CN206250757U - 锂电池防爆保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的锂电池防爆保护电路包括电池单元、第一保护电路及电源；第一保护电路包括第一控制电路和第一开关元件组；锂电池防爆保护电路还包括第二保护电路、第三保护电路和运算放大电路，第二保护电路包括第二控制电路和第二放电开关元件，第三保护电路包括第三控制电路和第三放电开关元件；第二控制电路的正电压接线端与第三控制电路的正电压接线端连接，第二控制电路的正电压接线端与运算放大电路的输出端连接，电源的正极端与运算放大电路正极输入端连接，加入运算放大电路对第二保护电路以及第三保护电路进行降压输入，实现第二控制电路以及第二放电开关元件对单节锂电池的过充过放保护和对开关元件的过流保护，进一步提高防爆性能。

Description

锂电池防爆保护电路

技术领域

本实用新型涉及锂电池防爆技术领域，具体地涉及一种锂电池防爆保护电路。

背景技术

现有的锂电池防爆保护电路为双节锂电池保护电路，双节锂电池保护电路包括电池组、电源和保护电路，保护电路包括有一个控制电路以及连接在控制电路控制输出端的第一开关元件组，第一开关元件组的源极和漏极均连接在电源的负极端上，控制电路可发送控制信号至第一开关元件组，使第一开关元件断开，以实现双节电池的检测与过充过放保护。

而现有的双节锂电池保护电路无法实现高精度检测与防爆保护。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有单节锂电池检测保护功能的锂电池防爆保护电路。

本实用新型提供的锂电池防爆保护电路包括电池单元、第一保护电路及电源；第一保护电路包括第一控制电路以及第一开关元件组；第一控制电路的正电压接线端与电源的正极端连接，第一开关元件组连接于第一控制电路与电源的负极端之间；锂电池防爆保护电路还包括第二保护电路、第三保护电路和运算放大电路，第二保护电路包括第二控制电路以及第二放电开关元件，第三保护电路包括第三控制电路以及第三放电开关元件；第二放电开关元件连接于第二控制电路与电源的负极端之间，第三放电开关元件连接于第三控制电路与电源的负极端之间；第二控制电路的正电压接线端与第三控制电路的正电压接线端连接，且第二控制电路的正电压接线端与运算放大电路的输出端连接，电源的正极端与运算放大电路正极输入端连接。

由上述方案可见，第一保护电路提供双节锂电池的过充断电保护、过放断电保护外以及过电流断电保护外，设置第二保护电路以及第三保护电路并加入运算放大电路对第二保护电路以及第三保护电路进行降压输入，实现单节锂电池的过充过放保护，且过流检测精度高，进一步提高防爆性能。

进一步的方案是，第一控制电路包括第一IC芯片，第一开关元件组连接在第一IC芯片的放电控制输出端上和充电控制输出端上，第一IC芯片的正电压接线端与电源的正极端连接；第二控制电路包括第二IC芯片，第二放电开关元件的栅极连接在第二IC芯片的放电控制输出端上，运算放大电路连接于第二IC芯片的正电压接线端与电源的正极端之间；第二控制电路包括第三IC芯片，第三放电开关元件的栅极连接在第三IC芯片的放电控制输出端上，运算放大电路连接于第三IC芯片的正电压接线端与电源的正极端之间。

进一步的方案是，第一开关元件组包括第一充电开关元件和第一放电开关元件，第一充电开关元件连接于第一IC芯片的充电控制输出端与电源的负极端之间，第一放电开关元件连接于第一IC芯片的放电控制输出端与电源的负极端之间，第一放电开关元件的漏极与第一充电开关元件的漏极连接。

由上可见，共漏极设置的第一放电开关元件与第一充电开关元件能实现电池放电状态或是充电状态下的电路开关功能。

进一步的方案是，第一IC芯片的检测电压端与电源的负极端之间连接有第一检测电阻，第二IC芯片的检测电压端与电源的负极端之间连接有第二检测电阻，第三IC芯片的检测电压端与电源的负极端之间连接有第三检测电阻。

由上可见，检测电压端通过检测电阻得出开关元件上的压差值，并通过检测电压端设置的检测电压与压差值对比，若压差值大于检测电压，IC芯片则发送控制信号至开关元件处并使开关元件阻截，实现过电流保护。

进一步的方案是，第一充电开关元件的源极和第一放电开关元件的源极之间连接有第一电容组，第二放电开关元件的源极和第三放电开关元件的漏极之间连接有第二电容组。

由上可见，第一电容组和第二电容组分别为第一开关元件组和第二放电开关元件、第三放电开关元件消除反向电动势，防止开关元件损坏。

进一步的方案是，第一充电开关元件、第一放电开关元件、第二放电开关元件和第三放电开关元件均为N沟道MOS管。

进一步的方案是，第一IC芯片为R5460N208AA型号双节锂电池保护芯片。

更进一步的方案是，第二IC芯片和所述第三IC芯片均为NT1715A型锂电池保护芯片。

再进一步的方案是，运算放大电路包括有S-89120ANC集成电路IC芯片。

附图说明

图1为本实用新型锂电池防爆保护电路实施例隐藏运算放大电路的电路结构图。

图2为本实用新型锂电池防爆保护电路实施例中运算放大电路的电路结构图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1和图2，图1为锂电池防爆保护电路实施例隐藏运算放大电路的电路结构图，图2为运算放大电路的电路结构图，图1和图2组成完整的锂电池防爆保护电路的电路结构图。锂电池防爆保护电路主要由第一保护电路100、第二保护电路200以及第三保护电路300组成，电源400的正极端P+通过正极线路10连接到电池组500的正极端B+，电池组500的负极端B-通过负极线路20连接到电源400的负极端P-，以形成电池组500和电源400之间的电流回路。

第一保护电路100包括第一控制电路和第一开关元件组，第一控制电路包括有第一IC芯片U1，第一IC芯片U1为R5460N208AA型号双节锂电池保护芯片；第一开关元件组包括第一充电开关元件Q101和第一放电开关元件Q1，第一充电开关元件Q101和第一放电开关元件Q1均为N沟道MOS管，第一充电开关元件Q101的栅极端连接到第一IC芯片U1的充电控制输出端COUT上，第一放电开关元件Q1的栅极端连接到第一IC芯片U1的放电控制输出端DOUT上，且第一充电开关元件Q101的漏极和第一放电开关元件Q1的漏极互相连接，且第一充电开关元件Q101的源极和漏极以及第一放电开关元件Q1的源极和漏极均连接在负极线路20上。优选的是，在第一放电开关元件Q1的源极端和第一充电开关电路Q101的源极端之间连接有第一电容组，第一电容组包括串联的第九电容C9和第十电容C10。

在负极线路20与第一IC芯片U1的检测电压端V-之间连接有第一检测电阻R8，用于检测控第一充电开关元件Q101以及第一放电开关元件Q1的压降情况，以提供过流保护；第一IC芯片的正电压接线端VDD通过电阻R2连接到正极线路10上，第一IC芯片的负电压接线端VSS接地。

第二保护电路200和第三保护电路300分别为二级保护电路和三级保护电路，第二保护电路200包括第二控制电路和第二放电开关元件Q2，第二控制电路包括有第二IC芯片U2，第二IC芯片U2为NT1715A型锂电池保护芯片，第二放电开关元件Q2为N沟道MOS管。第二放电开关元件Q2的源极和漏极均连接在负极线路20上，第二放电开关元件Q2的栅极端连接在第二IC芯片U2的放电控制输出端DOUT上，第二保护电路200的正压电接线端VDD通过电阻R3连接到接入点VDD1处，第二保护电路200的负电压接线端VSS连接到参考地GND3处。第二IC芯片U2的检测电压端V-通过第二检测电阻R4连接到负极线路20上。

第三保护电路300与第二保护电路200结构相同，第三保护电路300包括第三控制电路和第三放电开关元件Q3，第三控制电路包括有第三IC芯片U3，第三IC芯片U3为NT1715A型锂电池保护芯片，第三放电开关元件Q3为N沟道MOS管。第三放电开关元件Q3的源极和漏极均连接在负极线路20上，第三放电开关元件Q3的栅极端连接在第三IC芯片U3的放电控制输出端DOUT上，第三保护电路300的正压电接线端VDD通过电阻R5连接到接入点VDD1处，第三保护电路300的负电压接线端VSS连接到参考地GND3处。第三IC芯片U3的检测电压端V-通过第三检测电阻R6连接到负极线路20上。

优选的是，在第二放电开关元件Q2极和第三放电开关元件Q3极之间连接有第二电容组，第二电容组包括串联的电容C14和电容C15。

参见图2，运算放大电路600基于运算放大器U4A，运算放大器U4A的正极输入端与电池组500的正极端B+之间串接一个电阻R10，且运算放大器U4A的正极输入端与参考地GND3之间串接一个电阻12，运算放大器U4A的负极输入端与运算放大器U4A的输出端连接，运算放大器U4A的输出端连接到接入点VDD1处。运算放大电路600通过并联的电阻R10和电阻R12实现降压输出，而运算放大器U4A的输出端通过接入点VDD1连接到第二保护电路200的正压电接线端VDD和第三保护电路300的正压电接线端VDD，以实现对第二保护电路200和第三保护电路300的供电。

第一保护电路100中的第一放电开关元件Q1和第一充电开关元件Q101均为高电平导通，低电平截止，当第一IC芯片U1检测到电池组500的充电电压大于保护电压时，第一IC芯片U1充电控制输出端COUT则发送低电平信号，使第一充电开关元件Q101阻截，充电停止；当第一IC芯片U1检测到电池组500的放电电压小于保护电压时，第一IC芯片U1的放电控制输出端DOUT则发送低电平信号，使第一放电开关元件Q1阻截，电池组放电停止；同时，第一IC芯片的检测电压端V-获取第一放电开关元件Q1的压差和第一充电开关元件Q101处的压差，进而实现对第一放电开关元件Q1和第一充电开关元件Q101的过电流保护。

第二IC芯片U2和第三IC芯片U3均为单节电池保护IC芯片，因此通过运算放大电路600的降压输入使第二IC芯片U2和第三IC芯片U3满足使用条件，在运算放大电路600中，输出电压紧于输出电压和分压电阻有关，其精度和稳定性较高，第二保护电路200和第三保护电路300通过运算放大电路600获得单节电池的电压值，并对单节电池进行电压检测保护。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，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变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.锂电池防爆保护电路，包括：

电池单元、第一保护电路及电源；

所述第一保护电路包括第一控制电路以及第一开关元件组；

所述第一控制电路的正电压接线端与所述电源的正极端连接，所述第一开关元件组连接于所述第一控制电路与所述电源的负极端之间；

其特征在于：

所述锂电池防爆保护电路还包括第二保护电路、第三保护电路和运算放大电路，所述第二保护电路包括第二控制电路以及第二放电开关元件，所述第三保护电路包括第三控制电路以及第三放电开关元件；

所述第二放电开关元件连接于所述第二控制电路与所述电源的负极端之间，所述第三放电开关元件连接于所述第三控制电路与所述电源的负极端之间；

所述第二控制电路的正电压接线端与所述第三控制电路的正电压接线端连接，且所述第二控制电路的正电压接线端与所述运算放大电路的输出端连接，所述电源的正极端与所述运算放大电路正极输入端连接。

2.根据权利要求1所述的锂电池防爆保护电路，其特征在于：

所述第一控制电路包括第一IC芯片，所述第一开关元件组连接在所述第一IC芯片的放电控制输出端上和充电控制输出端上，所述第一IC芯片的正电压接线端与所述电源的正极端连接；

所述第二控制电路包括第二IC芯片，所述第二放电开关元件的栅极连接在所述第二IC芯片的放电控制输出端上，所述运算放大电路连接于所述第二IC芯片的正电压接线端与所述电源的正极端之间；

所述第二控制电路包括第三IC芯片，所述第三放电开关元件的栅极连接在所述第三IC芯片的放电控制输出端上，所述运算放大电路连接于所述第三IC芯片的正电压接线端与所述电源的正极端之间。

3.根据权利要求2所述的锂电池防爆保护电路，其特征在于：

所述第一开关元件组包括第一充电开关元件和第一放电开关元件，所述第一充电开关元件连接于所述第一IC芯片的充电控制输出端与所述电源的负极端之间，所述第一放电开关元件连接于所述第一IC芯片的放电控制输出端与所述电源的负极端之间，所述第一放电开关元件的漏极与所述第一充电开关元件的漏极连接。

4.根据权利要求3所述的锂电池防爆保护电路，其特征在于：

所述第一IC芯片的检测电压端与所述电源的负极端之间连接有第一检测电阻，所述第二IC芯片的检测电压端与所述电源的负极端之间连接有第二检测电阻，所述第三IC芯片的检测电压端与所述电源的负极端之间连接有第三检测电阻。

5.根据权利要求4所述的锂电池防爆保护电路，其特征在于：

所述第一充电开关元件的源极和所述第一放电开关元件的源极之间连接有第一电容组，所述第二放电开关元件的源极和所述第三放电开关元件的漏极之间连接有第二电容组。

6.根据权利要求5所述的锂电池防爆保护电路，其特征在于：

所述第一充电开关元件、所述第一放电开关元件、所述第二放电开关元件和所述第三放电开关元件均为N沟道MOS管。

7.根据权利要求2至6任一项所述的锂电池防爆保护电路，其特征在于：

所述第一IC芯片为R5460N208AA型号双节锂电池保护芯片。

8.根据权利要求2至6任一项所述的锂电池防爆保护电路，其特征在于：

所述第二IC芯片和所述第三IC芯片均为NT1715A型锂电池保护芯片。

9.根据权利要求2至6任一项所述的锂电池防爆保护电路，其特征在于：

所述运算放大电路包括有S-89120ANC集成电路IC芯片。