CN207320823U

CN207320823U - 一种基于电池的安全保护电路

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Publication number: CN207320823U
Application number: CN201721383222.1U
Authority: CN
Inventors: 刘丽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-05-04
Anticipated expiration: 2027-10-24

Abstract

本实用新型公开一种基于电池的安全保护电路，其包括电池芯、控制芯片、开关电路、锁定电路、电流侦测电阻、输入输出端口以及RC滤波电路，电池芯、控制芯片和输入输出端口依次连接，电流侦测电阻和开关电路依次串接在电池芯和输入输出端口之间，且开关电路的控制端连接至控制芯片；锁定电路和开关电路并联连接；RC滤波电路并接在输入输出端口的正端和负端之间。本实用新型在现有的保护电路基础上，增加二极管以及电容作为锁定电路，且在输入输出端的正极和输入输出端的负极之间并联一RC电路，使其不仅包括良好的过充、过度放电、过电流及短路保护功能，还能克服该电池保护电路的纹波和开关噪声，具有完善的电池保护电路功能。

Description

一种基于电池的安全保护电路

技术领域

本实用新型涉及电池保护技术领域，尤其是一种改进型的防纹波和静电的安全保护电路。

背景技术

随着各类电子产品对电源的需求，促使了电池行业的迅速发展。由此，市场上衍生出各种各样的电池，出于安全的考虑，通常电池都会配置电池保护电路，不同厂家电池保护电路的形式不一，为了规范市场，电池需要通过UL2054安规认证标准，当主机端的外壳或电池的外壳达不到UL94-V1及以上防火等级的时候，电池还需要通过有限功率源(LimitedPower Sources，LPS)认证。

现有技术中，参见图1，电池保护电路一般包括控制芯片U1、场效应管MOS1、场效应管MOS2、电容C1、电阻R1、电阻R2和电阻R3，其中的充放电保护主要通过场效应管MOS1、场效应管MOS2来实现的，在过度充电保护时将会有一段延迟时间，此时则会将场效应管MOS2切断，以达到保护电池的目的，当电池电压一直下降到解除点 ( 过度充电滞后电压 ) 时就会恢复，此时电池又会继续充电→保护→放电→充电→放电的操作。然而，在上述保护电路使用过程中，场效应管MOS1的栅极和场效应管MOS2的栅极将反复地处于高低电压交替状态，这样可能会使场效应管MOS1和场效应管MOS2变热，使保护电路（例如保护板PCB板）的温度较高，易造成保护电路损坏，增加了电池保护电路的成本，并降低了电池保护电路的可靠性，严重时还会降低电池乃至整个电子产品的寿命。

另一方面，现有的电池保护电路仅针对电池的过充、过度放电、过电流及短路保护进行考虑，并未考虑电池保护电路作为电源电路的一部分，可能会带来静电、纹波等干扰，因此，目前的电池保护电路功能不够完善，保护效果不佳，给人们的使用带来了一些不便。

实用新型内容

因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种基于电池的安全保护电路，在现有的保护电路基础上，增加二极管以及电容作为锁定电路，且在输入输出端的正极和输入输出端的负极之间并联一RC电路，使其不仅包括良好的过充、过度放电、过电流及短路保护等功能，还能克服该电池保护电路的纹波和开关噪声，具有完善的电池保护电路功能，广泛适用于各种电池保护场合。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种基于电池的安全保护电路，包括电池芯、控制芯片、开关电路、锁定电路、电流侦测电阻、输入输出端口以及RC滤波电路，电池芯、控制芯片和输入输出端口依次连接，电流侦测电阻和开关电路依次串接在电池芯和输入输出端口之间，且开关电路的控制端连接至控制芯片；锁定电路和开关电路并联连接；所述RC滤波电路并接在输入输出端口的正端和负端之间。

一般的，RC滤波电路可克服该安全保护电路的纹波和开关噪声。本新型中，为了提高滤波效率，作为一个优选的方案，所述RC滤波电路包括第一电阻、第一电容和第二电容，第一电容和第二电容并联后与第一电阻串联连接。通过两个并联电容加大电容容量，而且还可进一步降低纹波，从而提高滤波效果。为了更进一步的提高滤波效率，所述第一电容由铝电解电容器实现，所述第二电容由陶瓷电容实现，其中，与薄膜电容器、钽电容器、陶瓷电容器等其他电容器相比，铝电解电容器具有容量大、耐电压高、性价比高的优点，而两个不同材质的电容并联，可起到更佳的滤波效果。

作为一种可行的方案，所述开关电路包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管的D端连接至第二MOS管的D端，第一MOS管的G端和第二MOS管的G端连接至控制芯片，所述锁定电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管并接在第一MOS管的S端和D端之间，第二二极管并接在第二MOS管的D端和S端之间。更进一步的，所述锁定电路还包括第三电容，第三电容并联在第一MOS管的S端和第二MOS管的S端之间。由并联在第一MOS管和第二MOS管的D端和S端之间的第一二极管、第二二极管以及并联在第一MOS管的S端和第二MOS管的S端之间的第三电容构成锁定电路，当检测到过流时，第一二极管和第二二极管在电池电压下降到解除点之后（过度充电之后电压）锁定了开关电路，同时还通过第三电容进行整流，进一步保护了第一MOS管和第二MOS管，防止第一MOS管和第二MOS管变热，保护了整个电池保护电路，提高了电池保护电路的可靠性。

进一步的，为了防止电路产生静电，该安全保护电路还包括并接在输入输出端口的正端和负端之间的第四电容。

本实用新型的电池保护电路，通过电流侦测电阻进行过流监测，则第一MOS管和第二MOS管构成的开关模块在控制芯片的控制下断开，同时，由于锁定电路的作用锁定开关电路从而锁定整个电池回路，使第一MOS管和第二MOS管不会变热，防止第一MOS管和第二MOS管变热，大大提高了安全性能，保护了整个电池保护电路，提高了电池保护电路的可靠性，提高了电池乃至整个电子产品的使用寿命。另外，本实用新型通过增设改进的RC滤波电路，由第一电容和第二电容并联后与第一电阻串联连接构成RC电路，可克服保护电路的纹波和开关噪声；另外，通过采用铝电解电容器实现第一电容以及与第一电容并联的陶瓷电容实现的第二电容，不仅可加大容量，而且还可进一步降低纹波。

附图说明

图1为现有技术的电池保护电路的电路原理图；

图2为本实用新型的安全保护电路的原理框图；

图3为本实用新型的实施例1的安全保护电路的电路原理图；

图4为本实用新型的实施例2的安全保护电路的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图2，本实用新型的一种基于电池的安全保护电路，包括电池芯、控制芯片、开关电路、锁定电路、电流侦测电阻、输入输出端口以及RC滤波电路，电池芯、控制芯片和输入输出端口依次连接，电流侦测电阻和开关电路依次串接在电池芯和输入输出端口之间，且开关电路的控制端连接至控制芯片；锁定电路和开关电路并联连接；RC滤波电路并接在输入输出端口的正端和负端之间。一般的，RC滤波电路可克服该安全保护电路的纹波和开关噪声。控制芯片可由现有市场上的电池保护芯片实现，本新型不做重点阐述。

实施例1

作为一个具体的实施例，参见图3，本实施例中，该基于电池的安全保护电路包括电池芯、控制芯片U1、第一MOS管MOS1、第二MOS管MOS2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、第四电容C4、第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4、输入输出端口（其正端P+，负端P-）以及电流侦测电阻R2。控制芯片U1的V-端口串联电阻R3后连接至输入输出端口负端P-，控制芯片U1的CO端口连接至第二MOS管MOS2的G端，控制芯片U1的DO端口连接至第一MOS管MOS1的G端，控制芯片U1的VSS端口连接至第四电容C4的一端、电流侦测电阻R2的一端以及电池芯的负极，控制芯片U1的VDD端口连接第四电容C4的另一端以及第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接输入输出端口正端P+和电池芯的正极；电流侦测电阻R2的另一端连接第一MOS管MOS1的S端，第一MOS管MOS1的D端和第二MOS管MOS2的D端相连，第一二极管D1并联在第一MOS管MOS1的S端和D端之间，第二二极管D2并联在第二MOS管MOS2的D端和S端之间；第一电阻R1的一端连接输入输出端口正端P+，另一端串接并联连接的第一电容C1和第二电容C2之后连接至输入输出端口负端P-。

其中，为了提高滤波效率，本新型中，RC滤波电路由第一电阻R1、第一电容C1和第二电容C2实现，第一电容C1和第二电容C2并联后与第一电阻R1串联连接。通过两个电容C1和C2并联，可加大电容容量，进而可进一步降低纹波，从而提高滤波效果。本实施例中，第一电容C1由铝电解电容器实现，第二电容C2由陶瓷电容实现，其中，与薄膜电容器、钽电容器、陶瓷电容器等其他电容器相比，铝电解电容器具有容量大、耐电压高、性价比高的优点。本新型通过由两个电容并联后与一电阻串接而实现的RC电路，克服现有保护电路带来的纹波和开关噪声；另外，通过采用不同材质的两个并接电容（铝电解电容器实现电容C1、陶瓷电容实现的C2），不仅可加大容量，而且还可起到更佳的滤波效果。

其中，锁定电路由第一二极管D1和第二二极管D2实现，在监测到过度充电时，将会有一段延迟时间，此时则会将第二MOS管MOS2切断，以达到保护电池的目的，当电池电压一直下降到解除点 ( 过度充电滞后电压 ) 时就会恢复，此时电池又会继续充电→保护→放电→充电→放电的操作。

实施例2

本实施例中，参见图4，锁定电路包括第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电容C3，第三电容C3并联在第一MOS管的S端和第二MOS管的S端之间。由并联在第一MOS管和第二MOS管的D端和S端之间的第一二极管、第二二极管以及并联在第一MOS管的S端和第二MOS管的S端之间的第三电容构成锁定电路，当检测到过流时，第一二极管和第二二极管在电池电压下降到解除点之后（过度充电之后电压）锁定了开关电路，同时还通过第三电容进行整流，进一步保护了第一MOS管和第二MOS管，防止第一MOS管和第二MOS管变热，保护了整个电池保护电路，提高了电池保护电路的可靠性。

另外，本实施例中，为了防止电路产生静电，该安全保护电路还包括并接在输入输出端口的正端和负端之间的第五电容C5。

本实用新型的安全保护电路，通过电流侦测电阻进行过流监测，则第一MOS管和第二MOS管构成的开关模块在控制芯片的控制下断开，同时，由于锁定电路的作用锁定开关电路从而锁定整个电池回路，使第一MOS管和第二MOS管不会变热，防止第一MOS管和第二MOS管变热，大大提高了安全性能，保护了整个电池保护电路，提高了电池保护电路的可靠性，提高了电池乃至整个电子产品的使用寿命。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于电池的安全保护电路，其特征在于：包括电池芯、控制芯片、开关电路、锁定电路、电流侦测电阻、输入输出端口以及RC滤波电路，电池芯、控制芯片和输入输出端口依次连接，电流侦测电阻和开关电路依次串接在电池芯和输入输出端口之间，且开关电路的控制端连接至控制芯片；锁定电路和开关电路并联连接；所述RC滤波电路并接在输入输出端口的正端和负端之间。

2.根据权利要求1所述的安全保护电路，其特征在于：所述RC滤波电路包括第一电阻、第一电容和第二电容，第一电容和第二电容并联后与第一电阻串联连接。

3.根据权利要求2所述的安全保护电路，其特征在于：所述第一电容由铝电解电容器实现。

4.根据权利要求2或3所述的安全保护电路，其特征在于：所述第二电容由陶瓷电容实现。

5.根据权利要求1-3任一所述的安全保护电路，其特征在于：所述开关电路包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管的D端连接至第二MOS管的D端，第一MOS管的G端和第二MOS管的G端连接至控制芯片；所述锁定电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管并接在第一MOS管的S端和D端之间，第二二极管并接在第二MOS管的D端和S端之间。

6.根据权利要求5所述的安全保护电路，其特征在于：所述锁定电路还包括第三电容，第三电容并联在第一MOS管的S端和第二MOS管的S端之间。

7.根据权利要求5所述的安全保护电路，其特征在于：所述第一MOS管为P沟道MOSFET场效应管。

8.根据权利要求5所述的安全保护电路，其特征在于：所述第二MOS管为P沟道MOSFET场效应管。

9.根据权利要求1所述的安全保护电路，其特征在于：该安全保护电路还包括并接在输入输出端口的正端和负端之间的第四电容。