CN210669590U - 一种锂电池管理应用电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体公开了一种锂电池管理应用电路，包括单片机模块、激活模块、电源模块和电池，电池连接激活模块，激活模块连接电源模块，电源模块和激活模块分别连接单片机模块；激活模块包括第一开关单元和与第一开关单元连接的第二开关单元，第一开关单元连接有充电输入端，第二开关单元连接电池正极；电源模块包括升压芯片U1；本实用新型通过激活模块隔离激活电源模块，给单片机模块供电，由单片机模块输出信号维持整个电源模块的正常工作，在整机停止充电或工作时能有效进入休眠状态，使整机功耗降至为零，实现低功耗功能，使用升压方式给单片机模块供电，能够使得正常工作电压范围更宽，单片机模块输出信号更稳定。

Description

一种锂电池管理应用电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种锂电池管理应用电路。

背景技术

随着人们环保意识和节能意识的提高，在一些以前用铅酸、镍镉电池等非环保电池应用领域中，越来越多的非环保电池被环保型二次电池锂电池所替代。

目前，随着锂电池应用的日益广泛，单节锂电池由于具有结构简单、控制容易以及成本低等特点而被越来越多的应用于小家电、小工具和玩具等领域，如擦窗机和电动牙刷等等。

但是，由于单节锂电池的输出电压仅为2.5-4.5V之间，输出电压较低，导致在实际应用过程中会出现一些异常。如，随着电压逐步下降，导致驱动不足，容易损坏相关元件。另外，在大电流放电或短路时，容易导致MCU复位，进行不了短路保护。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种锂电池管理应用电路，通过激活模块隔离激活电源模块，给单片机模块供电，由单片机模块输出信号维持整个电源模块的正常工作，在整机停止充电或工作时能有效进入休眠状态，使整机功耗降至为零，实现低功耗功能，使用升压方式给单片机模块供电，能够使得正常工作电压范围更宽，单片机模块输出信号更稳定。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的具体方案如下：

一种锂电池管理应用电路，所述电路包括单片机模块、激活模块、电源模块和电池，所述电池连接激活模块，所述激活模块连接电源模块，所述电源模块和激活模块分别连接单片机模块；

所述激活模块包括第一开关单元和与第一开关单元连接的第二开关单元，所述第一开关单元连接有充电输入端，所述第二开关单元连接电池正极；

所述电源模块包括升压芯片U1。

可选的，所述第一开关单元包括三极管Q1；

所述第二开关单元包括MOS管Q8，通过三极管Q1和MOS管Q8的导通，激活电源模块，给单片机模块供电，由单片机模块输出信号维持整个电源模块的正常工作。

可选的，所述电源模块还包括电容C8、C9、C11、C12、电阻R34、R36和电感L2；

所述升压芯片U1的第一引脚和第六引脚分别连接电感L2的两端，升压芯片U1的第二引脚同时连接电容C8和C9，升压芯片U1的第三引脚连接电阻R34，升压芯片U1的第四引脚和第五引脚分别连接电容C11；所述电容C12、电阻R36与电容C11并联连接。

用于将电池电压升压至5V，为单片机模块及相关电路模块提供稳定可靠的电源电压。

可选的，所述电路还包括与单片机模块连接的电流检测模块、电压检测模块、充电管理模块和充电保护模块；

所述充电管理模块连接充电保护模块，所述充电保护模块和电流检测模块分别连接电池。

电流检测模块和电压检测模块进行电流和电压的采集；充电管理模块实现恒流、恒压、充电过压保护等功能；充电保护模块实现二次充电过压保护功能。

可选的，所述电路还包括放电管理模块和短路保护模块，所述短路保护模块的两端分别连接单片机模块和放电管理模块。

放电管理模块实现过放保护、过流保护、短路保护、放电电流调节等功能，短路保护模块用于短路瞬间电流的采集。

可选的，所述电路还包括与单片机模块连接的状态显示模块，用于显示充放电状态。

可选的，所述电池的一端连接有保险丝F1，电池的另一端连接有电阻RS，保险丝F1用于放电二次保护，电阻RS用于充放电电流的采集。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过激活模块隔离激活电源模块，给单片机模块供电，由单片机模块输出信号维持整个电源模块的正常工作，在整机停止充电或工作时能有效进入休眠状态，使整机功耗降至为零，实现低功耗功能，使用升压方式给单片机模块供电，能够使得正常工作电压范围更宽，单片机模块输出信号更稳定。

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的一种锂电池管理应用电路的原理框图。

图2为本实用新型实施例中提供的激活模块和电源模块的电路图。

图3为本实用新型实施例中提供的单片机模块的电路图。

图4为本实用新型实施例中提供的电流检测模块的电路图。

图5为本实用新型实施例中提供的电压检测模块的电路图。

图6为本实用新型实施例中提供的充电保护模块和充电管理模块的电路图。

图7为本实用新型实施例中提供的放电管理模块的电路图。

图8为本实用新型实施例中提供的短路保护模块的电路图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

例如，一种锂电池管理应用电路，所述电路包括单片机模块、激活模块、电源模块和电池，所述电池连接激活模块，所述激活模块连接电源模块，所述电源模块和激活模块分别连接单片机模块；所述激活模块包括第一开关单元和与第一开关单元连接的第二开关单元，所述第一开关单元连接有充电输入端，所述第二开关单元连接电池正极；所述电源模块包括升压芯片U1。

本实施例提供的一种锂电池管理应用电路，通过激活模块隔离激活电源模块，给单片机模块供电，由单片机模块输出信号维持整个电源模块的正常工作，在整机停止充电或工作时能有效进入休眠状态，使整机功耗降至为零，实现低功耗功能，使用升压方式给单片机模块供电，能够使得正常工作电压范围更宽，单片机模块输出信号更稳定。

在一些实施例中，如图1-图3所示，提供一种锂电池管理应用电路，电路包括单片机模块、激活模块、电源模块和电池，电池连接激活模块，激活模块连接电源模块，电源模块和激活模块分别连接单片机模块；激活模块包括第一开关单元和与第一开关单元连接的第二开关单元，第一开关单元连接有充电输入端，第二开关单元连接电池正极；电源模块包括升压芯片U1。

具体的，本示例中的第一开关单元还连接有按键SW1，用于触发激活模块，当充电器接入充电输入端或按键SW1按下时，通过激活模块瞬间将电池电压接通供给电源模块，而电源模块将电压升至5V给单片机模块，单片机模块工作后，输出一高电平信号，维持激活模块处于导通状态，从而保证电路正常工作。当充电器断开或按键SW1再次按下时，电路电源掉电，进入低功耗模式，实现低功耗功能，在电源模块中，通过升压芯片U1使用升压方式给单片机模块供电，能够使得正常工作电压范围更宽，单片机模块输出信号更稳定。

在一些实施例中，第一开关单元包括三极管Q1；第二开关单元包括MOS管Q8，通过三极管Q1和MOS管Q8的导通，激活电源模块，给单片机模块供电，由单片机模块输出信号维持整个电源模块的正常工作。

其中，电源模块还包括电容C8、C9、C11、C12、电阻R34、R36和电感L2；升压芯片U1的第一引脚和第六引脚分别连接电感L2的两端，升压芯片U1的第二引脚同时连接电容C8和C9，升压芯片U1的第三引脚连接电阻R34，升压芯片U1的第四引脚和第五引脚分别连接电容C11；所述电容C12、电阻R36与电容C11并联连接，用于将电池电压升压至5V，为单片机模块及相关电路模块提供稳定可靠的电源电压。

在一些实施例中，如图4-图6所示，该一种锂电池管理应用电路还包括与单片机模块连接的电流检测模块、电压检测模块、充电管理模块和充电保护模块；充电管理模块连接充电保护模块，充电保护模块和电流检测模块分别连接电池。

电流检测模块和电压检测模块进行电流和电压的采集；充电管理模块实现恒流、恒压、充电过压保护等功能；充电保护模块实现二次充电过压保护功能。

具体的，在按键SW1按下激活电路后，单片机模块通过电压检测模块检测电池电压，通过电流检测模块检测充电电流，当电池电压小于4.1V时，进入恒流充电方式，通过调节充电PWM信号来控制充电管理模块，使充电电流保持在一个相对稳定的固定值给电池充电；当电池电压大于或等于4.1V时，进入恒压充电方式，电池电压近似直线缓慢升高，而充电电流逐步下降，当充电电流下降至一定值（一般为设定值的10%）时，电流关断，充电停止。当充电管理模块出现异常无法关掉充电电流，导致电芯电压升高于4.2V或更高时，单片机模块通过输出充电过压保护信号来控制充电保护模块关断充电回路，实现对电池的二次保护，使电池的使用更加可靠安全。

在一些实施例中，如图7和图8所示，该一种锂电池管理应用电路还包括放电管理模块和短路保护模块，短路保护模块的两端分别连接单片机模块和放电管理模块。

放电管理模块实现过放保护、过流保护、短路保护、放电电流调节等功能，短路保护模块用于短路瞬间电流的采集。

电池的一端连接有保险丝F1，电池的另一端连接有电阻RS，保险丝F1用于放电二次保护，电阻RS用于充放电电流的采集。

具体的，在充电器接入激活电路后，单片机模块通过电压检测模块检测电池电压，通过电流检测模块检测放电电流，输出放电控制信号，打开放电管理模块，接通整机负载，进入正常放电状态，随着电池电压逐步下降，当电池电压低于过放保护电压时，放电回路关断，放电停止。在放电过程中，当出现负载异常短路时，将通过短路保护模块检测短路信号，并触发单片机模块中断，单片机模块控制放电管理电路，关断放电回路，停止放电，从而起到安全保护作用；当短路或电流过大导致放电管理模块失效时，则通过熔断保险丝F1来保护电路安全，从而起到二次保护作用。

上述充电和放电回路，在电流的采集和电压采集上共用相同模块，即共用电流检测模块和电压检测模块，可有效节省相应元件，节约成本，且在充电和放电回路中，均具有双重保护功能，确保产品的使用安全可靠。

在一些实施例中，该一种锂电池管理应用电路还包括与单片机模块连接的状态显示模块，用于显示充放电状态。

本申请通过激活模块，一方面可以通过充电器接入或按键有效可靠激活电路，使整机正常工作，另一方面在整机停止充电或停止工作时又能有效进入休眠状态，使整机功耗降低至0，实现了低功耗功能。而激活模块正是利用电容充电瞬间具有导通特性，使充电器信号或按键信号隔离激活电源模块，给单片机模块供电，由单片机模块输出维持信号，维持整个电源模块的正常工作。电源模块使用升压方式给单片机模块供电，比起使用LDO降压方式给单片机供电，具有以下优势：一是正常工作电压范围更宽，升压方式工作电压范围在1.5-4.5V之间，而降压方式工作电压范围只能在2.5-4.5V之间，当电压低于2.5V时，电源电压输出电压不稳定，电路容易受干扰复位；二是升压方式输出5V给单片机模块供电，单片机资源丰富，可选型号多，成本比较低，且单片机输出信号稳定，可以直接驱动MOS，不会出现单片机复位、短路无法保护等异常；降压方式输出，无论是3.3V还是2.0V给单片机供电，单片机资源及型号可选相对有限，且成本比较高，另外单片机输出信号会随电池电压降低而降低，不稳定，也不可以直接驱动MOS，会出现单片机复位、短路无法保护等异常。本申请使用一个单片机模块来实现锂电池充电管理和放电管理等所有功能参数，可有效节省相应元件，节约成本，节约排布空间。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围，因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种锂电池管理应用电路，其特征在于，所述电路包括单片机模块、激活模块、电源模块和电池，所述电池连接激活模块，所述激活模块连接电源模块，所述电源模块和激活模块分别连接单片机模块；

所述激活模块包括第一开关单元和与第一开关单元连接的第二开关单元，所述第一开关单元连接有充电输入端，所述第二开关单元连接电池正极；

所述电源模块包括升压芯片U1。

2.根据权利要求1所述的锂电池管理应用电路，其特征在于，所述第一开关单元包括三极管Q1；

所述第二开关单元包括MOS管Q8。

3.根据权利要求1所述的锂电池管理应用电路，其特征在于，所述电源模块还包括电容C8、C9、C11、C12、电阻R34、R36和电感L2；

所述升压芯片U1的第一引脚和第六引脚分别连接电感L2的两端，升压芯片U1的第二引脚同时连接电容C8和C9，升压芯片U1的第三引脚连接电阻R34，升压芯片U1的第四引脚和第五引脚分别连接电容C11；所述电容C12、电阻R36与电容C11并联连接。

4.根据权利要求1所述的锂电池管理应用电路，其特征在于，所述电路还包括与单片机模块连接的电流检测模块、电压检测模块、充电管理模块和充电保护模块；

所述充电管理模块连接充电保护模块，所述充电保护模块和电流检测模块分别连接电池。

5.根据权利要求4所述的锂电池管理应用电路，其特征在于，所述电路还包括放电管理模块和短路保护模块，所述短路保护模块的两端分别连接单片机模块和放电管理模块。

6.根据权利要求4或5所述的锂电池管理应用电路，其特征在于，所述电路还包括与单片机模块连接的状态显示模块。

7.根据权利要求6所述的锂电池管理应用电路，其特征在于，所述电池的一端连接有保险丝F1，电池的另一端连接有电阻RS。

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