CN210838973U - 一种锂电池并联供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池并联供电电路,包括供电回路和外接电路；所述供电回路负极端串联有三级管，且三极管接地连接，所述MOS管另一端连接设置于三级管靠近电池正极端，且MOS管接地连接，所述锂电池供电回路正极端设置有外接点，所述外接点与外接电路串联连接。本实用新型通过第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路并联接入电路，通过多节锂电池共同为外接电路供电，本实用新型通过在第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路上并联设置有安全回路，安全回路中设置有PTC电阻和MOS管等分立元件，实现对多节电池极性反接短路保护、不同容量电池混用反充限流保护。

Description

一种锂电池并联供电电路

技术领域

本实用新型涉及供电电路的技术领域，特别是锂电池并联供电电路的技术领域。

背景技术

目前，当使用多节18650给数码产品供电时，大多采用直接并联使用方案，这样对消费者的使用有很严格的操作要求，比如：不同电量电池不可混用，电池极性严禁装反，若所用电池未自带保护板，将会给消费者的安全带来极大的威胁。本供电电路，通过MOS管开关电路、PTC电阻限流可以解决以上安全问题，且电路结构简单，插入损耗小，成本低廉，可靠稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种锂电池并联供电电路，旨在解决如何实现电池反接保护以及不同电量电池混接限流保护的安全回路的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种锂电池并联供电电路，包括供电回路和外接电路；所述供电回路负极端串联有三极管，且三极管接地连接，所述锂电池负极端和三极管F端并联设置有安全回路，所述安全回路包括PTC电阻和MOS管，所述PTC电阻和MOS管串联连接，所述MOS管另一端连接设置于三极管靠近电池正极端，且 MOS管接地连接，所述锂电池供电回路正极端设置有外接点，所述外接点与外接电路串联连接。

作为优选，所述供电回路包括第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路，所述第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路并联连接于外接点处。

作为优选，所述MOS管包括第一MOS管、第二MOS管和第三 MOS管，所述第一MOS管连接于第一供电回路中，所述第二MOS 管连接于第二供电回路中，所述第三MOS管连接于第三供电回路中。

作为优选，单个供电回路接入电路时，所述电路处于异常保护状态时，此时供电回路中的锂电池处于反接状态，MOS管处于关断状态。

作为优选，多个供电回路接入电路时，所述电路处于正常工作状态，此时多个回路中的一个或多个MOS管处于导通状态，当导通的 MOS管只有一个时，所述导通的MOS管所在供电回路与外接电路串联设置，当导通的MOS管有多个时，多个导通的MOS管供电回路相互并联，并联后的电路与外接电路串联连接。

作为优选，所述三极管与电池正极端之间设置有第一电阻。

作为优选，所述安全回路与电池负极端交接处设置有第一接点，所述安全回路与三极管靠近电池正极端交接处设置有第二接点。

作为优选，所述第一接点与三极管之间设置有第二电阻。本实用新型发明中使用一些常用的分立元件，实现对多节电池极性反接断路保护、不同容量电池混用反充限流保护。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型通过将第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路并联接入电路，并在第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路端部设置有锂电池接入端，通过多节锂电池共同为外接电路供电，本实用新型通过在第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路上并联设置有安全回路，安全回路中设置有PTC电阻和MOS管等分立元件，实现对多节电池极性反接短路保护、不同容量电池混用反充限流保护。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型一种锂电池并联供电电路的整体电路图；

图2是本实用新型一种锂电池并联供电电路第一供电回路的电路图。

图中：11-供电回路、111-第一供电回路、112-第二供电回路、 113-第三供电回路、12-外接电路、13-外接点、Q1-第一MOS管、 Q2-第二MOS管、Q3-第三MOS管、Q13/Q14/Q15-三极管。

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方案进行清楚、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。

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。下面结合附图和实施方式对本实用新型进行详细说明。

实施例一：

参阅图1，本实用新型提供了一种锂电池并联供电电路，该电路主要应用于数码产品的供电系统中。该并联电路主要应用于电子终端产品中将电池和输出端产品电性连接的电路中，该并联电路的电池输入端通常需要连接设置有多节锂电池来维持电路长期的电池输出，且需要根据客户的需求来控制电池的数量，然而电池安装又需要很严格的操作要求，在电池极性反向或者电池电量有差异时，往往会导致设备电路的损坏并影响使用。现有的供电电路中，大多采用直接并联使用方案，这样对消费者的使用有很严格的操作要求，比如：不同电量电池不可混用，电池极性严禁装反，若所用电池未自带保护板，将会给消费者的安全带来极大的威胁。本供电电路方案，通过MOS管开关电路、PTC电阻限流可以解决以上安全问题，且电路结构简单，插入损耗小，成本低廉，可靠稳定。

具体的，本实用新型提供了一种锂电池并联供电电路，其特征在于：包括供电回路和外接电路；所述供电回路负极端串联有三极管，且三极管接地连接，所述锂电池负极端和三极管F端并联设置有安全回路，所述安全回路包括PTC电阻和MOS管，所述PTC电阻和MOS管串联连接，所述MOS管另一端连接设置于三极管靠近电池正极端，且MOS管接地连接，所述锂电池供电回路正极端设置有外接点，所述外接点与外接电路串联连接，所述供电回路包括第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路，所述第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路并联连接于外接点处，所述MOS管包括第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管，所述第一MOS管连接于第一供电回路中，所述第二MOS管连接于第二供电回路中，所述第三MOS管连接于第三供电回路中。

具体的，当J2接电池正极，J1接电池负极时，VBAT+电压通过 R1给Q1提供栅极电压。并且，Q14的基极通过R108接到了电池的负极BAT-2，Q14维持截止状态。所以Q1工作于导通状态，此时电路处于正常工作状态。

实施例二：

本实施例二与实施例一的区别在于：所述供电回路还存在异常保护状态；

具体的，当供电回路处于异常工作状态时，电池输入端可以是单个供电回路或者是多个供电回路并联电路；所述电池输入端是单个供电回路时，异常保护状态为锂电池反接状态；当电池输入端是多个供电回路并联电路时，异常保护状态可以是多个电池全部反接，也可以是一个或多个电池反接、其他电池正接情况。

具体的，参阅图2，单个供电回路接入电路时，所述电路处于异常保护状态，此时供电回路中的锂电池处于反接状态，MOS管处于关断状态。所述单个供电回路接入电路时，当电池极性反接，导致流经该供电回路的MOS管和流经该供电回路的三极管的电流极性反向，从而使得该三极管导通接地，该MOS管处于关断状态，使得电路切断，进入异常保护状态。

具体的，电池极性安装错误情形1：单个电池反极性安装。当J2 接电池负极，J1接电池正极时，VBAT+网络通过R1给Q1提供的为负栅极电压，并且，Q14的基极通过R108接到了电池的正极，Q14 维持导通状态，进一步的维持Q1栅极的负电压。所以Q1工作于关断状态，此时电池输出通路被Q1关断，电路处于异常保护状态。

实施例三：

本实施例二与实施例一的区别在于：当供电回路有多条时，总电路依然处于正常工作状态；

具体的，当供电回路有多条时，存在以下情况不影响电路的正常运行：单个电池反极性安装、一个电池正极安装且另一个电池负极安装、各电池容量相近时、电池一容量满电且电池而容量亏电；然而电池安装又需要很严格的操作要求，在电池极性反向或者电池电量有差异时，往往会导致设备电路的损坏并影响使用。现有的供电电路中，大多采用直接并联使用方案，这样对消费者的使用有很严格的操作要求，比如：不同电量电池不可混用，电池极性严禁装反，若所用电池未自带保护板，将会给消费者的安全带来极大的威胁所述多条供电回路接入电路时，而用电设备在正常使用中难免会造成电池反极性安装，并且电池容量的控制也较为困难，现有技术缺乏电池保护板，一旦在电池反接或者电池电量差距过大时，往往造成一定的损失甚至产生危害，而本实施例中，当某条供电回路电池反接时，使得三极管导通接地，MOS管关断，虽然该电池不能继续工作，但不影响整体电路的运行；当个供电电路电池的电量差距时，电量大的电池以安全的电流对电量小的电池充电，待达到等同电量时，同时向外接电路供电。

具体的，参阅图1、图2，多个供电回路接入电路时，所述电路处于正常工作状态，此时多个回路中的一个或多个MOS管处于导通状态，当导通的MOS管只有一个时，所述导通的MOS管所在供电回路与外接电路串联设置，当导通的MOS管有多个时，多个导通的 MOS管供电回路相互并联，并联后的电路与外接电路串联连接，所述三极管与电池正极端之间设置有第一电阻，所述安全回路与电池负极端交接处设置有第一接点，所述安全回路与三极管靠近电池正极端交接处设置有第二接点，所述第一接点与三极管之间设置有第二电阻。所述多个回路中存在一个或多个MOS管处于导通状态指的是不同供电回路中的MOS管存在一个导通、二个导通、或者三个全部导通的情况，且不存在MOS管没有导通的情况，并将导通的MOS管所在的供电回路并联连接于外接点处，为外接点供电，所述三极管与电池正极端之间设置有第一电阻、以及所述第一接点与三极管之间设置有第二电阻，所述两电阻在电路中起到分压作用，减小供电电路高功率时的损坏几率。

具体的，单个电池反极性安装时，当J2接电池负极，J1接电池正极时，VBAT+网络通过R1给Q1提供的为负栅极电压，并且，Q14 的基极通过R108接到了电池的正极，Q14维持导通状态，进一步的维持Q1栅极的负电压。所以Q1工作于关断状态，此时电池输出通路被Q1关断，电路处于异常保护状态；

具体的，一个电池正极性安装，一个电池反极性安装时，首先将电池1正确接入电路，J2接电池正极，J1接电池负极，VBAT+电压通过R1给Q1提供栅极电压。并且，Q14的基极通过R108接到了电池的负极BAT-2，Q14维持截止状态。所以Q1工作于导通状态，此时电路处于正常工作状态。然后，将电池2反极性接入，J4接电池2 负极，J3接电池2正极。VBAT+网络通过R2给Q2提供的为正栅极电压，但是，Q13的基极通过R107接到了电池2的正极，Q13进入导通状态，从而将Q2的栅极对GND_D短路。所以Q2最终工作于关断状态，此时电池2输出通路被Q2关断，电路处于关断保护状态。由此实现电池1正常工作，电池2关断保护状态。同理3路或更多的锂电池并联工作，当其中一个单元或多个单元出现反接时，均可得到精准的保护，并且不影响正确安装的电池单元工作。

具体的，不同供电回路电池容量相近时，因各组电池极性安装正确，电池1负极通R3(PTC自恢复保险电阻)、Q1接入电路，电池 2负极通R4、Q2接入电路，电池3负极通R6、Q3接入电路。由于电池1、2、3电池容量相近，电池电压也相近，三个单元电路不会存在很大的相互放电或充电的情况。R3、R4、R6工作正常，处于低阻导通状态。各电池在经过一段时间小电流相互放电或充电过程后，各电池电压持平相等。进入稳定工作状态；

具体的，电池1容量满电，电池2容量亏电时，首先接入电池1， VBAT+与GND_D间的电压约有4.2V。此时接入电池2，假定电池2 的电压只有3.2V，当Q2导通的瞬间，网络BAT-1与GND_D间的电压约有1V，因此，R4的Rimin＝0.018(Ω)，Q2的RDS(on)＝0.072(Ω)，根据公式I＝U/R，可得出，I电池2＝1/(0.018+0.072)＝11A。此时 R4在约1.5秒后进入Ttrip保护状态，以不高于2A(相当于小于1C 的充电电流)的电流给电池2充电，防止充电电流过大引发安全事故。

具体的，电路的插入损耗可以分为漏电流侧视和压降损耗；所述漏电流测试：当J5不接负载的情况下，接入电池1，并测试电池1 的输出电流为小于1uA，可忽略不计；所述压降损耗：当J5接1A负载时，接入电池1，测试BAT-2与GND_D间电压为120mV，远小于二极管隔离方案的0.5V压降。若3组电池同时供电，则每一组电池的输出电流可小3倍，压降损耗为120mV/3＝40mV，相对二极管隔离方案的0.5V，已经减小了约92％了，效果可观。

本实用新型电路结构简单，插入损耗小，且工作简单可靠。当电池反接时可以精准的进行相应电池单元的保护，当将容量不等的电池混合使用时，也能进行一定的限流保护。较现在市面上无任何保护的直接并联方法，有着明显的优势。较使用二极管隔离方案的又有着插入压降小的优势，是一个不错的实用新型电路方案。

上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种锂电池并联供电电路，其特征在于：包括供电回路和外接电路；所述供电回路负极端串联有三极管，且三极管接地连接，所述锂电池负极端和三极管F端并联设置有安全回路，所述安全回路包括PTC电阻和MOS管，所述PTC电阻和MOS管串联连接，所述MOS管另一端连接设置于三极管靠近电池正极端，且MOS管接地连接，供电回路的正极端设置有外接点，所述外接点与外接电路串联连接。

2.如权利要求1所述的一种锂电池并联供电电路，其特征在于：所述供电回路包括第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路，所述第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路并联连接于外接点处。

3.如权利要求1所述的一种锂电池并联供电电路，其特征在于：所述MOS管包括第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管，所述第一MOS管连接于第一供电回路中，所述第二MOS管连接于第二供电回路中，所述第三MOS管连接于第三供电回路中。

4.如权利要求1所述的一种锂电池并联供电电路，其特征在于：单个供电回路接入电路时，所述电路处于异常保护状态，此时供电回路中的锂电池处于反接状态，MOS管处于关断状态。

5.如权利要求1所述的一种锂电池并联供电电路，其特征在于：多个供电回路接入电路时，所述电路处于正常工作状态，此时多个回路中的一个或多个MOS管处于导通状态，当导通的MOS管只有一个时，所述导通的MOS管所在供电回路与外接电路串联设置，当导通的MOS管有多个时，多个导通的MOS管供电回路相互并联，并联后的电路与外接电路串联连接。

6.如权利要求1所述的一种锂电池并联供电电路，其特征在于：所述三极管与电池正极端之间设置有第一电阻。

7.如权利要求1所述的一种锂电池并联供电电路，其特征在于：所述安全回路与电池负极端交接处设置有第一接点，所述安全回路与三极管靠近电池正极端交接处设置有第二接点。

8.如权利要求7所述的一种锂电池并联供电电路，其特征在于：所述第一接点与三极管之间设置有第二电阻。

Images