CN112886543B

CN112886543B - 一种双电池高温充电保护电路

Info

Publication number: CN112886543B
Application number: CN202110039285.XA
Authority: CN
Inventors: 卓章源; 廖嘉祥
Original assignee: Xiamen Yealink Network Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Yealink Network Technology Co Ltd
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2041-01-12
Also published as: CN112886543A

Abstract

本发明提供了一种双电池高温充电保护电路，包括检测电路、充电管理IC、第一电池和第二电池；所述检测电路包括第一比较器、第二比较器和反相器。通过实施本发明实施例，对于具有两个电池的电子设备，能够仅使用一个充电管理IC对两个电池进行温度检测，并根据温度检测情况进行高温充电保护，从而能够以低成本的硬件保证双电池电子产品的充电安全性。

Description

一种双电池高温充电保护电路

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其是涉及一种双电池高温充电保护电路。

背景技术

对于常见的带电池的电子产品，是禁止在高温(大于45℃)的情况下进行充电的，原因是因为高温情况下进行充电会损坏电池本体，可能会导致电池膨胀或者爆炸的风险。通常带电池的系统，都要有一个电源管理IC来管理电池充放电的过程，电源管理IC的一个关键点是避免在高温的情况下为电池进行充电的行为，当温度处于正常环境(10～45℃)内才进行充电。

目前，市场上常见的电源管理IC只有一个NTC的接口，也就是说只能侦测一个电池的环境温度状态，从而对电池在高温情况下进行充电保护，而对于两个电池的产品，则束手无策，除非再增加一个电源管理IC来增加一个NTC的接口。而由于充电管理IC的价格不菲，新增一个电源管理IC的方案会导致电子设备的硬件成本大大增加。

发明内容

本发明旨在提供一种双电池高温充电保护电路，以解决上述技术问题，能够在仅使用一个充电管理IC的情况下对双电池的产品进行高温充电保护。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双电池高温充电保护电路，包括检测电路、充电管理IC、第一电池和第二电池；

所述检测电路包括第一比较器、第二比较器和反相器；

所述检测电路的电压输入端分别与第一电阻的一端、第二电阻的一端、第十一电阻的一端、第十二电阻的一端连接；所述第一电阻的另一端依次通过第三电阻、第四电阻之后接地；所述第二电阻的另一端分别与所述第一比较器的第二输入端、所述第二比较器的第一输入端、所述第一电池的NTC接口连接；

所述第一电阻与所述第三电阻之间的连接节点与所述第一比较器的第一输入端连接；所述第三电阻与所述第四电阻之间的连接节点与所述第二比较器的第二输入端连接；

所述第二比较器的第一输入端分别与所述第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端、所述第十一电阻的另一端、第十电阻的一端连接；所述第十电阻的另一端与所述反相器的第一端连接，所述反相器的第二端接地，所述反相器的第三端分别与所述第十二电阻的另一端、所述充电管理IC的电平检测端连接；

所述第二电池的NTC接口与所述充电管理IC的NTC接口连接；

所述检测电路的电压输入端、所述第一比较器的电源端、所述第二比较器的电源端、所述充电管理IC的电源端均与系统输入电源连接，所述第一比较器的接地端、所述第二比较器的接地端共接地；

所述充电管理IC被配置为：当检测到自身的电平检测端的电平为低电平且检测到自身的NTC接口的电压值未超出预设阈值范围时，控制所述第一电池和所述第二电池的充电电路闭合；当检测到所述电平为低电平或检测到所述电压值超出所述阈值范围时，控制所述第一电池和所述第二电池的充电电路断开。

作为优选方案，所述系统输入电源的电压为5V。

作为优选方案，所述第一电池的NTC、所述第二电池的NTC的型号均为10K/3435。

作为优选方案，所述第一比较器和所述第二比较器为集成于同一芯片中。

作为优选方案，所述芯片的型号为LM393。

作为优选方案，所述反相器为采用三极管替代，所述三极管的型号为c9014。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

附图说明

图1是本发明一实施例提供的双电池高温充电保护电路的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的检测电路的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的充电控制逻辑示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1-2，本发明实施例提供了一种双电池高温充电保护电路，包括检测电路、充电管理IC、第一电池和第二电池；

所述检测电路包括第一比较器U10B、第二比较器U10A、电容器C118和三极管Q18；

所述检测电路的电压输入端分别与第一电阻R27的一端、第二电阻R165的一端、第十一电阻R29的一端、第十二电阻R169的一端连接；所述第一电阻R27的另一端依次通过第三电阻R164、第四电阻R50之后接地；所述第二电阻R165的另一端分别与第六电阻R166的一端、所述第七电阻R32的一端、所述第一电池的NTC接口连接；

所述第一电阻R27与所述第三电阻R164之间的连接节点通过第五电阻R167与所述第一比较器U10B的第一输入端连接；所述第六电阻R166的另一端与所述第一比较器U10B的第二输入端连接；所述第七电阻R32的另一端与所述第二比较器U10A的第一输入端连接，所述第三电阻R164与所述第四电阻R50之间的连接节点通过第八电阻R35与所述第二比较器U10A的第二输入端连接；

所述第七电阻R32与所述第二比较器U10A的第一输入端之间的连接节点通过第九电阻R61之后分别与所述第一比较器U10B的输出端、所述第二比较器U10A的输出端、所述第十一电阻R29的另一端、第十电阻R168的一端连接；所述第十电阻R168的另一端与所述三极管Q18的基极连接，所述三极管Q18的发射极接地，所述三极管Q18的集电极分别与所述第十二电阻R169的另一端、第十三电阻R83的一端连接，所述第十三电阻R83的另一端分别与所述电容器C118的一端、所述充电管理IC的电平检测端(CHARGE_Cen)连接，所述电容器C118的另一端接地；

所述第二电池的NTC接口与所述充电管理IC的NTC接口连接；

所述检测电路的电压输入端、所述第一比较器U10B的电源端、所述第二比较器U10A的电源端、所述充电管理IC的电源端均与系统输入电源连接，所述第一比较器U10B的接地端、所述第二比较器U10A的接地端共接地；

需要说明的是，所述电容器C118在该电路中主要是起稳定电平，减少干扰使用，可以省略，加上效果更佳。三级管主要是起反向作用，可以使用逻辑器件反相器替代。电路图中的电阻R167、电阻R166、电阻R32、电阻R35、电阻R83为用于防止信号振荡，可以省略。电阻R61是起反馈作用，主要是组成一个回滞窗口，避免电路处于开和关里临界点的时候一个来回开关动作，可以省略，加上效果更佳。

在具体实施例中，可以接一个检测电路，检测充电使能CHARGE_Cen电平，通过这个来检测另一个电池的情况。可以通过使用CPU的I/O口去检测，但是需要占用CPU的资源，且当CPU处于不工作(电池没电或关机)时候，就无法检测电池的状态了。

作为优选方案，所述系统输入电源的电压为5V。

需要说明的是，输入电压可以是其他的电平，只要在具体实施例中根据电平去调整电阻值(计算公式如下文所示)，最后达到一样的效果即可。

作为优选方案，所述第一比较器U10B和所述第二比较器U10A为集成于同一芯片中。

作为优选方案，所述芯片的型号为LM393。

需要说明的是，本发明通过只使用一个电源管理IC就可以实现对两个电池都进行高温环境下的充电保护功能，当任何一个电池的温度处于高温的环境下，都会通知系统禁止进行充电；温度回归到一定的温度范围内后，再恢复充电功能。除了可以实现高温充电保护功能之外，还有电池漏插检测功能，在任何一个电池没接触上或者接触不良的情况下，可以检测出来，避免了因为电池少连接一个而导致续航时间打折扣的风险，从而影响用户的体验效果。

请参见图1至图3，基于上述方案，为便于更好的理解本发明实施例提供的双电池高温充电保护电路，以下进行详细说明：

标注1：示图中的UBS_VBUS＝5V；本实施例产品中有两个电池，分别名为电池①和电池②。

标注2：电池要进行充电则以下两个状态都得满足：①、充电使能CHARGE_Cen＝0；②、充电管理IC的NTC接口输入电阻必须满足处于4.9～17.92KΩ区间。

电路原理说明：

1、高温充电保护功能

根据电路原理图，由电阻分压可得比较器输入端A和D分别固定为4.08V和1.625V的电平电压。

当两个电池均处于正常的环境温度下(10～45℃)，电池①NTC电阻的阻值为4.9～17.92KΩ，比较器输入点B＝C＝1.644～3.2V，则比较器输出点E＝F＝5V，所以三极管Q18的打开，从而三极管H点电压＝0V，即CHARGE_Cen＝0，满足条件①。正常环境下(10～45℃)电池②的NTC电阻为4.9～17.92KΩ，满足条件②。充电的两个条件都满足后，则电池可以进入充电状态。

计算公式如下：

输入端A：由三个电阻对5V进行分压，R27＝22KΩ，R164＝59KΩ，R50＝39KΩ，V_A＝5*{(R164+R50)/(R164+R50+R27)}＝5*{(59+39)/(59+39+22)}＝4.0833≈4.08V

输入端D：由三个电阻对5V进行分压，R27＝22KΩ，R164＝59KΩ，R50＝39KΩ，V_D＝5*{R50/(R164+R50+R27)}＝5*{39/(59+39+22)}＝1.625V。

输入点B和C电平一致，处于同一个结点上；

V_B＝V_C＝R_NTC1/(R_NTC1+R165)

当环境温度为10℃时候，电池NTC电阻的阻值为4.9KΩ，使用上式可得V_B＝V_C＝1.644V；

当环境温度为45℃时候，电池①NTC电阻的阻值为17.92KΩ，使用上式可得V_B＝V_C＝3.2V。

当电池①温度高于45℃时，则电池①的NTC电阻阻值＜4.9KΩ，则C＜1.625V，比较器输出点F＝0，所以三极管Q18截止，从而H点电压为5V即CHARGE_Cen＝1，条件①不满足，无法进行充电。

当电池②温度高于45℃，则电池②的NTC电阻阻值不在4.9～17.92KΩ区间，条件②不满足，无法进行充电。

2、电池漏插检测

当电池①没有插入或者接触不良，则比较器输入点B的电平为5V，则输出点E电平为0V，从而三极管Q18截止，所以H点电平为5V即CHARGE_Cen＝1，条件①不满足，无法进行充电。当电池②没有插入或者接触不良，则电池②的NTC阻值为无穷大，不在4.9～17.92KΩ区间，条件②不满足，无法进行充电。

需要说明的是，比较器的输出有两种状态，高电平和低电平状态，当输出为高电平时候，高电平等于比较器所供电的电平状态，即备注的USB_VBUS＝5V，低电平则等于所供电的接地电平状态，即0V。ABCD端只是输入的比较数据，可以大于5V，也可以小于5V，只需保证最大电平在器件可承受的范围之内，与比较器的输出状态没有直接的关系。

需要说明的是，如果按照充电管理IC现有的技术，则只能侦测到两个电池中一个电池的环境温度状态，无法达到对两个电池的环境温度都进行高温充电保护功能。除此之外，现有的充电管理IC亦只能侦测一个电池是否接触良好，无法同时侦测两个电池的接触情况，从而会出现某一个电池漏插而导致续航打折扣的异常，影响用户的实际体验效果。

若通过再增加一个充电管理IC即使用两个充电管理IC侦测两个电池的环境温度情况，不仅会增加软件处理上的工作量，还会导致硬件成本大大的增加，从而降低了产品的市场竞争能力。

通过添加本发明实施例的检测电路，可以做到两个电池的NTC电阻阻值都检测到。

与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：

在保持只使用一个充电管理IC的情况下，通过增加少量的外围电路，能够对两个电池的环境温度进行侦测，从而判断是否进行充电；如果两个电池中某一电池没有接触上或者接触不良，亦能通过“不进行”充电而表现出来，将异常点扼制在产品未出货的情况下，从而减少后期的客诉情况。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种双电池高温充电保护电路，其特征在于，包括检测电路、充电管理IC、第一电池和第二电池；

所述检测电路包括第一比较器、第二比较器和反相器；

所述第二电池的NTC接口与所述充电管理IC的NTC接口连接；

2.根据权利要求1所述的双电池高温充电保护电路，其特征在于，所述系统输入电源的电压为5V。

3.根据权利要求1所述的双电池高温充电保护电路，其特征在于，所述第一电池的NTC、所述第二电池的NTC的型号均为10K/3435。

4.根据权利要求1所述的双电池高温充电保护电路，其特征在于，所述第一比较器和所述第二比较器为集成于同一芯片中。

5.根据权利要求4所述的双电池高温充电保护电路，其特征在于，所述芯片的型号为LM393。

6.根据权利要求1所述的双电池高温充电保护电路，其特征在于，所述反相器为采用三极管替代，所述三极管的型号为c9014。