CN114243870A - 过放保护电路、电池保护板和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种过放保护电路、电池保护板和电子设备，电路包括：第一端用于连接电池的正极耳，第二端用于连接电池的负极耳；第三端和第四端用于连接用电电路；第五端和第六端分别用于对应连接电池电量采集电路的第一端和第二端；过放保护电路的第一端连接过放保护电路的第三端和第五端；过放保护电路的第二端连接第一开关的第一端，第一开关的第二端分别连接过放保护电路的第四端和第六端；第一控制模块连接第一开关的第一控制端，第一控制模块用于：电子设备关机后，在电池的电压低于预设第一电压阈值时，控制第一开关关断，在电池的电压不低于预设第一电压阈值时，控制第一开关导通。本申请能够缓解电子设备关机后的电池漏电问题。

Description

过放保护电路、电池保护板和电子设备

技术领域

本申请涉及充放电技术领域，特别涉及一种过放保护电路、电池保护板和电子设备。

背景技术

电子设备（例如，手机）在关机后，电子设备中的用电电路仍然作为阻抗存在，导致电池漏电。如果漏电时间足够长，会导致电池过度放电，进而容易导致电池损坏。

发明内容

本申请提供了一种过放保护电路和电子设备，能够缓解电子设备关机后的电池漏电问题，减少电子设备关机后的电池电量消耗。

第一方面，本申请实施例提供一种过放保护电路，应用于电子设备，电子设备包括电池以及用电电路，用电电路包括：电池电量采集电路，电池电量采集电路的第一端和第二端用于进行电池的电量采样，第二端通过稳压管接地，过放保护电路包括：

过放保护电路的第一端用于连接电池的正极耳，第二端用于连接电池的负极耳；过放保护电路的第三端和第四端用于连接用电电路，为用电电路供电；过放保护电路的第五端和第六端分别用于对应连接电池电量采集电路的第一端和第二端；

过放保护电路的第一端连接过放保护电路的第三端，还连接过放保护电路的第五端；

过放保护电路的第二端连接第一开关的第一端，第一开关的第二端分别连接过放保护电路的第四端和第六端；

第一控制模块连接第一开关的第一控制端，第一控制模块用于：电子设备关机后，在电池的电压低于预设第一电压阈值时，控制第一开关关断，在电池的电压不低于预设第一电压阈值时，控制第一开关导通。

该电路中，电子设备关机后，第一控制模块在电池的电压低于预设第一电压阈值时，控制第一开关关断，电池与用电电路之间的通路断开，电池停止为用电电路供电，实现电池的过放保护，从而缓解电子设备关机后的电池漏电问题，减少电子设备关机后的电池电量消耗。

在一种可能的实现方式中，过放保护电路还包括：第二开关和第二控制模块，其中，

第二控制模块连接第二开关的第一控制端，第二控制模块用于：电子设备关机后，在电池的电压低于预设第一电压阈值时，控制第二开关关断，在电池的电压不低于预设第一电压阈值时，控制第二开关导通；

第一开关的第二端连接过放保护电路的第四端，包括：第一开关的第二端连接第二开关的第一端，第二开关的第二端连接过放保护电路的第四端。

在一种可能的实现方式中，过放保护电路还包括：第三开关和第三控制模块，其中，

第三控制模块连接第三开关的第一控制端，第三控制模块用于：电子设备关机后，在电池的电压低于预设第一电压阈值时，控制第三开关关断，在电池的电压不低于预设第一电压阈值时，控制第三开关导通；

第一开关的第二端分别连接过放保护电路的第四端和第六端，包括：第一开关的第二端连接第三开关的第一端，第三开关的第二端分别连接过放保护电路的第四端和第六端。

在一种可能的实现方式中，第一开关的第二端连接过放保护电路的第六端，包括：

第一开关的第二端通过一电阻连接过放保护电路的第六端。

在一种可能的实现方式中，过放保护电路的第一端连接过放保护电路的第五端，包括：

过放保护电路的第一端通过一电阻连接过放保护电路的第五端。

在一种可能的实现方式中，第一控制模块包括：

第一控制模块的第一端连接过放保护电路的第一端，第二端连接第一开关的控制端；

第一控制模块用于：在第一端的电压低于预设第一电压阈值时，通过第二端向第一开关的控制端输出第一电压信号，第一电压信号用于控制第一开关关断；在第一端的电压不低于预设第一电压阈值时，通过第二端向第一开关的控制端输出第二电压信号，第二电压信号用于控制第一开关导通。

在一种可能的实现方式中，第一开关包括：开关管，开关管的控制端作为第一开关的控制端。

在一种可能的实现方式中，第一控制模块的第一端连接过放保护电路的第一端，包括：

第一控制模块的第一端通过一电阻连接过放保护电路的第一端。

在一种可能的实现方式中，第一电压阈值为2.4V。

第二方面，本申请实施例提供一种电池保护板，应用于电子设备，电子设备包括电池以及用电电路，用电电路包括：电池电量采集电路，电池电量采集电路的第一端和第二端用于进行电池的电量采样，第二端通过稳压管接地，电池保护板包括第一方面任一项的过放保护电路。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：电池以及用电电路，用电电路包括：电池电量采集电路，电池电量采集电路的第一端和第二端用于进行电池的电量采样，第二端通过稳压管接地；电子设备还包括：第一方面任一项的过放保护电路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。

图1为本申请实施例提供的电子设备的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电子设备中电池漏电的一种原理示意图；

图3为本申请实施例提供的过放保护电路的一种结构示意图；

图4为本申请实施例图3所示过放保护电路的过放保护原理示意图；

图5为本申请实施例提供的过放保护电路的另一种结构示意图；

图6A为本申请实施例提供的过放保护电路的又一种结构示意图；

图6B为本申请实施例提供的过放保护电路的第四种结构示意图；

图7为本申请实施例提供的电子设备的另一种结构示意图；

图8为本申请实施例提供的电子设备中电池漏电的另一种原理示意图；

图9为本申请实施例提供的过放保护电路的第五种结构示意图；

图10为本申请图9所示过放保护电路的工作原理示意图；

图11为本申请实施例提供的过放保护电路的第六种结构示意图；

图12为本申请实施例提供的过放保护电路的第七种结构示意图。

具体实施方式

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。

为了对电池进行保护，电子设备（例如，手机）中一般为电池设置有电池保护板。如图1所示，以电池包括正极耳B+和负极耳B-两个极耳为例，电池保护板的N+管脚和N-管脚分别对应连接电池的正极耳B+和负极耳B-；电池保护板的P+管脚和P-管脚分别作为电池保护板的正极和负极，连接电子设备的用电电路，从而，电池可以经由电池保护板的P+管脚和P-管脚为用电电路提供电能。

电子设备在关机后，电子设备中的用电电路仍然作为阻抗存在，其可以等效为如图2中所示的接地电阻R，从而在电池的正负极耳之间形成如图2所示的用电通路，导致电池漏电。如果漏电时间足够长，会导致电池过度放电，进而容易导致电池损坏。

为了解决电子设备关机后电池由于漏电导致的过度放电问题，在一个实施例中，可以在电池保护板中设置针对于电池的过放保护电路。

如图3所示，该过放保护电路包括：在电池保护板的N-管脚与电池保护板的P-管脚之间设置开关K1，并且，在电池保护板中为开关K1设置控制模块1；控制模块1用于：电子设备关机后，在电池的电压不小于预设过放电压阈值（例如，2.4V）时，控制开关K1导通，在电池的电压小于预设过放电压阈值（例如，2.4V）时，控制开关K1关断。从而，如图4所示，在电子设备关机的情况下，电池的电压降低到过放电压阈值后，开关K1关断，从而断开电池与用电电路之间的通路，以达到防止电池继续通过该通路为用电电路供电的目的，也即达到防止电池继续漏电的目的，实现电池的过放保护。

可选地，控制模块1可以连接电池保护板的N+管脚，对电池保护板的N+管脚的电压进行采样，由于N+管脚连接电池正极耳，因此，控制模块1对N+管脚的电压进行采样，也即是对电池电压进行采样，从而得到的采样电压也即是电池电压，控制模块1可以在电子设备关机后根据采样电压进行开关K1的上述控制。

可选地，控制模块1可以通过芯片配合电子元器件实现，开关K1可以通过MOS管等开关管或者开关管的组合实现。例如图5所示的过放保护电路中：

控制模块1可以包括：控制芯片51、电阻R1~R4、电容C1~C3，控制芯片51包括以下管脚：VDD管脚、VSS管脚、CS管脚、V-管脚、DO管脚以及CO管脚，其中，VDD管脚是电源电压管脚，VSS管脚是接地管脚，CS管脚是电流采样管脚，V-管脚是过流/短路保护电压检测管脚，DO管脚和CO管脚是数字信号输出管脚。

开关K1可以包括：S1管脚、S2管脚、G1管脚和G2管脚，其中，G1管脚和G2管脚是控制管脚，用于导通或者断开开关52中S1管脚与S2管脚之间的电路。

可选地，开关K1可以通过反向串联的2个NMOS管实现，G1管脚和G2管脚分别是2个NMOS管的栅极，此时，G1管脚和G2管脚接收到高电平信号时，开关K1中S1管脚和S2管脚之间的电路导通，G1管脚和G2管脚中至少一个管脚接收到低电平信号时，开关K1中S1管脚和S2管脚之间的电路断开。

需要说明的是，图5中为了配合控制模块1实现过热保护、短路保护等功能，因此，开关K1以包括2个控制管脚为例，在其他可能的实现方式中，开关K1可以仅包括1个控制管脚，此时，开关K1可以通过单个开关管例如NMOS管实现，本申请实施例并不限制。

参见图5，该过放保护电路的连接关系如下：

开关K1的S1管脚通过电阻R4连接电池保护板的N-管脚，S2管脚连接电池保护板的P-管脚，G1管脚连接控制芯片51的DO管脚，G2管脚连接控制芯片51的CO管脚；

控制芯片51的VDD管脚通过电阻R1连接电池保护板的N+管脚，还通过电容C1接地；VSS管脚接地；CS管脚通过电容C2接地，还通过电阻R2连接电阻R4未接地的一端；V-管脚通过电阻R3连接开关K1的S2管脚，S1管脚和S2管脚之间串接电容C3。

其中，上述电路中的电阻R1起缓冲作用，电容C1~C3起滤波作用。

图5所示过放保护电路的工作原理说明如下，以开关K1在G1管脚和G2管脚均接收到高电平信号时S1管脚与S2管脚之间的电路导通为例：

电池正常工作（也即电池保护板中的各种保护功能未被触发，例如，电池正常供电、或者充放电等）时，控制芯片51的DO管脚和CO管脚可以分别输出高电平信号，控制开关K1中S1管脚与S2管脚之间的电路导通，从而电池可以通过电池保护板为用电电路正常供电；

VDD管脚通过电阻R1连接电池保护板N+管脚，而电池保护板的N+管脚连接电池的正极耳B+，从而VDD管脚接收到的电压可以反映电池正极耳B+的电压，当VDD管脚接收到的电压低于预设的过放电压阈值（例如，2.4V）时，DO管脚从输出高电平信号转为输出低电平信号至G1管脚，从而开关K1中S1管脚与S2管脚之间的电路断开，电池与用电电路之间的通路断开，电池停止为用电电路供电，实现电池的过放保护；当VDD管脚接收到的电压不低于过放电压阈值（例如，2.4V）时，DO管脚从输出低电平信号转为输出高电平信号至G1管脚，从而开关K1中S1管脚与S2管脚之间的电路导通，电池为用电电路供电，电池的过放保护解除。

需要说明的是，以上过放保护电路还可以实现过流/短路保护，以及过热保护，具体的：

V-管脚通过电阻R3连接开关K1的S2管脚，从而可以对电池电路板中N-管脚与P-管脚之间由电阻R4和开关K1构成的支路进行电流检测，在检测到的电流超过预设电流阈值时，DO管脚转为输出低电平信号至G1管脚，从而开关K1中S1管脚与S2管脚之间的电路断开，电池停止为用电电路供电，实现过流/短路保护；在检测到的电流不超过预设电流阈值时，DO管脚转为输出高电平信号至G1管脚，从而开关K1中S1管脚与S2管脚之间的电路导通，电池为用电电路供电，过流/短路保护解除。

CS管脚通过电阻R2连接电阻R4未接地的一端，电阻R4可以是正温度系数热敏电阻，CS管脚通过检测电流的方式对电阻R4两端的电压采样，在检测到电流超过预设电流阈值时，DO管脚转为输出低电平信号至G1管脚，从而开关K1中S1管脚与S2管脚之间的电路断开，电池停止为用电电路供电，实现过热保护；在检测到的电流不超过预设电流阈值时，DO管脚转为输出高电平信号至G1管脚，从而开关K1中S1管脚与S2管脚之间的电路导通，电池为用电电路供电，过热保护解除。

需要说明的是，上述情况下输出低电平信号的管脚也可以替换为CO管脚，同样可以实现上述的漏电、过流/短路、过热等保护。

可选地，为了确保过放保护电路工作的可靠性，参见图6A所示，可以在上述图3所示电路的基础上增加另一组由控制模块2和开关K2构成的过放保护电路，控制模块2的实现与控制模块1相同，开关K2的实现与开关K1相同，从而保证在其中某一组过放保护电路出现故障时，另一组过放保护电路可以实现过放保护。参考图5，图6A所示过放保护电路更为具体的电路实现结构例如图6B所示，图6B中控制模块2、开关K2、第五电阻R5~第七电阻R7、第四电容C4~第六电容C6之间的连接关系以及工作原理这里不赘述，可以参考图5中的对应说明。需要说明的是，图6B所示的电路结构中，两组过放保护电路复用电阻R4进行过热保护。

虽然电池保护板提供上述过放保护电路，但是，电子设备仍然可能出现电池漏电，进而由于电池过放导致电池损坏的问题。

经分析发现，如图7所示，电池保护板上还设置有SNS_P1管脚和SNS_N1管脚，SNS_P1管脚可以通过电阻Ra连接电池保护板的N+管脚，SNS_N1管脚可以通过电阻Rb连接电池保护板的N-管脚。电阻Ra和电阻Rb起缓冲作用。

如图7所示，电池保护板上设置的SNS_P1管脚和SNS_N1管脚可以对应连接电池保护板外部的电池电量采集电路的第一端A1和第二端A2，用以支持电池电量采集电路进行电池电量采集，电池电量采集电路采集到的电量信息可以发送至电子设备的处理器，处理器可以根据电量信息向用户进行电池电量提示、以及电池的充放电控制等。在电池电量采集电路中，第二端A2处设置有接地的稳压二极管D，用于对电池电量采集电路进行稳压处理。

基于前述描述，电子设备的用电电路仍然可以等效为接地的电阻R，此时，图7所示电路的等效电路例如图8所示。

参见图8可知，电子设备中具有从电池的正极耳B+、经电池保护板的N+管脚和P+管脚、用电电路的等效电阻R、稳压二极管D、电池保护板的SNS_N1管脚、电阻Rb到电池保护板的N-管脚、再到电池的负极耳B-的通路，该通路会在电子设备关机的情况下对电池放电，即便电池保护板的开关K1断开的情况下，该通路仍然存在并对电池放电，从而使得电池保护板具有上述实施例所示的过放保护功能的条件下，仍然出现电池过放导致电池损坏的问题。

为此，本申请实施例还提供过放保护电路的另一种结构示意图，能够解决图7和图8所示情况下导致的电池过放问题，减少电池的电量消耗和电池损坏，提升用户体验。如图9所示，该过放保护电路相对于图7所示电路的区别在于：电阻Rb的一端连接电池保护板的SNS_N1管脚，另一端连接开关K1的第二端（第一端为开关K1连接电池保护板的N-管脚的一端）。

由于控制模块1用于在电池的电压大于预设过放电压阈值（例如，2.4V）时，控制开关K1导通，在电池的电压达到预设过放电压阈值（例如，2.4V）时，控制开关K1断开，从而，控制模块1在控制开关K1断开时，除了可以断开电池与用电电路之间经由电池保护板的P-管脚形成的通路，还可以断开电池与用电电路之间经由电池保护板的SNS_N1管脚形成的通路，从而能够解决上述2个通路导致的电池漏电问题，防止电池出现过放问题，进一步减少电池的电量消耗和电池损坏，提升用户体验。

结合图6A所示的过放保护电路，如果电池保护板的N-管脚和P-管脚之间设置开关K1和开关K2两个开关，本申请实施例提供过放保护电路另一个实施例的结构示意图如图11所示，电阻Rb的第一端连接电池保护板的SNS_N1管脚，第二端仍然连接第一开关K1的第二端。其漏电保护原理可以参考图9和图10对应的说明，这里不赘述。

如图12所示，在本申请实施例过放保护电路另一个实施例的结构示意图中，电阻Rb的第一端连接电池保护板的SNS_N1管脚，第二端连接第二开关K2的第二端（第二开关K2的第一端是与第一开关K1连接的一端）。由于第一开关K1和第二开关K2的控制逻辑相同，因此，图12所示过放保护电路的实现原理可以参考前述图9~图11中的说明，这里不再赘述。

本申请还提供一种电池保护板，包括上述任一实施例所示的过放保护电路。

本申请还提供一种电子设备，包括电池、电池保护板以及用电电路，电池保护板包括上述任一实施例所示的过放保护电路。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种过放保护电路，应用于电子设备，所述电子设备包括电池以及用电电路，所述用电电路包括：电池电量采集电路，所述电池电量采集电路的第一端和第二端用于进行所述电池的电量采样，所述第二端通过稳压管接地，其特征在于，所述过放保护电路包括：

所述过放保护电路的第一端用于连接所述电池的正极耳，第二端用于连接所述电池的负极耳；所述过放保护电路的第三端和第四端用于连接所述用电电路，为所述用电电路供电；所述过放保护电路的第五端和第六端分别用于对应连接所述电池电量采集电路的第一端和第二端；

所述过放保护电路的第一端连接所述过放保护电路的第三端，还连接所述过放保护电路的第五端；

所述过放保护电路的第二端连接第一开关的第一端，所述第一开关的第二端分别连接所述过放保护电路的第四端和第六端；

第一控制模块连接所述第一开关的第一控制端，所述第一控制模块用于：所述电子设备关机后，在所述电池的电压低于预设第一电压阈值时，控制所述第一开关关断，在所述电池的电压不低于所述预设第一电压阈值时，控制所述第一开关导通。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述过放保护电路还包括：第二开关和第二控制模块，其中，

所述第二控制模块连接所述第二开关的第一控制端，所述第二控制模块用于：所述电子设备关机后，在所述电池的电压低于预设第一电压阈值时，控制所述第二开关关断，在所述电池的电压不低于所述预设第一电压阈值时，控制所述第二开关导通；

所述第一开关的第二端连接所述过放保护电路的第四端，包括：所述第一开关的第二端连接所述第二开关的第一端，所述第二开关的第二端连接所述过放保护电路的第四端。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述过放保护电路还包括：第三开关和第三控制模块，其中，

所述第三控制模块连接所述第三开关的第一控制端，所述第三控制模块用于：所述电子设备关机后，在所述电池的电压低于预设第一电压阈值时，控制所述第三开关关断，在所述电池的电压不低于所述预设第一电压阈值时，控制所述第三开关导通；

所述第一开关的第二端分别连接所述过放保护电路的第四端和第六端，包括：所述第一开关的第二端连接所述第三开关的第一端，所述第三开关的第二端分别连接所述过放保护电路的第四端和第六端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述第一开关的第二端连接所述过放保护电路的第六端，包括：

所述第一开关的第二端通过一电阻连接所述过放保护电路的第六端。

5.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述过放保护电路的第一端连接所述过放保护电路的第五端，包括：

所述过放保护电路的第一端通过一电阻连接所述过放保护电路的第五端。

6.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述第一控制模块包括：

所述第一控制模块的第一端连接所述过放保护电路的第一端，第二端连接所述第一开关的控制端；

所述第一控制模块用于：在第一端的电压低于所述预设第一电压阈值时，通过第二端向所述第一开关的控制端输出第一电压信号，所述第一电压信号用于控制所述第一开关关断；在第一端的电压不低于所述预设第一电压阈值时，通过第二端向所述第一开关的控制端输出第二电压信号，所述第二电压信号用于控制所述第一开关导通。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一开关包括：开关管，所述开关管的控制端作为所述第一开关的控制端。

8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一控制模块的第一端连接所述过放保护电路的第一端，包括：

所述第一控制模块的第一端通过一电阻连接所述过放保护电路的第一端。

9.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述第一电压阈值为2.4V。

10.一种电池保护板，应用于电子设备，所述电子设备包括电池以及用电电路，所述用电电路包括：电池电量采集电路，所述电池电量采集电路的第一端和第二端用于进行所述电池的电量采样，所述第二端通过稳压管接地，其特征在于，所述电池保护板包括权利要求1至9任一项所述的过放保护电路。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：电池以及用电电路，所述用电电路包括：电池电量采集电路，所述电池电量采集电路的第一端和第二端用于进行所述电池的电量采样，所述第二端通过稳压管接地；所述电子设备还包括：权利要求1至9任一项所述的过放保护电路。

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