CN216252225U - 一种锂电池充放电管理电路 - Google Patents
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Abstract
一种锂电池充放电管理电路，包括电池包，电池组和电池管理系统；电池管理系统的电源VCC和电池组的正极端BAT+连接，电池管理系统的接地端GND和电池组的负极端BAT‑连接；电池管理系统包括：电池管理芯片，放电控制开关管MN1和其寄生体二极管D1，充电控制开关管MN2和其寄生体二极管D2，第一、第二电阻R1、R2；电池管理芯片包括内部电流源IB和比较器U1。其优点是：1)VM端点和放电控制管MN1的漏极连接，当VM端点电压下降到寄生体二极管D1正向导通时，VM端点电压将被二极管D1钳位在约‑VD1的较高负压电位，非常有利于电池管理芯片2的集成设计。2)本发明提供了一种便于集成的充放电管理电路，所使用的集成芯片外围器件极少，分别制作和使用；而且极大地提高了充电器接入的检测精度。
Description
技术领域
本实用新型属于锂电池充放电技术领域，具体涉及一种锂电池充放电管理电路。
背景技术
锂电池包如图1所示，一般都由电池组3和电池管理系统1组成。电池管理系统1包含电池管理芯片2和外围的放电开关管MN1和充电开关管MN2；P+和P-为电池包的对外端口。电池管理系统1根据电池组3的状态通过放电控制端DO控制放电开关MN1开启或关闭来控制电池组3对外负载放电与否；通过充电控制端口CO控制充电开关MN2开启或关闭来控制充电器对电池组3充电与否。
为了达到延长电池使用时间的目的，电池管理系统1需要低功耗。为了达到低功耗目的，就需要在电池组3没有充、放电时，电池管理系统1关闭放电管MN1、充电管MN2，DO接地，CO高阻态；这样，电池管理系统1即可进入极低功耗的休眠状态；当充电器或者负载通过P+和P-接入时，电池管理系统1被唤醒进入正常工作状态。
现有技术中采用的管理电路系统如图2所示，在MN2关闭的状态下，当充电器4接入P+和P-端口时，现有的检测充电器4接入的电路，它通过三极管Q1检测充电开关管MN2的漏极源极电压来检测充电器4的接入。充电器4的输出电压为VCHG，电池组电压为VBAT，VCHG≥VBAT，充电器4接入后P-端点的电压为VP-＝VBAT-VCHG为负电压。当VP-的绝对值大于MN1的寄生二极管D1和三极管Q1的基级发射极正向导通电压时，GND和P-端将形成导通回路并产生电流I1，I1经过Q1放大产生Q2的基极电流I2，I2经过Q2放大产生电流I3，I3通过VM端口流入电池管理芯片2并由R4转换成电压经过U1放大输出高电平的充电器4插入信号CHGR_IN来唤醒电池管理系统1。而当充电器4未插入时，P-为高阻态，GND和P-端无导通回路，I1、I2、I3、都为0，从而CHGR_IN输出信号为0。
该电路的缺点是芯片外围元器件多，需要Q1、Q2、D3、R2、R3等外围器件；同时，该电路需要充电器4的输出电压VCHG和电池组的电压VBAT的压差大于D1的正向导通电压VD1和Q1的基极发射极正向导通电压VBE1的和才能检测出充电器4的插入。即VCHG-VBAT≥VD1+VBE1，即两个PN结的正向导通电压，约为1.4伏，因此其检测精度差。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种极少外围器件、高精度检测充电器接入的锂电池充放电管理电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂电池充放电管理电路，其特征在于：包括电池包，所述电池包包括电池组和电池管理系统；所述电池管理系统的电源VCC和所述电池组的正极端BAT+连接，所述电池管理系统的接地端GND和所述电池组的负极端BAT-连接；
P+和P-为所述电池包的对外接口，P+连接所述电池组的正极端BAT+，P-连接所述电池管理系统的充电控制开关管MN2的源极；
所述电池管理系统包括：电池管理芯片，放电控制开关管MN1和其寄生体二极管D1，充电控制开关管MN2和其寄生体二极管D2，第一、第二电阻R1、R2；
所述放电控制开关管MN1的源极和所述电池组的负极端BAT-连接，栅极和所述电池管理芯片的放电控制端DO连接，漏极和所述充电控制开关管MN2的漏极连接；所述寄生体二极管D1的两端并联于所述放电控制开关管MN1的源极、漏极两端；
所述充电控制开关管MN2的源极和所述电池管理系统的对外端口P-连接，栅极和所述电池管理芯片的充电控制端口CO连接；所述寄生体二极管D2的两端并联于所述充电控制开关管MN2的源极、漏极两端；所述第一电阻R1的一端和所述充电控制开关管MN2的源极连接，另一端和所述充电控制开关管MN2的栅极连接；所述第二电阻R2的两端并联于所述充电控制开关管MN2的源极、漏极两端，亦即R2的一端连接P-端、R2的另一端连接VM端；
所述电池管理芯片包括内部电流源IB和比较器U1；所述电流源IB连接VM端和内部偏置电压VB，为端口VM提供检测电流IS；VB偏置电压由VCC电压产生，VB偏置电压大于0小于VCC电压；所述比较器U1正相输入端连接地，负相输入端连接VM，用以检测VM电压并输出充电器接入唤醒信号CHGR_IN。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1)本发明提供了一种便于集成的充放电管理电路，所使用的集成芯片外围器件极少，只需要在充电控制开关MN2的源极、漏极并联一个电阻；而且极大地提高了充电器接入的检测精度。2)VM端点和放电控制管MN1的漏极连接，当VM端点电压下降到寄生体二极管D1正向导通时，VM端点电压将被二极管D1钳位在约-VD1的较高负压电位，非常有利于电池管理芯片2的集成设计。此处的VD1为所述二极管D1的正向导通电压，小于0.7伏。
附图说明
图1是现有技术的锂电池包的电路构成图；
图2是现有技术的锂电池充放电管理系统的电路图；
图3是本实用新型实施例一的电路图。
图中标记为：
1、电池管理系统；2、电池管理芯片；3、电池组；4、充电器；5、电池包。
具体实施方式
下面结合附图实施例，对本实用新型做进一步描述：
实施例一
如图3所示，一种锂电池充放电管理电路，包括电池包5，电池包5包括电池组3和电池管理系统1；电池管理系统1的电源VCC和电池组3的正极端BAT+连接，电池管理系统1的接地端GND和电池组3的负极端BAT-连接；
P+和P-为电池包5的对外接口，用于连接充电器4，P+连接电池组3的正极端BAT+，P-连接电池管理系统1的充电控制开关管MN2的源极；电池管理系统1的作用在于检测电池组3的状态并根据状态控制电池组3的充电或者放电；
电池管理系统1包括：电池管理芯片2，放电控制开关管MN1和其寄生体二极管D1，充电控制开关管MN2和其寄生体二极管D2，第一电阻R1、第二电阻R2；
放电控制开关管MN1的源极和电池组3的负极端BAT-连接，栅极和电池管理芯片2的放电控制端DO连接，漏极和充电控制开关管MN2的漏极连接；寄生体二极管D1的两端并联于放电控制开关管MN1的源极、漏极两端；
充电控制开关管MN2的源极和电池管理系统1的对外端口P-连接，栅极和电池管理芯片2的充电控制端口CO连接；寄生体二极管D2的两端并联于充电控制开关管MN2的源极、漏极两端；第一电阻R1的一端和充电控制开关管MN2的源极连接，另一端和充电控制开关管MN2的栅极连接；第二电阻R2的两端并联于充电控制开关管MN2的源极、漏极两端，亦即R2的一端连接P-端、R2的另一端连接VM端；
电池管理芯片2包括：内部电流源IB和比较器U1；电流源IB连接VM端和内部偏置电压VB，为端口VM提供检测电流IS；VB偏置电压由VCC电压产生，VB偏置电压大于0小于VCC电压；比较器U1正相输入端连接地，负相输入端连接VM，用以检测VM电压并输出充电器接入唤醒信号CHGR_IN。
当电池管理系统1处于低功耗休眠状态时，电池管理芯片2的放电控制端DO电压被驱动到0电平，放电控制管MN1处于关闭状态；同时充电控制端CO为高阻态，第一电阻R1两端电压降为0，充电控制开关管MN2也处于关闭状态；
当充电器4未接入时，P-端点悬空，为高阻态，IS电流流入VM节点后迫使VM电压等于偏置电压VB，由于VB大于0，比较器U1比较VM电压和0电压输出低电平，即当充电器未接入时，充电器检测信号CHGR_IN为低电平；
当充电器4接入时，充电器4的正极端CHG+和电池包5的P+端连接，充电器4的负极端CHG-和电池包5的P-端连接；P-端的电压等于电池组3电压VBAT减去充电器4的输出电压VCHG，即：VP-＝VBAT-VCHG；VM端点电压VVM等于P-端点电压VP-加上电阻R2的电压降VR2，
即：VVM＝VP-+VR2；而VR2＝IS*R2，所以：VVM＝VBAT-VCHG+IS*R2
当VM端点电压小于0电平时，比较器U1将输出高电平，即充电器4检测信号CHGR_IN为高电平，检测出充电器4接入；
在该条件下：VVM＝VBAT-VCHG+IS*R2<0，即VCHG-VBAT>IS*R2；该公式表明，当充电器4在电池管理系统1在休眠状态接入到P+和P-端时，只要其输出电压VCHG和电池组3的电压VBAT的压差大于第二电阻R2的电压降VR2，即可检测出充电器4的接入；VR2的值即为电池管理系统1对充电器4接入时的检出精度；VR2的值是由第二电阻R2的阻值和检测电流IS的值决定；
在具体的应用中，设计者可根据需求设置第二电阻R2的阻值大小和检测电流IS的大小，从而得到所需的充电器4的检测精度。
为了提高充电器4接入的检出精度，一般会把VR的值设计得比较小，当电池组3的电压VBAT和充电器4电压VCHG的压差较大时，VP-将是一个较低的负压电位。
VM端点和放电控制管MN1的漏极连接，当VM端点电压下降到MN1的寄生体二极管D1正向导通时，VM端点电压将被二极管D1钳位在约-VD1的较高负压电位，非常有利于电池管理芯片2的集成设计。此处的VD1为二极管D1的正向导通电压，小于0.7伏。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (1)
1.一种锂电池充放电管理电路，其特征在于：包括电池包，所述电池包包括电池组和电池管理系统；所述电池管理系统的电源VCC和所述电池组的正极端BAT+连接，所述电池管理系统的接地端GND和所述电池组的负极端BAT-连接；
P+和P-为所述电池包的对外接口，P+连接所述电池组的正极端BAT+，P-连接所述电池管理系统的充电控制开关管MN2的源极；
所述电池管理系统包括：电池管理芯片，放电控制开关管MN1和其寄生体二极管D1，充电控制开关管MN2和其寄生体二极管D2，第一、第二电阻R1、R2；
所述放电控制开关管MN1的源极和所述电池组的负极端BAT-连接，栅极和所述电池管理芯片的放电控制端DO连接，漏极和所述充电控制开关管MN2的漏极连接；所述寄生体二极管D1的两端并联于所述放电控制开关管MN1的源极、漏极两端；
所述充电控制开关管MN2的源极和所述电池管理系统的对外端口P-连接，栅极和所述电池管理芯片的充电控制端口CO连接；所述寄生体二极管D2的两端并联于所述充电控制开关管MN2的源极、漏极两端；所述第一电阻R1的一端和所述充电控制开关管MN2的源极连接，另一端和所述充电控制开关管MN2的栅极连接；所述第二电阻R2的两端并联于所述充电控制开关管MN2的源极、漏极两端，亦即R2的一端连接P-端、R2的另一端连接VM端；
所述电池管理芯片包括内部电流源IB和比较器U1；所述电流源IB连接VM端和内部偏置电压VB，为端口VM提供检测电流IS；VB偏置电压由VCC电压产生，VB偏置电压大于0小于VCC电压；所述比较器U1正相输入端连接地，负相输入端连接VM，用以检测VM电压并输出充电器接入唤醒信号CHGR_IN。
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