CN108808770B - 电池保护电路、内置电池的装置及其电池通断控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了电池保护电路、内置电池的装置及其电池通断控制方法，用以防止电池过放以及保证内置电池的产品的运输安全。本申请实施例提供的一种电池保护电路，该电路包括：开关模块、以及控制模块；所述控制模块与电压输入端连接，所述控制模块用于：当所述电压输入端输入第一电压时，控制所述开关模块关闭；当所述电压输入端输入第二电压时控制所述开关模块打开；所述第一电压与所述第二电压不相等；所述开关模块与电池和主电路板连接，当所述开关模块打开时，所述电池为所述主电路板供电。

Description

电池保护电路、内置电池的装置及其电池通断控制方法

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及电池保护电路、内置电池的装置及其电池通断控制方法。

背景技术

现有技术在内置锂电池的设备中，如图1所示，锂电池1直接与设备主电路板2的电源管理芯片3直接连接，也就是说只要锂电池1有电，电源管理芯片2内部的部分电路已经上电再进行工作，对于内置锂电池的设备，开机键4与电源管理芯片2连接，一般需要长按开机键4使设备开机或者唤醒设备。在设备运输过程中，可能会出现因振动造成开机键误触发使设备开机，从而导致设备工作发热或者产生射频信号，例如当设备出厂后经航空运输的过程中，会影响运输安全。此外，锂电池和电源管理芯片直接连接还会导致锂电池过放，影响电池性能。

综上，现有技术锂电池与电源管理芯片的连接方式容易影响运输安全，以及影响电池性能。

发明内容

本申请实施例提供了电池保护电路、内置电池的装置及其电池通断控制方法，用以防止电池过放以及保证内置电池的产品的运输安全。

本申请实施例提供的一种电池保护电路，该电路包括：开关模块、以及控制模块；所述控制模块与电压输入端连接；

所述控制模块用于：当所述电压输入端输入第一电压时，控制所述开关模块关闭；当所述电压输入端输入第二电压时控制所述开关模块打开；所述第一电压与所述第二电压不相等；

所述开关模块与电池和主电路板连接，当所述开关模块打开时，所述电池为所述主电路板供电。

本申请实施例提供的电池保护电路，控制模块可以根据输入电压的不同来控制开关模块的打开或者关闭，当电池和主电路板之间设置有本申请实施例提供的电池保护电路，从而可以通过人为的输入不同电压来控制开关模块的打开、关闭，进而控制电池与主电路板之间的通断。从而当主电路板不需要工作的情况下，可以通过输入第一电压使得电池保护电路中的控制模块控制开关模块关闭来使得电池无法为主电路板供电，不会导致电池电量过放，从而保证电池的性能；并且当本申请实施例提供的电池保护电路应用于内置电池的装置，在装置出厂之后到达用户之前，只要在运输之前输入第一电压，将开关模块关闭，由于没有电压输入，即便发生振动误触发开机键，开关模块也不会打开，即电池不会给主电路板供电，装置也不会开机，从而可以在防止电池过放的同时，避免电池与主电路板连接造成的工作发热或产生射频信号，从而可以保证产品运输安全。

可选地，所述控制模块包括：与电压输入端连接的控制器、以及与所述控制器和所述开关模块连接的可编程模块；

所述控制器用于：当所述电压输入端输入所述第一电压时，对所述可编程模块进行编程，控制所述开关模块关闭；当所述电压输入端输入第二电压时，对所述可编程模块进行编程，控制所述开关模块打开。

可选地，所述可编程模块包括：与所述控制器连接的第一一次性可编程器件和第二一次性可编程器件、以及异或运算模块；

所述异或运算模块的第一输入端与所述第一一次性可编程器件连接；所述异或运算模块的第二输入端与所述第二一次性可编程器件连接；所述异或运算模块的输出端与所述开关模块连接；

所述异或运算模块用于：当异或运算结果为0时输出控制所述开关模块打开的第一电压信号，当异或运算结果为1时输出将所述开关模块关闭的第二电压信号。

可选地，所述控制器具体用于：当所述电压输入端首次输入所述第一电压时，对所述第一一次性可编程器件进行编程，使所述第一一次性可编程器件输出1；所述控制器还用于：在对所述第一一次性可编程器件进行编程之后，当所述电压输入端首次输入所述第二电压时，对所述第二一次性可编程器件进行编程，使所述第二一次性可编程器件输出1。

可选地，所述开关模块包括金属氧化物半导体场效应晶体管。

可选地，所述金属氧化物半导体场效应晶体管为P型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述P型金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述控制模块连接，所述P型金属氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述电池连接，所述P型金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述主电路板连接；所述第一电压大于所述第二电压。

可选地，所述电路还包括在电压输入端和所述控制器之间的电压转换模块，用于将输入电压转换为所述控制器工作范围的电压。

可选地，所述控制器包括下列之一或组合：单片机、现场可编程门阵列。

本申请实施例提供的一种内置电池的装置，包括本申请实施例提供的上述电池保护电路、电池、以及主电路板。

可选地，所述电池为括锂电池。

本申请实施例提供的一种上述装置中电池的通断控制方法，该方法包括：

从所述电压输入端输入所述第一电压，所述控制模块控制所述开关模块关闭；

从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制模块控制所述开关模块打开。

可选地，当所述控制模块包括控制器、第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件以及异或运算模块，且当所述第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件均未编程时，从所述电压输入端输入所述第一电压，所述控制模块控制所述开关模块关闭具体包括：

从所述电压输入端输入所述第一电压，所述控制器对所述第一一次性可编程器件编程，使得异或运算模块运算结果为1并输出第二电压信号，控制所述开关模块关闭。

可选地，所述控制器对所述第一一次性可编程器件编程，使得异或运算模块运算结果为1并输出第二电压信号，控制所述开关模块关闭之后，从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制模块控制所述开关模块打开具体包括：

从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制器对所述第二一次性可编程器件编程，使得异或运算模块运算结果为0并输出第一电压信号，控制所述开关模块打开。

可选地，当所述控制模块包括控制器、第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件以及异或运算模块，且当所述第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件均未编程时，从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制模块控制所述开关模块打开具体包括：

从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制器控制所述第一一次性可编程器件和所述第二一次性可编程器件保持未编程状态，使得所述异或运算模块运算结果为0，所述控制模块输出第一电压信号，控制所述开关模块打开。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为现有技术锂电池与电源管理芯片连接的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种与电池和主电路板连接的电池保护电路的示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种与电池和主电路板连接的电池保护电路的示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种与电池和主电路板连接的电池保护电路的示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种与电池和主电路板连接的电池保护电路的示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种与电池和主电路板连接的电池保护电路的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种内置电池装置中电池通断控制方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了本申请实施例提供的一种电池保护电路，如图2所示，该电池保护电路a包括：开关模块7、以及控制模块8；所述控制模块8与电压输入端V_in连接；

所述控制模块8用于：当所述电压输入端V_in输入第一电压时，控制所述开关模块7关闭；当所述电压输入端V_in输入第二电压时控制所述开关模块7打开；所述第一电压与所述第二电压不相等；

图2中电池保护电路a设置在电池5和主电路板6之间且与电池5和主电路板6连接，其中，所述开关模块7与电池5和主电路板6连接，当所述开关模块7打开时，所述电池5为所述主电路板6供电。

本申请实施例提供的电池保护电路，控制模块可以根据输入电压的不同来控制开关模块的打开或者关闭，当电池和主电路板之间设置有本申请实施例提供的电池保护电路，从而可以通过人为的输入不同电压来控制开关模块的打开、关闭，进而控制电池与主电路板之间的通断。这样当主电路板不需要工作的情况下，可以通过输入第一电压使得电池保护电路中的控制模块控制开关模块关闭来使得电池无法为主电路板供电，不会导致电池电量过放，从而保证电池的性能；并且当本申请实施例提供的电池保护电路应用于内置电池的装置，在装置出厂之后到达用户之前，只要在运输之前输入第一电压，控制模块将开关模块关闭，在运输过程中，由于没有电压输入，即便发生振动误触发开机键，开关模块也不会打开，即电池保护电路保持开关模块关闭使得电池不会给主电路板供电，包括本申请实施例提供的电池保护电路的内置电池的装置也不会开机，从而可以在防止电池过放的同时，避免电池与主电路板连接造成的工作发热或产生射频信号，从而可以保证产品运输安全。

需要说明的是，第一电压和第二电压可以根据实际情况进行设置，由于输入第二电压时，控制模块控制开关打开使得电池为主电路板供电，输入第一电压是控制模块控制开关关闭，电池和主电路板均未工作，则第二电压可以是使得电池和主电路板正常工作的电压，而第一电压可以是与电池和主电路板正常工作电压不同的电压；第一电压可以大于第二电压，第一电压也可以小于第二电压。

可选地，如图3所示，本申请实施例提供的电池保护电路a中，所述控制模块8包括：与所述电压输入端V_in连接的控制器9、以及与所述控制器9和所述开关模块7连接的可编程模块10；

所述控制器9用于：当所述电压输入端V_in输入所述第一电压时，对所述可编程模块10编程，控制所述开关模块7关闭；当所述电压输入端V_in输入第二电压时，对所述可编程模块10进行编程，控制所述开关模块7打开。

需要说明的是，可编程模块例如可以包括可编程器件，可编程器件分为可多次编程器件一次性可编程器件(One Time Programmable，OTP)，可多次编程器件，执行擦除，烧写，校验，编程之后芯片执行新烧写的代码逻辑程序；一次性可编程器件，只可编程一次，一次编程之后将芯片内部器件破坏，无法恢复，无法重新编程。

可选地，如图4所示，所述可编程模块10包括：与所述控制器9连接的第一OTP器件11和第二OTP器件12、以及异或运算模块13；

所述异或运算模块13的第一输入端与所述第一OTP器件11连接；所述异或运算模块13的第二输入端与所述第二OTP器件12连接；所述异或运算模块13的输出端与所述开关模块7连接；

所述异或运算模块13用于：当异或(exclusive OR，XOR)运算结果为0时输出控制所述开关模块7打开的第一电压信号，当异或运算结果为1时输出将所述开关模块7关闭的第二电压信号。

需要说明的是，XOR运算，至少包括两个输入，两个输入相同为假，两个输入不同为真，当两个输入相同时XOR运算输出为0，当两个输入不同时XOR运算输出为1。所述异或运算模块例如可以包括异或门电路，则第一电压信号为低电平信号，第二电压信号为高电平信号，即需要满足第一电压大于第二电压，例如第一电压为9伏，第二电压为5伏。异或运算模块还可包括三极管，用于实现电平转换。

可选地，所述控制器具体用于：当所述电压输入端首次输入所述第一电压时，对所述第一OTP器件进行编程，使所述第一OTP器件输出1；所述控制器还用于：在对所述第一一次性可编程器件进行编程之后，当所述电压输入端首次输入所述第二电压时，对所述第二OTP器件进行编程，使所述第二OTP器件输出1。

可选地，所述开关模块包括金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOS管)。

可选地，如图5所示，开关模块包括的MOS管为P-MOS管14，所述P-MOS管14的栅极G与所述控制模块中的异或运算模块13连接，所述P-MOS管14的源极S与电池5连接，所述P-MOS管的漏极D与主电路板6连接。当P-MOS管的栅极输入低电平(即当栅极和源极之间的电压Vgs<临界电压Vt)时，P-MOS管导通，P-MOS管的栅极输入高电平时，P-MOS管断开。

接下来以如图5所示的电池保护电路为例，对本申请实施例提供的电池保护电路的工作原理进行说明，其中，第一电压为9伏，第二电压为5伏。

具体地，当第一OTP器件和第二OTP器件均未编程时，XOR运算结果为0，XOR运算模块输出第一电压信号，P-MOS管Vgs满足导通条件，P-MOS管打开，电池为主电路板供电。此时可以对该电路进行供电测试的阶段，例如制造商可以在内置电池的设备出厂前对设备进行检测。当测试完毕、主电路板不需要工作时，例如需要对包括本申请实施例提供的电池保护电路的设备进行运输，输入第一电压，例如电压输入端连接标准9伏充电器，控制器对第一OTP器件进行编程，而第二OTP器件仍未编程，XOR运算结果为1，输出第二电压信号，P-MOS管的栅极和源极之间的电压(Vgs)不满足导通条件，P-MOS管关闭，电池和主电路板未导通，主电路板不工作。而当用户获得设备，并需要使用设备，输入第二电压，例如电压输入端连接标准5伏充电器，控制器对所述第二OTP器件进行编程，使所述第二OTP器件输出1，此时第一OTP器件和第二OTP器件均已编程，均输出1，XOR运算结果为0，输出第一电压信号，P-MOS管的栅极和源极之间的电压(Vgs)满足导通条件，P-MOS管打开，电池为主电路板供电，用户可以正常使用设备。

可选地，所述控制器包括下列之一或组合：单片机、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)。

需要说明的是，本申请实施例提供的控制器，需要将输入电压转换为所述控制器工作范围的电压，可选地，所述电路还包括在电压输入端和所述控制器之间的电压转换模块，用于将输入电压转换为所述控制器工作范围的电压。如图6所示，电压转换模块例如可以包括：第一电阻15、第二电阻16、模数转换模器(Analog-to-Digital Converter，ADC)17。第一电阻15的第一端与电压输入端连接，第一电阻15的第二端与第二电阻16的第一端和ADC 17的输入端连接，第二电阻16的第一端还与ADC 17连接，第二电阻16的第二端接地，ADC的输出端与控制器9的输入端连接。

本申请实施例提供的一种内置电池的装置，包括本申请实施例提供的上述电池保护电路、电池、以及主电路板。

可选地，所述电池为锂电池。

可选地，主电路板包括电源管理芯片。

本申请实施例提供的内置电池的装置，例如可以是手机、平板电脑等装置。

基于同一构思，本申请实施例还提供了一种控制上述装置中电池的通断控制方法，如图7所示，该方法包括：

S701、从所述电压输入端输入所述第一电压，所述控制模块控制所述开关模块关闭；

S702、从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制模块控制所述开关模块打开。

可选地，当所述控制模块包括控制器、第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件以及异或运算模块，且当所述第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件均未编程时，从所述电压输入端输入所述第一电压，所述控制模块控制所述开关模块关闭具体包括：

从所述电压输入端输入所述第一电压，所述控制器对所述第一一次性可编程器件编程，使得异或运算模块运算结果为1并输出第二电压信号，控制所述开关模块关闭。

可选地，所述控制器对所述第一一次性可编程器件编程，使得异或运算模块运算结果为1并输出第二电压信号，控制所述开关模块关闭之后，从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制模块控制所述开关模块打开具体包括：

从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制器对所述第二一次性可编程器件编程，使得异或运算模块运算结果为0并输出第一电压信号，控制所述开关模块打开。

可选地，当所述控制模块包括控制器、第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件以及异或运算模块，且当所述第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件均未编程时，从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制模块控制所述开关模块打开具体包括：

从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制器控制所述第一一次性可编程器件和所述第二一次性可编程器件保持未编程状态，使得所述异或运算模块运算结果为0，所述控制模块输出第一电压信号，控制所述开关模块打开。

综上所述，本申请实施例提供的电池保护电路、内置电池的装置以及内置锂电池的装置中电池通断的控制方法，控制模块可以根据输入电压的不同来控制开关模块的打开或者关闭，当电池和主电路板之间设置有本申请实施例提供的电池保护电路、且开关模块与电池和主电路板连接时，从而可以通过人为的输入不同电压来控制开关模块的打开、关闭，从而来控制电池与主电路板之间的通断。从而当电池保护电路中主电路板不需要工作的情况下，可以通过输入第一电压使得电池保护电路中的控制模块控制开关模块关闭来使得电池无法为主电路板供电，不会导致电池电量过放，从而保证电池的性能；并且当内置电池的装置包括电池保护电路，当装置出厂后需要运输的情况，只要在产品运输之前输入第一电压，将开关模块关闭，在装置运输过程中，由于没有电压输入，即便发生振动误触发开机键，开关模块也不会打开，即电池不会给主电路板主电路板供电，内置电池的装置也不会开机，从而可以在防止电池过放的同时，避免电池与主电路板连接造成的工作发热或者产生射频信号，从而可以保证产品运输安全。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种电池保护电路，其特征在于，该电路包括：开关模块、以及控制模块；所述控制模块与电压输入端连接；

所述控制模块用于：当所述电压输入端输入第一电压时，控制所述开关模块关闭；当所述电压输入端输入第二电压时控制所述开关模块打开；所述第一电压与所述第二电压不相等；

所述开关模块与电池和主电路板连接，当所述开关模块打开时，所述电池为所述主电路板供电；

所述电池的输入端与所述电压输入端连接；

所述控制模块包括：与所述电压输入端连接的控制器、以及与所述控制器和所述开关模块连接的可编程模块；

所述控制器用于：当所述电压输入端输入所述第一电压时，对所述可编程模块进行编程，控制所述开关模块关闭；当所述电压输入端输入第二电压时，对所述可编程模块进行编程，控制所述开关模块打开；

所述可编程模块包括：与所述控制器连接的第一一次性可编程器件和第二一次性可编程器件、以及异或运算模块；

所述异或运算模块的第一输入端与所述第一一次性可编程器件连接，所述异或运算模块的第二输入端与所述第二一次性可编程器件连接，所述异或运算模块的输出端与所述开关模块连接；

所述异或运算模块用于：当异或运算结果为0时输出控制所述开关模块打开的第一电压信号，当异或运算结果为1时输出将所述开关模块关闭的第二电压信号。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制器具体用于：当所述电压输入端首次输入所述第一电压时，对所述第一一次性可编程器件进行编程，使所述第一一次性可编程器件输出1；所述控制器还用于：在对所述第一一次性可编程器件进行编程之后，当所述电压输入端首次输入所述第二电压时，对所述第二一次性可编程器件进行编程，使所述第二一次性可编程器件输出1。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关模块包括金属氧化物半导体场效应晶体管。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述金属氧化物半导体场效应晶体管为P型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述P型金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述控制模块连接，所述P型金属氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述电池连接，所述P型金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述主电路板连接；所述第一电压大于所述第二电压。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括在电压输入端和所述控制器之间的电压转换模块，用于将输入电压转换为所述控制器工作范围的电压。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制器包括下列之一或组合：单片机、现场可编程门阵列。

7.一种内置电池的装置，其特征在于，包括根据权利要求1～6任一项所述的电池保护电路、电池、以及主电路板。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电池为锂电池。

9.一种根据权利要求7或8所述的装置中电池的通断控制方法，其特征在于，该方法包括：

从所述电压输入端输入所述第一电压，所述控制模块控制所述开关模块关闭；

从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制模块控制所述开关模块打开。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述控制模块包括控制器、第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件以及异或运算模块，且当所述第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件均未编程时，从所述电压输入端输入所述第一电压，所述控制模块控制所述开关模块关闭具体包括：

从所述电压输入端输入所述第一电压，所述控制器对所述第一一次性可编程器件编程，使得异或运算模块运算结果为1并输出第二电压信号，控制所述开关模块关闭。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制器对所述第一一次性可编程器件编程，使得异或运算模块运算结果为1并输出第二电压信号，控制所述开关模块关闭之后，从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制模块控制所述开关模块打开具体包括：

从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制器对所述第二一次性可编程器件编程，使得异或运算模块运算结果为0并输出第一电压信号，控制所述开关模块打开。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述控制模块包括控制器、第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件以及异或运算模块，且当所述第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件均未编程时，从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制模块控制所述开关模块打开具体包括：

从所述电压输入端输入所述第二电压，所述控制器控制所述第一一次性可编程器件和所述第二一次性可编程器件保持未编程状态，使得所述异或运算模块运算结果为0，所述控制模块输出第一电压信号，控制所述开关模块打开。

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