CN207265706U - 一种电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子技术领域，提供了一种电池保护电路，包括开关控制电路和过流保护电路，所述过流保护电路的输出端与所述开关控制电路的受控端连接，过流保护电路包括：参考电压模块，电压电流转换模块，电压转换模块，电压比较单元以及电压修调单元，通过过流保护电路的电压参考模块为过流保护电路提供参考电压，通过电压修调模块将输入的第一电压进行转换为比较电压，通过电压比较模块将比较电压与第二电压进行比较，然后根据比较结果输出控制信号，控制开关控制电路的通断，能够实现过零比较，在元器件出现失调时也能有效地对电路的充电电流进行检测，进而在充电电流超过充电阈值是控制开关控制电路关断，实现过流保护功能。

Description

一种电池保护电路

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种电池保护电路。

背景技术

随着电池应用功能的扩展，电池的容量随之增大，对于大容量的电池需要使用较大的充电电流对电池进行充电，以加快充电速度，减小充电时间。然而使用较大的充电电流对电池进行充电，容易出现过流的问题，因此，如何实现在充电电流较大的情况下对电池进行充电过流保护是亟需解决的问题。通常会采用电池保护电路对电池进行保护，具体的，通过电池保护电路的过流保护电路对电池进行充电过流保护，现有的过流保护电路，容易出现元器件失配的情况，而元器件失配则会导致过流保护电路无法准确地对充电电流进行检测，因而导致过流保护电路不能有效地对电池进行保护，且现有的过流保护电路的保护阈值电压会随温度的变化而变化，导致过流保护电路不能有效地对电池进行保护。

综上所述，现有的电池保护电路存在由于元器件失配导致过流保护电路不能有效地对电池进行保护的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池保护电路，旨在解决现有电池保护电路存在由于元器件失配导致过流保护电路不能有效地对电池进行保护的问题。

本实用新型提供了一种电池保护电路，包括开关控制电路和过流保护电路，所述过流保护电路的输出端与所述开关控制电路的受控端连接，所述过流保护电路输出控制信号至所述开关控制电路，以控制所述开关控制电路的通断，其特征在于，所述过流保护电路包括：参考电压模块，电压电流转换模块，电压转换模块，电压比较单元以及电压修调单元；

其中，所述参考电压模块的电源端与电池的正极连接，所述参考电压模块的输出端与所述电压电流转换模块的输入端连接，所述电压电流转换模块的输出端与所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与所述电压修调模块的输出端连接，所述电压修调模块的输入端为所述过流保护电路的输入端，所述电压修调模块的输入端输入第一电压，所述电压修调模块的输出端与电压比较模块的第一输入端连接，所述电压比较模块的第二输入端输入第二电压，所述电压比较模块的输出端为所述过流保护电路的输出端；

所述参考电压模块，用于为所述过流保护电路提供零温度系数的参考电压；

所述电压电流转换模块，用于将所述参考电压转换为参考电流；

所述电压转换模块，用于将节点电压转换为第三电压，所述第三电压为正电压且所述第三电压大于所述节电电压。

所述电压修调模块，用于将所述第一电压转换为比较电压，并将所述比较电压传送至所述电压比较单元进行电压比较，所述第一电压为负电压，所述比较电压为负电压，且所述第一电压小于所述比较电压；

所述电压比较模块，用于将所述比较电压与所述第二电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号。

本实用新型提供的电池保护电路，通过过流保护电路的电压参考模块为过流保护电路提供参考电压，通过电压修调模块将输入的第一电压进行转换为比较电压，通过电压比较模块将比较电压与第二电压进行比较，然后根据比较结果输出控制信号，控制开关控制电路的通断，能够实现过零比较，在元器件出现失调时也能有效地对电路的充电电流进行检测，进而在充电电流超过充电阈值是控制开关控制电路关断，实现过流保护功能。有效地解决了现有的电池保护电路存在由于元器件失配导致过流保护电路不能有效地对电池进行保护的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种电池保护电路的模块结构图；

图2是本实用新型第一实施例提供的一种电池保护电路的电路结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

本实用新型实施例为了解决现有的电池保护电路存在由于元器件失配导致过流保护电路不能有效地对电池进行保护的问题，提供了一种电池保护电路，通过过流保护电路的电压参考模块为过流保护电路提供参考电压，通过电压修调模块将输入的第一电压进行转换为比较电压，通过电压比较模块将比较电压与第二电压进行比较，然后根据比较结果输出控制信号，控制开关控制电路的通断，能够实现过零比较，在元器件出现失调时也能有效地对电路的充电电流进行检测，进而在充电电流超过充电阈值是控制开关控制电路关断，实现过流保护功能。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本实施例提供的电池保护电路10的结构，如图1所示，电池保护电路10包括：包括开关控制电路11和过流保护电路12，过流保护电路12 的输出端与开关控制电路11的受控端连接，过流保护电路12输出控制信号至开关控制电路11，以控制开关控制电路11的通断，过流保护电路12包括：参考电压模块121，电压电流转换模块122，电压转换模块123，电压比较单元124 以及电压修调单元125。

其中，参考电压模块121的电源端与电池的正极连接，参考电压模块121 的输出端与电压电流转换模块122的输入端连接，电压电流转换模块122的输出端与电压转换模块123的输入端连接，电压转换模块123的输出端与电压修调模块125的输出端连接，电压修调模块125的输入端为过流保护电路12的输入端，电压修调模块125的输入端输入第一电压CS，电压修调模块125的输出端与电压比较模块124的第一输入端连接，电压比较模块124的第二输入端输入第二电压VSS，电压比较模块125的输出端为过流保护电路12的输出端。

参考电压模块121用于为过流保护电路提供零温度系数的参考电压。

电压电流转换模块122用于将参考电压转换为参考电流。

电压转换模块123用于将节点电压转换为第三电压，第三电压为正电压且第三电压大于节点电压。

电压修调模块124用于将第一电压转换为比较电压，并将比较电压传送至电压比较单元进行电压比较，第一电压为负电压，比较电压为负电压，且第一电压小于比较电压。

电压比较模块125用于将比较电压与第二电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号。

在具体应用中，过流保护电路的参考电压模块121为过流保护电路12提供零温度系数参考电压Vbg，上述电压电流转换模块122内部等效为等效电阻Rb，参考电压经过电压电流转换模块后产生支路电流Ix，Ix＝Vbg/Rb。电压修调模块125的输入端输入的第一电压CS为外部充电器的负电源端，在充电过程中，第一电压CS为负电压，第一电压CS经过电压修调模块125后输出比较电压给到电压比较单元124，比较电压同样也为负电压，电压比较单元将比较电压和第二电压VSS进行比较，其中，第二电压VSS为0V，当比较电压与第二电压的差值大于预设电压阈值时，说明充电电路中电流过大，即出现过流故障，电压比较单元会输出一个控制信号给到开关控制电路11，控制开关控制电路11关断，进而停止对电池的充电，实现过流保护。

在具体应用中，上述电池保护电路还包括逻辑控制电路，该逻辑控制电路设置在上述过流保护电路12与开关控制电路11之间，逻辑控制电路根据过流保护电路12输出的控制信号控制开关控制电路11的通断。

在具体应用中，上述电池保护电路为保护芯片的内部电路，通过保护芯片实现电池充电保护。

图2示出了本实用新型实施例提供的电池保护电路的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，作为本实用新型的一实施例，电压转换模块123包括：

开关管N1，开关管N1的受控端与开关管N1的第一端连接，开关管N1的第一端为电压转换模块123的输入端，开关管N1的第二端为电压转换模块123 的输出端。

在一实施例中，上述开关管N1为NMOS管，NMOS管的栅极为开关管N1的受控端，NMOS管的漏极为开关管N1的第一端，NMOS管的源极为开关管N1的第二端。

在具体应用中，上述开关管N1为具有二极管连接方式的NMOS管。

在具体应用中，上述开关管N1为隔离型MOS管。需要说明的是，上述开关管N1也可以采用具有类似等效二极管连接方式的器件。

作为本实用新型的一实施例，电压修调模块125包括：第一电阻R1和第二电阻R2。

第一电阻R1的第一端为电压修调模块125的输入端，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端为电压修调模块125的输出端。

在具体应用中，上述第一电阻R1为可调电阻。通过调整第一电阻R1的阻值对保护阈值电压的范围和精度进行修调控制。

作为本实用新型的一实施例，电压比较模块124包括：电压比较器COMP。

电压比较器COMP的同向输入端为电压比较模块124的第二输入端，电压比较器COMP的反向输入端为电压比较模块124的第一输入端，电压比较器COMP 的输出端为电压比较模块124的输出端。

在具体应用中，上述电压比较器COMP为过零电压比较器。

以下结合图2对本实施例提供的电池保护电路的工作原理进行说明如下：

参考电压模块121提供零温度系数的基准电压，即参考电压Vbg，电压电流转换模块122内部等效为等效电阻Rb，因而得到支路电流Ix＝Vbg/Rb，电压转换模块123的采用二极管连接方式的NMOS管，将节点电压Vg抬高一个栅源电压Vgs，(节点电压Vg接近0V)，进而提高支路电流Ix的精度。电压比较器模块的电压比较器COMP的同向输入端接入第二电压VSS，第二电压VSS＝0V，也就是将共模输入电压固定在0V附近，实现过零检测，电压修调模块125的输出端连接到电压比较器COMP的反向输入端IN，输出端接入第一电压CS。在充电过程中，第一电压为负电压，第一电压通过电压修调模块125传到电压比较器的反向输入端IN，而比较的同相输入端固定为VSS＝0V。当充电电流较大时，第一电压CS的电压较负使得比较电压小于0V，过零电压比较器发生翻转，输出控制信号(高电平)，控制开关控制单元11关断进而停止充电。过流保护阈值电压VCIP，阈值电压VCIP＝-Ix*(R2+R1),而Ix＝Vbg/Rb,所以VCIP＝- (R2+R1)/Rb*Vbg。这样通过对第一电阻R1的阻值进行修调就能够将过流保护阈值电压VCIP的具体值和精度调整到所需范围。即使出现元器件失配也不会导致过流保护电路无法正常工作。此外，过流保护阈值电压VCIP几乎与参考电压Vbg具有类似的温度系数，过流保护阈值电压VCIP之值在较宽温度-40℃～85 变化范围内的波动相对是非常小的，从而可以保证较宽温度范变化围内过流保护阈值电压的高精度。

本实用新型实施例提供的电池保护电路，通过过流保护电路的电压参考模块为过流保护电路提供参考电压，通过电压修调模块将输入的第一电压进行转换为比较电压，通过电压比较模块将比较电压与第二电压进行比较，然后根据比较结果输出控制信号，控制开关控制电路的通断，能够实现过零比较，在元器件出现失调时也能有效地对电路的充电电流进行检测，进而在充电电流超过充电阈值是控制开关控制电路关断，实现过流保护功能。有效地解决了现有的电池保护电路存在由于元器件失配导致过流保护电路不能有效地对电池进行保护的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池保护电路，包括开关控制电路和过流保护电路，所述过流保护电路的输出端与所述开关控制电路的受控端连接，所述过流保护电路输出控制信号至所述开关控制电路，以控制所述开关控制电路的通断，其特征在于，所述过流保护电路包括：参考电压模块，电压电流转换模块，电压转换模块，电压比较单元以及电压修调单元；

其中，所述参考电压模块的电源端与电池的正极连接，所述参考电压模块的输出端与所述电压电流转换模块的输入端连接，所述电压电流转换模块的输出端与所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与所述电压修调模块的输出端连接，所述电压修调模块的输入端为所述过流保护电路的输入端，所述电压修调模块的输入端输入第一电压，所述电压修调模块的输出端与电压比较模块的第一输入端连接，所述电压比较模块的第二输入端输入第二电压，所述电压比较模块的输出端为所述过流保护电路的输出端；

所述参考电压模块，用于为所述过流保护电路提供零温度系数的参考电压；

所述电压电流转换模块，用于将所述参考电压转换为参考电流；

所述电压转换模块，用于将节点电压转换为第三电压，所述第三电压为正电压且所述第三电压大于所述节点电压。

所述电压修调模块，用于将所述第一电压转换为比较电压，并将所述比较电压传送至所述电压比较单元进行电压比较，所述第一电压为负电压，所述比较电压为负电压，且所述第一电压小于所述比较电压；

所述电压比较模块，用于将所述比较电压与所述第二电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述电压转换模块包括：

开关管，所述开关管的受控端与所述开关管的第一端连接，所述开关管的第一端为所述电压转换模块的输入端，所述开关管的第二端为所述电压转换模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述电压修调模块包括：

第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端为所述电压修调模块的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端为所述电压修调模块的输出端。

4.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述电压比较模块包括：电压比较器；

所述电压比较器的同向输入端为所述电压比较模块的第二输入端，所述电压比较器的反向输入端为所述电压比较模块的第一输入端，所述电压比较器的输出端为所述电压比较模块的输出端。

5.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述开关管为NMOS管；

所述NMOS管的栅极为所述开关管的受控端，所述NMOS管的漏极为所述开关管的第一端，所述NMOS管的源极为所述开关管的第二端。

6.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述开关管为具有二极管连接方式的NMOS管。

7.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述开关管为隔离型MOS管。

8.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一电阻为可调电阻。

9.根据权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，所述电压比较器为过零电压比较器。