CN112531825A - 一种电池保护电路及电池充放电电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池保护电路，在现有的电池保护电路加入使能电路，所述使能电路的第一输出端与所述基准电路的第一输入端连接，第二输出端与所述电压保护电路的第一输入端连接，产生间歇性的第一使能信号；在所述第一使能信号作用下，所述基准电路产生电压保护电路所需的偏置电压；所述电压保护电路检测电池电压并输出电压过充信号或者电压过放信号；所述开关管控制电路根据所述电压过充信号和所述电压过放信号控制所述开关管中的充电管或放电管关闭，从而使得所述基准电路和电压保护电路间歇性地工作；同时所述开关管控制电路还产生第二使能信号以使能所述电流保护电路，避免电流保护电路一直处于常开状态，有效地降低了电池保护电路的功耗。

Description

一种电池保护电路及电池充放电电路

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及电池充放电电路。

背景技术

近年来，可穿戴设备、蓝牙设备等便携式电子设备在市场上越来越普及。锂离子电池因其具有体积小、能量密度高、无记忆效应、可循环充放电等优点，成为便携式电子设备的供电首选。而锂离子电池的能量密度高，对应的是一定的安全性风险，过度充电、充放电过流的情况会导致锂离子电池着火破裂，过度放电则会大大缩短电池寿命。现有技术主要采用电池保护电路来对电池进行充放电控制。然而现有的电池保护电路中的各种电压检测模块和电流检测模块处于常开状态，使得电池保护路在正常工作状态下功耗为280nA，在休眠状态下功耗为180nA，电池保护电路的功耗大，从而大大地压缩了电池的续航时间。

发明内容

本发明提供一种电池保护电路及电池充放电电路，以解决现有电池保护电路功耗较大、续航时间短的问题。

本发明的是这样实现的，一种电池保护电路，包括：

基准电路、使能电路、电压保护电路、电流保护电路、开关管控制电路、开关管；

所述使能电路的第一输出端与所述基准电路的第一输入端连接，第二输出端与所述电压保护电路的第一输入端连接；

所述基准电路的第二输入端连接基准电压输出，第一输出端与所述电压保护路的第二输入端连接，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三输入端与电池电压采样点连接，输出端与所述开关管控制电路的第一输入端连接；

所述电流保护电路的第二输入端与回路电流采样点连接，输出端与所述开关管控制电路的第二输入端连接；

所述开关管控制电路的第一输出端与所述开关管连接，所述开关管串接在电池和充电电源或负载之间的充放电回路中；

所述开关管控制电路的第二输出端与所述电流保护电路的第三输入端连接；

所述使能电路用于产生第一使能信号，并将所述第一使能信号分别提供给所述基准电路和电压保护电路，所述第一使能信号为间歇信号；所述基准电路用于在所述第一使能信号作用下产生电压保护电路所需的偏置电压；所述电压保护电路用于在所述第一使能信号作用下检测电池电压，并在所述电池电压发生过充时输出电压过充信号或者在所述电池电压发生过放时输出电压过放信号；所述开关管控制电路用于根据所述电压过充信号控制所述开关管中的充电管关断，或者根据所述电压过放信号控制所述开关管中的放电管关断，且使所述电池保护电路进入休眠状态；

所述开关管控制电路还用于在所述电池保护电路处于非休眠状态下产生第二使能信号，并将所述第二使能信号提供给所述电流保护电路；所述基准电路还用于产生所述电流保护电路所需的偏置电流；所述电流保护电路用于在所述第二使能信号作用下检测充电电流、放电电流，并在充电电流、放电电流发生异常时产生检测异常信号；所述开关管控制电路用于根据所述检测异常信号产生控制信号，将所述控制信号发送至所述开关管，以控制开关管关断。

可选地，所述使能电路产生的第一使能信号为间歇性的脉冲信号；

所述基准电路、电压保护电路在脉冲信号到来时启动、运行，在脉冲信号结束后关断。

可选地，所述电压保护电路包括：电压检测模块、过充比较器、过放比较器、寄存器；

所述电压检测模块、过充比较器、过放比较器以及寄存器的使能端分别与所述使能电路的第二输出端连接；

所述电压检测模块的第一输入端作为所述电压保护电路的第三输入端与电池电压采样点连接，第二输入端与电源负极连接，第一输出端与所述过充比较器的正相输入端连接，第二输出端与所述过放比较器的正相输入端连接；

所述过充比较器的反相输入端和过放比较器的反相输入端分别与所述基准电路的第一输出端连接；

所述过充比较器的输出端与所述寄存器的第一输入端连接，所述过放比较器的输出端与所述寄存器的第二输入端连接；

所述寄存器的输出端作为所述电压保护电路的输出端与所述开关管控制电路的第一端连接；

所述基准电路用于在所述第一使能信号作用下产生所述过充比较器的第一电压阈值和过放比较器的第二电压阈值；所述电压检测模块用于在所述第一使能信号的作用下，从电池电压采样点获取电池电压，并将所述电池电压分别发送至所述过充比较器和过放比较器；所述过充比较器用于在所述第一使能信号的作用下，将所述电池电压与第一电压阈值进行比较，当所述电池电压大于所述第一电压阈值时产生电压过充信号，将所述电压过充信号发送至所述寄存器；所述过放比较器用于在所述第一使能信号的作用下，将所述电池电压与第二电压阈值进行比较，当在所述电池电压小于所述第二电压阈值时产生电压过放信号，将所述电压过放信号发送至所述寄存器；所述寄存器用于在所述第一使能信号的作用下锁存所述电压过充信号或者电压过放信号，以及将所述电压过充信号或者电压过放信号发送至所述开关管控制电路。

可选地，所述电流保护电路包括：短路比较器、过流比较器；

所述短路比较器和过流比较器的使能端分别与所述开关管控制电路的第二输出端连接；

所述短路比较器和过流比较器的正相输入端分别与所述回路电流采样点连接；

所述短路比较器的反相输入端与所述基准电路中第二输出端的短路偏置输出端连接，所述过流比较器的反相输入端与所述基准电路中第二输出端的过流偏置输出端连接；

所述短路比较器和过流比较器的输出端分别与所述开关管控制电路连接；

所述基准电路用于产生所述短路比较器的短路电压阈值和过流比较器的充电过流阈值/放电过流阈值，所述开关管控制电路用于在所述电池保护电路处于非休眠状态下产生所述短路比较器和过流比较器的第二使能信号；所述短路比较器用于在所述第二使能信号的作用下，从回路电流采样点获取回路电压，当所述回路电压大于所述短路电压阈值时产生短路信号，将所述短路信号发送至所述开关管控制电路；所述过流比较器用于在所述第二使能信号的作用下，从回路电流采样点获取充电电流/放电电流，当所述充电电流/放电电流大于所述充电过流阈值/放电过流阈值时产生充电过流信号/放电过流信号，将所述充电过流信号/放电过流信号发送至所述开关管控制电路。

可选地，所述开关管控制电路还包括：

逻辑电路、延时电路；

所述逻辑电路的第一输入端与所述寄存器的输出端连接，第二输入端与所述短路比较器的输入端连接，第三输入端与所述过流比较器的输出端连接；

所述逻辑电路的第一输出端与所述开关管连接，第二输出端分别与所述短路比较器和过流比较器的使能端连接，第三输出端与所述延时电路连接；

所述延时电路用于对所述电压过放信号、电压过充信号、短路信号、充电过流信号或者放电过流信号进行延时处理；

所述逻辑电路用于对延时电路的输出信号进行逻辑处理，生成开关管的控制信号，其中，对于电压过充信号或者充电过流信号，所述逻辑电路输出充电管关闭信号，以关闭开关管中的充电管；对于所述短路信号或者放电过流信号，所述逻辑电路输出放电管关闭信号，以关闭开关管中的放电管；对于所述电压过放信号，所述逻辑电路输出放电管关闭信号，以关闭开关管中的放电管，以及使所述电池保护电路进入休眠状态。

可选地，所述电池保护电路还包括充电/负载检测模块；

所述逻辑电路的第四输出端与所述充电/负载检测模块的使能端连接；

所述充电/负载检测模块的输入端与所述回路电流采样点连接；

所述逻辑电路还用于对延时电路的输出信号进行逻辑处理，产生第三使能信号，将所述第三使能信号发送至所述充电/负载检测模块，以使所述充电/负载检测模块启动或关闭。

一种电池充放电电路，所述电池充放电电路包括：

第一电阻、第一电容、第二电容以及如上所述的电池保护电路；

所述第一电阻的第一端连接电池正极；

所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端之间的共接点连接所述电池保护电路的电池电压采样点；

所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端与所述电池负极之间的共接点连接所述电池保护电路的电源负极；

所述第二电容的第一端连接所述电池保护电路的基准电压输出端；

所述第一电容用于对所述电池电流进行滤波处理；所述第二电容用于向所述基准电路提供基准电压。

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电路，所述使能电路的第一输出端与所述基准电路的第一输入端连接，第二输出端与所述电压保护电路的第一输入端连接，用于产生第一使能信号并分别提供给所述基准电路和电压保护电路，所述第一使能信号为间歇信号；所述基准电路用于在所述第一使能信号作用下产生电压保护电路所需的偏置电压；所述电压保护电路用于在所述第一使能信号作用下检测电池电压，并输出电压过充信号或者电压过放信号；所述开关管控制电路用于根据所述电压过充信号控制所述开关管中的充电管关闭，或者根据所述电压过放信号控制所述开关管中的放电管关闭，且使所述电池保护电路进入休眠状态，从而使得所述基准电路和电压保护电路间歇性地工作；同时所述开关管控制电路还用于在所述电池保护电路处于非休眠状态下产生第二使能信号以使能所述电流保护电路，在休眠状态下则不使能所述电流保护电路，避免电流保护电路一直处于常开状态，有效地降低了电池保护电路的功耗。

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是本发明另一实施例提供的电池保护电路的示意图；

图4是本发明另一实施例提供的电池保护电路的示意图；

图5是本发明另一实施例提供的电池充放电电路的示意图。

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。

本发明提供的电池保护电路，在现有的电池保护电路上加入使能电路，所述使能电路的第一输出端与所述基准电路的第一输入端连接，第二输出端与所述电压保护电路的第一输入端连接，用于产生第一使能信号并分别提供给所述基准电路和电压保护电路，所述第一使能信号为间歇信号；所述基准电路用于在所述第一使能信号作用下产生电压保护电路所需的偏置电压；所述电压保护电路用于在所述第一使能信号作用下检测电池电压，并输出电压过充信号或者电压过放信号；所述开关管控制电路用于根据所述电压过充信号控制所述开关管中的充电管关闭，或者根据所述电压过放信号控制所述开关管中的放电管关闭，且使所述电池保护电路进入休眠状态，从而使得所述基准电路和电压保护电路间歇性地工作；同时所述开关管控制电路还用于在所述电池保护电路处于非休眠状态下产生第二使能信号以使能所述电流保护电路，在休眠状态下则不使能所述电流保护电路，避免电流保护电路一直处于常开状态，有效地降低了电池保护电路的功耗。

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：基准电路10、使能电路20、电压保护电路30、电流保护电路40、开关管控制电路50、开关管60；

所述使能电路20的第一输出端与所述基准电路10的第一输入端连接，第二输出端与所述电压保护电路30的第一输入端连接；

所述基准电路10的第二输入端连接基准电压输出端Vref，第一输出端与所述电压保护路30的第二输入端连接，第二输出端与所述电流保护电路40的第一输入端连接；

所述电压保护电路30的第三输入端与电池电压采样点VDD连接，输出端与所述开关管控制电路50的第一输入端连接；

所述电流保护电路40的第二输入端与回路电流采样点VM连接，输出端与所述开关管控制电路50的第二输入端连接；

所述开关管控制电路50的第一输出端与所述开关管60连接，所述开关管60串接在电池和充电电源或负载之间的充放电回路中；

所述开关管控制电路50的第二输出端与所述电流保护电路40的第三输入端连接；

所述使能电路20用于产生第一使能信号，并将所述第一使能信号分别提供给所述基准电路10和电压保护电路30，所述第一使能信号为间歇信号；所述基准电路10用于在所述第一使能信号作用下产生电压保护电路30所需的偏置电压；所述电压保护电路30用于在所述第一使能信号作用下检测电池电压，并在所述电池电压发生过充时输出电压过充信号或者在所述电池电压发生过放时输出电压过放信号；所述开关管控制电路50用于根据所述电压过充信号控制所述开关管60中的充电管关断，或者根据所述电压过放信号控制所述开关管60中的放电管关断，且使所述电池保护电路进入休眠状态；

所述开关管控制电路50还用于在所述电池保护电路处于非休眠状态下产生第二使能信号，并将所述第二使能信号提供给所述电流保护电路40；所述基准电路10还用于产生所述电流保护电路40所需的偏置电流；所述电流保护电路40用于在所述第二使能信号作用下检测充电电流、放电电流，并在充电电流、放电电流发生异常时产生检测异常信号；所述开关管控制电路50用于根据所述检测异常信号产生控制信号，将所述控制信号发送至所述开关管60，以控制开关管60关断。

由于锂电池可等效为一个巨大的电容器，其电压变化过程是缓慢的，因此，本发明实施例对所述基准电路10、电压保护电路30采用间歇性的工作方式。通过在现有电池保护电路的基础上增加使能电路20，由所述使能电路20产生第一使能信号，所述第一使能信号为间歇信号，并将所述第一使能信号分别提供给所述基准电路10和电压保护电路30，从而使得所述基准电路10和电压保护电路30在所述第一使能信号的作用下间隔地启动、关闭。

可选地，作为本发明的一个优选示例，所述使能电路20可以为时钟电路。所述使能电路20产生的第一使能信号为间歇性的脉冲信号。所述基准电路10、电压保护电路30在脉冲信号到来时启动、运行，在脉冲信号结束后关断。比如脉宽为1ms、周期为11ms的间歇性的脉冲信号，所述基准电路10、电压保护电路30将以每10ms工作1ms的方式运行，即每10ms执行一次电压检测，同步启动所述基准电路10和电压保护电路30，所述基准电路10和电压保护电路30在一个周期内运行1ms。

其中，在所述第一使能信号的脉冲到来时，所述基准电路10产生电压保护电路30所需的偏置电压；所述电压保护电路30检测电池电压，并在所述电池电压发生过充时输出电压过充信号或者在所述电池电压发生过放时输出电压过放信号；所述开关管控制电路50根据所述电压过充信号控制所述开关管60中的充电管关断，或者根据所述电压过放信号控制所述开关管60中的放电管关断，且使所述电池保护电路进入休眠状态，从而使得所述基准电路10和电压保护电路30根据所述第一使能信号实现间歇性的工作模式，避免所述基准电路10和电压保护电路30一直处于常开状态，有效地降低了电池保护电路的功耗，有利于延长电池的续航时间。

在本实施例中，当所述电池保护电路处于休眠状态时，所述电流保护电路40处于关闭状态。当所述电池保护电路处于非休眠状态下，所述开关管控制电路50产生第二使能信号，并将所述第二使能信号提供给所述电流保护电路40，所述第二使能信号为连续信号。所述电流保护电路40在接收到所述第二使能信号时启动并运行，若无接收到所述第二使能信号则关闭。所述基准电路10无论在休眠状态还是非休眠状态下，均持续产生所述电流保护电路40所需的偏置电压。在使能时，所述电流保护电路40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异常信号；所述开关管控制电路50根据所述检测异常信号产生控制信号，将所述控制信号发送至所述开关管60，以控制开关管60中的充电管或放电管的关断。可见，在本实施例中，电流保护电路也不是一直处于常开状态，从而有效地降低了电池保护电路的功耗，有利于延长电池的续航时间。

可选地，作为本发明的一个优选示例，如图2所示，所述电压保护电路30包括：电压检测模块31、过充比较器32、过放比较器33、寄存器34；

所述电压检测模块31、过充比较器32、过放比较器33以及寄存器34的使能端分别与所述使能电路20的第二输出端连接；

所述电压检测模块31的第一输入端作为所述电压保护电路30的第三输入端与电池电压采样点VDD连接，第二输入端与电源负极VSS连接，第一输出端与所述过充比较器32的正相输入端连接，第二输出端与所述过放比较器33的正相输入端连接；

所述过充比较器32的反相输入端和过放比较器33的反相输入端分别与所述基准电路10的第一输出端连接；

所述过充比较器32的输出端与所述寄存器34的第一输入端连接，所述过放比较器33的输出端与所述寄存器34的第二输入端连接；

所述寄存器34的输出端作为所述电压保护电路30的输出端与所述开关管控制电路50的第一端连接；

所述基准电路10用于在所述第一使能信号作用下产生所述过充比较器32的第一电压阈值和过放比较器33的第二电压阈值；所述电压检测模块31用于在所述第一使能信号的作用下，从电池电压采样点VDD获取电池电压，并将所述电池电压分别发送至所述过充比较器32和过放比较器33；所述过充比较器32用于在所述第一使能信号的作用下，将所述电池电压与第一电压阈值进行比较，当所述电池电压大于所述第一电压阈值时产生电压过充信号，将所述电压过充信号发送至所述寄存器34；所述过放比较器33用于在所述第一使能信号的作用下，将所述电池电压与第二电压阈值进行比较，当在所述电池电压小于所述第二电压阈值时产生电压过放信号，将所述电压过放信号发送至所述寄存器34；所述寄存器34用于在所述第一使能信号的作用下锁存所述电压过充信号或者电压过放信号，以及将所述电压过充信号或者电压过放信号发送至所述开关管控制电路50。

在这里，所述电压检测模块31、过充比较器32、过放比较器33以及寄存器34接收所述使能电路20输出的第一使能信号，并根据所述第一使能信号的间歇地启动、关闭。

其中，当所述第一使能信号的脉冲到来时，所述基准电路10产生所述过充比较器32的第一电压阈值和过放比较器33的第二电压阈值；电压检测模块31从电池电压采样点VDD获取电池电压，并将所述电池电压分别提供给所述过充比较器32和过放比较器33；所述过充比较器32将所述电池电压与第一电压阈值进行比较，当所述电池电压大于所述第一电压阈值时，认为发生电压过充，产生电压过充信号，并将所述电压过充信号发送至所述寄存器34；所述过放比较器33将所述电池电压与第二电压阈值进行比较，当所述电池电压小于所述第二电压阈值时，认为发生电压过放，产生电压过放信号，并将所述电压过放信号发送至所述寄存器34。本发明实施例通过寄存器34来锁存所述电压过充信号或者电压过放信号，直至下一个脉冲到来时再改变寄存器的状态，以及将所述电压过充信号或者电压过放信号传递至所述开关管控制电路50。

可见，在本实施例中，电压检测模块31、过充比较器32、过放比较器33、寄存器34均根据所述第一使能信号进行间歇性的工作，避免各器件一直处于常开状态，有效地降低了电池保护电路的功耗。

可选地，作为本发明的另一个优选示例，如图3所示，所述电流保护电路40包括：短路比较器41、过流比较器42；

所述短路比较器41和过流比较器42的使能端分别与所述开关管控制电路50的第二输出端连接；

所述短路比较器41和过流比较器42的正相输入端分别与所述回路电流采样点VM连接；

所述短路比较器41的反相输入端与所述基准电路10中第二输出端的短路偏置输出端连接，所述过流比较器42的反相输入端与所述基准电路10中第二输出端的过流偏置输出端连接；

所述短路比较器41和过流比较器42的输出端分别与所述开关管控制电路50连接；

所述基准电路10用于产生所述短路比较器41的短路电压阈值和过流比较器42的充电过流阈值/放电过流阈值，所述开关管控制电路50用于在所述电池保护电路处于非休眠状态下产生所述短路比较器41和过流比较器42的第二使能信号；所述短路比较器41用于在所述第二使能信号的作用下，从回路电流采样点VM获取回路电压，当所述回路电压大于所述短路电压阈值时产生短路信号，将所述短路信号发送至所述开关管控制电路50；所述过流比较器42用于在所述第二使能信号的作用下，从回路电流采样点VM获取充电电流/放电电流，当所述充电电流/放电电流大于所述充电过流阈值/放电过流阈值时产生充电过流信号/放电过流信号，将所述充电过流信号/放电过流信号发送至所述开关管控制电路50。

在本实施例中，当所述电池保护电路处于休眠状态时，所述电流保护电路40处于关闭状态，所述短路比较器41和过流比较器42关闭。当所述电池保护电路处于非休眠状态下，所述开关管控制电路50产生第二使能信号，并将所述第二使能信号提供给所述短路比较器41和过流比较器42。在这里，所述第二使能信号为连续信号，所述短路比较器41和过流比较器42只有在接收到第二使能信号时才会启动运行，未接收到第二使能信号时则关断。在使能时，所述短路比较器41从回路电流采样点VM获取回路电压，当所述回路电压大于所述短路电压阈值时，认为发生短路，产生短路信号，并将所述短路信号发送至所述开关管控制电路50；同理，所述过流比较器从回路电流采样点VM获取充电电流/放电电流，当所述充电电流/放电电流大于所述充电过流阈值/放电过流阈值时，认为发生充电过流或者放电过流，产生充电过流信号/放电过流信号，并将所述充电过流信号/放电过流信号发送至所述开关管控制电路50。

可见，在本实施例中，电流保护电路中的短路比较器41和过流比较器42在休眠状态下关闭，在非休眠状态下才对电流进行检测，避免了各器件一直处于常开状态，有效地降低了电池保护电路的功耗。

可选地，作为本发明的另一个优选示例，如图4所示，所述开关管控制电路50还包括：

逻辑电路51、延时电路52；

所述逻辑电路51的第一输入端与所述寄存器34的输出端连接，第二输入端与所述短路比较器41的输入端连接，第三输入端与所述过流比较器42的输出端连接；

所述逻辑电路51的第一输出端与所述开关管60连接，第二输出端分别与所述短路比较器41和过流比较器42的使能端连接，第三输出端与所述延时电路52连接；

所述延时电路52用于对所述电压过放信号、电压过充信号、短路信号、充电过流信号或者放电过流信号进行延时处理；

所述逻辑电路51用于对延时电路52的输出信号进行逻辑处理，生成开关管60的控制信号，其中，对于电压过充信号或者充电过流信号，所述逻辑电路51输出充电管关闭信号，以关闭开关管60中的充电管；对于所述短路信号或者放电过流信号，所述逻辑电路51输出放电管关闭信号，以关闭开关管60中的放电管；对于所述电压过放信号，所述逻辑电路51输出放电管关闭信号，以关闭开关管60中的放电管，以及使所述电池保护电路进入休眠状态。

在本发明实施例中，所述寄存器34在第一使能信号的作用下接收所述过充比较器32产生的电压过充信号、过放比较器33产生的电压过放信号，并将所述电压过充信号和电压过放信号发送至所述逻辑电路51；所述短路比较器41产生的短路信号或者过流比较器42产生的充电过流信号、放电过流信号，直接提供给所述逻辑电路51。所述逻辑电路51进一步将所述电压过放信号、电压过充信号、短路信号、充电过流信号或者放电过流信号发送至所述延时电路52进行延时处理；然后对延时电路52的输出信号进行逻辑处理，生成开关管60的控制信号，控制开关管60中的充电管或放电管的关断，实现对电池的保护。

可选地，作为本发明的一个优选示例，如图4所示，所述电池保护电路还包括充电/负载检测模块70；

所述逻辑电路51的第四输出端与所述充电/负载检测模块70的使能端连接；

所述充电/负载检测模块70的输入端与所述回路电流采样点VM连接；

所述逻辑电路51还用于对延时电路的输出信号进行逻辑处理，产生第三使能信号，将所述第三使能信号发送至所述充电/负载检测模块70，以使所述充电/负载检测模块70启动或关闭。

在本实施例中，对于电压过充信号或者充电过流信号，所述逻辑电路51输出充电管关闭信号关闭开关管60中的充电管后，还可进一步输出第三使能信号，使所述充电/负载检测模块70关断，以降低电池保护电路的功耗。对于所述短路信号或者放电过流信号或者电压过放信号，所述逻辑电路51输出放电管关闭信号关闭开关管60中的放电管后，还可以进一步输出第三使能信号，使所述充电/负载检测模块70关断，以降低电池保护电路的功耗。

综上所述，本发明实施例提供的电池保护电路，通过对基准电路、电压检测电路、过充比较器、过流比较器采用间歇性的工作方式，且通过寄存器锁存过充比较器、过流比较器的输出结果，当且仅当第一脉冲信号到达时才允许寄存器的状态跟随过充比较器、过流比较器的输出结果，大大地降低了电池保护电路的功耗，同时采用亚阈值特性设计电流保护电路，避免电流保护电路处于常开状态，使得电池保护电路的功耗在非休眠模式下可降至120nA，在休眠模式下可降至70nA。

如图5所示，为本发明实施例提供的一种电池充放电电路，即所述电池保护电路的应用示例。如图5所示，所述电池充放电电路包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2以及如上所述的电池保护电路1；

所述第一电阻R1的第一端连接电池正极；

所述第一电阻R1的第二端与所述第一电容C1的第一端之间的共接点连接所述电池保护电路1的电池电压采样点VDD；

所述第一电容C1的第二端、所述第二电容C2的第二端与所述电池负极之间的共接点连接所述电池保护电路1的电源负极VSS；

所述第二电容C2的第一端连接所述电池保护电路1的基准电压输出端Vref；

所述第一电容C1用于对所述电池电流进行滤波处理；所述第二电容C2用于向所述基准电路10提供基准电压Vref。

如图5所示，P+表示电池充放电电路的正极，P-表示电池充放电电路负极，充电器或者负载通过所述正极P+和负极P-接入所述电池充放电电路。在所述电池充放电电路中，电池正极通过第一电阻R1和所述电池保护电路1的电池电压采样点VDD相连，电池负极与所述电池保护电路1的电源负极VSS相连，且电池电压采样点VDD和电源负极VSS之间接有第一电容C1，所述第一电容C1为滤波电容，用于对电池电流进行滤波处理。所述电池保护电路1的基准电压Vref和电源负极VSS之间接有第二电容C2，所述第二电容C2为维持电容，用于向所述电池保护电路1的基准电压Vref，且使所述基准电压Vref保持在预设值。当然，在另一些实施例中，所述第二电容C2也可以作为所述电池保护电路的内置电容，此处不做限制。

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：

基准电路、使能电路、电压保护电路、电流保护电路、开关管控制电路、开关管；

所述使能电路的第一输出端与所述基准电路的第一输入端连接，第二输出端与所述电压保护电路的第一输入端连接；

所述基准电路的第二输入端连接基准电压输出端，第一输出端与所述电压保护路的第二输入端连接，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三输入端与电池电压采样点连接，输出端与所述开关管控制电路的第一输入端连接；

所述电流保护电路的第二输入端与回路电流采样点连接，输出端与所述开关管控制电路的第二输入端连接；

所述开关管控制电路的第一输出端与所述开关管连接，所述开关管串接在电池和充电电源或负载之间的充放电回路中；

所述开关管控制电路的第二输出端与所述电流保护电路的第三输入端连接；

所述使能电路用于产生第一使能信号，并将所述第一使能信号分别提供给所述基准电路和电压保护电路，所述第一使能信号为间歇信号；所述基准电路用于在所述第一使能信号作用下产生电压保护电路所需的偏置电压；所述电压保护电路用于在所述第一使能信号作用下检测电池电压，并在所述电池电压发生过充时输出电压过充信号或者在所述电池电压发生过放时输出电压过放信号；所述开关管控制电路用于根据所述电压过充信号控制所述开关管中的充电管关断，或者根据所述电压过放信号控制所述开关管中的放电管关断，且使所述电池保护电路进入休眠状态；

所述开关管控制电路还用于在所述电池保护电路处于非休眠状态下产生第二使能信号，并将所述第二使能信号提供给所述电流保护电路；所述基准电路还用于产生所述电流保护电路所需的偏置电压；所述电流保护电路用于在所述第二使能信号作用下检测充电电流、放电电流，并在充电电流、放电电流发生异常时产生检测异常信号；所述开关管控制电路用于根据所述检测异常信号产生控制信号，将所述控制信号发送至所述开关管，以控制开关管关断。

2.如权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述使能电路产生的第一使能信号为间歇性的脉冲信号；

所述基准电路、电压保护电路在脉冲信号到来时启动、运行，在脉冲信号结束后关断。

3.如权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述电压保护电路包括：电压检测模块、过充比较器、过放比较器、寄存器；

所述电压检测模块、过充比较器、过放比较器以及寄存器的使能端分别与所述使能电路的第二输出端连接；

所述电压检测模块的第一输入端作为所述电压保护电路的第三输入端与电池电压采样点连接，第二输入端与电源负极连接，第一输出端与所述过充比较器的正相输入端连接，第二输出端与所述过放比较器的正相输入端连接；

所述过充比较器的反相输入端和过放比较器的反相输入端分别与所述基准电路的第一输出端连接；

所述过充比较器的输出端与所述寄存器的第一输入端连接，所述过放比较器的输出端与所述寄存器的第二输入端连接；

所述寄存器的输出端作为所述电压保护电路的输出端与所述开关管控制电路的第一端连接；

所述基准电路用于在所述第一使能信号作用下产生所述过充比较器的第一电压阈值和过放比较器的第二电压阈值；所述电压检测模块用于在所述第一使能信号的作用下，从电池电压采样点获取电池电压，并将所述电池电压分别发送至所述过充比较器和过放比较器；所述过充比较器用于在所述第一使能信号的作用下，将所述电池电压与第一电压阈值进行比较，当所述电池电压大于所述第一电压阈值时产生电压过充信号，将所述电压过充信号发送至所述寄存器；所述过放比较器用于在所述第一使能信号的作用下，将所述电池电压与第二电压阈值进行比较，当在所述电池电压小于所述第二电压阈值时产生电压过放信号，将所述电压过放信号发送至所述寄存器；所述寄存器用于在所述第一使能信号的作用下锁存所述电压过充信号或者电压过放信号，以及将所述电压过充信号或者电压过放信号发送至所述开关管控制电路。

4.如权利要求2或3所述的电池保护电路，其特征在于，所述电流保护电路包括：短路比较器、过流比较器；

所述短路比较器和过流比较器的使能端分别与所述开关管控制电路的第二输出端连接；

所述短路比较器和过流比较器的正相输入端分别与所述回路电流采样点连接；

所述短路比较器的反相输入端与所述基准电路中第二输出端的短路偏置输出端连接，所述过流比较器的反相输入端与所述基准电路中第二输出端的过流偏置输出端连接；

所述短路比较器和过流比较器的输出端分别与所述开关管控制电路连接；

所述基准电路用于产生所述短路比较器的短路电压阈值和过流比较器的充电过流阈值/放电过流阈值，所述开关管控制电路用于在所述电池保护电路处于非休眠状态下产生所述短路比较器和过流比较器的第二使能信号；所述短路比较器用于在所述第二使能信号的作用下，从回路电流采样点获取回路电压，当所述回路电压大于所述短路电压阈值时产生短路信号，将所述短路信号发送至所述开关管控制电路；所述过流比较器用于在所述第二使能信号的作用下，从回路电流采样点获取充电电流/放电电流，当所述充电电流/放电电流大于所述充电过流阈值/放电过流阈值时产生充电过流信号/放电过流信号，将所述充电过流信号/放电过流信号发送至所述开关管控制电路。

5.如权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，所述开关管控制电路还包括：

逻辑电路、延时电路；

所述逻辑电路的第一输入端与所述寄存器的输出端连接，第二输入端与所述短路比较器的输入端连接，第三输入端与所述过流比较器的输出端连接；

所述逻辑电路的第一输出端与所述开关管连接，第二输出端分别与所述短路比较器和过流比较器的使能端连接，第三输出端与所述延时电路连接；

所述延时电路用于对所述电压过放信号、电压过充信号、短路信号、充电过流信号或者放电过流信号进行延时处理；

所述逻辑电路用于对延时电路的输出信号进行逻辑处理，生成开关管的控制信号，其中，对于电压过充信号或者充电过流信号，所述逻辑电路输出充电管关闭信号，以关闭开关管中的充电管；对于所述短路信号或者放电过流信号，所述逻辑电路输出放电管关闭信号，以关闭开关管中的放电管；对于所述电压过放信号，所述逻辑电路输出放电管关闭信号，以关闭开关管中的放电管，以及使所述电池保护电路进入休眠状态。

6.如权利要求5所述的电池保护电路，其特征在于，所述电池保护电路还包括充电/负载检测模块；

所述逻辑电路的第四输出端与所述充电/负载检测模块的使能端连接；

所述充电/负载检测模块的输入端与所述回路电流采样点连接；

所述逻辑电路还用于对延时电路的输出信号进行逻辑处理，产生第三使能信号，将所述第三使能信号发送至所述充电/负载检测模块，以使所述充电/负载检测模块启动或关闭。

7.一种电池充放电电路，其特征在于，所述电池充放电电路包括：

第一电阻、第一电容、第二电容以及如权利要求1至6任一项所述的电池保护电路；

所述第一电阻的第一端连接电池正极；

所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端之间的共接点连接所述电池保护电路的电池电压采样点；

所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端与所述电池负极之间的共接点连接所述电池保护电路的电源负极；

所述第二电容的第一端连接所述电池保护电路的基准电压输出端；

所述第一电容用于对所述电池电流进行滤波处理；所述第二电容用于向所述基准电路提供基准电压。

Images