CN207234432U - 充电保护电路及充电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供了一种充电保护电路及充电电路。一方面，本实用新型实施例提供的充电保护电路，包括保护芯片、第一开关电路、第二开关电路、电流检测电阻以及与所述第一开关电路连接的下拉电阻，其中：所述电流检测电阻、所述第一开关电路和所述第二开关电路连接并设置在被保护的电芯的第二端和第二充电输出端之间；所述保护芯片分别与所述电流检测电阻、所述第一开关电路、所述第二开关电路和所述电芯连接。本实用新型实施例通过一个保护芯片，来控制两个开关电路，实现对充电电芯的二级保护，在结构上更加简化，节省了一个IC芯片，因此有效节省了充电保护电路的成本，解决了现有技术中充电保护电路结构复杂、成本较高的问题。
Description
技术领域
本方案涉及电子技术领域，尤其涉及一种充电保护电路及充电电路。
背景技术
锂电池的安规项目中有一项强制过充测试。该测试中，要求模拟单一故障，把第一级保护电路的MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)场效应管(简称MOS管)短接，但由于保留了第二级MOS管，所以保护电路还具有保护功能。当再给电池组以2C和1C速率的恒定电流充电,在测试过程中自始至终提供一个充足的电压(6V×串数)来维持2C和1C速率时，过电压保护功能启动，切断主回路，使电池不起火，不爆炸，不漏液和不冒烟，满足安规要求。
请参考图1，其为现有技术中的充电保护电路的电路图。如图1所示，现有技术中的充电保护电路通过两个集成电路芯片(以下简称IC)和两组MOS管组成的开关实现两级保护，每一级保护电路由一组MOS管开关和控制该开关的IC组成，也就是双IC双MOS开关的结构。
实用新型内容
有鉴于此，本方案实施例提供了一种充电保护电路及充电电路，用以解决现有技术中充电保护电路结构复杂、成本较高的问题。
第一方面，本方案实施例提供一种充电保护电路，包括保护芯片、第一开关电路、第二开关电路、电流检测电阻以及与所述第一开关电路连接的下拉电阻，其中：
所述电流检测电阻、所述第一开关电路和所述第二开关电路连接并设置在被保护的电芯的第二端和第二充电输出端之间；
所述保护芯片分别与所述电流检测电阻、所述第一开关电路、所述第二开关电路和所述电芯连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括与所述第一开关电路连接的第一滤波电路，和/或，与所述第二开关电路连接的第二滤波电路。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一滤波电路包括两个串联的电容，和/或所述第二滤波电路包括两个串联的电容。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一开关电路包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管与所述保护芯片的放电控制输出端连接，所述第二MOS管与所述保护芯片的充电控制输出端连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二开关电路包括第三MOS管和第四MOS管，所述第三MOS管与所述保护芯片的放电控制输出端连接，所述第四MOS管与所述保护芯片的充电控制输出端连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻和所述第一电容设置在所述电芯的第一端和第二端之间，所述第一电阻的一端与所述电芯的第一端连接，所述第一电阻的另一端与所述保护芯片以及所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述电芯的第二端连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括第三滤波电路，所述第三滤波电路连接在第一充电输出端和所述第二充电输出端之间。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第三滤波电路包括第三电容和第四电容，所述第三电容的一端与所述第一充电输出端连接，另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端与所述第二充电输出端连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括与所述电流检测电阻连接的第四滤波电路。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括第二电阻，所述第二电阻的一端与所述保护芯片连接，所述第二电阻的另一端与所述第二充电输出端连接。
第二方面，本方案实施例提供一种充电电路，包括电芯、第一充电输出端、第二充电输出端和第一方面任一项所述的充电保护电路，所述电芯、所述第一充电输出端、所述第二充电输出端与所述充电保护电路连接。
本方案实施例具有如下有效效果：
本方案实施例通过一个保护芯片，来控制两个开关电路，实现对充电电芯的二级保护，不但在效果上起到了与现有技术中的双IC双MOS开关方案相同的保护效果，而且在结构上更加简化，节省了一个IC芯片，因此有效节省了充电保护电路的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本方案实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本方案的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有技术中的充电保护电路的电路图。
图2为本实用新型实施例提供的充电保护电路的示例电路图。
具体实施方式
为了更好的理解本方案的技术方案，下面结合附图对本方案实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本方案一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本方案保护的范围。
在本方案实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本方案。在本方案实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本实用新型实施例提供了一种充电保护电路，该充电保护电路包括保护芯片、第一开关电路、第二开关电路、电流检测电阻以及与第一开关电路连接的下拉电阻。其中，电流检测电阻、第一开关电路和第二开关电路连接并设置在被保护的电芯的第二端和第二充电输出端之间；保护芯片分别与电流检测电阻、第一开关电路、第二开关电路和电芯连接。
本实用新型实施例中的充电保护电路，使用一个保护芯片，该保护芯片通过电流检测电路检测充电电压和/或电流，进而根据检测结果控制第一开关电路和第二开关电路。也就是说，由同一个保护芯片同时对两个开关电路进行控制，实现对充电电路的二级保护。与现有技术中的充电保护电路相比，减少了一个保护芯片，但同样能够实现二级保护。
下面结合具体的电路图，对本实用新型实施例提供的充电保护电路的结构和原理做进一步详细说明。
图2为本实用新型实施例提供的充电保护电路的示例电路图。图2中虚线框内为充电保护电路。
如图2所示，本实施例中，充电保护电路包括保护芯片U1、第一开关电路Q1、第二开关电路Q2、电流检测电阻RS1以及与第一开关电路Q1连接的下拉电阻R3。
其中，电流检测电阻RS1、第一开关电路Q1和第二开关电路Q2连接并设置在被保护的电芯Cell1的负极和负充电输出端P-之间。保护芯片U1分别与电流检测电阻RS1、第一开关电路Q1、第二开关电路Q2和电芯Cell1连接。具体的连接关系是：保护芯片U1的电流检测端CS(对应的端口号是6)和负电源输入端VSS(对应的端口号是4)分别与电流检测电阻RS1的两端连接，保护芯片U1的放电控制输出端DO(对应的端口号是3)分别与第一开关电路Q1的放电受控端(在图2中为Q1中左边MOS管的栅极)和第二开关电路Q2的放电受控端(在图2中为Q2中左边MOS管的栅极)连接，保护芯片U1的充电控制输出端CO(对应的端口号是2)分别与第一开关电路Q1的充电受控端(在图2中为Q1中右边MOS管的栅极)和第二开关电路Q2的充电受控端(在图2中为Q2中右边MOS管的栅极)连接，保护芯片U1的负电源输入端VSS还与电芯Cell1的负极连接。下拉电阻R3的一端与第一开关电路Q1的输出端(在图2中为Q1中左边MOS管的源极)连接，下拉电阻R3的另一端与第一开关电路Q1的输入端(在图2中为Q1中右边MOS管的漏极)连接。
需要说明的是，当第一开关电路Q1和第二开关电路Q2中的MOS管同时关闭时，由于R3的作用，连接在Q1和Q2之间的电位将被拉低为低电平，因此当系统端充/放电恢复正常时，Q1和Q2可同时导通，整个电路可恢复正常工作。如果未设置下拉电阻R3，当充电保护电路启动保护，Q1和Q2中的MOS管同时关闭时，连接在Q1和Q2之间的电位悬空，电位不确定，这将导致在系统端充/放电恢复正常时，Q1和Q2中的MOS管无法打开，保护无法恢复，电路被锁死。可见，下拉电阻R3在图2所示的充电保护电路中起到至关重要的作用。
参见图2，充电保护电路还可以包括第一滤波电路，该第一滤波电路包括电容C5和电容C6，电容C5与电容C6串联，该第一滤波电路的一端与第一开关电路Q1的输出端(在图2中为Q1中左边MOS管的源极)连接，该第一滤波电路的另一端与第一开关电路Q1的输入端(在图2中为Q1中右边MOS管的漏极)连接，用于对第一开关电路Q1进行滤波。采用两个电容组成的串联电路对第一开关电路Q1进行滤波，其好处是，即使其中任一电容短路，另一电容也可起到对第一开关电路Q1滤波的作用，相比于只设置一个电容的滤波电路的安全性、可靠性更高。
需要说明的是，在本实用新型其他实施例中，用于对第一开关电路Q1进行滤波的第一滤波电路也可以只包括一个电容，本实施例在此不作任何限定。
参见图2，充电保护电路还可以包括第二滤波电路，该第二滤波电路包括电容C7和电容C8，电容C7与电容C8串联，该第二滤波电路的一端与第二开关电路Q2的输出端(在图2中为Q2中左边MOS管的源极)连接，该第二滤波电路的另一端与第二开关电路Q2的输入端(在图2中为Q2中右边MOS管的漏极)连接，用于对第二开关电路Q2进行滤波。这里也是利用两个电容组成滤波电路，使得安全性、可靠性更高。
需要说明的是，在本实用新型其他实施例中，用于对第二开关电路Q2进行滤波的第二滤波电路也可以只包括一个电容，本实施例在此不作任何限定。
参见图2，第一开关电路Q1可以包括第一MOS管(Q1中左边的MOS管)和第二MOS管(Q1中右边的MOS管)，可选地，第一MOS管的漏极可与第二MOS管的源极连接，第一MOS管的栅极与保护芯片U1的放电控制输出端DO连接，第二MOS管的栅极与保护芯片U1的充电控制输出端CO连接。
参见图2，第二开关电路Q2可以包括第三MOS管(Q2中左边的MOS管)和第四MOS管(Q2中右边的MOS管)，可选地，第三MOS管的漏极可与第四MOS管的源极连接，第三MOS管的栅极与保护芯片U1的放电控制输出端DO连接，第四MOS管的栅极与保护芯片U1的充电控制输出端CO连接。
参见图2，充电保护电路还可以包括电阻R1和电容C3，电阻R1和电容C3设置在电芯Cell1的正极和负极之间，电阻R1的一端与电芯Cell1的正极连接，电阻R1的另一端与保护芯片U1的正电源输入端VDD以及电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电芯Cell1的负极连接。
其中，一方面，电阻R1和电容C3可以组成RC滤波电路，对电路起滤波和稳定作用。另一方面，电阻R1能够阻止大电流损坏保护芯片U1。
进一步地，充电保护电路中还可以包括用于对输出进行滤波的输出滤波电路。参见图2，可选地，输出滤波电路可以包括电容C1和电容C4，电容C1的一端与正充电输出端P+连接，另一端与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与负充电输出端P-连接。电容C1和电容C4组成输出滤波电路，能够对信号进行滤波处理。
参见图2，充电保护电路还可以包括与电流检测电阻RS1连接的电容C2，具体地，电流检测电阻RS1可与电容C2并联。电容C2用于对电流检测电阻RS1的两端电压进行滤波。
参见图2，充电保护电路还可以包括电阻R2，电阻R2的一端与保护芯片U1的V-端(对应的端口号是1)连接，另一端与负充电输出端P-连接。
下面以图2为例，说明充电保护电路的工作原理：
在正常工作时，保护芯片U1的DO端和CO端输出高电平，该高电平使得第一开关电路Q1和第二开关电路Q2中的MOS管处于导通状态，主回路被导通，电芯Cell1可以正常充放电。
当系统端出现过充电压或过充电流时，保护芯片U1的CO端输出低电平，该低电平同时使得第一开关电路Q1中的第二MOS管和第二开关电路Q2中的第四MOS管关闭，主回路被切断，启动保护功能。当系统端充电电压或充电电流恢复正常时，CO端输出高电平，下拉电阻R3将第一开关电路Q1和第二开关电路Q2的MOS管之间的电压稳定为低电平，所以第一开关电路Q1和第二开关电路Q2可以同时导通，主回路恢复正常。
同理，当系统端出现过放电压或过放电流时，保护芯片U1的DO端输出低电平，该低电平同时使得第一开关电路Q1中的第一MOS管和第二开关电路Q2中的第三MOS管关闭，主回路被切断，启动保护功能。当系统端放电电压或放电电流恢复正常时，DO端也输出高电平，下拉电阻R3将第一开关电路Q1和第二开关电路Q2的MOS管之间的电压稳定为低电平，所以第一开关电路Q1和第二开关电路Q2可以同时导通，主回路恢复正常。
可见，该充电保护电路巧妙地应用R3下拉电阻来稳定两个MOS之间的电压，从而可以使两个开关电路同时起到保护作用，实现二级保护。
本实用新型实施例提供的充电保护电路，通过一个保护芯片，来控制两个开关电路，实现对充电电芯的二级保护，不但在效果上起到了与现有技术中的双IC双MOS开关方案相同的保护效果，而且在结构上更加简化，节省了一个IC芯片，因此有效节省了充电保护电路的成本。
本实用新型实施例还提供了一种充电电路，该充电电路可以包括电芯、第一充电输出端、第二充电输出端以及充电保护电路，其中，电芯、第一充电输出端、第二充电输出端与充电保护电路连接。这里的充电保护电路为前述实施例中的任意一种充电保护电路。
例如，图2的整个电路图可以看作是一个包括充电保护电路的充电电路。
本实用新型实施例提供的充电电路，采用了结构更加简单，并且成本更低的充电保护电路，因此整个充电电路结构也得到了简化，从而使得整个充电电路的成本更低。
以上所述仅为本方案的较佳实施例而已，并不用以限制本方案，凡在本方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本方案保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种充电保护电路，其特征在于，包括保护芯片、第一开关电路、第二开关电路、电流检测电阻以及与所述第一开关电路连接的下拉电阻，其中：
所述电流检测电阻、所述第一开关电路和所述第二开关电路连接并设置在被保护的电芯的第二端和第二充电输出端之间；
所述保护芯片分别与所述电流检测电阻、所述第一开关电路、所述第二开关电路和所述电芯连接。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括与所述第一开关电路连接的第一滤波电路，和/或，与所述第二开关电路连接的第二滤波电路。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一开关电路包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管与所述保护芯片的放电控制输出端连接，所述第二MOS管与所述保护芯片的充电控制输出端连接。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二开关电路包括第三MOS管和第四MOS管，所述第三MOS管与所述保护芯片的放电控制输出端连接，所述第四MOS管与所述保护芯片的充电控制输出端连接。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻和所述第一电容设置在所述电芯的第一端和第二端之间，所述第一电阻的一端与所述电芯的第一端连接，所述第一电阻的另一端与所述保护芯片以及所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述电芯的第二端连接。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第三滤波电路，所述第三滤波电路连接在第一充电输出端和所述第二充电输出端之间。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第三滤波电路包括第三电容和第四电容，所述第三电容的一端与所述第一充电输出端连接，另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端与所述第二充电输出端连接。
8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括与所述电流检测电阻连接的第四滤波电路。
9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第二电阻，所述第二电阻的一端与所述保护芯片连接，所述第二电阻的另一端与所述第二充电输出端连接。
10.一种充电电路，其特征在于，包括电芯、第一充电输出端、第二充电输出端和权利要求1～9任一项所述的充电保护电路，所述电芯、所述第一充电输出端、所述第二充电输出端与所述充电保护电路连接。
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