CN215772621U - 一种集成于主板的锂电池保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种集成于主板的锂电池保护装置，涉及电池保护的领域，包括主板以及设置于主板上的主处理器、充电电路、保护电路以及温度检测电路，所述主处理器分别与所述充电电路和所述温度检测电路连接，所述保护电路与所述充电电路连接，在锂电池设置于主板上时，所述保护电路与所述锂电池连接。本申请具有统一产品锂电池保护方案，降低锂电池的生产及锂电池售后更换成本的效果。

Description

一种集成于主板的锂电池保护装置

技术领域

本申请涉及电池保护技术领域，尤其是一种集成于主板的锂电池保护装置。

背景技术

随着电子技术的发展，电子产品的普及度越来越高，因锂电池相比传统铅酸电池具有能量密度大、寿命长、更环保的优点，故越来越多的电子产品使用可充电锂电池进行供电。

现有的锂电池电芯连接有电池保护板对其进行保护，保护锂电池不过充、不过放、不过流以及超高温充放电等，保证锂电池正常工作。

但是每个厂家生产的锂电池板规格不同，锂电池的可选择性较低，且在更换锂电池时，锂电池保护板也会一同作废，成本较高。

实用新型内容

为了统一产品电池保护方案，降低锂电池的生产及锂电池售后更换的成本，本申请提供了一种集成于主板的锂电池保护装置。

本申请提供的一种集成于主板的锂电池保护装置采用如下的技术方案：

一种集成于主板的锂电池保护装置，其特征在于：包括主板以及设置于所述主板上的主处理器、充电电路、保护电路以及温度检测电路，所述主处理器分别与充电电路和温度检测电路连接，所述保护电路与所述充电电路连接，在锂电池设置于所述主板上时，所述保护电路与锂电池连接。

通过采用上述技术方案，将保护锂电池的保护功能电路集成到主板上，在锂电池安装于主板后，可对锂电池的进行过充电、过放电和过流等的保护，统一了同类锂电池的保护装置，无需在每个锂电池中都安装锂电池保护板，降低了生产和更换锂电池的成本。

进一步的，所述保护电路包括DW01A芯片和HM8205芯片；所述DW01A芯片：VCC引脚用于连接所述充电电路和锂电池的正极，GND引脚和CS引脚均接地，OD引脚和所述HM8205芯片的G1引脚连接，OC引脚和所述HM8205芯片的G2引脚连接；所述HM8205芯片：S1引脚用于连接锂电池的负极，S2引脚接地，D1/D2引脚和D1/D2_A引脚连接。

通过采用上述技术方案，保护电路的DW01A芯片可对锂电池的电量状态进行检测，根据锂电池的状态HM8205芯片控制对锂电池的充放电，保护锂电池不过充、不过放、不过流。

进一步的，所述保护电路还包括第一连接板J1、第二连接板J2、负载接口和电源接口，所述DW01A芯片的VCC引脚连接所述第一连接板J1，所述第一连接板J1用于连接锂电池的正极，所述负载接口和所述电源接口分别连接于VCC引脚和所述第一连接板J1之间，所述电源接口和所述充电电路连接。

通过采用上述技术方案，第一连接板J1和第二连接板J2与锂电池正负极的连接实现了锂电池与主板的连接；电源接口通过与充电电路的连接将充电电流引入保护电路，负载接口实现锂电池对负载的供电功能。

进一步的，所述充电电路包括WPT2N32芯片；所述WPT2N32芯片：E引脚和G引脚分别连接电源，C引脚与所述电源接口连接，B引脚和D引脚连接，S引脚和所述主处理器连接。

通过采用上述技术方案，充电电路的WPT2N32芯片分别与电源、主处理器和保护电路连接，引入充电电流，并根据主处理器的控制信号，控制对锂电池的充电。

进一步的，所述充电电路还包括过压保护检测支路和过流保护检测支路；所述过压保护检测支路连接于所述WPT2N32芯片的C 引脚和所述保护电路的VCC引脚之间；所述过流保护检测支路连接于所述WPT2N32芯片的C引脚和所述保护电路的VCC引脚之间；所述过压保护检测支路和所述过流保护检测支路还与所述主处理器连接。

通过采用上述技术方案，过压保护检测支路和过流保护检测支路对充电电流和电压进行实时检测，将电流和电压检测信号传输给主处理器作出判断。

进一步的，所述充电电路还包括第一滤波电路，第一滤波电路连接于所述WPT2N32芯片的E引脚，用于对E引脚引入的电源进行滤波。

进一步的，所述温度检测电路包括热敏电阻、第八电阻C8、采样接口ADC；所述第八电阻C8与所述热敏电阻串联，第八电阻C8的另一端连接电源，热敏电阻的另一端接地，所述采样接口ADC一端连接于第八电阻C8和热敏电阻之间，另一端与所述主处理器连接，向主处理器输出温度检测信号。

通过采用上述技术方案，温度检测电路对锂电池和主板进行实时温度检测，通过采样接口向主处理器传输温度检测信号。

进一步的，所述温度检测电路还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路一端连接于采样接口，另一端接地。

通过采用上述技术方案，第二滤波电路对由温度检测电路引入主处理器的电流进行滤波。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、通过将锂电池保护板的电路集成于主板上，可统一同类锂电池的保护装置，无需在每个锂电池中都安装锂电池保护板，降低了生产和更换锂电池的成本。

2、通过在主板上集成保护电路、充电电路和温度检测电路，可对锂电池起到不过充、不过放、不过流以及防止温度过高等的保护。

3、通过在电路上设置电容器和电阻，可对电流和电压起到滤波、限流和稳压作用。

附图说明

图1为本实施例中主板上各电路连接关系示意图。

图2为保护电路示意图。

图3为充电电路示意图。

图4为温度检测电路示意图。

图5为锂电池安装于主板上的示意图。

附图标记说明：1、主板；11、主处理器；12、充电电路；13、保护电路；14、温度检测电路；2、锂电池；3、安装壳；31、收容槽；311、正极接触端；312、负极接触端；313、弹簧；314、凹槽。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作出进一步详细说明。

本申请实施例公开一种集成于主板的锂电池保护装置，参照图1，集成于主板的锂电池保护装置包括主板1和设置于主板1上的主处理器11、充电电路12、保护电路13以及温度检测电路14，主处理器11分别与充电电路12和温度检测电路14连接，保护电路13与充电电路12连接，在锂电池2连接主板1时，保护电路13与锂电池2连接。保护电路13对锂电池2进行过流、过充、过放的检测，并根据检测的锂电池状态控制锂电池的充放电；充电电路12对锂电池2的充电电流进行控制；温度检测电路14对锂电池2和主板1的温度进行检测，并将温度检测信号传输给主处理器11；主处理器11接收充电电路12的电流电压检测信号以及温度检测电路14的温度检测信号，并对检测信号作出判断向充电电路12输出电路控制信号。

参照图2，保护电路13包括DW01A芯片、HM8205芯片、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第一连接板J1、第二连接板J2、负载接口TP2以及电源接口VBAT；DW01A芯片的VCC引脚连接于第一电阻R1后和第一连接板J1连接，第一连接板J1用于和锂电池正极连接，负载接口TP2和电源接口VBAT分别连接于第一电阻R1和第一连接板J1之间，负载接口TP2用于连接负载，电源接口VBAT和充电电路12连接引入充电电流，GND引脚和第二电容器C2连接接地，第一电容器C1一端连接于VCC引脚和第一电阻R1之间，另一端连接于GND引脚和第二电容器C2之间；DW01A芯片的CS引脚和第二电阻R2连接后接地，用于电流检测和充电器检测；OD引脚和HM8205芯片的G1引脚连接，用于控制过放电保护控制；OC引脚和HM8205芯片的G2引脚连接，用于过充电保护控制；HM8205芯片的S1引脚和第二连接板J2连接，第二连接板J2用于和锂电池负极连接，第三电容器C3一端连接在S1引脚和第二连接板J2之间，另一端接地；S2引脚接地，D1/D2引脚和D1/D2_A引脚连接形成回路。

其中，第一电阻R1、第二电阻R2用于限流；第一电容器C1、第二电容器C2和第三电容器C3用于滤波及稳定锂电池电压。

参照图3，充电电路12包括WPT2N32芯片、过压保护检测接口、过流保护检测接口、第一滤波电路、第五电阻R5、第六电阻R6以及第七电阻R7，WPT2N32芯片的E引脚和电源连接，引入充电电流，第一滤波电路包含第四电容器C4和第五电容器C5，连接于WPT2N32芯片的E引脚对引入的电源进行滤波；第五电阻R5一端和C引脚连接，另一端和保护电路13的电源接口VBAT连接，过流保护检测接支路串联有第三电阻R3，一端连接在第五电阻R5和C引脚之间，另一端和主处理器11连接，用于向主处理器11传输电流检测信号，过压保护检测支路串联有第四电阻R4，一端连接在第五电阻R5和保护电路13的电源接口之间，另一端和主处理器11连接，用于向主处理器11传输电压检测信号；G引脚连接有第六电阻R6和电源连接；S引脚连接有第七电阻R7和主处理器11连接，用于接收主处理器11的电路控制信号；B引脚和D引脚连接，用于对电路控制信号做出电路开关控制。

其中，第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻用于限流，稳定电压。

参照图4，温度检测电路14包括热敏电阻、第八电阻R8、第九电阻R9、第六电容器C6和采样接口ADC，热敏电阻和第八电阻R8串联连接，第八电阻R8另一端连接电源，热敏电阻另一端接地；采样接口ADC连接有第九电阻R9，一端连接在第八电阻R8和热敏电阻之间，另一端和主处理器11连接，用于向主处理器11传输温度检测信号；第六电容器一端接地，另一端连接在第九电阻R9和主处理器11之间。

其中，第八电阻R8、第九电阻R9用于限流，热敏电阻用于检测主板和锂电池温度，第六电容器C6用于滤波和稳定电压。

参照图5，主板1上设置有可安装锂电池2的收容槽3，收容槽3内壁设有和第一连接板J1相连的正极接触端31及与正极接触端31相对设置的和第二连接板J2相连的负极接触端32，锂电池2的长度略小于收容槽3的长度，安装时，锂电池2收容于收容槽3内，锂电池2的负极及正极分别与收容槽3的负极接触端32及正极接触端31电性连接；收容槽3还包括弹簧33以及设置于正极接触端31的凹槽34。弹簧33抵持于负极接触端32与锂电池2的负极之间，锂电池2的正极和正极接触端31的凹槽34相卡接，从而使得锂电池2的正极定位于正极接触板31。

本实施例中锂电池安装方式仅为示例，不用于限定其保护范围，示例以外的其他任何锂电池与主板的连接方式均适用于此发明。

在锂电池安装于主板1后，保护电路13与锂电池连通，此时可对主板连接的负载进行供电功能，DW01A芯片持续侦测连接在VCC和GND之间的锂电池电压以及CS与GND之间的电压差，当锂电池电压在设置的过放电保护电压阈值以上且CS引脚端子电压在设置的放电过流保护电压阈值以下时，锂电池对负载正常放电；当锂电池电压低于设置的过放电保护电压阈值或CS引脚端电压高于过流保护电压阈值时，OD 引脚会控制HM8205芯片的G1引脚断开锂电池的放电。

在对锂电池进行充电时，充电电路的E引脚和电源连接引入充电电流，通过WPT2N32芯片的C引脚将电流引入保护电路13对锂电池进行充电。在此过程中，充电电路12的过流保护检测支路和过压保护检测支路将电流和电压的检测信号传输给主处理器11，主处理器11对接收到的电流和电压检测信号和提前设置的电流电压阈值进行比较，若电流或电压超出提前设置的阈值，主处理器11通过S引脚向WPT2N32芯片传输电路控制信号，通过D引脚控制B引脚断开充电电路，若电流和电压均未超出阈值，则充电电路12可正常工作；在充电电路12正常工作的状态下，若保护电路13的DW01A芯片检测到的锂电池电压高于设置的过充电保护电压阈值或CS引脚端电压高于过流保护电压阈值时，DW01A芯片的OC引脚控制HM8205芯片的G2引脚断开锂电池的充电对锂电池进行过充电保护，当锂电池电压在设置的过充电保护电压阈值以下且CS引脚端子电压在设置的放电过流保护电压阈值以下时，保护电路13的充电功能为正常工作状态。

在锂电池充电的过程，温度检测电路14实时检测主板1和锂电池2的温度，通过采样接口ADC向主处理器11传输温度检测信号，主处理器11接收温度信号后，将主板1温度及锂电池2温度和提前设定的阈值进行判断，若超过设定阈值范围，主处理器通过S引脚向充电电路传输控制信号控制断开充电电路。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集成于主板的锂电池保护装置，其特征在于：包括主板（1）以及设置于所述主板（1）上的主处理器（11）、充电电路（12）、保护电路（13）以及温度检测电路（14），所述主处理器（11）分别与所述充电电路（12）和所述温度检测电路（14）连接，所述保护电路（13）与所述充电电路（12）连接，在锂电池（2）设置于主板（1）上时，所述保护电路（13）与所述锂电池（2）连接。

2.根据权利要求1所述一种集成于主板的锂电池保护装置，其特征在于：

所述保护电路（13）包括DW01A芯片和HM8205芯片；

所述DW01A芯片：VCC引脚用于连接所述充电电路（12）和所述锂电池（2）的正极，GND引脚和CS引脚均接地，OD引脚和所述HM8205芯片的G1引脚连接，OC引脚和所述HM8205芯片的G2引脚连接；

所述HM8205芯片：S1引脚用于连接所述锂电池（2）的负极，S2引脚接地，D1/D2引脚和D1/D2_A引脚连接。

3.根据权利要求2所述一种集成于主板的锂电池保护装置，其特征在于：所述保护电路（13）还包括第一连接板J1、第二连接板J2、负载接口和电源接口，所述DW01A芯片的VCC引脚连接所述第一连接板J1，所述第一连接板J1用于连接所述锂电池（2）的正极，所述负载接口和所述电源接口分别连接于所述VCC引脚和所述第一连接板J1之间，所述电源接口和所述充电电路（12）连接。

4.根据权利要求3所述一种集成于主板的锂电池保护装置，其特征在于：所述充电电路（12）包括WPT2N32芯片；

所述WPT2N32芯片：E引脚和G引脚分别连接电源，C引脚与所述电源接口连接，B引脚和D引脚连接，S引脚和所述主处理器（11）连接。

5.根据权利要求4所述一种集成于主板的锂电池保护装置，其特征在于：所述充电电路（12）还包括过压保护检测支路和过流保护检测支路；

所述过压保护检测支路连接于所述WPT2N32芯片的C 引脚和所述保护电路（13）的VCC引脚之间；

所述过流保护检测支路连接于所述WPT2N32芯片的C引脚和所述保护电路（13）的VCC引脚之间；

所述过压保护检测支路和所述过流保护检测支路还与所述主处理器（11）连接。

6.根据权利要求5所述一种集成于主板的锂电池保护装置，其特征在于：所述充电电路（12）还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路连接于所述WPT2N32芯片的E引脚，用于对E引脚引入的电源进行滤波。

7.根据权利要求1所述一种集成于主板的锂电池保护装置，其特征在于：所述温度检测电路（14）包括热敏电阻、第八电阻C8、采样接口ADC；所述第八电阻C8与热敏电阻串联，第八电阻C8的一端连接电源，热敏电阻的一端接地，采样接口ADC一端连接于第八电阻C8和热敏电阻之间，另一端与所述主处理器（11）连接，向主处理器（11）输出温度检测信号。

8.根据权利要求7所述一种集成于主板的锂电池保护装置，其特征在于：所述温度检测电路（14）还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路一端连接于采样接口，另一端接地。

Images