CN220273336U - 电池保护芯片及电源管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池保护芯片和电源管理系统。电池保护芯片用于电源管理系统，本申请的电池保护芯片通过设置充电器检测模块、脉冲生成模块、判断模块和驱动模块，在充电器接入的情况下，充电器检测模块检测充电端负极为负压，判断模块可以在充电器检测模块检测到负压的次数为预设次数的情况下生成充电器接入信号，并将充电器接入信号发送至驱动模块，驱动模块根据充电器接入信号生成控制信号并控制放电控制晶体管断开，如此，在电池接入充电器的情况下禁止电池进行放电，提高了电池的安全性，且本申请不需要增加外围元件实现充电禁止放电功能，减少了电源管理系统的生产成本，降低了电源管理系统的功耗。

Description

电池保护芯片及电源管理系统

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别是一种电池保护芯片及电源管理系统。

背景技术

在常规的多节电池保护芯片应用系统中，基本功能过充保护、过放保护、放电过流保护、短路保护、充电过流保护、温度保护和断线保护等即可满足应用需求。但随着产品的应用越来越广，人们对产品的安全性要求越来越高，特别是在轮子类产品，如电动滑板车、电动自行车应用中，客户往往要求增加充电时禁止放电的功能，使得产品在接充电器充电时，无法正常放电骑行，减少充电器时不小心启动带来的人身安全隐患。

目前，电池保护芯片设计本身均没有充电禁止放电的功能，需要通过增加外围元件搭建电路以实现充电禁止放电功能，不仅增加成本且增加了系统功耗。

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，本申请提供了一种电池保护芯片及电源管理系统。

本申请实施方式提供了一种电池保护芯片，用于电源管理系统，所述电源管理系统包括电池、充电控制晶体管、放电控制晶体管和充电器检测晶体管，所述充电控制晶体管连接所述电池，所述放电控制晶体管连接所述电池和负载端，所述充电器检测晶体管分别连接所述充电控制晶体管和充电端负极，所述电池保护芯片包括：

充电器检测模块，连接所述充电端负极，用于检测充电端负极的电压；

脉冲生成模块，连接所述充电器检测晶体管，用于向所述充电器检测晶体管提供脉冲信号以控制所述充电器检测晶体管通断；

判断模块，连接所述充电器检测模块，用于在充电器检测模块检测到负压的次数为预设次数的情况下，生成充电器接入信号；

驱动模块，连接所述判断模块和所述放电控制晶体管，用于根据所述充电器接入信号生成控制信号以控制所述放电控制晶体管断开。

在某些实施方式中，所述判断模块包括：

计数器，连接所述充电器检测模块，用于在所述充电器检测模块检测到负压的情况下计数；

判断单元，连接所述计数器，用于在所述计数器的计数达到预设次数的情况下生成充电器接入信号。

在某些实施方式中，所述脉冲生成模块包括：

振荡器，用于产生方波；

脉冲生成单元，分别连接所述振荡器和所述充电器检测晶体管，用于根据所述方波生成脉冲信号。

在某些实施方式中，所述判断模块还用于在所述充电器检测模块预设时间内未检测到负压的情况下生成充电器断开信号以使所述驱动模块生成复位信号。

在某些实施方式中，所述电池保护芯片还包括：

过充检测引脚，连接所述充电端负极；

过放检测引脚，连接所述负载端

在某些实施方式中，所述电池保护芯片还包括：

多个电压采样引脚，分别连接所述电池。

本申请还提供了一种电源管理系统，包括上述任一项所述的电池保护芯片。

在某些实施方式中，所述电源管理系统还包括：

电池；

充电控制晶体管，所述充电控制晶体管连接所述电池和所述电池保护芯片；

放电控制晶体管，所述放电控制晶体管连接所述电池、负载端和所述电池保护芯片；

充电器检测晶体管，分别连接所述充电控制晶体管、所述电池保护芯片和所述充电端负极。

在某些实施方式中，所述电源管理系统还包括：

第一电阻，一端连接所述电池的负极，另一端连接所述充电控制晶体管和所述放电控制晶体管；

第二电阻，一端连接所述充电控制晶体管的源极，另一端连接所述电池保护芯片；

第三电阻，一端连接所述负载端，另一端连接所述电池保护芯片；

第四电阻，一端连接所述充电端负极，另一端连接所述电池保护芯片。

在某些实施方式中，所述电池包括多节串联的子电池，所述电源管理系统还包括多个电压检测电阻，每个所述电压检测电阻的一端连接所述子电池正极，另一端连接所述电池保护芯片。

本申请的电池保护芯片通过设置充电器检测模块、脉冲生成模块、判断模块和驱动模块，在充电器接入的情况下，充电器检测模块检测充电端负极为负压，判断模块可以在充电器检测模块检测到负压的次数为预设次数的情况下生成充电器接入信号，并将充电器接入信号发送至驱动模块，驱动模块根据充电器接入信号生成控制信号并控制放电控制晶体管断开，如此，在电池接入充电器的情况下禁止电池进行放电，提高了电池的安全性，且本申请不需要增加外围元件实现充电禁止放电功能，减少了电源管理系统的生产成本，降低了电源管理系统的功耗。

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

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的电源管理系统的模块示意图；

图2是本申请实施方式的电源管理系统的又一模块示意图。

主要元件符号说明：

电源管理系统1000、电池保护芯片100、充电器检测模块10、脉冲生成模块20、振荡器21、脉冲生成单元22、判断模块30、计数器31、判断单元32、驱动模块40、过充检测引脚50、过放检测引脚60、电压采样引脚70、电池200、子电池210、充电控制晶体管Q1、放电控制晶体管Q2、充电器检测晶体管Q3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电压检测电阻R5。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，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，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本申请提供了一种电池保护芯片100，用于电源管理系统1000，电源管理系统1000包括电池200、充电控制晶体管Q1、放电控制晶体管Q2和充电器检测晶体管Q3。电池保护芯片100包括充电器检测模块10、脉冲生成模块20、判断模块30和驱动模块40。

具体地，充电控制晶体管Q1连接电池200，充电控制晶体管Q1用于控制电池200进行充电。放电控制晶体管Q2连接电池200和负载端，放电控制晶体管Q2用于控制电池200对负载进行供电。充电器检测晶体管Q3分别连接充电控制晶体管Q1和充电端负极，充电器检测晶体管Q3用于检测电源管理系统1000是否连接充电器，其中，充电控制晶体管Q1、放电控制晶体管Q2和充电器检测晶体管Q3可以是N型mos管或P型mos管，具体在此不做限定，本申请以N型mos管示例。

电池保护芯片100分别连接电池200、充电控制晶体管Q1、放电控制晶体管Q2和充电器检测晶体管Q3，充电器检测模块10连接充电端负极，充电器检测模块10用于检测充电端负极的电压。脉冲生成模块20连接充电器检测晶体管Q3，脉冲生成模块20用于向充电器检测晶体管Q3提供脉冲信号，根据脉冲信号控制充电器检测晶体管Q3的通断。判断模块30连接充电器检测模块10，判断模块30用于在充电器检测模块10检测到负压的次数为预设次数的情况下，生成充电器接入信号。驱动模块40连接判断模块30和放电控制晶体管Q2，驱动模块40用于根据充电器接入信号生成控制信号以控制放电控制晶体管Q2断开。

进一步地，电池保护芯片100可以检测电池200电压，在电池200电压为正常电压，电源管理系统1000未连接充电器的情况下，电池保护芯片100输出高电平控制充电控制晶体管Q1和放电控制晶体管Q2导通。根据脉冲生成模块20提供的脉冲信号，在脉冲生成模块20输出高电平信号的情况下，充电器检测晶体管Q3导通，也即是，充电控制晶体管Q1、放电控制晶体管Q2和充电器检测晶体管Q3均处于导通状态，使得充电器检测模块10检测的充电端负极电压为零，判断模块30确认电源管理系统1000未连接充电器。在脉冲生成模块20输出低电平信号的情况下，充电器检测晶体管Q3断开，充电器检测模块10悬空，同样无法识别到充电器。

在电池200电压为正常电压，电源管理系统1000连接充电器的情况下，电池保护芯片100输出高电平控制充电控制晶体管Q1和放电控制晶体管Q2导通。根据脉冲生成模块20提供的脉冲信号，在脉冲生成模块20输出高电平信号的情况下，充电控制晶体管Q1、放电控制晶体管Q2和充电器检测晶体管Q3均处于导通状态，使得充电器检测模块10检测的充电端负极电压为零，无法识别到充电器。在脉冲生成模块20输出低电平信号的情况下，充电器检测晶体管Q3断开，由于充电器的接入，充电器检测模块10检测充电端负极为负压。若充电器保持接入状态，充电器检测模块10检测负压的次数达到预设次数，判断模块30可以生成充电器接入信号，并将充电器接入信号发送至驱动模块40，驱动模块40根据充电器接入信号生成控制信号，控制放电控制晶体管Q2断开。其中，预设次数可以自行配置，在此不做限定。

应当说明的是，在预设时间内充电器检测模块10未检测到负压的情况下，判断模块30可以生成充电器断开信号，并发送至驱动模块40，驱动模块40根据充电器断开信号可以生成复位信号，使得放电控制晶体管Q2导通。

本申请的电池保护芯片100通过设置充电器检测模块10、脉冲生成模块20、判断模块30和驱动模块40，在充电器接入的情况下，充电器检测模块10检测充电端负极为负压，判断模块30可以在充电器检测模块10检测到负压的次数为预设次数的情况下生成充电器接入信号，并将充电器接入信号发送至驱动模块40，驱动模块40根据充电器接入信号生成控制信号并控制放电控制晶体管Q2断开，如此，在电池200接入充电器的情况下禁止电池200进行放电，提高了电池200的安全性，且本申请不需要增加外围元件实现充电禁止放电功能，减少了电源管理系统1000的生产成本，降低了电源管理系统1000的功耗。

请参阅图2，在某些实施方式中，判断模块30包括计数器31和判断单元32。

具体地，计数器31连接充电器检测模块10，计数器31用于在充电器检测模块10检测到负压的情况下进行计数。判断单元32连接计数器31和驱动模块40，判断单元32用于在计数器31达到预设次数的情况下生成充电器接入信号。

进一步地，在充电器接入的情况下，当脉冲生成模块20向充电器检测晶体管Q3提供低电平脉冲信号时，充电器检测晶体管Q3断开，充电器检测模块10检测到负压，计数器31进行一次计数。例如，预设次数可以是五次，在充电器保持接入的情况下，充电器检测模块10可以多次检测到负压，也即是，计数器31可以进行多次计数，在计数器31计数达到五次的情况下，判断单元32可以生成充电器接入信号，并将充电器接入信号发送至驱动模块40。

如此，通过设置计数器31和判断单元32，计数器31记录充电器检测模块10检测到负压的次数，判断单元32在计数器31达到预设次数的情况下生成充电器接入信号，使得驱动模块40可以根据充电器接入信号生成控制信号，从而控制放电控制晶体管Q2断开，实现充电禁止放电功能。

请参阅图2，在某些实施方式中，脉冲生成模块20包括振荡器21和脉冲生成单元22。

具体地，振荡器21用于产生方波。脉冲生成单元22分别连接振荡器21和充电器检测晶体管Q3，脉冲生成单元22用于根据方波生成脉冲信号。

进一步地，脉冲生成单元22根据方波生成的脉冲信号包括高电平信号和低电平信号，设置高电平信号的持续时间为T1，低电平信号的持续时间为T2，T1远大于T2，脉冲生产单元可以传输脉冲信号至充电器检测晶体管Q3，在脉冲信号为高电平信号的情况下，充电器检测晶体管Q3导通，在脉冲信号为低电平信号的情况下，充电器检测晶体管Q3断开。

如此，通过设置振荡器21产生方波，通过设置脉冲生成单元22根据方波生成脉冲信号发送至充电器检测晶体管Q3，从而控制充电器检测晶体管Q3的通断。且脉冲信号的高电平信号持续时间T1远大于低电平信号持续时间T2，也即是，充电器检测晶体管Q3多数时间处于导通状态，可以消除充电器检测晶体管Q3带来的压降，减少了发热，降低了损耗和应用风险。

请参阅图2，在某些实施方式中，电池保护芯片100包括过充检测引脚50和过放检测引脚60。

具体地，过充检测引脚50连接充电端负极，过充检测引脚50可以检测充电电流，在充电电流超过预设阈值的情况下，过充检测引脚50可以传输过充信号至电池保护芯片100，电池保护芯片100可以控制充电控制晶体管Q1断开，使得电池200停止充电，从而保护电池200。

过放检测引脚60连接负载端，过放检测引脚60可以检测负载端电流，在负载端电流低于预设电流阈值的情况下，过放检测引脚60传输过放信号至电池保护芯片100，电池保护芯片100控制放电控制晶体管Q2断开，使得电池200停止放电，从而保护电池200。

如此，通过设置过充检测引脚50连接充电端负极，设置过放检测引脚60连接负载端，可以在电池200过充的情况下停止充电，在电池200过放的情况下停止放电，保护了电池200，提升了电池200的使用寿命。

请参阅图2，在某些实施方式中，电源管理系统1000还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。

具体地，第一电阻R1的一端连接电池200的负极，另一端连接充电控制晶体管Q1和放电控制晶体管Q2，第一电阻R1可以是限流电阻，第一电阻R1用于限制电流，避免了充电时电流过大损坏电池200，以及避免了电池200放电时电流过大损坏负载。

第二电阻R2的一端连接充电控制晶体管Q1的源极，另一端连接电池保护芯片100，第二电阻R2可以是分压电阻，使得充电控制晶体管Q1进行快速导通或断开。

第三电阻R3的一端连接负载端，另一端连接电池保护芯片100，第三电阻R3连接电池保护芯片100的过放检测引脚60，第三电阻R3可以是检测电阻，用于检测负载端的电流，当负载端的电流低于预设电流阈值的情况下，也即是，电池200处于过放状态，过放检测引脚60传输过放信号至电池保护芯片100，电池保护芯片100控制放电控制晶体管Q2断开，使得电池200停止放电，保护了电池200。

第四电阻R4的一端连接充电端负极，另一端连接电池保护芯片100，第四电阻R4可以是检测电阻，第四电阻R4用于检测充电端负极的电压，在充电端负极的电压为负压的情况下，电池保护芯片100的判断模块30可以记录检测到的负压次数，当负压次数达到预设次数，也即是，在电源管理系统1000接入充电器的情况下，电池保护芯片100可以控制放电控制晶体管Q2断开，使得电池200在接入充电器的情况下禁止电池200进行放电，提高了电池200的安全性。

请参阅图2，在某些实施方式中，电池保护芯片100还包括多个电压采样引脚70。电池200包括多节串联设置的子电池210。电源管理系统1000包括多个电压检测电阻R5。

具体地，每个电压检测电阻R5的一端连接一个子电池210的正极，另一端连接电压采样引脚70，多个电压检测电阻R5对多个子电池210进行电压检测，并通过多个电压采样引脚70将检测信号传输至电池保护芯片100。

如此，电池保护芯片100通过设置多个电压采样引脚70，电池200设置多个串联设置的子电池210，电源管理系统1000通过设置多个电压检测电阻R5，电压检测电阻R5分别连接子电池210和电压采样引脚70，通过电压检测电阻R5检测子电池210电压，并通过电压采样引脚70传输检测信号至电池保护芯片100，从而检测电池200电压是否处于正常状态。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式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方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池保护芯片，用于电源管理系统，其特征在于，所述电源管理系统包括电池、充电控制晶体管、放电控制晶体管和充电器检测晶体管，所述充电控制晶体管连接所述电池，所述放电控制晶体管连接所述电池和负载端，所述充电器检测晶体管分别连接所述充电控制晶体管和充电端负极，所述电池保护芯片包括：

充电器检测模块，连接所述充电端负极，用于检测充电端负极的电压；

脉冲生成模块，连接所述充电器检测晶体管，用于向所述充电器检测晶体管提供脉冲信号以控制所述充电器检测晶体管通断；

判断模块，连接所述充电器检测模块，用于在充电器检测模块检测到负压的次数为预设次数的情况下，生成充电器接入信号；

驱动模块，连接所述判断模块和所述放电控制晶体管，用于根据所述充电器接入信号生成控制信号以控制所述放电控制晶体管断开。

2.根据权利要求1所述的电池保护芯片，其特征在于，所述判断模块包括：

计数器，连接所述充电器检测模块，用于在所述充电器检测模块检测到负压的情况下计数；

判断单元，连接所述计数器，用于在所述计数器的计数达到预设次数的情况下生成充电器接入信号。

3.根据权利要求1所述的电池保护芯片，其特征在于，所述脉冲生成模块包括：

振荡器，用于产生方波；

脉冲生成单元，分别连接所述振荡器和所述充电器检测晶体管，用于根据所述方波生成脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的电池保护芯片，其特征在于，所述判断模块还用于在所述充电器检测模块预设时间内未检测到负压的情况下生成充电器断开信号以使所述驱动模块生成复位信号。

5.根据权利要求1所述的电池保护芯片，其特征在于，所述电池保护芯片还包括：

过充检测引脚，连接所述充电端负极；

过放检测引脚，连接所述负载端。

6.根据权利要求1所述的电池保护芯片，其特征在于，所述电池保护芯片还包括：

多个电压采样引脚，分别连接所述电池。

7.一种电源管理系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的电池保护芯片。

8.根据权利要求7所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源管理系统还包括：

电池；

充电控制晶体管，所述充电控制晶体管连接所述电池和所述电池保护芯片；

放电控制晶体管，所述放电控制晶体管连接所述电池、负载端和所述电池保护芯片；

充电器检测晶体管，分别连接所述充电控制晶体管、所述电池保护芯片和所述充电端负极。

9.根据权利要求8所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源管理系统还包括：

第一电阻，一端连接所述电池的负极，另一端连接所述充电控制晶体管和所述放电控制晶体管；

第二电阻，一端连接所述充电控制晶体管的源极，另一端连接所述电池保护芯片；

第三电阻，一端连接所述负载端，另一端连接所述电池保护芯片；

第四电阻，一端连接所述充电端负极，另一端连接所述电池保护芯片。

10.根据权利要求8所述的电源管理系统，其特征在于，所述电池包括多节串联的子电池，所述电源管理系统还包括多个电压检测电阻，每个所述电压检测电阻的一端连接所述子电池正极，另一端连接所述电池保护芯片。