CN220042982U - 一种锂电池温度保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体公开了一种锂电池温度保护电路，包括温度开关芯片、阻值输入单元、第一开关单元和第二开关单元；所述温度开关芯片的信号输入端连接阻值输入单元，温度开关芯片的信号输出端连接第一开关单元的受控端；所述第一开关单元的第一端连接第二开关单元的受控端，第一开关单元的第二端连接锂电池负极；所述第二开关单元的第一端连接锂电池正极，所述第二开关单元的第二端连接锂电池负极；本实用新型提供的一种锂电池温度保护电路，能够实现锂电池在高温和低温下的充、放电保护功能，避免出现安全问题，并且可调整高温和低温保护点、高温保护和低温保护恢复点，使用灵活性强，适应不同场景的需求。

Description

一种锂电池温度保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种锂电池温度保护电路。

背景技术

锂电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、移动通讯中得到普遍应用，开发的大容量锂电池也已在电动汽车中开始应用。随着智能移动终端及电动汽车等行业的快速发展，对锂电池的需求也在不断增长。

锂电池在应用过程中，随着环境或自身状态的变化，可能会出现高温或低温的情况，如锂电池在高温及低温下进行充、放电会严重影响其性能，轻则锂电池永久性损坏，重则连同产品一起损坏，甚至发生冒烟、起火及爆炸等安全问题。

目前，锂电池保护电路通常只有过压、欠压和过电流保护，缺少对锂电池的温度保护，存在一定的安全隐患。

实用新型内容

针对上述存在的缺少对锂电池的温度保护，具有一定的安全隐患的问题，本实用新型提供了一种锂电池温度保护电路，能够实现锂电池在高温和低温下的充、放电保护功能，避免出现安全问题，并且可调整高温和低温保护点、高温保护和低温保护恢复点，使用灵活性强，适应不同场景的需求。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的具体方案如下：

一种锂电池温度保护电路，包括温度开关芯片、阻值输入单元、第一开关单元和第二开关单元；

所述温度开关芯片的信号输入端连接阻值输入单元，温度开关芯片的信号输出端连接第一开关单元的受控端；

所述第一开关单元的第一端连接第二开关单元的受控端，第一开关单元的第二端连接锂电池负极；

所述第二开关单元的第一端连接锂电池正极，所述第二开关单元的第二端连接锂电池负极。

在一个实施方案中，所述信号输入端包括第一输出引脚和第二输出引脚；

所述第一开关单元包括第一晶体管和第二晶体管；

所述第一输出引脚连接第一晶体管的受控端，第一晶体管的第一端连接第二晶体管的第二端，第一晶体管的第二端连接锂电池负极；

所述第二输出引脚连接第二晶体管的受控端，第二晶体管的第一端连接第二开关单元的受控端；

在温度正常的情况下，通过第一输出引脚和第二输出引脚分别输出高电平信号给第一晶体管、第二晶体管，使第一晶体管和第二晶体管导通后，进而使第二开关单元导通，实现电路的正常充电、放电的保护功能。

在一个实施方案中，所述第一晶体管的第二端连接有第一电阻和第一电容，所述第一电阻和第一电容为并联连接关系，第一电容能够有效防止第一晶体管的误导通，提高第一晶体管的使用稳定性。

在一个实施方案中，所述第一晶体管为第一场效应晶体管，所述第一场效应晶体管的G极连接第一输出引脚，第一场效应晶体管的D极连接第二晶体管的第二端，第一场效应晶体管的S极连接锂电池负极，实现受不同电平信号控制而导通或断开的效果，配合温度开关芯片对锂电池充电、放电起到保护作用。

在一个实施方案中，所述第二晶体管为第二场效应晶体管，所述第二场效应晶体管的G极连接第二输出引脚，第二场效应晶体管的D极连接第二开关单元的受控端，第二场效应晶体管的S极连接第一晶体管的第一端，实现受不同电平信号控制而导通或断开的效果，配合温度开关芯片对锂电池充电、放电起到保护作用。

在一个实施方案中，所述第二场效应晶体管的D极与第二开关单元的受控端之间还设置有第二电阻，起到分压作用，提高电路的稳定性。

在一个实施方案中，所述第二开关单元包括第三晶体管、第四晶体管和第三电阻；

所述第三晶体管和第四晶体管的受控端均连接第二晶体管的第一端，所述第三晶体管的第一端连接锂电池正极，第三晶体管的第二端连接第四晶体管的第二端；

所述第三电阻的一端连接第三晶体管和第四晶体管的受控端，第三电阻的另一端连接第三晶体管和第四晶体管的第二端；设置第三电阻起到提供偏置电压和泻放电阻的作用。

在一个实施方案中，所述第二开关单元还包括稳压管，所述稳压管与第三电阻为并联连接关系，稳压管用于过压保护，当电路正常时，稳压管两端的电压低于稳压管的稳压值，因此稳压管相当于开路不存在；当电路出现异常，稳压管工作于钳位或击穿状态，保护第三晶体管和第四晶体管。

在一个实施方案中，所述信号输入端包括第一信号输入引脚和第二信号输入引脚；

所述阻值输入单元包括第四电阻和第五电阻；

所述第一信号输入引脚连接第四电阻，所述第二信号输入引脚连接第五电阻，通过改变第四电阻和第五电阻的阻值，调整该温度开关芯片对锂电池高温保护点和低温保护点的设定。

在一个实施方案中，所述温度开关芯片为TMP390系列芯片，属于超低功耗、双通道、电阻可编程温度开关系列，可在-50℃至+130℃范围内对锂电池充电、放电进行温度保护。

本实用新型提供的一种锂电池温度保护电路，通过设置温度开关芯片、第一开关单元和第二开关单元，能够实现锂电池在高温和低温下的充、放电保护功能，避免出现安全问题，并且通过设置阻值输入单元，可以调整高温和低温保护点、高温保护和低温保护恢复点，使用灵活性强，适应不同场景的需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的一种锂电池温度保护电路的示意框图；

图2为本实用新型实施例中提供的一种锂电池温度保护电路的应用示意图；

图3为本实用新型实施例中提供的一种锂电池温度保护电路的电路原理图；

图4为本实用新型实施例中提供的第一开关单元的电路原理图；

图5为本实用新型实施例中提供的第二开关单元的电路原理图；

图6为本实用新型实施例中提供的温度开关芯片和阻值输入单元的电路原理图；

10-温度开关芯片；

20-阻值输入单元；

30-第一开关单元；

40-第二开关单元

50-锂电池。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本申请的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本申请具体实施例，其不应被视为限制本申请未在此详述的其它具体实施例。

例如，一种锂电池温度保护电路，包括温度开关芯片、阻值输入单元、第一开关单元和第二开关单元；所述温度开关芯片的信号输入端连接阻值输入单元，温度开关芯片的信号输出端连接第一开关单元的受控端；所述第一开关单元的第一端连接第二开关单元的受控端，第一开关单元的第二端连接锂电池负极；所述第二开关单元的第一端连接锂电池正极，所述第二开关单元的第二端连接锂电池负极。

本实施例提供的一种锂电池温度保护电路，能够实现锂电池在高温和低温下的充、放电保护功能，避免出现安全问题，并且可调整高温和低温保护点、高温保护和低温保护恢复点，使用灵活性强，适应不同场景的需求。

实施例一：

如图1-图3所示，一种锂电池温度保护电路，包括温度开关芯片10、阻值输入单元20、第一开关单元30和第二开关单元40；温度开关芯片10用于输出信号至第一开关单元30，使第一开关单元30导通或断开，进而使第二开关单元40导通或断开，实现对锂电池50在高温和低温下的充、放电保护功能，阻值输入单元20用于配合温度开关芯片10调整高温和低温保护点、高温保护和低温保护恢复点，以适应不同场景的使用需求。

温度开关芯片的信号输入端连接阻值输入单元，温度开关芯片的信号输出端连接第一开关单元的受控端，第一开关单元的受控端接收到温度开关芯片输出的信号，进而导通或断开；第一开关单元的第一端连接第二开关单元的受控端，第二开关单元受第一开关单元的通断控制，在第一开关单元导通时，第二开关单元导通，当第一开关单元断开时，第二开关单元也断开，第一开关单元的第二端连接锂电池负极；第二开关单元的第一端连接锂电池正极，第二开关单元的第二端连接锂电池负极。

在实际应用过程中，在正常状态下，温度开关芯片的信号输出端输出高电平至第一开关单元，使第一开关单元导通，接着，通过第一开关单元，使第二开关单元导通，锂电池可以正常充电和放电；当温度开关芯片检测到温度上升至高温保护点时，温度开关芯片的信号输出端输出低电平，使第一开关单元处于断开状态，接着，通过第一开关单元，使第二开关单元断开，因此，锂电池不能正常充电和放电；当温度下降到高温保护恢复点时，温度开关芯片的信号输出端输出高电平至第一开关单元，使第一开关单元导通，接着，通过第一开关单元，使第二开关单元导通，锂电池恢复正常充电和放电。

同理的，当温度开关芯片检测到温度下降至低温保护点时，温度开关芯片的信号输出端输出低电平，使第一开关单元处于断开状态，接着，通过第一开关单元，使第二开关单元断开，因此，锂电池不能正常充电和放电；当温度上升到低温保护恢复点时，温度开关芯片的信号输出端输出高电平至第一开关单元，使第一开关单元导通，接着，通过第一开关单元，使第二开关单元导通，锂电池恢复正常充电和放电。

在不同的应用场景中，可以通过调整阻值输入单元的阻值，使得温度开关芯片调整对锂电池的高温和低温保护点、高温保护和低温保护恢复点，以适应于不同场景的使用需求。

需要说明的是，本示例中所应用的温度开关芯片，其内部集成有NTC作为温度检测，并事先通过阻值输入单元，设定对锂电池的高温保护点、低温保护点、高温保护恢复点和低温保护恢复点，在检测到锂电池的不同温度时，输出不同的信号，进而使第一开关单元、第二开关单元导通或断开，使锂电池正常充放电或不能充放电。

本示例中提供的一种锂电池温度保护电路，通过设置温度开关芯片、第一开关单元和第二开关单元，能够实现锂电池在高温和低温下的充、放电保护功能，避免出现安全问题，并且通过设置阻值输入单元，可以调整高温和低温保护点、高温保护和低温保护恢复点，使用灵活性强，适应不同场景的需求。

实施例二：

参考图3和图4，温度开关芯片的信号输入端包括第一输出引脚和第二输出引脚，温度开关芯片为U3，第一输出引脚为OUTB，第二输出引脚为OUTA；第一开关单元包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管为Q5，第二晶体管为Q4。

第一输出引脚OUTB连接第一晶体管Q5的受控端，第一晶体管Q5的第一端连接第二晶体管Q4的第二端，第一晶体管Q5的第二端连接锂电池负极；第二输出引脚OUTA连接第二晶体管Q4的受控端，第二晶体管Q4的第一端连接第二开关单元的受控端。

在温度正常的情况下，通过第一输出引脚OUTB和第二输出引脚OUTA分别输出高电平信号给第一晶体管Q5、第二晶体管Q4，使第一晶体管Q5和第二晶体管Q4导通后，进而使第二开关单元导通，实现电路的正常充电、放电的保护功能。

具体的，在正常状态下，温度开关芯片的第一输出引脚OUTB和第二输出引脚OUTA分别输出高电平信号至第一晶体管Q5、第二晶体管Q4，使第一晶体管Q5和第二晶体管Q4处于导通状态，第二开关单元的受控端通过第一晶体管Q5和第二晶体管Q4拉到锂电池的负极，使第二开关单元导通，锂电池可以正常充放电；当温度上升至高温保护点时，温度开关芯片的第一输出引脚OUTB和第二输出引脚OUTA分别输出低电平信号至第一晶体管Q5、第二晶体管Q4，使第一晶体管Q5和第二晶体管Q4处于断开状态，进而第二开关单元也处于断开状态，锂电池不能正常充电和放电；当温度下降到高温保护恢复点时，温度开关芯片的第一输出引脚OUTB和第二输出引脚OUTA分别输出高电平信号至第一晶体管Q5、第二晶体管Q4，使锂电池恢复正常充电和放电。

同理的，当温度下降至低温保护点时，温度开关芯片的第一输出引脚OUTB和第二输出引脚OUTA分别输出低电平信号至第一晶体管Q5、第二晶体管Q4，使第一晶体管Q5和第二晶体管Q4处于断开状态，进而第二开关单元也处于断开状态，锂电池不能正常充电和放电；当温度上升到低温保护恢复点时，温度开关芯片的第一输出引脚OUTB和第二输出引脚OUTA分别输出高电平信号至第一晶体管Q5、第二晶体管Q4，使锂电池恢复正常充电和放电。

在一些应用场景中，第一晶体管Q5的第二端连接有第一电阻R16和第一电容C9，第一电阻R16和第一电容C9为并联连接关系，第一电容C9能够有效防止第一晶体管Q5的误导通，提高第一晶体管Q5的使用稳定性。

在一个示例中，第一晶体管Q5为第一场效应晶体管，第一场效应晶体管的G极连接第一输出引脚，第一场效应晶体管的D极连接第二晶体管的第二端，第一场效应晶体管的S极连接锂电池负极，实现受不同电平信号控制而导通或断开的效果，配合温度开关芯片对锂电池充电、放电起到保护作用。

第二晶体管Q4为第二场效应晶体管，第二场效应晶体管的G极连接第二输出引脚，第二场效应晶体管的D极连接第二开关单元的受控端，第二场效应晶体管的S极连接第一晶体管的第一端，实现受不同电平信号控制而导通或断开的效果，配合温度开关芯片对锂电池充电、放电起到保护作用。

在第二场效应晶体管的D极与第二开关单元的受控端之间还设置有第二电阻R10，第二电阻R10起到分压作用，提高电路的稳定性。

实施例三：

参考图3和图5，第二开关单元包括第三晶体管、第四晶体管和第三电阻，第三晶体管为Q2，第四晶体管为Q3，第三电阻为R11。

第三晶体管Q2和第四晶体管Q3的受控端均连接第二晶体管Q4的第一端，第三晶体管Q2的第一端连接锂电池正极，第三晶体管Q2的第二端连接第四晶体管Q3的第二端；第三电阻R11的一端连接第三晶体管Q2和第四晶体管Q3的受控端，第三电阻R11的另一端连接第三晶体管Q2和第四晶体管Q3的第二端；设置第三电阻R11起到提供偏置电压和泻放电阻的作用。

在第一输出引脚和第二输出引脚OUTA分别输出低电平信号至第一晶体管Q5、第二晶体管Q4，使第一晶体管Q5和第二晶体管Q4处于断开状态时，第三晶体管Q2和第四晶体管Q3的受控端通过第三电阻R11与其第二端连接，参考图5，第三晶体管Q2和第四晶体管Q3的受控端为G极，第二端为S极，在通过第三电阻使G极与S极连接后，第三晶体管Q2和第四晶体管Q3的VGS电压为0V，因此，第三晶体管Q2和第四晶体管Q3处于断开状态，锂电池不能充放电。

在一个示例中，第二开关单元还包括稳压管，稳压管为TVS1，稳压管TVS1与第三电阻R11为并联连接关系，稳压管TVS1用于过压保护，当电路正常时，稳压管两端的电压低于稳压管的稳压值，因此稳压管相当于开路不存在；当电路出现异常，稳压管工作于钳位或击穿状态，保护第三晶体管Q2和第四晶体管Q3。

实施例四：

参考图6，信号输入端包括第一信号输入引脚和第二信号输入引脚，第一信号输入引脚为STEA，第二信号输入引脚为STEB；阻值输入单元包括第四电阻和第五电阻，第四电阻为R6，第五电阻为R7。

第一信号输入引脚STEA连接第四电阻R6，第二信号输入引脚STEB连接第五电阻R7，通过改变第四电阻R6和第五电阻R7的阻值，调整该温度开关芯片对锂电池高温和低温保护点、高温保护和低温保护恢复点的设定。

具体的，可以通过调节第四电阻R6的阻值，来实现高温保护点和高温保护恢复点的调整，范围可以是30℃-124℃，误差为±3℃；通过调节第五电阻R7的阻值，来实现低温保护点和低温保护恢复点的调整，范围可以是-50℃-25℃，误差为±3℃.

在该示例中，温度开关芯片为TMP390系列芯片，如TMP390A3DRL芯片，属于超低功耗、双通道、电阻可编程温度开关系列，可在-50℃至+130℃范围内对锂电池充电、放电进行温度保护。

综上所述，本实用新型提供的一种锂电池温度保护电路，通过设置温度开关芯片、第一开关单元和第二开关单元，能够实现锂电池在高温和低温下的充、放电保护功能，避免出现安全问题，并且通过设置阻值输入单元，可以调整高温和低温保护点、高温保护和低温保护恢复点，使用灵活性强，适应不同场景的需求。

本文所使用的术语“模块”可为在该运算系统上执行的软件或硬件对象。本文所述的不同组件、模块、引擎及服务可为在该运算系统上的实施对象。而本文所述的装置及方法可以以软件的方式进行实施，当然也可在硬件上进行实施，均在本申请保护范围之内。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

Claims (10)

1.一种锂电池温度保护电路，其特征在于，包括温度开关芯片、阻值输入单元、第一开关单元和第二开关单元；

所述温度开关芯片的信号输入端连接阻值输入单元，温度开关芯片的信号输出端连接第一开关单元的受控端；

所述第一开关单元的第一端连接第二开关单元的受控端，第一开关单元的第二端连接锂电池负极；

所述第二开关单元的第一端连接锂电池正极，所述第二开关单元的第二端连接锂电池负极。

2.根据权利要求1所述的锂电池温度保护电路，其特征在于，所述信号输入端包括第一输出引脚和第二输出引脚；

所述第一开关单元包括第一晶体管和第二晶体管；

所述第一输出引脚连接第一晶体管的受控端，第一晶体管的第一端连接第二晶体管的第二端，第一晶体管的第二端连接锂电池负极；

所述第二输出引脚连接第二晶体管的受控端，第二晶体管的第一端连接第二开关单元的受控端。

3.根据权利要求2所述的锂电池温度保护电路，其特征在于，所述第一晶体管的第二端连接有第一电阻和第一电容，所述第一电阻和第一电容为并联连接关系。

4.根据权利要求2所述的锂电池温度保护电路，其特征在于，所述第一晶体管为第一场效应晶体管，所述第一场效应晶体管的G极连接第一输出引脚，第一场效应晶体管的D极连接第二晶体管的第二端，第一场效应晶体管的S极连接锂电池负极。

5.根据权利要求2所述的锂电池温度保护电路，其特征在于，所述第二晶体管为第二场效应晶体管，所述第二场效应晶体管的G极连接第二输出引脚，第二场效应晶体管的D极连接第二开关单元的受控端，第二场效应晶体管的S极连接第一晶体管的第一端。

6.根据权利要求5所述的锂电池温度保护电路，其特征在于，所述第二场效应晶体管的D极与第二开关单元的受控端之间还设置有第二电阻。

7.根据权利要求2所述的锂电池温度保护电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第三晶体管、第四晶体管和第三电阻；

所述第三晶体管和第四晶体管的受控端均连接第二晶体管的第一端，所述第三晶体管的第一端连接锂电池正极，第三晶体管的第二端连接第四晶体管的第二端；

所述第三电阻的一端连接第三晶体管和第四晶体管的受控端，第三电阻的另一端连接第三晶体管和第四晶体管的第二端。

8.根据权利要求7所述的锂电池温度保护电路，其特征在于，所述第二开关单元还包括稳压管，所述稳压管与第三电阻为并联连接关系。

9.根据权利要求1所述的锂电池温度保护电路，其特征在于，所述信号输入端包括第一信号输入引脚和第二信号输入引脚；

所述阻值输入单元包括第四电阻和第五电阻；

所述第一信号输入引脚连接第四电阻，所述第二信号输入引脚连接第五电阻。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的锂电池温度保护电路，其特征在于，所述温度开关芯片为TMP390系列芯片。