CN207234470U - 快充保护电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种快充保护电路及电子设备，包括：保护模块、处理模块和检测模块，所述处理模块接收所述检测模块检测的所述电路的输出负端子P‑和输入负端子B‑间的实时电流值并与指定电流阈值比较，所述处理模块检测所述电路输入正端子B+和输入负端子B‑间的实时电压值并与指定电压阈值比较，根据比较结果控制所述保护模块连通或断开所述电路的输出正端子P+和输入正端子B+间的电连接。本实用新型提供的快充保护电路及电子设备：通过将控制模块和检测模块分置于电路的不同电极，使得电路中发热点更分散，降低了电路出现过热情况的概率，提高了电路的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种集成电路，具体涉及一种快充保护电路及电子设备。
背景技术
目前单节锂电池的快充保护电路多为负极保护电路，通过保护IC检测电芯工作状态，在异常情况下切断负极线路上的两个串联MOS来起到保护作用，此种电路的过流保护是通过保护IC检测Rdson或者Rsns的电压变化来达到保护目的。
传统的单节锂电池负极快充保护电路各项保护检测精度较低，在快充电流越来越大的情况下，Rsns因为保护IC检测精度的问题无法再往下减小(目前快充保护电路中精密电阻Rsns阻值最低为2mΩ)，并在快充时Rsns温升较高，且保护MOS和Rsns都在电池负极，大电流快充时发热源集中到一起，温升高的问题无法解决。另外保护MOS的导通内阻Rdson随着保护MOS的导通电压变化，保护MOS的导通电压越低，保护MOS的导通内阻越大。保护MOS的导通电压来至于电芯的电压，当电芯电压较低时，保护MOS的内阻较大。而电池快充都开始在电芯电压较低的阶段，这时保护MOS的Rdson较大会直接导致保护MOS出现温升较高的问题，容易导致电路过热，从而损坏电路元件和产生火灾隐患等问题的出现。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种快充保护电路及电子设备，以解决快充保护电路容易过热的问题。
本实用新型提出了一种快充保护电路，包括：保护模块、处理模块和检测模块，
上述检测模块连接于电路的输出负端子P-和输入负端子B-之间，并与上述处理模块连接；
上述保护模块连接于电路的输出正端子P+和输入正端子B+之间，并与上述处理模块连接；
上述处理模块与电路的输入正端子B+、电路的输入负端子B-和外部控制设备连接；
上述处理模块接收上述检测模块检测的上述电路的输出负端子P-和输入负端子B-间的实时电流值并与指定电流阈值比较，上述处理模块检测上述电路输入正端子B+和输入负端子B-间的实时电压值并与指定电压阈值比较，根据比较结果控制上述保护模块连通或断开上述电路的输出正端子P+和输入正端子B+间的电连接。
进一步地，在上述的快充保护电路中，上述处理模块为保护芯片U1，
上述保护芯片U1的BAT端连接于上述电路的输入正端子B+和上述保护模块之间，上述保护芯片U1的VDD端连接于上述保护芯片U1的BAT端与上述电路的输入正端子B+之间，并与内置电源端子连接；
上述保护芯片U1的VSS端和CS端分别与上述检测模块的两端连接，且上述保护芯片U1的VSS端与上述电路输入端B-连接；
上述保护芯片U1的CHG端和DSG端分别与上述保护模块连接；
上述保护芯片U1的PACK端连接于上述保护模块与上述电路的输出正端子P+之间；
上述保护芯片U1的CTR端与外部控制设备连接。
进一步地，在上述的快充保护电路中，还包括控制模块，上述控制模块包括MOS管Q2、电阻R4、电阻R5和电阻R6，
上述保护芯片U1的CTR端通过上述电阻R4与内置电源端子连接；
上述MOS管Q2的漏极连接与上述保护芯片U1的CTR端和上述电阻R4之间，上述MOS管Q2的栅极通过上述电阻R5与外部控制设备连接，并通过上述电阻R6与地线连接，上述MOS管Q2的源极连接于上述电阻R6和地线之间。
进一步地，在上述的快充保护电路中，还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1，
上述保护芯片U1的BAT端通过上述电阻R2连接于上述电路的输入正端子B+和上述保护模块之间，上述保护芯片U1的VDD端通过上述电阻R1连接于上述电阻R2与上述电路的输入正端子B+之间，并与内置电源端子连接；
上述保护芯片U1的PACK端通过上述电阻R3连接于上述保护模块与上述电路的输出正端子P+之间；
上述电容C1一端连接于上述保护芯片U1的VDD端和上述电阻R1之间，另一端连接于上述保护芯片U1的VSS端和上述检测模块之间。
进一步地，在上述的快充保护电路中，还包括电容C4、电容C5，
上述电容C4的一端连接于上述保护芯片U1的PACK端与电路的输出正端子P+之间，上述电容C4的另一端与上述电容C5的一端连接；
上述电容C5的另一端接于上述保护芯片U1的CS端与电路的输出负端子P-之间。
进一步地，在上述的快充保护电路中，保护模块为过充过放保护开关Q1，
上述过充过放保护开关Q1的GATE1端与上述保护芯片U1的DSG端连接，上述过充过放保护开关Q1的GATE2端与上述保护芯片U1的CHG端连接；
上述过充过放保护开关Q1的Source1-4端分别与上述电路的输入正端子B+连接，上述过充过放保护开关Q1的Source5-8端分别与上述电路的输出正端子P+连接。
进一步地，在上述的快充保护电路中，还包括电容C2和电容C3，
上述电容C2的一端与上述过充过放保护开关Q1的Source5端连接，上述电容C2的另一端与上述电容C3的一端链接；
上述电容C3的另一端与上述过充过放保护开关Q1的Source1端连接。
进一步地，在上述的快充保护电路中，还包括温度测量模块，
上述温度测量模块包括热敏电阻TH1和电容C6，上述热敏电阻的一端连接于上述检测模块和上述电路的输出负端子P-之间，另一端分别与上述电容C6的一端和外部控制设备连接；
上述电容C6的另一端连接于上述检测模块和热敏电阻TH1之间。
进一步地，在上述的快充保护电路中，上述检测模块为检流电阻Rsns，上述检流电阻Rsns的阻值在0.99-1.01mΩ之间。
本实用新型提出了一种电子设备，包括上述任意一项的快充保护电路。
本实用新型通过提供一种快充保护电路，具有以下有益效果：通过将控制模块和检测模块分置于电路的不同电极，使得电路中发热点更分散，降低了电路出现过热情况的概率，提高了电路的安全性；通过增加与外部设备连接的控制模块能够让使用者更容易地对电路的开启和关闭进行控制，降低了操作难度；通过降低检流电阻的阻值降低了电路工作时的发热量，提高电路安全性。
附图说明
图1为本实用新型一实施例中的快充保护电路的模块结构示意图；
图2为本实用新型一实施例中的快充保护电路的模块结构示意图；
图3为本实用新型一实施例中的快充保护电路的结构示意图。
1、保护模块；2、处理模块；3、检测模块；4、控制模块；5、温度测量模块；6、外部控制设备。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术电路进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术电路可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术电路的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术电路的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
参照图1，本实用新型提出一实施例的一种快充保护电路，包括：保护模块1、处理模块2和检测模块3，上述检测模块3连接于电路的输出负端子P-和输入负端子B-之间，并与上述处理模块2连接；上述保护模块1连接于电路的输出正端子P+和输入正端子B+之间，并与上述处理模块2连接；上述处理模块2与电路的输入正端子B+和外部控制设备6连接；上述处理模块2接收上述检测模块3检测的上述电路的输出负端子P-和输入负端子B-间的实时电流值并与指定电流阈值比较，上述处理模块2检测上述电路输入正端子B+和输入负端子B-间的实时电压值并与指定电压阈值比较，根据比较结果控制上述保护模块1连通或断开上述电路的输出正端子P+和输入正端子B+间的电连接，上述电路所保护的锂电池一般设置于上述电路的输入正端子B+和输入负端子B-之间，
其中，上述指定电流阈值一般包括放电过流保护测试阈值和充电过流保护测试阈值，当上述电路的输出负端子P-和输入负端子B-间的实时电流值处于放电过流保护测试阈值或充电过流保护测试阈值中的其中任意一个值阈内时，上述处理模块2发送关断信号至上述保护模块1，控制上述保护模块1断开上述电路的输出正端子P+和输入正端子B+间的电连接，该断开过程的延时时间一般在11-22毫秒之间，优选在12-20毫秒之间；
其中，上述指定电压阈值一般包括过充保护电压阈值和过放保护电压阈值，当上述电路的输入正端子B+和输入负端子B-间的实时电压值处于过充保护电压阈值和过放保护电压阈值中的其中任意一个值阈内时，上述处理模块2发送关断信号至上述保护模块1，控制上述保护模块1断开上述电路的输出正端子P+和输入正端子B+间的电连接，其中，由于过充而造成的该断开过程的延时时间一般在0.3-2秒之间，优选在0.5-1.3秒之间，由于过放而造成的该断开过程的延时时间一般在12-28毫秒之间，优选在14-26毫秒之间，
在断开上述电路的输出正端子P+和输入正端子B+间的电连接后，当上述处理模块检测到上述电路的输入正端子B+和输入负端子B-间的实时电压值处于过充恢复电压阈值或过放恢复电压阈值中的其中任意一个值阈内时，上述处理模块2发送恢复信号至上述保护模块1，控制上述保护模块1恢复上述电路的输出正端子P+和输入正端子B+间的电连接。
在一具体实施例中，上述快充保护电路中的各电路参数数值如表一所示：
| 序号 | 参数名称 | 单位 | 阈值范围 |
| 1 | 过充保护电压阈值 | V | 4.455-4.495 |
| 2 | 过充电保护延时 | S | 0.7-1.3 |
| 3 | 过充恢复电压阈值 | V | 4.225-4.325 |
| 4 | 过放保护电压阈值 | V | 2.47-2.53 |
| 5 | 过放电保护延时 | mS | 16-24 |
| 6 | 过放恢复电压阈值 | V | 2.65-2.75 |
| 7 | 放电过流保护测试阈值 | A | 5-8 |
| 8 | 放电过电流保护延时 | mS | 12.4-19.6 |
| 9 | 充电过流保护测试阈值 | A | 11-14 |
| 10 | 充电过流保护延时 | mS | 12.4-19.6 |
表一
上述检测模块3一般为检流电阻，阻值一般较小，一般在0.5～1.5mΩ之间。
参照图2-3，在本实施例中，在上述的快充保护电路中，上述处理模块2为保护芯片U1，上述保护芯片U1的BAT端连接于上述电路的输入正端子B+和上述保护模块1之间，上述保护芯片U1的VDD端连接于上述保护芯片U1的BAT端与上述电路的输入正端子B+之间，并与内置电源端子连接；上述保护芯片U1的VSS端和CS端分别与上述检测模块3的两端连接，且上述保护芯片U1的VSS端与上述电路输入端B-连接；上述保护芯片U1的CHG端和DSG端分别与上述保护模块1连接；上述保护芯片U1的PACK端连接于上述保护模块1与上述电路的输出正端子P+之间；上述保护芯片U1的CTR端与外部控制设备6连接，使用者可以通过外部控制设备6控制上述保护芯片U1对上述保护模块1进行断开或连通。
在一具体实施例中，上述保护芯片U1型号为BQ2980，通过分析上述检测模块3所反馈的上述电路的输出负端子P-和输入负端子B-间的实时电流值的大小，从而获取上述电路的实时工作情况，并根据上述检测模块3所反馈的上述电路的输出负端子P-和输入负端子B-间的实时电流值的大小判定上述电路的实时工作情况是否存在充电过流或放电过流的情况，进而控制上述保护模块1连通或断开上述电路，上述保护芯片U1还通过BAT端和VSS端获取上述电路的输入正端子B+和输入负端子B-间的实时电压值的大小，从而获取上述电路的实时工作情况，并根据上述实时电压值的大小判定上述电路的实时工作情况是否存在过充或过放的情况，进而控制上述保护模块1连通或断开上述电路。
在本实施例中，在上述的快充保护电路中，还包括控制模块4，上述控制模块4包括MOS管Q2、电阻R4、电阻R5和电阻R6，上述保护芯片U1的CTR端通过上述电阻R4与内置电源端子连接；上述MOS管Q2的漏极连接与上述保护芯片U1的CTR端和上述电阻R4之间，上述MOS管Q2的栅极通过上述电阻R5与外部控制设备6连接，并通过上述电阻R6与地线连接，上述MOS管Q2的源极连接于上述电阻R6和地线之间，其中，上述MOS管Q2一般为N沟道MOS管。
上述控制模块4用于实现上述保护芯片U1与外部控制设备6之间的连接，且外部控制设备6通过控制上述控制模块4的通断，从而控制上述保护芯片U1，进而达到控制上述保护模块1的通断的效果。
在一具体实施例中，上述MOS管Q2的型号为AON1634，外部控制设备6通过控制上述MOS管Q2的通断，从而控制上述保护芯片U1，进而达到控制上述保护模块1的通断的效果。
在本实施例中，在上述的快充保护电路中，还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1，上述保护芯片U1的BAT端通过上述电阻R2连接于上述电路的输入正端子B+和上述保护模块1之间，上述保护芯片U1的VDD端通过上述电阻R1连接于上述电阻R2与上述电路的输入正端子B+之间，并与内置电源端子连接；上述保护芯片U1的PACK端通过上述电阻R3连接于上述保护模块1与上述电路的输出正端子P+之间；上述电容C1一端连接于上述保护芯片U1的VDD端和上述电阻R1之间，另一端连接于上述保护芯片U1的VSS端和上述检测模块3之间，保证了上述保护芯片U1的工作电流及电压的稳定，防止出现电涌等不稳定现象的出现而损坏上述保护芯片U1。
在本实施例中，在上述的快充保护电路中，还包括电容C4、电容C5，上述电容C4的一端连接于上述保护芯片U1的PACK端与电路的输出正端子P+之间，上述电容C4的另一端与上述电容C5的一端连接；上述电容C5的另一端接于上述保护芯片U1的CS端与电路的输出负端子P-之间，保证了上述电路的工作电流及电压的稳定，防止出现电涌等不稳定现象的出现而损坏上述电路中的元件。
在本实施例中，在上述的快充保护电路中，保护模块1为过充过放保护开关Q1，上述过充过放保护开关Q1的GATE1端与上述保护芯片U1的DSG端连接，上述过充过放保护开关Q1的GATE2端与上述保护芯片U1的CHG端连接；上述过充过放保护开关Q1的Source1-4端分别与上述电路的输入正端子B+连接，上述过充过放保护开关Q1的Source5-8端分别与上述电路的输出正端子P+连接，上述过充过放保护开关Q1一般为双沟道MOS管，优选为双N沟道MOS管。
在一具体实施例中，上述过充过放保护开关Q1型号为FCAB21520L，根据上述处理模块2的信号对电路输入正端子B+和输出正端子P+之间的电连接进行连通或断开。
在本实施例中，在上述的快充保护电路中，还包括电容C2和电容C3，上述电容C2的一端与上述过充过放保护开关Q1的Source5端连接，上述电容C2的另一端与上述电容C3的一端链接；上述电容C3的另一端与上述过充过放保护开关Q1的Source1端连接，保证了上述保护开关Q1的工作电流及电压的稳定，防止出现电涌等不稳定现象的出现而损坏上述保护开关Q1。
在本实施例中，在上述的快充保护电路中，还包括温度测量模块5，上述温度测量模块5包括热敏电阻TH1和电容C6，上述热敏电阻的一端连接于上述检测模块3和上述电路的输出负端子P-之间，另一端分别与上述电容C6的一端和外部控制设备6连接；上述电容C6的另一端连接于上述检测模块3和热敏电阻TH1之间。
上述温度测量模块5用于检测上述电路的输入负端子B-和输出负端子P-间的温度变化，并将数据实施反馈至上述外部控制设备6，防止上述电路在工作过程中出现过热现象而导致损坏上述电路中的元件。
在本实施例中，在上述的快充保护电路中，上述检测模块3为检流电阻Rsns，上述检流电阻Rsns的阻值优选在0.99-1.01mΩ之间，通过检测上述电路的输入负端子B-和电路的输出负端子P-之间的电流值的变化，并反馈至上述处理模块2，实现对上述电路的实时检测。
本实用新型提出了一种电子设备，包括上述任意一项的快充保护电路。
上述电子设备一般包括手机、平板电脑、智能手表、智能一体机、智能机器人、车载导航仪以及行车记录仪等电子设备。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种快充保护电路，其特征在于，包括：保护模块、处理模块和检测模块，
所述检测模块连接于电路的输出负端子P-和输入负端子B-之间，并与所述处理模块连接；
所述保护模块连接于电路的输出正端子P+和输入正端子B+之间，并与所述处理模块连接；
所述处理模块与电路的输入正端子B+、电路的输入负端子B-和外部控制设备连接；
所述处理模块接收所述检测模块检测的所述电路的输出负端子P-和输入负端子B-间的实时电流值并与指定电流阈值比较，所述处理模块检测所述电路输入正端子B+和输入负端子B-间的实时电压值并与指定电压阈值比较，根据比较结果控制所述保护模块连通或断开所述电路的输出正端子P+和输入正端子B+间的电连接。
2.根据权利要求1所述的快充保护电路，其特征在于，所述处理模块为保护芯片U1，
所述保护芯片U1的BAT端连接于所述电路的输入正端子B+和所述保护模块之间，所述保护芯片U1的VDD端连接于所述保护芯片U1的BAT端与所述电路的输入正端子B+之间，并与内置电源端子连接；
所述保护芯片U1的VSS端和CS端分别与所述检测模块的两端连接，且所述保护芯片U1的VSS端与所述电路输入端B-连接；
所述保护芯片U1的CHG端和DSG端分别与所述保护模块连接；
所述保护芯片U1的PACK端连接于所述保护模块与所述电路的输出正端子P+之间；
所述保护芯片U1的CTR端与外部控制设备连接。
3.根据权利要求2所述的快充保护电路，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块包括MOS管Q2、电阻R4、电阻R5和电阻R6，
所述保护芯片U1的CTR端通过所述电阻R4与内置电源端子连接；
所述MOS管Q2的漏极连接于所述保护芯片U1的CTR端和所述电阻R4之间，所述MOS管Q2的栅极通过所述电阻R5与外部控制设备连接，并通过所述电阻R6与地线连接，所述MOS管Q2的源极连接于所述电阻R6和地线之间。
4.根据权利要求2所述的快充保护电路，其特征在于，还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1，
所述保护芯片U1的BAT端通过所述电阻R2连接于所述电路的输入正端子B+和所述保护模块之间，所述保护芯片U1的VDD端通过所述电阻R1连接于所述电阻R2与所述电路的输入正端子B+之间，并与内置电源端子连接；
所述保护芯片U1的PACK端通过所述电阻R3连接于所述保护模块与所述电路的输出正端子P+之间；
所述电容C1一端连接于所述保护芯片U1的VDD端和所述电阻R1之间，另一端连接于所述保护芯片U1的VSS端和所述检测模块之间。
5.根据权利要求2所述的快充保护电路，其特征在于，还包括电容C4、电容C5，
所述电容C4的一端连接于所述保护芯片U1的PACK端与电路的输出正端子P+之间，所述电容C4的另一端与所述电容C5的一端连接；
所述电容C5的另一端接于所述保护芯片U1的CS端与电路的输出负端子P-之间。
6.根据权利要求2所述的快充保护电路，其特征在于，保护模块为过充过放保护开关Q1，
所述过充过放保护开关Q1的GATE1端与所述保护芯片U1的DSG端连接，所述过充过放保护开关Q1的GATE2端与所述保护芯片U1的CHG端连接；
所述过充过放保护开关Q1的Source1-4端分别与所述电路的输入正端子B+连接，所述过充过放保护开关Q1的Source5-8端分别与所述电路的输出正端子P+连接。
7.根据权利要求6所述的快充保护电路，其特征在于，还包括电容C2和电容C3，
所述电容C2的一端与所述过充过放保护开关Q1的Source5端连接，所述电容C2的另一端与所述电容C3的一端链接；
所述电容C3的另一端与所述过充过放保护开关Q1的Source1端连接。
8.根据权利要求1所述的快充保护电路，其特征在于，还包括温度测量模块，
所述温度测量模块包括热敏电阻TH1和电容C6，所述热敏电阻TH1的一端连接于所述检测模块和所述电路的输出负端子P-之间，另一端分别与所述电容C6的一端和外部控制设备连接；
所述电容C6的另一端连接于所述检测模块和热敏电阻TH1之间。
9.根据权利要求1所述的快充保护电路，其特征在于，所述检测模块为检流电阻Rsns，所述检流电阻Rsns的阻值在0.99-1.01mΩ之间。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的快充保护电路。
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| CN201721276664.6U CN207234470U (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 快充保护电路及电子设备 |
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| CN111929594A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-11-13 | 深圳英集芯科技有限公司 | 电流检测芯片、电池及电子设备 |
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2017
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| CN111929594A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-11-13 | 深圳英集芯科技有限公司 | 电流检测芯片、电池及电子设备 |
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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