CN207426672U - 一种超低成本三串锂电池保护电路及其芯片 - Google Patents
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Abstract
一种超低成本三串锂电池保护电路及其芯片，包括逻辑处理电路模块和与之连接的过充/过放信号处理电路模块、延时控制电路模块、充电/放电过流检测电路模块、驱动输出电路模块，所述过充/过放信号处理电路模块连接有第一电压检测电路模块、第二电压检测电路模块和第三电压检测电路模块，将上述超低成本三串锂电池保护电路集成到一个芯片中。其优点是：将三串锂电池保护电路简单化，减少了外围元件，降低了生产成本。并集成在一块芯片上，实现小型化。
Description
技术领域
本实用新型涉及当出现正常工作条件的不希望有的变化时能完成自动切换的，专用于用于锂电池组的保护的紧急保护电路装置，尤指一种超低成本三串锂电池保护电路及其芯片。
背景技术
锂离子电池以其高性能、高密度和小体积、轻重量近年来一直是便携式产品电池的首选，与其他电池不同，为保证锂电池正常安全工作，需要一块电池保护板（包含锂电池保护芯片、功率MOS开关及其周边阻容元件等）以确保锂电池不处于过充、过放及过流等异常状态。单节锂电池电压平台一般在3.8V左右，如果用电设备需要较高电压，则需要将多个电池串联使用以获取需要的电压。相应的也需要一块多串电池保护板检测每一节电池的工作状态以确保电池安全。
随着电动工具、小型太阳能储能等应用领域开始全面采用锂电池，三串专用锂电池保护芯片需求开始迅速增多。传统的三串电池保护一般是由四串电池保护芯片通过外部引脚设置屏蔽其中一节电池检测来实现，具体原理如图1所示：芯片IC为3/4串锂电池保护芯片，控制充电用MOSFET-M1和放电用MOSFET-M2开通和关断以实现电池过充、过放、过流、短路等异常状态的保护，防止出现安全问题。传统三串电池保护方案实际是由四串电池保护通过芯片外部引脚设置和外围线路更改而来。作为三串电池应用时，用于连接第四节电池的端子VC4直接接地，用于3/4串选择的端子SEL通过电阻R7接地后设置为低电平，可屏蔽芯片内部对第四节电池的所有检测功能，以防止误保护。现有技术的这种三串电池保护有如下缺点：
1：电路复杂，外部开关管为PMOS，成本高。
2：延时使用外部电容设置，外围元件数量多。
3：4串保护通过SEL端选择为三串，芯片引脚多，封装尺寸大。
发明内容
针对现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种超低成本三串锂电池保护电路及其芯片。旨在将三串锂电池保护电路简单化，减少外围元件，降低其生产成本。并集成在一块芯片上，将之小型化。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种超低成本三串锂电池保护电路及其芯片，其特征在于：包括逻辑处理电路模块和与之连接的过充/过放信号处理电路模块、延时控制电路模块、充电/放电过流检测电路模块、驱动输出电路模块，所述过充/过放信号处理电路模块连接有第一电压检测电路模块、第二电压检测电路模块和第三电压检测电路模块，其中：
逻辑处理电路模块的作用是：接收各电路模块的信号并进行相应的处理；
过充/过放信号处理电路模块的作用是：判断所连接的三个电池电压是否超过预设的过充保护电压值或低于预设的过放保护电压阈值，将信号发送到逻辑处理电路模块；
延时控制电路模块的作用是：任意一节电池电压超过预设的过充保护电压值或低于预设的过放保护电压阈值，进行延时，并向逻辑处理电路模块发送信号；
充电/放电过流检测电路模块的作用是：检测电池组是否发生充电过流或放电过流状态；
驱动输出电路模块的作用是：控制相应外部MOS晶体管关闭以切断充电或放电回路；
第一电压检测电路模块的作用是：检测第一电池的电压；
第二电压检测电路模块的作用是：检测第二电池的电压；
第三电压检测电路模块的作用是：检测第三电池的电压。
进一步地，将上述超低成本三串锂电池保护电路集成到一个芯片中，分别将第一电压检测电路模块、第二电压检测电路模块、第三电压检测电路模块依次引出引脚，驱动输出电路模块分别引出用于检测电池组是否发生充电过流或放电过流状态的引脚，驱动输出电路模块分别引出控制相应外部MOS晶体管关闭以切断充电或放电的引脚。
本实用新型的有益效果是：将三串锂电池保护电路简单化，减少了外围元件，降低了生产成本。并集成在一块芯片上，实现小型化。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
图1是现有技术的三串电池保护电路原理图。
图2是本实用新型的三串锂电池保护电路芯片的内部原理框图。
图3是本实用新型的三串锂电池保护电路芯片的应用电路框图。
具体实施方式
参见附图，本实用新型一种超低成本三串锂电池保护电路，其特征在于：包括逻辑处理电路模块1和与之连接的过充/过放信号处理电路模块2、延时控制电路模块3、充电/放电过流检测电路模块4、驱动输出电路模块5，所述过充/过放信号处理电路模块2连接有第一电压检测电路模块6、第二电压检测电路模块7和第三电压检测电路模块8，其中：
逻辑处理电路模块1的作用是：接收各电路模块的信号并进行相应的处理；
过充/过放信号处理电路模块2的作用是：判断所连接的三个电池电压是否超过预设的过充保护电压值或低于预设的过放保护电压阈值，将信号发送到逻辑处理电路模块1；
延时控制电路模块3的作用是：任意一节电池电压超过预设的过充保护电压值或低于预设的过放保护电压阈值，进行延时，并向逻辑处理电路模块1发送信号；
充电/放电过流检测电路模块4的作用是：检测电池组是否发生充电过流或放电过流状态；
驱动输出电路模块5的作用是：控制相应外部MOS晶体管关闭以切断充电或放电回路；
第一电压检测电路模块6的作用是：检测第一电池的电压；
第二电压检测电路模块7的作用是：检测第二电池的电压；
第三电压检测电路模块8的作用是：检测第三电池的电压。
在本实用新型的实施例中，将上述超低成本三串锂电池保护电路集成到一个芯片中，分别将第一电压检测电路模块6、第二电压检测电路模块7、第三电压检测电路模块8依次引出引脚VC1、VC2、VC3，驱动输出电路模块5分别引出用于检测电池组是否发生充电过流或放电过流状态的引脚VM、VI，驱动输出电路模块5分别引出控制相应外部MOS晶体管关闭以切断充电或放电的引脚CO、DO。
本实用新型的应用情况可参见图3。在此不赘述。
参见图2、图3，三节电池电压分别通过输入端口VC1、VC2、VC3、GND送入各自独立的电压检测电路模块5、6、7，如果过充/过放信号处理电路模块2检测到其中任意一节电池电压超过预设的过充保护电压值或低于预设的过放保护电压阈值，逻辑处理电路模块1使延迟控制电路模块3立即启动，达到预设的延迟时间后，如果电池电压仍然处于过充或过放状态，逻辑处理电路模块1控制CO/DO驱动输出控制电路模块5控制相应外部MOS晶体管关闭以切断充电或放电回路。充电/放电过流检测电路模块4中VM和VI端分别用于检测电池组是否发生充电过流或放电过流状态，当检测VM端电压低于预设的充电过流保护阈值时（充电过流保护阈值一般设置为负电压，电压越低则标识充电电流越大），延迟控制电路3立即启动，达到预设的延迟时间后，如果VM电压仍然低于预设的充电过流保护阈值，逻辑处理电路模块1将通过驱动输出电路模块将CO端设置为低电平，关闭外部充电用MOS晶体管切断充电回路。同理，当检测VI端电压高于预设的充电过流保护阈值时（放电过流一般会设置多级保护，保护阈值越高时，延迟时间相应会越短），延迟控制电路模块3立即启动，达到预设的延迟时间后，如果VI电压仍然高于预设的充电过流保护阈值，逻辑处理电路模块1将通过驱动输出电路模块5将DO端设置为低电平，关闭外部放电用MOS晶体管切断放电回路。
Claims (2)
1.一种超低成本三串锂电池保护电路，其特征在于：包括逻辑处理电路模块和与之连接的过充/过放信号处理电路模块、延时控制电路模块、充电/放电过流检测电路模块、驱动输出电路模块，所述过充/过放信号处理电路模块连接有第一电压检测电路模块、第二电压检测电路模块和第三电压检测电路模块，其中：
逻辑处理电路模块的作用是：接收各电路模块的信号并进行相应的处理；
过充/过放信号处理电路模块的作用是：判断所连接的三个电池电压是否超过预设的过充保护电压值或低于预设的过放保护电压阈值，将信号发送到逻辑处理电路模块；
延时控制电路模块的作用是：任意一节电池电压超过预设的过充保护电压值或低于预设的过放保护电压阈值，进行延时，并向逻辑处理电路模块发送信号；
充电/放电过流检测电路模块的作用是：检测电池组是否发生充电过流或放电过流状态；
驱动输出电路模块的作用是：控制相应外部MOS晶体管关闭以切断充电或放电回路；
第一电压检测电路模块的作用是：检测第一电池的电压；
第二电压检测电路模块的作用是：检测第二电池的电压；
第三电压检测电路模块的作用是：检测第三电池的电压。
2.根据权利要求1所述的一种超低成本三串锂电池保护电路，其特征在于：所述超低成本三串锂电池保护电路集成到一个芯片中，分别将第一电压检测电路模块、第二电压检测电路模块、第三电压检测电路模块依次引出引脚，驱动输出电路模块分别引出用于检测电池组是否发生充电过流或放电过流状态的引脚，驱动输出电路模块分别引出控制相应外部MOS晶体管关闭以切断充电或放电的引脚。
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| CN113734330A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-12-03 | 宁波道一能源技术有限公司 | 一种两轮电动车的电池组保护方法及保护电路 |
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