CN214626347U - 一种电池保护电路的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源保护电路技术领域，尤其涉及一种电池保护电路的控制系统，包括：电池保护单元的输入端连接一电池组；电子开关单元，分别连接电池组和电池保护单元，电子开关单元用于在电池组工作异常时切断电池组；控制单元的输入端连接供电单元，控制单元的输出端连接电子开关单元，用于控制电子开关单元的启停；控制单元具体包括按键开关、控制电路以及微控制芯片，微控制芯片在上电后根据按键开关的按压状态控制电子开关单元启停。有益效果：控制电池保护电路的启停，以降低电子产品的静态功耗，提升电池的使用时间；此外，控制系统具有复位功能，可以在系统死机或故障时，通过按键开关对系统进行强制复位。

Description

一种电池保护电路的控制系统

技术领域

本实用新型涉及电源保护电路技术领域，尤其涉及一种电池保护电路的控制系统。

背景技术

随着电子产品的快速发展，越来越多的电子产品需要自带电池，这类产品注重电池的续航能力，因此在产品设计开发时需重点关注电路的功耗，特别是在待机或关机情况下的静态功耗。如果静态功耗低，电子产品在充满电后的存放时间越长，电池使用时间更长。带电池的电子产品都会有电池保护电路，如图1所示，通常由电池监测电路和电子开关电路组成，通过电池监测电路对电池进行实时监测，以实现短路保护、过流保护、过充保护、过放保护、低温保护、高温保护等。

在现有技术中，电子产品在待机或关机状态下，电池保护电路仍然处于开启状态，这会增加系统的静态功耗，此外，现有技术中没有针对保护电路进行复位的功能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种电池保护电路的控制系统。

具体技术方案如下：

本实用新型包括一种电池保护电路的控制系统，包括：

一电池保护单元，所述电池保护单元的输入端连接一电池组，用于监测所述电池组的工作状况；

一电子开关单元，分别连接所述电池组和所述电池保护单元，所述电子开关单元用于在所述电池组工作异常时切断所述电池组；

一控制单元，所述控制单元的输入端连接一供电单元，所述供电单元用于向所述控制单元供电，所述控制单元的输出端连接所述电子开关单元，用于控制所述电子开关单元的启停；

所述控制单元具体包括：

一按键开关；

一控制电路，所述控制电路的第一输入端连接所述按键开关，所述控制电路的输出端作为所述控制单元的输出端，当按下所述按键开关时，会触发所述控制电路导通所述电子开关单元；

一微控制芯片，所述微控制芯片的第一输入端连接所述按键开关，所述微控制芯片的输出端连接所述控制电路的第二输入端，在所述电子开关单元导通后所述微控制芯片上电，所述微控制芯片根据所述按键开关的按压状态输出不同的控制信号，当所述微控制芯片判断所述按键开关的按压时间达到一第一预设时间时输出一控制信号，用以控制所述电子开关单元启停。

优选的，所述电子开关单元包括一第一开关管和一第二开关管串联，所述第一开关管的漏极连接所述第二开关管的漏极。

优选的，所述电池保护单元包括：

一第一芯片，所述第一芯片包括复数个输出引脚：

所述第一芯片的第一输出引脚连接所述第一开关管的栅极；

所述第一芯片的第二输出引脚连接所述第二开关管的栅极；

所述第一芯片还包括复数个输入引脚，所述第一芯片的第一输入引脚、第二输入引脚、第三输入引脚以及第四输入引脚均连接于所述电池组。

优选的，当所述控制单元通过所述电池保护单元连接所述电子开关单元时，所述控制单元的输出端连接所述第一芯片的第五输入引脚。

优选的，当所述控制单元直接连接所述电子开关单元时，所述控制系统还包括：

一第三开关管，所述第三开关管的栅极连接所述控制单元的输出端，所述第三开关管的漏极连接所述第一芯片的第二输出引脚，所述第三开关管的源极连接所述第二开关管的栅极。

优选的，所述控制系统还包括：

一复位单元，所述复位单元的输入端连接所述按键开关，所述复位单元的输出端连接所述微控制芯片的第二输入端，当所述按键开关被持续按压达到一第二预设时间后，所述复位单元向所述微控制芯片输出一复位信号，对所述微控制芯片进行强制复位。

优选的，所述第二预设时间大于所述第一预设时间。

优选的，所述控制信号包括高电平或低电平：

当所述控制系统处于关闭状态时，所述控制信号为高电平，所述微控制芯片输出所述高电平，以控制所述电子开关单元开启；

当所述控制系统处于开启状态时，所述控制信号为低电平，所述微控制芯片输出所述低电平，以控制所述电子开关单元关断。

本实用新型的技术方案具有如下优点或有益效果：本实用新型提供一种电池保护电路的控制系统，用于控制电池保护电路的启停，以降低电子产品的静态功耗，提升电池的使用时间；此外，本实用新型的控制系统具有复位功能，可以在系统死机或故障时，通过按键开关对系统进行强制复位，使得系统恢复正常运行。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本实用新型范围的限制。

图1为本实用新型的控制系统的第一种实施例的电路结构图；

图2为本实用新型的控制系统的第二种实施例的电路结构图；

图3为本实用新型的控制系统的第三种实施例的电路结构图。

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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

本实用新型包括一种电池保护电路的控制系统，如图1所示，包括：

电池保护单元1，电池保护单元1的输入端连接一电池组2，用于监测电池组2的工作状况；

电子开关单元3，分别连接电池组2和电池保护单元1，电子开关单元3用于在电池组2工作异常时切断电池组2；

控制单元4，控制单元4的输入端连接一供电单元5，供电单元5用于向控制单元4供电，控制单元4的输出端连接电子开关单元3，用于控制电子开关单元3的启停；

控制单元4具体包括：

按键开关K1；

控制电路，控制电路的第一输入端连接按键开关K1，控制电路的输出端作为控制单元的输出端，当按下按键开关K1时，会触发控制电路导通电子开关单元3；

微控制芯片MCU，微控制芯片MCU的第一输入端连接按键开关K1，微控制芯片MCU的输出端连接控制电路的第二输入端，在电子开关单元3导通后MCU上电，微控制芯片MCU根据按键开关K1的按压状态输出不同的控制信号，当微控制芯片判断按键开关的按压时间达到一第一预设时间时输出一开关控制信号，用以控制电子开关单元3启停。

具体地，如图1所示，电子开关单元3通常采用MOS管，当电池组2出现过充、过放、过流、短路等任意一种异常状况时，控制单元4向电池保护单元1发送控制信号，触发电子开关单元3关闭，以达到保护电池组的目的。当这个电子开关单元3关闭后，电池组2与系统中其它电路处于断开状态，此时电池组2的电能消耗最小，基本等同于电池自身的自放电。本实用新型根据这一原理来实现在待机或关机后的最低静态功耗，在系统关机或待机后关闭电池保护电路中的电子开关单元3。但用户操作开机按键时又要能打开这个电子开关单元3，以使系统能正常供电。本实施例中通过控制单元4发送控制信号或通过电池保护单元1发送使能信号来控制电子开关单元3的导通和关断，以降低电子产品的静态功耗。

需要说明的是，第一预设时间是根据用户的需要而预设，本实施例中的第一预设时间优选为3S，也就是说，在控制系统处于关机状态时，长按3秒按键开关K1，控制系统开机；在控制系统处于开机状态时，长按3秒按键开关K1，控制系统关机。MCU开始上电，程序执行初始化。在初始化时MCU检测判断按键开关K1是否处于长按状态，可以减少因误操作引起的误开或者误关，如果不是长按，则执行关机程序，回到关机(待机)状态；如果是长按状态，则MCU的PC_ON(电源控制GPIO)引脚输出高电平，代替按键开关K1，锁定控制系统，这时，用户松开按键开关K1后，也因MCU的PC_ON引脚已经锁定控制系统开启，不会断电，控制系统进入开机正常工作状态。

在一种较优的实施例中，如图1-3所示，电子开关单元3包括一第一开关管S1和一第二开关管S2串联，第一开关管的漏极连接第二开关管的漏极。第一开关管和第二开关管优选为MOS管，通过S1和S2来导通或切断控制系统，以控制电池组2的工作状态。

在一种较优的实施例中，如图1所示，电池保护单元1包括：

第一芯片U1，第一芯片U1包括复数个输出引脚：

第一芯片U1的第一输出引脚(U1的引脚1)连接第一开关管Q1的栅极；

第一芯片U1的第二输出引脚(U1的引脚2)连接第二开关管Q2的栅极；

第一芯片U1还包括复数个输入引脚，第一芯片U1的第一输入引脚VC1、第二输入引脚VC2、第三输入引脚VC3以及第四输入引脚VC4均连接于电池组2。

通过上述技术方案，第一芯片U1通过实时监测电池组的工作状态，当电池组2出现过充，或者过放、或者过流、或者短路等任意异常时，电池保护单元1触发电子开关单元的S1和S2关闭，以达到保护电池组的目的。当这个S1、S2关闭后，电池组2与控制系统中的其它电路处于断开状态，此时电池组的电能消耗最小，基本等同于电池自身的自放电。

作为优选的实施方式，图1所示为本实用新型的第一种实施例，控制单元4通过电池保护单元1连接电子开关单元3时，控制单4元的输出端通过第一三极管Q1连接第一芯片U1的第五输入引脚CTL。该实施例是本实用新型的第一种方案，方案一是控制电池保护单元1的使能，促使电池保护单元1关闭电子开关单元3。

作为优选的实施方式，图2所示为本实用新型的第二种实施例，控制单元4直接连接电子开关单元3时，控制系统还包括：

第三开关管S3，第三开关管S3的栅极连接控制单元4的输出端，第三开关管S3的漏极连接第一芯片U1的第二输出引脚DSG，第三开关管S3的源极连接第二开关管S2的栅极。

具体地，由于某些控制系统的电池保护电路没有使能功能，因此可以使用控制单元4直接控制电子开关单元3的开启和关闭，此时控制单元4的开关信号和电池保护单元1的开关信号是逻辑“与”的关系，即两者都开启时，电子开关单元3才会开启；当任意开关信号是关时(控制单元关闭或者电池保护单元发生保护关闭)，电子开关单元3都处于关闭状态。

作为优选的实施方式，如图1-3控制系统还包括：

复位单元6，复位单元6的输入端连接按键开关K1，复位单元6的输出端连接微控制芯片MCU的第二输入端，当按键开关401被持续按压达到一第二预设时间后，复位单元6向MCU输出一复位信号，对MCU进行强制复位。需要说明的是，第二预设时间是根据用户的需要而预设，本实施例中的第二预设时间优选为10S。当因意外情况导致控制系统死机时，可以通过长按按键开关K1达到10秒来实现控制系统复位。按键开关K1通过延时电路来控制复位开关电路，当到达延时时间后，输出控制信号给复位电路，控制系统复位。

具体地，在控制单元4通过电池保护单元1连接电子开关单元3的实施例中，如图1所示，复位单元具体包括：第二三极管Q2，Q2的基极通过电阻R15、二极管D2连接按键开关K1，Q2的发射极连接电阻R16，Q2的集电极通过二极管D3、电阻R19连接第三三极管Q3的基极，Q3的发射极接地，Q3的集电极连接MCU的输入端，用于向MCU输入复位控制信号。

作为另外一种较优的实施方式，如图2和3所示，在控制单元4直接连接电子开关单元3时，如图2和3所示，复位单元具体包括：第四开关管S4，第四开关管S4的漏极连接MCU的输入端，用于输入复位控制信号，S4的栅极连接按键开关K1，S4的源极接地。

在一种较优的实施例中，控制信号包括高电平或低电平：当控制系统处于关闭状态时，控制信号为高电平，微控制芯片MCU向输出端的控制电路输出高电平，以控制电子开关单元3开启；当控制系统处于开启状态时，控制信号为低电平，微控制芯片MCU向输出端连接的控制电路输出低电平，以控制电子开关单元3关断。

本实用新型实施例的有益效果在于：提供一种电池保护电路的控制系统，用于控制电池保护电路的启停，以降低电子产品的静态功耗，提升电池的使用时间；此外，本发明的控制系统具有复位功能，可以在系统死机或故障时，通过按键开关对系统进行强制复位，使得系统恢复正常运行。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电池保护电路的控制系统，其特征在于，包括：

一电池保护单元，所述电池保护单元的输入端连接一电池组，用于监测所述电池组的工作状况；

一电子开关单元，分别连接所述电池组和所述电池保护单元，所述电子开关单元用于在所述电池组工作异常时切断所述电池组；

一控制单元，所述控制单元的输入端连接一供电单元，所述供电单元用于向所述控制单元供电，所述控制单元的输出端连接所述电子开关单元，用于控制所述电子开关单元的启停；

所述控制单元具体包括：

一按键开关；

一控制电路，所述控制电路的第一输入端连接所述按键开关，所述控制电路的输出端作为所述控制单元的输出端，当按下所述按键开关时，会触发所述控制电路导通所述电子开关单元；

一微控制芯片，所述微控制芯片的第一输入端连接所述按键开关，所述微控制芯片的输出端连接所述控制电路的第二输入端，在所述电子开关单元导通后所述微控制芯片上电，所述微控制芯片根据所述按键开关的按压状态输出不同的控制信号，当所述微控制芯片判断所述按键开关的按压时间达到一第一预设时间时输出一控制信号，用以控制所述电子开关单元启停。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电子开关单元包括一第一开关管和一第二开关管串联，所述第一开关管的漏极连接所述第二开关管的漏极。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述电池保护单元包括：

一第一芯片，所述第一芯片包括复数个输出引脚：

所述第一芯片的第一输出引脚连接所述第一开关管的栅极；

所述第一芯片的第二输出引脚连接所述第二开关管的栅极；

所述第一芯片还包括复数个输入引脚，所述第一芯片的第一输入引脚、第二输入引脚、第三输入引脚以及第四输入引脚均连接于所述电池组。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，当所述控制单元通过所述电池保护单元连接所述电子开关单元时，所述控制单元的输出端连接所述第一芯片的第五输入引脚。

5.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，当所述控制单元直接连接所述电子开关单元时，所述控制系统还包括：

一第三开关管，所述第三开关管的栅极连接所述控制单元的输出端，所述第三开关管的漏极连接所述第一芯片的第二输出引脚，所述第三开关管的源极连接所述第二开关管的栅极。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

一复位单元，所述复位单元的输入端连接所述按键开关，所述复位单元的输出端连接所述微控制芯片的第二输入端，当所述按键开关被持续按压达到一第二预设时间后，所述复位单元向所述微控制芯片输出一复位信号，对所述微控制芯片进行强制复位。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述第二预设时间大于所述第一预设时间。

8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制信号包括高电平或低电平：

当所述控制系统处于关闭状态时，所述控制信号为高电平，所述微控制芯片输出所述高电平，以控制所述电子开关单元开启；

当所述控制系统处于开启状态时，所述控制信号为低电平，所述微控制芯片输出所述低电平，以控制所述电子开关单元关断。

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