CN219960154U - 电池保护电路及电池管理*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池保护电路及电池管理***。电池管理***包括电池保护电路和电池，电池保护电路包括第一开关晶体管、第一电阻和控制芯片，控制芯片包括电压检测端、充电检测端和第一控制端，本申请的电池保护电路中，控制芯片通过电压检测端检测电池电压，通过充电检测端检测电池保护电路是否接入充电器，在电压检测端电压小于预设电压且充电检测端检测到充电器接入的情况下，控制芯片可以生成第一控制信号并通过第一控制端传输至第一开关晶体管，使得第一开关晶体管导通，充电器通过第一开关晶体管形成充电回路，在电池电压低于过放保护电压时，增加了充电电压，提高了电池的充电速度。

Description

电池保护电路及电池管理***

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别是一种电池保护电路及电池管理***。

背景技术

由于锂电池电化学特性决定其不可过度充电、过度放电、过电流充放电等，导致其在实际使用中必须配备一款具备过充、过放、过流保护的基本保护电路。而保护IC是电池保护电路的核心器件与保护功能判断的中枢。

相关技术中，充电器接入后需要判断电池电压是否高于过放保护电压，如果低于过放保护电压，放电MOS管保持断开状态，导致在电池电压低于过放保护电压时，充电回路只能通过放电MOS管的寄生二极管进行充电，充电电压小，充电速度低。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本申请提供了一种电池保护电路及电池管理***。

本申请的电池保护电路，用于保护电池，所述电池保护电路包括：

第一开关晶体管，所述第一开关晶体管的第一极连接电池，第二极连接负载端；

第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述负载端；

控制芯片，所述控制芯片包括电压检测端、充电检测端和第一控制端，所述充电检测端连接所述第一电阻的第二端，所述电压检测端连接所述电池，所述第一控制端连接所述第一开关晶体管的第三极；

所述控制芯片在所述电压检测端的电压小于预设电压且所述充电检测端检测到充电器接入的情况下，生成第一控制信号并通过所述第一控制端传输至所述第一开关晶体管以使所述第一开关晶体管闭合。

在某些实施方式中，所述控制芯片还包括供电端，所述电池保护电路还包括：

第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述电池，第二端连接所述供电端；

供电电容，所述供电电容的一端连接所述第二电阻的第二端和所述供电端，另一端连接接地端。

在某些实施方式中，所述控制芯片还包括第二控制端，所述电池保护电路还包括：

第二开关晶体管，所述第二开关晶体管的第一极连接所述第一开关晶体管的第二极，第二极连接所述负载端，第三极连接所述第二控制端。

在某些实施方式中，所述控制芯片包括：

电压过放检测模块，连接所述电压检测端，用于检测所述电压检测端的电压；

充电检测模块，连接所述充电检测端，用于检测所述负载端的充电器；

处理模块，连接所述电压过放检测模块和所述充电检测模块，用于在所述电压检测端的电压小于预设电压且所述充电检测端检测到充电器接入的情况下，生成第一控制信号并通过所述第一控制端传输至所述第一开关晶体管以使所述第一开关晶体管闭合。

在某些实施方式中，所述处理模块包括：

过放比较器，所述过放比较器的第一连接端连接所述电压过放检测模块，第二连接端连接过放基准端，用于在所述电压过放检测模块的电压小于过放基准端电压的情况下，输出第一电平信号；

逻辑处理单元，连接所述过放比较器的输出端、所述充电检测端和所述第一控制端，用于在接收到所述过放比较器的第一电平信号且所述充电检测端检测到充电器接入的情况下，生成所述第一控制信号并通过所述第一控制端传输至所述第一开关晶体管以使所述第一开关晶体管闭合。

在某些实施方式中，所述控制芯片还包括：

电压过充检测模块，连接所述供电端和所述处理模块，用于检测所述供电端的电压；

所述处理模块还用于在所述供电端的电压大于阈值电压的情况下，生成第二控制信号并通过所述第二控制端传输至所述第二开关晶体管以使所述第二开关晶体管断开。

在某些实施方式中，所述处理模块还包括：

过充比较器，所述过充比较器的第一连接端连接过充基准端，第二连接端连接所述电压过充检测模块，输出端连接所述逻辑处理单元，用于在所述电压过充检测模块的电压大于过充基准端电压的情况下，输出第二电平信号；

所述逻辑处理单元还连接所述第二控制端，所述逻辑处理单元还用于在接收到所述过充比较器的第二电平信号的情况下，生成第二控制信号并通过所述第二控制端传输至所述第二开关晶体管以使所述第二开关晶体管断开。

在某些实施方式中，所述控制芯片还包括：

电流检测模块，连接所述充电检测端，用于检测所述充电检测端的电流，并在所述充电检测端的电流大于阈值电流范围的情况下生成第三电平信号，或在所述充电检测端的电流小于阈值电流范围的情况下生成第四电平信号；

所述逻辑处理单元还连接所述电流检测模块，所述逻辑处理单元根据所述第三电平信号生成第二控制信号，并通过所述第二控制端传输至所述第二开关晶体管以使所述第二开关晶体管断开，或根据所述第四电平信号生成第三控制信号，并通过所述第一控制端传输至所述第一开关晶体管以使所述第一开关晶体管断开。

在某些实施方式中，在所述充电检测端的电流大于预设电流的情况下，所述电流检测模块生成短路信号；

所述逻辑处理单元根据所述短路信号生成第四控制信号传输至所述第一控制端和所述第二控制端，以使所述第一开关晶体管和所述第二开关晶体管断开。

本申请的电池管理***，包括电池和上述任一项所述的电池保护电路。

本申请的电池保护电路中，控制芯片通过电压检测端检测电池电压，通过充电检测端检测电池保护电路是否接入充电器，在电压检测端电压小于预设电压且充电检测端检测到充电器接入的情况下，控制芯片可以生成第一控制信号并通过第一控制端传输至第一开关晶体管，使得第一开关晶体管导通，充电器通过第一开关晶体管形成充电回路，在电池电压低于过放保护电压时，增加了充电电压，提高了电池的充电速度。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的电池管理***的电路示意图；

图2是本申请实施方式的电池管理***的模块示意图。

主要元件符号说明：

电池管理***1000、电池保护电路100、第一开关晶体管M1、第二开关晶体管M2、第一电阻R1、第二电阻R2、供电电容C1、控制芯片10、电压检测端VSS、充电检测端VM、第一控制端11、第二控制端12、供电端VCC、电压过放检测模块13、充电检测模块14、处理模块15、过放比较器151、逻辑处理单元152、过充比较器153、过充检测模块16、电流检测模块17、电池200、接地端GND、过放基准端VREF1、过充基准端VREF2。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本申请提供了一种电池管理***1000，电池管理***1000包括电池保护电路100和电池200，电池保护电路100用于保护电池200，电池保护电路100包括第一开关晶体管M1、第一电阻R1和控制芯片10。

具体地，第一开关晶体管M1的第一极连接电池200，第二极连接负载端，第一开关晶体管M1用于控制电池保护电路100的通断。控制芯片10包括电压检测端VSS、充电检测端VM和第一控制端11，电压检测端VSS连接电池200，电压检测端VSS可以检测电池200电压。充电检测端VM连接第一电阻R1，第一电阻R1还连接负载端，充电检测端VM可以通过第一电阻R1检测负载端是否连接充电器。第一控制端11连接第一开关晶体管M1的第三极，控制芯片10可以通过第一控制端11控制第一开关晶体管M1的通断。

进一步地，在电压检测端VSS检测的电池200电压小于预设电压，且充电检测端VM检测到充电器接入的情况下，控制芯片10可以生成第一控制信号并通过第一控制端11传输至第一开关晶体管M1，使得第一开关晶体管M1导通，形成充电回路。

应当说明的是，第一开关晶体管M1可以是N型Mos管，第一控制信号为高电平信号，在第一开关晶体管M1接收到第一控制信号时，第一开关晶体管M1导通。

本申请的电池保护电路100中，控制芯片10通过电压检测端VSS检测电池200电压，通过充电检测端VM检测电池保护电路100是否接入充电器，在电压检测端VSS电压小于预设电压且充电检测端VM检测到充电器接入的情况下，控制芯片10可以生成第一控制信号并通过第一控制端11传输至第一开关晶体管M1，使得第一开关晶体管M1导通，充电器通过第一开关晶体管M1形成充电回路，在电池200电压低于过放保护电压时，增加了充电电压，提高了电池200的充电速度。

请参阅图2，在某些实施方式中，控制芯片10包括电压过放检测模块13、充电检测模块14和处理模块15。

具体地，电压过放检测模块13连接电压检测端VSS，电压过放检测模块13用于检测电压检测端VSS的电压。充电检测模块14连接充电检测端VM，充电检测模块14可以检测负载端是否连接充电器。处理模块15连接电压过放检测模块13和充电检测模块14，处理模块15可以根据电压过放检测模块13的检测信号和充电检测模块14的检测信号生成控制信号，处理模块15还连接第一控制端11，处理模块15生成的控制信号可以通过第一控制端11传输至第一开关晶体管M1，从而控制第一开关晶体管M1的通断。

进一步地，处理模块15包括过放比较器151和逻辑处理单元152，过放比较器151的第一连接端连接电压过放检测模块13，第二连接端连接过放基准端VREF1，输出端连接逻辑处理单元152，其中，第一连接端为过放比较器151的负极，第二连接端为过放比较器151的正极，在电压过放检测模块13检测的电池200电压小于过放基准电压的情况下，过放比较器151生成第一电平信号并传输至逻辑处理单元152。在接收到过放比较器151的第一电平信号且充电检测端VM检测到充电器接入的情况下，逻辑处理单元152可以生成第一控制信号并通过第一控制端11传输至第一开关晶体管M1，从而控制第一开关晶体管M1导通，使得电池保护电路100形成回路。

应当说明的是，过放基准端VREF1用于提供预设电压，预设电压可以根据电池200的额定电压进行配置，在此不做限定。

如此，控制芯片10通过设置电压过放检测模块13、充电检测模块14和处理模块15，在电池200电压小于预设电压且充电检测模块14检测到充电器接入的情况下，处理模块15生成第一控制信号控制第一开关晶体管M1导通，使得电池保护电路100形成充电回路，提高了电池200的充电速度。

请参阅图1，在某些实施方式中，控制芯片10还包括供电端VCC，电池保护电路100还包括第二电阻R2和供电电容C1。

具体地，第二电阻R2的第一端连接电池200的正极，第二端连接供电端VCC，第二电阻R2用于对电池200进行分压，使得电池200可以给控制芯片10供电。供电电容C1的一端连接第二电阻R2的第二端和供电端VCC，另一端连接接地端GND。

进一步地，电池200可以通过第二电阻R2给控制芯片10供电，并生成供电电流，供电电容C1可以降低脉动波纹对电路的影响，同时可以吸收电路工作过程中产生的电流波动，使电流输出平滑稳定，也即是，供电电容C1可以滤除电路中的部分干扰，从而稳定供电电流输出。

如此，通过设置第二电阻R2分别连接电池200和控制芯片10，使得电池200可以给控制芯片10供电，通过设置供电电容C1连接第二电阻R2和接地端GND，供电电容C1可以滤除电路中的脉动波纹干扰，从而使得电池200可以稳定给控制芯片10供电。

请参阅图2，在某些实施方式中，控制芯片10还包括第二控制端12，电池保护电路100还包括第二开关晶体管M2。

具体地，第二开关晶体管M2的第一极连接第一开关晶体管M1的第二极，第二极连接负载端，第三极连接第二控制端12，控制芯片10可以通过第二控制端12控制第二开关晶体管M2的通断。第二开关晶体管M2可以是N型Mos管。

可以理解的，第二开关晶体管M2包括寄生二极管(未示出)，寄生二极管的正极连接负载端，负极连接电池200，也即是，在第二开关晶体管M2断开的情况下，电池200无法放电。

请参阅图2，在某些实施方式中，控制芯片10还包括电压过充检测模块16。

具体地，电压过充检测模块16连接供电端VCC和处理模块15，电压过充检测模块16可以检测供电端VCC的电压。处理模块15可以根据供电端VCC电压生成控制信号，处理模块15还连接第二控制端12，处理模块15生成的控制信号通过第二控制端12传输至第二开关晶体管M2，从而控制第二开关晶体管M2的通断。

进一步地，处理模块15还包括过充比较器153，过充比较器153的第一连接端连接过充基准端VREF2，第二连接端连接电压过充检测模块16，输出端连接逻辑处理单元152，过充基准端VREF2用于提供阈值电压，在电压过充检测模块16检测的供电端VCC电压大于阈值电压的情况下，过充比较器153输出第二电平信号并传输至逻辑处理单元152，逻辑处理单元152可以根据第二电平信号生成第二控制信号，并通过第二控制端12传输至第二开关晶体管M2，从而控制第二开关晶体管M2断开，使得电池200停止充电。可以理解的是，第二控制信号为高电平信号。

如此，控制芯片10通过设置电压过充检测模块16，电压过充检测模块16可以检测供电端VCC电压，在供电端VCC电压大于阈值电压时，确定电池200处于过充状态，过充比较器153可以生成第二电平信号，逻辑处理单元152根据第二电平信号生成第二控制信号，从而控制第二开关晶体管M2断开，使得电池200停止充电，保护了电池200。

请参阅图2，在某些实施方式中，控制芯片10还包括电流检测模块17。

具体地，电流检测模块17连接充电检测端VM和逻辑处理单元152，电流检测模块17可以通过充电检测端VM检测电池200的充电电流和放电电流，并在充电检测端VM的充电电流大于阈值电流范围的情况下，判断电池200处于过充状态，电流检测模块17生成第三电平信号，以及在充电检测端VM的放电电流小于阈值电流范围的情况下，判断电池200处于过放状态，电流检测模块17生成第四电平信号。

进一步地，在电池200处于过充状态的情况下，电流检测模块17传输第三电平信号至逻辑处理单元152，逻辑处理单元152根据第三电平信号生成第二控制信号，并通过第二控制端12传输至第二开关晶体管M2，使得第二开关晶体管M2断开，电池200停止充电。在电池200处于过放状态的情况下，电流检测模块17传输第四电平信号至逻辑处理单元152，逻辑处理单元152根据第四电平信号生成第三控制信号，并通过第一控制端11传输至第一开关晶体管M1，使得第一开关晶体管M1断开，电池200停止放电。

应当说明的是，阈值电流范围可以根据电池200规格进行设置，在此不做限定。

如此，控制芯片10通过设置电流检测模块17检测电池200的充电电流和放电电流，并在充电电流大于阈值电流范围时生成第三电平信号，使得逻辑处理单元152生成第二控制信号以控制第二开关晶体管M2断开，电池200停止充电，保护了电池200，在放电电流小于阈值电流范围的情况下生成第四电平信号，使得逻辑处理单元152生成第三控制信号以控制第一开关晶体管M1断开，电池200停止放电，保护了电池200，提高了电池200的使用寿命。

在某些实施方式中，电流检测模块17检测到充电检测端VM的电流大于预设电流，电流检测模块17确认电池200处于短路状态，电流检测模块17生成短路信号并传输至逻辑处理单元152，逻辑处理单元152根据短路信号生成第四控制信号并传输至第一控制端11和第二控制端12，使得第一开关晶体管M1和第二开关晶体管M2根据第四控制信号断开，电池200停止充电和放电，从而保护了电池200。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池保护电路，用于保护电池，其特征在于，所述电池保护电路包括：

第一开关晶体管，所述第一开关晶体管的第一极连接电池，第二极连接负载端；

第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述负载端；

控制芯片，所述控制芯片包括电压检测端、充电检测端和第一控制端，所述充电检测端连接所述第一电阻的第二端，所述电压检测端连接所述电池，所述第一控制端连接所述第一开关晶体管的第三极；

所述控制芯片在所述电压检测端的电压小于预设电压且所述充电检测端检测到充电器接入的情况下，生成第一控制信号并通过所述第一控制端传输至所述第一开关晶体管以使所述第一开关晶体管闭合。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制芯片还包括供电端，所述电池保护电路还包括：

第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述电池，第二端连接所述供电端；

供电电容，所述供电电容的一端连接所述第二电阻的第二端和所述供电端，另一端连接接地端。

3.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制芯片还包括第二控制端，所述电池保护电路还包括：

第二开关晶体管，所述第二开关晶体管的第一极连接所述第一开关晶体管的第二极，第二极连接所述负载端，第三极连接所述第二控制端。

4.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制芯片包括：

电压过放检测模块，连接所述电压检测端，用于检测所述电压检测端的电压；

充电检测模块，连接所述充电检测端，用于检测所述负载端的充电器；

处理模块，连接所述电压过放检测模块和所述充电检测模块，用于在所述电压检测端的电压小于预设电压且所述充电检测端检测到充电器接入的情况下，生成第一控制信号并通过所述第一控制端传输至所述第一开关晶体管以使所述第一开关晶体管闭合。

5.根据权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，所述处理模块包括：

过放比较器，所述过放比较器的第一连接端连接所述电压过放检测模块，第二连接端连接过放基准端，用于在所述电压过放检测模块的电压小于过放基准端电压的情况下，输出第一电平信号；

逻辑处理单元，连接所述过放比较器的输出端、所述充电检测端和所述第一控制端，用于在接收到所述过放比较器的第一电平信号且所述充电检测端检测到充电器接入的情况下，生成所述第一控制信号并通过所述第一控制端传输至所述第一开关晶体管以使所述第一开关晶体管闭合。

6.根据权利要求5所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制芯片还包括：

电压过充检测模块，连接所述供电端和所述处理模块，用于检测所述供电端的电压；

所述处理模块还用于在所述供电端的电压大于阈值电压的情况下，生成第二控制信号并通过所述第二控制端传输至所述第二开关晶体管以使所述第二开关晶体管断开。

7.根据权利要求6所述的电池保护电路，其特征在于，所述处理模块还包括：

过充比较器，所述过充比较器的第一连接端连接过充基准端，第二连接端连接所述电压过充检测模块，输出端连接所述逻辑处理单元，用于在所述电压过充检测模块的电压大于过充基准端电压的情况下，输出第二电平信号；

所述逻辑处理单元还连接所述第二控制端，所述逻辑处理单元还用于在接收到所述过充比较器的第二电平信号的情况下，生成第二控制信号并通过所述第二控制端传输至所述第二开关晶体管以使所述第二开关晶体管断开。

8.根据权利要求5所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制芯片还包括：

电流检测模块，连接所述充电检测端，用于检测所述充电检测端的电流，并在所述充电检测端的电流大于阈值电流范围的情况下生成第三电平信号，或在所述充电检测端的电流小于阈值电流范围的情况下生成第四电平信号；

所述逻辑处理单元还连接所述电流检测模块，所述逻辑处理单元根据所述第三电平信号生成第二控制信号，并通过所述第二控制端传输至所述第二开关晶体管以使所述第二开关晶体管断开，或根据所述第四电平信号生成第三控制信号，并通过所述第一控制端传输至所述第一开关晶体管以使所述第一开关晶体管断开。

9.根据权利要求8所述的电池保护电路，其特征在于，在所述充电检测端的电流大于预设电流的情况下，所述电流检测模块生成短路信号；

所述逻辑处理单元根据所述短路信号生成第四控制信号传输至所述第一控制端和所述第二控制端，以使所述第一开关晶体管和所述第二开关晶体管断开。

10.一种电池管理***，其特征在于，包括电池和权利要求1-9任一项所述的电池保护电路。