CN215009658U - 一种电池保护电路和充电电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池保护电路和充电电池，包括放电控制电路和低功耗开关控制电路，低功耗开关控制电路用于响应一低功耗控制信号输出一低功耗模式开启信号给放电控制电路，放电控制电路用于响应低功耗模式开启信号关闭电池的电能输出。其中，放电控制电路包括电池欠压保护芯片，电池欠压保护芯片的使能端与控制电路连接端连接。由于电池低功耗模式开启后，电池欠压保护芯片开启欠压保护功能，电池电能的损耗只有自身放电和电池欠压保护芯片的功耗，延长了电池的待机时间，使得电池的使用寿命得到延长，电子设备的待机功耗得到减少。

Description

一种电池保护电路和充电电池

技术领域

本实用新型涉及充放电技术领域，具体涉及一种电池保护电路和充电电池。

背景技术

目前充电电池在人们的生产生活中起着越来越重要的作用，电子设备配置充电电池也成了标配，然而当电子设备长时间不使用时会造成电池的损坏，因此如何降低电子设备的待机功耗，以延长充电电池的待机时间，是充放电技术领域主要的研究方向。

发明内容

本申请要解决的技术问题是如何减少电子设备的待机功耗。

根据第一方面，一种电池保护电路，包括放电控制电路和低功耗开关控制电路；

所述低功耗开关控制电路包括放电控制电路连接端和低功耗控制信号输入端，所述低功耗控制信号输入端用于一低功耗控制信号的输入，所述放电控制电路连接端与所述放电控制电路连接；所述低功耗开关控制电路用于响应所述低功耗控制信号输出一低功耗模式开启信号给所述放电控制电路；

所述放电控制电路包括放电正连接端、放电负连接端、电池正连接端、电池负连接端和控制电路连接端，所述电池正连接端用于连接电池的正极，所述电池负连接端用于连接电池的负极连接，所述放电正连接端和放电负连接端用于作为电池的放电输出端，所述控制电路连接端与所述放电控制电路连接端连接；所述放电控制电路用于响应所述低功耗模式开启信号关闭所述电池的电能输出；

所述放电控制电路包括电池欠压保护芯片，所述电池欠压保护芯片的使能端与所述控制电路连接端连接。

一实施例中，所述放电控制电路还包括电阻R1；所述电池欠压保护芯片包括电源输入输出连接端、参考地连接端和电源负连接端；所述电源负连接端与所述放电负连接端连接，所述参考地连接端与所述电池负连接端连接，所述电源输入输出连接端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与电池正连接端和放电正连接端连接。

一实施例中，所述放电控制电路还包括电容C1,电容C1连接在所述放电正连接端和放电负连接端之间。

一实施例中，所述放电控制电路还包括电容C2,电容C2连接在所述电池正连接端和电池负连接端之间。

一实施例中，所述低功耗开关控制电路包括电阻R2、电阻R3和开关管T1；

所述电阻R2的一端与放电控制电路连接端连接，另一端与开关管T1的第一极连接端；

开关管T1的第二极接地，开关管T1的控制极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与低功耗控制信号输入端连接。

一实施例中，所述开关管T1为NPN管。

一实施例中，所述电池欠压保护芯片包括过充电保护电路、过放电保护电路和过载保护电路。

一实施例中，所述电池欠压保护芯片还包括放电结束电路和充电结束电路。

一实施例中，所述电池欠压保护芯片还包括温度保护电路，用于当电池保护电路温度高于预设温度时停止所述电池充放电。

根据第二方面，一种充电电池，包括充电电池和如第一方面所述的电池保护电路。

依据上述实施例的一种电池保护电路，包括放电控制电路和低功耗开关控制电路，低功耗开关控制电路用于响应一低功耗控制信号输出一低功耗模式开启信号给放电控制电路，放电控制电路用于响应低功耗模式开启信号关闭电池的电能输出。其中，放电控制电路包括电池欠压保护芯片，电池欠压保护芯片的使能端与控制电路连接端连接。由于电池低功耗模式开启后，电池电能的损耗只有自身放电和电池欠压保护芯片的功耗，延长了电池的待机时间，使得电子设备的待机功耗得到减少，电池的使用寿命得到延长。

附图说明

图1为一种实施例中电池保护电路的电路连接示意图；

图2为一种实施例中电池欠压保护芯片的功能框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

在本申请实施例中提供一种电池保护电路，包括放电控制电路和低功耗开关控制电路，低功耗开关控制电路用于响应一低功耗控制信号输出一低功耗模式开启信号给放电控制电路，放电控制电路用于响应低功耗模式开启信号关闭电池的电能输出。其中，放电控制电路包括电池欠压保护芯片。由于电池低功耗模式开启后，电池欠压保护芯片开启欠压保护功能，电池电能的损耗只有自身放电和电池欠压保护芯片的功耗，延长了电池的待机时间，使得电子设备的待机功耗得到减少，电池的使用寿命得到延长。

实施例一

请参照图1，为一种实施例中电池保护电路的电路连接示意图，电池保护电路包括放电控制电路10和低功耗开关控制电路20。低功耗开关控制电路20包括放电控制电路连接端和低功耗控制信号输入端，低功耗控制信号输入端用于一低功耗控制信号IO的输入，放电控制电路连接端与放电控制电路10连接。低功耗开关控制电路20用于响应低功耗控制信号IO输出一低功耗模式开启信号给放电控制电路10。放电控制电路10包括放电正连接端、放电负连接端、电池正连接端、电池负连接端和控制电路连接端，电池正连接端用于连接电池V1的正极，电池负连接端用于连接电池V1的负极连接，放电正连接端和放电负连接端用于分别作为电池V1的放电正输出端PK+和放电负输出端PK-，控制电路连接端与放电控制电路连接端连接，放电控制电路10用于响应低功耗模式开启信号关闭电池V1的电能输出。放电控制电路10包括电池欠压保护芯片G1，电池欠压保护芯片G1的使能端与控制电路连接端连接，一实施例中，电池欠压保护芯片G1的芯片型号为M9606，其使能连接端是输入输出连接端PCKP。

一实施例中，放电控制电路10还包括电阻R1，电池欠压保护芯片G1包括电源输入输出连接端PCKP、参考地连接端BATN和电源负连接端BATN。电源负连接端PCKN与放电负连接端连接，参考地连接端BATN与电池负连接端连接，电源输入输出连接端PCKP与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与电池正连接端和放电正连接端连接。一实施例中，放电控制电路10还包括电容C1,电容C1连接在放电正连接端和放电负连接端之间。一实施例中，放电控制电路还包括电容C2,电容C2连接在电池正连接端和电池负连接端之间。一实施例中，低功耗开关控制电路20包括电阻R2、电阻R3和开关管T1。电阻R2的一端与放电控制电路连接端连接，另一端与开关管T1的第一极连接端。开关管T1的第二极接地，开关管T1的控制极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与低功耗控制信号输入端连接。一实施例中，开关管T1为NPN管。一实施例中，电阻R1的值为470R，电阻R2的值为470R，电容C2的值为10pf。

如图1所示，以芯片M9606为例，电池保护电路通过IO控制三极管（开关管T1）导通状态控制芯片M9606的PCKP脚电压触发芯片M9606进入低功耗工作模式，控制电路实现简单，不需要接触即可实现该功能，可在不破坏产品外观的情况下触发低功耗工作模式。当开关管T1导通，芯片M9606的PCKP脚电压降低，芯片进入低功耗模式（功耗小于50nA），电池放电回路断开。此时电池能量损耗只有电池自放电和芯片功耗。可以大幅延长电池存储时间，进而延长电池寿命和长途运输时间。退出低功耗模式时，只需要给电池V1充一下电即可，低功耗模式退出简单，方便整机设置。

请参考图2，为一种实施例中电池欠压保护芯片的功能框图，一实施例中，电池欠压保护芯片G1包括过充电保护电路、过放电保护电路、过载保护电路、放电结束电路、充电结束电路和温度保护电路。其中，温度保护电路用于当电池保护电路温度高于预设温度时停止电池V1充放电。

M9606实时监测PCKP和BATN之间连接的锂离子和锂聚合物电池单元施加的电压和电流，并在检测到故障时通过内部开关打开锂离子和锂聚合物电池和电池组端子之间的连接。M9606 集成了所有保护和一个低导通电阻功率开关。保护功能包括充放电保护、过充、过放电、过流、欠压电池的检测和保护。在深度放电的情况下，该产品还会断开电池组。正常状态时，电池电压在过放闭锁门限电压和过充闭锁门限电压之间，没有检测到过充电流和过放电电流，充放电可以自由进行，这种情况称为正常工作状态。

过充电条件：当电池电压达到过充闭锁门限电压（VCU）并保持过充电检测延迟时间（TCU）时，充电路径断开。在以下两种情况下，路径将再次闭合：

（1）如果PCKN引脚的电压低于0.35V（典型值），当电池电压下降到低于电池电压的VHC 左右时，过充电状态就会解除。

（2）如果PCKN引脚的电压高于0.35V（典型值），当电池电压下降到VCU左右时，过充电状态解除。

过放电条件：当电池电压放电至过放闭锁门限电压（VDL），为了保护电池不过度放电，芯片放电通路断开；同时M9606进入关机休眠模式，以进一步降低电流消耗，这有助于尽可能长时间保持电池在有害的耗尽状态。当充电电源接通，锂离子和锂聚合物电池电压升至高于VDL阈值约150mV时，通路再次闭合。

过放电电流条件：M9606 实时检测电池放电电流，当放电电流大于放电过流闭锁门限电流（IOD ）1A（典型）（M9606S为600mA）并保持过放电电流检测延时（TOD）时，放电通路断开，PCKN 引脚通过内部电阻与BATN 连接。此状态通过移除负载或连接充电器重置。

短路保护：当负载放电电流超过放电过流闭锁门限电流阈值的3 倍时，M9606 判断为负载短路，电流维持时间超过短路保护延时时间，放电通路立即断开。以保护电池免受潜在过电流应力。断开连接后，M9606将保持锁定断开状态，直到重新激活。

对耗尽的电池充电：当电池过度放电时，电池可能处于以下状态：

a）电池电压低于关机阈值：在此状态下，电池通过内部功率MOSFET体二极管充电。所有内部电路关闭。不允许放电。

b）电池电压高于关机阈值：在此情况下，芯片进入正常工作状态，允许充放电模式。

注：当电池第一次接上保护电路时，可能不会进入正常工作状态，此时无法放电。如果产生这种现象，使PCKN管脚电压等于BATN 电压（将PCKN 与BATN 短接）或连接充电器，芯片进入正常工作状态。

过充电电流条件：在充电状态下，如果充电电流高于充电过流闭锁门限电流（IOC）1A（典型）（M9606S为600mA）并保持充电过流保护延时时间（tOC ）10ms（典型）延迟，M9606识别出过充电电流，进入锁定状态。此状态可通过移除充电器（电池组移除）重置。

突发性负载激增：在许多系统中，会出现瞬时过载情况。M9606在过放电电流检测延迟的持续时间内检测到过放电电流移除，此时允许放电路径保持闭合，从而实现这种短时放电条件。当确定过充电电流状况，并且在过充电电流检测延迟后，充电路径被切断。当PCKP至PCKN电压比电池电压下降约200mV时，装置重置，允许充电路径保持闭合。浪涌、静电放电和反向连接连接电池组或电池芯时可能会发生浪涌。M9606通过将浪涌电流通过其开关传递到电池，吸收PCKP和PCKN之间的电压浪涌。M9606可在电池反向连接或充电输入反向连接的情况下存活，但不能同时存在这两种情况。任何这些反向连接，短路，浪涌和涌流，都会导致过度的压力。不要在正常生产检查中测试这些情况，因为这种测试本身可能会导致系统性能下降甚至损坏设备。

保护参数选择：不同供应商的电池型号可根据不同的应用进行定制。有关特定电池型号的保护限制，请咨询电池供应商。保护电路和影响相同变量的充电器电路的参数应设置为适当的充电或放电保护顺序。例如，电池的过电压阈值应比充电器的恒压阈值高50mV~100mV。参数不对中注意事项如果VCU 低于电池充电器的满充电电压，保护电路在电池充满电之前切断电池充电路径，进入非导电闭锁状态；如果IOC低于充电器的充电电流，保护电路也会自动进入闭锁状态。在VCU或IOC中，应移除充电器输入，然后重新应用，以激活从锁定状态到传导状态的保护电路。如果在VCU或IOV事件后充电器没有取出，即使电池电压耗尽，电池也不会充电。

在本申请的实施例中，公开了一种电池保护电路，包括放电控制电路和低功耗开关控制电路，低功耗开关控制电路用于响应一低功耗控制信号输出一低功耗模式开启信号给放电控制电路，放电控制电路用于响应低功耗模式开启信号关闭电池的电能输出。其中，放电控制电路包括电池欠压保护芯片，电池欠压保护芯片的使能端与控制电路连接端连接。由于电池低功耗模式开启后，电池电能的损耗只有自身放电和电池欠压保护芯片的功耗，延长了电池的待机时间，使得电池的使用寿命得到延长，电子设备的待机功耗得到减少。其中，M9606设计用于锂离子/聚合物可充电电池的初级保护。该电池欠压保护芯片集成了锂离子/聚合物可充电电池安全运行所需的所有保护。M9606采用DFN1*1小型封装。其超小的解决方案尺寸为需要装配电池的小型可穿戴设备留出了更多空间。M9606集成了所有保护和一个低导通电阻功率开关。保护功能包括充放电保护、过充、过放电、过流、欠压电池的检测和保护。在深度放电的情况下，该产品还会断开电池组。超低待机电流在存储时从电池中消耗很少的电流。该产品适用任何需要长期电池寿命的锂离子/锂聚合电池供电的设备。

以上应用了具体个例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本申请所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种电池保护电路，其特征在于，包括放电控制电路和低功耗开关控制电路；

所述低功耗开关控制电路包括放电控制电路连接端和低功耗控制信号输入端，所述低功耗控制信号输入端用于一低功耗控制信号的输入，所述放电控制电路连接端与所述放电控制电路连接；所述低功耗开关控制电路用于响应所述低功耗控制信号输出一低功耗模式开启信号给所述放电控制电路；

所述放电控制电路包括放电正连接端、放电负连接端、电池正连接端、电池负连接端和控制电路连接端，所述电池正连接端用于连接电池的正极，所述电池负连接端用于连接电池的负极连接，所述放电正连接端和放电负连接端用于作为电池的放电输出端，所述控制电路连接端与所述放电控制电路连接端连接；所述放电控制电路用于响应所述低功耗模式开启信号关闭所述电池的电能输出；

所述放电控制电路包括电池欠压保护芯片，所述电池欠压保护芯片的使能端与所述控制电路连接端连接。

2.如权利要求1所述电池保护电路，其特征在于，所述放电控制电路还包括电阻R1；所述电池欠压保护芯片包括电源输入输出连接端、参考地连接端和电源负连接端；所述电源负连接端与所述放电负连接端连接，所述参考地连接端与所述电池负连接端连接，所述电源输入输出连接端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与电池正连接端和放电正连接端连接。

3.如权利要求2所述电池保护电路，其特征在于，所述放电控制电路还包括电容C1,电容C1连接在所述放电正连接端和放电负连接端之间。

4.如权利要求2所述电池保护电路，其特征在于，所述放电控制电路还包括电容C2,电容C2连接在所述电池正连接端和电池负连接端之间。

5.如权利要求1所述电池保护电路，其特征在于，所述低功耗开关控制电路包括电阻R2、电阻R3和开关管T1；

所述电阻R2的一端与放电控制电路连接端连接，另一端与开关管T1的第一极连接端；

开关管T1的第二极接地，开关管T1的控制极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与低功耗控制信号输入端连接。

6.如权利要求5所述电池保护电路，其特征在于，所述开关管T1为NPN管。

7.如权利要求1所述电池保护电路，其特征在于，所述电池欠压保护芯片包括过充电保护电路、过放电保护电路和过载保护电路。

8.如权利要求7所述电池保护电路，其特征在于，所述电池欠压保护芯片还包括放电结束电路和充电结束电路。

9.如权利要求7所述电池保护电路，其特征在于，所述电池欠压保护芯片还包括温度保护电路，用于当电池保护电路温度高于预设温度时停止所述电池充放电。

10.一种充电电池，其特征在于，包括充电电池和如权利要求1至9中任一项所述的电池保护电路。