CN202474831U

CN202474831U - 一种锂电池保护电路

Info

Publication number: CN202474831U
Application number: CN2011205373876U
Authority: CN
Inventors: 余敏; 李润朝
Original assignee: Huizhou Blueway Electronic Co Ltd
Current assignee: Huizhou Blueway Electronic Co Ltd
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2021-12-21

Abstract

本实用新型涉及一种锂电池保护电路，包括用于一串锂电池保护电路的控制芯片U1，位于电源主回路的场效应管Q6，其中电池的正极接电源正端，电池的负极通过场效应管Q6的源极、漏极接电源负端，还包括与控制芯片U1连接的分压电路，由控制芯片U1控制的用于控制场效应管Q6的场效应管驱动电路，连接于电源主回路和控制芯片U1间的电流检测电路，短路保护电路。本实用新型基于现有技术中一串锂电池保护电路的控制芯片通过改进设计出可根据实际需要将保护电路应用于多串锂电池的保护，同时可以过流保护值和过流保护延时、短路保护值和短路保护延时的保护电路，对比采用MCU单片机的方案具有方案原理结构简洁、可靠性高、成本低等优点。

Description

一种锂电池保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种保护电路，尤其是一种锂电池保护电路。

背景技术

电动产品为了方便操作，对安全性、便携性、成本等有着诸多的要求，尤其是在电池方面。锂电池具有体积小、容量大、无记忆性、放电倍率高等特点，广泛应用于电动产品中。电动产品具有工作电流尤其是开机瞬间电流比较大的特点，需要电路能够调整放电、过流保护及短路保护的电流大小及其延时，同时保护之后又可以迅速恢复放电状态。为了适应电动产品的以上特性，电动产品电池的放电安全性也非常重要，需要对其提供过放电压保护。

目前电动产品行业在多串锂电池总体保护电路应用上，没有专门用于三串以上的锂电池总体保护的芯片，通常在设计三串以上的锂电池整体保护电路时需要依靠MCU单片机控制方案来实现。但采用MCU单片机控制方案存在实施电路复杂、需要编写程序、设计成本和生产成本都较高。

现有技术中，一串锂电池保护电路原理图如图1所示：

该保护电路中，采用S-8261系列芯片作为保护电路的控制芯片U1，控制芯片U1的正电源输入端VDD通过电阻R1接电池的正极、负电源输入端VSS接电池的负极同时接地、放电控制端DO接场效应管FET1的栅极、充电控制端CO接场效应管FET2的栅极、过电流检测端VM通过电阻R2接电源主回路输出端；

控制芯片U1的正电源输入端VDD和负电源输入端VSS间串联有电容C1；

场效应管FET1、场效应管FET2设置于电源主回路中，并位于电池的负极与电源负端。

工作原理：控制芯片U1通过监视连接在VDD－VSS间的电池的电压及VM－VSS间的电压差而控制充电和放电。

具体的，场效应管FET1为放电控制开关管，场效应管FET2为充电控制开关管。电池电压在过放电检测电压（VDL）以下时通过放电控制端DO控制场效应管FET1关断实现过放保护功能，电池电压在过充电检测电压（VCU）以上时通过充电控制端CO控制场效应管FET2关断实现过充保护功能，过电流检测端VM的电压在充电器检测电压（VCHA）以上且在过电流检测电压（VIOV1）以上时通过放电控制端DO控制场效应管FET1关断实现过流保护、短路保护功能。正常时场效应管FET2和场效应管FET1均打开，这时电池可以进行正常的充电和放电。

该一串锂电池保护电路，由于控制芯片参数已固定，所以不能直接用于多串锂电池保护电路。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于一串锂电池保护电路的控制芯片设计的可用于多串锂电池的保护电路。

为解决上述技术问题，本实用新型通过以下方案实现：一种锂电池保护电路，包括用于一串锂电池保护电路的控制芯片U1，位于电源主回路的场效应管Q6，其中电池的正极接电源正端，电池的负极通过场效应管Q6的源极、漏极接电源负端，还包括与控制芯片U1连接的分压电路，由控制芯片U1控制的用于控制场效应管Q6的场效应管驱动电路，可调整过流保护值和过流保护延时的连接于电源主回路和控制芯片U1间的电流检测电路，可调整短路保护值和短路保护延时的短路保护电路。

进一步的，所述的分压电路包括电阻R2，电阻R2的一端接锂电池的正极、另一端依次串联电阻R5、电阻R14、电阻R17，电阻R17的另一端接锂电池的负极。

进一步的，所述的场效应管驱动电路包括PNP型场效应管Q4，场效应管Q4的栅极通过电阻R8连接至控制芯片U1放电控制端DO、源极接电池负极、漏极接电阻R6，电阻R6另一端通过电阻R1连接至电池正极，电阻R6另一端接NPN型场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极接电池正极、漏极接电阻R7，电阻R7另外一端通过电阻R15接PNP型场效应管Q6的源极，电阻R7的另外一端通过电阻R13接场效应管Q6的栅极，场效应管Q6的源极接电池负极、漏极接电源负端。

进一步的，所述的电流检测电路包括电阻R18、电阻R9，电阻R18的一端接电源负端、另一端接控制芯片过电流检测端VM，电阻R9的一端接电池负极、另一端接控制芯片过电流检测端VM，还包括并联的电容C6、C8、C10，并联电容的一端接电池负极、另一端接控制芯片过流检测端VM。

进一步的，所述的短路保护电路包括电阻R19、电阻R21，电阻R19的一端接电源负端、另一端接二极管D4的正极，二极管D4负极接电阻R12、电容C9、电阻R16，电阻R12另外一端接三极管Q3，电容C9、电阻R16的另外一端接电池负极，电阻R21一端接电源负端、另一端接电池负极。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种锂电池保护电路，基于现有技术中一串锂电池保护电路的控制芯片通过改进设计出可用于多串锂电池的保护电路，该方案对比采用MCU单片机的方案具有方案原理结构简洁、可靠性高、成本低等有点。

附图说明

图1为现有技术中一串锂电池保护电路原理图。

图2为本实用新型锂电池保护电路部分电路原理图。

图3为本实用新型锂电池保护电路另外部分电路原理图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员的理解，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

参照图2、3，一种锂电池保护电路，包括用于一串锂电池保护电路的控制芯片U1，位于电源主回路的场效应管Q6，其中电池的正极接电源正端，电池的负极通过场效应管Q6的源极、漏极接电源负端，还包括与控制芯片U1连接的分压电路，由控制芯片U1控制的用于控制场效应管Q6的场效应管驱动电路，可调整过流保护值和过流保护延时的连接于电源主回路和控制芯片U1间的电流检测电路，可调整短路保护值和短路保护延时的短路保护电路。

所述的分压电路包括电阻R2，电阻R2的一端接锂电池的正极、另一端依次串联电阻R5、电阻R14、电阻R17，电阻R17的另一端接锂电池的负极。

所述的场效应管驱动电路包括PNP型场效应管Q4，场效应管Q4的栅极通过电阻R8连接至控制芯片U1放电控制端DO、源极接电池负极、漏极接电阻R6，电阻R6另一端通过电阻R1连接至电池正极，电阻R6另一端接NPN型场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极接电池正极、漏极接电阻R7，电阻R7另外一端通过电阻R15接PNP型场效应管Q6的源极，电阻R7的另外一端通过电阻R13接场效应管Q6的栅极，场效应管Q6的源极接电池负极、漏极接电源负端。

所述的电流检测电路包括电阻R18、电阻R9，电阻R18的一端接电源负端、另一端接控制芯片过电流检测端VM，电阻R9的一端接电池负极、另一端接控制芯片过电流检测端VM，还包括并联的电容C6、C8、C10，并联电容的一端接电池负极、另一端接控制芯片过流检测端VM。

所述的短路保护电路包括电阻R19、电阻R21，电阻R19的一端接电源负端、另一端接二极管D4的正极，二极管D4负极接电阻R12、电容C9、电阻R16，电阻R12另外一端接三极管Q3，电容C9、电阻R16的另外一端接电池负极，电阻R21一端接电源负端、另一端接电池负极。

具体工作时：

调节分压电路中，通过调节电阻R5、电阻R14、电阻R17，电阻R17的参数使控制芯片U1的正电源输入端VDD与负电源输入端VSS之间的电压满足控制芯片U1的工作要求。

场效应管驱动电路中，为适用于多串锂电池的保护，需将电源主回路的开关管设置成大功率，本示例中，PNP型场效应管Q6作为大功率开关管设置于放电电源主回路中。控制芯片U1放电控制端DO通过电阻R8控制PNP型场效应管Q4导通，此时NPN型场效应管Q1因栅极被电阻R1、电阻R6拉低而导通，进而电池的电压通过场效应管Q1、电阻R7、电阻R15、电阻R13加载至PNP型场效应管Q6，将场效应管Q6导通。

电流检测电路中，通过调整电阻R18和电阻R9的参数可调整过流保护值，通过调整电容C6、电容C8、电容C10的参数可调整过流保护延时，从而满足不同的过流保护值和过流保护延时的需求。

短路保护电路中，通过电阻R19、二极管D4、电阻R12、电阻R16、电容C9控制三极管Q3实现短路保护。通过调整电阻R19、电阻R21的参数可以调整短路保护值，通过调整C9的参数可以调整短路保护延时。

本实用新型提供的一种锂电池保护电路，可根据实际需要将保护电路应用于多串锂电池的保护，同时可以过流保护值和过流保护延时、短路保护值和短路保护延时。

以上为本实用新型的某些具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，任何显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种锂电池保护电路，包括用于一串锂电池保护电路的控制芯片U1，位于电源主回路的场效应管Q6，其中电池的正极接电源正端，电池的负极通过场效应管Q6的源极、漏极接电源负端，其特征在于：还包括与控制芯片U1连接的分压电路，由控制芯片U1控制的用于控制场效应管Q6的场效应管驱动电路，可调整过流保护值和过流保护延时的连接于电源主回路和控制芯片U1间的电流检测电路，可调整短路保护值和短路保护延时的短路保护电路。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：所述的分压电路包括电阻R2，电阻R2的一端接锂电池的正极、另一端依次串联电阻R5、电阻R14、电阻R17，电阻R17的另一端接锂电池的负极。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：所述的场效应管驱动电路包括PNP型场效应管Q4，场效应管Q4的栅极通过电阻R8连接至控制芯片U1放电控制端DO、源极接电池负极、漏极接电阻R6，电阻R6另一端通过电阻R1连接至电池正极，电阻R6另一端接NPN型场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极接电池正极、漏极接电阻R7，电阻R7另外一端通过电阻R15接PNP型场效应管Q6的源极，电阻R7的另外一端通过电阻R13接场效应管Q6的栅极，场效应管Q6的源极接电池负极、漏极接电源负端。

4.根据权利要求3所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：所述的电流检测电路包括电阻R18、电阻R9，电阻R18的一端接电源负端、另一端接控制芯片过电流检测端VM，电阻R9的一端接电池负极、另一端接控制芯片过电流检测端VM，还包括并联的电容C6、C8、C10，并联电容的一端接电池负极、另一端接控制芯片过流检测端VM。

5.根据权利要求4所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：所述的短路保护电路包括电阻R19、电阻R21，电阻R19的一端接电源负端、另一端接二极管D4的正极，二极管D4负极接电阻R12、电容C9、电阻R16，电阻R12另外一端接三极管Q3，电容C9、电阻R16的另外一端接电池负极，电阻R21一端接电源负端、另一端接电池负极。