CN218733249U - 一种反接防护电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种反接防护电路，包括高边驱动电路和防反接电路，高边驱动电路包括第一充放控制电路和第二充放控制电路，防反接电路包括第一防反接电路和第二防反接电路；第一充放控制电路和第二充放控制电路相互连接，第一充放控制电路与第一防反接电路连接，第二充放控制电路与第二防反接电路连接。本申请能够避免出现因充电设备反接接入导致电池过放以及充电设备损坏的问题。

Description

一种反接防护电路

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，尤其是涉及一种反接防护电路。

背景技术

“锂电池”是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，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，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作；在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反；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。

一般在有锂电池应用的场合，往往需要有电池反接防护功能，其中，反接防护功能常利用二极管的单向导电性来实现；在需要大电流的场合时会采用MOS管(降低损耗)控制达到反接防护目的。但是在高边驱动电路中，由于其结构设计较为复杂，若再加上锂电池数量较多，单一的二极管或MOS管难以实现对大量锂电池进行维护，并且容易导致串联组成的锂电池组过放的机率增大同时导致充电设备损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种反接防护电路，能够在充电设备反接后，利用相互配合的防反接电路控制高边驱动电路中的充放控制电路保持关闭，避免出现因充电设备的反接接入导致电池过放以及充电设备损坏的问题。

本申请提供了一种反接防护电路，包括高边驱动电路和防反接电路，所述高边驱动电路包括第一充放控制电路和第二充放控制电路，所述防反接电路包括第一防反接电路和第二防反接电路；所述第一充放控制电路和所述第二充放控制电路相互连接，所述第一充放控制电路与所述第一防反接电路连接，所述第二充放控制电路与所述第二防反接电路连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述第一充放控制电路和所述第二充放控制电路通过背靠背的方式相互连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述第一充放控制电路包括电池放电模块和第一驱动控制模块，所述电池放电模块与所述第一驱动控制模块连接，所述第一驱动控制模块与所述第一防反接电路连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述电池放电模块包括PMOS管Q1、电阻R1、电阻R2和反向串联的二极管D1；

所述PMOS管Q1的源极与电池正极连接，所述PMOS管Q1的栅极通过电阻R2与第一驱动控制模块连接，电阻R1一端与PMOS管Q1的栅极连接，电阻R1另一端与PMOS管Q1的源极连接，反向串联的二极管D1的其中一正极与PMOS管Q1的源极连接，反向串联的二极管D1的其中另一正极与第一驱动控制模块连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述第一驱动控制模块包括NMOS管Q3、电阻R5和反向串联的二极管D3；

所述NMOS管Q3的漏极与所述电池放电模块的输出端连接，所述NMOS管Q3的源极接地，所述电阻R5的一端与所述NMOS管Q3的栅极连接，所述电阻R5的另一端与所述NMOS管Q3的源极连接，反向串联的二极管D3的其中一正极与NMOS管Q3的栅极连接，反向串联的二极管D3的其中另一正极与NMOS管Q3的源极连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述第二充放控制电路包括电池充电模块和第二驱动控制模块；所述电池充电模块与所述第二驱动控制模块连接，所述第二驱动控制模块与所述第二防反接电路连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述电池充电模块包括PMOS管Q2、电阻R3、电阻R4和反向串联的二极管D2；

所述PMOS管Q2的源极与电池组正极连接，所述PMOS管Q2的栅极通过电阻R4与第二驱动控制模块连接，电阻R3一端与PMOS管Q2的栅极连接，电阻R3另一端与PMOS管Q2的源极连接，反向串联的二极管D2的其中一正极与PMOS管Q2的源极连接，反向串联的二极管D2的其中另一正极与第二驱动控制模块连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述第二驱动控制模块包括NMOS管Q4、电阻R6和反向串联的二极管D4；

所述NMOS管Q4的漏极与所述电池充电模块的输出端连接，所述NMOS管Q4的源极接地，所述电阻R6的一端与所述NMOS管Q4的栅极连接，所述电阻R6的另一端与所述NMOS管Q4的源极连接，反向串联的二极管D4的其中一正极与NMOS管Q4的栅极连接，反向串联的二极管D4的其中另一正极与NMOS管Q4的源极连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述第一充放控制电路包括PMOS管Q1，所述第二充放控制电路包括PMOS管Q2，其中，所述PMOS管Q1和/或所述PMOS管Q2包括2个或3个相同型号且并联连接的PMOS管。

在本申请的一种可选实施例中，所述第一防反接电路包括第一防反接模块和第二防反接模块，所述第一充放控制电路的输出端与所述第一防反接模块连接，所述第一防反接模块与所述第二防反接模块连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述第一防反接模块包括PMOS管Q5、电阻R7、电阻R8和反向串联的二极管D5，

所述PMOS管Q5的漏极与所述第一充放控制电路的输出端连接，所述PMOS管Q5的源极通过所述电阻R7接地，所述PMOS管Q5的栅极通过所述电阻R8接地，反向串联的二极管D5的其中一正极与PMOS管Q5的栅极连接，反向串联的二极管D5的其中另一正极接地。

在本申请的一种可选实施例中，所述第二防反接模块包括NMOS管Q6、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、二极管D6、二极管D7、二极管D8；

所述NMOS管Q6的漏极与所述第一防反接模块的输出端连接，所述NMOS管Q6的漏极通过所述电阻R9和电阻R10接地，所述NMOS管Q6的漏极还通过电阻R11和二极管D8接地，所述NMOS管Q6的源极与电池组正极连接，所述二极管D7的正极与所述电池组正极连接，所述二极管D7的负极与所述NMOS管Q6的栅极连接，所述NMOS管Q6的栅极通过电阻R12与电池组正极连接，所述NMOS管Q6的栅极通过电阻R13和二极管D6接地。

在本申请的一种可选实施例中，所述第二防反接电路包括第三防反接模块和第四防反接模块；所述第二充放控制电路的输出端与所述第三防反接模块连接，所述第三防反接模块与所述第四防反接模块连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述第三防反接模块包括PMOS管Q7、电阻R14、电阻R15和反向串联的二极管D9；

所述PMOS管Q7的漏极与所述第二充放控制电路的输出端连接，所述PMOS管Q7的源极通过所述电阻R14接地，所述PMOS管Q7的栅极通过所述电阻R15接地，反向串联的二极管D9的其中一正极与PMOS管Q7的栅极连接，反向串联的二极管D9的其中另一正极接地。

在本申请的一种可选实施例中，所述第四防反接模块包括NMOS管Q8、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、二极管D10、二极管D11、二极管D12；

所述NMOS管Q8的漏极与所述第三防反接模块的输出端连接，所述NMOS管Q8的漏极通过所述电阻R16和电阻R17接地，所述NMOS管Q8的漏极还通过电阻R18和二极管D12接地，所述NMOS管Q8的源极与电池组正极连接，所述二极管D11的正极与所述电池组正极连接，所述二极管D11的负极与所述NMOS管Q8的栅极连接，所述NMOS管Q8的栅极通过电阻R19与电池组正极连接，所述NMOS管Q8的栅极通过电阻R20和二极管D10接地。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的反接防护电路中，高边驱动电路包括第一充放控制电路和第二充放控制电路，防反接电路包括第一防反接电路和第二防反接电路，第一充放控制电路和第二充放控制电路相互连接，第一充放控制电路与第一防反接电路连接，第二充放控制电路与第二防反接电路连接。其中，第一充放控制电路和第二充放控制电路用于保证电池侧的充放电功能正常运行，第一防反接电路用于防止第一充放控制电路在反接后导通造成电池过放及充电设备损坏，第二防反接电路用于防止在反接时第二充放控制电路损坏。这样一来，充电设备反接接入后，通过第一防反接电路和第二防反接电路控制第一充放控制电路和第二充放控制电路保持关闭，避免出现因反接充电设备而导致电池过放以及充电设备损坏的问题。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种反接防护电路的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的另一种反接防护电路的结构示意图；

图3为图2所示的反接防护电路的具体结构示意图。

附图标记：10-第一充放控制电路；11-第二充放控制电路；101-电池放电模块；102-第一驱动控制模块；111-电池充电模块；112-第二驱动控制模块；20-第一防反接电路；21-第二防反接电路；201-第一防反接模块；202-第二防反接模块；211第三防反接模块；212-第四防反接模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一般在有锂电池应用的场合，往往需要有电池反接防护功能，其中，反接防护功能常利用二极管的单向导电性来实现；在需要大电流的场合时会采用MOS管(降低损耗)控制达到反接防护目的。但是在高边驱动电路中，由于其结构设计较为复杂，若再加上锂电池数量较多，单一的二极管或MOS管难以实现对大量锂电池进行维护，并且容易导致串联组成的锂电池组过放的机率增大同时导致充电设备损坏。

基于此，本申请实施例提供一种反接防护电路，能够在充电设备反接后，利用相互配合的防反接电路控制高边驱动电路中的充放控制电路保持关闭，避免出现因充电设备的反接接入导致电池过放以及充电设备损坏的问题。

如图1所示，本申请实施例提供一种反接防护电路，包括高边驱动电路和防反接电路，高边驱动电路包括第一充放控制电路10和第二充放控制电路11，防反接电路包括第一防反接电路20和第二防反接电路21；第一充放控制电路10和第二充放控制电路11相互连接，第一充放控制电路10与第一防反接电路20连接，第二充放控制电路11与第二防反接电路21连接。

其中，第一充放控制电路10和第二充放控制电路11用于保证电池侧的充放电功能正常运行，第一防反接电路20用于防止第一充放控制电路10在反接后导通造成电池过放及充电设备损坏，第二防反接电路21用于防止在反接时第二充放控制电路11损坏。

这样一来，充电设备反接接入后，通过第一防反接电路和第二防反接电路控制第一充放控制电路和第二充放控制电路保持关闭，避免出现因反接充电设备而导致电池过放以及充电设备损坏的问题。

一种可选的实施例中，第一充放控制电路和第二充放控制电路通过背靠背的方式相互连接；优选的，第一充放控制电路和第二充放控制电路通过背靠背的方式相互串联连接。通过背靠背串联连接，可以实现双向导通功能，使得本申请实施例中的反接防护电路可应用于电池管理系统的高边驱动电路中，以实现反接时对电池过充过放的防护。

这里，第一充放控制电路包括PMOS管Q1，主要通过PMOS管Q1实现电池放电功能，第二充放控制电路包括PMOS管Q2，主要通过PMOS管Q2实现电池充电功能，其中，PMOS管Q1包括2个或3个相同型号且并联连接的PMOS管，PMOS管Q2包括2个或3个相同型号且并联连接的PMOS管，或，PMOS管Q1和PMOS管Q2均包括2个或3个相同型号且并联连接的PMOS管。通过多个并联连接的PMOS管，可以提高电流大小，并且提高驱动能力。

在本申请的一种实施例中，第一充放控制电路包括电池放电模块和第一驱动控制模块，电池放电模块与第一驱动控制模块连接，第一驱动控制模块与第一防反接电路连接。其中，第一驱动控制模块用于驱动控制电池放电模块。

具体地，电池放电模块包括PMOS管Q1、电阻R1、电阻R2和反向串联的二极管D1；PMOS管Q1的源极与电池正极连接，PMOS管Q1的栅极通过电阻R2与第一驱动控制模块连接，电阻R1一端与PMOS管Q1的栅极连接，电阻R1另一端与PMOS管Q1的源极连接，反向串联的二极管D1的其中一正极与PMOS管Q1的源极连接，反向串联的二极管D1的其中另一正极与第一驱动控制模块连接。第一驱动控制模块包括NMOS管Q3、电阻R5和反向串联的二极管D3；NMOS管Q3的漏极与电池放电模块的输出端连接，NMOS管Q3的源极接地，电阻R5的一端与NMOS管Q3的栅极连接，电阻R5的另一端与NMOS管Q3的源极连接，反向串联的二极管D3的其中一正极与NMOS管Q3的栅极连接，反向串联的二极管D3的其中另一正极与NMOS管Q3的源极连接。

在本申请的一种实施例中，第二充放控制电路包括电池充电模块和第二驱动控制模块；电池充电模块与第二驱动控制模块连接，第二驱动控制模块与第二防反接电路连接。其中，第二驱动控制模块用于驱动控制电池充电模块。

具体地，电池充电模块包括PMOS管Q2、电阻R3、电阻R4和反向串联的二极管D2；PMOS管Q2的源极与电池组正极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R4与第二驱动控制模块连接，电阻R3一端与PMOS管Q2的栅极连接，电阻R3另一端与PMOS管Q2的源极连接，反向串联的二极管D2的其中一正极与PMOS管Q2的源极连接，反向串联的二极管D2的其中另一正极与第二驱动控制模块连接。第二驱动控制模块包括NMOS管Q4、电阻R6和反向串联的二极管D4；NMOS管Q4的漏极与电池充电模块的输出端连接，NMOS管Q4的源极接地，电阻R6的一端与NMOS管Q4的栅极连接，电阻R6的另一端与NMOS管Q4的源极连接，反向串联的二极管D4的其中一正极与NMOS管Q4的栅极连接，反向串联的二极管D4的其中另一正极与NMOS管Q4的源极连接。

在本申请的一种实施例中，第一防反接电路包括第一防反接模块和第二防反接模块，第一充放控制电路的输出端与第一防反接模块连接，第一防反接模块与第二防反接模块连接，这里，电池放电模块的输出端与第一防反接模块连接。第一防反接模块和第二防反接模块配合使用，能够防止电池放电模块在反接后导通造成电池过放及充电设备损坏。

具体地，第一防反接模块包括PMOS管Q5、电阻R7、电阻R8和反向串联的二极管D5，PMOS管Q5的漏极与第一充放控制电路的输出端连接，PMOS管Q5的源极通过电阻R7接地，PMOS管Q5的栅极通过电阻R8接地，反向串联的二极管D5的其中一正极与PMOS管Q5的栅极连接，反向串联的二极管D5的其中另一正极接地。第二防反接模块包括NMOS管Q6、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、二极管D6、二极管D7、二极管D8；NMOS管Q6的漏极与第一防反接模块的输出端连接，NMOS管Q6的漏极通过电阻R9和电阻R10接地，NMOS管Q6的漏极还通过电阻R11和二极管D8接地，NMOS管Q6的源极与电池组正极连接，二极管D7的正极与电池组正极连接，二极管D7的负极与NMOS管Q6的栅极连接，NMOS管Q6的栅极通过电阻R12与电池组正极连接，NMOS管Q6的栅极通过电阻R13和二极管D6接地。

在本申请的一种实施例中，第二防反接电路包括第三防反接模块和第四防反接模块；第二充放控制电路的输出端与第三防反接模块连接，第三防反接模块与第四防反接模块连接。这里，电池充电模块的输出端与第三防反接模块连接。第三防反接模块和第四防反接模块配合使用，能够防止反接时电池充电模块损坏。

具体地，第三防反接模块包括PMOS管Q7、电阻R14、电阻R15和反向串联的二极管D9；PMOS管Q7的漏极与第二充放控制电路的输出端连接，PMOS管Q7的源极通过电阻R14接地，PMOS管Q7的栅极通过电阻R15接地，反向串联的二极管D9的其中一正极与PMOS管Q7的栅极连接，反向串联的二极管D9的其中另一正极接地。第四防反接模块包括NMOS管Q8、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、二极管D10、二极管D11、二极管D12；NMOS管Q8的漏极与第三防反接模块的输出端连接，NMOS管Q8的漏极通过电阻R16和电阻R17接地，NMOS管Q8的漏极还通过电阻R18和二极管D12接地，NMOS管Q8的源极与电池组正极连接，二极管D11的正极与电池组正极连接，二极管D11的负极与NMOS管Q8的栅极连接，NMOS管Q8的栅极通过电阻R19与电池组正极连接，NMOS管Q8的栅极通过电阻R20和二极管D10接地。

进一步地，如图2所示，本申请实施例提供另一种反接防护电路，其中，第一充放控制电路10包括电池放电模块101和第一驱动控制模块102，第二充放控制电路11包括电池充电模块111和第二驱动控制模块112，第一防反接电路20包括第一防反接模块201和第二防反接模块202，第二防反接电路21包括第三防反接模块211和第四防反接模块212；

电池放电模块101和电池充电模块111通过背靠背方式相接，电池放电模块101与第一驱动控制模块102连接，第一驱动控制模块102与第一防反接模块201连接，第一防反接模块201与第二防反接模块202连接；电池充电模块111与第二驱动控制模块112连接，第二驱动控制模块112与第三防反接模块211连接，第三防反接模块211与第四防反接模块212连接。

其中，电池放电模块101和电池充电模块111主要实现电池侧的充放电功能；第一驱动控制模块102和第二驱动控制模块112分别用于驱动控制电池放电模块101和电池充电模块111；第一防反接模块201与第二防反接模块202配合使用，用于防止电池放电模块101在反接后导通造成电池过放及充电设备损坏，第三防反接模块211与第四防反接模块212配合使用，用于防止在反接时电池充电模块111损坏。

在具体应用上述反接防护电路时，第一驱动控制模块102和第二驱动控制模块112分别对电池侧的电池放电模块101和电池充电模块111进行直接控制。充电设备反接接入后，通过第一防反接模块201、第二防反接模块202、第三防反接模块211与第四防反接模块212控制电池放电模块101和电池充电模块111保持关闭，避免因反接充电设备而导致电池过放以及充电设备的损坏。

在上述实施例中，电池放电模块101和电池充电模块111通过背靠背方式相接，使得电池放电模块101、第一驱动控制模块102、第一防反接模块201以及第二防反接模块202组成的第一子反接防护电路与电池充电模块111、第二驱动控制模块112、第三防反接模块211以及第四防反接模块212组成的第二子反接防护电路形成对称的反接防护电路。同时，电池放电模块101和电池充电模块111背靠背串联连接，可以实现双向导通功能，使得本申请实施例中的反接防护电路可应用于电池管理系统的高边驱动电路中，以实现反接时对电池过充过放的防护。

下面通过具体的实施例对本申请提供的反接防护电路进行说明，如图3所示，电池放电模块101包括PMOS管Q1、电阻R1、电阻R2和反向串联的二极管D1；电池充电模块111包括PMOS管Q2、电阻R3、电阻R4和反向串联的二极管D2；

PMOS管Q1的源极与电池正极连接，PMOS管Q1的栅极通过电阻R2与第一驱动控制模块102连接，电阻R1一端与PMOS管Q1的栅极连接，电阻R1另一端与PMOS管Q1的源极连接，反向串联的二极管D1的其中一正极与PMOS管Q1的源极连接，反向串联的二极管D1的其中另一正极与第一驱动控制模块102连接；PMOS管Q2的源极与电池组正极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R4与第二驱动控制模块112连接，电阻R3一端与PMOS管Q2的栅极连接，电阻R3另一端与PMOS管Q2的源极连接，反向串联的二极管D2的其中一正极与PMOS管Q2的源极连接，反向串联的二极管D2的其中另一正极与第二驱动控制模块112连接。

其中，PMOS管Q1和PMOS管Q2均包括2个或3个相同型号且并联连接的PMOS管。这里，PMOS管的需求Rds(on)尽量小，Qg尽量小，Ciss和Crss尽量小，这样可以降低损耗、快速开启和关断主功率PMOS管Q1和PMOS管Q2。

第一驱动控制模块102包括NMOS管Q3、电阻R5和反向串联的二极管D3；第二驱动控制模块112包括NMOS管Q4、电阻R6和反向串联的二极管D4；NMOS管Q3的漏极与PMOS管Q1的栅极连接，NMOS管Q3的源极接地，电阻R5的一端与NMOS管Q3的栅极连接，电阻R5的另一端与NMOS管Q3的源极连接，反向串联的二极管D3的其中一正极与NMOS管Q3的栅极连接，反向串联的二极管D3的其中另一正极与NMOS管Q3的源极连接；NMOS管Q4的漏极与PMOS管Q2的栅极连接，NMOS管Q4的源极接地，电阻R6的一端与NMOS管Q4的栅极连接，电阻R6的另一端与NMOS管Q4的源极连接，反向串联的二极管D4的其中一正极与NMOS管Q4的栅极连接，反向串联的二极管D4的其中另一正极与NMOS管Q4的源极连接。

第一防反接模块201包括PMOS管Q5、电阻R7、电阻R8和反向串联的二极管D5；第二防反接模块202包括NMOS管Q6、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、二极管D6、二极管D7、二极管D8；PMOS管Q5的漏极与NMOS管Q3的栅极连接，PMOS管Q5的源极通过电阻R7接地，PMOS管Q5的栅极通过电阻R8接地，反向串联的二极管D5的其中一正极与PMOS管Q5的栅极连接，反向串联的二极管D5的其中另一正极接地；PMOS管Q7的漏极与NMOS管Q4的栅极连接，PMOS管Q7的源极通过电阻R14接地，PMOS管Q7的栅极通过电阻R15接地，反向串联的二极管D9的其中一正极与PMOS管Q7的栅极连接，反向串联的二极管D9的其中另一正极接地；NMOS管Q6的漏极通过电阻R9和电阻R10接地，NMOS管Q6的漏极还通过电阻R11和二极管D8接地，NMOS管Q6的源极与电池组正极连接，二极管D7的正极与电池组正极连接，二极管D7的负极与NMOS管Q6的栅极连接，NMOS管Q6的栅极通过电阻R12与电池组正极连接，NMOS管Q6的栅极通过电阻R13和二极管D6接地。

第三防反接模块211包括PMOS管Q7、电阻R14、电阻R15和反向串联的二极管D9；第四防反接模块212包括NMOS管Q8、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、二极管D10、二极管D11、二极管D12；PMOS管Q7的漏极与NMOS管Q4的栅极连接，PMOS管Q7的源极通过电阻R14接地，PMOS管Q7的栅极通过电阻R15接地，反向串联的二极管D9的其中一正极与PMOS管Q7的栅极连接，反向串联的二极管D9的其中另一正极接地；NMOS管Q8的漏极通过电阻R16和电阻R17接地，NMOS管Q8的漏极还通过电阻R18和二极管D12接地，NMOS管Q8的源极与电池组正极连接，二极管D11的正极与电池组正极连接，二极管D11的负极与NMOS管Q8的栅极连接，NMOS管Q8的栅极通过电阻R19与电池组正极连接，NMOS管Q8的栅极通过电阻R20和二极管D10接地。

其中，二极管D7为齐纳二极管Z1，二极管D8为肖特基二极管；二极管D11为齐纳二极管Z2，二极管D12为肖特基二极管。

这里，齐纳二极管Z1和齐纳二极管Z2在反向击穿时，在一定的电流范围内(或者说在一定功率损耗范围内)，端电压几乎不变，可以表现出稳压特性，因而可以应用于稳压电源与限幅电路之中。这里，齐纳二极管Z1和齐纳二极管Z2用于在充电设备反接时，分别保证NMOS管Q6和NMOS管Q8的GS两端稳压。

二极管D8和二极管D12均为肖特基二极管，肖特基二极管是低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短(可以小到几纳秒)，正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千毫安。这里，二极管D8和二极管D12用于充电设备反接接入时的过压吸收保护。

本申请实施例中，第一驱动控制模块102还包括电阻R21，第二驱动控制模块112还包括电阻R22，NMOS管Q3的源极通过电阻R21接地，NMOS管Q4的源极通过电阻R22接地。

这里，由于DSG信号和CHG信号为远端MCU控制信号，MCU信号经驱动电阻后至NMOS管Q3或NMOS管Q4的G极，电阻R21和电阻R22用于当使用不同型号的NMOS管Q3和NMOS管Q4时进行匹配驱动Vgs(th)，电阻R21和电阻R22具有一定阻值，其中，在某些场景下，电阻R21和电阻R22的阻值也可以为0。若NMOS管Q3和NMOS管Q4的型号相同，电阻R21和电阻R22的阻值可以设置为0，即反接电路中可以不设置电阻R21和电阻R22。

本申请实施例中，反接防护电路还包括电阻R23，PMOS管Q1的源极通过电阻R23与电池正极连接。这里，电阻R23用于主功率回路的检流作用，用于充放电过流、短路的检测保护。

其中，PMOS管Q1、PMOS管Q2、NMOS管Q3、NMOS管Q4、PMOS管Q5、NMOS管Q6、PMOS管Q7和NMOS管Q8的驱动电压相同(Vgs范围一致)。

上述实施例中，电池侧充放电主功率PMOS管Q1和PMOS管Q2通过背靠背方式相接，NMOS管Q3和NMOS管Q4用于驱动控制充放电主功率PMOS管Q1和PMOS管Q2。本申请实施例提供的反接防护电路是防止反接后放电MOS管(PMOS管Q1)导通造成电池过放及充电设备损坏以及充电MOS管(PMOS管Q2)损坏；PMOS管Q5和NMOS管Q6用于防止放电MOS管(PMOS管Q1)在反接后导通造成电池过放及充电设备损坏，PMOS管Q7和NMOS管Q8是防止在反接时充电MOS管(PMOS管Q2)损坏。进而，通过上述反接防护电路，可以解决充电设备反接后损坏充电设备及造成电池过放的问题。

其中，本申请实施例中的第一驱动控制模块(主要是NMOS管Q3)和第二驱动控制模块(主要是NMOS管Q4)可以对电池侧的主充放电PMOS管Q1和PMOS管Q2进行直接控制。充电设备反接接入后，通过PMOS管Q5、NMOS管Q6、PMOS管Q7和NMOS管Q8控制充放电PMOS管保持关闭，避免因反接充电设备导致电池过放以及充电设备的损坏。

具体地，当PACK+与GND反接后，PACK+为V-，GND为V+，此时PMOS管Q5、NMOS管Q6、PMOS管Q7和NMOS管Q8导通，CHG信号和DSG信号被拉至V+(与GND等电位)，PMOS管Q1、PMOS管Q2、NMOS管Q3和NMOS管Q4处于完全关闭状态，电池不会被进一步拉电，进而避免电池过放和充电设备损坏。

需要说明的是，本申请实施例中的反接防护电路应用范围较广，可以适用于不同使用场景，如电动汽车的电池管理系统、备用电网基站、家庭办公设备等。当使用场景发生变化后，反接防护电路的电路结构可以无变化或者微调整，调整的内容主要包括依据实际电池电压、充电电压等进行MOS管的选型、电阻匹配及二极管选型等。

举例说明，本申请实施例中的电池组包括4节磷酸铁锂电池，平台电压为12.8V，充电电压为14.8V。对于主功率PMOS管Q1和PMOS管Q2，均使用3个同等的并联连接的PMOS管。PMOS管Q1、PMOS管Q2、NMOS管Q3、NMOS管Q4、PMOS管Q5、NMOS管Q6、PMOS管Q7和NMOS管Q8使用Vgs＝±20V，这样设置可以获得更好的通用性，并兼容更多的替代部件，便于生产量产；PMOS管Q1、PMOS管Q2、NMOS管Q3、NMOS管Q4、PMOS管Q5、NMOS管Q6、PMOS管Q7和NMOS管Q8的需求Vgs(th)＜2.5V(max)；当主功率充放电PMOS管(Q1/Q2)开启或关断时，在PMOS管的GS端会产生一个尖峰电压(受分布电容和路径上杂散电感影响)，在频繁的开启和关断主功率PMOS管时会比较明显，进而可以使用二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4进行吸收；二极管D5用于反接发生时吸收PMOS管Q5对应的GS两端的电压尖峰，同理，二极管D9用于反接发生时吸收PMOS管Q7对应的GS两端的电压尖峰。电阻R1、电阻R3、电阻R5、电阻R6、电阻R8、电阻R15、电阻R12、电阻R19用于给PMOS管Q1和PMOS管Q2的栅极积累电荷提供泄放回路，取值在10k～几十k之间。二极管D6和二极管D10用于充电设备正确接入时的电路防护，即二极管D6和二极管D10均为快恢复二极管，如通用型1N4148。齐纳二极管Z1和齐纳二极管Z2用于充电设备反接时，NMOS管Q6和NMOS管Q8的GS两端稳压，这里，齐纳二极管Z1和齐纳二极管Z2的耐压值为20V；当NMOS管Q3和NMOS管Q4使用不同型号时，电阻R21和电阻R22可以调整其阻值大小以进行匹配驱动Vgs(th)。为避免反接防护电路的驱动栅极发生震荡，栅极驱动电阻(图中未示出)的上限值≤Vth/(Cgd*(dv/dt))，栅极驱动电阻的下限值≥

(L为驱动回路感抗)，本申请实施例中，驱动电阻的当前选值为100R。电阻R7和电阻R14是为了防止充电设备反接时损坏DSG信号及CHG信号，进而，电阻R7和电阻R14远大于DSG和CHG的栅极驱动电阻。

在上述电池组中接入充电设备时，若充电设备被反接，PACK+为V-，GND为V+，此时Q5、Q6、Q7和Q8导通，CHG信号和DSG信号被拉至V+(与GND等电位)，Q1、Q2、Q3和Q4处于完全关闭状态，电池不会被进一步拉电，进而避免电池过放和充电设备损坏。

需要说明的是，本申请实施例提供的反接防护电路只要设置在高边驱动电路中的电池或电池组的正端，即可在充电设备反接时实现对电池或电池组的防护作用。其中，电池组可以包括4节电池、6节电池、8节电池等，这里，电池组中的电池数量不做具体限定；电池种类可以为碱性锌锰电池、锌锰干电池、磷酸铁锂电池等，这里，电池种类也不做具体限定。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种反接防护电路，其特征在于，包括高边驱动电路和防反接电路，所述高边驱动电路包括第一充放控制电路和第二充放控制电路；所述防反接电路包括第一防反接电路和第二防反接电路；所述第一充放控制电路和所述第二充放控制电路相互连接，所述第一充放控制电路与所述第一防反接电路连接，所述第二充放控制电路与所述第二防反接电路连接。

2.根据权利要求1所述的反接防护电路，其特征在于，所述第一充放控制电路和所述第二充放控制电路通过背靠背的方式相互连接。

3.根据权利要求1所述的反接防护电路，其特征在于，所述第一充放控制电路包括电池放电模块和第一驱动控制模块，所述电池放电模块与所述第一驱动控制模块连接，所述第一驱动控制模块与所述第一防反接电路连接。

4.根据权利要求3所述的反接防护电路，其特征在于，所述电池放电模块包括PMOS管Q1、电阻R1、电阻R2和反向串联的二极管D1；

所述PMOS管Q1的源极与电池正极连接，所述PMOS管Q1的栅极通过电阻R2与第一驱动控制模块连接，电阻R1一端与PMOS管Q1的栅极连接，电阻R1另一端与PMOS管Q1的源极连接，反向串联的二极管D1的其中一正极与PMOS管Q1的源极连接，反向串联的二极管D1的其中另一正极与第一驱动控制模块连接。

5.根据权利要求3所述的反接防护电路，其特征在于，所述第一驱动控制模块包括NMOS管Q3、电阻R5和反向串联的二极管D3；

所述NMOS管Q3的漏极与所述电池放电模块的输出端连接，所述NMOS管Q3的源极接地，所述电阻R5的一端与所述NMOS管Q3的栅极连接，所述电阻R5的另一端与所述NMOS管Q3的源极连接，反向串联的二极管D3的其中一正极与NMOS管Q3的栅极连接，反向串联的二极管D3的其中另一正极与NMOS管Q3的源极连接。

6.根据权利要求1所述的反接防护电路，其特征在于，所述第二充放控制电路包括电池充电模块和第二驱动控制模块；所述电池充电模块与所述第二驱动控制模块连接，所述第二驱动控制模块与所述第二防反接电路连接。

7.根据权利要求6所述的反接防护电路，其特征在于，所述电池充电模块包括PMOS管Q2、电阻R3、电阻R4和反向串联的二极管D2；

所述PMOS管Q2的源极与电池组正极连接，所述PMOS管Q2的栅极通过电阻R4与第二驱动控制模块连接，电阻R3一端与PMOS管Q2的栅极连接，电阻R3另一端与PMOS管Q2的源极连接，反向串联的二极管D2的其中一正极与PMOS管Q2的源极连接，反向串联的二极管D2的其中另一正极与第二驱动控制模块连接。

8.根据权利要求6所述的反接防护电路，其特征在于，所述第二驱动控制模块包括NMOS管Q4、电阻R6和反向串联的二极管D4；

所述NMOS管Q4的漏极与所述电池充电模块的输出端连接，所述NMOS管Q4的源极接地，所述电阻R6的一端与所述NMOS管Q4的栅极连接，所述电阻R6的另一端与所述NMOS管Q4的源极连接，反向串联的二极管D4的其中一正极与NMOS管Q4的栅极连接，反向串联的二极管D4的其中另一正极与NMOS管Q4的源极连接。

9.根据权利要求1所述的反接防护电路，其特征在于，所述第一充放控制电路包括PMOS管Q1，所述第二充放控制电路包括PMOS管Q2，其中，所述PMOS管Q1和/或所述PMOS管Q2包括2个或3个相同型号且并联连接的PMOS管。

10.根据权利要求1所述的反接防护电路，其特征在于，所述第一防反接电路包括第一防反接模块和第二防反接模块，所述第一充放控制电路的输出端与所述第一防反接模块连接，所述第一防反接模块与所述第二防反接模块连接。

11.根据权利要求10所述的反接防护电路，其特征在于，所述第一防反接模块包括PMOS管Q5、电阻R7、电阻R8和反向串联的二极管D5，

所述PMOS管Q5的漏极与所述第一充放控制电路的输出端连接，所述PMOS管Q5的源极通过所述电阻R7接地，所述PMOS管Q5的栅极通过所述电阻R8接地，反向串联的二极管D5的其中一正极与PMOS管Q5的栅极连接，反向串联的二极管D5的其中另一正极接地。

12.根据权利要求10所述的反接防护电路，其特征在于，所述第二防反接模块包括NMOS管Q6、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、二极管D6、二极管D7、二极管D8；

所述NMOS管Q6的漏极与所述第一防反接模块的输出端连接，所述NMOS管Q6的漏极通过所述电阻R9和电阻R10接地，所述NMOS管Q6的漏极还通过电阻R11和二极管D8接地，所述NMOS管Q6的源极与电池组正极连接，所述二极管D7的正极与所述电池组正极连接，所述二极管D7的负极与所述NMOS管Q6的栅极连接，所述NMOS管Q6的栅极通过电阻R12与电池组正极连接，所述NMOS管Q6的栅极通过电阻R13和二极管D6接地。

13.根据权利要求1所述的反接防护电路，其特征在于，所述第二防反接电路包括第三防反接模块和第四防反接模块；所述第二充放控制电路的输出端与所述第三防反接模块连接，所述第三防反接模块与所述第四防反接模块连接。

14.根据权利要求13所述的反接防护电路，其特征在于，所述第三防反接模块包括PMOS管Q7、电阻R14、电阻R15和反向串联的二极管D9；

所述PMOS管Q7的漏极与所述第二充放控制电路的输出端连接，所述PMOS管Q7的源极通过所述电阻R14接地，所述PMOS管Q7的栅极通过所述电阻R15接地，反向串联的二极管D9的其中一正极与PMOS管Q7的栅极连接，反向串联的二极管D9的其中另一正极接地。

15.根据权利要求13所述的反接防护电路，其特征在于，所述第四防反接模块包括NMOS管Q8、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、二极管D10、二极管D11、二极管D12；

所述NMOS管Q8的漏极与所述第三防反接模块的输出端连接，所述NMOS管Q8的漏极通过所述电阻R16和电阻R17接地，所述NMOS管Q8的漏极还通过电阻R18和二极管D12接地，所述NMOS管Q8的源极与电池组正极连接，所述二极管D11的正极与所述电池组正极连接，所述二极管D11的负极与所述NMOS管Q8的栅极连接，所述NMOS管Q8的栅极通过电阻R19与电池组正极连接，所述NMOS管Q8的栅极通过电阻R20和二极管D10接地。

Images