CN214674319U - 电压尖峰抑制电路和电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电压尖峰抑制电路和电池保护电路，该电压尖峰抑制电路包括第一电阻单元、第一开关单元和电压比较单元，其中，第一电阻单元用于连接在负载的第一端和第二端之间；第一开关单元与第一电阻单元串联或者并联；电压比较单元用于连接在负载的第一端和第二端之间，电压比较单元与第一开关单元电连接，电压比较单元用于在瞬时电压与平均电压的差值大于预定电压的情况下，控制第一开关单元状态改变，以使得电流经过第一电阻单元；瞬时电压为负载第一端和负载第二端之间的瞬时采样电压，平均电压为负载第一端和负载第二端之间的电压在一定时间窗口内的平均值。该电路对芯片的电压尖峰起到了较好地抑制振荡的作用。

Description

电压尖峰抑制电路和电池保护电路

技术领域

本申请涉及多串电池保护电路领域，具体而言，涉及一种电压尖峰抑制电路和电池保护电路。

背景技术

多串电池保护电路应用中，经常有插拔电池排线的操作。由于排线和芯片存在寄生电感和第一电容，在插拔过程中容易振荡而产生电压尖峰，该电压可能超过相邻引脚的差分耐压，对芯片安全造成威胁。如图1和图2所示。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种电压尖峰抑制电路和电池保护电路，以解决现有技术中插拔电池排线造成电压尖峰的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电压尖峰抑制电路，包括：

第一电阻单元，用于连接在负载的第一端和第二端之间；

第一开关单元，与所述第一电阻单元串联或者并联；

电压比较单元，用于连接在负载的第一端和第二端之间，所述电压比较单元与所述第一开关单元电连接，所述电压比较单元用于在瞬时电压与平均电压的差值大于预定电压的情况下，控制所述第一开关单元状态改变，以使得电流经过所述第一电阻单元；所述瞬时电压为负载第一端和负载第二端之间的瞬时采样电压，所述平均电压为负载第一端和负载第二端之间的电压在一定时间窗口内的平均值。

可选的，所述第一开关单元的第一端与所述电压比较单元的第一端电连接，所述第一开关单元的第二端与所述第一电阻单元的第一端电连接，所述第一电阻单元的第二端与所述电压比较单元的第二端电连接，所述第一开关单元的第三端与所述电压比较单元的第三端电连接，在所述瞬时电压与所述平均电压的差值大于所述预定电压的情况下，所述电压比较单元控制所述第一开关单元闭合。

可选的，所述电路还包括第二开关单元，所述第二开关单元的第一端与所述第一电阻单元的第二端电连接，所述第二开关单元的第二端与所述电压比较单元的第二端电连接。

可选的，所述第二开关单元包括二极管，所述二极管的阴极与所述第一电阻单元的第二端电连接，所述二极管的阳极用于与所述电压比较单元的第二端电连接。

可选的，所述第一开关单元并联在所述第一电阻单元的两端，所述电压比较单元的第一端用于与所述负载第一端电连接，所述第一开关单元的第一端用于与所述负载第二端电连接，所述第一开关单元的第二端与所述电压比较单元的第二端电连接，所述第一开关单元的第三端与所述电压比较单元的第三端电连接，在所述瞬时电压与所述平均电压的差值大于所述预定电压的情况下，所述电压比较单元控制所述第一开关单元断开。

可选的，所述电路还包括第二电阻单元，所述第二电阻单元的第一端与所述电压比较单元的第一端电连接，所述第二电阻单元的第二端与所述第一开关单元的第三端电连接。

可选的，所述电压比较单元包括电容模块、电阻模块和开关模块，所述电容模块的第一端用于与所述负载第一端电连接，所述电容模块的第二端与所述电阻模块的第一端电连接，所述电阻模块的第二端用于与所述负载第二端电连接，所述开关模块的第一端与所述电阻模块的第一端电连接，所述开关模块的第二端与所述电阻模块的第二端电连接，所述开关模块的第三端与所述第一开关单元的第三端电连接。

可选的，所述开关模块包括三极管。

可选的，所述电路还包括电容单元、第二电阻单元和第三电阻单元，所述电容单元的第一端与所述电容模块的第一端电连接，所述电容单元的第二端与所述电阻模块的第二端电连接，所述第二电阻单元的第一端与所述第一电容单元的第二端电连接，所述第二电阻单元的第二端与所述电阻模块的第二端电连接，所述第三电阻单元的第一端与所述第一电容单元的第一端电连接，所述第三电阻单元的第二端与所述电容模块的第一端电连接。

可选的，所述第一开关单元包括MOS管。

为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，还提供了一种电池保护电路，包括电压尖峰抑制电路，所述电压尖峰抑制电路为任一种所述的电路。

本申请的电压尖峰抑制电路，包括第一电阻单元、第一开关单元和电压比较单元，所述电压比较单元用于在所述瞬时电压与所述平均电压的差值大于所述预定电压的情况下，也就是插拔电池排线的情况下，控制所述第一开关单元状态改变，以使得电流经过所述第一电阻单元，即使得所述第一电阻单元导通，使得电路的电阻增大，从而对负载的电压尖峰起到了较好地抑制振荡的作用，缓解了现有技术中插拔电池排线造成电压尖峰的问题，保证了负载的安全性较好。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了现有的多串电池保护电路的排线插拔示意图；

图2示出了现有的多串电池保护电路的示意图；

图3至图4分别示出了根据本申请的两种实施例的电压尖峰抑制电路示意图；

图5至图6分别示出了根据本申请的两种具体的实施例的电压尖峰抑制电路示意图；

图7示出了现有技术的多串电池保护电路的电压波形与本申请的电池保护电路的电压波形的对比示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一电阻单元；20、第一开关单元；30、电压比较单元；40、电平位移器；100、负载第一端；101、负载第二端。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中插拔电池排线造成电压尖峰，为了解决如上问题，本申请提出了一种电压尖峰抑制电路和电池保护电路。

根据本申请的一种典型的实施例，提供了一种电压尖峰抑制电路，如图3和图4所示，上述电压尖峰抑制电路包括第一电阻单元10、第一开关单元20和电压比较单元30，其中，上述第一电阻单元10用于连接在负载的负载第一端100和负载第二端101之间；上述第一开关单元20与上述第一电阻单元10串联或者并联；上述电压比较单元30用于连接在上述负载第一端100和上述负载第二端101之间，上述电压比较单元30与上述第一开关单元20电连接，上述电压比较单元30用于在瞬时电压与平均电压的差值大于预定电压的情况下，控制上述第一开关单元20状态改变，以使得电流经过上述第一电阻单元10，上述瞬时电压为负载第一端和负载第二端之间的瞬时采样电压，所述平均电压为负载第一端和负载第二端之间的电压在一定时间窗口内的平均值。

上述的电压尖峰抑制电路，包括第一电阻单元、第一开关单元和电压比较单元，上述电压比较单元用于在上述瞬时电压与上述平均电压的差值大于上述预定电压的情况下，也就是插拔电池排线的情况下，控制上述第一开关单元状态改变，以使得电流经过上述第一电阻单元，即使得上述第一电阻单元导通，使得电路的电阻增大，从而对负载的电压尖峰起到了较好地抑制振荡的作用，缓解了现有技术中插拔电池排线造成电压尖峰的问题，保证了负载的安全性较好。

根据本申请的一种具体的实施例，如图3所示，上述第一开关单元20的第一端与上述电压比较单元30的第一端电连接，上述第一开关单元20的第二端与上述第一电阻单元10的第一端电连接，上述第一电阻单元10的第二端与上述电压比较单元30的第二端电连接，即上述第一开关单元20与上述第一电阻单元10串联，上述第一开关单元20的第三端与上述电压比较单元30的第三端电连接，在上述瞬时电压与上述平均电压的差值大于上述预定电压的情况下，上述电压比较单元30控制上述第一开关单元20闭合。上述电路，将上述第一开关单元与上述第一电阻单元串联，在产生电压尖峰的情况下，通过上述电压比较单元控制上述第一开关单元闭合，使得上述第一电阻单元接入负载的上述负载第一端和上述负载第二端之间，进一步地保证了对振荡的抑制效果较好，进而进一步地缓解了负载安全性差的问题。

在实际的应用过程中，上述负载第一端接电源负极，上述负载第二端接电源正极，上述负载第一端和上述负载第二端可能出现反接的情况，为了避免此种情况对负载的损伤，本申请的一种实施例中，上述电路还包括第二开关单元，上述第二开关单元的第一端与上述第一电阻单元的第二端电连接，上述第二开关单元的第二端与上述电压比较单元的第二端电连接。上述第二开关单元只允许从上述负载第二端到上述负载第一端的电流通过，可以有效地阻断反向电流，避免上述负载第一端和上述负载第二端反接造成负载损伤。

当然，上述负载第一端还可以接电源正极，上述负载第二端还可以接接电源负极，此时，上述第二开关单元只允许从上述负载第一端到上述负载第二端的电流通过。

为了进一步地保证对反向电流的有效阻断，一种具体的实施例中，如图5所示，上述第二开关单元包括二极管D1，上述二极管D1的阴极与上述第一电阻单元10的第二端电连接，上述二极管D1的阳极用于与上述电压比较单元30的第二端电连接。当然，上述第二开关单元还可以包括其他单向导通的器件。

在实际的应用过程中，如图5所示，上述第二开关单元为二极管D1。

根据本申请的另一种具体的实施例，如图4所示，上述第一开关单元并联在上述第一电阻单元的两端，上述电压比较单元的第一端用于与上述负载第一端电连接，上述第一开关的第一端用于与上述负载第二端电连接，上述第一开关单元的第二端与上述电压比较单元的第二端电连接，上述第一开关单元的第三端与上述电压比较单元的第三端电连接，在上述瞬时电压与上述平均电压的差值大于上述预定电压的情况下，上述电压比较单元控制上述第一开关单元断开。上述电路，将上述第一开关单元与上述第一电阻单元并联，在产生电压尖峰的情况下，通过上述电压比较单元控制上述第一开关单元断开，使得上述第一电阻单元接入负载的上述负载第一端和上述负载第二端之间，进一步地保证了对振荡的抑制效果较好，进而进一步地缓解了负载安全性差的问题。

本申请的再一种具体的实施例中，上述电路还包括第二电阻单元，上述第二电阻单元的第一端与上述电压比较单元的第一端电连接，上述第二电阻单元的第二端与上述第一开关单元的第三端电连接。

在实际的应用过程中，如图5和图6所示，第二电阻单元包括第四电阻R4，当然上述第二电阻单元还可以包括其他元器件。再一种具体的实施例中，上述第二电阻单元为第四电阻R4。

本申请的又一种具体的实施例中，上述电压比较单元包括电容模块、电阻模块和开关模块，上述电容模块的第一端用于与上述负载第一端电连接，上述电容模块的第二端与上述电阻模块的第一端电连接，上述电阻模块的第二端用于与上述负载第二端电连接，上述开关模块的第一端与上述电阻模块的第一端电连接，上述开关模块的第二端与上述电阻模块的第二端电连接，上述开关模块的第三端与上述第一开关单元的第三端电连接。上述电压比较单元，通过上述电容模块和上述电阻模块得到上述平均电压，在上述瞬时电压与上述平均电压的差值大于上述预定电压的情况下，上述电压比较单元驱动上述开关模块闭合，上述开关模块闭合使得上述第一开关单元闭合，进一步地保证了在出现电压尖峰的情况下，将上述第一电阻单元接入上述负载第一端和上述负载第二端，从而对电压尖峰起到较好地抑制振荡的作用。

在实际的应用过程中，如图5和图6所示，上述电容模块包括第一电容C1，上述电阻模块包括第三电阻R3，上述开关模块包括三极管Q2。当然，上述电容模块还可以包括其他的元器件，上述电阻模块也还可以包括其他的元器件，上述开关模块也还可以包括其他的三端子开关器件，如MOS管等。

由于芯片中的电平位移器等器件可能存在反并联寄生二极管通路，为了抑制该反并联寄生二极管通路的反向电流，避免反向电流对芯片的安全造成威胁，根据本申请的另一种具体的实施例，上述电路还包括电容单元、第二电阻单元和第三电阻单元，上述电容单元的第一端与上述电容模块的第一端电连接，上述电容单元的第二端与上述电阻模块的第二端电连接，上述第二电阻单元的第一端与上述第一电容单元的第二端电连接，上述第二电阻单元的第二端与上述电阻模块的第二端电连接，上述第三电阻单元的第一端与上述第一电容单元的第一端电连接，上述第三电阻单元的第二端与上述电容模块的第一端电连接。上述第二电阻单元和上述第三电阻单元起到了很好的抑制反向电流的作用。

根据本申请的又一种具体的实施例，如图5和图6所示，上述电容单元包括第二电容C2，上述第二电阻单元包括第二电阻R2，上述第三电阻单元包括第五电阻R5。当然，上述电容单元、上述第二电阻单元和上述第三电阻单元还可以包括其他的元器件。

本申请的一种具体的实施例中，如图5和图6所示，上述电容单元为第二电容C2，上述第二电阻单元为第二电阻R2，上述第三电阻单元为第五电阻R5。

在实际的应用过程中，如图5和图6所示，上述第一开关单元包括MOS管Q1，上述第一电阻单元包括第一电阻R1。当然，上述第一开关单元还可以包括其他的三端子开关器件，如三极管等，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置。

一种具体的实施例中，在上述第一开关单元与上述第一电阻单元串联的情况下，如图5所示，上述第一开关单元为MOS管Q1，具体可以为NMOS管，上述第一电阻单元为第一电阻。在上述第一开关单元与上述第一电阻单元并联的情况下，如图6所示，上述第一开关单元为MOS管Q1，具体可以为PMOS管，上述第一电阻单元为第一电阻。

另一种具体的实施例中，如图5和图6所示，上述电容模块为第一电容C1，上述电阻模块为第三电阻R3，上述开关模块为三极管Q2，上述第一开关单元为MOS管Q1。第三电阻R3和第一电容C1组成滤波电路，得到负载第一端和负载第二端之间的电压的平均值，即上述平均电压；当上述瞬时电压VB因振荡而升高时，电压VT随之升高，由于第三电阻R3和第一电容C1，电压VA不会出现突变。设置上述预定电压为0.6V，那么，图5中，当VT>(VA+0.6V)时，MOS管Q1和三极管Q2导通，第一电阻R1连入电路中，对LC振荡进行抑制。图6中，当VT>(VA+0.6V)时，驱动三极管Q2导通，MOS关Q1关断，第一电阻R1连入电路，对LC振荡进行抑制。当然，上述预定电压还可以为其他值。

根据本申请的另一种典型的实施例，还提供了一种电池保护电路，上述电池保护电路包括电压尖峰抑制电路，上述电压尖峰抑制电路为任一种上述的电路。

上述的电池保护电路，包括任一种上述的电压尖峰抑制电路，上述电池保护电路在插拔电池排线时，使电流经过上述第一电阻单元，即使得上述第一电阻单元导通，使得电路的电阻增大，从而对芯片的电压尖峰起到了较好地抑制振荡的作用，缓解了现有技术中插拔电池排线造成电压尖峰的问题，保证了芯片的安全性较好，有效地缓解了电压尖峰对芯片安全造成的影响。

一种具体的实施例中，如图3至图6所示，上述电池保护电路还可以包括电平位移器40等设备，上述电平位移器40两端分别与上述电压比较单元30的两端电连接。

图7示出了根据图2现有技术的多串电池保护电路得到的电压波形与根据本申请的电池保护电路得到的电压波形的对比示意图，其中，横坐标为时间，纵坐标为上述负载第一端和上述负载第二端的电压值，从图7中可见，电压尖峰现象得到了较好地缓解。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的电压尖峰抑制电路，包括第一电阻单元、第一开关单元和电压比较单元，上述电压比较单元用于在上述瞬时电压与上述平均电压的差值大于上述预定电压的情况下，也就是插拔电池排线的情况下，控制上述第一开关单元状态改变，以使得电流经过上述第一电阻单元，即使得上述第一电阻单元导通，使得电路的电阻增大，从而对负载的电压尖峰起到了较好地抑制振荡的作用，缓解了现有技术中插拔电池排线造成电压尖峰的问题，保证了负载的安全性较好。

2)、本申请的电池保护电路，包括任一种上述的电压尖峰抑制电路，上述电池保护电路在插拔电池排线时，使电流经过上述第一电阻单元，即使得上述第一电阻单元导通，使得电路的电阻增大，从而对芯片的电压尖峰起到了较好地抑制振荡的作用，缓解了现有技术中插拔电池排线造成电压尖峰的问题，保证了芯片的安全性较好，有效地缓解了电压尖峰对芯片安全造成的影响。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电压尖峰抑制电路，其特征在于，包括：

第一电阻单元，用于连接在负载的第一端和第二端之间；

第一开关单元，与所述第一电阻单元串联或者并联；

电压比较单元，用于连接在负载的第一端和第二端之间，所述电压比较单元与所述第一开关单元电连接，所述电压比较单元用于在瞬时电压与平均电压的差值大于预定电压的情况下，控制所述第一开关单元状态改变，以使得电流经过所述第一电阻单元；所述瞬时电压为负载第一端和负载第二端之间的瞬时采样电压，所述平均电压为负载第一端和负载第二端之间的电压在一定时间窗口内的平均值。

2.根据权利要求1所述的电压尖峰抑制电路，其特征在于，所述第一开关单元的第一端与所述电压比较单元的第一端电连接，所述第一开关单元的第二端与所述第一电阻单元的第一端电连接，所述第一电阻单元的第二端与所述电压比较单元的第二端电连接，所述第一开关单元的第三端与所述电压比较单元的第三端电连接，在所述瞬时电压与所述平均电压的差值大于所述预定电压的情况下，所述电压比较单元控制所述第一开关单元闭合。

3.根据权利要求2所述的电压尖峰抑制电路，其特征在于，所述电压尖峰抑制电路还包括第二开关单元，所述第二开关单元的第一端与所述第一电阻单元的第二端电连接，所述第二开关单元的第二端与所述电压比较单元的第二端电连接。

4.根据权利要求3所述的电压尖峰抑制电路，其特征在于，所述第二开关单元包括二极管，所述二极管的阴极与所述第一电阻单元的第二端电连接，所述二极管的阳极用于与所述电压比较单元的第二端电连接。

5.根据权利要求1所述的电压尖峰抑制电路，其特征在于，所述第一开关单元并联在所述第一电阻单元的两端，所述电压比较单元的第一端用于与所述负载第一端电连接，所述第一开关单元的第一端用于与所述负载第二端电连接，所述第一开关单元的第二端与所述电压比较单元的第二端电连接，所述第一开关单元的第三端与所述电压比较单元的第三端电连接，在所述瞬时电压与所述平均电压的差值大于所述预定电压的情况下，所述电压比较单元控制所述第一开关单元断开。

6.根据权利要求1所述的电压尖峰抑制电路，其特征在于，所述电压尖峰抑制电路还包括第二电阻单元，所述第二电阻单元的第一端与所述电压比较单元的第一端电连接，所述第二电阻单元的第二端与所述第一开关单元的第三端电连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电压尖峰抑制电路，其特征在于，所述电压比较单元包括电容模块、电阻模块和开关模块，所述电容模块的第一端用于与所述负载第一端电连接，所述电容模块的第二端与所述电阻模块的第一端电连接，所述电阻模块的第二端用于与所述负载第二端电连接，所述开关模块的第一端与所述电阻模块的第一端电连接，所述开关模块的第二端与所述电阻模块的第二端电连接，所述开关模块的第三端与所述第一开关单元的第三端电连接。

8.根据权利要求7所述的电压尖峰抑制电路，其特征在于，所述开关模块包括三极管。

9.根据权利要求7所述的电压尖峰抑制电路，其特征在于，所述电压尖峰抑制电路还包括电容单元、第二电阻单元和第三电阻单元，所述电容单元的第一端与所述电容模块的第一端电连接，所述电容单元的第二端与所述电阻模块的第二端电连接，所述第二电阻单元的第一端与所述电容单元的第二端电连接，所述第二电阻单元的第二端与所述电阻模块的第二端电连接，所述第三电阻单元的第一端与所述电容单元的第一端电连接，所述第三电阻单元的第二端与所述电容模块的第一端电连接。

10.根据权利要求1所述的电压尖峰抑制电路，其特征在于，所述第一开关单元包括MOS管。

11.一种电池保护电路，其特征在于，包括：权利要求1至10中任一项所述的电压尖峰抑制电路。

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