CN215419644U - 一种电池的过流保护电路及电源设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电池管理技术领域，提供了一种电池的过流保护电路及电源设备，其中，过流保护电路包括：电流检测模块，在检测到电池的充放电回路中存在过流信号时输出第一控制信号；主控模块，在接收到第一控制信号时输出开关关断信号；第一开关控制模块，在确定开关关断信号为有效信号时输出第一开关信号；第二开关控制模块，在接收到开关关断信号时对充放电回路中的开关模块的受控端的电压进行泄放，以及基于第一开关信号辅助第一开关控制模块对开关模块的受控端的电压进行泄放，以关断开关模块，从而可以缩短对电池进行过流保护操作的整体时间，降低电池被损坏的可能性。

Description

一种电池的过流保护电路及电源设备

技术领域

本申请属于电池管理技术领域，尤其涉及一种电池的过流保护电路及电源设备。

背景技术

电池管理***(battery management system，BMS)中通常包括用于对电池进行过流保护的过流保护电路，过流保护电路在检测到电池的充放电回路中存在过流信号时会关断设置在电池的充放电回路中的开关管，进而切断电池的充放电回路，避免过流信号产生的巨大能量对电池造成损坏。

然而，现有的过流保护电路在检测到过流信号时，需要先通过过流保护电路中的开关控制模块判断过流信号的真实性，在确定电路中确实存在过流信号后才会关断充放电回路中的开关管，即现有的过流保护电路从检测到过流信号到开始关断充放电回路中的开关管需要较长的时间，而这段时间内过流信号产生的能量很容易导致电池损坏。由此可见，现有的过流保护电路存在对电池进行过流保护操作时的响应时间较长，容易导致电池损坏的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种电池的过流保护电路及电源设备，以解决现有的电池的过流保护电路在对电池进行过流保护操作时的响应时间较长，容易导致电池损坏的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种电池的过流保护电路，包括设置在所述电池的充放电回路中的开关模块，所述过流保护电路还包括：

电流检测模块，设置在所述充放电回路中，用于检测所述电池在充放电时所述充放电回路中的电流信号，并在检测到所述充放电回路中存在过流信号时输出第一控制信号；

主控模块，与所述电流检测模块连接，用于在接收到所述第一控制信号时输出开关关断信号；

第一开关控制模块，与所述主控模块连接，用于在接收到所述开关关断信号且确定所述开关关断信号为有效信号时输出第一开关信号；

第二开关控制模块，与所述主控模块、所述第一开关控制模块及所述开关模块连接，用于在接收到所述开关关断信号时对所述开关模块的受控端的电压进行泄放，以及基于所述第一开关信号辅助所述第一开关控制模块对所述开关模块的受控端的电压进行泄放，以关断所述开关模块。

可选的，所述电流检测模块包括：电流采集单元和信号放大单元；

所述电流采集单元，设置在所述充放电回路中，用于采集所述电池在充放电时所述充放电回路中的电流信号，并将所述电流信号转换为相应的电压信号，且向所述信号放大单元发送所述电压信号；

所述信号放大单元，与所述电流采集单元连接，用于对所述电压信号进行放大处理，在所述放大处理后的所述电压信号的电压值大于第二电压阈值时确定所述充放电回路中存在所述过流信号，并输出所述第一控制信号。

可选的，所述第二开关控制模块包括：开关辅助控制单元和开关快速关断单元；

所述开关快速关断单元，与所述主控模块和所述开关模块连接，用于在接收到所述开关关断信号时对所述开关模块的受控端的电压进行泄放，以关断所述开关模块；

所述开关辅助控制单元，与所述主控模块、所述第一开关控制模块及所述开关模块连接，用于基于所述第一开关信号辅助所述第一开关控制模块对所述开关模块的受控端的电压进行泄放，以关断所述开关模块。

可选的，所述电流采集单元包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第五电阻及第六电阻；

所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端、所述第一电容的第一端、所述第一二极管的阴极、所述第三电容的第一端及所述第五电阻的第一端共接作为所述电流采集单元的第一检测端，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端、所述第二电容的第一端、所述第二二极管的阴极、所述第三电容的第二端及所述第六电阻的第一端共接作为所述电流采集单元的第二检测端，所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第二端、所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端、所述第一二极管的阳极及所述第二二极管的阳极均接地，所述第五电阻的第二端为所述电流采集单元的第一输出端，所述第六电阻的第二端为所述电流采集单元的第二输出端。

可选的，所述信号放大单元包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第四电容、第五电容及运放芯片；

所述运放芯片的第一运放正输入脚和所述第七电阻的第一端共接作为所述信号放大单元的第一输入端，所述第七电阻的第二端接地，所述运放芯片的第一运放负输入脚和所述第八电阻的第一端共接作为所述信号放大单元的第二输入端，所述运放芯片的第一运放输出脚和所述第八电阻的第二端共接于所述运放芯片的第二运放正输入脚，所述运放芯片的电源脚和所述第四电容的第一端共接于第一电源，所述第四电容的第二端接地，所述运放芯片的第二运放负输入脚和所述第九电阻的第一端共接于所述运放芯片的第二运放输出脚，所述第九电阻的第二端和所述第五电容的第一端共接作为所述信号放大单元的输出端，所述第五电容的第二端和所述运放芯片的地脚均接地。

可选的，所述开关辅助控制单元包括：第十电阻、第十一电阻、第一开关管、第十二电阻、第二开关管、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第三开关管及第三二极管；

所述第十电阻的第一端为所述开关辅助控制单元的受控端，所述第十电阻的第二端和所述第十一电阻的第一端共接于所述第一开关管的受控端，所述第一开关管的第一导通端、所述第十三电阻的第一端及所述第十二电阻的第一端共接于所述第二开关管的受控端，所述第十三电阻的第二端接第二电源，所述第二开关管的第一导通端与所述第十四电阻的第一端连接，所述第十四电阻的第二端和所述第十五电阻的第一端共接于所述第三开关管的受控端，所述第三开关管的第一导通端、所述第十五电阻的第二端及所述第三二极管的阴极共接作为所述开关辅助控制单元的输入端，所述第三开关管的第二导通端和所述第三二极管的阳极共接作为所述开关辅助控制单元的输出端，所述第十一电阻的第二端、所述第一开关管的第二导通端、所述第十二电阻的第二端及所述第二开关管的第二导通端均接地。

可选的，所述开关快速关断单元包括：第十六电阻、第十七电阻、第六电容、第四开关管、第十八电阻、第十九电阻及第二十电阻；

所述第十六电阻的第一端为所述开关快速关断单元的受控端，所述第十六电阻的第二端、所述第六电容的第一端及所述第十七电阻的第一端共接于所述第四开关管的受控端，所述第四开关管的第一导通端、所述第十八电阻的第一端、所述第十九电阻的第一端及所述第二十电阻的第一端共接，所述第十八电阻的第二端、所述第十九电阻的第二端及所述第二十电阻的第二端共接作为所述开关快速关断单元的输出端，所述第六电容的第二端、所述第十七电阻的第二端及所述第四开关管的第二导通端均接地。

可选的，所述开关模块包括：第九开关管、第七电容、第二十八电阻、第一稳压管、第二十九电阻、第三十电阻及第五二极管；

所述第九开关管的受控端、所述第七电容的第一端及所述第二十八电阻的第一端共接作为所述开关模块的第一受控端，所述第二十八电阻的第二端、所述第一稳压管的阴极、所述第二十九电阻的第一端、所述第三十电阻的第一端及所述第五二极管的阳极共接，所述第三十电阻的第二端和所述第五二极管的阴极共接作为所述开关模块的第二受控端，所述第九开关管的第一导通端、所述第七电容的第二端、所述第一稳压管的阳极及所述第二十九电阻的第二端共接作为所述开关模块的第一导通端，所述第九开关管的第二导通端为所述开关模块的第二导通端。

可选的，所述主控模块包括控制芯片，所述控制芯片的输入脚为所述主控模块的输入端，所述控制芯片的通断控制脚为所述主控模块的输出端。

第二方面，本申请实施例提供一种电源设备，包括电池以及上述第一方面所述的过流保护电路，所述过流保护电路与所述电池连接。

实施本申请实施例提供的电池的过流保护电路及电源设备具有以下有益效果：

本申请实施例提供的电池的过流保护电路，当电流检测模块检测到电池的充放电回路中存在过流信号时会向主控模块输出第一控制信号，主控模块接收到该第一控制信号时会直接输出开关关断信号，第二开关控制模块接收到该开关关断信号时会直接对开关模块的受控端的电压进行泄放，与现有技术相比，本申请实施例中的第二开关控制模块在接收到开关关断信号时会直接对开关模块进行关断操作，而无需等待第一开关控制模块对开关关断信号的有效性进行判断后才对开关模块进行关断操作，从而缩短了从检测到充放电回路中存在过流信号到开始关断开关模块的时间，即缩短了过流保护电路对电池进行过流保护操作的响应时间，这样可以降低电池被损坏的可能性；另外，由于第一开关控制模块在确定开关关断信号为有效信号后会输出第一开关信号，第二开关控制模块会基于该第一开关信号辅助第一开关控制模块对开关模块的受控端的电压进行进一步泄放，因此可以缩短开关模块从开始被关断到完全被关断所需的时间，从而进一步降低电池被损坏的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电池的过流保护电路的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的一种电池的过流保护电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电池的过流保护电路的电路原理示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电源设备的结构示意图。

具体实施方式

为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一电阻和第二电阻仅仅是为了区分不同的电阻，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种电池的过流保护电路的结构示意图。如图1所示，该过流保护电路100用于连接电池200。示例性的，该电池200可以由多个电芯串联而成。本申请实施例中，过流保护电路100包括：电流检测模块11、主控模块12、第一开关控制模块13、第二开关控制模块14以及设置在电池200的充放电回路中的开关模块15。其中，电池200的充放电回路指电池200在充电或放电时由电池200的正极至电池200的负极的回路。

具体地，电流检测模块11，设置在电池200的充放电回路中，电流检测模块11用于检测电池200在充放电时充放电回路中的电流信号，并在检测到充放电回路中存在过流信号时向主控模块12输出第一控制信号。

在实际应用中，电流检测模块11可以设置在电池200的负极与电池200的负充放电端口PACK-之间，开关模块15可以设置在电池200的正极与电池200的正充放电端口PACK+之间。电池200的正充放电端口PACK+和负充放电端口PACK-用于连接负载或充电设备。

在一种可能的实现方式中，电流检测模块11可以在检测到充放电回路中的电流信号的电流值大于第一电流阈值时确定检测到充放电回路中存在过流信号。其中，第一电流阈值可以根据实际需求设置，此处不对其进行限定。

第一控制信号用于指示主控模块12输出用于关断开关模块15的信号，以关断开关模块15，进而切断电池200的充放电回路。示例性的，第一控制信号可以为高电平信号。

具体地，主控模块12，与电流检测模块11连接，主控模块12用于在接收到电流检测模块11输出的第一控制信号时向第一开关控制模块13和第二开关控制模块14输出开关关断信号。

其中，开关关断信号用于指示第一开关控制模块13和/或第二开关控制模块14对开关模块15的受控端的电压进行泄放，以关断开关控制模块16。示例性的，开关关断信号可以为高电平信号。

具体地，第一开关控制模块13，与主控模块12连接，第一开关控制模块13用于在接收到主控模块12输出的开关关断信号且确定该开关关断信号为有效信号时输出第一开关信号。

在一种可能的实现方式中，第一开关控制模块13可以在检测到主控模块12输出的开关关断信号为高电平信号时确定该开关关断信号为有效信号。

第一开关信号用于对开关模块15的受控端的电压进行泄放操作。示例性的，第一开关信号可以为低电平信号。

具体地，第二开关控制模块14，与主控模块12、第一开关控制模块13及开关模块15连接，第二开关控制模块14用于在接收到主控模块12输出的开关关断信号时对开关模块15的受控端的电压进行泄放，以及基于第一开关控制模块13输出的第一开关信号辅助第一开关控制模块13对开关模块15的受控端的电压进行泄放，以关断开关模块15。

在一种可能的实现方式中，第二开关控制模块14可以将开关模块15的受控端的电压泄放至大地，由于大地的电势是稳定的，因此将开关模块15的受控端的电压泄放至大地可以使开关模块15在被关断时不会产生波荡，从而不会导致开关模块15二次导通，降低了开关模块15被关断时电池200被损坏的可能性。

本申请实施例中，第二开关控制模块14在接收到主控模块12输出的开关关断信号时还会切断第一开关控制模块13向开关模块15发送信号的通路，仅允许开关模块15的信号流向第一开关控制模块13，这样，第一开关控制模块13在输出第一开关信号时，由于第一开关信号为低电平信号，因此可以促使开关模块15的信号流向第一开关控制模块13，实现对开关模块15的受控端的电压的泄放。

以上可以看出，本申请实施例提供的电池的过流保护电路，当电流检测模块检测到电池的充放电回路中存在过流信号时会向主控模块输出第一控制信号，主控模块接收到该第一控制信号时会直接输出开关关断信号，第二开关控制模块接收到该开关关断信号时会直接对开关模块的受控端的电压进行泄放，与现有技术相比，本申请实施例中的第二开关控制模块在接收到开关关断信号时会直接对开关模块进行关断操作，而无需等待第一开关控制模块对开关关断信号的有效性进行判断后才对开关模块进行关断操作，从而缩短了从检测到充放电回路中存在过流信号到开始关断开关模块的时间，即缩短了过流保护电路对电池进行过流保护操作的响应时间，这样可以降低电池被损坏的可能性；另外，由于第一开关控制模块在确定开关关断信号为有效信号后会输出第一开关信号，第二开关控制模块会基于该第一开关信号辅助第一开关控制模块对开关模块的受控端的电压进行进一步泄放，因此可以缩短开关模块从开始被关断到完全被关断所需的时间，从而进一步降低电池被损坏的可能性。

请参阅图2，图2为本申请另一实施例提供的一种电池的过流保护电路的结构示意图。如图2所示，与图1对应的实施例中的过流保护电路相比，本实施例提供的过流保护电路200中的电流检测模块11包括：电流采集单元111和信号放大单元112。

具体地，电流采集单元111，设置在电池200的充放电回路中，电流采集单元111用于采集电池200在充放电时充放电回路中的电流信号，并将该电流信号转换为相应的电压信号，且向信号放大单元112发送该电压信号。

其中，电流采集单元111可以设置在电池200的负极与电池200的负充放电端口PACK-之间，例如，电流采集单元111的第一检测端可以与电池200的负极连接，电流采集单元111的第二检测端可以与电池200的负充放电端口PACK-连接，电流采集单元111的第一输出端和第二输出端均与信号放大单元112连接。

具体地，信号放大单元112，与电流采集单元111和主控模块12连接，信号放大单元112用于对来自电流采集单元111的电压信号进行放大处理，且在放大处理后的电压信号的电压值大于第二电压阈值时向主控模块12输出第一控制信号。

其中，信号放大单元112的第一输入端可以与电流采集单元111的第一输出端连接，信号放大单元112的第二输入端可以与电流采集单元111的第二输出端连接，信号放大单元112的输出端可以与主控模块12的输入端连接。

第二电压阈值可以根据实际需求设置，此处不对其进行限制。

请继续参阅图2，在本申请的又一个实施例中，第二开关控制模块14包括：开关辅助控制单元141和开关快速关断单元142。

具体地，开关快速关断单元142，与主控模块12和开关模块15连接，开关快速关断单元142用于在接收到主控模块12输出的开关关断信号时对开关模块15的受控端的电压进行泄放，以关断开关模块15。

其中，开关快速关断单元142的受控端可以与主控模块12的输出端连接，开关快速关断单元142的输出端可以与开关模块15的第一受控端连接。

在一种可能的实现方式中，开关快速关断单元142可以将开关模块15的受控端的电压泄放至大地，以降低开关模块15被关断时电池200被损坏的可能性。

具体地，开关辅助控制单元141，与主控模块12、第一开关控制模块13及开关模块15连接，开关辅助控制单元141用于基于第一开关控制模块13输出的第一开关信号辅助第一开关控制模块13对开关模块15的受控端的电压进行泄放，以关断开关模块15。

其中，开关辅助控制单元141的受控端可以与主控模块12的输出端连接，开关快速关断单元142的输入端可以与第一开关控制模块13的输出端连接，开关辅助控制单元141的输出端可以与开关模块15的第二受控端连接。

另外，第一开关控制模块13的输入端可以与主控模块12的输出端连接。

请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种电池的过流保护电路的电路原理示意图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。如图3所示，相对于图2对应的实施例，本实施例中的电流采集单元111包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第五电阻R5及第六电阻R6。

其中，第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第一端、第四电阻R4的第一端、第一电容C1的第一端、第一二极管D1的阴极、第三电容C3的第一端及第五电阻R5的第一端共接作为电流采集单元111的第一检测端，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端、第二电容C2的第一端、第二二极管D2的阴极、第三电容C3的第二端及第六电阻R6的第一端共接作为电流采集单元111的第二检测端，第三电阻R3的第二端、第四电阻R4的第二端、第一电容C1的第二端、第二电容C2的第二端、第一二极管D1的阳极及第二二极管D2的阳极均接地，第五电阻R5的第二端为电流采集单元111的第一输出端，第六电阻R6的第二端为电流采集单元111的第二输出端。

请继续参阅图3，在本申请的又一个实施例中，信号放大单元112包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第四电容C4、第五电容C5及运放芯片U1。

其中，运放芯片U1的第一运放正输入脚+INB和第七电阻R7的第一端共接作为信号放大单元112的第一输入端，第七电阻R7的第二端接地，运放芯片U1的第一运放负输入脚-INB和第八电阻R8的第一端共接作为信号放大单元112的第二输入端，运放芯片U1的第一运放输出脚OUTB和第八电阻R8的第二端共接于运放芯片U1的第二运放正输入脚+INA，运放芯片U1的电源脚VDD和第四电容C4的第一端共接于第一电源VCC1，第四电容C4的第二端接地，运放芯片U1的第二运放负输入脚-INA和第九电阻R9的第一端共接于运放芯片U1的第二运放输出脚OUTA，第九电阻R9的第二端和第五电容C5的第一端共接作为信号放大单元112的输出端，第五电容C5的第二端和运放芯片U1的地脚VSS均接地。

在具体应用中，第一电源可以用于提供电压值为VCC1的电源信号。示例性的，VCC1可以为3.3伏(voltage，V)。

请继续参阅图3，在本申请的又一个实施例中，主控模块12具体可以包括控制芯片U2。其中，控制芯片U2的输入脚IN1为主控模块12的输入端，控制芯片U2的通断控制脚OUT1为主控模块12的输出端。

请继续参阅图3，在本申请的又一个实施例中，第一开关控制模块13具体可以包括电池管理芯片U3。其中，电池管理芯片U3的输入脚IN2为第一开关控制模块13的输入端，电池管理芯片U3的输出脚OUT2为第一开关控制模块13的输出端。

其中，控制芯片U2和电池管理芯片U3的类型或型号可以根据实际需求设置，此处不对其进行限定。

请继续参阅图3，在本申请的又一个实施例中，开关辅助控制单元141包括：第十电阻R10、第十一电阻R11、第一开关管Q1、第十二电阻R12、第二开关管Q2、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第三开关管Q3及第三二极管D3。

其中，第十电阻R10的第一端为开关辅助控制单元141的受控端，第十电阻R10的第二端和第十一电阻R11的第一端共接于第一开关管Q1的受控端，第一开关管Q1的第一导通端、第十三电阻R13的第一端及第十二电阻R12的第一端共接于第二开关管Q2的受控端，第十三电阻R13的第二端接第二电源，第二开关管Q2的第一导通端与第十四电阻R14的第一端连接，第十四电阻R14的第二端和第十五电阻R15的第一端共接于第三开关管Q3的受控端，第三开关管Q3的第一导通端、第十五电阻R15的第二端及第三二极管D3的阴极共接作为开关辅助控制单元141的输入端，第三开关管Q3的第二导通端和第三二极管D3的阳极共接作为开关辅助控制单元141的输出端，第十一电阻R11的第二端、第一开关管Q1的第二导通端、第十二电阻R12的第二端及第二开关管Q2的第二导通端均接地。

在具体应用中，第一开关管Q1可以为第一NPN型三极管，第二开关管Q2可以为第二NPN型三极管，第三开关管Q3可以为第一PNP型三极管。其中，第一NPN型三极管的基极为第一开关管Q1的受控端，第一NPN型三极管的集电极为第一开关管Q1的第一导通端，第一NPN型三极管的发射极为第一开关管Q1的第二导通端。第二NPN型三极管的基极为第二开关管Q2的受控端，第二NPN型三极管的集电极为第二开关管Q2的第一导通端，第二NPN型三极管的发射极为第二开关管Q2的第二导通端。第一PNP型三极管的基极为第三开关管Q3的受控端，第一PNP型三极管的集电极为第三开关管Q3的第二导通端，第一PNP型三极管的发射极为第三开关管Q3的第一导通端。

在具体应用中，第二电源可以用于提供电压值为VCC2的电源信号。示例性的，VCC2可以为5V。

请继续参阅图3，在本申请的又一个实施例中，开关快速关断单元142包括：第十六电阻R16、第十七电阻R17、第六电容C6、第四开关管Q4、第十八电阻R18、第十九电阻R19及第二十电阻R20。

其中，第十六电阻R16的第一端为开关快速关断单元142的受控端，第十六电阻R16的第二端、第六电容C6的第一端及第十七电阻R17的第一端共接于第四开关管Q4的受控端，第四开关管Q4的第一导通端、第十八电阻R18的第一端、第十九电阻R19的第一端及第二十电阻R20的第一端共接，第十八电阻R18的第二端、第十九电阻R19的第二端及第二十电阻R20的第二端共接作为开关快速关断单元142的输出端，第六电容C6的第二端、第十七电阻R17的第二端及第四开关管Q4的第二导通端均接地。

在具体应用中，第四开关管Q4可以为第三NPN型三极管。其中，第三NPN型三极管的基极为第四开关管Q4的受控端，第三NPN型三极管的集电极为第四开关管Q4的第一导通端，第三NPN型三极管的发射极为第四开关管Q4的第二导通端。

请继续参阅图3，在本申请的又一个实施例中，开关模块15的第一导通端可以与电池200的正充放电端口PACK+连接，开关模块15的第二导通端可以与电池200的正极连接。开关模块10具体可以包括：第九开关管Q9、第七电容C7、第二十八电阻R28、第一稳压管D6、第二十九电阻R29、第三十电阻R30及第五二极管D5。

其中，第九开关管Q9的受控端、第七电容C7的第一端及第二十八电阻R28的第一端共接作为开关模块10的第一受控端，第二十八电阻R28的第二端、第一稳压管D6的阴极、第二十九电阻R29的第一端、第三十电阻R30的第一端及第五二极管D5的阳极共接，第三十电阻R30的第二端和第五二极管D5的阴极共接作为开关模块10的第二受控端，第九开关管Q9的第一导通端、第七电容C7的第二端、第一稳压管D6的阳极及第二十九电阻R29的第二端共接作为开关模块10的第一导通端，第九开关管Q9的第二导通端为开关模块10的第二导通端。

在具体应用中，第九开关管Q9可以为第一NMOS管。其中，第一NMOS管的栅极为第九开关管Q9的受控端，第一NMOS管的源极为第九开关管Q9的第一导通端，第一NMOS管的漏极为第九开关管Q9的第二导通端。

以下结合图3对本申请实施例提供的电池的过流保护电路100的具体工作原理进行详细说明：

电池200在充电或放电时，第一电阻R1和第二电阻R2将电池200的充放电回路中的电流信号转换为相应的电压信号(该电压信号的电压值U＝I×R，其中，I为充放电回路中的电流信号的电流值，R为第一电阻R1或第二电阻R2的阻值)，该电压信号经过第一电容C1、第二电容C2及第三电容C3组成的滤波电路滤波后到达运放芯片U1的第一运放正输入脚+INB和第一运放负输入脚-INB，运放芯片U1内部的第一运算放大器对滤波后的该电压信号进行放大处理。由于第一电阻R1或第二电阻R2的阻值R以及运放芯片U1内部的第一运算放大器的放大倍数是已知的，因此运放芯片U1通过检测放大处理后的该电压信号的电压值可以获知电池200的充放电回路中的电流信号的电流值。

当运放芯片U1检测到放大处理后的上述电压信号的电压值小于或等于第二电压阈值时，说明此时充放电回路中的电流信号的电流值小于或等于第一电流阈值，即此时充放电回路中不存在过流信号，此时运放芯片U1通过其第一运放输出脚OUTB输出低电平信号(即第二控制信号)至运放芯片U1的第二运放正输入脚+INA，运放芯片U1内部的第二运算放大器将该低电平信号进行保持并通过运放芯片U1的第二运放输出脚OUTA输出该低电平信号至控制芯片U2的输入脚IN1。控制芯片U2接收到运放芯片U1输出的低电平信号时会通过其通断控制脚OUT1输出低电平信号(即开关导通信号)，该低电平信号一方面会使第四开关管Q4关断进而维持第九开关管Q9的栅极的电平；另一方面会使开关辅助控制单元141中的第一开关管Q1关断，进而拉高第二开关管Q2的基极的电平使得第二开关管Q2导通，第二开关管Q2导通时会拉低第三开关管Q3的基极的电压使得第三开关管Q3导通。同时，电池管理芯片U3的输入脚IN2接收到控制芯片U2输出的低电平信号时，会通过其输出脚OUT2输出高电平信号，该高电平信号经过第三开关管Q3、第三十电阻R30以及第二十八电阻R28后到达第九开关管Q9的栅极以使第九开关管Q9导通，从而接通电池200的充放电回路，使电池200可以正常充电或放电。

当运放芯片U1检测到放大处理后的上述电压信号的电压值大于第二电压阈值时，说明此时充放电回路中的电流信号的电流值大于第一电流阈值，即此时充放电回路中存在过流信号，此时运放芯片U1通过其第一运放输出脚OUTB输出高电平信号(即第一控制信号)至运放芯片U1的第二运放正输入脚+INA，运放芯片U1内部的第二运算放大器将该高电平信号进行保持并通过运放芯片U1的第二运放输出脚OUTA输出该高电平信号至控制芯片U2的输入脚IN1。控制芯片U2接收到运放芯片U1输出的高电平信号时会通过其通断控制脚OUT1输出高电平信号(即开关关断信号)，该高电平信号一方面会使开关快速关断单元142中的第四开关管Q4导通，进而将第九开关管Q9的栅极通过第十八电阻R18拉到地，这样第九开关管Q9的栅极的电压会迅速释放到大地使得第九开关管Q9被快速关断，从而切断电池200的充放电回路以使电池200停止充电或放电；控制芯片U2的通断控制脚OUT1输出的高电平信号另一方面会使开关辅助控制单元141中的第一开关管Q1导通，进而拉低第二开关管Q2的基极的电平使得第二开关管Q2被关断，第二开关管Q2关断时第三开关管Q3的基极为高电平使得第三开关管Q3被关断，这样电池管理芯片U3无法通过其输出脚OUT2向第九开关管Q9的栅极输出电信号。同时，电池管理芯片U3的输入脚IN2接收到控制芯片U2输出的高电平信号时会判断该高电平的真实性，在确定该高电平信号真实时会通过其输出脚OUT2输出低电平信号，该低电平信号也可以拉低九开关管Q9的栅极的电压，使第九开关管Q9被关断。

以上可以看出，当电池200的充放电回路中存在过流信号时，控制芯片U2输出的高电平信号(即关断控制信号)可以直接使开关快速关断单元142中的第四开关管Q4导通进而拉低第九开关管Q9的栅极的电压使第九开关管Q9快速关断，从而缩短了过流保护电路100从检测到充放电回路中存在过流信号到开始关断第九开关管Q9的时间，即缩短了过流保护电路100对电池200进行过流保护操作时的响应时间，这样会降低电池200被损坏的可能性。同时，由于第四开关管Q4导通时是直接将第九开关管Q9的栅极拉到大地，即过流保护电路100在对电池200进行过流保护操作时是以大地为参考点的，而大地的电势是稳定的，因此第九开关管Q9在被关断时其栅极的电压不会产生波荡，从而不会导致第九开关管Q9二次导通，进一步降低了电池200被损坏的可能性。

本申请实施例还提供了一种电源设备。请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种电源设备的结构示意图。该电源设备40包括电池200以及与电池200连接的电池的过流保护电路100。其中，过流保护电路100的具体结构及有益效果等可以参阅前述实施例中的相关描述，此处不再对其进行赘述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池的过流保护电路，包括设置在所述电池的充放电回路中的开关模块，其特征在于，所述过流保护电路还包括：

电流检测模块，设置在所述充放电回路中，用于检测所述电池在充放电时所述充放电回路中的电流信号，并在检测到所述充放电回路中存在过流信号时输出第一控制信号；

主控模块，与所述电流检测模块连接，用于在接收到所述第一控制信号时输出开关关断信号；

第一开关控制模块，与所述主控模块连接，用于在接收到所述开关关断信号且确定所述开关关断信号为有效信号时输出第一开关信号；

第二开关控制模块，与所述主控模块、所述第一开关控制模块及所述开关模块连接，用于在接收到所述开关关断信号时对所述开关模块的受控端的电压进行泄放，以及基于所述第一开关信号辅助所述第一开关控制模块对所述开关模块的受控端的电压进行泄放，以关断所述开关模块。

2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述电流检测模块包括：电流采集单元和信号放大单元；

所述电流采集单元，设置在所述充放电回路中，用于采集所述电池在充放电时所述充放电回路中的电流信号，并将所述电流信号转换为相应的电压信号，且向所述信号放大单元发送所述电压信号；

所述信号放大单元，与所述电流采集单元连接，用于对所述电压信号进行放大处理，在所述放大处理后的所述电压信号的电压值大于第二电压阈值时确定所述充放电回路中存在所述过流信号，并输出所述第一控制信号。

3.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述第二开关控制模块包括：开关辅助控制单元和开关快速关断单元；

所述开关快速关断单元，与所述主控模块和所述开关模块连接，用于在接收到所述开关关断信号时对所述开关模块的受控端的电压进行泄放，以关断所述开关模块；

所述开关辅助控制单元，与所述主控模块、所述第一开关控制模块及所述开关模块连接，用于基于所述第一开关信号辅助所述第一开关控制模块对所述开关模块的受控端的电压进行泄放，以关断所述开关模块。

4.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，所述电流采集单元包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第五电阻及第六电阻；

所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端、所述第一电容的第一端、所述第一二极管的阴极、所述第三电容的第一端及所述第五电阻的第一端共接作为所述电流采集单元的第一检测端，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端、所述第二电容的第一端、所述第二二极管的阴极、所述第三电容的第二端及所述第六电阻的第一端共接作为所述电流采集单元的第二检测端，所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第二端、所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端、所述第一二极管的阳极及所述第二二极管的阳极均接地，所述第五电阻的第二端为所述电流采集单元的第一输出端，所述第六电阻的第二端为所述电流采集单元的第二输出端。

5.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，所述信号放大单元包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第四电容、第五电容及运放芯片；

所述运放芯片的第一运放正输入脚和所述第七电阻的第一端共接作为所述信号放大单元的第一输入端，所述第七电阻的第二端接地，所述运放芯片的第一运放负输入脚和所述第八电阻的第一端共接作为所述信号放大单元的第二输入端，所述运放芯片的第一运放输出脚和所述第八电阻的第二端共接于所述运放芯片的第二运放正输入脚，所述运放芯片的电源脚和所述第四电容的第一端共接于第一电源，所述第四电容的第二端接地，所述运放芯片的第二运放负输入脚和所述第九电阻的第一端共接于所述运放芯片的第二运放输出脚，所述第九电阻的第二端和所述第五电容的第一端共接作为所述信号放大单元的输出端，所述第五电容的第二端和所述运放芯片的地脚均接地。

6.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，所述开关辅助控制单元包括：第十电阻、第十一电阻、第一开关管、第十二电阻、第二开关管、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第三开关管及第三二极管；

所述第十电阻的第一端为所述开关辅助控制单元的受控端，所述第十电阻的第二端和所述第十一电阻的第一端共接于所述第一开关管的受控端，所述第一开关管的第一导通端、所述第十三电阻的第一端及所述第十二电阻的第一端共接于所述第二开关管的受控端，所述第十三电阻的第二端接第二电源，所述第二开关管的第一导通端与所述第十四电阻的第一端连接，所述第十四电阻的第二端和所述第十五电阻的第一端共接于所述第三开关管的受控端，所述第三开关管的第一导通端、所述第十五电阻的第二端及所述第三二极管的阴极共接作为所述开关辅助控制单元的输入端，所述第三开关管的第二导通端和所述第三二极管的阳极共接作为所述开关辅助控制单元的输出端，所述第十一电阻的第二端、所述第一开关管的第二导通端、所述第十二电阻的第二端及所述第二开关管的第二导通端均接地。

7.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，所述开关快速关断单元包括：第十六电阻、第十七电阻、第六电容、第四开关管、第十八电阻、第十九电阻及第二十电阻；

所述第十六电阻的第一端为所述开关快速关断单元的受控端，所述第十六电阻的第二端、所述第六电容的第一端及所述第十七电阻的第一端共接于所述第四开关管的受控端，所述第四开关管的第一导通端、所述第十八电阻的第一端、所述第十九电阻的第一端及所述第二十电阻的第一端共接，所述第十八电阻的第二端、所述第十九电阻的第二端及所述第二十电阻的第二端共接作为所述开关快速关断单元的输出端，所述第六电容的第二端、所述第十七电阻的第二端及所述第四开关管的第二导通端均接地。

8.根据权利要求1至7任一项所述的过流保护电路，其特征在于，所述开关模块包括：第九开关管、第七电容、第二十八电阻、第一稳压管、第二十九电阻、第三十电阻及第五二极管；

所述第九开关管的受控端、所述第七电容的第一端及所述第二十八电阻的第一端共接作为所述开关模块的第一受控端，所述第二十八电阻的第二端、所述第一稳压管的阴极、所述第二十九电阻的第一端、所述第三十电阻的第一端及所述第五二极管的阳极共接，所述第三十电阻的第二端和所述第五二极管的阴极共接作为所述开关模块的第二受控端，所述第九开关管的第一导通端、所述第七电容的第二端、所述第一稳压管的阳极及所述第二十九电阻的第二端共接作为所述开关模块的第一导通端，所述第九开关管的第二导通端为所述开关模块的第二导通端。

9.根据权利要求1至7任一项所述的过流保护电路，其特征在于，所述主控模块包括控制芯片，所述控制芯片的输入脚为所述主控模块的输入端，所述控制芯片的通断控制脚为所述主控模块的输出端。

10.一种电源设备，其特征在于，包括电池以及如权利要求1至9任一项所述的过流保护电路，所述过流保护电路与所述电池连接。

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