管控制电路70用于根据延时电路50的输出信号产生控制信号，并将所述控制信号发送至功率管，以控制功率管的启动或关闭；其中，所述功率管串接在电池和充电电源或负载之间的充放电回路中。

在这里，所述基准和偏置电路10与电池电压采样点连接。应用到电池保护芯片上，所述电池电压采样点为电池正极的电压采样点，如图1中所示的VDD，所述回路电流采样点为电池和充电电源或负载之间的充放电回路的电流采样点，如图1中所示的VM。所述基准和偏置电路10从电池电压采样点获取电池正极的电压采样值，然后根据所述电压采样值产生偏置电压和偏置电流。其中所述偏置电压为电压保护电路的检测阈值，所述偏置电流为电流保护电流的检测阈值。

在所述电池保护电路正常工作时，所述振荡器60产生时钟信号，并提供给所述延时电路50和所述使能产生电路40。所述使能产生电路40根据所述时钟信号依次产生使所述电压保护电路20和电流保护电路30以非同步方式工作的使能信号。其中，当所述电压保护电路20接收到使能信号时，按照所述使能信号检测电池电压，将所述电池电压与所述偏置电压进行比较以判断所述电池是否过放或过充的异常情况，当所述电池电压发生异常时产生检测翻转信号。当所述电流保护电路30接收到使能信号时，按照所述使能信号检测充电电流、放电电流，将所述充电电流、放电电流分别与对应的偏置电流比较以判断所述回路是否过放或者过充或者短路的异常情况，并在所述充电电流、放电电流发生异常时产生检测翻转信号。所述延时电路50对所述电压保护电路20或电流保护电路30发出的检测翻转信号进行延时处理，并向所述功率管控制电路70输出所述延时处理后的检测翻转信号。所述功率管控制电路70对延时电路50的输出信号进行逻辑处理，生成对功率管的控制信号。其中，所述控制信号为功率管的开关信号，以控制功率管的启动或关闭。

在本实施例中，所述功率管串接在电池和充电电源或负载之间的充放电回路中，通过控制功率管的启动或关闭，实现对电压过充或过放、回路过放电或过充电或者短路的保护，且由于所述电压保护电路20和电流保护电路30是以非同步的方式工作的，比如所述电压保护电路20和电流保护电路30依次交替工作，相比于现有技术中的所述电压保护电路20和电流保护电路30一直保持使能状态，有效地减少了电池保护芯片的工作电流，降低了电池保护芯片的功耗，有利于延长电池的待机时间。

具体地，作为一种实施方式，如图2所示，所述电压保护电路20包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、过放保护电路21、过充保护电路22；

所述过放保护电路21的第一输入端与所述第一电阻R1和第二电阻R2之间的共接点连接，第二输入端与所述使能产生电路40的第一输出端连接，输出端与所述延时电路50连接；

所述过充保护电路22的第一输入端与所述第二电阻R2与第三电阻R3之间的共接点连接，第二输入端与所述使能产生电路40的第一输出端连接，输出端与所述延时电路50连接；

所述第一电阻R1的另一端连接电池电压采样点；所述第三电阻R3的另一端连接浮地输出；

其中，所述过放保护电路21用于根据使能产生电路40的使能信号启动，从电池电压采样点获取电池电压，并在所述电池电压小于第一电压阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路50；所述过充保护电路22用于根据使能产生电路40的使能信号启动，从电池电压采样点获取电池电压，并在所述电池电压大于第二电压阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路50。

在这里，所述第一电压阈值为放电保护电压阈值，是判断电池是否发生过放电的标准。所述第二电压阈值为充电保护电压阈值，是判断电池是否发生过充电的标准。所述过放保护电路21和所述过充保护电路22分别与所述使能产生电路40连接。所述使能产生电路40根据预设时序以非同步的方式产生所述过放保护电路21和所述过充保护电路22对应的使能信号。

当所述过放保护电路21接收到使能信号时，按照所述使能信号检测电池电压，将所述电池电压与所述第一电压阈值进行比较以判断所述电池是否过放，当所述电池电压小于所述第一电压阈值时，认为所述电池发生过放，则产生检测翻转信号并发送至所述延时电路50。

当所述过充保护电路22接收到使能信号时，按照所述使能信号检测电池电压，将所述电池电压与所述第二电压阈值进行比较以判断所述电池是否过充，当所述电池电压大于所述第二电压阈值时，认为所述电池发生过放，则产生检测翻转信号并发送至所述延时电路50。

具体地，作为一种实施方式，如图2所示，所述电流保护电路30包括放电过流保护电路31、短路保护电路32、充电过流保护电路33；

所述放电过流保护电路31、短路保护电路32、充电过流保护电路33的第一输入端分别与回路电流采样点连接；

所述放电过流保护电路31、短路保护电路32、充电过流保护电路33的第二输入端分别与使能产生电路40连接；

所述放电过流保护电路31、短路保护电路32、充电过流保护电路33的输出端分别与所述延时电路50连接；

所述放电过流保护电路31用于根据使能产生电路40的使能信号启动，从回路电流采样点获取放电电流，并在所述放电电流大于第一电流阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路50；所述充电过流保护电路33用于根据使能产生电路40的使能信号启动，从回路电流采样点获取充电电流，并在所述充电电流大于第二电流阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路50；所述短路保护电路32用于根据使能产生电路40的使能信号启动，从所述回路电流采样点获取短路电压，并在所述短路电压大于短路保护电压阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路50。

在这里，所述第一电流阈值为放电保护电流阈值，是判断电池放电过程中回路电流是否过大的标准。所述第二电流阈值为充电保护电流阈值，是判断电池放电过程中回路电流是否过大的标准。所述短路保护电压阈值是判断电池充放电过程中是否发生短路的标准。所述放电过流保护电路31、短路保护电路32、充电过流保护电路33分别与所述使能产生电路40连接。所述使能产生电路40根据预设时序以非同步的方式产生所述放电过流保护电路31、短路保护电路32、充电过流保护电路33对应的使能信号。

当所述放电过流保护电路31接收到使能信号时，按照所述使能信号检测回路电流。在实际应用中可以将第一电流阈值转换为第一保护电压，然后通过电流检测电阻获取回路电流采样点VM的电压值，将所述电压值与所述第一保护电压比较，若所述电压值大于所述第一保护电压时，则认为回路电流大于与所述第一电流阈值，电池放电过程中回路电流过大，则产生检测翻转信号并发送至所述延时电路50。

当所述充电过流保护电路33接收到使能信号时，按照所述使能信号检测回路电流。在实际应用中可以将第二电流阈值转换为第二保护电压，然后通过电流检测电阻获取回路电流采样点VM的电压值，将所述电压值与所述第二保护电压比较，若所述电压值小于所述第二保护电压时，则认为回路电流大于与所述第二电流阈值，电池充电过程中回路电流过大，则产生检测翻转信号并发送至所述延时电路50。

当所述短路保护电路32接收到使能信号时，按照所述使能信号检测电池是否发生短路。在实际应用中是预设短路保护电压阈值，获取回路电流采样点VM的电压值，将所述电压值与所述短路保护电压阈值比较，若所述电压值小于所述短路保护电压阈值时，则认为电池发生短路，则产生检测翻转信号并发送至所述延时电路50。

如前所述，所述使能产生电路40用于根据所述时钟信号产生所述电压保护电路20和电流保护电路30的使能信号，其中所述电压保护电路20和电流保护电路30的使能信号为非同步信号。由于所述电压保护电路20和电流保护电路30的使能信号均为高电平信号，因此，本实施例通过采用延迟电路来输出非同步的使能信号。作为本发明的一个优选示例，所述使能产生电路40包括至少一个延迟电路；当所述延迟电路有多个时，所述延迟电路相互串联，首个延迟电路的输入端与所述振荡器60的第一输出端连接，以接收振荡器60输出的时钟信号，每一个在后的延迟电路将在前的延迟电路的输出进行延迟输出，从而产生非同步的使能信号。

可选地，基于图2实施例提出本发明的一个优选示例，如图3所示，所述使能产生电路40包括4个延迟电路，分别为第一延迟电路41、第二延迟电路42、第三延迟电路43、第四延迟电路44；

所述第一延迟电路41的输入端与所述振荡器60的第一输出端之间的共接点、所述第一延迟电路41的输出端与所述第二延迟电路42的输入端之间的共接点、所述第二延迟电路42的输出端与所述第三延迟电路43的输入端之间的共接点、所述第三延迟电路43的输出端与所述第四延迟电路44的输入端之间的共接点、所述第四延迟电路44的输出端均作为使能信号输出端，用于连接所述过放保护电路21的第二输入端、所述过充保护电路22的第二输入端、所述放电过流保护电路31的第二输入端、所述短路保护电路32的第二输入端、所述充电过流保护电路33的第二输入端中的一个或者其任意组合。

可选地，作为本发明的一个优选示例，所述第一延迟电路41的输入端与所述振荡器60的第一输出端之间的共接点连接所述过放保护电路21的第二输入端；

所述第一延迟电路41的输出端与所述第二延迟电路42的输入端之间的共接点连接所述过充保护电路22的第二输入端；

所述第二延迟电路42的输出端与所述第三延迟电路43的输入端之间的共接点连接所述放电过流保护电路31的第二输入端；

所述第三延迟电路43的输出端与所述第四延迟电路44的输入端之间的共接点连接所述短路保护电路32的第二输入端；

所述第四延迟电路44的输出端连接所述充电过流保护电路33的第二输入端；

所述振荡器60用于按照预设占空比产生时钟信号，并将所述时钟信号发送至所述使能产生电路40；所述使能产生电路40用于将所述时钟信号作为过放保护电路的使能信号提供给所述过放保护电路21，然后通过第一延迟电路41对所述时钟信号进行一次延迟，将一次延迟后的时钟信号作为过充保护电路22的使能信号提供给所述过充保护电路22；通过第二延迟电路42对所述一次延迟后的时钟信号进行二次延迟，将二次延迟后的时钟信号作为放电过流保护电路31的使能信号提供给所述放电过流保护电路31；通过第三延迟电路43对所述二次延迟后的时钟信号进行三次延迟，将三次延迟后的时钟信号作为短路保护电路32的使能信号提供给所述短路保护电路32；通过第四延迟电路44对所述三次延迟后的时钟信号进行四次延迟，将四次延迟后的时钟信号作为充电过流保护电路33的使能信号提供给所述充电过流保护电路33。

电池保护电路正常工作时，振荡器60输出的时钟信号作为所述使能产生电路40的输入信号，比如占空比为20%的脉冲信号。使能产生电路40依据所述时钟信号输出5路脉冲信号en_od、en_oc、en_di、en_si、en_ci，分别控制过放保护电路21、过充保护电路22、放电过流保护电路31、短路保护电路32和充电过流保护电路33的使能。图4为基于图3实施例提供的使能产生电路40的各使能信号时序图。当en_od为高电平时过放保护电路21使能，同样当en_oc为高电平时过充保护电路22使能，当en_di为高电平时放电过流保护电路31使能，当en_si为高电平时短路保护电路32使能，当en_ci为高电平时充电过流保护电路33使能。因此从图4的输出波形可知采用本发明的电池保护电路之后，过放保护电路21、过充保护电路22、放电过流保护电路31、短路保护电路32和充电过流保护电路33依次轮流使能，任何时刻都只有一路保护电路在使能，而现有的电池保护电路的上述保护电路是同时持续使能工作的，假如平均一路保护电路持续使能的功耗为Iq，采用现有的电池保护电路的功耗为5Iq，采用本发明实施例提供的电池保护电路的功耗仅仅为Iq，显著降低了保护芯片在正常工作的功耗，延长了电池的待机时间。

上述图3所示的使能产生电路40的结构仅为本发明的一个优选示例，在其他一些实施例中也可以根据实际需求做出灵活调整，比如设置某一路或几路保护电路恒定使能，剩下的保护电路分时循环使能。为了便于理解，以下举出具体示例，由于短路保护的安全级别较高，可以设置短路保护电路32一直使能或者以放电过流保护电路31的使能信号作为所述短路保护电路32的使能信号，过放保护电路21、过充保护电路22、放电过流保护电路31和充电过流保护电路33依次轮流使能，同样也可以显著降低保护芯片在正常工作的功耗，延长了电池的待机时间。

在一些实施例中，所述电池保护电路可以采用两个外置功率管，分别作为放电开关和充电开关，功率管控制电路70分别与所述放电开关DO和充电开关CO的控制端连接，如图5所示。

可选地，基于图5实施例提出本发明的一个优选示例，如图6所示，所述功率管控制电路70还包括：

逻辑电路71、电荷泵稳压电路72、电平移位电路73；

所述逻辑电路71的输入端与所述延时电路50的输出端连接，输出端与所述电平移位电路73的第一输入端连接；

所述电荷泵稳压电路72的输入端与所述振荡器60的第三输出端连接，输出端与所述电平移位电路73的第二输入端连接；

所述电平移位电路73的第一输出端连接放电开关、第二输出端连接充电开关；

所述电荷泵稳压电路72用于根据振荡器60的时钟信号产生恒定的电压信号，并将所述电压信号提供给电平移位电路73；所述逻辑电路71用于将延时电路50的输出信号进行逻辑处理，输出控制信号；所述电平移位电路73用于将所述控制信号进行电平移位，使得电平移位后的控制信号满足电荷泵稳压电路72的输出电压域，将电平移位后的控制信号发送至功率管，以控制功率管的启动或关闭。

在这里，本实施例通过所述电荷泵稳压电路72产生恒定电压信号，比如5V电压信号，作为电平移位电路73的电源；然后通过所述电平移位电路73将逻辑电路71输出的控制信号电平移位到所述电荷泵稳压电路72的输出电压域，再通过电平移位后的控制信号控制功率管的启动或关闭，从而使得功率管的阻抗恒定，不会随电池电压变化而变化，也使上述放电过流保护电路31、短路保护电路32、充电过流保护电路33的阈值也不会随着电池变化而变化，提高了电流保护阈值的一致性，有利于提高电池使用的安全性。且相同面积下功率管的阻抗降低到最小，也有利于降低充放电时电池保护电路的发热，提高电池充放电的效率。

在另一些实施例中，也可以将两个外置功率管集成在所述电池保护电路的内部，变成一个功率管，通过衬底切换路实现衬底切换，通过栅极控制电路实现对电池充放电的保护。可选地，如图7所示，所述功率管控制电路70包括：

逻辑电路71、功率管74、衬底切换电路75、栅极控制电路76；

所述逻辑电路71的输入端与所述延时电路50的输出端连接，第一输出端与所述衬底切换电路75的输入端连接，第二输出端与所述栅极控制电路76连接；

所述衬底切换电路75的输出端与所述功率管74的衬底连接；

所述栅极控制电路76的输出端与所述功率管74的栅极连接；

所述功率管74的源极和漏极串接在电池和充电电源或负载之间的充放电回路中；

所述逻辑电路71用于将延时电路50的输出信号进行逻辑处理，生成衬底切换信号，并将所述衬底切换信号发送至所述衬底切换电路75，以及生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述栅极控制电路76；所述衬底切换电路75用于根据所述衬底切换信号切换所述功率管74的衬底极性；所述栅极控制电路76用于根据所述控制信号输出栅极控制信号到功率管74，以控制功率管74栅极的启动或关闭。

在这里，所述逻辑电路71在接收到延时电路50的输出信号后，对所述输出信号进行逻辑处理，生成衬底切换信号并发送至所述衬底切换电路75，以及生成控制信号并发送至所述栅极控制电路76。所述衬底切换电路75根据所述衬底切换信号切换所述功率管74的衬底极性，以选择功率管75为N型衬底或者P型衬底。所述栅极控制电路76则根据所述控制信号控制功率管74栅极的启动或关闭，实现对电池充放电的保护。

具体地，基于图7实施例提出本发明的一个优选示例，如图8所示，所述功率管控制电路70还包括电荷泵稳压电路72、电平移位电路73；

所述栅极控制电路76的输出端与所述电平移位电路73的第一输入端连接；

所述电荷泵稳压电路72的输入端与所述振荡器60的第三输出端连接，输出端与所述电平移位电路73的第二输入端连接；

所述电平移位电路73的输出端与所述功率管74的栅极连接；

所述电荷泵稳压电路72用于根据振荡器60的时钟信号产生恒定的电压信号，并将所述电压信号提供给电平移位电路73；所述栅极控制电路76用于根据所述控制信号生成栅极控制信号，并将所述栅极控制信号发送至所述电平移位电路73，所述电平移位电路73用于将所述栅极控制信号进行电平移位，使得电平移位后的栅极控制信号满足电荷泵稳压电路72的输出电压域，将电平移位后的栅极控制信号发送至功率管，以控制功率管的启动或关闭。

同理，本实施例通过所述电荷泵稳压电路72产生恒定电压信号，比如5V电压信号，作为电平移位电路的电源；然后通过所述电平移位电路73将栅极控制电路76输出的栅极控制信号电平移位到所述电荷泵稳压电路72的输出电压域，再将电平移位后的栅极控制信号输出至功率管，以启动或关闭功率管，从而使得功率管的阻抗恒定，不会随电池电压变化而变化，也使上述放电过流保护电路31、短路保护电路32、充电过流保护电路33的阈值也不会随着电池变化而变化，提高了电流保护阈值的一致性，有利于提高电池使用的安全性。且相同面积下功率管的阻抗降低到最小，也有利于降低充放电时电池保护电路的发热，提高电池充放电的效率。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电池保护电路，其特征在于，包括：

基准和偏置电路、电压保护电路、电流保护电路、使能产生电路、延时电路、振荡器、功率管控制电路；

所述振荡器的第一输出端与所述使能产生电路连接，第二输出端与所述延时电路连接；

所述使能产生电路的第一输出端与所述电压保护电路的第一输入端连接，第二输出端与所述电流保护电路的第一输入端连接；

所述电压保护电路的第二输入端与电池电压采样点连接，输出端与所述延时电路连接；

所述电流保护电路的第二输入端与回路电流采样点连接，输出端与所述延时电路连接；

所述延时电路的输出端与所述功率管控制电路连接；

所述基准和偏置电路与所述电池电压采样点连接；

所述基准和偏置电路用于产生电压保护电路所需的偏置电压和电流保护电路所需的偏置电流；所述振荡器用于产生时钟信号；所述使能产生电路用于根据所述时钟信号产生所述电压保护电路和电流保护电路的使能信号，其中所述电压保护电路和电流保护电路的使能信号为非同步信号；所述电压保护电路用于按照所述使能信号检测电池电压，并在所述电池电压发生异常时产生检测翻转信号；所述电流保护电路用于按照所述使能信号检测充电电流、放电电流，并在充电电流、放电电流发生异常时产生检测翻转信号；所述延时电路用于对所述检测翻转信号进行延时处理；所述功率管控制电路用于根据延时电路的输出信号产生控制信号，并将所述控制信号发送至功率管，以控制功率管的启动或关闭；其中，所述功率管串接在电池和充电电源或负载之间的充放电回路中；

所述使能产生电路包括至少一个延迟电路；

当所述延迟电路有多个时，所述延迟电路相互串联，且首个延迟电路的输入端与所述振荡器的第一输出端连接；

所述首个延迟电路的输入端与所述振荡器的第一输出端之间的共接点、所述延迟电路的串接点作为使能信号输出端，所述使能信号输出端用于产生使能信号，所述使能信号为非同步信号。

2.如权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述电压保护电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、过放保护电路、过充保护电路；

所述过放保护电路的第一输入端与所述第一电阻和第二电阻之间的共接点连接，第二输入端与所述使能产生电路的第一输出端连接，输出端与所述延时电路连接；

所述过充保护电路的第一输入端与所述第二电阻与第三电阻之间的共接点连接，第二输入端与所述使能产生电路的第一输出端连接，输出端与所述延时电路连接；

所述第一电阻的另一端连接电池电压采样点；所述第三电阻的另一端连接浮地输出；

其中，所述过放保护电路用于根据使能产生电路的使能信号启动，从电池电压采样点获取电池电压，并在所述电池电压小于第一电压阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路；所述过充保护电路用于根据使能产生电路的使能信号启动，从电池电压采样点获取电池电压，并在所述电池电压大于第二电压阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路。

3.如权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述电流保护电路包括放电过流保护电路、短路保护电路、充电过流保护电路；

所述放电过流保护电路、短路保护电路、充电过流保护电路的第一输入端分别与回路电流采样点连接；

所述放电过流保护电路、短路保护电路、充电过流保护电路的第二输入端分别与使能产生电路连接；

所述放电过流保护电路、短路保护电路、充电过流保护电路的输出端分别与所述延时电路连接；

所述放电过流保护电路用于根据使能产生电路的使能信号启动，从回路电流采样点获取放电电流，并在所述放电电流大于第一电流阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路；所述充电过流保护电路用于根据使能产生电路的使能信号启动，从回路电流采样点获取充电电流，并在所述充电电流大于第二电流阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路；所述短路保护电路用于根据使能产生电路的使能信号启动，从所述回路电流采样点获取短路电压，并在所述短路电压大于短路保护电压阈值时发出检测翻转信号到所述延时电路。

4.如权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述使能产生电路包括4个延迟电路，分别为第一延迟电路、第二延迟电路、第三延迟电路、第四延迟电路；

所述第一延迟电路的输入端与所述振荡器的第一输出端之间的共接点、所述第一延迟电路的输出端与所述第二延迟电路的输入端之间的共接点、所述第二延迟电路的输出端与所述第三延迟电路的输入端之间的共接点、所述第三延迟电路的输出端与所述第四延迟电路的输入端之间的共接点、所述第四延迟电路的输出端均作为使能信号输出端，用于连接过放保护电路的第二输入端、过充保护电路的第二输入端、放电过流保护电路的第二输入端、所述短路保护电路的第二输入端、充电过流保护电路的第二输入端中的一个或者其任意组合。

5.如权利要求1、2、3中任一项所述的电池保护电路，其特征在于，所述功率管控制电路还包括：

逻辑电路、电荷泵稳压电路、电平移位电路；

所述逻辑电路的输入端与所述延时电路的输出端连接，输出端与所述电平移位电路的第一输入端连接；

所述电荷泵稳压电路的输入端与所述振荡器的第三输出端连接，输出端与所述电平移位电路的第二输入端连接；

所述电平移位电路的第一输出端连接放电开关、第二输出端连接充电开关；

所述电荷泵稳压电路用于根据振荡器的时钟信号产生恒定的电压信号，并将所述电压信号提供给电平移位电路；所述逻辑电路用于将延时电路的输出信号进行逻辑处理，输出控制信号；所述电平移位电路用于将所述控制信号进行电平移位，使得电平移位后的控制信号满足电荷泵稳压电路的输出电压域，将电平移位后的控制信号发送至功率管，以控制功率管的启动或关闭。

6.如权利要求1、2、3中任一项所述的电池保护电路，其特征在于，所述功率管控制电路包括：

逻辑电路、功率管、衬底切换电路、栅极控制电路；

所述逻辑电路的输入端与所述延时电路的输出端连接，第一输出端与所述衬底切换电路的输入端连接，第二输出端与所述栅极控制电路连接；

所述衬底切换电路的输出端与所述功率管的衬底连接；

所述栅极控制电路的输出端与所述功率管的栅极连接；

所述功率管的源极和漏极串接在电池和充电电源或负载之间的充放电回路中；

所述逻辑电路用于将延时电路的输出信号进行逻辑处理，生成衬底切换信号，并将所述衬底切换信号发送至所述衬底切换电路，以及生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述栅极控制电路；所述衬底切换电路用于根据所述衬底切换信号切换所述功率管的衬底极性；所述栅极控制电路用于根据所述控制信号输出栅极控制信号到功率管，以控制功率管栅极的启动或关闭。

7.如权利要求6所述的电池保护电路，其特征在于，所述功率管控制电路还包括电荷泵稳压电路、电平移位电路；

所述栅极控制电路的输出端与所述电平移位电路的第一输入端连接；

所述电荷泵稳压电路的输入端与所述振荡器的第三输出端连接，输出端与所述电平移位电路的第二输入端连接；

所述电平移位电路的输出端与所述功率管的栅极连接；

所述电荷泵稳压电路用于根据振荡器的时钟信号产生恒定的电压信号，并将所述电压信号提供给电平移位电路；所述栅极控制电路用于根据所述控制信号生成栅极控制信号，并将所述栅极控制信号发送至所述电平移位电路，所述电平移位电路用于将所述栅极控制信号进行电平移位，使得电平移位后的栅极控制信号满足电荷泵稳压电路的输出电压域，将电平移位后的栅极控制信号发送至功率管，以控制功率管的启动或关闭。

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