CN115085310A - 一种发热保护电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种发热保护电路及电子设备，该发热保护电路包括电池端子、外部端子与电池保护电路，电池端子电连接到电池端的正电极和负电极；外部端子电连接到外部设备的正电极和负电极；电池保护电路电连接于电池端子与外部端子之间，电池保护电路用于对电池端的充放电进行保护，发热保护电路还包括：温度控制端子与开关电路；开关电路连接于电池保护电路与外部端子之间，温度控制端子连接在开关电路与外部设备之间，开关电路通过温度控制端子接收外部设备发送的温控信号；当外部设备的温度大于第一预设温度时，开关电路根据外部设备生成的温控信号进行断电处理。通过本申请方案的实施，可以对电池端的发热情况进行双重保护。

Description

一种发热保护电路及电子设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种发热保护电路及电子设备。

背景技术

现如今手机和平板等智能电子设备已经成为日常生活的必备品，然而在使用这些电子设备过程中却经常遇到这样的情况：手机/平板在使用过程中会莫名的突然非常发烫，给人感觉很不安全，更有甚者把人烫伤，乃至发生燃烧起火；甚至电池发生爆炸等安全事故和隐患也时有发生和报道，尤其在设备充电，大功耗使用，受到外力或者随着使用时间出现元器件老化导致内部电路发生短路和大电流引起整机发烫甚至起火燃烧；更有甚者引起火灾等安全隐患，威胁人们的生命和财产安全。

发明内容

本申请实施例提供了一种发热保护电路及电子设备，至少能够解决相关技术中电子设备的异常发热的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种发热保护电路，包括电池端子、外部端子与电池保护电路，所述电池端子电连接到电池端的正电极和负电极；所述外部端子电连接到外部设备的正电极和负电极；所述电池保护电路电连接于所述电池端子与所述外部端子之间，所述电池保护电路用于对所述电池端的充放电进行保护，所述发热保护电路还包括：

温度控制端子与开关电路；所述开关电路连接于所述发热保护电路与所述外部端子之间，所述温度控制端子连接在所述开关电路与所述外部设备之间，所述开关电路通过所述温度控制端子接收所述外部设备发送的温控信号；当所述外部设备的温度大于第一预设温度时，所述开关电路接收所述外部设备生成的所述温控信号，所述开关电路根据所述温控信号进行断电处理。

本申请实施例第二方面提供了一种电子设备，包括：第一方面所述的发热保护电路、设备主体与电路板，所述发热保护电路安装在所述电路板上，所述电路板放置在所述设备主体内。

由上可见，根据本申请方案所提供的发热保护电路及电子设备，通过温度控制端子接收电子设备当电子设备温度过高而产生的温控信号，开关电路在温控信号的指示下进行断电保护，在电池保护的基础上，增加开关电路对电池及电子设备进行多重保护，以实现对电池及电子设备的发热保护。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的一种发热保护电路的第一部分电路结构图；

图2为本申请第一实施例提供的一种发热保护电路的第二部分电路结构图；

图3为本申请第二实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

图1中的方法为本申请第一实施例提供的一种发热保护电路10的第一部分电路图，该发热保护电路10包括：电池端子B+/B-、外部端子P+/P-与电池保护电路12，所述电池端子电连接到电池端的正电极和负电极；所述外部端子电连接到外部设备的正电极和负电极；所述电池保护电路12电连接于所述电池端子与所述外部端子之间，所述电池保护电路12用于对所述电池端的充放电进行保护，所述发热保护电路10还包括：

温度控制端子ENT与开关电路11；所述开关电路11连接于所述电池保护电路12与所述外部端子之间，所述温度控制端子ENT连接在所述开关电路11与所述外部设备之间，所述开关电路11通过所述温度控制端子ENT接收所述外部设备发送的所述温控信号；当所述外部设备的温度大于第一预设温度时，所述开关电路11接收所述外部设备生成的温控信号，所述开关电路11根据所述温控信号进行断电处理。

本实施例中，外部设备通过温度控制端子ENT检测电池端的温度，根据电池端的温度生成温控信号，且当检测到电池的温度大于第一预设温度时，检测的方式可以通过温度检测传感器，在此不做限制，向温度控制端子ENT发送温控信号。温控信号为低电平信号，将开关电路11断开，从而达到对发热电池的断电保护。

在示例性地实施例中，所述发热保护电路10还包括：第一温度保险丝F1，所述第一温度保险丝F1连接于所述外部设备的负电极GND与所述开关电路11之间；

当所述第一温度保险丝F1检测到所述电池端的温度大于第二预设温度时，所述第一温度保险丝F1进行断电处理。

本实施例中，在发热保护电路10上设计了第一温度保险丝F1，当检测到电池端的发热发烫到一定温度，即大于第二预设温度对应的温度时，第一温度保险丝F1的熔断温度，第一温度保险丝F1就会自动熔断，可以根据温度安全的要求选择合适熔断温度的第一温度保险丝F1，例如85℃就会熔断的温度保险丝。在电池内部异常发热发烫情况下，温度达到熔断温度，该第一温度保险丝F1会触发熔断，从而切断电池端的输出，防止电池端因为大电流输出进一步发热引起火灾、人身安全事故。

在示例性地实施例中，所述开关电路11包括至少一个场效应管，所述场效应管的漏极连接所述第一温度保险丝F1，所述场效应管的源极连接所述电池保护电路12的输出端，所述场效应管的栅极连接所述温度控制端子ENT。

在示例性地实施例中，为了实现对发热保护电路10的多重保护，多个所述场效应管之间串联连接。

在示例性地实施例中，以三个场效应管为例，所述开关电路11包括第一场效应管、第二场效应管及第三场效应管，所述第一场效应管、所述第二场效应管及所述第三场效应管的栅极均连接所述温度控制端子ENT，所述第一场效应管的源极连接所述电池保护电路12的输出端，所述第一场效应管的漏极连接所述第二场效应管的源极，所述第二场效应管的漏极连接所述第三场效应管的源极，所述第三场效应管的漏极连接所述第一温度保险丝F1。

本实施例中，场效应管为PMOS管，开关电路11包括三个串联的PMOS开关Q3/Q4/Q5，开关电路11用于在外部设备发生异常发热、短路或其他异常功耗的时候会自动触发此PMOS开关电路11关断电池端的输出，从而切断对外部设备的供电，阻断电池端对异常短路或者异常功耗导致进一步发热的外部设备的能量供给，从而杜绝了外部设备由于热量不断积累而导致人身烫伤、起火等火灾安全隐患的发生。

本实施例中，将开关电路11通过三个PMOS管进行串联，实现对电路的三级保护，只要其中一个PMOS管可以正常关断，哪怕另外两个PMOS管损坏，都可以起到切断整个电池输出的作用，大大增加了整个发热保护电路10对电池的保护效果。

在示例性地实施例中，所述开关电路11还包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻连接在所述场效应管的栅极和源极之间，所述第二电阻连接在所述场效应管的栅极与所述温度控制端子之间。第一电阻、第二电阻为分压电阻，防止击穿场效应管。由于场效应管设有三个，第一电阻与第二电阻均分别设有三个，第一电阻为R3/R5/R7，第二电阻为R4/R6/R8。

在示例性地实施例中，还包括温度检测器NTC，所述温度检测器NTC连接于所述外部设备的电池温度检测端T与所述第一温度保险丝F1之间，所述温度检测器NTC连接所述外部设备的负电极P-；

所述温度检测器NTC用于检测所述电池端的温度，并通过所述电池温度检测端T将所述电池端的温度发送给所述外部设备。

本实施例中，温度检测器NTC对电子端进行了温度检测，从而向开关电路1120发送温控信号进行断电处理，实现对电池端的保护。

在示例性地实施例中，还包括正温度系数温控电阻PTC，所述正温度系数温控电阻PTC连接于所述电池端的正电极B+与所述外部设备的正电极P+之间；所述正温度系数温控电阻PTC用于根据所述电池端的温度调节自身的电阻值。

本实施例中，正温度系数温控电阻PTC可实现在正常非危险范围内的温度控制，例如发热温度在75度以下，不会导致人身烫伤或者火灾安全隐患的，通过温度检测器NTC进行温度检测，外部设备可以实时监控电池端内部的温度。在电池端的温度超过充放电安全温度以外的，则正温度系数温控电阻PTC的电阻值加大，由于正温度系数温控电阻PTC设置在电池端的正极B+，当正温度系数温控电阻的阻值达到一定范围时，切断电池端正极的电压输入，从而导致电池端停止供电；或者减少充电电流，降低外部设备的高功耗应用减少放电电流，从而降低电池端的温度，达到安全使用电池和外部设备的作用。如果温度检测器NTC发生临时性异常，还可以通过电池端的正温度系数温控电阻PTC进行断电，即PTC电阻，不依赖于外部设备端的温度检测器，在电池端的输出电流达到一定级别，例如10A以上时，根据所选的PTC电阻型号的动作电流I_trip跳闸截断电流而定，PTC电阻急剧上升，当PTC电阻的阻抗达到足够大的时候最终等效于断开了电路，类似于电路跳闸的作用，从而关断电池输出以保护外部设备。而当外部设备恢复正常工作，电流功耗恢复正常时，PTC电阻可以降低阻抗以自行恢复导通功能，电池端可以自行恢复电压的输出。

在示例性地实施例中，如图2所示为发热保护电路10的第二部分电路图，发热保护电路10还包括第二温度保险丝F2，所述第二温度保险丝F2连接在所述外部设备与所述温度控制端子ENT之间；

当所述第二温度保险丝F2检测到所述外部设备的温度大于所述第一预设温度时，所述第二温度保险丝F2进行断电处理，所述温度控制端子ENT给所述开关电路1120提供所述温控信号。

本实施例中，外部设备端还设有电源管理模块13和控制模块14，控制模块14用于接收温度检测器NTC检测的电池端的温度，并发送给电源管理模块13，电源管理模块13用于根据检测到的电池端的温度向电池端发送温控信号。在外部设备内部设计异常发热过温控制电路，该异常发热过温控制电路包括第二温度保险丝F2，第二温度保险丝F2连接于电池电压输出端VBAT和温度控制端子ENT之间，电池电压输出端VBAT即为外部设备的正电极。在外部设备不发热的正常情况下，即外部设备的温度小于第一预设温度的情况下，第二温度保险丝F2处于导通状态；温度控制端子ENT通过电池电压输出端VBAT输出电压给到开关电路11的PMOS开关管Q3/Q4/Q5的栅极，此时开关电路11的3个串联的PMOS管处于导通状态，电池端正常输出电压给到外部设备供电。第二温度保险丝F2被设计安装在外部设备内部靠近电源IC的地方，即靠近电源管理模块13的地方，最大程度的感应外部设备内部因为电池而产生的异常温度。第二温度保险丝F2的熔断温度可以根据实际需要保护的安全温度来选择，例如可以选择熔断温度为85℃。一旦外部设备内部由于异常发热温度大于第一预设温度，即大于第二温度保险丝F2的熔断温度，就会触发第二温度保险丝F2进行熔断处理，从而使得温度控制端子ENT跟电池电压VBAT断开连接，温度控制端子ENT的电平由高变低，电池端的三级PMOS管开关电路11随即切断输出，外部设备由于断开了电池端的电源能量供给，外部设备的温度随即降低，避免进一步大电流热量积累最终损坏外部设备，甚者引发人身烫伤和起火火灾安全隐患。

本实施例中，电池保护电路12包括电池保护芯片U1、充放电电路，电池保护芯片U1优选为S-8211DAE-M5T1X型号，也可以为其他型号的电池保护芯片，在此不做赘述，S-8211DAE-M5T1X电池保护芯片内置高精度电压检测电路和延迟电路，CO为COMS输入，DO为COMS输出。充放电电路包括并联的MOSFET管Q1/Q2，电池保护芯片的DO端连接MOSFET管的栅极的输入端，电池保护芯片的CO端连接MOSFET管的栅极的输出端，MOSFET管的源极并联，MOSFET管的漏极连接电源负极。电池保护芯片U1的VDD端连接有第一电感L1，电池保护芯片的VSS端连接第一电容C1与第二电感L2的并联端，第二电感L2的另一端接地，第一电容C1与第一电感L1的连接端连接有第三电阻R1，第三电阻R1的另一端连接PTC电阻，PTC电阻的另一端连接电池端的电源正极B+，电池端的电源正极B+与外部设备的正极P+之间连接有串联的第二电容C2以及第三电容C3。电池保护芯片U1的输出端V-连接有第三电感L3，第三电感L3另一端连接有第四电阻R2，第四电阻R2的另一端连接MOSFET管的源极并联端。

本实施例能够在外部设备出现极端漏电、短路、发热等情况下，以及电池内部发热过温情况下，及时切断电池输出，隔绝引起外部设备进一步发热的能量供应，防止外部设备因为内部电子器件短路、漏电或者是电池内部异常发热过温等异常导致的发热热量进一步累积和加强，最终引发人身伤害和火灾等重大安全事故的发生，而正常安全使用温度范围内的过流和发热控制可恢复，则通过PTC电阻和温度检测器NTC来实现可控可恢复的正常发热的控制。

图3为本申请第二实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备为由电池供电的便携式电子设备，该电子设备主要包括：如第一实施例所述的发热保护电路10、设备主体30与电路板31，所述发热保护电路10安装在所述电路板31上，所述电路板31放置在所述设备主体30内。电路板31上还设有电源管理模块13和控制模块14，控制模块14用于接收温度检测器NTC检测的电池端的温度，并发送给电源管理模块13，电源管理模块13用于根据检测到的电池端的温度向电池端发送温控信号。在电子设备内集成发热保护电路10，电子设备可以为手机、平板等，使得电子设备可以自适应的进行温度的调整。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本申请所提供的发热保护方法及电子设备的描述，对于本领域的技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种发热保护电路，包括电池端子、外部端子与电池保护电路，所述电池端子电连接到电池端的正电极和负电极；所述外部端子电连接到外部设备的正电极和负电极；所述电池保护电路电连接于所述电池端子与所述外部端子之间，所述电池保护电路用于对所述电池端的充放电进行保护，其特征在于，所述发热保护电路还包括：

温度控制端子与开关电路；所述开关电路连接于所述电池保护电路与所述外部端子之间，所述温度控制端子连接在所述开关电路与所述外部设备之间，所述开关电路通过所述温度控制端子接收所述外部设备发送的温控信号；当所述外部设备的温度大于第一预设温度时，所述开关电路接收所述外部设备生成的所述温控信号，所述开关电路根据所述温控信号进行断电处理。

2.根据权利要求1所述的发热保护电路，其特征在于，所述发热保护电路还包括：第一温度保险丝，所述第一温度保险丝连接于所述外部设备的负电极与所述开关电路之间；

当所述第一温度保险丝检测到所述电池端的温度大于第二预设温度时，所述第一温度保险丝进行断电处理。

3.根据权利要求2所述的发热保护电路，其特征在于，所述开关电路包括至少一个场效应管，所述场效应管的漏极连接所述第一温度保险丝，所述场效应管的源极连接所述电池保护电路的输出端，所述场效应管的栅极连接所述温度控制端子。

4.根据权利要求3所述的发热保护电路，其特征在于，多个所述场效应管之间串联连接。

5.根据权利要求4所述的发热保护电路，其特征在于，多个所述场效应管包括第一场效应管、第二场效应管及第三场效应管，所述第一场效应管、所述第二场效应管及所述第三场效应管的栅极均连接所述温度控制端子，所述第一场效应管的源极连接所述电池保护电路的输出端，所述第一场效应管的漏极连接所述第二场效应管的源极，所述第二场效应管的漏极连接所述第三场效应管的源极，所述第三场效应管的漏极连接所述第一温度保险丝。

6.根据权利要求3所述的发热保护电路，其特征在于，所述开关电路还包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻连接在所述场效应管的栅极和源极之间，所述第二电阻连接在所述场效应管的栅极与所述温度控制端子之间。

7.根据权利要求1所述的发热保护电路，其特征在于，还包括正温度系数温控电阻，所述正温度系数温控电阻连接于所述电池端的正电极与所述外部设备的正电极之间；所述正温度系数温控电阻用于根据所述电池端的温度调节自身的电阻值。

8.根据权利要求2所述的发热保护电路，其特征在于，还包括温度检测器，所述温度检测器连接于所述外部设备的电池温度检测端与所述第一温度保险丝之间，所述温度检测器连接所述外部设备的负电极；

所述温度检测器用于检测所述电池端的温度，并通过所述电池温度检测端将所述电池端的温度发送给所述外部设备。

9.根据权利要求1所述的发热保护电路，其特征在于，还包括第二温度保险丝，所述第二温度保险丝连接在所述外部设备与所述温度控制端子之间；

当所述第二温度保险丝检测到所述外部设备的温度大于所述第一预设温度时，所述第二温度保险丝进行断电处理，所述温度控制端子给所述开关电路提供所述温控信号。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1～9所述的发热保护电路、设备主体与电路板，所述发热保护电路安装在所述电路板上，所述电路板放置在所述设备主体内。

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