CN202333867U

CN202333867U - 一种锂电池管理电路

Info

Publication number: CN202333867U
Application number: CN2011204511474U
Authority: CN
Inventors: 秦海宁; 蔡磊; 叶茂林
Original assignee: Sichuan CCO Display Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan CCO Display Technology Co Ltd
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-11-15

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池管理电路，包括适配器、电源管理单元、电池单元、电池升压输出单元、一个二极管以及主控单元，还包括第一MOS开关单元、第二MOS开关单元和第三MOS开关单元，其中，适配器与电源管理单元通过第一MOS开关单元连接，电源管理单元与电池升压输出单元通过第二MOS开关单元连接，电池升压输出单元与主控单元通过第三MOS开关单元连接，主控单元与第三MOS开关单元的连接点作为所述锂电池管理电路的输出。本实用新型的锂电池管理电路通过加入三个MOS开关单元用于侦测锂电池当前状态，以判断保护电路是否开启，提高了锂电池保护的安全性，同时也提高了电池供电输出电压。

Description

一种锂电池管理电路

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种锂电池管理电路的设计。

背景技术

现有的带锂电池供电的电话机的锂电池管理电路具体如图1所示，包括：适配器1、电源管理单元2、电池单元7、电池升压输出单元3、两个二极管以及主控单元4，这里的锂电池管理电路为电话机系统功能单元5提供工作电压。其过冲、过放保护由电池单元上面的保护子单元完成，若保护板失效，则电池处于无保护状态，可能导致爆炸、溢液等严重后果。

另外，适配器供电与电池供电的切换依靠串联的二极管对两支路进行隔离实现。锂电池升压输出4.9V，适配器输出5V，当适配器输出5V时，经过二极管降压向系统输出4.7V，此时，由于锂电池升压输出4.9V，与系统之间电压差0.2V，未达到串联的二极管的正向压降0.3V，故不向系统供电，由肖特基二极管特性可知，当持续导通时，其正向压降为0.3V，但当正向压降大于0时，也有毫安级电流从其中正向流过，故此种应用使电池处在长期放电状态或边冲边放状态，这对电池寿命会产生一定影响。

当停电时，适配器无输入，锂电池升压输出4.9V，经过串联二极管，正向压降0.3V，向系统供电4.6V，对系统内部分器件要求输入电压不得低于4.5V，电压预留欲度较小，不适宜大规模生产。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的带锂电池供电的电话机的锂电池管理电路存在的上述缺陷，提出了一种锂电池管理电路。

本实用新型的技术方案是：一种锂电池管理电路，包括适配器、电源管理单元、电池单元、电池升压输出单元、一个二极管以及主控单元，其特征在于，还包括，第一MOS开关单元、第二MOS开关单元和第三MOS开关单元，其中，适配器与电源管理单元通过第一MOS开关单元连接，电源管理单元与电池升压输出单元通过第二MOS开关单元连接，电池升压输出单元与主控单元通过第三MOS开关单元连接，主控单元与第三MOS开关单元的连接点作为所述锂电池管理电路的输出。

进一步的，第一MOS开关单元包括一个PMOS管、一个三极管和两个电阻，其中，一个电阻的一端和PMOS管的源极与适配器的输出端相连，电阻的另一端与PMOS管的栅极相连；另一电阻的一端分别与主控单元的第一IO口和三极管的基极相连，另一端接地；PMOS管的漏极与电源管理单元的输入相连，PMOS管的栅极与三极管的集电极相连，三极管的发射极接地。

进一步的，第二MOS开关单元包括一个PMOS管、一个三极管和两个电阻，其中，一个电阻的一端分别与主控单元的第一AD段口、PMOS管的源极以及电源管理单元的输出端相连，电阻的另一端与PMOS管的栅极相连；另一电阻的一端分别与主控单元的第二IO口和三极管的基极相连，另一端接地；PMOS管的漏极与电池升压输出单元的输入端相连，PMOS管的栅极与三极管的集电极相连，三极管的发射极接地。

进一步的，第三MOS开关单元包括一个PMOS管和两个电阻，其中，一个电阻的一端与适配器的输出端相连，另一端接PMOS管的栅极；另一个电阻的一端与PMOS管的栅极相连，另一端接地；PMOS管的源极接电池升压输出单元的输出端，PMOS管的漏极与主控单元相连。

本实用新型的有益效果：本实用新型的锂电池管理电路通过加入三个MOS开关单元用于侦测锂电池当前状态，以判断保护电路是否开启，提高了锂电池保护的安全性，同时也提高了电池供电输出电压。

附图说明

图1为现有的锂电池管理电路结构示意图。

图2为本实用新型的锂电池管理电路结构示意图。

图3为本实用新型的锂电池管理电路的更为详细的结构示意图。

附图标记说明：适配器1、电源管理单元2、电池升压输出单元3、主控单元4、电话机系统功能单元5、电池单元6、第一MOS开关单元7、第二MOS开关单元8、第三MOS开关单元9。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的阐述。

本实用新型的锂电池管理电路结构示意图如图2所示，包括适配器1、电源管理单元2、电池单元6、电池升压输出单元3、一个二极管402以及主控单元4，还包括，第一MOS开关单元7、第二MOS开关单元8和第三MOS开关单元9，其中，适配器1与电源管理单元2通过第一MOS开关单元7连接，电源管理单元2与电池升压输出单元3通过第二MOS开关单元8连接，电池升压输出单元3与主控单元4通过第三MOS开关单元9连接，主控单元4与第三MOS开关单元9的连接点作为所述锂电池管理电路的输出。

更为详细的结构示意图如图3所示，第一MOS开关单元7包括一个PMOS管101、一个三极管102和两个电阻103、104，其中，一个电阻103的一端和PMOS管101的源极与适配器1的输出端相连，电阻103的另一端与PMOS管101的栅极相连；另一电阻104的一端分别与主控单元4的第一IO口IO1和三极管102的基极相连，另一端接地；PMOS管101的漏极与电源管理单元2的输入相连，PMOS管101的栅极与三极管102的集电极相连，三极管的发射极接地。这里，三极管102的基极与主控单元4的IO1连接，当电池电压高于4.2V时，关断适配器输入与电源管理单元的连接。

第二MOS开关单元8包括一个PMOS管201、一个三极管202和两个电阻203、204，其中，一个电阻203的一端分别与主控单元4的第一AD段口AD1、PMOS管201的源极以及电源管理单元2的输出端相连，电阻203的另一端与PMOS管201的栅极相连；另一电阻204的一端分别与主控单元4的第二IO口IO2和三极管202的基极相连，另一端接地；PMOS管201的漏极与电池升压输出单3元的输入端相连，PMOS管201的栅极与三极管202的集电极相连，三极管202的发射极接地。这里，三极管202的基极与主控单元4的IO2连接，当电池电压低于3.0V时，关断电池升压输出单元与电池单元的连接，电池电压的侦测，由主控单元4的A/D段口AD1实现。

第三MOS开关单元9包括一个PMOS管301和两个电阻303、304，其中，一个电阻303的一端与适配器1的输出端相连，另一端接PMOS管301的栅极；另一个电阻304的一端与PMOS管301的栅极相连，另一端接地；PMOS管301的源极接电池升压输出单元3的输出端，PMOS管301的漏极与主控单元4相连。

本实用新型的锂电池管理电路通过一个数模转换口(AD口)，对锂电池(即电池单元6)电压进行侦测，通过对锂电池当前状态的判断，控制锂电池前后的两个MOS管的开关，以便中断锂电池的充电或放电状态，防止锂电池在异常使用状态下发生爆炸。

同时，输入电压，经电阻取样分压后，用于控制连接在升压单元3与主控单元4之间的MOS管，当输入电压停电，该MOS管导通，锂电池升压输出至系统，向系统供电。

这里的，主控单元4具体为8位或16位精简指令集单片计算机，PMOS管101、201的导通电压VGS(TH)大于负0.7V，电池升压输出单元为开关电源芯片。

为了减小系统在由外接电源供电状态时，锂电池的消耗，这里PMOS管301的截至状态漏电流IDSS小于25uA。

为了确保系统内个模块供电正常，保证系统供电在4.6V以上，这里，二极管402，为正向压降小于等于0.3V的肖特基二极管或锗二极管。

下面进行具体说明。

在适配器1供电状态，PMOS管301的栅极为5V，源极为4.7V，漏极和电话机系统功能单元为4.8V，PMOS管301的Isd为13uA，锂电池理论荷电保持时间为1074天，高于规格书标识28天。可减少单位时间电池充电次数，延长电池使用寿命。

在电池供电(停电)状态，PMOS管301的栅极为0V，源极为4.7V，PMOS管301的Vsd等于Isd×R(ds)ON等于0.01V，电话机系统功能单元为4.8V，电话机系统功能单元5最低输入电压为4.5V，预留电压裕度为0.3V，较充分。

当适配器1为供电状态时，锂电池输出电流为13uA，使单位时间电池充电次数减少，电池模块寿命增加。当锂电池电压高于4.2V，小于3.0V时，主控单元4将切断锂电池与其它关联模块的连接，使电池输入输出电流迅速减少，电池温度降低，迅速冷却，确保电池安全。

当适配器1供电时，输入5V 2A，经过二极管302向主控单元4和电话机系统功能单元5供电，主控单元4完成初始化后，将IO1、IO2置高，使PMOS管101、201导通，电源管理单元2与电池单元6连接，电池单元6与电池升压输出单元3相连接。此时电阻304取样电压5V，高于电池升压输出单元3输出的4.7V，PMOS管301不导通，电池不向系统供电。

当停电时，适配器1无输出，PMOS管301Vgs为负4.7V，管子导通，向系统供电。

当主控单元4侦测口AD1，侦测到电池电压高于4.2V或低于3.0V时，认为电池单元6进入过冲或过放状态，将IO1和IO2置低，将PMOS管101和201关断，电池无输入输出电流，迅速降温冷却。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种锂电池管理电路，包括适配器、电源管理单元、电池单元、电池升压输出单元、一个二极管以及主控单元，其特征在于，还包括，第一MOS开关单元、第二MOS开关单元和第三MOS开关单元，其中，适配器与电源管理单元通过第一MOS开关单元连接，电源管理单元与电池升压输出单元通过第二MOS开关单元连接，电池升压输出单元与主控单元通过第三MOS开关单元连接，主控单元与第三MOS开关单元的连接点作为所述锂电池管理电路的输出。

2.根据权利要求1所述的锂电池管理电路，其特征在于，所述的第一MOS开关单元包括一个PMOS管、一个三极管和两个电阻，其中，一个电阻的一端和PMOS管的源极与适配器的输出端相连，电阻的另一端与PMOS管的栅极相连；另一电阻的一端分别与主控单元的第一IO口和三极管的基极相连，另一端接地；PMOS管的漏极与电源管理单元的输入相连，PMOS管的栅极与三极管的集电极相连，三极管的发射极接地。

3.根据权利要求1所述的锂电池管理电路，其特征在于，所述的第二MOS开关单元包括一个PMOS管、一个三极管和两个电阻，其中，一个电阻的一端分别与主控单元的第一AD段口、PMOS管的源极以及电源管理单元的输出端相连，电阻的另一端与PMOS管的栅极相连；另一电阻的一端分别与主控单元的第二IO口和三极管的基极相连，另一端接地；PMOS管的漏极与电池升压输出单元的输入端相连，PMOS管的栅极与三极管的集电极相连，三极管的发射极接地。

4.根据权利要求2或3所述的锂电池管理电路，其特征在于，所述的第三MOS开关单元包括一个PMOS管和两个电阻，其中，一个电阻的一端与适配器的输出端相连，另一端接PMOS管的栅极；另一个电阻的一端与PMOS管的栅极相连，另一端接地；PMOS管的源极接电池升压输出单元的输出端，PMOS管的漏极与主控单元相连。

5.根据权利要求1所述的锂电池管理电路，其特征在于，所述的主控单元具体为8位或16位精简指令集单片计算机。

6.根据权利要求1所述的锂电池管理电路，其特征在于，所述的电池升压输出单元为开关电源芯片。

7.根据权利要求4所述的锂电池管理电路，其特征在于，所述的第三MOS开关单元的PMOS管的截至状态漏电流小于25uA。

8.根据权利要求4所述的锂电池管理电路，其特征在于，所述的二极管为正向压降小于等于0.3V的肖特基二极管或锗二极管。