CN1198033A - 充放电控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种确保电池不受高电压的充放电控制电路。该充放电控制电路对于一个与外部供电端+VO和－VO相连接的电池进行充放电控制,以便接通/关断开关电路103。充电和放电控制电路102包括一个过充电检测电路119,一个延迟电路128,它在预定的延时时间内输出过充电检测电路119的输出电压,和一个高电压检测电路131,用于检测电池101是否处于高压状态,其中开关电路103响应延时电路128的输出或高电压检测电路131的输出而被关断,则充电停止。

Description

充放电控制电路
本发明涉及一个充放电控制电路，它通过一个开关电路的通/断去控制蓄电池的充放电。
现有技术中已经公开了一种充放电控制电路，其中，开关电路与蓄电池是串联的，从而通过开关电路的通/断去控制蓄电池的充放电。例如，在控制锂离子电池的充放电的时候，锂离子电池的端电压是否大于予定值，可以通过一个比较器进行电压比较而检测出来。当检测出端电压是大于予定值的时候，开关电路的开关元件就关断，停止充电。上述的装置是普遍公知的。结果，过充电状态就一定会被检测出来，对蓄电池的充电是可控的，从而蓄电池就不会出现过充电状态，也就不会出现对电池电压的瞬间变化不响应的情况。
不过，对于上述装置，即使当由于某种原因高于过充电检测电压的高电压被加到蓄电池上的时候，延时电路还在工作，而在预定的延迟时间过去以后，蓄电池上还保持高电压。这对于电池是非常危险的，会缩短电池的寿命。由于在延时电路中是通过一个电容器来设定延迟时间的，所以当电容器的容量选的不对或出现引线插头短路的时候，过放电检测电路就不能正常工作，电池会出现过充电状态。即使外面没有供给高电压，蓄电池也会损坏。
本发明的目的是提供一种充放电控制电路，它可以防止各种原因引起的高电压。
为实现上述目的，本发明的充放电控制电路控制电池的充放电，蓄电池通过一个通/断控制开关电路和一个外部电源接线端相连。充放电控制电路还包括一个过充电检测电路，用于检测蓄电池是否处在过充电状态，延迟电路在预定的延迟时间过后从过充电检测电路输出一个电压，高电压检测电路用于检测预定电平的电压是否大于上述过充电检测电路检测到的过充电检测电压，从而判断上述蓄电池是否处于高压状态，当过充电状态或高电压供给状态之一通过延时电路或高电压检测电路之一被检测出来的时候，开关电路就关断，停止充电。
按照这种装置，当由于某种原因预定电平的高电压突然高而大于过充电检测电压的时候，高电压检测电路就立即检测到它并立即切断电路，高电压检测电路确保高电压不被加到蓄电池上，而无需寻到从延迟电路输出过充电检测电路的电压再去执行电路的关断。即使当蓄电池的端电压升高而超过上述预定值的高电平，高电压检测电路也同样工作，停止开关电路充电，防止高电压被供给蓄电池。
图1是本发明充放电控制电路一个实施例的电路图。
图2是本发明的把一个电路用于两个电池的充放电控制电路的实施例的电路图。
图3是表示图2所示充放电控制电路的结构的主电路图。
现在参照附图说明本发明的实施例。
图1是本发明的充放电控制电路的一个电路方框图。电池101的负极通过一个开关电路103连到外电源接线端子-VO。在该图所示的实施例中，开关电路103包括两个N沟道FETS，FET112用于过放电控制和过电流控制，装在电池101上，FET113用于过充电控制，安排在外部电源端-VO上。电池101的电压在充放电控制电路102上被检测的情况如下所述，FETS112和113的通/断控制取决于控制结果。充放电控制电路102包括一个过充电检测比较器119，一个过放电检测比较器118，一个参考电压电路116，用于把予定的参考电压Vr加到过充电检测比较器119的负输入端和过放电检测比较器118的负输入端，一个分压的电路120包括电阻器R1至R5，用于对电池101的端电压进行分压，另一个电压分压的电路101的端电压进行分压，另一个电压分压的电路121包括电阻器R6至R8，用于对蓄电池101的端电压进行分压，和一个输出控制逻辑电路124。
输出控制逻辑电路的两个输出端分别与端125A和125B相连，并通过信号线101A和107B与开关电路103的FET112和113的每个栅极相连。一个通/断控制信号从输出控制逻辑电路124被发送到FET112和113。对电池放电的放电器和由电池101带动的负载109被连在外电源端子+VO和-VO之间。
过充电比较器119用于检测过充电状态，它把基准电压电路116的基准电压V8和电压分压器电路120的电阻R1和R2的合成电阻的两端上产生的电池电压101的端电压反映的分压进行比较。
在过充电检测比较器119中，当输入到其正输入端的上述分压输出电压的电平大于基准电压Vr时，比较器的输出就变成高电平。延迟电路128安排在过充电检测比较器119的输出侧。延迟电路128与外面的电容器C相连，当电容器的端电压变成予定值的时候，延迟电路128的输出就变成高电平。因此，延迟电路128的输出通过予定的延迟时就从低电平转到了高电平，即当过充电检测比较器119的输出转从低电平到高电平的时候。
延迟电路128的输出是这样构成的，通过NOR电路132，其输出电压被输入到输出控制逻辑电路124中，输出控制逻辑电路124响应于延迟电路128的输出从低电平转到高电平而关断FET113。
符号122所示的FET具有一个接通短路电阻R3的功能，当延迟电路128变成高电平的输出的时候，使过充电检测比较器119的正输入端的电压电平变高，而使过充电检测比较器119的操作滞后。FET122的通/断控制是响应于延迟电路128的输出的。
用这种方法，过充电检测比较器119就能够关断FET113，防止高电压加到蓄电池101上。因为延时电路108是安排在其输出端一侧，所以比较器关断FET113就能够停止对电池101提供高电压，而不必在过充电状态的予定时间内，每次出现瞬时高压都停止充电。
不过，当可能引起电池101损坏的高电压迅速加到电池101上的时候，也即在FET113被关断的时候所出现的高电压，是通过延时电路128加到蓄电池101上的。因此，如果加到电池101上的高电压不立即停止，蓄电池101就会爆炸，寿命缩短。
为了防止这种坏情况出现，采用高电压检测比较器131，比较参考电压Vr电阻R1的两端的电压，判别，是否一个引起电池101损坏的大于予定电平的高电压要被加到电池101上。产生的电压Vr被加到高电压检测比较器131的负输入端，电阻R1的两端的电压被加到正输入端。因此，当电阻R1两端之间的电压大于电阻电压Vr的时候，高压检测比较器131的输出就变成高电平。高电压检测比较器131的输出和延迟电路128的输出被输入到NOR电路132，响应于这两个电压任何一个变成高电平，NOR电路132的输出变成高电平。NOR电路132的输出被输入到输出控制逻辑电路124，当NOR电路132的输出是高电平，FET113就通过输出控制逻辑电路124关断。
用这种方法，当通过过充电比较器119和延迟电路128合作而判定电池101是处在过充电状态的时候，FET113就关断。当判定予定值的高电压大于过充电检测电平，而被加到电池101上的时候FET113就立即关断，有效保护了电池不受高压侵害。即使当过充电保护是由于过充电检测比较的119或延时电路128的故障而误动作，蓄电池101通过高电压检测比较器131的高电压保护功能，也能避免过充电。换言之，过电压检测比较器131有一个予先安排的由于过充电检测比较器119和延迟电路128故障而造成过充电的后备保护的功能。
过放电检测比较器118有一个比较功能和一个检测过放电状态的功能；它比较在分压电路121的电阻R6的两端上产生的，反映电池101端电压的分压器输出电压和基准电压电路116的基准电压Vr。
当上述输入到过放电检测比较器118的正输入端的上述分压的输出电压的电平大于基准电压Vr的时候，过放电检测比较器118的输出变成高电平。延时电路129安排在过放电检测比较器118的输出侧，当过放电检测比较器118的输出从低电平变到高电平的时候，延时电路129的输出在予定的延时时间内就从低电平变化到高电平。响应于延迟电路129的输出电压从低电平变到高电平，输出控制逻辑电路124关断FET，停止蓄电池101的放电操作。如一个公知的具体电路，当过放电检测比较器118的输出变到高电平的时候，关断112，图1中的描述将被略省。当延时电路129的输出变成高电平的时候，FET123有一个使电阻R7短路的接通功能，使过放电检测比较器118的正输入端的电平变高，使过放电检测比较器118的操作滞后。
过电流检测比较器117，根据从端115获得的外电压端-VO的电压检测负载过电流。过流检测比较器117的正输入端与充电和放电控制电路102的端115相连，参考电压电路114与其负端相连，参考电压电路114把一个恒定的予定参考电压Vs提供给过流检测比较器117的负端。
用过流检测比较器117检测过电流的操作如下。当从电池101流到负载109的电池增加，出现过电流状态的时候，开关电路103上的电压降增加，过流检测比较器117的正输入端的电压变得大于其负端上的参考电压Vs，过流检测比较器117的输出变成高电平状态。过流检测比较器117的输出被输入到输出控制逻辑电路116，在此，在延时电路128的输出和过流检测比较器117的输出端之间进行着予定的逻辑运算，输出控制逻辑电路126的高电平信号被输出到予定状态下的延迟电路130中。因此，延时电路130的输出在予定时间以后就变成为高电平，FET通过输出控制逻辑电路124被关断。结果，从电池101流到负载109的电流停止，过电流状态消失。
虽然在图1中，在分压电路120和121，及FETS122，123和127之间，过充电检测比较器119，过放电检测比较器118，和过流检测比较器117的操作由于组合电路的关系而出现滞后现象，然而本发明不限于这个实施例，滞后操作当然还可以通过其它现有电路来实现。
在图1所示的实施例中，只描述了控制一个蓄电池充放电的电路，然而，本发明不限于只控制一个电池充放电的情况，它可以同样用于对多个蓄电池的充放电进行控制的情况。
用于对两个电池的充放电控制电路的本发明的实施例如图2所示。图2所示充放电电路是一个对另一电池101’加上电池101一起进行充放电控制的电路，与图1的情况类似。在充放电电路中，电池101和101’，电阻206，208和210，电容207，209和211是被连到充放电控制电路200的端子201-205上，如图2所示，在图2的每个部分中，与图1的每个部分对应的部分的描述被省略了，对应部分的标号相同。
图3是充放电控制电路200的大致结构。充放电控制电路200有一个分压电路220，对电池101的电压进行分压，还有一个电压分压电路221，对于电池101’的电压进行分压。比较器电路230用于充放电，和电池101的过流控制，它是通过分压电路220的输出进行控制的。用于电池101’的充放电和过流控制的比较器电路240，是通过分压电路221的输出进行操作的。比较器电路230的过充电检测比较器231的输出和比较电路240的过充电检测比较器241的输出被加到过流检测电路250上。当过充电在过充电检测比较器231的输出端或过充电检测比较器241的输出端被检出的时候，在过流检测电路250上的过流检测的门电平升高。因此，即使正常电流流过电阻106时，过流检测电路250的误动作也是可以有效避免的。
按照本发明，充放电控制电路是这样构成的，使得当过充状态被检测出来，提供给电池的可能使电池损坏的高电压被检测，和不延时地停止流入到电池的电流时能在予定延时内，停止对电池充电。因此，电池就躲开了高电压。由于能够承受过充控制延时电路中的电容器的容易变坏，所以电池的保护比以前就更可靠。

Claims (1)

1.一种对蓄电池充放电进行控制的充放电控制电路，该电池通过一个通/断控制的开关电路与一个外部电源端相连接，它包括：
一个过充电检测电路，用于检测上述蓄电池是否处于充电状态；
一个延时电路，在预定的延迟时间内，输出过充电检测电路的输出；和
一个高压检测电路，用于检测比由所述过充电检测电路检测的过充电检测电压更高的预定电压是否处在由所述蓄电池供电的一个高电压供电状态；
其中，上述开关电路被打开，以便当根据上述延时电路和高电压检测电路至少检测出过充电状态或高电压供电状态时就停止充电。
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