CN112242736B - 一种锂电池保护电路和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种锂电池保护电路和装置，锂电池保护电路包括放电过流检测电路、驱动电路、第一晶体管和状态切换电路，放电过流检测电路包括电流输出电路、调节电路和过流控制信号输出电路，调节电路用于在第一电源电压降低时，调节过流控制信号输出电路的第一输入端的电压值。本发明实施例提供的技术方案通过调节调节电路的导通电阻，使得调节电路的导通电阻随第一电源电压变化的相对值与第一晶体管的导通电阻随第一电源电压变化的相对值相同或更大，有效的避免了放电过流值随第一电源电压减小而降低，导致第一电源电压越低，锂电池输出电流越低的现象。

Description

一种锂电池保护电路和装置

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保护电路和装置。

背景技术

随着科技的快速发展，以锂电池作为供电装置的手机、移动电源、智能手环手表等电子产品得到了普及。

现有技术采用锂电池保护芯片对锂电池的放电过程进行保护，当放电电流超过设定值时，启动放电过流保护或放电短路保护，目前检测放电过流和放电短路的办法为：检测功率开关管两端的电压，检测到的电压与芯片内部的参考电压比较，当该电压高于设定的内部参考电压时，关断放电通路，由于芯片内部的参考电压不随锂电池电压变化，而功率开关管的导通内阻随电池电压的降低而升高，由于放电过流值等于设定的参考电压除以功率开关管的导通电阻，这样就导致放电过流值随着锂电池的放电电压的减小而降低，现在由于电池电量的增加，为了兼顾安全和应用，需要得到恒定的最大输出电流或恒定的输出功率，恒定输出功率则要求锂电池电压降低时有大的最大过流值，现有技术不能满足该要求。

发明内容

本发明实施例提供一种锂电池保护电路和装置，能够补偿放电过流值，解决锂电池放电电压减小导致输出电流降低的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种锂电池保护电路，包括：放电过流检测电路、驱动电路、第一晶体管和状态切换电路；所述状态切换电路的第一端与锂电池的正极电连接，所述状态切换电路的第二端与所述第一晶体管的第一极电连接，所述第一晶体管的第二极与所述锂电池的负极电连接，所述放电过流检测电路的第一电源端接入第一电源电压，所述放电过流检测电路的第二电源端接入第二电源电压，所述放电过流检测电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接，所述驱动电路的输出端与所述第一晶体管的栅极电连接，所述驱动电路用于根据所述放电过流检测电路输出的过流控制信号输出栅极控制信号至所述第一晶体管的栅极；

所述放电过流检测电路包括电流输出电路、调节电路和过流控制信号输出电路；所述电流输出电路的输入端接入所述第一电源电压，所述电流输出电路用于根据所述第一电源电压输出放电电流；

所述调节电路的第一端分别与所述电流输出电路的输出端和所述过流控制信号输出电路的第一输入端电连接，所述调节电路的第二端接地，所述过流控制信号输出电路的第二输入端接入所述第二电源电压，所述过流控制信号输出电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接，所述调节电路用于在所述第一电源电压降低时，调节所述过流控制信号输出电路的第一输入端的电压值。

可选地，所述电流输出电路包括第二晶体管；

所述第二晶体管的栅极接入第三电源电压，所述第二晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第二晶体管的第二极与所述调节电路的第一端电连接。

可选地，所述调节电路包括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入所述第一电源电压，第一个所述第三晶体管的第一极与所述电流输出电路的输出端电连接，第K-1个所述第三晶体管的第二极与第K个所述第三晶体管的第一极电连接，第N-1个所述第三晶体管的第二极与第N个所述第三晶体管的第一极电连接，第N个所述第三晶体管的第二极接地，其中，1<K≤N，K和N均为整数。

可选地，所述调节电路还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述电流输出电路的输出端电连接，所述第一电阻的第二端与第一个所述第三晶体管的第一极电连接。

可选地，所述第一电阻的阻值可调。

可选地，所述锂电池保护电路还包括第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的第一端与所述第一晶体管的第二极电连接，所述第二电阻的第二端与所述锂电池的负极电连接，所述第三电阻的第一端与所述第一晶体管的第一极电连接，所述第三电阻的第二端与所述状态切换电路的第二端电连接。

可选地，所述过流控制信号输出电路包括第四晶体管、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；

所述第四晶体管的栅极接入第三电源电压，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第五晶体管的第一极电连接，所述第五晶体管的栅极接入所述第二电源电压，所述第五晶体管的第二极与所述第六晶体管的第一极电连接，所述第六晶体管的第二极接地，所述第六晶体管的栅极与所述第六晶体管的第一极电连接；

所述第七晶体管的栅极接入所述第三电源电压，所述第七晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第七晶体管的第二极与所述驱动电路的输入端电连接，所述第八晶体管的栅极与所述电流输出电路的输出端电连接，所述第八晶体管的第一极与所述第四晶体管的第二极电连接，所述第八晶体管的第二极与所述第九晶体管的第一极电连接，所述第九晶体管的第二极接地，所述第九晶体管的栅极与所述第六晶体管的栅极电连接；

所述第十晶体管的栅极与所述第八晶体管的第二极电连接，所述第十晶体管的第一极与所述驱动电路的输入端电连接，所述第十晶体管的第二极接地。

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接入所述第二电源电压，所述栅极衬底控制电路的第一输出端与所述第一晶体管的衬底电连接，所述栅极衬底控制电路的第二输出端与所述栅极驱动电路的第一输入端电连接，所述栅极驱动电路的第二输入端与所述放电过流检测电路的输出端电连接，所述栅极驱动电路的输出端与所述第一晶体管的栅极电连接。

可选地，所述状态切换电路包括第一开关、第二开关、负载电阻和充电器；

所述第一开关的第一端与所述锂电池的正极电连接，所述第一开关的第二端通过所述充电器与所述第一晶体管的第一极电连接，所述第二开关的第一端与所述锂电池的正极电连接，所述第二开关的第二端通过所述负载电阻与所述第一晶体管的第一极电连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种锂电池保护装置，该锂电池保护装置包括本发明任意实施例所提供的锂电池保护电路。

本发明实施例提供的技术方案在第一电源电压减小的过程中，通过调节调节电路的导通电阻，使得调节电路的导通电阻随第一电源电压变化的相对值与第一晶体管的导通电阻随第一电源电压变化的相对值相同，即过流控制信号输出电路的第一输入端的电压值与过流控制信号输出电路的第二输入端的电压值同步变化，以保证锂电池保护电路的放电过流值不发生改变，有效的避免了放电过流值随第一电源电压减小而降低。

同时还可以调节调节电路的导通电阻，使得调节电路的导通电阻随第一电源电压变化的相对值大于第一晶体管的导通电阻随第一电源电压变化的相对值，即参考电压的变化值大于检测电压的变化值，因此需要更大的电流来增加检测电压，因此第一电源电压越低，放电过流值越高。有效的避免了放电过流值随第一电源电压减小而降低。

附图说明

图1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；

图2为本发明实施例提供的另一种锂电池保护电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种放电过流检测电路的等效电路图；

图4为本发明实施例提供的一种放电过流检测电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种锂电池保护电路的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种锂电池保护电路的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种放电过流检测电路的等效电路图；

图8为本发明实施例提供的另一种锂电池保护电路的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种锂电池的电路结构示意图。

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。

正如背景技术所述，现有技术中的锂电池保护装置的放电过流值随着锂电池的放电电压的减小而降低，而在实际应用中需要在不同的电池电压下电池输出恒定的电流或恒定的功率。经发明人研究发现，在部分应用或国标测试中，都使用恒定的电流负载，因此需要输出电流不随电池电压变化。同时在部分应用中，将锂电池电压先用升压电路进行升压后，再给后续负载供电，为了维持在不同电压下负载的功率一致，则锂电池放电电压较大时需要较小的电流，相反，锂电池放电电压较小时则需要较大的电流。而现有技术中，锂电池保护芯片的放电过流值是随着锂电池放电电压的减小而降低的，导致较小的负载电流就能够使得锂电池保护装置进入放电过流保护状态，从而在锂电池放电电压较小时，锂电池的输出功率也较低，与实际应用相冲突。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种锂电池保护电路和装置，以实现对锂电池保护电路的放电过流值进行补偿，以解决放电过流值随着电压的减少而减少，导致电池电压越低，输出的电流越低的问题。

图1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，参考图1，本发明实施例提供的锂电池保护电路包括放电过流检测电路10、驱动电路20、第一晶体管M1和状态切换电路30；状态切换电路30的第一端C1与锂电池的正极电连接，状态切换电路30的第二端C2与第一晶体管M1的第一极电连接，第一晶体管M1的第二极与锂电池的负极电连接，放电过流检测电路10的第一电源端A1接入第一电源电压V1，放电过流检测电路10的第二电源端A2接入第二电源电压V2，放电过流检测电路10的输出端A3与驱动电路20的输入端B1电连接，驱动电路20的输出端B2与第一晶体管M1的栅极电连接，驱动电路20用于根据放电过流检测电路10输出的过流控制信号VCS1输出栅极控制信号VGATE至第一晶体管M1的栅极；

放电过流检测电路10包括电流输出电路110、调节电路120和过流控制信号输出电路130；电流输出电路110的输入端a1接入第一电源电压V1，电流输出电路110用于根据第一电源电压V1输出放电电流；

调节电路120的第一端b1分别与电流输出电路110的输出端a2和过流控制信号输出电路130的第一输入端c1电连接，调节电路120的第二端b2接地，过流控制信号输出电路130的第二输入端c2接入第二电源电压V2，过流控制信号输出电路130的输出端c3与驱动电路20的输入端B1电连接，调节电路120用于在第一电源电压V1降低时，调节过流控制信号输出电路130的第一输入端c1的电压值。

具体地，状态切换电路30可以包括充电器和负载，通过状态切换电路30可以使得锂电池处于放电状态或者充电状态，第一晶体管M1为充放电控制MOS管，驱动电路20的输出端B2与第一晶体管M1的栅极连接，驱动电路20的输入端B1接收放电过流检测电路10输出的过流控制信号VCS1，并根据过流控制信号VCS1生成栅极控制信号VGATE，以控制第一晶体管M1的导通或关断，且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。然而在现有技术中，在锂电池放电过程中，随着锂电池放电电压的减小，第一晶体管M1的导通电阻是增大的，因此一个较小的放电电流就有可能使得锂电池保护电流进入过流保护，因此，在锂电池电压较低时，锂电池的输出电流较小。

本发明实施例提供的放电过流检测电路包括电流输出电路110、调节电路120和过流控制信号输出电路130，通过各电路之间的配合能够锂电池在放电电压较小时，能够输出固定或增大的电流，以解决锂电池保护电路的放电过流值随着放电电压减小而降低，从而导致锂电池放电电压越小，输出电流越低的问题。过流控制信号输出电路130的第二输入端c2接入第二电源电压V2，其中第二电源电压V2为第一晶体管M1第一极处的电压。电流输出电路110的输入端a1接入第一电源电压V1，其中第一电源电压V1可以由锂电池的放电电压VCC经电阻分压得到。电流输出电路110在第一电源电压V1的作用下输出基准电流，且该基准电流不随第一电源电压V1的变化而变化。在锂电池放电过程中，由于第一晶体管M1的导通电阻随着第一电源电压V1的减小而增大，因此，在锂电池的输出电压减小的过程中，第一晶体管M1的第一极处的电压增大，也即第二电源电压V2增大，在第一晶体管M1的导通电阻增大情况下，过流控制信号输出电路130的第二输入端c2处的小电流就可以使得第二输入端c2处得到一个较大的电压，且该电压大于第一输入端c1处的电压，导致过流控制信号输出电路130输出低电平，锂电池保护电路进入放电过流保护状态。调节电路120可以根据第一晶体管M1的导通电阻随第一电源电压V1的变化值同步调节过流控制信号输出电路130的第一输入端c1的电压值，使得过流控制信号输出电路130的第一输入端c1的电压值与第二输入端c2的电压值同步变化。也就是说，通过增加调节电路120，在第一电源电压V1降低过程中，可以使得第一晶体管M1的导通电阻随第一电源电压V1变化的相对值，与调节电路120的导通电阻随第一电源电压V1变化的相对值一样，因此可以得到不随第一电源电压V1变化的放电过流值。由于锂电池在放电电压较低时需要输出不低于高电压时的电流，这样一来，当第一电源电压V1减小时，过流控制信号输出电路130的第一输入端c1和第二输入端c2的电压值同步变化，过流控制信号输出电路130仍然正常输出过流控制信号VCS1，锂电池保护电路不会进入放电过流保护状态。示例性地，过流控制信号VCS1为低电平时，驱动电路20根据接收到的低电平的过流控制信号VCS1输出低电平的栅极控制信号VGATE至第一晶体管M1的栅极，第一晶体管M1关断，锂电池进入放电过流保护状态。在锂电池放电过程中，随着第一电源电压V1减小，第一晶体管M1的导通电阻增加，调节调节电路120的导通电阻，使得调节电路120的导通电阻和第一晶体管M1的导通电阻随第一电源电压V1变化的相对值一样，则过流控制信号输出电路130仍继续输出高电平的过流控制信号VCS1，即锂电池仍然能够输出较大的放电电流，而不会进入放电过流保护状态，从而保证了在第一电源电压V1降低时，锂电池的输出电流不会降低。

当然，还可以调节调节电路120的导通电阻，使得调节电路120的导通电阻随第一电源电压V1变化的相对值大于第一晶体管M1的导通电阻随第一电源电压V1变化的相对值，即参考电压的变化值大于检测电压的变化值，因此需要更大的电流来增加检测电压，因此第一电源电压V1越低，放电过流值越高锂电池的输出电流也就越大。

本发明实施例提供的技术方案在第一电源电压减小的过程中，通过调节调节电路的导通电阻，使得调节电路的导通电阻随第一电源电压变化的相对值与第一晶体管的导通电阻随第一电源电压变化的相对值相同，即过流控制信号输出电路的第一输入端的电压值与过流控制信号输出电路的第二输入端的电压值同步变化，以保证锂电池保护电路的放电过流值不发生改变或增大，有效的避免了放电过流值随第一电源电压减小而降低，导致的第一电源电压越低，锂电池的输出电流越低的现象。

作为本发明实施例提供的一种可选实施方式，本发明实施例提供一种锂电池保护电路的具体结构。图2为本发明实施例提供的另一种锂电池保护电路的结构示意图，具体示出了放电过流检测电路的具体电路结构，在上述技术方案的基础上，参考图2，本发明实施例提供的电流输出电路110包括第二晶体管M2；第二晶体管M2的栅极接入第三电源电压V3，第二晶体管M2的第一极接入第一电源电压V1，第二晶体管M2的第二极与调节电路120的第一端b1电连接。

具体地，第二晶体管M2的栅极输入第三电源电压V3，第三电源电压V3可以为直流信号，可以由锂电池保护电路中的基准电路提供。以第二晶体管M2的沟道类型为P沟道为例，当第三电源电压V3和第一电源电压V1的差值的大于第二晶体管M2的阈值电压时，第二晶体管M2导通。在第一电源电压V1和第三电源电压V3的作用下，第二晶体管M2输出电流，由于调节电路120存在内阻，因此该电流能够转换为电压值。过流控制信号输出电路130根据其第一输入端c1和第二输入端c2的电压输出过流控制信号VCS1至驱动电路20，驱动电路20根据接收到的过流控制信号VCS1控制第一晶体管M1的导通或关断。

继续参考图2，调节电路包括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入第一电源电压V1，第一个第三晶体管的第一极与电流输出电路110的输出端a2电连接，第K-1个第三晶体管的第二极与第K个第三晶体管的第一极电连接，第N-1个第三晶体管的第二极与第N个第三晶体管的第一极电连接，第N个第三晶体管的第二极接地，其中，1<K≤N，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入第一电源电压V1，每一个第三晶体管都可以等效为一个电阻，通过调节第三晶体管的个数可以调整调节电路120的导通电阻。

图3为本发明实施例提供的一种放电过流检测电路的等效电路图，参考图2和图3，第二晶体管M2可以等效为一个电流源，输出电流IBIAS。电流IVM为负载电流，如果没有调节电路120，比较器U1的正相输入端接芯片内部参考电压，则当第一电源电压V1降低时，第一晶体管M1的导通电阻增加，因此较小的负载电流IVM就可以使得比较器U1反相输入端的电压高于其正相输入端的电压，使得比较器U1输出低电平的过流控制信号VCS1，因此锂电池保护电路进入放电过流保护状态。本发明实施例提供的放电过流检测电路10增加了调节电路120，在第一电源电压V1降低时，由于第一晶体管M1和第三晶体管（M31~M3N）的器件类型一样，并选取同样的沟道长度，则第一晶体管M1的导通电阻随第一电源电压V1变化的相对值，与第三晶体管的导通电阻（M31~M3N的导通电阻之和）随第一电源电压V1变化的相对值相同，也就是说，比较器U1正相输入端和反相输入端的电压变化量相同，因此较小的负载电流IVM并不能使得比较器U1反相输入端的电压高于其正相输入端的电压，也即相当于放电过流检测电路10的放电过流值没有发生改变，仍然需要较大的负载电流IVM才能使得锂电池保护电路进入放电过流保护状态，从而改善了锂电池放电电压越低，输出电流越低的问题。

图4为本发明实施例提供的一种放电过流检测电路的结构示意图，作为本发明实施例的一种可选实施方案，图4具体示出了过流控制信号输出电路130的具体结构。参考图2和图4，在上述各技术方案的基础上，过流控制信号输出电路130包括第四晶体管M4、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；

第四晶体管M4的栅极接入第三电源电压V3，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的第二极与第五晶体管M5的第一极电连接，第五晶体管M5的栅极接入第二电源电压V2，第五晶体管M5的第二极与第六晶体管M6的第一极电连接，第六晶体管M6的第二极接地，第六晶体管M6的栅极与第六晶体管M6的第一极电连接；

第七晶体管M7的栅极接入第三电源电压V3，第七晶体管M7的第一极接入第一电源电压V1，第七晶体管M7的第二极与驱动电路20的输入端B1电连接，第八晶体管M8的栅极与电流输出电路110的输出端a2电连接，第八晶体管M8的第一极与第四晶体管M4的第二极电连接，第八晶体管M8的第二极与第九晶体管M9的第一极电连接，第九晶体管M9的第二极接地，第九晶体管M9的栅极与第六晶体管M6的栅极电连接；

第十晶体管M10的栅极与第八晶体管M8的第二极电连接，第十晶体管M10的第一极与驱动电路20的输入端B1电连接，第十晶体管M10的第二极接地。

具体地，过流控制信号输出电路130用于根据其第一输入端c1的电压和第二输入端c2的电压的大小输出过流控制信号VCS1，驱动电路20根据接收到的过流控制信号VCS1输出栅极控制信号VGATE至第一晶体管M1的栅极，以实现第一晶体管M1的导通或关断。其中，结合图3，过流控制信号输出电路130中的第四晶体管M4、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可以等效为比较器U1，第八晶体管M8的栅极为比较器U1的正相输入端，第五晶体管M5的栅极为比较器U1的负相输入端，第四晶体管M4和第七晶体管M7可以分别等效为一个电流源。当过流控制信号输出电路130的第一输入端c1为低电平，第二输入端c2为高电平时，第五晶体管M5关断，第八晶体管M8导通，由于第四晶体管M4导通，因此第八晶体管M8的第二极的电位为高电平，则第十晶体管M10导通，将过流控制信号输出电路130的输出端c3的电位拉低，从而过流控制信号输出电路130输出低电平的过流控制信号VCS1，在低电平的过流控制信号VCS1的作用下，驱动电路20输出低电平的栅极控制信号VGATE，第一晶体管M1关断，锂电池保护电路进入放电过流保护状态。当过流控制信号输出电路130的第一输入端c1为高电平，第二输入端c2为低电平时，第五晶体管M5导通，第八晶体管M8关断，在第三电源电压V3的作用下，第四晶体管M4和第七晶体管M7导通，因此第五晶体管M5的第二极的电位为高电平，第九晶体管M9导通，将第十晶体管M10的栅极电位拉低，第十晶体管M10关断，因此过流控制信号输出电路130的输出端c3的电位与第七晶体管M7第二极的电位相同，即过流控制信号VCS1为高电平，在高电平的过流控制信号VCS1的作用下，驱动电路20输出高电平的栅极控制信号VGATE，第一晶体管M1导通，锂电池正常放电。

图5为本发明实施例提供的另一种锂电池保护电路的结构示意图，作为本发明实施例的另一种可选实施方案，参考图5，在上述各技术方案的基础上，锂电池保护电路还包括第二电阻R2和第三电阻R3；第二电阻R2的第一端与第一晶体管M1的第二极电连接，第二电阻R2的第二端与锂电池的负极电连接，第三电阻R3的第一端与第一晶体管M1的第一极电连接，第三电阻R3的第二端与状态切换电路30的第二端C2电连接。

具体地，第二电阻R2和第三电阻R3可以为第一晶体管M1的内部金属连线电阻，或加上锂电池保护电路封装时的打线电阻，或加上芯片外部增加的分立器件电阻，其阻值不随第一电源电压V1的变化而变化。当锂电池保护电路中存在第二电阻R2和第三电阻R3时，过流控制信号输出电路130的第一输入端c1处的电压随第一电源电压V1变化的相对值要大于第二输入端c2处的电压随第一电源电压V1变化的相对值。此时，以较高的第一电源电压V1得到的过流值作为参考值，当第一电源电压V1降低时，过流控制信号输出电路130的第一输入端c1的电压要比第二输入端c2处的电压升高得多，因此过流控制信号输出电路130的第二输入端c2需要更大的负载电流才能使得第二输入端c2的电压大于第一输入端c1的电压，锂电池保护电路才能进入放电过流保护状态，进而保证了在第一电源电压V1降低时，锂电池的输出电流较高。

可选地，图6为本发明实施例提供的另一种锂电池保护电路的结构示意图，参考图6，在上述各技术方案的基础上，调节电路120还包括第一电阻R1，第一电阻R1的第一端与电流输出电路110的输出端a2电连接，第一电阻R1的第二端与第一个第三晶体管M31的第一极电连接。

具体的，第一电阻R1为可调电阻，且当选定第一电阻R1的阻值后，其阻值不随第一电源电压V1的变化而变化，由于第二电阻R2和第三电阻R3的阻值不随第一电源电压V1的变化而变化，因此为了实现不同的电压补偿效果，通过调节第一电阻R1可以使得在第一电源电压V1减小时，过流控制信号输出电路130的第一输入端c1和第二输入端c2的电压对第一电源电压变化的相对值一样，从而不会降低锂电池的输出电流。示例性地，图7为本发明实施例提供的另一种放电过流检测电路的等效电路图，参考图6和图7，电流输出电路110等效为电流源IBIAS，过流控制信号输出电路130等效为比较器U1，其中比较器U1的正相输入端为过流控制信号输出电路130的第一输入端c1，比较器U1的反相输入端为过流控制信号输出电路130的第二输入端c2。

第一电源电压V1降低时，第一晶体管M1的导通电阻增大，通过调节第一电阻R1的阻值，可以得到：

当 RM1/（R2+R3）=RM3/R1，其中RM1为第一晶体管M1的导通电阻，RM3为N个第三晶体管的导通电阻之和（RM31+RM32+……+RM3N），即可保证比较器U1的正相输入端的电压和反相输入端的电压随第一电源电压V1的变化的相对值一样，即锂电池仍然能够输出较大的放电电流，而不会进入放电过流保护状态，从而保证了在第一电源电压V1降低时，锂电池具有固定的过流值。

当 RM1/（R2+R3）> RM3/R1时，比较器U1的负相输入端的电压随第一电压V1的变化量要大于其正相输入端的电压随第一电源电压V1的变化的相对值，过流控制信号输出电路130的第一输入端c1处的电压随第一电源电压V1变化的相对值要大于第二输入端c2处的电压随第一电源电压V1变化的相对值。此时，以较高的第一电源电压V1得到的过流值作为参考值，当第一电源电压V1降低时，过流控制信号输出电路130的第一输入端c1的电压要比第二输入端c2处的电压升高得多，因此过流控制信号输出电路130的第二输入端c2需要更大的负载电流才能使得第二输入端c2的电压大于第一输入端c1的电压，锂电池保护电路才能进入放电过流保护状态，进而保证了在第一电源电压V1降低时，锂电池的输出电流较高。

当第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3均为零时，在第一电源电压V1降低时，由于第一晶体管M1和第三晶体管（M31~M3N）的器件类型一样，并选取同样的沟道长度，则第一晶体管M1的导通电阻随第一电源电压V1变化的相对值，与第三晶体管的导通电阻（M31~M3N的导通电阻之和）随第一电源电压V1变化的相对值相同，也就是说，比较器U1正相输入端和反相输入端的电压变化量相同，因此较小的负载电流IVM并不能使得比较器U1反相输入端的电压高于其正相输入端的电压，也即相当于放电过流检测电路10的放电过流值没有发生改变，仍然需要较大的负载电流IVM才能使得锂电池保护电路进入放电过流保护状态，从而改善了锂电池放电电压越低，输出电流越低的问题。

可选地，图8为本发明实施例提供的另一种锂电池保护电路的结构示意图，参考图8，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d1接入第二电源电压V2，栅极衬底控制电路201的第一输出端d2与第一晶体管M1的衬底电连接，栅极衬底控制电路201的第二输出端d3与栅极驱动电路202的第一输入端e1电连接，栅极驱动电路202的第二输入端e2与放电过流检测电路的输出端A3电连接，栅极驱动电路202的输出端e3与第一晶体管M1的栅极电连接。

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。当锂电池保护电路检测到锂电池过流或过压时，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，进而通过栅极驱动电路202控制第一晶体管M1的导通情况，进而控制整个锂电池保护电路，保证锂电池的充放电安全。

可选地，继续参考图8，状态切换电路30包括第一开关K1、第二开关K2、负载电阻RL和充电器CD；第一开关K1的第一端与锂电池的正极电连接，第一开关K1的第二端通过充电器CD与第一晶体管M1的第一极电连接，第二开关K2的第一端与锂电池的正极电连接，第二开关K2的第二端通过负载电阻RL与第一晶体管M1的第一极电连接。

具体地，当第一开关K1闭合，第二开关K2断开时，锂电池处于充电状态；当第一开关K1断开，第二开关K2闭合时，锂电池处于放电状态。第一晶体管M1为充放电控制MOS管，驱动电路20的输出端B2与第一晶体管M1的栅极连接，驱动电路20的输入端B1接收放电过流检测电路10输出的过流控制信号VCS1，并根据过流控制信号VCS1生成栅极控制信号VGATE，以控制第一晶体管M1的导通或关断，且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。在锂电池放电过程中，随着锂电池放电电压的减小，第一晶体管M1的导通电阻是增大的，通过增加调节电路120，在第一电源电压V1降低过程中，可以使得第一晶体管M1的导通电阻随第一电源电压V1变化的相对值，与调节电路120的导通电阻随第一电源电压V1变化的相对值一样，因此可以得到不随第一电源电压V1变化的放电过流值。由于锂电池在放电电压较低时需要输出不低于高电压时的电流，这样一来，当第一电源电压V1减小时，过流控制信号输出电路130的第一输入端c1和第二输入端c2的电压值同步变化，过流控制信号输出电路130仍然正常输出过流控制信号VCS1，锂电池保护电路不会进入放电过流保护状态。示例性地，过流控制信号VCS1为低电平时，驱动电路20根据接收到的低电平的过流控制信号VCS1输出低电平的栅极控制信号VGATE至第一晶体管M1的栅极，第一晶体管M1关断，锂电池进入放电过流保护状态。在锂电池放电过程中，随着第一电源电压V1减小，第一晶体管M1的导通电阻增加，调节调节电路120的导通电阻，使得调节电路120的导通电阻和第一晶体管M1的导通电阻随第一电源电压V1变化的相对值一样，则过流控制信号输出电路130仍继续输出高电平的过流控制信号VCS1，即锂电池仍然能够输出较大的放电电流，而不会进入放电过流保护状态，从而保证了在第一电源电压V1降低时，锂电池的输出电流不变或增加。

可选地，图9为本发明实施例提供的另一种锂电池的电路结构示意图，其中，图9所示电路为分立锂电池保护电路的结构示意图，分别通过两个晶体管（M11和M12）对锂电池的充放电进行保护，其中，第四电阻R4为分压电阻，控制电路40用于控制晶体管M11的导通或关断。本发明任意实施例所提供的锂电池保护电路也适用于图9所示的电路结构，同样具备本发明任意实施例所描述的有益效果，其具体工作原理不再赘述。

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，因此本发明实施例提供的锂电池保护装置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)

1.一种锂电池保护电路，其特征在于，包括：放电过流检测电路、驱动电路、第一晶体管和状态切换电路；所述状态切换电路的第一端与锂电池的正极电连接，所述状态切换电路的第二端与所述第一晶体管的第一极电连接，所述第一晶体管的第二极与所述锂电池的负极电连接，所述放电过流检测电路的第一电源端接入第一电源电压，其中，所述第一电源电压由锂电池的放电电压转换得到，所述放电过流检测电路的第二电源端接入第二电源电压，所述放电过流检测电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接，所述驱动电路的输出端与所述第一晶体管的栅极电连接，所述驱动电路用于根据所述放电过流检测电路输出的过流控制信号输出栅极控制信号至所述第一晶体管的栅极；

所述放电过流检测电路包括电流输出电路、调节电路和过流控制信号输出电路；所述电流输出电路的输入端接入所述第一电源电压，所述电流输出电路用于根据所述第一电源电压输出放电电流；

所述调节电路的第一端分别与所述电流输出电路的输出端和所述过流控制信号输出电路的第一输入端电连接，所述调节电路的第二端接地，所述过流控制信号输出电路的第二输入端接入所述第二电源电压，所述过流控制信号输出电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接，所述调节电路用于在所述第一电源电压降低时，通过调节自身的导通电阻，以使所述调节电路的导通电阻随所述第一电源电压变化的相对值大于或等于所述第一晶体管的导通电阻随所述第一电源电压变化的相对值，以调节所述过流控制信号输出电路的第一输入端的电压值。

2.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述电流输出电路包括第二晶体管；

所述第二晶体管的栅极接入第三电源电压，所述第二晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第二晶体管的第二极与所述调节电路的第一端电连接。

3.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述调节电路包括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入所述第一电源电压，第一个所述第三晶体管的第一极与所述电流输出电路的输出端电连接，第K-1个所述第三晶体管的第二极与第K个所述第三晶体管的第一极电连接，第N-1个所述第三晶体管的第二极与第N个所述第三晶体管的第一极电连接，第N个所述第三晶体管的第二极接地，其中，1<K≤N，K和N均为整数。

4.根据权利要求3所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述调节电路还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述电流输出电路的输出端电连接，所述第一电阻的第二端与第一个所述第三晶体管的第一极电连接。

5.根据权利要求4所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值可调。

6.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述锂电池保护电路还包括第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的第一端与所述第一晶体管的第二极电连接，所述第二电阻的第二端与所述锂电池的负极电连接，所述第三电阻的第一端与所述第一晶体管的第一极电连接，所述第三电阻的第二端与所述状态切换电路的第二端电连接。

7.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述过流控制信号输出电路包括第四晶体管、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；

所述第四晶体管的栅极接入第三电源电压，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第五晶体管的第一极电连接，所述第五晶体管的栅极接入所述第二电源电压，所述第五晶体管的第二极与所述第六晶体管的第一极电连接，所述第六晶体管的第二极接地，所述第六晶体管的栅极与所述第六晶体管的第一极电连接；

所述第七晶体管的栅极接入所述第三电源电压，所述第七晶体管的第一极接入所述第一电源电压，所述第七晶体管的第二极与所述驱动电路的输入端电连接，所述第八晶体管的栅极与所述电流输出电路的输出端电连接，所述第八晶体管的第一极与所述第四晶体管的第二极电连接，所述第八晶体管的第二极与所述第九晶体管的第一极电连接，所述第九晶体管的第二极接地，所述第九晶体管的栅极与所述第六晶体管的栅极电连接；

所述第十晶体管的栅极与所述第八晶体管的第二极电连接，所述第十晶体管的第一极与所述驱动电路的输入端电连接，所述第十晶体管的第二极接地。

8.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，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接入所述第二电源电压，所述栅极衬底控制电路的第一输出端与所述第一晶体管的衬底电连接，所述栅极衬底控制电路的第二输出端与所述栅极驱动电路的第一输入端电连接，所述栅极驱动电路的第二输入端与所述放电过流检测电路的输出端电连接，所述栅极驱动电路的输出端与所述第一晶体管的栅极电连接。

9.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述状态切换电路包括第一开关、第二开关、负载电阻和充电器；

所述第一开关的第一端与所述锂电池的正极电连接，所述第一开关的第二端通过所述充电器与所述第一晶体管的第一极电连接，所述第二开关的第一端与所述锂电池的正极电连接，所述第二开关的第二端通过所述负载电阻与所述第一晶体管的第一极电连接。

10.一种锂电池保护装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的锂电池保护电路。

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