CN115954967A - 一种支持多工作模式的电池保护电路及电池保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支持多工作模式的电池保护电路及电池保护系统，包括工作模式检测控制电路，输入端用以获取控制信号，输出端用以根据控制信号识别各个工作模式，输出相应的工作模式信号，包括船运模式信号、重启模式信号、禁止放电模式信号或禁止充电模式信号；逻辑控制电路、衬底选择电路、驱动电路和电池充电回路，其中，所述工作模式检测控制电路用以通过逻辑控制电路控制驱动电路对充放电控制开关管进行状态控制，以及通过逻辑控制电路控制衬底选择电路对衬底选择开关管进行切换，实现电池保护电路各工作模式如船运模式、重启模式、禁止放电模式或禁止充电模式的快速切换，能够满足多方面的功能需求，方便客户对电池保护电路的灵活使用。

Description

一种支持多工作模式的电池保护电路及电池保护系统

技术领域

本发明涉及电池保护技术领域，特别涉及一种支持多工作模式的电池保护电路及电池保护系统。

背景技术

现有技术中的电池保护电路，包含电压检测电路、充放电过流保护电路、逻辑控制电路、驱动电路、衬底选择电路以及电池充电回路上的充放电控制开关管M1、衬底选择管M2和M3。其中，电压检测电路用于检测电池在充放电过程中的电压，当电池电压低于过放或者超过过充电压后对电池进行保护，充放电过流保护电路用于检测电池的充电电流和放电电流；逻辑控制电路通过对电压检测电路以及充放电过流保护电路的输出进行逻辑处理后控制驱动电路；驱动电路实现对充放电开关管开关状态的控制；衬底选择电路用于根据充放电状态通过衬底选择管M2和M3实现对开关管M1管衬底的切换，实现对电池进行保护的作用。

然而，上述电池保护电路在产品需要长时间在海上运输时是一直处于工作状态，功耗较大；并且，该电池保护电路满足不了断电重启、单独禁止充电和单独禁止放电等功能需求，不方便进行产线分析测试，因此，如何提供满足上述需求的电池保护电路已成为亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种支持多工作模式的电池保护电路及电池保护系统，以解决现有电池保护电路的功耗大且不能进行断电重启、单独禁止充电和单独禁止放电的问题。

第一方面，本发明提供一种支持多工作模式的电池保护电路，包括：

工作模式检测控制电路，所述工作模式检测控制电路的输入端用以获取控制信号，所述工作模式检测控制电路的输出端用以根据所述控制信号识别各个工作模式，输出相应的工作模式信号，所述工作模式信号包括船运模式信号、重启模式信号、禁止放电模式信号或禁止充电模式信号；

逻辑控制电路、衬底选择电路、驱动电路和电池充电回路，其中，所述逻辑控制电路的输入端连接所述工作模式检测控制电路的输出端，所述逻辑控制电路的第一输出端连接所述衬底选择电路的输入端，所述逻辑控制电路的第二输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述电池充电回路中串设的充放电控制开关管；所述衬底选择电路的输出端连接所述充放电控制开关管的衬底选择开关管；

所述工作模式检测控制电路用以通过所述逻辑控制电路控制所述驱动电路对所述充放电控制开关管进行状态控制，以及通过所述逻辑控制电路控制所述衬底选择电路对所述衬底选择开关管进行切换，以控制电池保护电路的工作模式切换。

可选的，所述工作模式检测控制电路包括：

滤波电路、宽窄脉宽检测电路和模式识别电路，其中，滤波电路用以进行信号滤波处理，获取满足预设条件的所述控制信号；所述宽窄脉宽检测电路的输入端连接所述滤波电路的输出端，用以检测所述控制信号中的宽脉冲信号和/或窄脉冲信号；所述模式识别电路的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路的输出端，用以根据所述宽脉冲信号和/或窄脉冲信号输出所述工作模式信号。

可选的，所述滤波电路包括：

第一电容充放电控制电路，所述第一电容充放电控制电路的输入端用以输入未经滤波处理的控制信号，所述第一电容充放电控制电路的输出端连接第一电容，用以对所述第一电容进行充放电；

第一施密特触发器，所述第一施密特触发器的输入端连接所述第一电容充放电控制电路的输出端，所述第一施密特触发器的输出端连接第一D触发器，用以输出所述预设条件为信号持续时间大于设定第一时间的控制信号。

可选的，所述第一电容充放电控制电路包括：

第一反相器、第一P型开关管、第一N型开关管和第一电流源，其中，所述第一反相器的输入端用以输入所述未经滤波处理的控制信号，所述第一反相器的输出端分别连接所述第一P型开关管、第一N型开关管的控制端，所述第一P型开关管的输入端连接所述第一电流源，所述第一P型开关管的输出端连接所述第一N型开关管的输入端，所述第一N型开关管的输出端接地。

可选的，所述滤波电路还包括：

第二反相器和第三反相器，所述第二反相器的输入端连接所述第一施密特触发器的输出端，所述第三反相器的输入端连接所述第二反相器的输出端，所述第三反相器的输出端连接所述第一D触发器的时钟输入端。

可选的，所述宽窄脉宽检测电路包括：

第二电容充放电控制电路，所述第二电容充放电控制电路的输入端连接所述滤波电路的输出端，所述第二电容充放电控制电路的输出端连接第二电容，用以对所述第二电容进行充放电；

第二施密特触发器，所述第二施密特触发器的输入端连接所述第二电容充放电控制电路的输出端，所述第二施密特触发器的输出端连接第二D触发器的数据输入端，所述第二D触发器的输出端连接第三D触发器的数据输入端，所述第三D触发器的输出端连接第四D触发器的数据输入端，所述第二D触发器、所述第三D触发器和所述第四D触发器的输出端用以识别所述宽脉冲信号和/或窄脉冲信号。

可选的，所述第二电容充放电控制电路包括：第一与非门、第二P型开关管、第二N型开关管和第二电流源，其中，所述第一与非门的第一输入端连接所述滤波电路的输出端，所述第一与非门的第二输入端用以输入未经滤波处理的所述控制信号；所述第一与非门的输出端分别连接所述第二P型开关管、第二N型开关管的控制端，所述第二P型开关管的输入端连接所述第二电流源，所述第二P型开关管的输出端连接所述第二N型开关管的输入端，所述第二N型开关管的输出端接地；

所述第二D触发器、所述第三D触发器和所述第四D触发器的时钟输入端分别连接所述第一与非门的输出端。

可选的，所述模式识别电路包括：

船运模式识别支路，所述船运模式识别支路上串设有第一逻辑门电路，所述第一逻辑门电路的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路的输出端，所述第一逻辑门电路的输出端用以输出所述船运模式信号；

重启模式识别支路，所述重启模式识别支路上串设有第二逻辑门电路，所述第二逻辑门电路的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路的输出端，所述第二逻辑门电路的输出端用以输出所述重启模式信号；

禁止放电模式支路，所述禁止放电模式支路上串设有第三逻辑门电路，所述第三逻辑门电路的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路的输出端，所述第三逻辑门电路的输出端用以输出所述禁止放电模式信号；

禁止充电模式支路，所述禁止充电模式支路上串设有第四逻辑门电路，所述第四逻辑门电路的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路的输出端，所述第四逻辑门电路的输出端用以输出所述禁止充电模式信号。

可选的，所述第一逻辑门电路、第二逻辑门电路、第三逻辑门电路、第四逻辑门电路的结构相同，均包括串联连接的第二与非门和第四反相器。

第二方面，本发明还提供一种电池保护系统，包括主控系统和第一方面所述的电池保护电路，所述主控系统的控制输出端连接所述电池保护电路中工作模式检测控制电路的输入端，用以向所述工作模式检测控制电路输出控制信号。

上述方案具有以下有益效果：

本发明的电池保护系统及电池保护电路，通过增设的工作模式检测控制电路，能够实现多种工作模式的快速检测和识别，将识别出的船运模式信号、重启模式信号、禁止放电模式信号或禁止充电模式信号输出至逻辑控制电路，通过逻辑控制电路对驱动电路和衬底选择电路进行控制，进而控制电池充电回路上的开关管以及衬底选择开关管进行相应动作，实现电池保护电路各工作模式(船运模式、重启模式、禁止放电模式或禁止充电模式)的快速切换，能够满足多方面的功能需求，方便客户对电池保护电路的灵活使用。

附图说明

图1是本发明一实施例中提供的电池保护电路结构框图；

图2是本发明其他实施例中提供的另一种电池保护电路结构框图；

图3是本发明其他实施例中提供的工作模式检测控制电路的电路框图；

图4是本发明其他实施例中提供的滤波电路的电路图；

图5是本发明其他实施例中提供的宽窄脉冲检测电路的电路图；

图6是本发明其他实施例中提供的另一种宽窄脉冲检测电路的电路图；

图7是本发明其他实施例中模式识别电路的电路图；

图8是本发明其他实施例中的进船运模式的时序图；

图9是本发明其他实施例中提供的进重启模式的时序图；

图10是本发明其他实施例中提供的进禁止放电模式的时序图；

图11是本发明其他实施例中提供的进禁止充电模式的时序图；

图12是本发明其他实施例中提供的电池保护系统结构框图；

符号说明如下：

1、工作模式检测控制电路；2、逻辑控制电路；3、衬底选择电路；4、驱动电路；5、电压检测电路；6、充放电过流保护电路；11、滤波电路；12、宽窄脉冲检测电路；13、模式识别电路；14、第一电容充放电控制电路；15、第二电容充放电控制电路；130、第一逻辑门电路；131、第二逻辑门电路；132、第三逻辑门电路；133、第四逻辑门电路；16、主控系统；17、负载；18、充电器。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。

应当理解，下面阐述的实施例代表了使本领域技术人员能够实施实施例并说明实施实施例的最佳模式的必要信息。在根据附图阅读以下描述后，本领域技术人员将理解本公开的概念并且将认识到这些概念在本文中未特别提及的应用。应当理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。

还应当理解，尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，可以将第一元件称为第二元件，并且类似地，可以将第二元件称为第一元件，而不脱离本公开的范围。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元素被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元素时，不存在中间元素。

还应当理解，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“底部”、“中间”、“中间”、“顶部”等可以在本文中用于描述各种元素，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发明和简化描述，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，因此这些元素不应受这些条款的限制。

这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，第一元件可以被称为“上”元件，并且类似地，第二元件可以根据这些元件的相对取向被称为“上”元件，而不脱离本公开的范围。

进一步理解，术语“包括”、“包含”、“包括”和/或“包含”在本文中使用时指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或它们的组。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，本文使用的术语应被解释为具有与其在本说明书和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文明确如此定义，否则不会以理想化或过于正式的意义进行解释。

在一实施例中，提供一种如图1所示的支持多工作模式的电池保护电路，包括：

工作模式检测控制电路1，工作模式检测控制电路1的输入端用以获取控制信号，工作模式检测控制电路1的输出端用以根据控制信号识别各个工作模式，输出相应的工作模式信号，工作模式信号包括船运模式信号、重启模式信号、禁止放电模式信号或禁止充电模式信号。

该电池保护电路还包括逻辑控制电路2、衬底选择电路3、驱动电路4和电池充电回路(即图1中电容C1的负极端VSS、VM端之间的支路，与电池VBAT串联构成的回路)，其中，逻辑控制电路2的输入端连接工作模式检测控制电路1的输出端，逻辑控制电路2的第一输出端连接衬底选择电路3的输入端，逻辑控制电路2的第二输出端连接驱动电路4的输入端，驱动电路4的输出端连接电池充电回路中串设的充放电控制开关管M1(SW1)；衬底选择电路3的输出端连接充放电控制开关管M1的衬底选择开关管M2(即SW2)和M3(即SW3)。

本实施例中，工作模式检测控制电路1用以通过逻辑控制电路2控制驱动电路4对充放电控制开关管M1进行状态控制，以及通过逻辑控制电路2控制衬底选择电路3对衬底选择开关管M2和M3进行切换，以控制电池保护电路的工作模式切换。

上述电池保护电路中实现工作模式切换的具体工作原理如下：

(1)在正常情况下，由电池保护芯片(包括电池保护电路和主控系统)的主控系统控制CNT管脚为低电平，因此图1中的工作模式检测控制电路1获取的控制信号CNT为低电平，此时电池保护芯片工作在正常工作状态，功耗为芯片的正常工作功耗。

(2)当产品需要进行长时间运输时，主控系统控制CNT管脚输出的控制信号包括一段时间的高电平(高电平时间>T1)，然后再连续输出3个高电平的宽脉冲信号(高电平时间>T2)，此时由工作模式检测控制电路1识别出船运模式，输出船运模式信号，通过逻辑控制电路2控制驱动电路4将开关管M1关闭，控制衬底选择电路3将衬底选择开关管M2导通，将衬底选择开关管M3关闭，使电池停止放电，且整个系统进入超低功耗模式；当需要退出超低功耗模式时，可以通过插入充电器，即可实现系统的重新激活。

(3)当产品需要对主控系统进行重启时，主控系统控制CNT管脚输出的控制信号包括一段时间的高电平(高电平时间>T1)，然后再连续输出2个高电平的宽脉冲信号(高电平时间>T2)和1个高电平的窄脉冲信号(高电平时间<T2)，此时由工作模式检测控制电路1识别出重启模式，输出重启模式信号，通过逻辑控制电路2控制驱动电路4将开关管M1关闭一段时间后再打开，从而实现对主控系统的重新启动。

(4)当产品需要禁止放电时，主控系统控制CNT管脚输出的控制信号包括一段时间的高电平(高电平时间>T1)，然后再连续输出1个高电平的宽脉冲信号(高电平时间>T2)、1个高电平的窄脉冲信号(高电平时间<T2)和1个高电平的宽脉冲信号(高电平时间>T2)，此时由工作模式检测控制电路1识别出禁止放电模式，输出禁止放电模式信号，通过逻辑控制电路2控制驱动电路4，将开关管M1关闭，从而进入关闭放电模式。

(5)当产品需要禁止充电时，主控系统控制CNT管脚输出的控制信号包括一段时间的高电平(高电平时间>T1)，然后再先后连续输出1个高电平的宽脉冲信号(高电平时间>T2)、2个高电平的窄脉冲信号(高电平时间<T2)，此时由工作模式检测控制电路1识别出禁止充电模式，输出禁止充电模式信号，通过逻辑控制电路2控制驱动电路4将开关管M1关闭，通过衬底选择电路3将衬底选择开关管M2关闭，将衬底选择开关管M3打开，从而进入关闭充电模式。

本实施例的电池保护电路，通过增设的工作模式检测控制电路，能够实现多种工作模式的快速检测和识别，将识别出的船运模式信号、重启模式信号、禁止放电模式信号或禁止充电模式信号输出至逻辑控制电路，通过逻辑控制电路对驱动电路和衬底选择电路进行控制，进而控制电池充电回路上的开关管以及衬底选择开关管进行相应动作，实现电池保护电路的工作模式的快速切换，能够满足多方面的功能需求(如低功耗、断电重启、禁充和禁放)，方便客户对电池保护电路的灵活使用。

在其他实施例中，上述的电池保护电路还可以包括电压检测电路5和充放电过流保护电路6，如图2所示，电压检测电路5的输入端连接电池的高压侧VDD端口，电压检测电路5的输出端连接逻辑控制电路2，电压检测电路5用于检测电池在充放电过程中的电池电压，当电池电压低于过放电压阈值或者超过过充电压阈值后，逻辑控制电路2输出过压保护信号或欠压保护信号，对电池进行过压保护或欠压保护。

图2中，充放电过流保护电路6的输入端连接充放电端口VM，充放电过流保护电路6的输出端连接逻辑控制电路2，充放电过流保护电路6用于检测电池的充电电流和放电电流，当充电电流或放电电流超过设定电流阈值时，逻辑控制电路2输出过流保护信号，对电池进行过流保护。

在其他实施例中，如图3所示，电池保护电路的工作模式检测控制电路1可以包括：

滤波电路11、宽窄脉宽检测电路12和模式识别电路13，其中，滤波电路11用以进行信号滤波处理，获取满足预设条件的控制信号；宽窄脉宽检测电路12的输入端连接滤波电路11的输出端，用以检测所述控制信号中的宽脉冲信号和/或窄脉冲信号；模式识别电路13的输入端连接宽窄脉宽检测电路12的输出端，用以根据宽脉冲信号和/或窄脉冲信号输出工作模式信号。

本实施例中，控制信号的预设条件可以为：控制信号的有效持续时间大于设定第一时间T1。例如，控制信号持续为高电平的时间为有效持续时间，设置此预设条件后，当未经滤波处理的控制信号的高电平时间小于第一时间T1时，该高电平会被滤掉，只有高电平时间大于第一时间T1才会认为有效。

在一示例中，宽窄脉宽检测电路12可以识别的宽脉冲信号和窄脉冲信号的个数可以根据工作模式数量的需要进行相应的设定。举例说明，如果需要设置船运模式、重启模式、禁止放电模式或禁止充电模式这四个模式时，则对应设置宽窄脉宽检测电路12能够分别识别出四组三个信号，每组的三个信号作为一个组合信号，且各组的组合信号之间不能相同。例如，当控制信号中含有3个连续的宽脉冲信号时，宽窄脉宽检测电路12识别的组合信号为Q<2>,Q<1>,Q<0>；当控制信号中含有连续的2个宽脉冲信号和1个窄脉冲信号时，宽窄脉宽检测电路12识别的组合信号为Q<2>,Q<1>,NQ<0>；当控制信号中含有先后连续的1个宽脉冲信号、1个窄脉冲信号、1个宽脉冲信号时，宽窄脉宽检测电路12识别的组合信号为Q<2>,NQ<1>,Q<0>；当控制信号中含有先后连续的1个宽脉冲信号、2个窄脉冲信号时，宽窄脉宽检测电路12识别的组合信号为Q<2>,NQ<1>,NQ<0>。作为其他实施方式，还可以设置四组两个信号，每组的两个信号作为一个信号组合，且各组的组合信号之间不能相同。

本实施例的工作模式检测控制电路，通过滤波电路得到满足要求的控制信号，滤除干扰信号，然后通过宽窄脉宽检测电路对控制信号中含有的宽脉冲信号和窄脉冲信号进行有效识别，最后模式识别电路实现各个工作模式下的工作模式信号的快速识别。

在其他实施例中，如图4所示，上述工作模式检测控制电路1中的滤波电路11包括：

第一电容充放电控制电路14，第一电容充放电控制电路14的输入端用以输入未经滤波处理的控制信号，第一电容充放电控制电路14的输出端连接第一电容C1，用以对第一电容C1进行充放电；

第一施密特触发器I2，第一施密特触发器I2的输入端连接第一电容充放电控制电路14的输出端，第一施密特触发器I2的输出端连接第一D触发器I5，用以输出预设条件为信号持续时间大于设定第一时间的控制信号。

在一示例中，上述的第一电容充放电控制电路14可以包括：

第一反相器I1、第一P型开关管PM1、第一N型开关管NM1和第一电流源L1，其中，第一反相器I1的输入端用以输入未经滤波处理的控制信号，第一反相器I1的输出端分别连接第一P型开关管PM1、第一N型开关管NM1的控制端，第一P型开关管PM1的输入端连接第一电流源L1，第一P型开关管PM1的输出端连接第一N型开关管NM1的输入端，第一N型开关管NM1的输出端接地。

上述滤波电路实现的工作过程如下：

正常情况下控制信号CNT被电阻R1下拉，使控制信号CNT为低电平，经过第一电容充放电控制电路14中的第一反相器I1后输出高电平，从而控制第一P型开关管PM1关闭，第一N型开关管NM1导通，使N1节点为低电平，经过第一施密特触发器I2后输出的信号CNT_DELAY1为低电平，该低电平信号作为第一D触发器I5中时钟输入端CLK的输入信号，此时第一D触发器I5的输出端输出的控制信号EN_CNT为低电平；当主控系统将控制信号CNT拉高时，控制信号CNT由低电平变为高电平，经过第一反相器I1后输出低电平，从而控制第一P型开关管PM1管导通，第一N型开关管NM1关闭，此时第一电流源I1输出的电流对第一电容C1进行充电，使N1节点的充电电压VN1为：

其中，I1为第一电流源输出的电流值，t为第一电容的充电时间，C1为第一电容的容值。

因此，通过上式可知，N1节点的充电电压VN1线性上升，当充电电压VN1上升到超过第一施密特触发器I2的翻转阈值电压VTH时的时间为第一时间T1，此时经过施密特触发器I2后，输出的信号CNT_DELAY1变为高电平，经过第一D触发器I5后输出的控制信号EN_CNT为高电平。

上述的滤波电路，经过第一电容充放电控制电路和第一施密特触发器、D触发器的相互配合，能够实现控制信号的有效滤波，快速得到信号持续时间大于设定第一时间的控制信号。

在其他实施例中，如图5所示，工作模式检测控制电路中的滤波电路11还可以包括：第二反相器I3和第三反相器I4，第二反相器I3的输入端连接第一施密特触发器I2的输出端，第二反相器I3的输出端连接第三反相器I4的输入端，第三反相器I4的输出端连接第一D触发器I5的时钟输入端CLK。

在滤波电路中第一施密特触发器的后级设置两个反相器的作用在于，当第一施密特触发器的输出的信号不是标准电平信号时，通过增设两个反相器进行信号的波形整形，将输出信号调整为标准电平信号。

在其他实施例中，如图6所示，上述的宽窄脉宽检测电路12可以包括：

第二电容充放电控制电路15，所述第二电容充放电控制电路15的输入端连接滤波电路11的输出端，第二电容充放电控制电路15的输出端连接第二电容C2，用以对第二电容C2进行充放电。

第二施密特触发器I8，第二施密特触发器I8的输入端连接第二电容充放电控制电路15的输出端，第二施密特触发器I8的输出端连接第二D触发器I9的数据输入端，第二D触发器I9的输出端连接第三D触发器I10的数据输入端，第三D触发器I10的输出端连接第四D触发器I11的数据输入端，第二D触发器I9、第三D触发器I10和第四D触发器I11的输出端用以识别宽脉冲信号和/或窄脉冲信号。

在一示例中，该第二电容充放电控制电路15包括：第一与非门I6、第二P型开关管PM2、第二N型开关管NM2和第二电流源L7，其中，第一与非门I6的第一输入端连接滤波电路11的输出端，第一与非门I6的第二输入端用以输入未经滤波处理的控制信号CNT；第一与非门I6的输出端分别连接第二P型开关管PM2、第二N型开关管NM2的控制端，第二P型开关管PM2的输入端连接第二电流源L7，第二P型开关管PM2的输出端连接第二N型开关管NM2的输入端，第二N型开关管NM2的输出端接地。

其中，第二D触发器I9、所述第三D触发器I10和第四D触发器I11的时钟输入端CLK分别连接第一与非门I6的输出端。

上述宽窄脉宽检测电路12的具体工作过程如下：

正常工作时的控制信号CNT为低电平，经过滤波电路后输出的控制信号EN_CNT也为低电平，然后经过第二电容充放电控制电路15中的第一与非门I6后输出信号CNTI为高电平，从而控制第二N型开关管NM2导通，控制第二P型开关管PM2关断，使N2节点为低电平，经过第二施密特触发器I8后输出的信号D1为低电平，此时第二D触发器I9、所述第三D触发器I10和第四D触发器I11输出的信号Q<0>，Q<1>和Q<2>均为低电平。

当控制信号CNT变为高电平，且超过第一时间T1后，经过滤波电路后输出的控制信号EN_CNT为高电平，此时，经过第二电容充放电控制电路15中的第一与非门I6后的输出信号CNTI为低电平，从而控制第二P型开关管PM2导通，第二N型开关管NM2关闭，此时第二电流源I7输出的电流对第二电容C2进行充电，节点N2的充电电压VN2为：

其中，I7为第二电流源输出的电流值，t为第二电容的充电时间，C2为第二电容的容值。

因此，通过上式可知，N2节点的充电电压VN2线性上升，当充电电压VN2上升到超过第二施密特触发器I8的翻转阈值电压VTH时的时间为T2，即CNT高电平时间大于T2时，第二施密特触发器I8输出的信号D1为高电平，在控制信号CNT的下降沿时第二D触发器I9的输出Q<0>为高电平；相反，当CNT高电平时间低于T2时，第二施密特触发器I8输出的信号D1为低电平，在控制信号CNT下降沿时第二D触发器I9的输出Q<0>为低电平。

以进入重启模式为例：当控制信号CNT的第一个高电平时间超过T2后CNT的下降沿来临时，第二D触发器I9的输出Q<0>为高电平，第三D触发器I10的输出Q<1>为低电平，第四D触发器I11的输出Q<2>为低电平；当控制信号CNT的第二个高电平时间超过T2后，CNT的下降沿来临时，输出Q<0>和Q<1>均为高电平，Q<2>为低电平；当控制信号CNT的第三个高电平时间低于T2后，控制信号CNT的下降沿来临时，Q<0>为低电平，Q<1>和Q<2>为高电平。

在其他实施例中，如图7所示，上述的模式识别电路13可以包括：

船运模式识别支路，船运模式识别支路上串设有第一逻辑门电路130，第一逻辑门电路130的输入端连接宽窄脉宽检测电路12的输出端，第一逻辑门电路130的输出端用以输出所述船运模式信号；

重启模式识别支路，重启模式识别支路上串设有第二逻辑门电路131，第二逻辑门电路131的输入端连接宽窄脉宽检测电路12的输出端，第二逻辑门电路131的输出端用以输出所述重启模式信号；

禁止放电模式支路，禁止放电模式支路上串设有第三逻辑门电路132，第三逻辑门电路132的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路12的输出端，第三逻辑门电路132的输出端用以输出禁止放电模式信号；

禁止充电模式支路，禁止充电模式支路上串设有第四逻辑门电路133，第四逻辑门电路133的输入端连接宽窄脉宽检测电路12的输出端，第四逻辑门电路133的输出端用以输出禁止充电模式信号。

在一示例中，第一逻辑门电路130、第二逻辑门电路131、第三逻辑门电路132、第四逻辑门电路133的结构相同，均包括串联连接的第二与非门I13、I15、I17、I18和第四反相器I14、I16、I18、I120。

上述模式识别电路13的具体工作过程如下：

(1)当宽窄脉宽检测电路12检测到控制信号EN_CNT的连续3个高电压时间均大于第二时间T2后，宽窄脉宽检测电路12输出的信号Q<0>,Q<1>和Q<2>均为高电平，此时经过第一逻辑门电路130中的与非门I13和反相器I14后，输出的船运模式信号EN_SM为高电平，经过逻辑控制电路2后芯片进入船运模式。图8是本实施例提供的进船运模式的时序图，进入船运模式若插入充电器即可退出船运模式，回到正常工作模式。

(2)当宽窄脉宽检测电路12检测到控制信号EN_CNT的连续3个高电压时间中只有第三个高电平时间小于第二时间T2后，宽窄脉宽检测电路12输出的信号NQ<0>,Q<1>和Q<2>为高电平，此时经过第二逻辑门电路131中的与非门I15和反相器I16后，输出的重启模式信号EN_RS为高电平，经过逻辑控制电路2后芯片进入重启模式。如图9是本实施例提供的进重启模式的时序图，进入重启模式后，芯片会给主控断电一段时间后重新恢复供电，即让主控系统重启。

(3)当宽窄脉宽检测电路12检测到控制信号EN_CNT的连续3个高电压时间只有第二个高电平时间小于第二时间T2后，宽窄脉宽检测电路12输出的信号Q<0>,NQ<1>和Q<2>为高电平，此时经过第三逻辑门电路132中的与非门I17和反相器I18后，输出的禁止放电模式信号EN_NDI为高电平，经过逻辑控制电路2后芯片进入关闭放电模式。如图10是本实施例提供的进禁止放电模式的时序图，进入禁止放电模式后将禁止电池进行放电，当移除负载后可恢复到正常工作状态。

(4)当宽窄脉宽检测电路12检测到控制信号EN_CNT的连续3个高电压时间只有第一个高电平时间大于第二时间T2后，宽窄脉宽检测电路12输出的信号NQ<0>,NQ<1>和Q<2>为高电平，此时经过第四逻辑门电路133中的与非门I19和反相器I20后，输出的禁止充电模式信号EN_NCI为高电平，经过逻辑控制电路2后芯片进入关闭充电模式。图11是本实施例提供的进禁止充电模式的时序图，进入禁止充电模式后将禁止电池进行充电，当移除充电器后可恢复到正常工作状态。

在其他示例中，第一逻辑门电路、第二逻辑门电路、第三逻辑门电路、第四逻辑门电路的结构也可以不相同，例如，一部分的逻辑门电路包括串联连接的第二与非门和第四反相器；另一部分的逻辑门电路仅由与门构成。

在一实施例中，如图12所示，提供一种电池保护系统，包括主控系统16，以及上面任一实施例中提及的电池保护电路，所述主控系统16的控制输出端连接所述电池保护电路中工作模式检测控制电路1的输入端，用以向工作模式检测控制电路1输出含有宽脉冲信号和/或窄脉冲信号的控制信号。示例性的，该电池保护系统还可以包括电池VBAT、电阻R1、电容C1、负载17以及充电器18。

本实施例的电池保护系统通过一个CNT管脚，即可实现芯片的船运模式、重启模式、关闭充电模式、关闭放电模式的自由切换和控制，能够实现极大的降低系统功耗的同时，方便客户灵活使用，功能全面、适合市场推广。

Claims (10)

1.一种支持多工作模式的电池保护电路，其特征在于，包括：

工作模式检测控制电路，所述工作模式检测控制电路的输入端用以获取控制信号，所述工作模式检测控制电路的输出端用以根据所述控制信号识别各个工作模式，输出相应的工作模式信号，所述工作模式信号包括船运模式信号、重启模式信号、禁止放电模式信号或禁止充电模式信号；

逻辑控制电路、衬底选择电路、驱动电路和电池充电回路，其中，所述逻辑控制电路的输入端连接所述工作模式检测控制电路的输出端，所述逻辑控制电路的第一输出端连接所述衬底选择电路的输入端，所述逻辑控制电路的第二输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述电池充电回路中串设的充放电控制开关管；所述衬底选择电路的输出端连接所述充放电控制开关管的衬底选择开关管；

所述工作模式检测控制电路用以通过所述逻辑控制电路控制所述驱动电路对所述充放电控制开关管进行状态控制，以及通过所述逻辑控制电路控制所述衬底选择电路对所述衬底选择开关管进行切换，以控制电池保护电路的工作模式切换。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述工作模式检测控制电路包括：

滤波电路、宽窄脉宽检测电路和模式识别电路，其中，滤波电路用以进行信号滤波处理，获取满足预设条件的所述控制信号；所述宽窄脉宽检测电路的输入端连接所述滤波电路的输出端，用以检测所述控制信号中的宽脉冲信号和/或窄脉冲信号；所述模式识别电路的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路的输出端，用以根据所述宽脉冲信号和/或窄脉冲信号输出所述工作模式信号。

3.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述滤波电路包括：

第一电容充放电控制电路，所述第一电容充放电控制电路的输入端用以输入未经滤波处理的控制信号，所述第一电容充放电控制电路的输出端连接第一电容，用以对所述第一电容进行充放电；

第一施密特触发器，所述第一施密特触发器的输入端连接所述第一电容充放电控制电路的输出端，所述第一施密特触发器的输出端连接第一D触发器，用以输出所述预设条件为信号持续时间大于设定第一时间的控制信号。

4.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一电容充放电控制电路包括：

第一反相器、第一P型开关管、第一N型开关管和第一电流源，其中，所述第一反相器的输入端用以输入所述未经滤波处理的控制信号，所述第一反相器的输出端分别连接所述第一P型开关管、第一N型开关管的控制端，所述第一P型开关管的输入端连接所述第一电流源，所述第一P型开关管的输出端连接所述第一N型开关管的输入端，所述第一N型开关管的输出端接地。

5.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述滤波电路还包括：

第二反相器和第三反相器，所述第二反相器的输入端连接所述第一施密特触发器的输出端，所述第三反相器的输入端连接所述第二反相器的输出端，所述第三反相器的输出端连接所述第一D触发器的时钟输入端。

6.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述宽窄脉宽检测电路包括：

第二电容充放电控制电路，所述第二电容充放电控制电路的输入端连接所述滤波电路的输出端，所述第二电容充放电控制电路的输出端连接第二电容，用以对所述第二电容进行充放电；

第二施密特触发器，所述第二施密特触发器的输入端连接所述第二电容充放电控制电路的输出端，所述第二施密特触发器的输出端连接第二D触发器的数据输入端，所述第二D触发器的输出端连接第三D触发器的数据输入端，所述第三D触发器的输出端连接第四D触发器的数据输入端，所述第二D触发器、所述第三D触发器和所述第四D触发器的输出端用以识别所述宽脉冲信号和/或窄脉冲信号。

7.根据权利要求6所述的电池保护电路，其特征在于，所述第二电容充放电控制电路包括：第一与非门、第二P型开关管、第二N型开关管和第二电流源，其中，所述第一与非门的第一输入端连接所述滤波电路的输出端，所述第一与非门的第二输入端用以输入未经滤波处理的所述控制信号；所述第一与非门的输出端分别连接所述第二P型开关管、第二N型开关管的控制端，所述第二P型开关管的输入端连接所述第二电流源，所述第二P型开关管的输出端连接所述第二N型开关管的输入端，所述第二N型开关管的输出端接地；

所述第二D触发器、所述第三D触发器和所述第四D触发器的时钟输入端分别连接所述第一与非门的输出端。

8.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述模式识别电路包括：

船运模式识别支路，所述船运模式识别支路上串设有第一逻辑门电路，所述第一逻辑门电路的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路的输出端，所述第一逻辑门电路的输出端用以输出所述船运模式信号；

重启模式识别支路，所述重启模式识别支路上串设有第二逻辑门电路，所述第二逻辑门电路的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路的输出端，所述第二逻辑门电路的输出端用以输出所述重启模式信号；

禁止放电模式支路，所述禁止放电模式支路上串设有第三逻辑门电路，所述第三逻辑门电路的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路的输出端，所述第三逻辑门电路的输出端用以输出所述禁止放电模式信号；

禁止充电模式支路，所述禁止充电模式支路上串设有第四逻辑门电路，所述第四逻辑门电路的输入端连接所述宽窄脉宽检测电路的输出端，所述第四逻辑门电路的输出端用以输出所述禁止充电模式信号。

9.根据权利要求8所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一逻辑门电路、第二逻辑门电路、第三逻辑门电路、第四逻辑门电路的结构相同，均包括串联连接的第二与非门和第四反相器。

10.一种电池保护系统，其特征在于，包括主控系统和如权利要求1至9中任一项所述的电池保护电路，所述主控系统的控制输出端连接所述电池保护电路中工作模式检测控制电路的输入端，用以向所述工作模式检测控制电路输出控制信号。

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