CN218897076U - 一种热拔插保护电路及保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，主要提供一种热拔插保护电路及保护系统，包括第一输入端口、第一输出端口、第二输入端口、第二输出端口、第一保护模块和第二保护模块；第一保护模块分别与第一输出端口和第二输入端口连接，第二保护模块分别与第一输入端口和第二输出端口连接，第一输入端口用于与控制器的输入连接，第一输出端口用于与控制器的输出连接，第二输入端口用于与智能电池的输入连接，第二输出端口用于与智能电池的输出连接。第一保护模块和第二保护模块用于在热拔插时，接收热拔插所产生的杂散信号，并对杂散信号进行阻挡和吸收，以避免杂散信号传递至控制器或智能电池，进而在保护控制器和智能电池的通讯接口的同时，提高了系统的可靠性。

Description

一种热拔插保护电路及保护系统

【技术领域】

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种热拔插保护电路及保护系统。

【背景技术】

随着技术不断进步、智能电池的成本也逐年下降，使得智能电池在消费级行业的应用也越来越多。在消费级的应用场景中，智能电池并不设置关闭功能或关机按键，在需要断电时，经常直接拔掉电池，需要上电时，又直接插入电池。并且，大多数智能电池的通讯方式为UART串口通信，但UART串口通信并不支持这种热插拔操作。在智能电池热插拔时，电路中的杂散参数会产生负压或者浮空电压，也可能会导入静电，这些因素都会导致通讯接口损坏，甚至MCU损坏。如果额外增加热插拔隔离器IC，会导致电路的成本身高，在消费级行业不利于普及应用。

【实用新型内容】

本实用新型实施例主要提供一种热拔插保护电路及保护系统，旨在解决现有技术中热拔插成本大的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的一个技术方案是：提供一种热拔插保护电路，所述热拔插保护电路包括第一输入端口、第一输出端口、第二输入端口、第二输出端口、第一保护模块和第二保护模块；

所述第一保护模块分别与所述第一输出端口和所述第二输入端口连接，所述第二保护模块分别与所述第一输入端口和所述第二输出端口连接，所述第一输入端口用于与控制器的输入连接，所述第一输出端口用于与所述控制器的输出连接，所述第二输入端口用于与智能电池的输入连接，所述第二输出端口用于与所述智能电池的输出连接；

所述第一保护模块和所述第二保护模块用于在热拔插时，接收所述热拔插所产生的杂散信号，并对所述杂散信号进行阻挡和吸收，以避免所述杂散信号传递至所述控制器或所述智能电池，进而保护所述控制器和所述智能电池的通讯接口。

可选的，所述第一保护模块包括第一控制单元、第一分压单元和第一保护单元；

所述第一控制单元分别与所述第一输出端口和所述第一分压单元连接，所述第一分压单元与所述第一保护单元的控制端连接，所述第一分压单元还与所述控制器的电源连接，所述第一保护单元分别与所述智能电池的电源、所述第二输入端口连接。

可选的，所述第一控制单元包括电阻R3、电阻R5和开关管Q2；

所述电阻R3分别与所述第一输出端口和所述开关管Q2的控制端连接，所述开关管Q2的控制端还通过所述电阻R5与所述开关管Q2的第二端连接，所述开关管Q2的第一端与所述第一分压单元连接，所述开关管Q2的第二端还用于接地。

可选的，所述第一分压单元包括电阻R1和电阻R4；

所述电阻R1分别与所述控制器的电源、所述开关管Q2的第一端连接，所述电阻R4的第一端分别与所述开关管Q2的第一端、所述第一保护单元的控制端连接，所述电阻R4的第二端用于接地。

可选的，所述第一保护单元包括电阻R2、开关管Q1和二极管TVS1；

所述开关管Q1的控制端与所述开关管Q2的第一端连接，所述开关管Q1的第一端通过所述电阻R2与所述智能电池的电源连接，所述开关管Q1的第一端还通过所述二极管TVS1接地，所述开关管Q1的第二端用于接地。

可选的，所述第二保护模块包括第二控制单元、第二分压单元和第二保护单元；

所述第二控制单元分别与所述第二输出端口和所述第二分压单元连接，所述第二分压单元与所述第二保护单元的控制端连接，所述第二分压单元还与所述智能电池的电源连接，所述第二保护单元分别与所述控制器的电源、所述第二输入端口连接。

可选的，所述第二控制单元包括电阻R8、电阻R10和开关管Q4；

所述电阻R8分别与所述第二输出端口和所述开关管Q4的控制端连接，所述开关管Q4的控制端还通过所述电阻R10与所述开关管Q4的第二端连接，所述开关管Q4的第一端与所述第二分压单元连接，所述开关管Q4的第二端还用于接地。

可选的，所述第二分压单元包括电阻R7和电阻R9；

所述电阻R7分别与所述智能电池的电源、所述开关管Q4的第一端连接，所述电阻R9的第一端分别与所述开关管Q4的第一端、所述第二保护单元的控制端连接，所述电阻R9的第二端用于接地。

可选的，所述第二保护单元包括电阻R6、开关管Q3和二极管TVS2；

所述开关管Q3的控制端与所述开关管Q4的第一端连接，所述开关管Q3的第一端通过所述电阻R6与所述控制器的电源连接，所述开关管Q3的第一端还通过所述二极管TVS2接地，所述开关管Q3的第二端用于接地。

为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种保护系统，所述保护系统包括：

控制器；

智能电池；以及

如上所述的热拔插保护电路。

区别于相关技术的情况，本实用新型实施例提供一种热拔插保护电路及保护系统，主要包括第一输入端口、第一输出端口、第二输入端口、第二输出端口、第一保护模块和第二保护模块；所述第一保护模块分别与所述第一输出端口和所述第二输入端口连接，所述第二保护模块分别与所述第一输入端口和所述第二输出端口连接，所述第一输入端口用于与控制器的输入连接，所述第一输出端口用于与所述控制器的输出连接，所述第二输入端口用于与智能电池的输入连接，所述第二输出端口用于与所述智能电池的输出连接。所述第一保护模块和所述第二保护模块用于在热拔插时，接收所述热拔插所产生的杂散信号，并对所述杂散信号进行阻挡和吸收，以避免所述杂散信号传递至所述控制器或所述智能电池，进而保护所述控制器和所述智能电池的通讯接口。本实用新型仅通过设置所述第一保护模块和所述第二保护模块，即可实现对所述控制器和所述智能电池的端口保护，从而提高了系统的可靠性。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种保护系统的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种热拔插保护电路的结构框图；

图3是本实用新型实施例提供的一种热拔插保护电路的电路图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互组合，均在本实用新型的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块的划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供的一种保护系统的结构框图，如图1所示，所述保护系统100包括控制器11、智能电池12和热拔插保护电路13；所述控制器11的输入通过所述热拔插保护电路13与所述智能电池12的输出连接，所述控制器11的输出通过所述热拔插保护电路13与所述智能电池12的输入连接。其中，所述热拔插指的是带电插拔，在不关闭系统电源的情况下，将模块、板卡插入或拔出。当将所述智能电池12或所述控制器11带电拔插时，电路中由杂散参数所产生的负压或浮空电压会流入所述热拔插保护电路13中，此时，所述热拔插保护电路13会对所述负压或浮空电压进行阻挡和吸收，以避免所述负压或浮空电压直接流入所述控制器11或所述智能电池12，进而保护所述控制器11和所述智能电池12的通讯接口。

请参阅图2，图2是本实用新型实施例提供的一种热拔插保护电路的结构框图，如图2所示，所述热拔插保护电路13包括第一输入端口131、第一输出端口132、第二输入端口133、第二输出端口134、第一保护模块135和第二保护模块136。其中，所述第一保护模块135分别与所述第一输出端口132和所述第二输入端口133连接，所述第二保护模块136分别与所述第一输入端口131和所述第二输出端口134连接，所述第一输入端口131用于与控制器11的输入连接，所述第一输出端口132用于与所述控制器11的输出连接，所述第二输入端口133用于与智能电池12的输入连接，所述第二输出端口134用于与所述智能电池12的输出连接。

所述第一保护模块135和所述第二保护模块136用于在热拔插时，接收所述热拔插所产生的杂散信号，并对所述杂散信号进行阻挡和吸收，以避免所述杂散信号传递至所述控制器11或所述智能电池12，进而保护所述控制器11和所述智能电池12的通讯接口。其中，所述杂散信号指的是由杂散参数所产生的负压或浮空电压，以及热拔插时所产生的静电。例如，当所述智能电池12热拔插时，所述智能电池12输出端口会产生杂散参数，此时，所述第二输出端口134会将所述杂散参数输入至所述第二保护模块136，所述第二保护模块136对所述杂散参数进行阻挡和吸收，进而避免所述杂散参数损坏所述控制器11的通讯接口。

进一步的，如图2所示，所述第一保护模块135包括第一控制单元1351、第一分压单元1352和第一保护单元1353，所述第二保护模块136包括第二控制单元1361、第二分压单元1362和第二保护单元1363。其中，所述第一控制单元1351分别与所述第一输出端口132和所述第一分压单元1352连接，所述第一分压单元1352与所述第一保护单元1353的控制端连接，所述第一分压单元1352还与所述控制器11的电源连接(图未示)，所述第一保护单元1353分别与所述智能电池12的电源(图未示)、所述第二输入端口133连接。所述第二控制单元1361分别与所述第二输出端口134和所述第二分压单元1362连接，所述第二分压单元1362与所述第二保护单元1363的控制端连接，所述第二分压单元1362还与所述智能电池12的电源连接(图未示)，所述第二保护单元1363分别与所述控制器11的电源(图未示)、所述第二输入端口133连接。需要说明的是，所述控制器11与所述智能电池12的电源指的是所述控制器11和所述智能电池12的内置电源，主要用于为所述控制器11或所述智能电池12提供电能。优选的，所述控制器11和所述智能电池12的电源电压为3.3V。

具体的，请参阅图3，图3是本实用新型实施例提供的一种热拔插保护电路的电路图，如图3所示，所述热拔插保护电路13包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、二极管TVS1和二极管TVS2。其中，所述VCC-A指的是所述控制器11的内置电源，所述VCC-BATT指的是所述智能电池12的内置电源；所述TX-A指的是所述第一输入端口131，所述RX-A指的是所述第一输出端口132，所述TX-B指的是所述第二输入端口133，所述RX-B指的是所述第二输出端口134。所述二极管TVS1和所述二极管TVS2为瞬变电压抑制二极管，是一种二极管形式的高效能保护器件。主要是在电路出现异常过电压并达到瞬变电压抑制二极管的击穿电压时，瞬变电压抑制二极管迅速由高电阻状态突变为低电阻状态，泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地，同时把异常过电压钳制在较低的水平，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后，瞬变电压抑制二极管阻值又恢复为高阻态。

所述第一控制单元1351由所述电阻R3、所述电阻R5和所述开关管Q2组成；所述电阻R3分别与所述第一输出端口132和所述开关管Q2的控制端连接，所述开关管Q2的控制端还通过所述电阻R5与所述开关管Q2的第二端连接，所述开关管Q2的第一端与所述第一分压单元1352连接，所述开关管Q2的第二端还用于接地。

所述第一分压单元1352由所述电阻R1和所述电阻R4组成；所述电阻R1分别与所述控制器11的电源、所述开关管Q2的第一端连接，所述电阻R4的第一端分别与所述开关管Q2的第一端、所述第一保护单元1353的控制端连接，所述电阻R4的第二端用于接地。

所述第一保护单元1353由所述电阻R2、开关管Q1和所述二极管TVS1组成；所述开关管Q1的控制端与所述开关管Q2的第一端连接，所述开关管Q1的第一端通过所述电阻R2与所述智能电池12的电源连接，所述开关管Q1的第一端还通过所述二极管TVS1接地，所述开关管Q1的第二端用于接地。

具体的，当所述控制器11热拔插时，所述控制器11所产生的杂散参数通过所述第一输出端口132进入所述电阻R3中。其中，若所述杂散参数为正电压时，所述开关管Q2基于所述正电压而导通，导致所述开关管Q1的控制端接地而截止，此时，所述智能电池12的电源电流经所述电阻R2流入所述第二输入端口133，使得所述智能电池12的输入接收的信号为电源信号，进而保护所述智能电池12的通讯端口。若所述杂散参数为负电压时，所述开关管Q2就处于截止状态，此时，所述控制器11的电源电压经所述电阻R1和所述电阻R4分压后流入所述开关管Q1的控制端，使得所述开关管Q1导通，进而使得输入所述第二输入端口133的信号为接地信号。基于此，即可确保由于所述热拔插时产生的杂散参数损坏所述通讯接口。需要说明的是，所述二极管TVS1是为了防止当第一控制单元1351未能消除所述杂散参数时，通过所述TVS1管能迅速的将所述杂散参数消除，从而确保所述杂散参数不影响所述智能电池12的通讯端口，进而提高了电路的稳定性。

进一步的，所述第二控制单元1361由所述电阻R8、所述电阻R10和所述开关管Q4组成；所述电阻R8分别与所述第二输出端口134和所述开关管Q4的控制端连接，所述开关管Q4的控制端还通过所述电阻R10与所述开关管Q4的第二端连接，所述开关管Q4的第一端与所述第二分压单元1362连接，所述开关管Q4的第二端还用于接地。

所述第二分压单元1362由所述电阻R7和所述电阻R9组成；所述电阻R7分别与所述智能电池11的电源、所述开关管Q4的第一端连接，所述电阻R9的第一端分别与所述开关管Q4的第一端、所述第二保护单元1363的控制端连接，所述电阻R9的第二端用于接地。

所述第二保护单元1363由所述电阻R6、所述开关管Q3和所述二极管TVS2组成；所述开关管Q3的控制端与所述开关管Q4的第一端连接，所述开关管Q3的第一端通过所述电阻R6与所述控制器11的电源连接，所述开关管Q3的第一端还通过所述二极管TVS2接地，所述开关管Q3的第二端用于接地。

本实用新型实施例提供了一种热拔插保护电路，主要包括第一输入端口、第一输出端口、第二输入端口、第二输出端口、第一保护模块和第二保护模块；所述第一保护模块分别与所述第一输出端口和所述第二输入端口连接，所述第二保护模块分别与所述第一输入端口和所述第二输出端口连接，所述第一输入端口用于与控制器的输入连接，所述第一输出端口用于与所述控制器的输出连接，所述第二输入端口用于与智能电池的输入连接，所述第二输出端口用于与所述智能电池的输出连接。所述第一保护模块和所述第二保护模块用于在热拔插时，接收所述热拔插所产生的杂散信号，并对所述杂散信号进行阻挡和吸收，以避免所述杂散信号传递至所述控制器或所述智能电池，进而保护所述控制器和所述智能电池的通讯接口。本实用新型仅通过设置所述第一保护模块和所述第二保护模块，即可实现对所述控制器和所述智能电池的端口保护，从而提高了系统的可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种热拔插保护电路，其特征在于，所述热拔插保护电路包括第一输入端口、第一输出端口、第二输入端口、第二输出端口、第一保护模块和第二保护模块；

所述第一保护模块分别与所述第一输出端口和所述第二输入端口连接，所述第二保护模块分别与所述第一输入端口和所述第二输出端口连接，所述第一输入端口用于与控制器的输入连接，所述第一输出端口用于与所述控制器的输出连接，所述第二输入端口用于与智能电池的输入连接，所述第二输出端口用于与所述智能电池的输出连接；

所述第一保护模块和所述第二保护模块用于在热拔插时，接收所述热拔插所产生的杂散信号，并对所述杂散信号进行阻挡和吸收，以避免所述杂散信号传递至所述控制器或所述智能电池，进而保护所述控制器和所述智能电池的通讯接口。

2.根据权利要求1所述的热拔插保护电路，其特征在于，所述第一保护模块包括第一控制单元、第一分压单元和第一保护单元；

所述第一控制单元分别与所述第一输出端口和所述第一分压单元连接，所述第一分压单元与所述第一保护单元的控制端连接，所述第一分压单元还与所述控制器的电源连接，所述第一保护单元分别与所述智能电池的电源、所述第二输入端口连接。

3.根据权利要求2所述的热拔插保护电路，其特征在于，所述第一控制单元包括电阻R3、电阻R5和开关管Q2；

所述电阻R3分别与所述第一输出端口和所述开关管Q2的控制端连接，所述开关管Q2的控制端还通过所述电阻R5与所述开关管Q2的第二端连接，所述开关管Q2的第一端与所述第一分压单元连接，所述开关管Q2的第二端还用于接地。

4.根据权利要求3所述的热拔插保护电路，其特征在于，所述第一分压单元包括电阻R1和电阻R4；

所述电阻R1分别与所述控制器的电源、所述开关管Q2的第一端连接，所述电阻R4的第一端分别与所述开关管Q2的第一端、所述第一保护单元的控制端连接，所述电阻R4的第二端用于接地。

5.根据权利要求4所述的热拔插保护电路，其特征在于，所述第一保护单元包括电阻R2、开关管Q1和二极管TVS1；

所述开关管Q1的控制端与所述开关管Q2的第一端连接，所述开关管Q1的第一端通过所述电阻R2与所述智能电池的电源连接，所述开关管Q1的第一端还通过所述二极管TVS1接地，所述开关管Q1的第二端用于接地。

6.根据权利要求1所述热拔插保护电路，其特征在于，所述第二保护模块包括第二控制单元、第二分压单元和第二保护单元；

所述第二控制单元分别与所述第二输出端口和所述第二分压单元连接，所述第二分压单元与所述第二保护单元的控制端连接，所述第二分压单元还与所述智能电池的电源连接，所述第二保护单元分别与所述控制器的电源、所述第二输入端口连接。

7.根据权利要求6所述的热拔插保护电路，其特征在于，所述第二控制单元包括电阻R8、电阻R10和开关管Q4；

所述电阻R8分别与所述第二输出端口和所述开关管Q4的控制端连接，所述开关管Q4的控制端还通过所述电阻R10与所述开关管Q4的第二端连接，所述开关管Q4的第一端与所述第二分压单元连接，所述开关管Q4的第二端还用于接地。

8.根据权利要求7所述的热拔插保护电路，其特征在于，所述第二分压单元包括电阻R7和电阻R9；

所述电阻R7分别与所述智能电池的电源、所述开关管Q4的第一端连接，所述电阻R9的第一端分别与所述开关管Q4的第一端、所述第二保护单元的控制端连接，所述电阻R9的第二端用于接地。

9.根据权利要求8所述的热拔插保护电路，其特征在于，所述第二保护单元包括电阻R6、开关管Q3和二极管TVS2；

所述开关管Q3的控制端与所述开关管Q4的第一端连接，所述开关管Q3的第一端通过所述电阻R6与所述控制器的电源连接，所述开关管Q3的第一端还通过所述二极管TVS2接地，所述开关管Q3的第二端用于接地。

10.一种保护系统，其特征在于，所述保护系统包括：

控制器；

智能电池；以及

如权利要求1-9任一项所述的热拔插保护电路。

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