TW201338323A - 鋰電池保護電路 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種鋰電池保護電路，該電路包括一採樣電路，用於採集鋰電池的輸出電壓並輸出一對應的採樣電壓；一開關電路，用於控制電池開啟及關閉。該開關電路包括一第一npn三極管，其基電極連接該輸出電壓對應的採樣電壓，射電極接地，集電極作為該開關電路的輸出端，其中，當第一npn三極管導通時集電極輸出低電平控制電池開啟，當第一npn三極管截止時集電極輸出高電平控制電池關閉。

Description

鋰電池保護電路
本發明涉及一種保護電路，特別涉及一種用於防止鋰電池過度放電的保護電路。
鋰電池放電到截止電壓後繼續放電會破壞電池結構，從而縮短電池的使用壽命。因此使用鋰電池時通常會根據電池的特性設定截止電壓，並採用對應的保護電路偵測電池是否放電到了截止電壓，若放電到了截止電壓則發出關閉電池的信號或者直接關閉電池。
目前的保護電路一般通過電池監控晶片來實現，其成本較高。一種現有的保護電路通過採用電池的放電電壓作為基電極輸入，採用電池所應用的系統電壓作為集電極輸入，控制一三極管的開關，即，當採樣的放電電壓與系統電壓比較超過0.7v時三極管導通，從而控制電池開閉。然而，系統電壓隨著放電，其波動變化較大，從而導致採樣的放電電壓偏差過大，往往無法防止過度放電對電池的損害。
針對上述問題，有必要提供一種用於防止鋰電池過度放電的保護電路。
一種鋰電池保護電路包括一採樣電路，用於採集鋰電池的輸出電壓並輸出一對應的採樣電壓；一開關電路，用於控制電池開啟及關閉。該開關電路包括一第一npn三極管，其基電極連接該輸出電壓對應的採樣電壓，射電極接地，集電極作為該開關電路的輸出端，其中，當第一npn三極管導通時集電極輸出低電平控制電池開啟，當第一npn三極管截止時集電極輸出高電平控制電池關閉。
本發明鋰電池保護電路可以避免與系統電壓作比較，從而減少對電池的截止電壓的影響，降低了誤差。
請參閱圖1，本發明較佳實施方式的用於防止鋰電池過度放電的保護電路10包括一採樣電路12及一開關電路14。
該採樣電路12用於採集一鋰電池(圖未示)的輸出電壓Vbat，並輸出一採用電壓Vsamp。
該採樣電路12包括串聯在該輸出電壓Vbat與地之間的一第一分壓電阻122及一第二分壓電阻124。該第二分壓電阻124上的電壓作為該採樣電壓Vsamp。
該開關電路14包括一第一npn三極管142。該第一npn三極管142的集電極142c通過一第一限流電阻144接該輸出電壓Vbat，並作為該開關電路14的信號端14o。該第一npn三極管142的基電極142b接該採樣電壓Vsamp，並通過一旁路電容126接地。該第一npn三極管142的射電極142e接地。如此，該信號端14o輸出低電平作為該鋰電池的開啟信號而輸出高電平作為該鋰電池的關閉信號。
在成立時，該第一npn三極管142導通，該集電極142c處於低電平，即是說該信號端14o輸出該鋰電池的開啟信號。其中，R1為該第一分壓電阻122的電阻值，R2為該第二分壓電阻124的電阻值，Vbe為該第一npn三極管142導通時該基電極142b與該射電極142e之間的極間電壓。
反之，若成立時，則該第一npn三極管142截止，該集電極142c處於高電平，即是說該信號端14o輸出該鋰電池的關閉信號。
由此，可以推出該鋰電池的截止電壓。如此，假若要設定該截止電壓Vthre為6.3V，則代入該截止電壓Vthre及該極間電壓Vbe的數值得到，從而推得只要設定便可實現防止該鋰電池過度放電的目的，而且該截止電壓Vthre的偵測過程無需與該鋰電池所應用的系統的系統電壓進行比較，避免系統電壓的波動對於該截止電壓Vthre的偵測精度的影響，從而可以得到較高的精度。
優選地，該採樣電路12還包括一串聯在該第一分壓電阻122與該第二分壓第一分壓電阻124之間的穩壓管128，用於降低該第一分壓電阻122與該第二分壓電阻124的電阻值誤差對該採樣電壓Vsamp的影響。具體的，加入該穩壓管128後可以得到，其中，Vd為該穩壓管128的工作電壓。若該穩壓管128的工作電壓Vd為5.1V，則。可以理解，用於降低該第一分壓電阻122與該第二分壓第一分壓電阻124的電阻值誤差對於小比值的影響較小。
由於該鋰電池所應用的系統一般要求高電平作為該鋰電池的開啟信號，而將低電平作為該鋰電池的關閉信號，這與該信號端14o的信號特性相反，因此，該保護電路10還包括一反相電路16。該反相電路16包括一第二npn三極管162。該第二npn三極管162的基電極162b與該信號端14o連接。該第二npn三極管162的集電極162c通過一第二限流電阻164與系統電壓V33(3.3V電壓源)連接，並作為該反相電路16的控制端16o。該第二npn三極管162的射電極162e接地。如此，當該信號端14o處於高電平輸出該鋰電池的開啟信號時，該第二npn三極管16導通，該控制端16o處於低電平，作為系統要求的該鋰電池的開啟信號輸出。而當該信號端14o處於低電平輸出該鋰電池的關閉信號時，該第二npn三極管16截止，該控制端16o處於高電平，作為系統要求的該鋰電池的關閉信號輸出。
通過以上鋰電池保護電路可以避免與系統電壓作比較，從而減少對電池的截止電壓的影響，降低了誤差。
10．．．保護電路
12．．．採樣電路
14．．．開關電路
16．．．反相電路
Vbat．．．輸出電壓
Vsamp．．．採用電壓
122．．．第一分壓電阻
124．．．第二分壓電阻
142．．．第一npn三極管
144．．．第一限流電阻
126．．．旁路電容
142b．．．第一npn三極管的基電極
142c．．．第一npn三極管的集電極
142e．．．第一npn三極管的射電極
14o．．．信號端
128．．．穩壓管
162．．．第二npn三極管
162b．．．第二npn三極管的基電極162b
162c．．．第二npn三極管的集電極
162e．．．第二npn三極管的射電極
V33．．．系統電壓
16o．．．控制端
164．．．第二限流電阻
圖1係本發明較佳實施方式下的用於防止鋰電池過度放電的保護電路。
10．．．保護電路
12．．．採樣電路
14．．．開關電路
16．．．反相電路
Vbat．．．輸出電壓
Vsamp．．．採用電壓
122．．．第一分壓電阻
124．．．第二分壓電阻
142．．．第一npn三極管
144．．．第一限流電阻
126．．．旁路電容
142b．．．第一npn三極管的基電極
142c．．．第一npn三極管的集電極
142e．．．第一npn三極管的射電極
14o．．．信號端
128．．．穩壓管
162．．．第二npn三極管
162b．．．第二npn三極管的基電極162b
162c．．．第二npn三極管的集電極
162e．．．第二npn三極管的射電極
V33．．．系統電壓
16o．．．控制端
164．．．第二限流電阻

Claims (7)

  1. 一種鋰電池保護電路，該電路包括一採樣電路，用於採集鋰電池的輸出電壓並輸出一對應的採樣電壓；一開關電路，用於控制電池開啟及關閉；其改良在於，
    該開關電路包括一第一npn三極管，其基電極連接該輸出電壓對應的採樣電壓，射電極接地，集電極作為該開關電路的輸出端，其中，當第一npn三極管導通時集電極輸出低電平控制電池開啟，當第一npn三極管截止時集電極輸出高電平控制電池關閉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池保護電路，其中，所述採樣電路包括串聯在該輸出電壓與地之間的一第一分壓電阻及一第二分壓電阻，該第二電阻上的電壓作為該採樣電壓，當成立時，該第一npn三極管導通，該集電極處於低電平，；當若成立時，則該第一npn三極管截止，該集電極處於高電平，其中，R1為該第一分壓電阻的電阻值，R2為該第二分壓電阻的電阻值，Vbe為該第一npn三極管導通時該基電極與該射電極之間的極間電壓，Vbat為鋰電池的輸出電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之鋰電池保護電路，其中，所述鋰電池的截止電壓，假若要設定該截止電壓Vthre為6.3V，則代入該截止電壓Vthre及該極間電壓Vbe的數值得到，從而推得只要設定便可實現防止該鋰電池過度放電的目的。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池保護電路，其中，所述採樣電路還包括一串聯在該第一分壓電阻與該第二分壓第一分壓電阻之間的穩壓管，用於降低該第一分壓電阻與該第二分壓電阻的電阻值誤差對該採樣電壓的影響。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之鋰電池保護電路，其中，所述穩壓管的工作電壓為5.1V，且，其中，R1為該第一分壓電阻的電阻值，R2為該第二分壓電阻的電阻值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池保護電路，其中，該保護電路還包括一反相電路，該反相電路包括一第二npn三極管，該第二npn三極管的基電極與該第一npn三極管的輸出端連接，該第二npn三極管的集電極通過一第二限流電阻與系統電壓連接，並作為控制端控制電池開啟及關閉，該第二npn三極管的射電極接地，當該基電極處於高電平輸出電池的開啟信號時，該第二npn三極管導通，該控制端處於低電平，作為系統要求的開啟信號輸出控制電池開啟，當基電極處於低電平輸出電池的關閉信號時，該第二npn三極管截止，該控制端處於高電平，作為系統要求的關閉信號輸出控制電池關閉。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之鋰電池保護電路，其中，所述系統電壓為3.3V。
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