CN203951175U - 一种基于锂电池保护板上ptc保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于锂电池保护板上PTC保护电路，包括多个阻容元件、PTC过流温度保护器、控制保护芯片和MOS开关电路，负载的两个输出端分别与控制保护芯片的第一端和MOS开关电路的第一端连接，控制保护芯片的第二端和MOS开关电路的第二端连接，控制保护芯片的第三端与PTC过流温度保护器的第一端连接，PTC过流温度保护器的第二端与锂电芯的第一端连接，MOS开关电路的第三端与锂电芯的第二端连接。本实用新型中增加PTC热敏电阻后，即使一次保护路失效或者温升较高时，PTC热敏电阻仍能对过充、过流、短路、超温等故障提供保护，保证电池在被误用或滥用的情况下，不致发生安全性问题。

Description

一种基于锂电池保护板上PTC保护电路

技术领域

本实用新型涉及锂电池保护板电路，实现电路过流温度保护，特别是涉及一种基于锂电池保护板上PTC保护电路。

背景技术

早期的电池采用保险丝或双金属片等作为在过流、短路、超温时的二次保护装置。但由于电池过流等故障往往是暂时性的，并不意味着电池的永久性损坏，保险丝不可恢复的缺点使电池制造商的质量保证成本增加；而双金属片虽然可以自恢复，但是会不停地动作/恢复，会导致触点早期疲劳磨损进而粘连从而失去保护作用，另外双金属片对于便携式设备对电池体积和重量方面的苛刻要求而言，体积和重量都较大。而高分子PTC以自恢复、低电阻以及不增加额外的体积要求的特点在为电池提供二次保护方面具有优势。尽管一次保护通常被认为是可靠的，但当静电放电电压过高或超温时可能损坏保护IC或MOS-FET，而且在短路时集成电路会发生振荡，同时多数IC+MOS-FET电路对充电、放电过电流的检测是间接的，并不能保证在电池的所有工作状态下都会提供过电流保护，保护的可靠性也降低了。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题而提供一种基于锂电池保护板上PTC保护电路。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于锂电池保护板上PTC保护电路，包括多个阻容元件，还包括PTC过流温度保护器、控制保护芯片和MOS开关电路，负载的两个输出端分别与所述控制保护芯片的第一端和所述MOS开关电路的第一端连接，所述控制保护芯片的第二端和所述MOS开关电路的第二端连接，所述控制保护芯片的第三端与所述PTC过流温度保护器的第一端连接，所述PTC过流温度保护器的第二端与所述锂电芯的第一端连接，所述MOS开关电路的第三端与所述锂电芯的第二端连接。

具体地，所述MOS开关电路包括两个过充电控制开关管,两个所述过充电控制开关管连接，所述过充电控制开关管内部设置有二极管，所述二极管正方向与放电回路的方向相同。

作为优选，所述过充电控制开关管为MOSFET管。

作为优选，所述PTC过流温度保护器为PTC热敏电阻。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型为一种基于锂电池保护板上PTC保护电路，保护电路中增加PTC后，即使一次保护路失效或者温升较高时，PTC热敏电阻仍能对过充、过流、短路、超温等故障提供保护，保证电池在被误用或滥用的情况下，不致发生安全性问题，且本实用新型方法简单，能够很好地被设计者掌握并应用到实际设计中。

附图说明

图1是本实用新型的电路图；

图2是本实用新型的结构框图；

图3是本实用新型的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

如图1所示，本实用新型为一种基于锂电池保护板上PTC保护电路，包括多个阻容元件、PTC过流温度保护器、控制保护芯片和MOS开关电路，负载的两个输出端分别与所述控制保护芯片的第一端和所述MOS开关电路的第一端连接，所述控制保护芯片的第二端和所述MOS开关电路的第二端连接，所述控制保护芯片的第三端与所述PTC过流温度保护器的第一端连接，所述PTC过流温度保护器的第二端与所述锂电芯的第一端连接，所述MOS开关电路的第三端与所述锂电芯的第二端连接。所述MOS开关电路包括两个过充电控制开关管,两个所述过充电控制开关管连接，所述过充电控制开关管内部设置有二极管，所述二极管正方向与放电回路的方向相同。所述过充电控制开关管为MOSFET管。所述PTC过流温度保护器为PTC热敏电阻。

PTC是Positive temperature coefficient的缩写，意即正温度系数电阻，(温度越高，阻值越大)，通俗的来讲，PTC就是一个半导体材料，而且这个半导体材料的正温度系数很大，PTC器件采用高分子材料聚合物，通过严格的工艺制成，由聚合物树酯基体及分布在里面的导电粒子组成，在正常情况下，导电粒子在树酯中构成导电通路，器件表现为低阻抗，电路中有过流发生时，流经PTC的大电流产生的热量使聚合物树酯基体体积臌胀，因而切断导电粒子间的连接，从而对电路的过流起保护作用。当故障解除后，方可自动恢复到初始状态，保证电路正常工作(如图3所示)

在实际应用当中，PTC经常是以热敏电阻的身份出现的，而锂电池保护板就是通过其中器件材料的大阻值，从而变相的成为断路，切断电流达到保护的作用，这样一解释，大家就会很容易的想到，PTC是锂电池保护板中一个很重要的元器件，主要的保护功能也是通过它来实现的。因为上面也已经提过，PTC是一个热敏电阻，所以当温度上升的时候，它的阻值就会随着温度的升高而升高，而当线路恢复正常，PTC的温度也会随之下降，其电阻也会随着温度的降低而降低，电路又可以重新恢复工作。这也就是锂电池保护板进行线路保护的一个基本原理，也正是因为这一特点，所以平时大家也称PTC为可复性保险丝，通俗的讲就是可以循环使用的保险丝。所以说PTC是锂电池组件中非常重要的部分，电池的安全也是依靠着PTC来支撑。当大电流经过PTC时，温度会急剧上升，从而电阻也会随之增大，以此方式保护电池电路。

本实用新型的工作原理如下所示：

一段有效(1)、保护板过放电保护控制原理:当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时HY2113内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.8V时HY2113将认为电芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V，AO3814内的开关管因第2脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的放电回路被切断，电芯将停止放电。保护板处于过放电状态并一直保持。等到保护板的P与P-间接上充电电压后，HY2113经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态，重新在第1脚输出高电压，使AO3814内的过放电控制管导通，即电芯的B-与保护板的P-又重新接上，电芯经充电器直接充电；(2)、保护板过充电保护控制原理:当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高，当电芯电压升高到4.28V时,HY2113将认为电芯电压已处于过充电电压状态，便立即断开第4脚的输出电压，使第3脚电压变为0V，AO3814内的开关管因第4脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的充电回路被切断，电芯将停止充电。保护板处于过充电状态并一直保持。等到保护板的P与P-间接上放电负载后，因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于4.08V时,HY2113停止过充电保护状态重新在第3脚输出高电压，使AO3814内的过充电控制管导通，即电芯的B-与保护板P-又重新接上，电芯又能进行正常的充放电；(3)、保护板短路保护控制原理:如图所示，在保护板对外放电的过程中，AO3814内的两个电子开关并不完全等效于两个机械开关，而是等效于两个电阻很小的电阻，并称为AO3814的导通内阻，每个开关的导通内阻约为30m\U03a9共约为60m\U03a9，加在G极上的电压实际上是直接控制每个开关管的导通电阻的大小当G极电压大于1V时，开关管的导通内阻很小(几十毫欧)，相当于开关闭合，当G极电压小于0.7V以下时，开关管的导通内阻很大(几MΩ)，相当于开关断开。电压UA就是AO3814的导通内阻与放电电流产生的电压，负载电流增大则UA必然增大,因UA0.006L×IUA又称为AO3814的管压降，UA可以简接表明放电电流的大小。上升到0.2V时便认为负载电流到达了极限值，于是停止第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V、AO3814内的放电控制管关闭，切断电芯的放电回路，将关断放电控制管。实现了过电流保护。

一段失效，PTC大电流高温保护原理：充电过程电流由P+、PTC、B+、B-、MOS至P-,随着电流的增大，则PTC温度急剧上升，即PTC内阻急剧增大，到PTC内阻无限大则电路断路，此时已达到过流保护状态，当温度降下来后，则内阻也随之减小，PTC恢复到正常状态，电路又可导通。放电过程电流由B+、PTC、P+、P-、MOS至B-,随着电流的增大，则PTC温度急剧上升，即PTC内阻急剧增大，到PTC内阻无限大则电路断路，此时已达到过流保护状态，当温度降下来后，则内阻也随之减小，PTC恢复到正常状态，电路又可导通。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于锂电池保护板上PTC保护电路，包括多个阻容元件，其特征在于：还包括PTC过流温度保护器、控制保护芯片和MOS开关电路，负载的两个输出端分别与所述控制保护芯片的第一端和所述MOS开关电路的第一端连接，所述控制保护芯片的第二端和所述MOS开关电路的第二端连接，所述控制保护芯片的第三端与所述PTC过流温度保护器的第一端连接，所述PTC过流温度保护器的第二端与所述锂电芯的第一端连接，所述MOS开关电路的第三端与所述锂电芯的第二端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于锂电池保护板上PTC保护电路，其特征在于：所述MOS开关电路包括两个过充电控制开关管,两个所述过充电控制开关管连接，所述过充电控制开关管内部设置有二极管，所述二极管正方向与放电回路的方向相同。

3.根据权利要求2所述的一种基于锂电池保护板上PTC保护电路，其特征在于：所述过充电控制开关管为MOSFET管。

4.根据权利要求1所述的一种基于锂电池保护板上PTC保护电路，其特征在于：所述PTC过流温度保护器为PTC热敏电阻。