CN105610131A - 电池保护电路及防截止的终端充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池保护电路，连接于电池输出端和电芯之间，用于为所述电芯提供充放电保护，包括控制模块、过放保护模块及钳位模块，所述控制模块与所述过放保护模块电性连接，所述过放保护模块与所述电池输出端及所述电芯电性连接，所述钳位模块与所述过放保护模块并联，所述控制模块用于控制所述过放保护模块截止或导通，所述过放保护模块截止时，所述电池输出端通过所述钳位模块与所述电芯之间形成第一充电回路，所述过放保护模块导通时，所述电池输出端通过所述过放保护模块与所述电芯之间形成第二充电回路。本发明还提供一种防截止的终端充电方法，所述电池保护电路可以防止在过放保护模块截止时充电而导致终端开机异常和充电截止。
Description
技术领域
本发明涉及快速充电领域，尤其涉及一种电池保护电路及防截止的终端充电方法。
背景技术
在现有的智能手机、平板电脑等终端的电池中，在电芯与电池输出端之间均设置有电池保护电路，用于为所述电芯提供过放保护、过充保护、过流保护、高低温充电保护等等。通常，当终端***充电器时，如果电池输出端电压达到3.2V以上，终端会开机进入充电界面，而开机瞬间充电是截至的，开机后充电恢复。如果***充电器之前，电芯电压在2.9V以上，***充电器瞬间，因过放保护电路需要几毫秒才能导通，则电池输出端电压就有几毫秒时间达到3.2V以上，终端开机，充电截止；随着过放保护电路的导通，电池输出端电压降到与电芯电压相同，但因为2.9V以上的电池输出端电压已达到终端的正常启动电压，因此电压降低后终端仍能正常开机，开机后正常充电。然而，如果***充电器之前，电芯电压在2.6-2.8V之间，***充电器瞬间，电池输出端电压就有几毫秒时间(如图1中t所示)达到3.2V以上，终端开机，充电截止；但随着过放保护电路的导通，电池输出端电压降到与电芯电压相同，即2.6-2.8V之间，因2.6-2.8V电池输出端电压未达到终端的正常启动电压，终端无法正常开机，从而一直处于充电截止状态。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种电池保护电路，通过在过放保护模块上并联一钳位模块，以解决在过放保护模块截止的情况下对电池进行充电时，导致终端无法正常开机，从而一直处于充电截止状态的问题。
另，本发明还提供一种防截止的终端充电方法。
一种电池保护电路，连接于电池输出端和电芯之间，用于为所述电芯提供充放电保护，所述电池保护电路包括控制模块、过放保护模块及钳位模块，所述控制模块与所述过放保护模块电性连接，所述过放保护模块与所述电池输出端及所述电芯电性连接，所述钳位模块与所述过放保护模块并联，所述控制模块用于控制所述过放保护模块截止或导通，当所述过放保护模块截止时，所述电池输出端通过所述钳位模块与所述电芯之间形成第一充电回路，当所述过放保护模块导通时，所述电池输出端通过所述过放保护模块与所述电芯之间形成第二充电回路。
其中，所述控制模块包括控制芯片，所述控制芯片包括过放保护端口，所述过放保护模块包括过放保护晶体管，所述过放保护晶体管包括栅极、源极和漏极，所述过放保护晶体管的栅极与所述过放保护端口连接，所述过放保护晶体管的源极与所述电芯连接，所述过放保护晶体管的漏极与所述电池输出端电性连接。
其中，所述钳位模块包括钳位二极管，所述钳位二极管的正极与所述过放保护晶体管的源极连接，所述钳位二极管的负极与所述过放保护晶体管的漏极连接。
其中，所述电路还包括过充保护模块，所述过充保护模块包括过充保护晶体管，所述过充保护晶体管包括栅极、源极和漏极，所述控制芯片还包括过充保护端口，所述过充保护晶体管的栅极与所述过充保护端口连接，所述过充保护晶体管的源极与所述电池输出端连接，所述过充保护晶体管的漏极与所述过放保护晶体管的漏极连接。
一种防截止的终端充电方法，包括：
当电池处于过放保护状态下，控制模块检测电池输出端是否有充电电压接入；其中，在所述过放保护状态下，所述控制模块控制过放保护模块截止；
若是，则在一延迟时间段内，所述控制模块控制过放保护模块截止，所述充电电压通过第一充电回路为所述电芯充电；其中，所述第一充电回路包括钳位模块，所述钳位模块与所述过放保护模块并联；
在所述延迟时间段后，所述控制模块控制所述过放保护模块导通，所述充电电压通过第二充电回路为所述电芯充电；其中，所述第二充电回路包括所述过放保护模块。
其中，在所述延迟时间段内，所述过放保护模块截止，所述电池输出端通过所述钳位模块与所述电芯之间形成第一充电回路；在所述延迟时间段后，所述过放保护模块导通，所述电池输出端通过所述过放保护模块与所述电芯之间形成第二充电回路。
其中，所述钳位模块包括钳位二极管，所述钳位二极管具有导通电压，当所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电时，所述电池输出端的电压为所述电芯电压与所述导通电压之和；当所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电时，所述电池输出端的电压等于所述电芯电压。
其中，所述钳位二极管为肖特基二极管，所述导通电压为0.2-0.3V。
其中，当所述电芯电压大于或等于2.6V且小于2.9V，且所述控制模块检测到电池输出端有充电电压接入时，则在所述延迟时间段内，所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端电压小于3.2V，在所述延迟时间段后，所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端的电压等于所述电芯电压。
其中，当所述电芯电压大于或等于2.9V，且所述控制模块检测到电池输出端有充电电压接入时，则在所述延迟时间段内，所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端电压大于或等于3.2V，在所述延迟时间段后，所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端的电压等于所述电芯电压。
所述电池保护电路通过在所述过放保护模块上并联所述钳位模块，使得在所述过放保护模块截止的情况下对电池进行充电时，所述电池输出端通过所述钳位模块与所述电芯之间形成第一充电回路，从而防止因所述过放保护模块截止而导致终端无法正常开机，从而一直处于充电截止状态。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中电池保护电路的电池输出端电压跳变示意图。
图2是本发明第一实施例的电池保护电路的结构示意图。
图3是图2所示电池保护电路的电池输出端电压跳变示意图。
图4是本发明第二实施例的防截止的终端充电方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2，本发明实施例提供一种电池保护电路100，应用于手机、平板电脑等终端的电池中，用于为所述电池提供充放电保护，并用于防止在所述电池处于过放保护状态时充电而导致终端开机异常和充电截止的现象发生。
所述电池保护电路100包括控制模块10、过放保护模块30及钳位模块50，所述控制模块10与所述过放保护模块30电性连接，所述过放保护模块30与所述电池输出端及所述电芯电性连接，所述钳位模块50与所述过放保护模块30并联，所述控制模块10用于控制所述过放保护模块30截止或导通，当所述过放保护模块30截止时，所述电池输出端通过所述钳位模块50与所述电芯之间形成第一充电回路，当所述过放保护模块30导通时，所述电池输出端通过所述过放保护模块30与所述电芯之间形成第二充电回路。
具体地，所述控制模块10包括控制芯片U1，所述过放保护模块30包括过放保护晶体管U2，所述钳位模块50包括钳位二极管D1。所述控制芯片U1包括过放保护端口OD，所述过放保护晶体管U2包括栅极g、源极s和漏极d，所述过放保护晶体管U2的栅极g与所述过放保护端口OD连接，所述过放保护晶体管U2的源极s与所述电芯连接，所述过放保护晶体管U2的漏极d与所述电池输出端电性连接，所述钳位二极管D1的正极与所述过放保护晶体管U2的源极s连接，所述钳位二极管D1的负极与所述过放保护晶体管U2的漏极d连接，当所述过放保护晶体管U2截止时，所述电池输出端通过所述钳位二极管D1与所述电芯之间形成第一充电回路，当所述过放保护晶体管U2导通时，所述电池输出端通过所述过放保护晶体管U2与所述电芯之间形成第二充电回路。其中，所述过放保护晶体管U2还包括寄生二极管D2，所述寄生二极管D2的正极与所述过放保护晶体管U2的源极s连接，所述寄生二极管D2的负极与所述过放保护晶体管U2的漏极d连接。
所述电池保护电路100还包括过充保护模块70，所述过充保护模块70包括过充保护晶体管U3，所述过充保护晶体管U3包括栅极g、源极s和漏极d，所述控制芯片U1还包括过充保护端口OC，所述过充保护晶体管U3的栅极g与所述过充保护端口OC连接，所述过充保护晶体管U3的源极s与所述电池输出端连接，所述过充保护晶体管U3的漏极d与所述过放保护晶体管U2的漏极d连接。其中，所述过充保护晶体管U3还包括寄生二极管D3，所述寄生二极管D3的正极与所述过充保护晶体管U3的源极s连接，所述寄生二极管D3的负极与所述过充保护晶体管U3的漏极d连接。
所述电池保护电路100还包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、热敏电阻P1及保险丝F1；所述控制芯片U1还包括电源端口VCC、接地端口GND、电流检测端口CS及延时测试端口TD；所述电芯包括正极B+和负极B-；所述电池输出端包括电池正极P+、电池负极P-、温度检测端NTC及状态输出端ID。在本实施例中，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4为普通电阻，所述第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4为陶瓷电容。
具体地，所述电源端口VCC与所述第一电容C1及第一电阻R1的一端连接，所述第一电容C1的另一端与所述接地端口GND及所述第二电容C2的一端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述保险丝F1的一端及所述电池正极P+连接，所述保险丝F1的另一端通过所述热敏电阻P1与所述电芯的正极B+连接，所述电芯的负极B-与所述过放保护晶体管U2的源极s连接，所述第二电容C2的另一端通过所述第三电容C3与所述电池正极P+连接，所述电池负极P-与所述过充保护晶体管U3的源极s连接。
所述电流检测端口CS通过所述第二电阻R2与所述电池负极P-连接，所述温度检测端NTC通过所述第三电阻R3与所述电池负极P-连接，所述状态输出端ID通过所述第四电阻R4与所述电池负极P-连接，所述第四电容C4与所述第四电阻R4并联，所述延时测试端口TD悬空。
当所述控制芯片U1检测到所述电芯(正极B+和负极B-之间)的电压低于预设过放保护电压时，所述控制芯片U1通过所述过放保护端口OD输出低电平，控制所述过放保护晶体管U2截止，使所述电池输出端(电池正极P+、电池负极P-之间)的电压为零，当所述过放保护晶体管U2截止时，若所述控制芯片U1检测到所述电池输出端接入充电电压，所述控制芯片U1在一延迟时间段后，通过所述过放保护端口OD输出高电平，控制所述过放保护晶体管U2导通，以通过所述充电电压为所述电芯充电。其中，所述延迟时间为所述控制芯片U1从检测到所述电池输出端接入充电电压到通过所述过放保护端口OD输出高电平之间的反应时间。在所述延迟时间段内，所述过放保护端口OD仍然输出低电平，所述过放保护晶体管U2仍然处于截止状态，所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电；在所述延迟时间段后，所述过放保护晶体管U2由截止状态变为导通状态，所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电。
所述钳位二极管D1具有导通电压，当所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电时，由于所述钳位二极管D1的导通电压的钳位作用，所述电池输出端的电压为所述电芯电压与所述导通电压之和；当所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电时，所述电池输出端的电压等于所述电芯电压。在本实施例中，所述钳位二极管D1为肖特基二极管，所述导通电压为0.2-0.3V。
例如，假设所述电池保护电路应用于包括不可拆卸电池的手机终端中，当所述电池的电芯电压低于2.5V时，所述控制芯片U1通过所述过放保护端口OD输出低电平，控制所述过放保护晶体管U2截止，使所述电池输出端的电压为零，所述手机终端关机。当电池停止放电一段时间后，电芯电压会逐渐恢复到2.5V以上。但由于不可拆卸电池始终与手机终端连接，即使电芯电压恢复到2.5V以上电池输出电压仍为0，此时电池需要一个外部电压激活后，输出电压才能恢复。当***充电器时，所述电池被激活，恢复输出电压。同时，所述控制芯片U1检测到所述电池输出端接入充电电压，在所述延迟时间后通过所述过放保护端口OD输出高电平，控制所述过放保护晶体管U2导通，以通过所述充电电压为所述电芯充电。
若在***充电器时，所述电芯电压为大于或等于2.6V且小于2.9V，在所述延迟时间内，所述过放保护晶体管U2仍然处于截止状态。若所述电池输出端通过所述寄生二极管D2与所述电芯之间形成充电回路，因所述过放保护晶体管U2的寄生二极管D2的导通电压为0.6-0.7V，由于所述寄生二极管D2的钳位作用，使得电池输出端的电压在所述延迟时间内瞬间达到3.2V以上，触发所述手机终端开机，在开机过程中，充电截止；而在所述延迟时间过后，所述过放保护晶体管U2导通，所述电池输出端通过所述过放保护晶体管U2与所述电芯之间形成充电回路，此时电池输出端的电压下降为大于或等于2.6V且小于2.9V，该电压低于所述手机终端的正常启动电压2.9V，因此会导致所述手机终端无法正常开机，从而一直处于充电截止状态。如图2和图3所示，在本实施例中，通过在所述过放保护晶体管U2的源极s和漏极d之间并联所述钳位二极管D1，使得在所述延迟时间内，所述电池输出端通过所述钳位二极管D1与所述电芯之间形成第一充电回路，因所述钳位二极管D1的导通电压只有0.2-0.3V，则电池输出端的电压在所述延迟时间内仍然小于3.2V，如图3中t所示，所述手机终端不会开机，而在所述延迟时间过后，所述控制芯片U1控制所述通过所述过放保护晶体管U2导通，进而通过所述第二充电回路正常为所述电池充电。
若在***充电器时，所述电芯电压大于或等于2.9V，则在所述延迟时间内，因所述钳位二极管D1的钳位作用，使得电池输出端的电压大于3.2V，触发所述手机终端开机，在开机过程中，充电截止；而在所述延迟时间过后，所述过放保护晶体管U2导通，所述电池输出端通过所述过放保护晶体管U2与所述电芯之间形成充电回路，此时即使所述电池输出端电压下降为与所述电芯电压相同，但因所述电芯电压已经大于或等于所述手机终端的正常启动电压2.9V，手机终端依然可以继续正常开机，而在所述延迟时间过后，所述控制芯片U1控制所述通过所述过放保护晶体管U2导通，进而通过所述第二充电回路正常为所述电池充电。
请参阅图4，本发明第二实施例提供一种防截止的终端充电方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S201：当电池处于过放保护状态下，控制模块检测电池输出端是否有充电电压接入；其中，在所述过放保护状态下，所述控制模块控制过放保护模块截止；
步骤S202：若是，则在一延迟时间段内，所述控制模块控制过放保护模块截止，所述充电电压通过第一充电回路为所述电芯充电；其中，所述第一充电回路包括钳位模块，所述钳位模块与所述过放保护模块并联；
步骤S203：在所述延迟时间段后，所述控制模块控制所述过放保护模块导通，所述充电电压通过第二充电回路为所述电芯充电；其中，所述第二充电回路包括所述过放保护模块。
其中，在所述延迟时间段内，所述过放保护模块截止，所述电池输出端通过所述钳位模块与所述电芯之间形成第一充电回路；在所述延迟时间段后，所述过放保护模块导通，所述电池输出端通过所述过放保护模块与所述电芯之间形成第二充电回路。
其中，所述钳位模块包括钳位二极管，所述钳位二极管具有导通电压，当所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电时，所述电池输出端的电压为所述电芯电压与所述导通电压之和；当所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电时，所述电池输出端的电压等于所述电芯电压。在本实施例中，所述钳位二极管为肖特基二极管，所述导通电压为0.2-0.3V。
其中，当所述电芯电压大于或等于2.6V且小于2.9V，且所述控制模块检测到电池输出端有充电电压接入时，则在所述延迟时间段内，所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端电压小于3.2V，在所述延迟时间段后，所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端的电压等于所述电芯电压。
其中，当所述电芯电压大于或等于2.9V，且所述控制模块检测到电池输出端有充电电压接入时，则在所述延迟时间段内，所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端电压大于或等于3.2V，在所述延迟时间段后，所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端的电压等于所述电芯电压。
可以理解，所述防截止的终端方法中各步骤的具体执行及示例还可以参照本发明第一实施例中电池保护电路的相关描述，此处不再赘述。
所述电池保护电路通过在所述过放保护模块上并联所述钳位模块，使得在所述过放保护模块截止的情况下对电池进行充电时，所述电池输出端通过所述钳位模块与所述电芯之间形成第一充电回路，从而防止因所述过放保护模块截止而导致终端无法正常开机，从而一直处于充电截止状态。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种电池保护电路，连接于电池输出端和电芯之间，用于为所述电芯提供充放电保护，其特征在于，所述电路包括控制模块、过放保护模块及钳位模块，所述控制模块与所述过放保护模块电性连接，所述过放保护模块与所述电池输出端及所述电芯电性连接，所述钳位模块与所述过放保护模块并联，所述控制模块用于控制所述过放保护模块截止或导通，当所述过放保护模块截止时，所述电池输出端通过所述钳位模块与所述电芯之间形成第一充电回路，当所述过放保护模块导通时，所述电池输出端通过所述过放保护模块与所述电芯之间形成第二充电回路。
2.如权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制模块包括控制芯片，所述控制芯片包括过放保护端口，所述过放保护模块包括过放保护晶体管，所述过放保护晶体管包括栅极、源极和漏极，所述过放保护晶体管的栅极与所述过放保护端口连接，所述过放保护晶体管的源极与所述电芯连接，所述过放保护晶体管的漏极与所述电池输出端电性连接。
3.如权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述钳位模块包括钳位二极管，所述钳位二极管的正极与所述过放保护晶体管的源极连接，所述钳位二极管的负极与所述过放保护晶体管的漏极连接。
4.如权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述电路还包括过充保护模块，所述过充保护模块包括过充保护晶体管，所述过充保护晶体管包括栅极、源极和漏极，所述控制芯片还包括过充保护端口，所述过充保护晶体管的栅极与所述过充保护端口连接，所述过充保护晶体管的源极与所述电池输出端连接，所述过充保护晶体管的漏极与所述过放保护晶体管的漏极连接。
5.一种防截止的终端充电方法，其特征在于，所述方法包括：
当电池处于过放保护状态下，控制模块检测电池输出端是否有充电电压接入；其中，在所述过放保护状态下，所述控制模块控制过放保护模块截止；
若是，则在一延迟时间段内，所述控制模块控制过放保护模块截止，所述充电电压通过第一充电回路为所述电芯充电；其中，所述第一充电回路包括钳位模块，所述钳位模块与所述过放保护模块并联；
在所述延迟时间段后，所述控制模块控制所述过放保护模块导通，所述充电电压通过第二充电回路为所述电芯充电；其中，所述第二充电回路包括所述过放保护模块。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述延迟时间段内，所述过放保护模块截止，所述电池输出端通过所述钳位模块与所述电芯之间形成第一充电回路；在所述延迟时间段后，所述过放保护模块导通，所述电池输出端通过所述过放保护模块与所述电芯之间形成第二充电回路。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钳位模块包括钳位二极管，所述钳位二极管具有导通电压，当所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电时，所述电池输出端的电压为所述电芯电压与所述导通电压之和；当所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电时，所述电池输出端的电压等于所述电芯电压。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述钳位二极管为肖特基二极管，所述导通电压为0.2-0.3V。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述电芯电压大于或等于2.6V且小于2.9V，且所述控制模块检测到电池输出端有充电电压接入时，则在所述延迟时间段内，所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端电压小于3.2V，在所述延迟时间段后，所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端的电压等于所述电芯电压。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述电芯电压大于或等于2.9V，且所述控制模块检测到电池输出端有充电电压接入时，则在所述延迟时间段内，所述充电电压通过所述第一充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端电压大于或等于3.2V，在所述延迟时间段后，所述充电电压通过所述第二充电回路为所述电芯充电，所述电池输出端的电压等于所述电芯电压。
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