CN213072099U - 一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路，包括电池芯模块、电容负载、放电控制模块、充电控制模块、检流电阻模块、主控模块MCU、电容C55、电容C56，还包括预放电模块，电池芯模块连接检流电阻模块，检流电阻模块通过放电控制模块连接充电控制模块，预放电模块连接放电控制模块，充电控制模块连接电容负载，放电控制模块、充电控制模块、预放电模块都与主控模块MCU连接。本实用新型器件简单，成本低廉，有很好的经济性和适用性，可以有效的防止锂电池在接触电容负载瞬间打火短路问题，保障了电池的正常使用。

Description

一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路

技术领域

本实用新型涉及一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路。

背景技术

市场上使用锂电池的电子产品越来越多，而锂电池由于其化学特性活泼，使用不当容易发生爆炸起火等安全事故，所以一般锂电池通常会搭配合适的保护板来使用；常见的锂电池保护板如图1所示，主要包含电池芯模块1是保护板的输入端；电容负载2是保护板的输出部分；放电控制模块3用于打开和关闭放电电路；充电控制模块4用于打开和关闭充电电路；检流电阻模块5用来检测充放电电流大小和计算使用的电量；电容负载2为容性负载，并且等效电容容量大，在接触电容负载的瞬间，电池对电容负载电容充电，相当于瞬间短路，根τ＝R*C，当电池给电容负载充电的电流在短路保护延时时间内，持续大于电池的短路保护电流，就会触发短路保护关闭输出；作为用户的体检就是电池无法正常放电；那么，如果让电池给大的容性负载供电时候，如何避免触发短路保护，是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有产品中的不足，提供一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路。

为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路，包括电池芯模块、电容负载、放电控制模块、充电控制模块、检流电阻模块、主控模块MCU、电容C55、电容C56，还包括预放电模块，所述电池芯模块连接检流电阻模块，所述检流电阻模块通过放电控制模块连接充电控制模块，所述放电控制模块还通过电容C55连接电容C56的一端，所述电容C56的另一端连接充电控制模块，所述预放电模块连接放电控制模块，所述充电控制模块连接电容负载，所述放电控制模块、充电控制模块、预放电模块都与主控模块MCU连接。

作为优选，放电控制模块包括电阻R103、电阻R107、电阻R108、电阻R109、电阻R110、电阻R111、电阻R112、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6、稳压二极管D52，所述稳压二极管D52的负极连接主控模块MCU，所述稳压二极管D52的负极为DSG端，所述稳压二极管D52的正极与电阻R103相互并联，所述充电控制模块、检流电阻模块都连接稳压二极管D52的正极，所述稳压二极管D52的负极通过电阻R110连接MOS管Q4的G极，所述MOS管Q4的S极连接稳压二极管D52的正极，所述MOS管Q4的D极连接充电控制模块,所述MOS管Q1的S极、MOS管Q2的S极、MOS管Q3的S极、MOS管Q5的S极、MOS管Q6的S极都连接MOS管Q4的S极，所述MOS管Q1的G极通过电阻R107连接电阻R108的一端，所述电阻R108的另一端连接MOS管Q2的G极，所述电阻R108的一端通过电阻R109连接MOS管Q3的G极，所述电阻R108的一端还通过电阻R111连接MOS管Q5的G极，所述电阻R108的一端还通过电阻R112连接MOS管Q6的G极，所述MOS管Q1的D极、MOS管Q2的D极、MOS管Q3的D极、MOS管Q5的D极、MOS管Q6的D极都连接MOS管Q4的D极。

作为优选，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6都为N沟道MOS管。

作为优选，预放电模块包括MOS管Q13、MOS管Q14、MOS管Q15、MOS管Q56、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R146、电阻R150，所述MOS管Q13的S极连接稳压二极管D52的正极，所述MOS管Q13的S极为DMOS_S端，所述MOS管Q13的S极通过电阻R150连接MOS管Q13的G极，所述MOS管Q13的G极连接MOS管Q56的D极，所述MOS管Q56的G极连接主控模块MCU，所述MOS管Q56的G极为PDSG端，所述MOS管Q56的G极通过电阻R146连接MOS管Q56的S极，所述MOS管Q56的S极连接3.3V电源，所述MOS管Q13的D极连接MOS管Q14的G极，所述MOS管Q14的G极通过电阻R11连接MOS管Q14的S极,所述MOS管Q13的D极通过电阻R3连接电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端通过电阻R1连接MOS管Q14的S极，所述电阻R6、电阻R9都与电阻R3并联，所述电阻R5、电阻R8都与电阻R2并联，所述电阻R4、电阻R7都与电阻R1并联，所述MOS管Q14的D极通过电阻R10连接地信号GND，所述MOS管Q15的S极连接地信号GND，所述MOS管Q15的D极通过电阻R12连接3.3V电源，所述MOS管Q15的D极为PDSG_DET端，所述MOS管Q14的S极连接MOS管Q4的D极，所述MOS管Q14的S极为DMOS_D端。

作为优选，MOS管Q13、MOS管Q15都为N沟道MOS管，所述MOS管Q14、MOS管Q56都为P沟道MOS管。

作为优选，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9都为功率电阻。

作为优选，电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R146、电阻R150的阻值都为1M欧姆。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型器件简单，成本低廉，有很好的经济性和适用性，可以有效的防止锂电池在接触电容负载瞬间打火短路问题，保障了电池的正常使用，提升了用户体验。

附图说明

图1为背景技术的电路原理图；

图2为检流电阻模块的电路原理图；

图3为放电控制模块的电路原理图；

图4为充电控制模块的电路原理图；

图5为本实用新型的电路原理图；

图6为预放电模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：

如图2到图6所示，一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路，包括电池芯模块1、电容负载2、放电控制模块3、充电控制模块4、检流电阻模块5、主控模块MCU7、电容C55、电容C56，还包括预放电模块6，所述电池芯模块1连接检流电阻模块5，所述检流电阻模块5通过放电控制模块3连接充电控制模块4，所述放电控制模块3还通过电容C55连接电容C56的一端，所述电容C56的另一端连接充电控制模块4，所述预放电模块6连接放电控制模块3，所述充电控制模块4连接电容负载2，所述放电控制模块3、充电控制模块4、预放电模块6都与主控模块MCU7连接。

如图3所示，放电控制模块3包括电阻R103、电阻R107、电阻R108、电阻R109、电阻R110、电阻R111、电阻R112、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6、稳压二极管D52，所述稳压二极管D52的负极连接主控模块MCU7，所述稳压二极管D52的负极为DSG端，所述稳压二极管D52的正极与电阻R103相互并联，所述充电控制模块4、检流电阻模块5都连接稳压二极管D52的正极，所述稳压二极管D52的负极通过电阻R110连接MOS管Q4的G极，所述MOS管Q4的S极连接稳压二极管D52的正极，所述MOS管Q4的D极连接充电控制模块4,所述MOS管Q1的S极、MOS管Q2的S极、MOS管Q3的S极、MOS管Q5的S极、MOS管Q6的S极都连接MOS管Q4的S极，所述MOS管Q1的G极通过电阻R107连接电阻R108的一端，所述电阻R108的另一端连接MOS管Q2的G极，所述电阻R108的一端通过电阻R109连接MOS管Q3的G极，所述电阻R108的一端还通过电阻R111连接MOS管Q5的G极，所述电阻R108的一端还通过电阻R112连接MOS管Q6的G极，所述MOS管Q1的D极、MOS管Q2的D极、MOS管Q3的D极、MOS管Q5的D极、MOS管Q6的D极都连接MOS管Q4的D极，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6都为N沟道MOS管。

如图6所示，预放电模块6包括MOS管Q13、MOS管Q14、MOS管Q15、MOS管Q56、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R146、电阻R150，所述MOS管Q13的S极连接稳压二极管D52的正极，所述MOS管Q13的S极为DMOS_S端，所述MOS管Q13的S极通过电阻R150连接MOS管Q13的G极，所述MOS管Q13的G极连接MOS管Q56的D极，所述MOS管Q56的G极连接主控模块MCU7，所述MOS管Q56的G极为PDSG端，所述MOS管Q56的G极通过电阻R146连接MOS管Q56的S极，所述MOS管Q56的S极连接3.3V电源，所述MOS管Q13的D极连接MOS管Q14的G极，所述MOS管Q14的G极通过电阻R11连接MOS管Q14的S极,所述MOS管Q13的D极通过电阻R3连接电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端通过电阻R1连接MOS管Q14的S极，所述电阻R6、电阻R9都与电阻R3并联，所述电阻R5、电阻R8都与电阻R2并联，所述电阻R4、电阻R7都与电阻R1并联，所述MOS管Q14的D极通过电阻R10连接地信号GND，所述MOS管Q15的S极连接地信号GND，所述MOS管Q15的D极通过电阻R12连接3.3V电源，所述MOS管Q15的D极为PDSG_DET端，所述MOS管Q14的S极连接MOS管Q4的D极，所述MOS管Q14的S极为DMOS_D端，MOS管Q13、MOS管Q15都为N沟道MOS管，所述MOS管Q14、MOS管Q56都为P沟道MOS管，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9都为功率电阻，电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R146、电阻R150的阻值都为1M欧姆。

工作原理：

如图2到图6所示，当电池芯模块1没有连接电容负载或者电池芯模块1开关关闭时候，主控模块MCU7关闭所述放电模块3，PDSG输出低电平,MOS管Q56导通，3.3V电压通过MOS管Q56加到MOS管Q13的G级，MOS管Q13开启；由于没有接电容负载，DMOS_S与DMOS_D之间无电流，MOS管Q14的Vgs＝0V关闭，MOS管Q15的G级被电阻R10下拉到GND，MOS管Q15关闭，PDSG_DET被上拉到3.3V，并将此电压信息传递给主控主控模块MCU7；

当电池芯模块1连接电容负载后，电流通过DMOS_D流过电阻R1到电阻R9，再经过MOS管Q13回到电池芯模块1的负极，此电流即为电池预放电电流，电流I＝Vpack/((R1～R9)+Rload),其中Vpack为电池电压，R1～R9为串并后电阻阻值，Rload为电容负载等效阻抗，所以可以通过调整R1～R9的阻值来调整预放电电流；当预放电电流流过电阻R1到电阻R9后，再电阻R1到电阻R9产生一个电压差，此压差加在MOS管Q14的Vgs上，MOS管Q14导通，然后此电压施加到MOS管Q15的G级，MOS管Q15导通，PDSG_DET下拉到GND，电平由3.3V下降到0V，主控模块MCU7识别到有电容负载接入并开始计算放电时间；根据τ＝R*C，主控模块MCU7计算当外部电容充满电，然后PDSG输出3.3V高电平，MOS管Q56关闭，MOS管Q13Vgs也随之关闭，从而关闭了预放电回路，同时主控模块MCU7打开放电控制模块3，从而开启正常放电。

当电池芯模块1接触电容负载时候，电容负载瞬间从电池抽取大电流容易导致电池启动短路保护，此方案很好的解决了此类问题；

在所述放电控制模块3下面并联了一个预放电模块6，电池不使用时候关闭放电控制模块3，打开预放电模6，接触电容负载瞬间，电流通过预放电模块6流过，预放电模块中R1到R9大功率电阻可以限制放电电流，从而阻止了瞬间大电流触发短路保护；

当接入了电容负载，有电流流过R1到R9时候，在R1到R9上面产生压差，通过此压差，开启MOS管Q14和MOS管Q15，PDSG_DET管脚产生3.3V到0V电压跳变，让主控模块MCU7识别到电容负载接入并且电容负载开始充电；

预放电给电容负载充满电后，主控模块MCU7输出PDSG为3.3V，关闭MOS管Q56和MOS管Q13,从而关闭了预放电回路，并发指令打开放电控制模块3主放电回路，开始正常放电；

所述预放电模块6中R1到R9的数目和阻值可以根据负载电容和电池电压的实际情况来调整；MOS管Q13、MOS管Q15可以调整为NPN晶体管；MOS管Q56、MOS管Q14可以调整为对应的PNP晶体管；R146,R150,R10,R11,R12,R13,R14电阻阻值可以根据实际应用调整。

本实用新型器件简单，成本低廉，有很好的经济性和适用性，可以有效的防止锂电池在接触电容负载瞬间打火短路问题，保障了电池的正常使用，提升了用户体验。

需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一种具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路，包括电池芯模块(1)、电容负载(2)、放电控制模块(3)、充电控制模块(4)、检流电阻模块(5)、主控模块MCU(7)、电容C55、电容C56，其特征在于，还包括预放电模块(6)，所述电池芯模块(1)连接检流电阻模块(5)，所述检流电阻模块(5)通过放电控制模块(3)连接充电控制模块(4)，所述放电控制模块(3)还通过电容C55连接电容C56的一端，所述电容C56的另一端连接充电控制模块(4)，所述预放电模块(6)连接放电控制模块(3)，所述充电控制模块(4)连接电容负载(2)，所述放电控制模块(3)、充电控制模块(4)、预放电模块(6)都与主控模块MCU(7)连接。

2.根据权利要求1所述一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路，其特征在于，所述放电控制模块(3)包括电阻R103、电阻R107、电阻R108、电阻R109、电阻R110、电阻R111、电阻R112、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6、稳压二极管D52，所述稳压二极管D52的负极连接主控模块MCU(7)，所述稳压二极管D52的负极为DSG端，所述稳压二极管D52的正极与电阻R103相互并联，所述充电控制模块(4)、检流电阻模块(5)都连接稳压二极管D52的正极，所述稳压二极管D52的负极通过电阻R110连接MOS管Q4的G极，所述MOS管Q4的S极连接稳压二极管D52的正极，所述MOS管Q4的D极连接充电控制模块(4),所述MOS管Q1的S极、MOS管Q2的S极、MOS管Q3的S极、MOS管Q5的S极、MOS管Q6的S极都连接MOS管Q4的S极，所述MOS管Q1的G极通过电阻R107连接电阻R108的一端，所述电阻R108的另一端连接MOS管Q2的G极，所述电阻R108的一端通过电阻R109连接MOS管Q3的G极，所述电阻R108的一端还通过电阻R111连接MOS管Q5的G极，所述电阻R108的一端还通过电阻R112连接MOS管Q6的G极，所述MOS管Q1的D极、MOS管Q2的D极、MOS管Q3的D极、MOS管Q5的D极、MOS管Q6的D极都连接MOS管Q4的D极。

3.根据权利要求2所述一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路，其特征在于，所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6都为N沟道MOS管。

4.根据权利要求3所述一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路，其特征在于，所述预放电模块(6)包括MOS管Q13、MOS管Q14、MOS管Q15、MOS管Q56、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R146、电阻R150，所述MOS管Q13的S极连接稳压二极管D52的正极，所述MOS管Q13的S极为DMOS_S端，所述MOS管Q13的S极通过电阻R150连接MOS管Q13的G极，所述MOS管Q13的G极连接MOS管Q56的D极，所述MOS管Q56的G极连接主控模块MCU(7)，所述MOS管Q56的G极为PDSG端，所述MOS管Q56的G极通过电阻R146连接MOS管Q56的S极，所述MOS管Q56的S极连接3.3V电源，所述MOS管Q13的D极连接MOS管Q14的G极，所述MOS管Q14的G极通过电阻R11连接MOS管Q14的S极,所述MOS管Q13的D极通过电阻R3连接电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端通过电阻R1连接MOS管Q14的S极，所述电阻R6、电阻R9都与电阻R3并联，所述电阻R5、电阻R8都与电阻R2并联，所述电阻R4、电阻R7都与电阻R1并联，所述MOS管Q14的D极通过电阻R10连接地信号GND，所述MOS管Q15的S极连接地信号GND，所述MOS管Q15的D极通过电阻R12连接3.3V电源，所述MOS管Q15的D极为PDSG_DET端，所述MOS管Q14的S极连接MOS管Q4的D极，所述MOS管Q14的S极为DMOS_D端。

5.根据权利要求4所述一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路，其特征在于，所述MOS管Q13、MOS管Q15都为N沟道MOS管，所述MOS管Q14、MOS管Q56都为P沟道MOS管。

6.根据权利要求4所述一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路，其特征在于，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9都为功率电阻。

7.根据权利要求4所述一种用于防止锂电池接触容性负载瞬间短路保护的电路，其特征在于，所述电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R146、电阻R150的阻值都为1M欧姆。

Images