CN212543422U - 一种锂电池输出控制电路及多串锂电池保护板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂电池控制的技术领域，尤其涉及一种锂电池输出控制电路及多串锂电池保护板。包括充放电控制电路和电源板控制电路；所述充放电控制电路包括控制电路和关断控制模块；所述关断控制模块设置在电源负端和负载接入端之间，且控制端与所述控制电路控制连接，所述控制电路通过关断控制模块实现锂电池与负载之间的导通与关断；所述电源板控制电路的两端分别与电源正端和所述关断控制模块的输出端连接，并通过关断控制模块实现电源板控制电路中USB接口的启闭。本实用新型能够有效提高锂电池的使用效率，解决了锂电池保护板和电源板自耗电高、容易出现触电和打火的问题，保证了锂电池的续航以及安全可靠性。

Description

一种锂电池输出控制电路及多串锂电池保护板

技术领域

本实用新型涉及锂电池控制的技术领域，尤其涉及一种锂电池输出控制电路及多串锂电池保护板。

背景技术

随着锂电池行业的发展和人们生活水平的提高，人们对锂电池的要求越来越高，而对于锂电池，在电源工作的时候，需要设置锂电池保护板来控制电池组的充放电，并保护防止锂电池组出现过充、过放等异常情况。通常，锂电池的控制都采用弱电开关。当弱电开关断开时，锂电池保护板会控制关闭锂电池充放电控制电路，此时电池组与负载之间为断开的不放电，然而在弱电开关断时，由于锂电池板需要采集负载电流保护锂电池，检测模块无法有效关断，导致关断弱电开关后输出端口仍通过检测电路获取电压，容易出现触电或者检测异常，甚至出现打火而造成设备损坏的问题，存在一定的安全隐患。

同时，在行业内，锂电池电源板的自耗电也是一个重要问题，因为USB接口的电源板一般的供电是锂电池包，而锂电池包在输出及静置状态下的允许自耗电是UA级别的，同时，又因为一般电芯的容量都是几个AH的，所以电源板8MA～10MA耗电，再加上电池的自耗电，导致锂电池包通常在静置个半个月就没有电了，这个耗电量严重影响了锂电池包的长期供电，造成了诸多不良影响。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种锂电池输出控制电路及多串锂电池保护板。

为解决锂电池保护板自耗电大、关断后容易出现触电或打火现象的技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种锂电池输出控制电路，包括充放电控制电路和电源板控制电路；所述充放电控制电路包括控制电路和关断控制模块；所述关断控制模块设置在电源负端和负载接入端之间，且控制端与所述控制电路控制连接，所述控制电路通过关断控制模块实现锂电池与负载之间的导通与关断；所述电源板控制电路的两端分别与电源正端和所述关断控制模块的输出端连接，并通过关断控制模块实现电源板控制电路中USB接口的启闭。

进一步的，所述充放电控制电路还包括检测电路；所述检测电路包括检测关断模块，检测电路的检测端通过检测关断模块连接在负载接入端处，且所述检测关断模块的控制端与控制电路连接，所述检测电路通过检测关断模块、控制电路的配合，实现与充放电控制电路的同时关断或同时连通。

进一步的，所述控制电路包括弱电开关；所述弱电开关一端与电源连接，另一端分别与关断控制模块和检测关断模块的控制端连接。

进一步的，所述充放电控制电路还包括比较保护电路，所述比较保护电路与所述检测电路检测端连接，并与所述充放电控制电路启闭控制连接，根据检测端检测信号进行比较判断，实现对充放电控制电路的过压保护和/或欠压保护。

进一步的，所述控制电路输出端和关断控制模块的控制端之间还设置有三极管组；所述三极管组包括第一三极管Q1和第二三极管Q2；所述第一三极管Q1和第二三极管Q2的基级分别通过弱电开关与电源连接，且所述第一三极管Q1的集电极、发射极分别与所述电源、所述关断控制模块控制端连接；且所述第一三极管Q1的发射极还与所述第二三极管Q2发射极连接，并通过第二三极管Q2实现接地。

进一步的，所述检测关断模块包括第三三极管Q3和第四三极管Q4；所述第三三极管Q3 的基级与所述负载接入端连接，集电极和发射极分别与检测电路检测端、负载接入端连接；所述第四三极管Q4的基级与所述控制电路输出端连接，集电极和发射极分别与第三三极管Q3 的基级、接地端连接。

进一步的，所述电源板控制电路包括电源模块和控制模块；所述电源模块包括DC-DC降压电路；所述DC-DC降压电路分别与电源正端和USB接口连接，所述电源模块通过DC-DC降压电路实现电源的电压转换；所述控制模块包括检测模块和控制芯片；所述控制芯片与DC-DC降压电路的使能端控制连接，所述检测模块设置在锂电池和USB接口之间，所述控制芯片通过检测模块对USB接口进行监控，并根据USB接口接入情况完成DC-DC降压电路输出的启闭。

进一步的，所述控制模块还包括关断模块和唤醒模块；所述关断模块串接设置在所述负载接入端与检测模块之间，用于根据USB接口接入情况实现USB接口与锂电池之间的关断和连通；所述唤醒模块一端通过USB接口与唤醒电源连接，另一端接地，用于根据USB接口接入情况实现DC-DC降压电路和关断模块的开启或连通。

进一步的，所述DC-DC降压电路包括降压控制芯片；所述降压控制芯片输入端与电源电路的输出端连接，输出端与所述负载接入端连接，且其使能端通过三极管与所述控制芯片控制连接；所述降压控制芯片串接有置高电源。

本实用新型还提供一种多串锂电池保护板，包括上述的锂电池输出控制电路。

本实用新型通过将锂电池的充放电控制电路和电源板控制电路进行整合，在实现锂电池充放电控制和USB电源接口控制的同时，将两者完美结合，实现在外部弱电开关断开或闭合时，能够有效关闭或开启锂电池的充放电负载接口和USB接口，进而有效提高锂电池的使用效率，解决了锂电池保护板和电源板自耗电高、容易出现触电和打火的问题，保证了锂电池的续航以及安全可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例锂电池输出控制电路的结构框图。

图2为本实用新型实施例充放电控制电路的电路结构图。

图3为本实用新型实施例充放电控制电路中控制电路的电路结构图。

图4为本实用新型实施例充放电控制电路中检测关断模块的的电路结构图。

图5为本实用新型实施例充放电控制电路中关断控制模块的电路结构图。

图6为本实用新型实施例电源板控制模块的电路结构图。

图7为本实用新型实施例电源板控制模块中控制模块的电路结构图。

图8为本实用新型实施例电源板控制模块中电源模块的电路结构图。

图9为本实用新型实施例电源板控制模块中的局部电路结构图。

其中：

充放电控制电路为10，关断控制模块为11，控制电路为12，检测电路为13；

电源板控制电路为20，电源模块为21，控制模块为22，DC-DC降压电路为211，检测模块为221，关断模块为222，唤醒模块为223。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

本实施例提供一种锂电池输出控制电路，参阅图1-9，具体包括充放电控制电路10和电源板控制电路20；其中，充放电控制电路10的主要作用是对根据外部控制信号对锂电池的充放电进行控制，同时完成对检测电路13的同时开启和同时关断。具体的，充放电控制电路10 包括控制电路12和关断控制模块11；更为具体的，关断控制模块11的主要作用是控制电源的充放电，即根据外部控制信号对锂电池的充放电进行有效控制，对充放电控制电路10中电源负端和负载接入端之间的连接和关断进行控制。更为具体的，关断控制模块11两端分别与电源负端的输出端、负载接入端连接。

在控制电路12方面，请参阅图3，其主要作用是对根据外部控制信号，对关断控制模块 11的开启和关断进行控制，当然，控制电路12也可以同时应用于检测电路13检测的开启和关闭；具体的，控制电路12的输入端与电源连接，输出端与关断控制模块11的控制端连接。优选的，控制电路12包括有弱电开关，并通过弱电开关接收外部控制信号，即当弱电开关闭合时，控制关断控制模块11或检测模块221开启，当弱电开关关闭时，控制关断控制模块11 或检测模块221关断或关闭。

在电源板控制电路20方面，请参阅图1和图6，其主要用于将电源进行降压处理并与USB 接口连接，同时，在USB接口处设置检测模块221，用于检测USB接口接入情况，并根据USB接口接入情况实现电源板控制电路20的关断和开启。具体的，电源板控制电路20的两端分别与电源正端和所述关断控制模块11的输出端连接，并通过关断控制模块11实现电源板控制电路20中USB接口的启闭。

本电路的好处在于，电路通过将锂电池的充放电控制电路10和电源板控制电路20进行整合，在实现锂电池充放电控制和USB电源接口控制的同时，将两者完美结合，实现在外部弱电开关断开或闭合时，能够有效关闭或开启锂电池的充放电负载接口和USB接口，进而有效提高锂电池的使用效率，解决了锂电池保护板和电源板自耗电高、容易出现触电和打火的问题，保证了锂电池的续航以及安全可靠性。

以下对本实施例中的充放电控制电路10进行详细解释：

作为本实施例的一个优选，如图2所示，充放电控制电路10还包括检测电路13，其主要用于对负载接入端的电压进行采样检测，并输出至比较保护电路中，进而实现锂电池保护板的过压保护和/或欠压保护。具体的，检测电路13包括有检测关断模块，检测关断模块具体用于在控制电路12控制充放电控制电路10关断时，同时关闭检测电路13，从而防止后续发生触电或打火现象。更为具体的，检测电路13的检测端通过检测关断模块连接在负载接入端处，且检测关断模块的控制端与控制电路12连接，在检测过程中，检测电路13通过检测关断模块、控制电路12的配合，实现与充放电控制电路10的同时关断或同时连通。

作为本实施例的一个优选，如图3所示，控制电路12具体包括弱电开关；弱电开关主要用于反映外部控制信号，即用户可以通过弱电开关对锂电池的关断控制模块11进行控制。具体的，在电路连接上，弱电开关的一端与电源连接，另一端分别与关断控制模块11和检测关断模块的控制端连接，从而根据外部控制信号实现关断控制模块11和检测关断模块的开启和关断。

更为优选的，参阅图5，控制电路12输出端和关断控制模块11的控制端之间还设置有三极管组，其中，三极管组主要用于实现控制电路12和关断控制模块11之间的控制连接。具体的，三极管组包括第一三极管Q1和第二三极管Q2；其中，第一三极管Q1为NPN型三极管，第二三极管Q2为PNP型三极管。在电路连接上，第一三极管Q1和第二三极管Q2的基级分别通过弱电开关与电源连接，且第一三极管Q1的集电极、发射极分别与电源、关断控制模块控制端连接；且第一三极管Q1的发射极还与第二三极管Q2发射极连接，并通过第二三极管 Q2实现接地。

在使用时，参阅图3，在图中，弱电开关为SF1，具体的，弱电开关闭合时，第一三极管 Q1和第二三极管Q2的基级处于高电平，第一三极管Q1导通和第二三极管Q2关断，电源通过第一三极管Q1给关断控制模块11控制端提供高电平，导通充放电控制电路10。弱电开关断开时，第一三极管Q1和第二三极管Q2的基级处于低电平，第一三极管Q1关断和第二三极管Q2导通，第二三极管Q2将关断控制模块11控制端电压拉低，关断充放电控制电路10。

作为本实施例的一个优选，充放电控制电路10还包括比较保护电路；比较保护电路的作用是接收检测电路13采样到的负载接入端的电压，并进行过压比较或欠压比较，判断锂电池是否处于过压或欠压状态，并根据锂电池状态进行相应关断操作，进而实现对锂电池的过压保护和/或欠压保护。

作为本实施例的一个优选，参阅图4，检测关断模块包括第三三极管Q3和第四三极管Q4，其中，第三三极管Q3为PNP型三极管，第四三极管Q4为NPN型三极管；第三三极管Q3 的基级与负载接入端连接，集电极和发射极分别与检测电路13检测端、负载接入端连接；第四三极管Q4的基级与控制电路12输出端连接，集电极和发射极分别与第三三极管Q3的基级、接地端连接。在使用时，弱电开关闭合时，第四三极管Q4的基级处于高电平，第三三极管Q3的基级被拉低，检测电路13导通。弱电开关断开时，第四三极管Q4的基级处于低电平，第四三极管Q4关断，第三三极管Q3的基级处于高电平，检测电路13关断。

为了更好的操作体验，提供本实施例关断控制模块11的具体结构，具体的，参阅图5，关断控制模块11包括第一MOS管；第一MOS管的栅极与控制电路12输出端连接，源极和漏极分别与电源负端、负载接入端连接。具体的，当弱电开关闭合时，第一MOS管的控制端处于高电平，充放电控制电路10导通；当弱电开关断开时，第一MOS管的控制端处于低电平，充放电控制电路10关断。

上述充放电控制电路10的优点在于，该电路在检测电路13上设置检测关断模块，并利用控制电路12对关断控制模块11和检测关断模块进行关断控制，实现在关断控制模块11关断的同时，检测电路13能够进行同步关断，进而解决锂电池保护板在弱电开关断开，即断电后，容易因检测电路13而出现电压残留的问题，避免出现触电的现象，同时接设备负载时也不会打火的现象，进而有效的避免设备因打火而着火爆炸的现象发生。

实施例二

本实施例与实施例一类似，不同之处在于，电源板控制电路20的具体布置。

请参阅图6-9，进一步的，电源板控制电路20包括电源模块21和控制模块22；其中，电源模块21具体包括DC-DC降压电路211，DC-DC降压电路211用于将电源进行降压转化，转化成适于USB接口的特定电压，并输出至USB接口，而USB接口则用于接入负载。具体的，锂电池通过DC-DC降压电路211与USB接口连接，并通过DC-DC降压电路211实现电源的电压转换。

在控制模块22方面，参阅图6和图7，其主要作用是对电源模块21进行检测控制，当控制模块22检测到电源模块21没有负载接入时，通过控制关闭DC-DC降压电路211和关断锂电池和USB接口之间连接的方式，控制电源电路的输出，进而达到低功耗的目的。具体的，控制模块22包括检测模块221和控制芯片；其中，控制芯片与DC-DC降压电路211的使能端控制连接，而检测模块221设置在锂电池和USB接口之间。使用时，控制芯片通过检测模块 221对USB接口进行监控，并根据USB接口接入情况，调节DC-DC降压电路211使能端电平高低，从而完成DC-DC降压电路211输出的启闭。值得说明的是，当没有负载接入时，将控制芯片控制DC-DC降压电路211的输出端处于关闭状态。

作为本实施例的一个优选，请参阅图9，控制模块22还包括关断模块222和唤醒模块223；关断模块222的主要用于在检测到没有负载接入时，实现锂电池与USB接口或DC-DC降压电路211与USB接口之间的关断。具体的，关断模块222串接设置在USB接口与检测模块221 之间，关断模块222与控制芯片控制连接，当控制芯片检测到电源模块21的电路中没有负载接入时，关断模块222关断，进而实现电源模块21负债输入端的电压输入，使整个电路在不工作时处于低功耗，进而解决降压锂电池自耗电大的问题。

另一方面，唤醒模块223的主要作用是，在电源模块21的电路处于关断状态时，根据负载的接入情况输出反馈信号给控制模块22，并完成关断模块222和DC-DC降压电路211的唤醒；具体的，唤醒模块223一端通过USB接口与唤醒电源连接，另一端接地，当负载接入时，唤醒模块223通过负载得到，激活唤醒模块223，并将负载接入情况通过控制芯片唤醒端反馈给控制芯片。

更为优选的，唤醒模块223包括第一电阻、第二电阻和和三极管；第一电阻、第二电阻相串接，串接电路两端分别与USB接口和地线连接；三极管基极连接在第一电阻、第二电阻之间的节点上，且集电极和发射极分别与控制芯片的唤醒控制端和地线连接。

作为本实施例的一个优选，DC-DC降压电路211包括降压控制芯片；降压控制芯片主要用于接收锂电池的电压输入，并将其转化为特定的电压进行出书。具体的，降压控制芯片输入端与锂电池的输出端连接，输出端与USB接口连接，且其使能端通过三极管与控制芯片控制连接。同时，降压控制芯片串接有置高电源，使降压控制芯片的使能端在使用时置于高电平。

作为本实施例的一个优选，参阅图9，控制模块22的检测模块221包括检测电阻、第三电阻和第一电容；其中，检测电阻串接在USB接口和锂电池负极之间，第三电阻、第一电容的串接电路并联在检测电阻的两端；控制芯片的检测端连接第三电阻、第一电容之间的节点上；控制芯片的检测端接收检测电压两端压降，并输入至控制芯片进行电压检测，控制芯片根据检测电压两端的压降判断是否存在负载接入，并通过使能控制端控制使能控制芯片和关断电路的启闭或关断导通。

为了更好的使用体验，提供本实施例降压电源输出控制电路12的具体元器件，具体的，在本实施例中，控制芯片为STM8S003F芯片，降压控制芯片采用XL7046芯片，而关断模块 22222的第一MOS管则采用AO4406 MOS管。

其中，电源板控制电路20的优点在于，该电路在电源模块21上加设检测模块221用于检测，并通过检测到的USB接口接入情况，对DC-DC降压电路211的输出进行关断，并通过关断模块222关断锂电池和USB接口之间连接，从而实现在没有负载接入时降压电源板的低功耗，将降压电源板的自耗电控制在在100ua～200ua之间，解决降压电源板自耗电大的问题，避免其因自耗电大而带来的诸多不良影响。

实施例三

本实施例提供一种多串锂电池保护板，其包括有实施例一或实施例二所述的锂电池输出控制电路，并通过该锂电池输出控制电路对锂电池的输出进行有效控制。

显然，本实用新型的上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂电池输出控制电路，其特征在于，包括充放电控制电路和电源板控制电路；所述充放电控制电路包括控制电路和关断控制模块；所述关断控制模块设置在电源负端和负载接入端之间，且控制端与所述控制电路控制连接，所述控制电路通过关断控制模块实现锂电池与负载之间的导通与关断；所述电源板控制电路的两端分别与电源正端和所述关断控制模块的输出端连接，并通过关断控制模块实现电源板控制电路中USB接口的启闭。

2.根据权利要求1所述的锂电池输出控制电路，其特征在于，所述充放电控制电路还包括检测电路；所述检测电路包括检测关断模块，检测电路的检测端通过检测关断模块连接在负载接入端处，且所述检测关断模块的控制端与控制电路连接，所述检测电路通过检测关断模块、控制电路的配合，实现与充放电控制电路的同时关断或同时连通。

3.根据权利要求2所述的锂电池输出控制电路，其特征在于，所述控制电路包括弱电开关；所述弱电开关一端与电源连接，另一端分别与关断控制模块和检测关断模块的控制端连接。

4.根据权利要求3所述的锂电池输出控制电路，其特征在于，所述充放电控制电路还包括比较保护电路，所述比较保护电路与所述检测电路检测端连接，并与所述充放电控制电路启闭控制连接，根据检测端检测信号进行比较判断，实现对充放电控制电路的过压保护和/或欠压保护。

5.根据权利要求3所述的锂电池输出控制电路，其特征在于，所述控制电路输出端和关断控制模块的控制端之间还设置有三极管组；所述三极管组包括第一三极管Q1和第二三极管Q2；所述第一三极管Q1和第二三极管Q2的基级分别通过弱电开关与电源连接，且所述第一三极管Q1的集电极、发射极分别与所述电源、所述关断控制模块控制端连接；且所述第一三极管Q1的发射极还与所述第二三极管Q2发射极连接，并通过第二三极管Q2实现接地。

6.根据权利要求3所述的锂电池输出控制电路，其特征在于，所述检测关断模块包括第三三极管Q3和第四三极管Q4；所述第三三极管Q3的基级与所述负载接入端连接，集电极和发射极分别与检测电路检测端、负载接入端连接；所述第四三极管Q4的基级与所述控制电路输出端连接，集电极和发射极分别与第三三极管Q3的基级、接地端连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的锂电池输出控制电路，其特征在于，所述电源板控制电路包括电源模块和控制模块；所述电源模块包括DC-DC降压电路；所述DC-DC降压电路分别与电源正端和USB接口连接，所述电源模块通过DC-DC降压电路实现电源的电压转换；所述控制模块包括检测模块和控制芯片；所述控制芯片与DC-DC降压电路的使能端控制连接，所述检测模块设置在锂电池和USB接口之间，所述控制芯片通过检测模块对USB接口进行监控，并根据USB接口接入情况完成DC-DC降压电路输出的启闭。

8.根据权利要求7所述的锂电池输出控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括关断模块和唤醒模块；所述关断模块串接设置在所述负载接入端与检测模块之间，用于根据USB接口接入情况实现USB接口与锂电池之间的关断和连通；所述唤醒模块一端通过USB接口与唤醒电源连接，另一端接地，用于根据USB接口接入情况实现DC-DC降压电路和关断模块的开启或连通。

9.根据权利要求7所述的锂电池输出控制电路，其特征在于，所述DC-DC降压电路包括降压控制芯片；所述降压控制芯片输入端与电源电路的输出端连接，输出端与所述负载接入端连接，且其使能端通过三极管与所述控制芯片控制连接；所述降压控制芯片串接有置高电源。

10.一种多串锂电池保护板，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的锂电池输出控制电路。

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