CN111934394A - 锂电池上电自恢复保护控制电路、保护电路和保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种锂电池上电自恢复保护控制电路、保护电路和保护装置，该锂电池上电自恢复保护控制电路包括上电延时电路、驱动电路、逻辑电路、第一晶体管和状态切换电路；上电延时电路包括第一充电电路、第二充电电路、第一信号输出电路、第二信号输出电路和存储模块；第二信号输出电路用于根据第一信号输出电路输出的第一控制信号生成第二控制信号，并从其输出端输出至逻辑电路的第一输入端，逻辑电路用于根据第二控制信号和保护控制信号控制第一晶体管的导通或关断。本发明实施例提供的技术方案能够在锂电池上电时的预设时间内，保持第一晶体管处于导通状态，从而使得锂电池能够工作在导通状态，而不是处于锁死状态。

Description

锂电池上电自恢复保护控制电路、保护电路和保护装置

技术领域

本发明实施例涉及锂电池保护技术领域，尤其涉及一种锂电池上电自恢复保护控制电路、保护电路和保护装置。

背景技术

随着科技的进步，以锂电池作为供电装置的手机、电子烟、移动电源、TWS（真无线立体音）耳机、智能手环手表、智能玩具、ETC（电子不停车收费系统）等电子产品得到了普及。

现有技术中大量应用锂电池保护电路是和负载电路、充电电路组装在一起的，该组装完成后，最后组装电池，电池上电时锂电池保护电路可能处于锁死状态，锂电池不能正常放电使用，需要充电激活后才能正常使用，这样导致生产测试环节带来额外的成本；同时对于可拆卸电池的应用，组装好电池后自锁，需要找充电器充电激活才能使用，导致客户体验不好。

发明内容

本发明实施例提供一种锂电池上电自恢复保护控制电路、保护电路和保护装置，以实现在锂电池上电时能够自动恢复至正常放电状态。

第一方面，本发明实施例提供了一种锂电池上电自恢复保护控制电路，包括：上电延时电路、驱动电路、逻辑电路、第一晶体管和状态切换电路；所述上电延时电路的输入端接入第一电源电压，所述上电延时电路的输出端与所述逻辑电路的第一输入端连接，所述逻辑电路的第二输入端输入保护控制信号，所述逻辑电路的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述第一晶体管的栅极连接，所述状态切换电路的第一端与锂电池的正极连接，所述状态切换电路的第二端与所述第一晶体管的第一极连接，所述第一晶体管的第二极与所述锂电池的负极连接；

所述上电延时电路包括第一充电电路、第二充电电路、第一信号输出电路、第二信号输出电路和存储模块；

所述第一充电电路的输入端和所述第二充电电路的输入端均接入所述第一电源电压，所述第一充电电路的输出端与所述存储模块的第一端连接，所述存储模块的第二端接地；所述第二充电电路的输出端与所述存储模块的第一端连接，所述第二充电电路的控制端与所述第一信号输出电路的输出端连接，所述第一信号输出电路的输入端接入所述第一电源电压，所述第一信号输出电路的控制端与所述存储模块的第一端连接，所述第一信号输出电路用于根据所述存储模块第一端的存储电压生成第一控制信号并从其输出端输出；

所述第二信号输出电路的输入端与所述第一信号输出电路的输出端连接，所述第二信号输出电路的输出端与所述逻辑电路的第一输入端连接，所述第二信号输出电路用于根据所述第一控制信号生成第二控制信号，并从其输出端输出至所述逻辑电路的第一输入端，所述逻辑电路用于根据所述第二控制信号和所述保护控制信号控制所述第一晶体管的导通或关断。

可选地，所述存储模块包括第二晶体管，所述第一充电电路包括N个第三晶体管，所述N个第三晶体管依次串联，N个所述第三晶体管的栅极均接地，第一个所述第三晶体管的第一极接入所述第一电源电压，第二个所述第三晶体管的第一极与第一个所述第三晶体管的第二极连接，第K个所述第三晶体管的第二极与第K+1个所述第三晶体管的第一极连接，第N个所述第三晶体管的第一极与所述第N-1个所述第三晶体管的第二极连接，第N个所述第三晶体管的第二极与所述第二晶体管的栅极连接，所述第二晶体管的第一极和第二极均接地，其中，1≤K≤N-1，K和N均为整数。

可选地，所述第二充电电路包括第四晶体管；

所述第四晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第四晶体管的第二极与所述存储模块的第一端连接，所述第四晶体管的栅极与所述第一信号输出电路的输出端连接。

可选地，所述第一信号输出电路包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管和第十晶体管；

所述第五晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第五晶体管的第二极与所述第六晶体管的第一极连接，所述第六晶体管的第二极与所述第二信号输出电路的输入端连接，所述第五晶体管的栅极和所述第六晶体管的栅极均与所述存储模块的第一端连接，所述第九晶体管的栅极与所述第六晶体管的第二极连接，所述第九晶体管的第一极与所述第六晶体管的第一极连接，所述第九晶体管的第二极接地；

所述第七晶体管的第一极与所述第六晶体管的第二极连接，所述第七晶体管的第二极与所述第八晶体管的第一极连接，所述第八晶体管的第二极接地，所述第七晶体管的栅极和所述第八晶体管的栅极均与所述存储模块的第一端连接，所述第十晶体管的栅极与所述第六晶体管的第二极连接，所述第十晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第十晶体管的第二极与所述第七晶体管的第二极连接。

可选地，所述第一信号输出电路包括第十一晶体管、第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第一非门和第二非门；

所述第十一晶体管的栅极与所述存储模块的第一端连接，所述第十一晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第十一晶体管的第二极与所述第十二晶体管的第一极连接，所述第十二晶体管的第二极与所述第十三晶体管的第一极连接，所述第十三晶体管的第二极接地，所述第十二晶体管的栅极和所述第十三晶体管的栅极均与所述存储模块的第一端连接；

所述第一非门的输入端与所述第十一晶体管的第二极连接，所述第一非门的输出端与所述第二非门的输入端连接，所述第二非门的输出端与所述第二信号输出电路的输入端连接；所述第十四晶体管的栅极与所述第一非门的输出端连接，所述第十四晶体管的第一极与所述第十三晶体管的第一极连接，所述第十四晶体管的第二极接地。

可选地，所述第二信号输出电路包括第三非门；

所述第三非门的输入端与所述第一信号输出电路的输出端连接，所述第三非门的输出端与所述逻辑电路的第一输入端连接。

可选地，所述逻辑电路包括第四非门、第一与门、或门；

所述第四非门的输入端与所述第二信号输出电路的输出端连接，所述第四非门的输出端与所述或门的第一输入端连接，所述第一与门的输入端输入所述保护控制信号，所述第一与门的输出端与所述或门的第二输入端连接，所述或门的输出端与所述驱动电路的输入端连接。

可选地，所述驱动电路包括栅极衬底控制电路和栅极驱动电路；

所述栅极衬底控制电路的输入端与所述逻辑电路的输出端连接，所述栅极衬底控制电路的第一输出端与所述栅极驱动电路的输入端连接，所述栅极驱动电路的输出端与所述第一晶体管的栅极连接，所述栅极衬底控制电路的第二输出端与所述第一晶体管的衬底连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种锂电池保护电路，该锂电池保护电路包括第一方面所述的锂电池上电自恢复保护控制电路，还包括充放电保护电路；

所述充放电保护电路的第一输入端接入所述第一电源电压，所述充放电保护电路的第二输入端接入第二电源电压，所述充放电保护电路的输出端与所述逻辑电路的第二输入端连接。

第三方面，本发明实施例还提供了一种锂电池保护装置，包括第二方面所述的锂电池保护电路。

本发明实施例提供的锂电池上电自恢复保护控制电路、保护电路和保护装置通过上电延时电路来实现锂电池上电自动恢复至正常放电工作状态。上电延时电路包括第一充电电路、第二充电电路、第一信号输出电路、第二信号输出电路和存储模块；第一充电电路的输入端和第二充电电路的输入端均接入第一电源电压，第一充电电路的输出端与存储模块的第一端连接，存储模块的第二端接地；第二充电电路的输出端与存储模块的第一端连接，第二充电电路的控制端与第一信号输出电路的输出端连接，第一信号输出电路的输入端接入第一电源电压，第一信号输出电路的控制端与存储模块的第一端连接，第一信号输出电路用于根据存储模块第一端的存储电压生成第一控制信号并从其输出端输出；第二信号输出电路的输入端与第一信号输出电路的输出端连接，第二信号输出电路的输出端与逻辑电路的第一输入端连接，第二信号输出电路用于根据第一控制信号生成第二控制信号，并从其输出端输出至逻辑电路的第一输入端，逻辑电路用于根据第二控制信号和保护控制信号控制第一晶体管的导通或关断。本发明实施例提供的技术方案在锂电池上电时，通过第一充电电路向存储模块充电，在上电初始时刻，存储模块的第一端的存储电压为零，第一信号输出电路输出的第一控制信号为高电平，第二信号输出电路输出的第二控制信号为低电平，逻辑电路在低电平的第二控制信号的作用下输出高电平信号至驱动电路，驱动电路控制第一晶体管导通，进而使得锂电池能够工作在导通状态。经过预设时间，当存储模块的第一端的存储电压升高至使得第一信号输出电路输出的第一控制信号为低电平时，第二信号输出电路输出的第二控制信号为高电平，逻辑电路控制驱动电路以关断第一晶体管。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案能够在锂电池上电时的预设时间内，保持第一晶体管处于导通状态，从而使得锂电池能够工作在导通状态，而不是处于锁死状态。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种锂电池上电自恢复保护控制电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种锂电池上电自恢复保护控制电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种锂电池上电自恢复保护控制电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种锂电池上电自恢复保护控制电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种锂电池保护电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种锂电池上电自恢复保护控制电路的结构示意图，参考图1，本发明实施例提供的锂电池上电自恢复保护控制电路包括：上电延时电路10、驱动电路20、逻辑电路30、第一晶体管M1和状态切换电路40；上电延时电路10的输入端X1接入第一电源电压V1，上电延时电路10的输出端X2与逻辑电路30的第一输入端F1连接，逻辑电路30的第二输入端F2输入保护控制信号VBK，逻辑电路30的输出端F3与驱动电路20的输入端G1连接，驱动电路20的输出端G2与第一晶体管M1的栅极连接，状态切换电路40的第一端H1与锂电池的正极连接，状态切换电路40的第二端H2与第一晶体管M1的第一极连接，第一晶体管M1的第二极与锂电池的负极连接；上电延时电路10包括第一充电电路101、第二充电电路102、第一信号输出电路103、第二信号输出电路104和存储模块105；第一充电电路101的输入端A1和第二充电电路102的输入端B1均接入第一电源电压V1，第一充电电路101的输出端A2与存储模块105的第一端P1连接，存储模块105的第二端P2接地；第二充电电路102的输出端B2与存储模块105的第一端P1连接，第二充电电路102的控制端B3与第一信号输出电路103的输出端D3连接，第一信号输出电路103的输入端D1接入第一电源电压V1，第一信号输出电路103的控制端D2与存储模块105的第一端P1连接，第一信号输出电路103用于根据存储模块105的第一端P1的存储电压生成第一控制信号VC1并从其输出端D3输出；第二信号输出电路104的输入端E1与第一信号输出电路103的输出端D3连接，第二信号输出电路104的输出端E2与逻辑电路30的第一输入端F1连接，第二信号输出电路104用于根据第一控制信号VC1生成第二控制信号VC2，并从其输出端E2输出至逻辑电路30的第一输入端F1，逻辑电路30用于根据第二控制信号VC2和保护控制信号VBK控制第一晶体管M1的导通或关断。

具体地，状态切换电路40可以包括充电器和负载，通过状态切换电路40可以使得锂电池处于放电状态或充电状态，第一晶体管M1为充放电控制MOS管，驱动电路20与第一晶体管M1的栅极电连接，驱动电路20输出第一栅极控制信号VGATE1，以导通或关断第一晶体管M1，通过导通或关断第一晶体管M1可以控制锂电池的充放电回路的通断。在现有技术中，锂电池在完成组装后，其保护电路可能处于锁死状态，锂电池不能进行正常的放电，需要对锂电池进行充电以激活锂电池保护电路，从而使得锂电池能够正常放电。本发明实施例提供一种锂电池上电自恢复保护控制电路，使得锂电池在上电时，能够自动恢复至正常放电状态。本发明实施例提供的上电延时电路10包括第一充电电路101、第二充电电路102、第一信号输出电路103、第二信号输出电路104和存储模块105，通过各电路之间的配合能够保证在锂电池上电后的一段时间内，第一晶体管M1处于导通状态，从而使得锂电池能够工作在正常状态。第一充电电路101的输入端A1接入第一电源电压V1，其中，第一电源电压V1可以为锂电池的充电电压。当锂电池上电时，第一电源电压V1通过第一充电电路101向存储模块105的第一端P1充电。存储模块105可以为电容，用于存储充电电压。在锂电池刚上电时刻，存储模块105的第一端P1的存储电压为零，第一信号输出电路103输出的第一控制信号VC1为高电平，第二信号输出电路104输出的第二控制信号VC2为低电平，逻辑电路30在低电平的第二控制信号VC2的作用下输出高电平信号至驱动电路20，驱动电路20控制第一晶体管M1导通，进而使得锂电池能够工作在导通状态。此时第一电源电压V1缓慢向存储模块105的第一端P1充电，经过预设时间，当存储模块105的第一端P1的存储电压升高至第一信号输出电路103的预设电压时，第一信号输出电路103输出的第一控制信号VC1为低电平，第二信号输出电路104将低电平的第一控制信号VC1转换为高电平的第二控制信号VC2输出至逻辑电路30的第一输入端F1。逻辑电路30在高电平的第二控制信号VC2作用下根据保护控制信号VBK输出驱动信号至驱动电路20，以控制第一晶体管M1导通或关断。在存储模块105的第一端P1的存储电压升高至第一信号输出电路103的预设电压后，由于第一信号输出电路103输出的第一控制信号VC1为低电平，使得第二充电电路102导通，当第一电源电压V1由较低电压急速升高至较高电压时，第一电源电压V1会快速通过第二充电电路102给存储模块105充电，直到存储模块105的第一端P1的存储电压等于第一电源电压V1，以确保第一信号输出电路103的输入信号不会发生改变，保证保护控制电路的稳定性。其中，预设时间为第一信号输出电路103输出的第一控制信号VC1由高电平跳变为低电平时所用的时间。在锂电池的后续工作过程中，上电延时电路10输出的第二控制信号VC2维持高电平不变，逻辑电路30根据其第二输入端F2输入的保护控制信号VBK来控制第一晶体管M1的导通或关断，其中保护控制信号VBK包括过放电压判断信号、过充电压判断信号、充电过流判断信号、放电短路判断信号和放电过流判断信号等。例如，电池上电处于放电状态时，放电短路判断信号和放电过流判断信号均为高电平时，也即锂电池处于正常工作状态，逻辑电路30输出高电平信号至驱动电路20的输入端G1，驱动电路20根据接收到的高电平信号控制第一晶体管M1导通。当放电短路判断信号或放电过流判断信号为低电平时，逻辑电路30输出低电平信号至驱动电路20的输入端G1，驱动电路20根据接收到的低电平信号控制第一晶体管M1关断，阻止锂电池继续放电。

本发明实施例提供的技术方案在锂电池上电时，通过第一充电电路向存储模块105充电，在上电初始时刻，存储模块105第一端P1的电压为零，第一信号输出电路输出的第一控制信号为高电平，第二信号输出电路输出的第二控制信号为低电平，逻辑电路在低电平的第二控制信号的作用下输出高电平信号至驱动电路，驱动电路控制第一晶体管导通，进而使得锂电池能够工作在导通状态。经过预设时间，当存储模块105第一端P1的存储电压升高至使得第一信号输出电路输出的第一控制信号为低电平时，第二信号输出电路输出的第二控制信号为高电平，第一晶体管的导通或关断由逻辑电路的第二输入端输入的保护控制信号VBK控制。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案能够在锂电池上电时的预设时间内，保持第一晶体管处于导通状态，从而使得锂电池能够工作在导通状态，而不是处于锁死状态。

作为本发明实施例的一种可选实施方式，图2为本发明实施例提供的另一种锂电池上电自恢复保护控制电路的结构示意图，其中图2所示电路为图1所述的锂电池上电自恢复保护控制电路的具体化。在上述技术方案的基础上，参考图2，存储模块105包括第二晶体管M2，第一充电电路101包括N个第三晶体管，N个第三晶体管依次串联，N个第三晶体管的栅极均接地，第一个第三晶体管的第一极接入第一电源电压V1，第二个第三晶体管的第一极与第一个第三晶体管的第二极连接，第K个第三晶体管的第二极与第K+1个第三晶体管的第一极连接，第N个第三晶体管的第一极与第N-1个第三晶体管的第二极连接，第N个第三晶体管的第二极与第二晶体管M2的栅极连接，第二晶体管M2的第一极和第二极均接地，其中，1≤K≤N-1，K和N均为整数。

具体地，为了方便描述，将第一个第三晶体管称为M31，第二个第三晶体管称为M32……第N个第三晶体管称为M3N，以此类推。N个第三晶体管的栅极均接地，每一个第三晶体管都可以等效为一个电阻，与第二晶体管M2形成RC延时电路，其中，在第一电源电压V1固定的情况下，延时时间与第三晶体管的个数和阻值相关。由于第二晶体管M2的第一极和第二极均接地，因此，第二晶体管M2可以等效为一个电容（也即第二晶体管M2的寄生电容），传统的电容由两个相互平行的金属板以及位于两个金属板之间的介质层形成，而将第二晶体管M2等效为电容不需要设置介质层，有利于降低生产成本。

当锂电池刚刚上电时刻，第二晶体管M2的栅极电压为零，第一信号输出电路103的控制端D2为低电平，第一信号输出电路103输出的第一控制信号VC1为高电平，第二信号输出电路104输出的第二控制信号VC2为低电平，逻辑电路30在低电平的第二控制信号VC2的作用下输出高电平信号至驱动电路20，驱动电路20控制第一晶体管M1导通，进而使得锂电池能够工作在导通状态。经过延时时间T后，第二晶体管M2的栅极电压升高至第一信号输出电路103的预设电压时，第一信号输出电路103输出的第一控制信号VC1为低电平，第二信号输出电路104将低电平的第一控制信号VC1转换为高电平的第二控制信号VC2输出至逻辑电路30的第一输入端F1。逻辑电路30在高电平的第二控制信号VC2作用下根据保护控制信号VBK输出驱动信号至驱动电路20，以控制第一晶体管M1导通或关断。延时时间与第一充电电路101的等效电阻、第二晶体管M2的寄生电容成正比，当第一充电电路101中仅有一个第三晶体管，第一充电电路101的等效电阻R较小，因此延时时间T较短，也即在上电时第一晶体管M1的导通时间较短；当N≥2时，即第一充电电路101中存在至少两个第三晶体管，第一充电电路101的等效电阻R较大，因此延时时间T较长，也即在上电时第一晶体管M1的导通时间较长，通过改变第一充电电路101中的第三晶体管的数量，可以改变第一晶体管M1延时关断的时间，且第三晶体管的面积相对于电阻器件的面积来说要小得多，因此通过N个第三晶体管增加保护控制电路的延时时间的基础上，不会增加系统的面积。

第二充电电路102用于第二晶体管M2栅极电压上升到预设电压时，快速向第二晶体管M2的栅极充电，迅速将第二晶体管M2的栅极电压拉升到第一电源电压V1，以保证第一信号输出电路103控制端D2的电平稳定，第二充电电路102包括第四晶体管M4；第四晶体管M4的第一极接入第一电源电压V1，第四晶体管M4的第二极与存储模块105的第一端P1连接，第四晶体管M4的栅极与第一信号输出电路103的输出端连接。

具体地，在第一电源电压V1通过第一充电电路101向第二晶体管M2的栅极充电过程中，当第二晶体管M2的栅极电压升高至第一信号输出电路103的预设电压时，由于第一信号输出电路103输出的第一控制信号VC1为低电平，使得第二充电电路102导通，第一电源电压V1会快速通过第二充电电路102给第二晶体管M2的栅极充电，将第二晶体管M2的栅极电压拉升到第一电源电压V1，以确保第一信号输出电路103的输入信号不会发生改变，保证保护控制电路的稳定性。同时在第一电源电压V1快速变化时，第二充电电路102快速充放电，使第二晶体管M2的栅极电压快速跟随第一电源电压V1变化，使得第一控制信号VC1不会输出错误的逻辑信号，有利于提高保护控制电路的可靠性。

可选地，在上述技术方案的基础上，继续参考图2，第一信号输出电路103包括第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7、第八晶体管M8、第九晶体管M9和第十晶体管M10；第五晶体管M5的第一极接入第一电源电压V1，第五晶体管M5的第二极与第六晶体管M6的第一极连接，第六晶体管M6的第二极与第二信号输出电路104的输入端E1连接，第五晶体管M5的栅极和第六晶体管M6的栅极均与存储模块105的第一端P1连接，第九晶体管M9的栅极与第六晶体管M6的第二极连接，第九晶体管M9的第一极与第六晶体管M6的第一极连接，第九晶体管M9的第二极接地；第七晶体管M7的第一极与第六晶体管M6的第二极连接，第七晶体管M7的第二极与第八晶体管M8的第一极连接，第八晶体管M8的第二极接地，第七晶体管M7的栅极和第八晶体管M8的栅极均与存储模块105的第一端P1连接，第十晶体管M10的栅极与第六晶体管M6的第二极连接，第十晶体管M10的第一极接入第一电源电压V1，第十晶体管M10的第二极与第七晶体管M7的第二极连接。

具体地，第五晶体管M5、第六晶体管M6和第九晶体管M9的沟道类型均为P沟道，第七晶体管M7、第八晶体管M8和第十晶体管M10的沟道类型均为N沟道。在锂电池上电时，第一电源电压V1通过第一充电电路101向第二晶体管M2的栅极充电，此时第二晶体管M2的栅极电压为零，即第一信号输出电路103的控制端D2为低电平，第五晶体管M5和第六晶体管M6导通，在第一电源电压V1的作用下，第六晶体管M6的第二极的电位被拉高至高电平（第一电源电压V1），即第一控制信号VC1为高电平。第二信号输出电路104将接收到的高电平的第一控制信号VC1转换为低电平的第二控制信号VC2，第二信号输出电路104包括第三非门I3。低电平的第二控制信号VC2经过逻辑电路30进行逻辑运算后输出高电平信号至驱动电路20，以控制第一晶体管M1导通。经过延时时间T，第二晶体管M2的栅极电压升高至预设电压，此时，第五晶体管M5和第六晶体管M6关断，第七晶体管M7和第八晶体管M8导通，第七晶体管M7的第一极的电位为低电平，即第一控制信号VC1为低电平，经第三非门I3逻辑运算后输出高电平的第二控制信号VC2。第九晶体管M9和第十晶体管M10用于防止第二信号输出电路104输出的第二控制信号VC2发生抖动。

作为本发明实施例的另一种可选实施方式，图3为本发明实施例提供的另一种锂电池上电自恢复保护控制电路的结构示意图。图3所示电路与图2所示电路的区别在于第一信号输出电路103的结构不同。在上述各技术方案的基础上，参考图3，第一信号输出电路103包括第十一晶体管M11、第十二晶体管M12、第十三晶体管M13、第十四晶体管M14、第一非门I1和第二非门I2；第十一晶体管M11的栅极与存储模块105的第一端P1连接，第十一晶体管M11的第一极接入第一电源电压V1，第十一晶体管M11的第二极与第十二晶体管M12的第一极连接，第十二晶体管M12的第二极与第十三晶体管M13的第一极连接，第十三晶体管M13的第二极接地，第十二晶体管M12的栅极和第十三晶体管M13的栅极均与存储模块105的第一端P1连接；第一非门I1的输入端与第十一晶体管M11的第二极连接，第一非门I1的输出端与第二非门I2的输入端连接，第二非门I2的输出端与第二信号输出电路104的输入端连接；第十四晶体管M14的栅极与第一非门I1的输出端连接，第十四晶体管M14的第一极与第十三晶体管M13的第一极连接，第十四晶体管M14的第二极接地。

具体地，第十一晶体管M11的沟道类型为P沟道，第十二晶体管M12、第十三晶体管M13和第十四晶体管M14的沟道类型为N沟道。在锂电池上电时，第一电源电压V1通过第一充电电路101向第二晶体管M2的栅极充电，此时第二晶体管M2的栅极电压为零，即第一信号输出电路103的控制端D2为低电平，第十一晶体管M11导通，第十二晶体管M12和第十三晶体管M13关断，在第一电源电压V1的作用下，第十一晶体管M11的第二极的电位被拉高至高电平（第一电源电压V1），经过第一非门I1和第二非门I2的逻辑运算后输出高电平的第一控制信号VC1，高电平的第一控制信号VC1经第三非门I3翻转后输出低电平的第二控制信号VC2。低电平的第二控制信号VC2经过逻辑电路30进行逻辑运算后输出高电平信号至驱动电路20，以控制第一晶体管M1导通。经过延时时间T，第二晶体管M2的栅极电压升高至预设电压，此时，第十一晶体管M11关断，第十二晶体管M12和第十三晶体管M13导通。第十二晶体管M12的第一极的电位为低电平，经过第一非门I1和第二非门I2的逻辑运算后输出低电平的第一控制信号VC1，低电平的第一控制信号VC1经第三非门I3翻转后输出高电平的第二控制信号VC2至逻辑电路30的第一输入端F1，在锂电池后续工作工程中，第二控制信号VC2维持高电平不变，且不会影响逻辑电路30的输出信号。当第十二晶体管M12的第一极的电位为低电平时，第一非门I1的输出端为高电平，因此，第十四晶体管M14导通，第十三晶体管M13和第十四晶体管M14并联连接，用于抑制输出信号的抖动。

相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案使得第二信号输出电路104输出的第二控制信号VC2在第二晶体管M2的栅极电压为预设电压时输出高电平，通过调整第十一晶体管M11、第十二晶体管M12、第十三晶体管M13和第十四晶体管M14的宽长比，可以使预设电压大于1/2*V1，而现有技术通常是在第二晶体管M2的栅极电压为1/2*V1时输出高电平，由于预设电压大于1/2*V1，从而有利于降低电容值，进而在将上电延时电路10制作成芯片时，有利于减小芯片的面积。

可选地，图4为本发明实施例提供的另一种锂电池上电自恢复保护控制电路的结构示意图，在上述技术方案的基础上，参考图4，逻辑电路30包括第四非门I4、第一与门I5、或门I6；第四非门I4的输入端与第二信号输出电路104的输出端E2连接，第四非门I4的输出端与或门I6的第一输入端连接，第一与门I5的输入端输入保护控制信号VBK，第一与门I5的输出端与或门I6的第二输入端连接，或门I6的输出端与驱动电路20的输入端G1连接。

具体地，保护控制信号VBK包括多个信号，如过放电压判断信号、过充电压判断信号、充电过流判断信号、放电短路判断信号和放电过流判断信号等，逻辑电路30能够根据保护控制信号VBK控制驱动电路20以驱动第一晶体管M1导通或关断。当锂电池上电时，第二晶体管M2的栅极电压为零，即第一信号输出电路103的控制端D2为低电平，第一信号输出电路103输出的第一控制信号VC1为高电平，第二信号输出电路104输出的第二控制信号VC2为低电平。低电平的第二控制信号VC2经过第四非门I4逻辑运算后输出高电平信号至或门I6的第一输入端，因此，无论第一与门I5输出的信号为高电平还是低电平，或门I6的输出均为高电平，驱动电路20控制第一晶体管M1导通，锂电池能够正常放电。经过延时时间T后，第二晶体管M2的栅极电压升高至第一信号输出电路103的预设电压时，第一信号输出电路103输出的第一控制信号VC1为低电平，第二信号输出电路104将低电平的第一控制信号VC1转换为高电平的第二控制信号VC2输出至逻辑电路30的第一输入端F1。高电平的第二控制信号VC2经第四非门I4的逻辑运算后输出低电平至或门I6的第一输入端，此时或门I6的输出由第一与门I5的输出（也即保护控制信号VBK）决定，当放电短路判断信号和放电过流判断信号均为高电平时，也即锂电池处于正常工作状态，第一与门I5输出高电平，或门I6输出高电平信号至驱动电路20的输入端G1，驱动电路20根据接收到的高电平信号控制第一晶体管M1导通。当放电短路判断信号或放电过流判断信号为低电平时，第一与门I5输出低电平，或门I6输出低电平信号至驱动电路20的输入端G1，驱动电路20根据接收到的低电平信号控制第一晶体管M1关断，阻止锂电池放电或充电。

可选地，在上述各技术方案的基础上，驱动电路20包括栅极衬底控制电路201和栅极驱动电路202；栅极衬底控制电路201的输入端a1与逻辑电路30的输出端F3连接，栅极衬底控制电路201的第一输出端a2与栅极驱动电路202的输入端b1连接，栅极驱动电路202的输出端b2与第一晶体管M1的栅极连接，栅极衬底控制电路201的第二输出端a3与第一晶体管M1的衬底连接。

具体地，栅极衬底控制电路201用于根据锂电池的充放电情况进行衬底切换，如对第一晶体管M1的衬底电压进行切换。当锂电池保护控制电路出现充电过流或充电过压时，栅极衬底控制电路201能够及时控制第一晶体管M1的衬底电压，栅极驱动电路202根据栅极衬底控制电路201输出的信号来控制第一晶体管M1的导通情况，进而控制整个充放电回路，保证锂电池的充放电安全。

本发明实施例还提供了一种锂电池保护电路，包括本发明任意技术方案所提供的锂电池上电自恢复保护控制电路，因此本发明实施例提供的锂电池保护电路也具备上述任意技术方案中所描述的有益效果。图5为本发明实施例提供的一种锂电池保护电路的结构示意图，在上述各技术方案的基础上，参考图5，锂电池保护电路还包括充放电保护电路50；充放电保护电路50的第一输入端c1接入第一电源电压V1，充放电保护电路50的第二输入端c2接入第二电源电压V2，充放电保护电路50的输出端c3与逻辑电路30的第二输入端F2连接。

具体地，状态切换电路40包括第二开关K2、充电器CD、第一开关K1以及负载电阻RL。当第二开关K2闭合，第一开关K1断开时，锂电池处于充电状态，当充放电保护电路50检测到充电过电流或充电过电压时，充放电保护电路50控制驱动电路20在逻辑电路30输出的低电平信号的作用下，生成低电平的第一栅极控制信号VGATE1以控制第一晶体管M1关断。当第一开关K1闭合，第二开关K2断开时，锂电池处于放电状态，当充放电保护电路50检测到短路电流、放电过电压或放电过电流时，驱动电路20在逻辑电路30输出的低电平信号的作用下，生成低电平的第一栅极控制信号VGATE1以控制第一晶体管M1关断。

本发明实施例提供的技术方案在锂电池上电时，通过第一充电电路向第二晶体管的栅极充电，在上电初始时刻，第二晶体管的栅极电压为零，第一信号输出电路输出的第一控制信号为高电平，第二信号输出电路输出的第二控制信号为低电平，逻辑电路在低电平的第二控制信号的作用下输出高电平信号至驱动电路，驱动电路控制第一晶体管导通，进而使得锂电池能够工作在导通状态。经过预设时间，当第二晶体管的栅极电压升高至使得第一信号输出电路输出的第一控制信号为低电平时，第二信号输出电路输出的第二控制信号为高电平，第一晶体管的开启或关断由逻辑电路的第二输入端输入的保护控制信号VBK控制。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案能够在锂电池上电时的预设时间内，保持第一晶体管处于导通状态，从而使得锂电池能够工作在导通状态，当第二晶体管的栅极电压达到预设电压时，第一晶体管的开启或关断由逻辑电路的第二输入端输入的保护控制信号控制，在锂电池的后续工作过程中，由充放电保护电路输出的保护控制信号来控制第一晶体管的导通或关断，从而对锂电池进行保护。

可选地，本发明实施例还提供了一种锂电池保护装置，包括本发明实施例任意技术方案所提供的锂电池保护电路，也具备本发明任意技术方案所描述的有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种锂电池上电自恢复保护控制电路，其特征在于，包括：上电延时电路、驱动电路、逻辑电路、第一晶体管和状态切换电路；所述上电延时电路的输入端接入第一电源电压，所述上电延时电路的输出端与所述逻辑电路的第一输入端连接，所述逻辑电路的第二输入端输入保护控制信号，所述逻辑电路的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述第一晶体管的栅极连接，所述状态切换电路的第一端与锂电池的正极连接，所述状态切换电路的第二端与所述第一晶体管的第一极连接，所述第一晶体管的第二极与所述锂电池的负极连接；

所述上电延时电路包括第一充电电路、第二充电电路、第一信号输出电路、第二信号输出电路和存储模块；

所述第一充电电路的输入端和所述第二充电电路的输入端均接入所述第一电源电压，所述第一充电电路的输出端与所述存储模块的第一端连接，所述存储模块的第二端接地；所述第二充电电路的输出端与所述存储模块的第一端连接，所述第二充电电路的控制端与所述第一信号输出电路的输出端连接，所述第一信号输出电路的输入端接入所述第一电源电压，所述第一信号输出电路的控制端与所述存储模块的第一端连接，所述第一信号输出电路用于根据所述存储模块第一端的存储电压生成第一控制信号并从其输出端输出；

所述第二信号输出电路的输入端与所述第一信号输出电路的输出端连接，所述第二信号输出电路的输出端与所述逻辑电路的第一输入端连接，所述第二信号输出电路用于根据所述第一控制信号生成第二控制信号，并从其输出端输出至所述逻辑电路的第一输入端，所述逻辑电路用于根据所述第二控制信号和所述保护控制信号控制所述第一晶体管的导通或关断。

2.根据权利要求1所述的锂电池上电自恢复保护控制电路，其特征在于，所述存储模块包括第二晶体管，所述第一充电电路包括N个第三晶体管，所述N个第三晶体管依次串联，N个所述第三晶体管的栅极均接地，第一个所述第三晶体管的第一极接入所述第一电源电压，第二个所述第三晶体管的第一极与第一个所述第三晶体管的第二极连接，第K个所述第三晶体管的第二极与第K+1个所述第三晶体管的第一极连接，第N个所述第三晶体管的第一极与第N-1个所述第三晶体管的第二极连接，第N个所述第三晶体管的第二极与所述第二晶体管的栅极连接，所述第二晶体管的第一极和第二极均接地，其中，1≤K≤N-1，K和N均为整数。

3.根据权利要求1所述的锂电池上电自恢复保护控制电路，其特征在于，所述第二充电电路包括第四晶体管；

所述第四晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第四晶体管的第二极与所述存储模块的第一端连接，所述第四晶体管的栅极与所述第一信号输出电路的输出端连接。

4.根据权利要求1所述的锂电池上电自恢复保护控制电路，其特征在于，所述第一信号输出电路包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管和第十晶体管；

所述第五晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第五晶体管的第二极与所述第六晶体管的第一极连接，所述第六晶体管的第二极与所述第二信号输出电路的输入端连接，所述第五晶体管的栅极和所述第六晶体管的栅极均与所述存储模块的第一端连接，所述第九晶体管的栅极与所述第六晶体管的第二极连接，所述第九晶体管的第一极与所述第六晶体管的第一极连接，所述第九晶体管的第二极接地；

所述第七晶体管的第一极与所述第六晶体管的第二极连接，所述第七晶体管的第二极与所述第八晶体管的第一极连接，所述第八晶体管的第二极接地，所述第七晶体管的栅极和所述第八晶体管的栅极均与所述存储模块的第一端连接，所述第十晶体管的栅极与所述第六晶体管的第二极连接，所述第十晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第十晶体管的第二极与所述第七晶体管的第二极连接。

5.根据权利要求1所述的锂电池上电自恢复保护控制电路，其特征在于，所述第一信号输出电路包括第十一晶体管、第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第一非门和第二非门；

所述第十一晶体管的栅极与所述存储模块的第一端连接，所述第十一晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第十一晶体管的第二极与所述第十二晶体管的第一极连接，所述第十二晶体管的第二极与所述第十三晶体管的第一极连接，所述第十三晶体管的第二极接地，所述第十二晶体管的栅极和所述第十三晶体管的栅极均与所述存储模块的第一端连接；

所述第一非门的输入端与所述第十一晶体管的第二极连接，所述第一非门的输出端与所述第二非门的输入端连接，所述第二非门的输出端与所述第二信号输出电路的输入端连接；所述第十四晶体管的栅极与所述第一非门的输出端连接，所述第十四晶体管的第一极与所述第十三晶体管的第一极连接，所述第十四晶体管的第二极接地。

6.根据权利要求1所述的锂电池上电自恢复保护控制电路，其特征在于，所述第二信号输出电路包括第三非门；

所述第三非门的输入端与所述第一信号输出电路的输出端连接，所述第三非门的输出端与所述逻辑电路的第一输入端连接。

7.根据权利要求1所述的锂电池上电自恢复保护控制电路，其特征在于，所述逻辑电路包括第四非门、第一与门、或门；

所述第四非门的输入端与所述第二信号输出电路的输出端连接，所述第四非门的输出端与所述或门的第一输入端连接，所述第一与门的输入端输入所述保护控制信号，所述第一与门的输出端与所述或门的第二输入端连接，所述或门的输出端与所述驱动电路的输入端连接。

8.根据权利要求1所述的锂电池上电自恢复保护控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括栅极衬底控制电路和栅极驱动电路；

所述栅极衬底控制电路的输入端与所述逻辑电路的输出端连接，所述栅极衬底控制电路的第一输出端与所述栅极驱动电路的输入端连接，所述栅极驱动电路的输出端与所述第一晶体管的栅极连接，所述栅极衬底控制电路的第二输出端与所述第一晶体管的衬底连接。

9.一种锂电池保护电路，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的锂电池上电自恢复保护控制电路，所述锂电池保护电路还包括充放电保护电路；

所述充放电保护电路的第一输入端接入所述第一电源电压，所述充放电保护电路的第二输入端接入第二电源电压，所述充放电保护电路的输出端与所述逻辑电路的第二输入端连接。

10.一种锂电池保护装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的锂电池保护电路。

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