CN103384076B - 一种用于锂电池保护的零伏充电电路及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于锂电池保护的零伏充电电路及其工作方法，包括充、放电接口(P2)、电池接口(P1)、充电控制MOSFET(Q1)、放电控制MOSFET(Q4)、第一三极管(Q2)、第二三极管(Q3)、第三三极管(Q5)、第一控制端(1)、第二控制端(2)和第一至第七电阻（R1至R7）。本发明公开的锂电池保护电路的零伏充电电路，即使在锂电池开路电压为零伏时，依然可通过外部的充电器为锂电池充电。本发明设计简单，便于在产品设计中实用；提高了保护***的性能；未增加组装部件，方便生产；采用器件均为切换控制器件，无高压、大功率等特殊要求，成本低。

Description

一种用于锂电池保护的零伏充电电路及其工作方法

技术领域

本发明公开了一种用于锂电池保护的零伏充电电路及其工作方法，特别涉及在锂电池电量处于完全放空状态（电压几乎为零伏）时，还需要对锂电池充电的保护电路，属于电池充放电技术领域。

背景技术

由于锂离子电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应。在某些条件下，如对锂电池过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后***而导致安全问题。因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。

目前，绝大部分的锂电池保护电路是从自身锂电池上取电，当自身锂电池的电量全部放空时，控制芯片由于无法得电，从而无法控制外部的开关器件。特别是处于采用P沟道MOSFET做正极切断的电路时，会出现无法充电的极端状况发生，从而导致产品无法继续使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种用于锂电池保护的零伏充电电路及其工作方法，该电路解决了现有锂电池保护电路在电池为零伏时无法正常充电的问题，实现了零伏充电功能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种用于锂电池保护的零伏充电电路，包括充放电接口、电池接口、充电控制效应晶体管、放电控制效应晶体管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一控制端、第二控制端和第一电阻至第七电阻；

其中，第一控制端和第四电阻的一端相连，第四电阻的另一端和第二三极管的基极相连，第二三极管的集电极分别和第一电阻的一端、第一三极管的基极相连，第二三极管的发射极和第一三极管的发射极相连后接地，第一三极管的集电极和第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端分别和第二电阻的一端、充电控制效应晶体管的栅极相连，第一电阻的另一端分别和第二电阻的另一端、充电控制效应晶体管的源极、充放电接口的正极相连；

第二控制端和第七电阻的一端相连，第七电阻的另一端和第三三极管的基极相连，第三三极管的发射极接地，第三三极管的集电极和第五电阻的一端相连，第五电阻的另一端分别和第六电阻的一端、放电控制效应晶体管的栅极相连，放电控制效应晶体管的漏极和充电控制效应晶体管的漏极相连，放电控制效应晶体管的源极分别和第六电阻的另一端、电池接口的正极相连，电池接口的负极和充放电接口的负极相连；

本发明还公开了所述的一种用于锂电池保护的零伏充电电路的工作方法，具体如下：

电池接口的电压为0V时，第一控制端处于非高电平状态，第二三极管截止，此时充放电接口接入充电器充电，第一三极管的发射极正向偏置同时集电极反向偏置，达到导通条件导通；第一三极管将充电控制效应晶体管的栅极拉低至0V，此时充电控制效应晶体管的源极为充电电压，充电控制效应晶体管的开启电压满足导通条件导通，主回路由充电控制效应晶体管、放电控制效应晶体管、电池接口和充放电接口形成闭合导通回路，完成锂电池的零伏充电工作。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：锂电池的电量完全放空(开路电压几乎为零伏)时，保护板无法从电池上取电，导致无法控制外部的开关管通断，从而无法为电池充电。加上本发明保护电路后，即使在锂电池开路电压为零伏时，依然可通过外部的充电器为锂电池充电。本发明设计简单，便于在产品设计中实用；提高了保护***的性能；未增加组装部件，方便生产；采用器件均为切换控制器件，无高压，大功率等特殊要求，成本低。

附图说明

图1是本发明的电路图，

其中：R1至R7依次为第一至第七电阻；Q1为充电控制效应晶体管（MOSFET），Q4为放电控制效应晶体管（MOSFET），Q2、Q3、Q5依次为第一、第二、第三三极管；P1为电池接口，P2为充、放电接口；1为第一控制端，2为第二控制端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明所公开的一种用于锂电池保护的零伏充电电路包括充放电接口P2、电池接口P1、放置于电池正极的一对P沟道MOSFET：充电控制MOSFET Q1和放电控制MOSFET Q4，还包括控制充电MOSFET Q1开关的三极管Q2、三极管Q3、第一控制端1，控制放电MOSFET Q4开关的三极管Q5、第二控制端2，电阻R1至R7。其中充电控制MOSFET Q1的源极分别与充电口P2的正极以及通过电阻R1与三极管Q3的集电极相连；充电控制MOSFET Q1的栅极与源极连接于电阻R2的两端；充电控制MOSFET Q1的漏极与放电控制MOSFET Q4的漏极相连，充电控制MOSFET Q1的栅极通过R3与三极管Q2的集电极相连；三极管Q2的基极与三极管Q3的集电极相连；三极管Q2和三极管Q3共同与地相连；三极管Q3通过电阻R4与第一控制端1相连；放电控制MOSFET Q4的栅极的通过电阻R5与三极管Q5的集电极相连；放电控制MOSFET Q4的栅极与漏极通过电阻R6相连；三极管Q5的基极通过电阻R7与第二控制端2相连；三极管Q5的发射机与地相连；放电控制MOSFET Q4的漏极与电池接口P1的正极相连；电池接口P1的负极与充放电接口P2的负极相连。

本实施例所公开的一种用于锂电池保护的零伏充电电路实际上是在常用保护电路的基础上，增加了开关三极管和限流、分压电阻，使得当锂电池为零伏电压时，充电器依然能够通过三极管组合电路打开MOS管给电池充电。

具体工作原理如下：当锂电池电量完全放空即电压为0V时，原来从锂电池上取电的控制芯片将无法工作，则由芯片输出的第一控制端(1)处于非高电平状态，三极管Q3截止，此时充电口P2接入充电器充电，三极管Q2的发射结正向偏置且集电结反向偏置，达到导通条件导通，从而三极管Q2把MOS管Q1的栅极拉低到0V，此时Q1的源极为充电电压，Q1的Vgs满足导通条件导通，此时主回路由MOS管Q1、MOS管Q4的体二极管、电池和充电器形成闭合导通回路，从而完成充电工作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或同能替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种用于锂电池保护的零伏充电电路，其特征在于：包括充放电接口、电池接口、充电控制场效应晶体管、放电控制场效应晶体管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一控制端、第二控制端和第一至第七电阻；

其中，第一控制端和第四电阻的一端相连，第四电阻的另一端和第二三极管的基极相连，第二三极管的集电极分别和第一电阻的一端、第一三极管的基极相连，第二三极管的发射极和第一三极管的发射极相连后接地，第一三极管的集电极和第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端分别和第二电阻的一端、充电控制场效应晶体管的栅极相连，第一电阻的另一端分别和第二电阻的另一端、充电控制场效应晶体管的源极、充放电接口的正极相连；

第二控制端和第七电阻的一端相连，第七电阻的另一端和第三三极管的基极相连，第三三极管的发射极接地，第三三极管的集电极和第五电阻的一端相连，第五电阻的另一端分别和第六电阻的一端、放电控制场效应晶体管的栅极相连，放电控制场效应晶体管的漏极和充电控制场效应晶体管的漏极相连，放电控制场效应晶体管的源极分别和第六电阻的另一端、电池接口的正极相连，电池接口的负极和充放电接口的负极相连。

2.如权利要求1所述的一种用于锂电池保护的零伏充电电路的工作方法，其特征在于，具体如下：

电池接口的电压为0V时，第一控制端处于非高电平状态，第二三极管截止，此时充放电接口接入充电器充电，第一三极管的发射极正向偏置同时集电极反向偏置，达到导通条件导通；第一三极管将充电控制场效应晶体管的栅极拉低至0V，此时充电控制场效应晶体管的源极为充电电压，充电控制场效应晶体管的开启电压满足导通条件时导通，主回路由充电控制场效应晶体管、放电控制场效应晶体管、电池接口和充放电接口形成闭合导通回路，完成锂电池的零伏充电工作。