CN103683266A - 充电电池保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种充电电池保护电路，包括充电电池、电源芯片以及连接在充电电池与电源芯片之间的防反电路与充电电路，所述防反电路为一防反MOS管，该防反MOS管的栅极接地，源极连接电源芯片的电源输入端，漏极连接充电电池的电源输出端。本发明不仅可以降低***功耗、保护电池的使用寿命，还大大降低了产品的生产成本，相对于其他充电电池保护电路，本发明具有电路设计简单、性能稳定、成本低廉等优点，可适用于各种防反型充电电池过放保护电路。

Description

充电电池保护电路
技术领域
本发明涉及一种充电电池保护电路，具体地涉及一种可防止充电电池接反的保护电路。
背景技术
目前消费类电子产品发展迅速，充电电池得到越来越广泛的使用。充电电池具有经济、环保、电量足、适合大功率、长时间使用等优点，深受消费者的喜爱。此类消费类电子产品由于结构上的疏忽，一方面，当电池接反后形成的负压很容易击穿电源芯片，造成不可恢复的损坏，现有解决方案是在充电电池与电源芯片之间增加防反二极管，但由于二极管压降过大，大大增加了***的功耗；另一方面，电池过放电会对电池本身造成不可恢复的损害，严重影响了电池的使用寿命。
发明内容
为解决现有充电电池防止接反电路功耗较大的问题，本发明提出一种充电电池保护电路，并采用以下技术方案予以实现：
一种充电电池保护电路，包括充电电池、电源芯片以及连接在充电电池与电源芯片之间的防反电路与充电电路，其中，所述防反电路为一防反MOS管，该防反MOS管的栅极接地，源极连接电源芯片的电源输入端，漏极连接充电电池的电源输出端。
进一步地，本发明还包括一电压监测电路及控制器，所述电压监测电路的输入端连接所述充电电池的电源输出端，输出端连接所述控制器的电压监测端，所述控制器根据所述充电电池的电压输出高、低电平至所述电源芯片的使能端。
进一步地，所述电压监测电路包括由第一分压电阻与第二分压电阻串联组成的分压网络，所述控制器的电压监测端连接在第一分压电阻与第二分压电阻之间。
进一步地，所述分压网络上连接一控制开关，该控制开关的控制端连接控制器的使能端。
进一步地，所述充电电池的电源输出端与地之间连接有储能电容。
进一步地，所述控制开关为一控制MOS管，该控制MOS管的栅极连接控制器的使能输出端，源极与漏极连接在所述分压网络上。
进一步地，所述充电电路为RC充电电路。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：
1、本发明提出一种简单的具有低压降的防反功能的电池低压保护电路不仅可以降低***功耗、保护电池的使用寿命，还大大降低了产品的生产成本。相对于其他充电电池保护电路，本发明具有电路设计简单、性能稳定、成本低廉等优点，可适用于各种防反型充电电池过放保护电路。
2、本发明对充电电池电压进行监测，一旦充电电池电压过低，通过控制器截止它继续进行放电，避免过放电现象的产生，对电池起到很大的保护作用。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例充电电池保护电路原理框图；
图2为本发明实施例充电电池保护电路原理图；
图3为本发明实施例电压监测电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明予以详细描述。
参考图1，本实施例充电电池保护电路，包括充电电池、防反电路、电源芯片、控制器MCU以及其他***电路。
本实施例防反电路采用P沟道MOS管，充分利用MOS管导通内阻小，比二极管防反电路具有压降低的优势，其防反电路压降低，功耗小，极大减小了***的功耗。为了避免充电电池过放造成的损坏，本实施例还包括一控制器MCU及电压监测电路，所述监测电路的输入端连接所述充电电池的电源输出端，输出端连接所述控制器的电压监测端，用以监测充电电池的电压并输出给所述控制器MCU的电压监测端，所述控制器MCU根据上述充电电池的电压输出高、低电平至所述电源芯片的使能端，通过MCU控制电源芯片的使能端，在充电电池电压过低的时候，MCU将电源芯片的使能端拉低，使***处于关闭状态。
具体地，参考图2，充电电池的正负极之间连接有防反MOS管Q1，Q1栅极G接地，源极S连接电源芯片U1的电源输入端VIN，漏极D连接充电电池的电源输出端即地端，电容C1、电阻R1组成RC充电电路，电容C2、C3、C4是电源芯片U1的滤波电容，MCU的MCU_POWER_EN端通过防反二极管D1连接在电源芯片U1的使能端EN来给电源芯片U1上电，使之工作。
本实施例电源芯片以LDO(也可以是DC-DC)举例说明，Q1是P沟道MOSFET管，是压控型器件。当充电电池接入***中时，因为Q1内部集成一个寄生二极管，在Q1不导通时漏极D通过寄生二极管流向源极S，使得源极S端电压大于栅极G电压，当电压大于MOS管的导通电压时，Q1导通，进入饱和区后Q1内阻很小，使得压降远远小于现有技术中的防反二极管的压降，大大降低了功耗。当充电电池接反后，此时Q1的栅极G电压高于源极S电压，Q1处于关闭状态，起到了防反的作用。
电池接入之后对R1、C1组成的充电电路进行充电，可以调节电阻R1、电容C1的参数将充电时间参数设置大于MCU的上电工作的反应时间参数。由于电容C1两端电压不能突变，电阻R1上端的电压在电池接入时为高电平,电源芯片U1使能端EN为高电平，电源芯片正常工作，输出电压为VOUT ，之后MCU处于工作状态，将MCU_POWER_EN引脚拉高，这样，即使R1、C1充电电路完成充电，电源芯片U1使能端EN的电平仍为高电平，***仍能够正常工作。
为了防止过放，电压监测电路将监测电压传给MCU引脚，可以实时监测充电电池的电压。一旦充电电池的电压下降到一定数值之后，将MCU_POWER_EN 的引脚的电平拉低，电源芯片U1的使能端EN被拉低后***关闭，起到了欠压保护的效果。当有充电电池接入后，***将完成下一个循环。
图3所示是电压监测电路，第一电阻R2、第二电阻R3组成分压网络，Q2是控制MOS管，MCU电压监测端MCU_ADC连接在第一分压电阻R2与第二分压电阻R3之间。考虑到电池的容量是有限的，如果MCU一直去监测电池的电压会使监测电路一直有电流通过，很大程度上造成电池容量的损耗，极大减少电池的使用寿命。本实施例在分压网络上连接一控制MOS管Q2，Q2的栅极G连接MCU的使能输出端MCU_EN，源极S与漏极D连接在所述分压网络上的第一电阻R2与第二电阻R3之间。Q2可以被设定为每隔一定时间去监测充电电池的电压（可以通过时钟电路来控制），在需要监测电池电压的情况下MCU_EN端为高电平，Q2打开。在不需要监测电压的情况时，MUC_EN端输出为低电平，Q2处于关闭状态，Q2关闭时阻抗极大，可以视为开路，起到节省电池容量的效果。
需要说明的是，本实施例的控制器MCU的型号可以是BCM20733A2KML1G，电源芯片U1的型号可以是uP0108BMA5-18，两芯片内部已集成有相应信号的处理方法，通过相应引脚间的连接以及各自引脚的信号输入输出可以实现上述的检测、监测以及调整电平等功能。
外界干扰因素很容易导致电压波动比较大，尤其是在外部设备启动时，此时如果去监测电池电压则很可能导致监测电压过低而产生***误保护的现象，本实施例在电池BAT端增加一个储能电容C5，这样，当因外界干扰因素导致电压不稳时电容暂时起到放电或充电的效果，保证了充电电池电压的稳定，从而不会引起误保护的现象，大大增加了***的稳定性和可靠性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种充电电池保护电路，包括充电电池、电源芯片以及连接在充电电池与电源芯片之间的防反电路与充电电路，其特征在于，所述防反电路为一防反MOS管，该防反MOS管的栅极接地，源极连接电源芯片的电源输入端，漏极连接充电电池的电源输出端。
2.根据权利要求1所述的充电电池保护电路，其特征在于：还包括一电压监测电路及控制器，所述电压监测电路的输入端连接所述充电电池的电源输出端，输出端连接所述控制器的电压监测端，所述控制器根据所述充电电池的电压输出高、低电平至所述电源芯片的使能端。
3.根据权利要求2所述的充电电池保护电路，其特征在于：所述电压监测电路包括由第一分压电阻与第二分压电阻串联组成的分压网络，所述控制器的电压监测端连接在第一分压电阻与第二分压电阻之间。
4.根据权利要求3所述的充电电池保护电路，其特征在于：所述分压网络上连接一控制开关，该控制开关的控制端连接控制器的使能端。
5.根据权利要求4所述的充电电池保护电路，其特征在于：所述充电电池的电源输出端与地之间连接有储能电容。
6.根据权利要求4或5所述的充电电池保护电路，其特征在于：所述控制开关为一控制MOS管，该控制MOS管的栅极连接控制器的使能输出端，源极与漏极连接在所述分压网络上。
7.根据权利要求1所述的充电电池保护电路，其特征在于：所述充电电路为RC充电电路。
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