CN214674393U

CN214674393U - 一种锂电池过充过放保护电路

Info

Publication number: CN214674393U
Application number: CN202023058850.7U
Authority: CN
Inventors: 王晓慧; 褚鲁吟
Original assignee: Zhejiang Industry and Trade Vocational College
Current assignee: Zhejiang Industry and Trade Vocational College
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-11-09
Anticipated expiration: 2030-12-17

Abstract

本实用新型提供了一种锂电池过充过放保护电路，包括：电池充电模块、锂电池、电压检测模块、开关控制模块和负载输出模块；所述电池充电模块的输出端与所述锂电池连接，对所述锂电池进行充电，所述电池充电模块包括充电提示单元和充电管理单元；所述电压检测模块用于检测锂电池的充电电压和放电电压，所述电压检测模块包括电压检测芯片；所述开关控制模块包括电子控制开关和MOS管单元，所述电子控制开关接在所述锂电池与外部供电切换模块之间，所述电子控制开关用于控制是否由锂电池供电，所述MOS管单元用于控制充电和放电回路的通断；所述负载输出模块用于接输出负载，本实用新型结构简单，且可较为可靠的检测锂电池的过充过放现象并对其进行保护。

Description

一种锂电池过充过放保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及到一种锂电池过充过放保护电路

背景技术

锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，与镍镉、镍氢电池不太一样，锂电池必须考虑充电、放电时的安全性，以防止特性劣化。近年来， PDA、数字相机、手机、可携式音讯设备和蓝芽设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源，因此，设计一种锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护电路很重要。

综上所述，如何提供一种结构简单、成本较低，且可较为可靠的检测锂电池的过充过放现象并对其进行保护的锂电池过充过放保护电路，是本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

本方案针对上文提到的问题和需求，提出一种锂电池过充过放保护电路，其由于采取了如下技术方案而能够解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种锂电池过充过放保护电路，包括：电池充电模块、锂电池、电压检测模块、开关控制模块和负载输出模块；

所述电池充电模块的输出端与所述锂电池连接，对所述锂电池进行充电，所述电池充电模块包括充电提示单元和充电管理单元，所述充电提示单元和所述充电管理单元电连接；

所述电压检测模块用于检测锂电池的充电电压和放电电压，所述电压检测模块包括电压检测芯片，所述电压检测模块的输入端与所述锂电池相连，所述电压检测模块的输出端与所述开关控制模块的输入端相连；

所述开关控制模块包括电子控制开关和MOS管单元，所述电子控制开关接在所述锂电池与外部供电切换模块之间，所述电子控制开关用于控制是否由锂电池供电，所述MOS管单元与所述电压检测模块相连，用于控制充电和放电回路的通断；

所述负载输出模块用于接输出负载，所述负载输出模块包括肖特二极管和保护电阻，所述负载输出模块与所述开关控制模块相连。

进一步地，所述充电提示单元包括第一二极管、第二二极管、第一电阻和第二电阻，所述第一二极管的正极和所述第二二极管的正极均与电源相连，所述第一二极管的负极通过第一电阻与所述充电管理单元相连，所述第二二极管的负极通过第二电阻与所述充电管理单元相连。

更进一步地，所述充电管理单元包括充电管理芯片、P沟道MOS 管、第三二极管、第一电容、第二电容、第三电阻和第四电阻，所述充电管理芯片采用TP4056，所述P沟道MOS管的栅极与所述第三电阻的一端和所述第三二极管的正极并接形成5V适配器充电输入端，所述P沟道MOS管的漏极接USB充电输入端，所述P沟道MOS 管的源极与所述第三二极管的负极并接后接所述第三二极管的电源引脚，所述第三电阻的另一端接地，所述第一电容接在所述充电管理芯片的电池接入引脚与地之间，所述第二电容接在所述充电管理芯片的充电电源接入引脚与地之间，所述第四电阻接在所述充电管理芯片的引脚2与地之间，所述第一二极管的负极通过第一电阻与所述充电管理芯片的引脚7相连，所述第二二极管的负极通过第二电阻与所述充电管理芯片的引脚6相连。

进一步地，所述电子控制开关包括微动开关和继电器。

进一步地，所述电压检测模块还包括检测电阻和第三电容，所述MOS管单元包括第一N沟道MOS管和第二N沟道MOS管，所述锂电池的正极通过所述检测电阻与所述电压检测芯片的电源引脚相连，所述第三电容并接在所述电压检测芯片的电源引脚和接地引脚之间，所述电压检测芯片的引脚3与所述第一N沟道MOS管的栅极相连，所述电压检测芯片的引脚2与所述第一N沟道MOS管的源极相连，所述电压检测芯片的引脚1与所述第二N沟道MOS管的栅极相连，所述第二N沟道MOS管的源极接锂电池负极，所述第二N沟道MOS管的漏极和所述第一N沟道MOS管的漏极相连。

更进一步地，所述电压检测芯片采用型号为DW01。

更进一步地，所述保护电阻接在所述电子控制开关和所述肖特二极管的正极之间，所述肖特二极管的负极形成负载电压输出端。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型的有益效果是：该锂电池过充过放保护电路结构简单、成本较低，且可较为可靠的检测锂电池的过充过放现象并对其进行保护。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，下文中将结合附图对实施本实用新型的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解本实用新型的特征和优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下文将对本实用新型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，其中，附图仅仅用于展示本实用新型的一些实施例，而非将本实用新型的全部实施例限制于此。

图1为本实用新型一种锂电池过充过放保护电路的组成结构示意图。

图2为本实用新型一种锂电池过充过放保护电路的电路接口示意图。

具体实施方式

为了使得本实用新型的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本实用新型具体实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见附图1至附图2，一种锂电池过充过放保护电路，包括：电池充电模块、锂电池、电压检测模块、开关控制模块和负载输出模块。所述开关控制模块包括电子控制开关和MOS管单元，所述电子控制开关接在所述锂电池与外部供电切换模块之间，所述电子控制开关用于控制是否由锂电池供电，所述MOS管单元与所述电压检测模块相连，用于控制充电和放电回路的通断，其中，所述电子控制开关包括微动开关和继电器。所述负载输出模块用于接输出负载，所述负载输出模块包括肖特二极管D4和保护电阻R6，所述负载输出模块与所述开关控制模块相连，所述保护电阻R6接在所述电子控制开关和所述肖特二极管D4的正极之间，所述肖特二极管 D4的负极形成负载电压输出端。

所述电池充电模块的输出端与所述锂电池连接，对所述锂电池进行充电，所述电池充电模块包括充电提示单元和充电管理单元，所述充电提示单元和所述充电管理单元电连接，其中，如图2所示，所述充电提示单元包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻 R1和第二电阻R2，所述第一二极管D1的正极和所述第二二极管D2 的正极均与电源相连，所述第一二极管D1的负极通过第一电阻R1 与所述充电管理单元相连，所述第二二极管D2的负极通过第二电阻R2与所述充电管理单元相连。所述充电管理单元包括充电管理芯片U1、P沟道MOS管Q1、第三二极管D3、第一电容C1、第二电容C2、第三电阻R3和第四电阻R4，所述充电管理芯片U1采用TP4056，所述P沟道MOS管Q1的栅极与所述第三电阻R3的一端和所述第三二极管D3的正极并接形成5V适配器充电输入端，所述P 沟道MOS管Q1的漏极接USB充电输入端，所述P沟道MOS管Q1的源极与所述第三二极管D3的负极并接后接所述第三二极管D3的电源引脚，所述第三电阻R3的另一端接地，所述第一电容C1接在所述充电管理芯片U1的电池接入引脚与地之间，所述第二电容C2接在所述充电管理芯片U1的充电电源接入引脚与地之间，所述第四电阻R4接在所述充电管理芯片U1的引脚2与地之间，所述第一二极管D1的负极通过第一电阻R1与所述充电管理芯片U1的引脚7 相连，所述第二二极管D2的负极通过第二电阻R2与所述充电管理芯片U1的引脚6相连。

所述电压检测模块用于检测锂电池的充电电压和放电电压，所述电压检测模块包括电压检测芯片U2，所述电压检测模块的输入端与所述锂电池相连，所述电压检测模块的输出端与所述开关控制模块的输入端相连，如图2所示，所述电压检测模块还包括检测电阻R5和第三电容C3，所述MOS管单元包括第一N沟道MOS管Q2和第二N沟道MOS管Q3，所述锂电池的正极通过所述检测电阻R5与所述电压检测芯片U2的电源引脚相连，所述第三电容C3并接在所述电压检测芯片U2的电源引脚和接地引脚之间，所述电压检测芯片 U2的引脚3与所述第一N沟道MOS管Q2的栅极相连，所述电压检测芯片U2的引脚2与所述第一N沟道MOS管Q2的源极相连，所述电压检测芯片U2的引脚1与所述第二N沟道MOS管Q3的栅极相连，所述第二N沟道MOS管Q3的源极接锂电池负极，所述第二N沟道 MOS管Q3的漏极和所述第一N沟道MOS管Q2的漏极相连，而所述电压检测芯片U2采用型号为DW01。

在本实施例中，所述充电管理单元中的P沟道MOS管Q1用于防止适配器接入时信号反向传入USB端口，而所述第三二极管D3 为肖特二极管D4可以防止USB功率在经过下拉电阻时产生损耗。本实用新型一种锂电池过充过放保护电路的工作原理为：当锂电池通过电池充电模块充电时，锂电池电量将随充电时间的增加而增加。当电压检测芯片U2检测到锂电池电压已处于过充电压状态时，立即控制输出使得第一N沟道MOS管Q2栅极无电压导致MOS管截至。此时锂电池负极与负载输出模块不连通，即锂电池充电回路被切断，停止充电；当锂电池外接负载进行放电时，锂电池电压将慢慢降低。电压检测芯片U2通过检测电阻R5检测锂电池电压。当电压检测芯片U2检测到锂电池电压已处于过放电压状态，立即控制输出使得第二N沟道MOS管Q3栅极无电压导致MOS管截至。此时锂电池负极与负载输出模块不连通，即锂电池放电回路被切断，停止放电。当充电到锂电池标准电压后，再次进行正常充放电。

应当说明的是，本实用新型所述的实施方式仅仅是实现本实用新型的优选方式，对属于本实用新型整体构思，而仅仅是显而易见的改动，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种锂电池过充过放保护电路，其特征在于，包括：电池充电模块、锂电池、电压检测模块、开关控制模块和负载输出模块；

2.如权利要求1所述的锂电池过充过放保护电路，其特征在于，所述充电提示单元包括第一二极管、第二二极管、第一电阻和第二电阻，所述第一二极管的正极和所述第二二极管的正极均与电源相连，所述第一二极管的负极通过第一电阻与所述充电管理单元相连，所述第二二极管的负极通过第二电阻与所述充电管理单元相连。

3.如权利要求2所述的锂电池过充过放保护电路，其特征在于，所述充电管理单元包括充电管理芯片、P沟道MOS管、第三二极管、第一电容、第二电容、第三电阻和第四电阻，所述充电管理芯片采用TP4056，所述P沟道MOS管的栅极与所述第三电阻的一端和所述第三二极管的正极并接形成5V适配器充电输入端，所述P沟道MOS 管的漏极接USB充电输入端，所述P沟道MOS管的源极与所述第三二极管的负极并接后接所述第三二极管的电源引脚，所述第三电阻的另一端接地，所述第一电容接在所述充电管理芯片的电池接入引脚与地之间，所述第二电容接在所述充电管理芯片的充电电源接入引脚与地之间，所述第四电阻接在所述充电管理芯片的引脚2与地之间，所述第一二极管的负极通过第一电阻与所述充电管理芯片的引脚7相连，所述第二二极管的负极通过第二电阻与所述充电管理芯片的引脚6相连。

4.如权利要求1所述的锂电池过充过放保护电路，其特征在于，所述电子控制开关包括微动开关和继电器。

5.如权利要求1所述的锂电池过充过放保护电路，其特征在于，所述电压检测模块还包括检测电阻和第三电容，所述MOS管单元包括第一N沟道MOS管和第二N沟道MOS管，所述锂电池的正极通过所述检测电阻与所述电压检测芯片的电源引脚相连，所述第三电容并接在所述电压检测芯片的电源引脚和接地引脚之间，所述电压检测芯片的引脚3与所述第一N沟道MOS管的栅极相连，所述电压检测芯片的引脚2与所述第一N沟道MOS管的源极相连，所述电压检测芯片的引脚1与所述第二N沟道MOS管的栅极相连，所述第二N沟道MOS管的源极接锂电池负极，所述第二N沟道MOS管的漏极和所述第一N沟道MOS管的漏极相连。

6.如权利要求1所述的锂电池过充过放保护电路，其特征在于，所述电压检测芯片采用型号为DW01。

7.如权利要求2所述的锂电池过充过放保护电路，其特征在于，所述保护电阻接在所述电子控制开关和所述肖特二极管的正极之间，所述肖特二极管的负极形成负载电压输出端。