CN107346912A - 一种充放电管理集成ic - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充放电管理集成IC,集成IC内部包括电阻分压模块、基准源、比较器、逻辑控制电路、充放电检测电路、Vm输出控制模块、0V充电允许/禁止模块、短路检测模块、MOS管;集成IC外部设有八个端子:Vm、BAT‑、GND、PROG、VDD、VB+、Source、BAT+。本发明的充放电管理集成IC能实现:过电压充电保护;过电压放电保护/低功耗状态;过电流放电/电池短路保护状态;0V电池充电;恒流充电电流设置端;智能温度控制;且集成IC应用电路简单。
Description
技术领域
本发明涉及半导体电子集成电路设计,具体涉及针对高精度单节锂电池恒流/恒压线性充放电控制管理的一种新型高精度充放电管理集成IC。
背景技术
目前,在应用中,锂离子电池、锂聚合物电池等充电电池,由于锂里子的不稳定特性,在充电过程中要对电压、电流进行控制,保证电池不会因为过压、过流、过充、过放等现象损坏锂电池的电芯及使用寿命,让电池有***风险。
为了避免上述风险,现应用中的厂商们设计了复杂的控制电路,以增加产品的成本、体积来规避上述风险。但在体积要求小的领域,厂商们只能使用部份保护功能,放弃大部份的保护特性。这样导致在我们的生活中电池时有***或起火等现象发生。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种充放电管理集成IC,同时解决电池在充放电过程中过压、过流、过充、过放等现象。同时简单的外部应用电路非常适合便携式设备应用,适合USB电源和适配器电源工作,内部采用防倒充电路,不需要外部隔离二极管。同时解决在小型体积产品中的保护要求,保证高精度的电池恒流恒压的充放电控制管理。
本发明采用的技术方案是:一种充放电管理集成IC,集成IC内部包括电阻分压模块、基准源、比较器、逻辑控制电路、充放电检测电路、Vm输出控制模块、0V充电允许/禁止模块、短路检测模块、MOS管;集成IC外部设有八个端子:Vm、BAT-、GND、PROG、VDD、VB+、Source、BAT+;
其BAT+端电压在过电压充电保护阈值和过电压放电保护阈值时,VM端检测电压与过电流放电保护电压阈值之间,内部充电控制和放电控制N-MOS管均导通;此时,既可以使用充电器对电池充电,也可以通过负载使电池放电;
电池充电:当VB+电池电压低于2.9V,集成IC用小电流对电池进行预充电;当电池电压超过2.9V时,采用恒流模式对电池充电;集成IC内部的智能温度控制电路在芯片的结温超过115℃时自动降低充电电流,这个功能可以使用户最大限度的利用芯片的功率处理能力,不用担心因为过热而损坏芯片或者外部元器件;这样,用户在设计充电电流时可以不用考虑最坏情况,而只是根据典型情况进行设计因为在最坏情况下,WE1688会自动减小充电电流;充电电流由外部管脚PROG的电阻值R2确定;
过电压充电保护状态:如果使BAT+端电压升高超过过电压充电保护阈值4.3V,且持续时间超过过电压充电保护延迟时间110mS,则使内部充电控制MOS端由高电平转为VM端电平,从而使内部充电控制MOS关闭,充电回路被切断,即进入过电压充电保护状态;
过电压放电保护/低功耗状态:如果电池放电使BAT+端电压降低至过电压放电保护阈值2.5V,且持续时间超过过电压放电保护延迟时间55mS,则集成IC将使放电控制MOS端由高电平转为BAT-端电平,从而使内部放电控制MOS管关闭,放电回路被“切断”,即进入过电压放电保护状态;
过电流放电/电池短路保护状态,集成IC电路的VM端电压将随放电电流的增加而升高;如果放电电流增加使VM端电压超过过电流放电保护阈值0.15V,且持续时间超过过电流放电保护延迟时间7mS,则集成IC进入过电流放电保护状态;如果放电电流进一步增加使VM端电压超过电池短路保护阈值1.36V,且持续时间超过短路延迟时间400uS,则WE1688进入电池短路保护状态。
进一步地,所述集成IC内部是由芯片封装而成,每处管脚与内部功能模块相对应:
1脚Vm脚,与内部的Vm输出控制,连接到充放电检测电路,Vm端接电阻,充放电检测电路检测到电压后,根据电压大小由控制电路来调节充电电流大小,以此来达到恒流充放电作用;
2脚BAT-,外部连接到电池的负极,内部连接在2个MOS和分压电阻上,内部由电流电压基准源与主控制电路连接,在外部与BAT+形成回路;
8脚BAT+,外部与电池的正极相连,BAT+内部与分压电阻相连,同时连接在比较器上,当BAT+上检测电压与基准源电压进行比较,根据检测到不同的电压来实现过充,过放的对电池保护作用;
7脚source,内部与双MOS相连外接电源负极;
3脚GND,为充放电管理集成IC的GND,与内部电路模块地相连;
4脚PROG内部连接到恒流源控制,外接限流电阻,检测到电压后由内部恒注源调节,达到二级输出恒流作用;
5脚VDD,IC电源供电脚;
6脚VB,内部连接主控制电路,外部连接电池正极,检测电池正极电压,当电压值达到设定值时,内部控制电路断开放电回路,实现过放和短路保护。
更进一步地,所述集成IC应用时外部设有包括5V电源、充电电流大小设置电阻R2、电流检测电阻R1、电池;
集成IC接收到5V电源后,启动VB+给BAT充电;
充电时BAT+脚检测电池电压;
当电池电压低于2.9V,电池正常充电;
BAT+脚检测电池电压大于4.3V时,电路启动过电压充电保护;
当方框1接负载时,电池通电VDD放电;
放电时当BAT+电压低于2.5V时,集成IC启动过电压放电保护;
电流检测电阻R1检测电流过,集成IC启动过电流放电保护。
本发明的优点:
本发明的充放电管理集成IC能实现:过电压充电保护;过电压放电保护/低功耗状态;过电流放电/电池短路保护状态;0V电池充电;恒流充电电流设置端;智能温度控制;且集成IC应用电路简单。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的一种充放电管理集成IC内部原理框图;
图2是本发明的一种充放电管理集成IC外部结构图;
图3是本发明的一种充放电管理集成IC具体应用原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参考图1和图2,如图1和图2所示的一种充放电管理集成IC,集成IC内部包括电阻分压模块、基准源、比较器、逻辑控制电路、充放电检测电路、Vm输出控制模块、0V充电允许/禁止模块、短路检测模块、MOS管;集成IC外部设有八个端子:Vm、BAT-、GND、PROG、VDD、VB+、Source、BAT+;
其BAT+端电压在过电压充电保护阈值和过电压放电保护阈值时,VM端检测电压与过电流放电保护电压阈值之间,内部充电控制和放电控制N-MOS管均导通;此时,既可以使用充电器对电池充电,也可以通过负载使电池放电;
电池充电:当VB+电池电压低于2.9V,集成IC用小电流对电池进行预充电;当电池电压超过2.9V时,采用恒流模式对电池充电;集成IC内部的智能温度控制电路在芯片的结温超过115℃时自动降低充电电流,这个功能可以使用户最大限度的利用芯片的功率处理能力,不用担心因为过热而损坏芯片或者外部元器件;这样,用户在设计充电电流时可以不用考虑最坏情况,而只是根据典型情况进行设计因为在最坏情况下,WE1688会自动减小充电电流;充电电流由外部管脚PROG的电阻值R2确定;
过电压充电保护状态:如果使BAT+端电压升高超过过电压充电保护阈值4.3V,且持续时间超过过电压充电保护延迟时间110mS,则使内部充电控制MOS端由高电平转为VM端电平(低电平),从而使内部充电控制MOS关闭,充电回路被切断,即进入过电压充电保护状态;
过电压放电保护/低功耗状态:如果电池放电使BAT+端电压降低至过电压放电保护阈值2.5V,且持续时间超过过电压放电保护延迟时间55mS,则集成IC将使放电控制MOS端由高电平转为BAT-端电平(低电平),从而使内部放电控制MOS管关闭,放电回路被“切断”,即进入过电压放电保护状态;
过电流放电/电池短路保护状态,集成IC电路的VM端电压将随放电电流的增加而升高;如果放电电流增加使VM端电压超过过电流放电保护阈值0.15V,且持续时间超过过电流放电保护延迟时间7mS,则集成IC进入过电流放电保护状态;如果放电电流进一步增加使VM端电压超过电池短路保护阈值1.36V,且持续时间超过短路延迟时间400uS,则WE1688进入电池短路保护状态。
充放电管理集成IC WE1688内部是由芯片封装而成,每处管脚与内部功能模块一一对应:
1脚为Vm脚,与内部的Vm输出控制,连接到充放电检测电路,Vm端接电阻,充放电检测电路检测到电压后,根据电压大小由控制电路来调节充电电流大小,以此来达到恒流充放电作用。
2脚为BAT-,外部连接到电池的负极,内部连接在2个MOS和分压电阻上,内部由电流电压基准源与主控制电路连接,在外部与BAT+形成回路。
8脚BAT+,外部与电池的正极相连,BAT+内部与分压电阻相连,同时连接在比较器上,当BAT+上检测电压与基准源电压进行比较。根据检测到不同的电压来实现过充,过放的对电池保护作用。
7脚source内部与双MOS相连外接电源负极。
3脚GND,WE1688的GND,内部电路模块地相连。
4脚PROG内部连接到恒流源控制,外接限流电阻,检测到电压后由内部恒注源调节,达到二级输出恒流作用。
5脚VDD,IC电源供电脚。
6脚VB内部连接主控制电路,外部连接电池正极,检测电池正极电压,当电压值达到设定值时,内部控制电路断开放电回路,实现过放和短路保护。
参考图3,如图3所示,所述集成IC应用时外部设有包括5V电源、充电电流大小设置电阻R2、电流检测电阻R1、电池;
集成IC接收到5V电源后,启动VB+给BAT充电;
充电时BAT+脚检测电池电压;
当电池电压低于2.9V,电池正常充电;
BAT+脚检测电池电压大于4.3V时,电路启动过电压充电保护;
当方框1接负载时,电池通电VDD放电;
放电时当BAT+电压低于2.5V时,集成IC启动过电压放电保护;
电流检测电阻R1检测电流过,集成IC启动过电流放电保护。
方框1中是接入5V电源。
WE1688接收到5V电源后,启动VB+给BAT充电。
方框2是设置充电电流大小。
充电时BAT+脚检测电池电压。
当电池电压低于2.9V,电池正常充电。
BAT+脚检测电池电压大于4.3V时,电路启动过电压充电保护。
当方框1接负载(灯泡)时,方框4电池通电VDD放电。
放电时当BAT+电压低于2.5V时,WE1688启动过电压放电保护。
方框3检测电流过,WE1688启动过电流放电保护。
本发明的充放电管理集成IC是一款高精度的单节锂电池充电、放电控制电路,它可以实现高精度过压充电保护、过电压放电保护、过电流放电保护等功能。集成IC包括单节锂离子电池恒流/恒压线性充电器,内部采用防倒充电路,不需要外部隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节,以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。产品内部集成了阻容(RC)器件、功率晶体管、MOS管,充电电流可以用外部电阻设定,不需要另加阻流二极管和电流检测电阻。芯片内部的高精度电压基准源、误差放大器和电阻分压网络确保电池端调制电压的精度在1%以内,满足锂离子电池和锂聚合物电池的要求。使其外部无需任何器件。
本发明的充放电管理集成IC能实现:过电压充电保护;过电压放电保护/低功耗状态;过电流放电/电池短路保护状态;0V电池充电;恒流充电电流设置端;智能温度控制;且集成IC应用电路简单。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种充放电管理集成IC,其特征在于,集成IC内部包括电阻分压模块、基准源、比较器、逻辑控制电路、充放电检测电路、Vm输出控制模块、0V充电允许/禁止模块、短路检测模块、MOS管;集成IC外部设有八个端子:Vm、BAT-、GND、PROG、VDD、VB+、Source、BAT+;
其BAT+端电压在过电压充电保护阈值和过电压放电保护阈值时,VM端检测电压与过电流放电保护电压阈值之间,内部充电控制和放电控制N-MOS管均导通;此时,既可以使用充电器对电池充电,也可以通过负载使电池放电;
电池充电:当VB+电池电压低于2.9V,集成IC用小电流对电池进行预充电;当电池电压超过2.9V时,采用恒流模式对电池充电;集成IC内部的智能温度控制电路在芯片的结温超过115℃时自动降低充电电流,这个功能可以使用户最大限度的利用芯片的功率处理能力,不用担心因为过热而损坏芯片或者外部元器件;这样,用户在设计充电电流时可以不用考虑最坏情况,而只是根据典型情况进行设计因为在最坏情况下,WE1688会自动减小充电电流;充电电流由外部管脚PROG的电阻值R2确定;
过电压充电保护状态:如果使BAT+端电压升高超过过电压充电保护阈值4.3V,且持续时间超过过电压充电保护延迟时间110mS,则使内部充电控制MOS端由高电平转为VM端电平,从而使内部充电控制MOS关闭,充电回路被切断,即进入过电压充电保护状态;
过电压放电保护/低功耗状态:如果电池放电使BAT+端电压降低至过电压放电保护阈值2.5V,且持续时间超过过电压放电保护延迟时间55mS,则集成IC将使放电控制MOS端由高电平转为BAT-端电平,从而使内部放电控制MOS管关闭,放电回路被“切断”,即进入过电压放电保护状态;
过电流放电/电池短路保护状态,集成IC电路的VM端电压将随放电电流的增加而升高;如果放电电流增加使VM端电压超过过电流放电保护阈值0.15V,且持续时间超过过电流放电保护延迟时间7mS,则集成IC进入过电流放电保护状态;如果放电电流进一步增加使VM端电压超过电池短路保护阈值1.36V,且持续时间超过短路延迟时间400uS,则WE1688进入电池短路保护状态。
2.根据权利要求1所述的充放电管理集成IC,其特征在于,所述集成IC内部是由芯片封装而成,每处管脚与内部功能模块相对应:
1脚Vm脚,与内部的Vm输出控制,连接到充放电检测电路,Vm端接电阻,充放电检测电路检测到电压后,根据电压大小由控制电路来调节充电电流大小,以此来达到恒流充放电作用;
2脚BAT-,外部连接到电池的负极,内部连接在2个MOS和分压电阻上,内部由电流电压基准源与主控制电路连接,在外部与BAT+形成回路;
8脚BAT+,外部与电池的正极相连,BAT+内部与分压电阻相连,同时连接在比较器上,当BAT+上检测电压与基准源电压进行比较,根据检测到不同的电压来实现过充,过放的对电池保护作用;
7脚source,内部与双MOS相连外接电源负极;
3脚GND,为充放电管理集成IC的GND,与内部电路模块地相连;
4脚PROG内部连接到恒流源控制,外接限流电阻,检测到电压后由内部恒注源调节,达到二级输出恒流作用;
5脚VDD,IC电源供电脚;
6脚VB,内部连接主控制电路,外部连接电池正极,检测电池正极电压,当电压值达到设定值时,内部控制电路断开放电回路,实现过放和短路保护。
3.根据权利要求1所述的充放电管理集成IC,其特征在于,所述集成IC应用时外部设有包括5V电源、充电电流大小设置电阻R2、电流检测电阻R1、电池;
集成IC接收到5V电源后,启动VB+给BAT充电;
充电时BAT+脚检测电池电压;
当电池电压低于2.9V,电池正常充电;
BAT+脚检测电池电压大于4.3V时,电路启动过电压充电保护;
当方框1接负载时,电池通电VDD放电;
放电时当BAT+电压低于2.5V时,集成IC启动过电压放电保护;电流检测电阻R1检测电流过,集成IC启动过电流放电保护。
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GR01 | Patent grant | ||
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