CN216699552U - 充电保护电路及充电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种充电保护电路及充电设备。充电保护电路包括：电池，所述电池用于储存电能；充电控制模块，所述充电控制模块连接所述电池，所述充电控制模块用于向所述电池输出充电信号；保护模块，所述保护模块包括控制单元和场效应管，所述场效应管的源极连接所述电池，所述场效应管的漏极连接所述充电控制模块，所述场效应管的栅极连接所述控制单元，所述控制单元用于在所述充电控制模块产生浪涌电压信号的情况下控制所述场效应管截止。本申请的充电保护电路至少具有如下有益效果：通过在充电控制模块与电池之间设置保护模块，避免充电控制模块受到外部干扰时充电电流倒灌入电池的风险，提高电池使用安全性。

Description

充电保护电路及充电设备

技术领域

本申请涉及电源技术领域，尤其是涉及一种充电保护电路及充电设备。

背景技术

相关技术中，常规的电池充电方案在充电控制芯片受到外部浪涌干扰时，存在充电电流倒灌的风险，影响电池使用安全。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种充电保护电路，能够防止外部浪涌干扰对电池的冲击，提高电池使用安全性。

本申请还提出一种具有上述充电保护电路的充电设备。

根据本申请的第一方面实施例的充电保护电路，包括：电池，所述电池用于储存电能；充电控制模块，所述充电控制模块连接所述电池，所述充电控制模块用于向所述电池输出充电信号；保护模块，所述保护模块包括控制单元和场效应管，所述场效应管的源极连接所述电池，所述场效应管的漏极连接所述充电控制模块，所述场效应管的栅极连接所述控制单元，所述控制单元用于在所述充电控制模块产生浪涌电压信号的情况下控制所述场效应管截止。

根据本申请实施例的充电保护电路，至少具有如下有益效果：通过在充电控制模块与电池之间设置保护模块，避免充电控制模块受到外部干扰时充电电流倒灌入电池的风险，提高电池使用安全性。

根据本申请的一些实施例，所述电池包括温度信号输出端，所述温度信号输出端连接所述场效应管的源极，所述温度信号输出端用于根据所述电池的温度输出温度信号。

根据本申请的一些实施例，所述充电控制模块包括控制芯片，所述控制芯片包括温度检测端，所述温度检测端连接所述温度信号输出端，所述温度检测端用于获取所述温度信号，所述控制芯片用于根据所述温度信号控制所述充电信号。

根据本申请的一些实施例，所述保护模块还包括第一电阻，所述场效应管的源极连接所述温度信号输出端，所述场效应管的栅极连接所述温度检测端，所述第一电阻的一端连接所述场效应管的源极，所述第一电阻的另一端接地。

根据本申请的一些实施例，所述控制单元包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述场效应管的栅极，所述第二电阻的另一端接地。

根据本申请的一些实施例，所述充电控制模块还包括第三电阻和第一电容，所述控制芯片还包括芯片电源端，所述第一电容的一端连接所述芯片电源端，所述第一电容的另一端接地，所述第三电阻的一端连接所述芯片电源端，所述第三电阻的另一端连接所述场效应管的漏极。

根据本申请的一些实施例，还包括连接座，所述电池包括连接头，所述连接座分别连接所述充电控制模块和所述保护模块，所述连接座用于通过所述连接头与所述电池可拆卸电连接。

根据本申请的一些实施例，还包括供电模块，所述供电模块连接所述充电控制模块，所述供电模块用于给所述充电控制模块供电。

根据本申请的一些实施例，所述供电模块包括USB接口，所述USB接口用于连接外部电源。

根据本申请的第二方面实施例的充电设备，包括上述第一方面实施例的充电保护电路。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请充电保护电路一种实施例的模块图；

图2为本申请充电保护电路一种实施例的电路图；

图3为本申请充电保护电路另一种实施例的电路图；

图4为本申请充电保护电路的供电模块的一种实施例的电路图。

附图标记：

电池100、连接头110、充电控制模块200、保护模块300、控制单元310、场效应管320；

连接座400、供电模块500。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的方案可用于蓄电池，包括带温度检测功能的锂电池。锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。

因为电池在不断的循环充电和放电过程中温度会逐渐升高，导致电池性能下降。因此，一些电池产品会配置温度检测功能模块，以在电池充电的过程中起到对温度的检测、控制和补偿的作用。而常用的方案便是通过NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻来检测电池的温度，并配合充电控制芯片实时调节给电池充电的充电电压，避免电池温度过高。

一些实施例，参照图1，充电保护电路包括：电池100、充电控制模块200和保护模块300，电池100用于储存电能；充电控制模块200连接电池100，充电控制模块200用于向电池100输出充电信号；保护模块300包括控制单元310和场效应管320，场效应管320的源极连接电池100，场效应管320的漏极连接充电控制模块200，场效应管320的栅极连接控制单元310，控制单元310用于在充电控制模块200产生浪涌电压信号的情况下控制场效应管320截止。

其中，充电信号即为给电池100充电的充电电压，电池100接收到后便将其电能转换为化学能并进行存储。场效应管320即为场效应晶体管，是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。场效应管320的应用范围包括：1.应用于放大器，由于场效应管320放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以选用容值较小的陶瓷电容，不必使用电解电容；2.应用于阻抗变换电路；3.用作可变电阻；4.用作恒流源；5.用作电子开关。

在本申请的实施例中，场效应管320用作电子开关。在电路正常工作的情况下，场效应管320工作于导通状态，相当于一个闭合状态的开关，充电控制模块200与电池100之间正常电性连接。当受到外部干扰时，充电控制模块200内部可能产生浪涌电压，造成充电电流倒灌。而本申请中的控制单元310可以检测到浪涌电压信号，进而控制场效应管320工作在截止状态，此时场效应管320相当于一个断开的开关，充电控制模块200与电池100之间的电性连接断开，从而避免电池100受到倒灌电流的影响。

本申请实施例的充电保护电路，至少具有如下有益效果：通过在充电控制模块200与电池100之间设置保护模块300，避免充电控制模块200受到外部干扰时充电电流倒灌入电池100的风险，提高电池100使用安全性。

一些实施例，参照图2和图3，电池100包括温度信号输出端，温度信号输出端连接场效应管320的源极，温度信号输出端用于根据电池100的温度输出温度信号。图中场效应管320的元件编号为Q1。电池100内部设置有电池管理控制电路板，其包括NTC热敏电阻元件。充电时，热敏电阻根据电池100的温度输出电压信号至充电控制模块200。一个实施例，也可采用温度传感器检测电池100的温度。

一些实施例，参照图2和图3，充电控制模块200包括控制芯片U1，控制芯片U1包括温度检测端(3号引脚)，温度检测端连接温度信号输出端，温度检测端用于获取温度信号，控制芯片U1用于根据温度信号控制充电信号。控制芯片U1根据温度信号实时调整给电池100充电的电压，避免电池100发热过量。一方面，电池100在充电时温度过高容易使得电池100的性能下降；另一方面，电池100在充电时温度过高可能有爆炸的风险。

一些实施例，参照图2和图3，保护模块300还包括第一电阻R1，场效应管320的源极连接温度信号输出端，场效应管320的栅极连接温度检测端，第一电阻R1的一端连接场效应管320的源极，第一电阻R1的另一端接地。第一电阻R1用于分压保护场效应管320。在充电控制模块200受到外部干扰产生浪涌电压时，倒灌电流主要通过温度检测回路倒灌入电池100，而浪涌电压对充电回路的影响较小，因此通常只需要在温度检测回路设置防倒灌的场效应管320便可较好地保护电池100。示意性实施例，还可以在充电控制模块200与电池100之间的每个回路都设置场效应管320以保护电池100。

一些实施例，参照图2和图3，控制单元310包括第二电阻R2，第二电阻R2的一端连接场效应管320的栅极，第二电阻R2的另一端接地。场效应管320的栅极连接控制芯片U1的充电输入端。场效应管320的导通与截止由栅极电压来控制，因此第二电阻R2实际为分压电阻。通过电阻的分压功能来调节场效应管320的栅极电压。电路工作正常时，分压电阻控制场效应管320的栅极电压满足导通条件，场效应管320的源极与漏极之间导通，此时场效应管320即相当于一个闭合的开关，充电控制模块200的温度检测端与电池100的温度信号输出端电性连接。当充电控制模块200受到外部干扰时，其内部电路(尤其是控制芯片U1的内部电路)可能产生浪涌电压，造成充电电流经由场效应管320倒灌入电池100。但浪涌电压会使得场效应管320的栅极电压改变，当栅极电压不再满足导通条件时，场效应管320截止，充电控制模块200的温度检测端与电池100的温度信号输出端断开，从而可以避免充电电流经由温度检测回路倒灌入电池100。

一些实施例，参照图2和图3，充电控制模块200还包括第三电阻R3和第一电容C1，控制芯片U1还包括芯片电源端(2号引脚)，第一电容C1的一端连接芯片电源端，第一电容C1的另一端接地，第三电阻R3的一端连接芯片电源端，第三电阻R3的另一端连接场效应管320的漏极。第三电阻R3用于限流保护控制芯片U1的芯片电源端，第一电容C1用于稳定芯片电源端的电压。

一些实施例，参照图2，还包括连接座400，电池100包括连接头110，连接座400分别连接充电控制模块200和保护模块300，连接座400用于通过连接头110与电池100可拆卸电连接。通过设置连接座400，方便用户拆卸更换电池100，以满足更多场景下的应用需求。电池100的连接头110也叫端子或接线端子，是蓄电池与外部导体连接的部件。端子的种类分单孔、双孔、插口、挂钩等，主要用于传递电信号或导电。

一些实施例，参照图2和图4，还包括供电模块500，供电模块500连接充电控制模块200，供电模块500用于给充电控制模块200供电。

一些实施例，参照图4，供电模块500包括USB接口，USB接口用于连接外部电源。

一些实施例，充电设备包括上述第一方面实施例的充电保护电路。本申请实施例的充电设备，至少具有如下有益效果：通过在充电控制模块200与电池100之间设置保护模块300，避免充电控制模块200受到外部干扰时充电电流倒灌入电池100的风险，提高电池100使用安全性。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”或“示意性实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.充电保护电路，其特征在于，包括：

电池，所述电池用于储存电能；

充电控制模块，所述充电控制模块连接所述电池，所述充电控制模块用于向所述电池输出充电信号；

保护模块，所述保护模块包括控制单元和场效应管，所述场效应管的源极连接所述电池，所述场效应管的漏极连接所述充电控制模块，所述场效应管的栅极连接所述控制单元，所述控制单元用于在所述充电控制模块产生浪涌电压信号的情况下控制所述场效应管截止。

2.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于，所述电池包括温度信号输出端，所述温度信号输出端连接所述场效应管的源极，所述温度信号输出端用于根据所述电池的温度输出温度信号。

3.根据权利要求2所述的充电保护电路，其特征在于，所述充电控制模块包括控制芯片，所述控制芯片包括温度检测端，所述温度检测端连接所述温度信号输出端，所述温度检测端用于获取所述温度信号，所述控制芯片用于根据所述温度信号控制所述充电信号。

4.根据权利要求3所述的充电保护电路，其特征在于，所述保护模块还包括第一电阻，所述场效应管的源极连接所述温度信号输出端，所述场效应管的栅极连接所述温度检测端，所述第一电阻的一端连接所述场效应管的源极，所述第一电阻的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于，所述控制单元包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述场效应管的栅极，所述第二电阻的另一端接地。

6.根据权利要求3所述的充电保护电路，其特征在于，所述充电控制模块还包括第三电阻和第一电容，所述控制芯片还包括芯片电源端，所述第一电容的一端连接所述芯片电源端，所述第一电容的另一端接地，所述第三电阻的一端连接所述芯片电源端，所述第三电阻的另一端连接所述场效应管的漏极。

7.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于，还包括连接座，所述电池包括连接头，所述连接座分别连接所述充电控制模块和所述保护模块，所述连接座用于通过所述连接头与所述电池可拆卸电连接。

8.根据权利要求1所述的充电保护电路，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块连接所述充电控制模块，所述供电模块用于给所述充电控制模块供电。

9.根据权利要求8所述的充电保护电路，其特征在于，所述供电模块包括USB接口，所述USB接口用于连接外部电源。

10.充电设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的充电保护电路。

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