CN215681781U - 锂电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池保护电路，包括充电模块、放电模块、检测模块及信号处理模块，所述充电模块用于连接外部充电器和电池；所述放电模块用于连接电池和负载；所述检测模块用于检测电池是否处于充电状态，当电池处于充电状态时，所述检测模块的输出端输出充电信号，当所述信号处理模块的接收端接收到所述充电信号时，所述信号处理模块控制其使能端发出控制信号，所述放电模块根据接收到的所述控制信号停止放电。信号处理模块根据检测模块输出的充电信号控制放电模块停止放电，实现电池在充电时不放电，防止温度过高而降低电池的使用寿命，并有效避免了电池温度过高所带来的安全隐患。

Description

锂电池保护电路

技术领域

本实用新型涉及充电电池技术领域，尤其涉及一种锂电池保护电路。

背景技术

在现有的锂电池保护板中，充电保护电路能够对电池进行过充、过放保护，但在此种电路中，电池在充电状态下可以进行放电，在边充电边放电的情况下，电池温度会迅速升高，导致电池过热，在高温环境下锂离子会变得异常活跃，这会导致电池的容量减少，降低电池的使用寿命。而且电池的内部构造是非常脆弱的，内部的隔膜、电解液等都是有机材料，熔点相对较低，过高的温度甚至会导致内部隔膜熔化，造成电池短路，严重时可能还会引起燃烧、爆炸。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种锂电池保护电路，能够在充电时切断放电电路，有效杜绝电池边充电边放电导致温度过高而降低使用寿命以及引起燃烧、爆炸的情况。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种锂电池保护电路，包括：

充电模块，所述充电模块用于连接外部充电器和电池；

放电模块，所述放电模块用于连接电池和负载；

检测模块，所述检测模块的输入端与所述充电模块连接，用于检测电池是否处于充电状态，当电池处于充电状态时，所述检测模块的输出端输出充电信号；及

信号处理模块，所述信号处理模块的接收端与所述检测模块的输出端连接，所述信号处理模块的使能端与所述放电模块连接，当所述信号处理模块的接收端接收到所述充电信号时，所述信号处理模块控制其使能端发出控制信号，所述放电模块根据接收到的所述控制信号停止放电。

较佳地，所述检测模块检测到电池充电时，所述检测模块的输入端产生电平变化，所述检测模块根据其输入端的电平变化使其输出端产生电平变化以形成所述充电信号。

较佳地，所述检测模块包括第一电阻、第二电阻、第一开关管以及第二开关管，所述第一电阻的一端连接电池正极，另一端连接所述外部充电器的负极；所述第一开关管的控制端连接所述外部充电器的负极；所述第一开关管的第一端连接所述第二开关管的控制端，所述第一开关管的第二端连接电池的负极；所述第二电阻的一端连接所述第二开关管的控制端，另一端连接电池的正极和所述第二开关管的第一端；所述第二开关管的第二端连接所述信号处理模块的接收端。

较佳地，所述检测模块还包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻及滤波电容，所述第五电阻的一端连接外部充电器的负极，另一端连接所述第一开关管的控制端；所述第六电阻的一端连接所述第一开关管的控制端，另一端连接电池的负极；所述滤波电容与所述第六电阻并联；所述第七电阻的一端连接所述第一开关管的第一端，另一端连接所述第二开关管的控制端；所述第八电阻的一端连接电池的正极，另一端连接所述第二开关管的第一端。

较佳地，所述检测模块包括第三电阻、第四电阻、第一开关管以及第二开关管，所述第三电阻的一端连接电池的正极，另一端连接所述第一开关管的控制端和所述外部充电器的负极；所述第一开关管的第一端连接电池的正极，所述第一开关管的第二端连接所述第二开关管的控制端；所述第四电阻的一端连接电池的正极，另一端连接所述第二开关管的第一端和所述信号处理模块的接收端；所述第二开关管的第二端连接电池的负极。

较佳地，所述检测模块还包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及滤波电路，所述第三电阻通过所述第九电阻连接所述外部充电器的负极；所述第十电阻连接在所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的控制端之间；所述第十一电阻的一端连接所述第二开关管的控制端，另一端连接电池的负极；所述滤波电容与所述第十一电阻并联；所述第四电阻通过所述第十二电阻连接所述第二开关管的第一端。

较佳地，所述充电模块包括二极管、充电保护电阻和第三开关管，所述二极管的阴极连接所述充电模块的负极，所述二极管的阳极与第三开关管的第二端连接，所述第三开关管的控制端通过所述充电保护电阻连接所述信号处理模块的过充保护端，所述第三开关管的第一端连接电池的负极；当电池过充时，所述信号处理模块控制其过充保护端产生电平变化，所述第三开关管的控制端根据所述过充保护端的电平变化产生电平变化以使所述第三开关管关断，电池停止充电。

较佳地，所述放电模块包括第四开关管和放电驱动电阻，所述第四开关管的控制端通过所述放电驱动电阻连接所述信号处理模块的使能端，所述第四开关管的第一端连接负载，所述第四开关管的第二端连接电池负极，所述信号处理模块可控制所述使能端和所述第四开关管的控制端进行电平切换。

本实用新型的锂电池保护电路通过检测模块检测电池是否处于充电状态，当电池处于充电状态时，检测模块输出充电信号到信号处理模块，信号处理模块控制其发出控制信号，放电模块根据接收到的控制信号停止放电，能够保证电池在充电时切断放电，防止电池在充电时放电导致温度过高而降低电池的使用寿命，并有效避免电池温度过高带来的安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型锂电池保护电路的模块图；

图2是本实用新型实施例锂电池保护电路的原理图；

图3是本实用新型另一实施例锂电池保护电路的原理图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

如图1所示，本实用新型公开了一种锂电池保护电路，包括充电模块200、放电模块300、检测模块400及信号处理模块500，充电模块200用于连接外部充电器和电池100；放电模块300用于连接电池100和负载；检测模块400的输入端与充电模块200连接，用于检测电池100是否处于充电状态，当电池100处于充电状态时，检测模块400的输出端输出充电信号；信号处理模块500的接收端与检测模块400的输出端连接，信号处理模块500的使能端与放电模块300连接，当信号处理模块500的接收端接收到充电信号时，信号处理模块500控制其使能端发出控制信号，放电模块300根据接收到的控制信号停止放电。

本实用新型提供的锂电池保护电路中，通过检测模块400检测电池100是否处于充电状态，当电池100处于充电状态时，检测模块400输出充电信号到信号处理模块500的接收端，信号处理模块500根据接收端的充电信号控制其使能端发出控制信号，放电模块300根据接收到的控制信号停止放电。因此本实用新型的锂电池保护电路能够在电池100充电时切断放电电路，防止电池100温度过高而降低使用寿命，并能够降低电池在高温状态下发生燃烧、爆炸等危险事故的概率。

当电池100充电时，检测模块400的输入端发生电平变化，检测模块400根据其输入端的电平变化使其输出端产生电平变化以形成充电信号。在图2和图3显示的实例中，检测模块400检测到电池100在充电时，检测模块400的输入端从高电平变为低电平，检测模块400的输出端根据输入端由高电平变为低电平产生电平变化以形成充电信号。

请参阅图1和图2，第一个实施例的检测模块400包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关管M1以及第二开关管M2，第一电阻R1的一端连接至电池100的正极B+，另一端连接至外部充电器的负极C–；第一开关管M1的控制端连接至外部充电器的负极C–，第一开关管M1的第一端连接第二开关管M2的控制端，第二端连接电池100的负极B–；第二电阻R2的一端连接第二开关管M2的控制端，另一端连接电池100的正极B+和第二开关管M2的第一端；第二开关管M2的第二端连接信号处理模块500的接收端4。

更具体的，本实施例中，第一开关管M1为NMOS管，第一开关管M1的控制端为NMOS管的栅极，第一开关管M1的第一端为NMOS管的漏极，第一开关管M1的第二端为NMOS管的源极；第二开关管M2为PNP三极管，第二开关管M2的控制端为PNP三极管的基极，第二开关管M2的第一端为PNP三极管的发射极，第二开关管M2的第二端为PNP三极管的集电极。当电池100充电时，第一开关管M1的栅极被下拉到低电平，第一开关管M1截止，第二开关管M2的基极经第二电阻R2被上拉至高电平，第二开关管M2截止，信号处理模块500的接收端4悬空，信号处理模块500控制其使能端8输出低电平到放电模块300，放电模块300根据接收到的低电平信号停止放电。

更进一步的，检测模块400还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8及滤波电容C1，第五电阻R5的一端连接外部充电器的负极C–，另一端连接第一开关管M1的控制端；第六电阻R6的一端连接第一开关管M1的控制端，另一端连接电池100的负极B–；滤波电容C1与第六电阻R6并联；第七电阻R7的一端连接第一开关管M1的第一端，另一端连接第二开关管M2的控制端；第八电阻R8的一端连接电池100的正极B+，另一端连接第二开关管M2的第一端。此外，第二开关管M2的第二端通过限流电阻R20连接信号处理模块500的接收端4。

请参阅图1和图3，第二个实施例的检测模块400包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一开关管M1以及第二开关管M2，第三电阻R3的一端连接电池100的正极B+，另一端连接第一开关管M1的控制端和外部充电器的负极C–；第一开关管M1的第一端连接电池100的正极B+，第一开关管M1的第二端连接第二开关管M2的控制端；第四电阻R4的一端连接电池100的正极B+，另一端连接第二开关管M2的第一端和信号处理模块500的接收端4；第二开关管M2的第二端连接电池100的负极B–。

更具体的，本实施例中，第一开关管M1为PNP三极管，第一开关管M1的控制端为PNP三极管的基极，第一开关管M1的第一端为PNP三极管的发射极，第一开关管M1的第二端为PNP三极管的集电极；第二开关管M2为NMOS管，第二开关管M2的控制端为NMOS管的栅极，第二开关管M2的第一端为NMOS管的漏极，第二开关管M2的第二端为NMOS管的源极。当电池100充电时，第一开关管M1的基极被下拉至低电平，第一开关管M1导通，第二开关管M2的栅极被上拉至高电平，第二开关管M2导通，信号处理模块500的接收端4被下拉至低电平，信号处理模块500控制其使能端8输出低电平到放电模块300，放电模块300根据接收到的低电平信号停止放电。

更进一步的，检测模块400还包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12及滤波电容C1，第三电阻R3通过第九电阻R9连接外部充电器的负极C–；第十电阻R10连接在第一开关管M1的第二端和第二开关管M2的控制端之间；第十一电阻R11的一端连接第二开关管M2的控制端，另一端连接电池100的负极B–；滤波电容C1与第十一电阻R11并联；第四电阻R4通过第十二电阻R12连接第二开关管M2的第一端。此外，信号处理模块500的接收端4通过限流电阻R20连接在第四电阻R4与第十二电阻R12之间。

请参阅图2或图3，充电模块200包括二极管D1、充电保护电阻R40和第三开关管M3，二极管D1的阴极连接外部充电器的负极C–，二极管D1的阳极连接第三开关管M3的第二端，第三开关管M3的控制端通过充电保护电阻R40连接信号处理模块500的过充保护端7，第三开关管M3的第一端连接电池100的负极B–，当电池100过充时，信号处理模块500控制过充保护端7产生电平变化，第三开关管M3的控制端根据过充保护端7产生的电平变化使第三开关管M3关断，电池100停止充电，对电池100起到过充保护的作用。二极管D1在电池100充电时导通，在电池100不充电时断开。

具体的，第三开关管M3为NMOS管，第三开关管M3的控制端为NMOS管的栅极，第一端为NMOS管的漏极，第二端为NMOS管的源极，当电池100过充时，信号处理模块500控制过充保护端7由高电平变为低电平，第三开关管M3接收到低电平信号而关断。

请参阅图2或图3，放电模块300包括第四开关管M4和放电驱动电阻R30，第四开关管M4的控制端通过放电驱动电阻R30与信号处理模块500的使能端8连接，第四开关管M4的第一端连接放电负载的负极P–，第四开关管M4的第二端连接电池100的负极B–。信号处理模块500控制使能端8和第四开关管M4的控制端进行电平变化，第四开关管M4根据其控制端的电平变化控制第四开关管M4的导通和截止以控制电池100放电。

具体的，第四开关管M4为NMOS管，第四开关管M4的控制端为NMOS管的栅极，第四开关管M4的第一端为NMOS管的漏极，第四开关管M4的第二端为NMOS管的源极。当电池100需要放电时，信号处理模块500控制使能端8由低电平变为高电平，第四开关管M4导通，电池100放电；反之，当电池100不需要放电时，信号处理模块500控制使能端8由高电平变为低电平，第四开关管M4截止，电池100停止放电。

需要说明的是，上述实施例提供的检测模块400、充电模块200和放电模块300中，第一开关管M1为NMOS管或PNP三极管，第二开关管M2为PNP三极管或NMOS管，第三开关管M3为NMOS管，第四开关管M4为NMOS管，仅为其中部分实施例，在其它实施例中，第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4还可为其他三端控制开关器件，在不同的应用场合，根据需要合理选用和设置开关管是现有技术中电路设计的常规手段。

如图1至图3所示，上述实施例中提到的信号处理模块500可以是电池保护芯片U1，信号处理模块500的接收端4为电池保护芯片U1的CTLD管脚，信号处理模块500的使能端8为电池保护芯片U1的DSG管脚，电池保护芯片U1的CHG管脚是过充保护端7。电池保护芯片U1的CTLD管脚4用于控制DSG管脚8的输出，并且优先级高于电池保护芯片U1内部的其它保护电路；CTLD管脚4外接高电平时，DSG管脚8不受CTLD管脚4的影响，CTLD管脚4外接低电平或悬空时，DSG管脚8输出低电平。在其他实施例中，信号处理模块500还可以是其他控制器件或控制电路，本实用新型对此不做限制。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本实用新型的之权利范围，因此依本实用新型的申请专利范围所作的等同变化，仍属于本实用新型的所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种锂电池保护电路，其特征在于，包括：

充电模块，所述充电模块用于连接外部充电器和电池；

放电模块，所述放电模块用于连接电池和负载；

检测模块，所述检测模块的输入端与所述充电模块连接，用于检测电池是否处于充电状态，当电池处于充电状态时，所述检测模块的输出端输出充电信号，所述检测模块检测到电池充电时，所述检测模块的输入端产生电平变化，所述检测模块根据其输入端的电平变化使其输出端产生电平变化以形成所述充电信号；其中，所述检测模块包括第一电阻、第二电阻、第一开关管以及第二开关管，所述第一电阻的一端连接电池正极，另一端连接所述外部充电器的负极；所述第一开关管的控制端连接所述外部充电器的负极，所述第一开关管的第一端连接所述第二开关管的控制端，所述第一开关管的第二端连接电池的负极；所述第二电阻的一端连接所述第二开关管的控制端，另一端连接电池的正极和所述第二开关管的第一端；所述第二开关管的第二端连接信号处理模块的接收端；及

信号处理模块，所述信号处理模块的接收端与所述检测模块的输出端连接，所述信号处理模块的使能端与所述放电模块连接，当所述信号处理模块的接收端接收到所述充电信号时，所述信号处理模块控制其使能端发出控制信号，所述放电模块根据接收到的所述控制信号停止放电。

2.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述检测模块还包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻及滤波电容，所述第五电阻的一端连接外部充电器的负极，另一端连接所述第一开关管的控制端；所述第六电阻的一端连接所述第一开关管的控制端，另一端连接电池的负极；所述滤波电容与所述第六电阻并联；所述第七电阻的一端连接所述第一开关管的第一端，另一端连接所述第二开关管的控制端；所述第八电阻的一端连接电池的正极，另一端连接所述第二开关管的第一端。

3.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述充电模块包括二极管、充电保护电阻和第三开关管，所述二极管的阴极连接外部充电器的负极，所述二极管的阳极与所述第三开关管的第二端连接，所述第三开关管的控制端通过所述充电保护电阻连接所述信号处理模块的过充保护端，所述第三开关管的第一端连接电池的负极；当电池过充时，所述信号处理模块控制其过充保护端产生电平变化，所述第三开关管的控制端根据所述过充保护端的电平变化产生电平变化以使所述第三开关管关断。

4.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述放电模块包括第四开关管和放电驱动电阻，所述第四开关管的控制端通过所述放电驱动电阻连接所述信号处理模块的使能端，所述第四开关管的第一端连接负载，所述第四开关管的第二端连接电池的负极，所述信号处理模块可控制所述使能端和所述第四开关管的控制端进行电平切换。

5.一种锂电池保护电路，其特征在于，包括：

充电模块，所述充电模块用于连接外部充电器和电池；

放电模块，所述放电模块用于连接电池和负载；

检测模块，所述检测模块的输入端与所述充电模块连接，用于检测电池是否处于充电状态，当电池处于充电状态时，所述检测模块的输出端输出充电信号，所述检测模块检测到电池充电时，所述检测模块的输入端产生电平变化，所述检测模块根据其输入端的电平变化使其输出端产生电平变化以形成所述充电信号；其中，所述检测模块包括第三电阻、第四电阻、第一开关管以及第二开关管，所述第三电阻的一端连接电池的正极，另一端连接所述第一开关管的控制端和所述外部充电器的负极；所述第一开关管的第一端连接电池的正极，所述第一开关管的第二端连接所述第二开关管的控制端；所述第四电阻的一端连接电池的正极，另一端连接所述第二开关管的第一端和信号处理模块的接收端；所述第二开关管的第二端连接电池的负极；及

信号处理模块，所述信号处理模块的接收端与所述检测模块的输出端连接，所述信号处理模块的使能端与所述放电模块连接，当所述信号处理模块的接收端接收到所述充电信号时，所述信号处理模块控制其使能端发出控制信号，所述放电模块根据接收到的所述控制信号停止放电。

6.根据权利要求5所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述检测模块还包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及滤波电容，所述第三电阻通过所述第九电阻连接所述外部充电器的负极；所述第十电阻连接在所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的控制端之间；所述第十一电阻的一端连接所述第二开关管的控制端，另一端连接电池的负极；所述滤波电容与所述第十一电阻并联；所述第四电阻通过所述第十二电阻连接所述第二开关管的第一端。

7.根据权利要求5所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述充电模块包括二极管、充电保护电阻和第三开关管，所述二极管的阴极连接外部充电器的负极，所述二极管的阳极与所述第三开关管的第二端连接，所述第三开关管的控制端通过所述充电保护电阻连接所述信号处理模块的过充保护端，所述第三开关管的第一端连接电池的负极；当电池过充时，所述信号处理模块控制其过充保护端产生电平变化，所述第三开关管的控制端根据所述过充保护端的电平变化产生电平变化以使所述第三开关管关断。

8.根据权利要求5所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述放电模块包括第四开关管和放电驱动电阻，所述第四开关管的控制端通过所述放电驱动电阻连接所述信号处理模块的使能端，所述第四开关管的第一端连接负载，所述第四开关管的第二端连接电池的负极，所述信号处理模块可控制所述使能端和所述第四开关管的控制端进行电平切换。

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