專利名稱：限制鋰離子電池充電的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于二次電池的充電方法及其控制裝置，特別是關(guān)于鋰離子電池的充電方法及其控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)性電子產(chǎn)品的種類越來越豐富，如個人數(shù)碼相機(jī)、CD隨身聽、MP3播放器、PDA、移動電話等，且應(yīng)用越來越普及，消費(fèi)性電子產(chǎn)品廣泛普及的原因是其便攜性能強(qiáng)，而便攜性強(qiáng)的一個必要的條件就是要求自帶電源，在當(dāng)前，鋰離子電池是便攜式消費(fèi)性電子產(chǎn)品的首選的供電方式。
鋰離子電池使用的一個現(xiàn)狀就是，在裝置接入有供電的插口中，如采用USB接口的MP3播放器，在任何時刻插入適配器或電腦的USB插頭，都要對鋰電池進(jìn)行一次充電，隨插隨充，直致裝置拔出，鋰離子電池的標(biāo)稱電壓為3.7V，正常工作電壓在2.75～4.2V之間，放電中止電壓為2.75V，當(dāng)充滿電后，在放電使用過程中，未放至最低電壓2.75V，就進(jìn)行充電，會降低鋰離子電池的使用效率，原因是鋰離子電池在充電次數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量之后，鋰電池的放電特性會變差，從而導(dǎo)致鋰離子電池使用壽命的大大降低。
有鑒于此，提供一種限制鋰離子電池隨插隨充的電路保護(hù)裝置，延長鋰離子電池的使用壽命非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的便攜式電子消費(fèi)產(chǎn)品其內(nèi)部的鋰離子電池隨插隨充，沒有有效利用鋰離子電池有限的充電次數(shù)的問題，提高鋰離子電池的使用效率。
本發(fā)明提供的一種限制鋰離子電池充電的方法，其特征在于，在對鋰離子電池充電時，首先提供對鋰離子電池的放電電壓的檢測，并將檢測的放電電壓與設(shè)定的可充電低限電壓比較，若電池的放電電壓高于設(shè)定的可充電低限電壓值，則禁止鋰離子電池充電，反之，則允許對鋰離子電池充電。
本發(fā)明提供的一種限制鋰離子電池充電的保護(hù)電路，包括雙電壓檢測IC單元及充電IC單元，所述充電IC單元從外部設(shè)備接入電源，提供對鋰離子電池進(jìn)行充電，所述雙電壓檢測IC單元通過檢測鋰離子電池的電壓狀態(tài)，輸出控制充電IC單元片選的電平信號，控制充電IC單元對鋰離子電池進(jìn)行充電。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的限制鋰離子電池充電的電路保護(hù)裝置是一保護(hù)電路，該保護(hù)電路在鋰離子電池放電過程中其電壓下降沒有達(dá)到設(shè)定的值，則限制對鋰離子電池進(jìn)行隨插隨充。只有當(dāng)鋰離子電池的電壓下降到設(shè)定的極值之后才能對其進(jìn)行充電，充分利用鋰離子電池的充電次數(shù)，提高鋰離子電池的使用效率，延長使用壽命。


圖1為本發(fā)明限制鋰離子電池隨插隨充的電路原理圖。
圖2為本發(fā)明充電檢測IC的內(nèi)部方框圖。
圖3為本發(fā)明雙電壓檢測IC單元10的工作特性。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的限制鋰離子電池充電的保護(hù)電路，該保護(hù)電路在鋰離子電池放電過程中其電壓下降沒有達(dá)到設(shè)定的值，則限制對鋰離子電池進(jìn)行隨插隨充。只有當(dāng)鋰離子電池的電壓下降到設(shè)定的極值之后才能對其進(jìn)行充電，充分利用鋰離子電池的充電次數(shù)，提高鋰離子電池的使用效率，延長使用壽命。
請參閱圖1，是本發(fā)明限制鋰離子電池隨插隨充的電路原理圖。該電路原理圖主要包括雙電壓檢測IC單元10及充電IC單元20。
為了清楚的描述本發(fā)明，在本實(shí)施方式中，對鋰離子電池的充電IC單元20僅標(biāo)出四個基本引腳，包括USB電壓輸入端21，接電腦USB接口或適配器輸出口，提供外部電源輸入；充電完成狀態(tài)指示腳22，該引腳在鋰電池充電過程中輸出低電平，充電完成后輸出高電平，通過輸出高低電平，給出電池充電是否完成狀態(tài)信息；片選腳23，該引腳在低電平有效，即只有在該引腳輸入低電平時，充電IC單元20才能對鋰離子電池進(jìn)行充電；以及提供鋰電池連接的充電輸出腳24。
雙電壓檢測器IC單元10，其內(nèi)部由兩個電壓比較器，以及施密特觸發(fā)器等主要部件構(gòu)成，外部包括兩個電壓門限接入點(diǎn)及一個狀態(tài)輸出端，即低限電壓檢測點(diǎn)13，高限電壓檢測11點(diǎn)，狀態(tài)輸出的點(diǎn)14，以及接地端12。外部電阻R1、R2、R3共同組成分壓電路，通過對R1、R2、R3的阻值分配可設(shè)定雙電壓檢測器IC單元10內(nèi)部的兩個電壓比較器的翻轉(zhuǎn)電壓，電池電壓檢測端由R1上端進(jìn)入，低極限電壓輸入點(diǎn)13，接分壓電路A點(diǎn)，當(dāng)電池電壓低于設(shè)定低極限電壓LTHIN時，上端的比較器翻轉(zhuǎn)，使?fàn)顟B(tài)輸出端14輸出低電平。高極限電壓輸入點(diǎn)11，接分壓電路B點(diǎn)，當(dāng)電池電壓高于設(shè)定高極限電壓HTHIN時，下端比較器翻轉(zhuǎn)，使?fàn)顟B(tài)輸出端輸出高電平。
雙電壓檢測器IC單元10的狀態(tài)輸出點(diǎn)14連接充電IC單元20的片選腳23，通過狀態(tài)輸出點(diǎn)C的電平信號對充電IC單元20的充電狀況進(jìn)行控制，高限電壓檢測點(diǎn)11經(jīng)二極管D1接充電IC單元20的充電完成狀態(tài)指示腳22，高限電壓檢測點(diǎn)11在收到狀態(tài)指示腳22輸出的鋰電池充電完成信號后，翻轉(zhuǎn)狀態(tài)輸出點(diǎn)14的電平信號，經(jīng)片選23反過來控制充電IC單元20的充電狀況。
雙電壓檢測IC單元10的工作特性如圖3所示當(dāng)檢測到鋰離子電池的電壓低于低極限電壓VLTH時，其狀態(tài)輸出端14輸出為低電平，充電IC20開始對電池進(jìn)行充電，第一條上升曲線低于低極限電壓VLTH進(jìn)行充電，一直充到高極限電壓VHTH，再延遲TLBCP時間段140mS，待雙電壓檢測IC單元10的狀態(tài)輸出端14的電壓變?yōu)楦唠娖?，第二條斜線即電池放電特性曲線，在放電過程中，雙電壓檢測IC單元10的狀態(tài)輸出端14的輸出狀態(tài)一直維持高電平不變，當(dāng)鋰離子的電壓降低到低極限電壓VLTH時，雙電壓檢測IC單元10的狀態(tài)輸出端14輸出狀態(tài)才重新回到低電平，開始下一個充電循環(huán)。
工作原理詳述如下當(dāng)鋰離子電池電壓低于設(shè)定的可充電電壓時，電子設(shè)備插入電腦USB插頭，此時由于檢測的A點(diǎn)電壓低于設(shè)定的電壓，則狀態(tài)出端14輸出低電平，充電IC的片選端23為低電平有效，充電IC 20開始對鋰電池充電。當(dāng)電池電壓充到設(shè)定可充電電壓上限時，直至飽和電壓，也就是鋰離子電池的上限，由于對雙電壓檢測器IC單元10設(shè)定一個高于鋰離子電池的飽和電壓的上限電壓，此時雙電壓檢測IC單元10的狀態(tài)輸出端仍維持低電平不變，充電IC單元20仍然對鋰電池進(jìn)行恒壓、小電流浮充，當(dāng)浮充完畢，充電IC單元20的充電完成狀態(tài)指示腳22輸出高電平，該高電平通過D1使B點(diǎn)拉為高電平，致使?fàn)顟B(tài)輸出端14的輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，變?yōu)楦唠娖?，使充電IC20的的片選端23為高電平，停止充電，在充電過程中，只有電池浮充完備，才會導(dǎo)至充電IC20的狀態(tài)輸出端C的電平翻轉(zhuǎn)，故即使充電的中途突然斷電，也不會影響充電IC20的片選狀態(tài)，仍可接電繼續(xù)充電。
在設(shè)備使用過程中，當(dāng)電池的電壓從4.2V逐漸下降，在沒有降低到設(shè)定的可充電低壓之前，雙電壓檢測IC單元10的狀態(tài)輸出端仍維持高電平，即片選端23無效，即在A點(diǎn)的電壓沒有降低到可充電低壓之前，沖充IC20不能對鋰電池充電。
在設(shè)備使用過程中，當(dāng)A點(diǎn)檢測到鋰電池的電壓降低到設(shè)定的可充電電壓值以下時，雙電壓檢測IC單元10的狀態(tài)輸出端翻轉(zhuǎn)輸出低電平，允許充電。
以上四個狀態(tài)構(gòu)成了電壓限制自動充電電路，即鋰電池的電壓沒有降低到設(shè)定的可充電電壓之下，不能對鋰電池進(jìn)行充電，只有鋰電池的電壓低于設(shè)定的可充電電壓以下時才能進(jìn)行充電，有效的提高了鋰電池的使用效率。
再請參閱圖1，當(dāng)用戶臨時出行，需要對鋰電池進(jìn)行電量補(bǔ)充時，這時撥動圖1所示的開關(guān)40，開關(guān)40設(shè)定為高電平有效，平時處于低電平的解鎖位置，即中心刀位連接R4一端，鎖定按鍵時，撥動按鍵，即中心刀位接R5一端，此時三極管30的柵極G接高電位，三極管30導(dǎo)通，三極管30為N溝道MOS管，雙電壓檢測IC單元10的低極限電壓輸入點(diǎn)13被強(qiáng)行拉為低電位，此時狀態(tài)輸出端14為低電平，充電IC20即可對鋰電池進(jìn)行強(qiáng)行充電。在本實(shí)施方式中開關(guān)40連接的三極管30是N溝道MOS管，不會影響開關(guān)40本身的功能，即開關(guān)40復(fù)用，在鎖住按鍵的同時，則強(qiáng)行進(jìn)行充滿電狀態(tài)，沒有鎖按鍵時，則自動進(jìn)行電池電壓檢測，如果電池電壓低于設(shè)定的可充電電壓值才能充電。
在本實(shí)施方式中，充電檢測IC選用PT7M7433T，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。在此期間，只要低極限電壓輸入端13的電壓沒有低于設(shè)定極限值，狀態(tài)輸出端14一直維持輸出高電平不變，只有當(dāng)?shù)蜆O限電壓輸入端13的電壓低于設(shè)定極限值，狀態(tài)輸出端14才會翻轉(zhuǎn)輸出低電平。PT7M7433T元件封裝如圖4所示，為SOT23-5封裝。
通過對R1、R2、R3的阻值分配，在本發(fā)明的限制鋰離子電池充電的保護(hù)電路設(shè)定的允許對鋰離子電池充電的下限是鋰離子電池降低至3.3V，因為大部分手持式消費(fèi)性電子產(chǎn)品，如MP3播放器，當(dāng)鋰離子電池的電壓降低至3.1V時，軟件判斷會自動關(guān)機(jī)，所以設(shè)定鋰離子電池可以充電的下限為3.3V較為合適，也就是在放電過程中鋰離子電池的電壓在4.2～3.3V之間，則不能進(jìn)行隨插隨充，只有當(dāng)鋰離子電池在其電壓低于3.3V以下才可以充電。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，對本發(fā)明所作的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種限制鋰離子電池充電的方法，其特征在于，在對鋰離子電池充電時，首先提供對鋰離子電池的放電電壓的檢測，并將檢測的放電電壓與設(shè)定的可充電低限電壓比較，若電池的放電電壓高于設(shè)定的可充電低限電壓值，則禁止鋰離子電池充電，反之，則允許對鋰離子電池充電。
2.一種限制鋰離子電池充電的保護(hù)電路，包括雙電壓檢測IC單元及充電IC單元，所述充電IC單元從外部設(shè)備接入電源，提供對鋰離子電池進(jìn)行充電，所述雙電壓檢測IC單元通過檢測鋰離子電池的電壓狀態(tài)，輸出控制充電IC單元片選的電平信號，控制充電IC單元對鋰離子電池進(jìn)行充電。
3.如權(quán)利要求2所述的限制鋰離子電池充電的保護(hù)電路，其特征在于，雙電壓檢測IC單元檢測鋰離子電池的電壓狀態(tài)包括對鋰離子電池的放電電壓及充電完成電壓進(jìn)行檢測，并將檢測的放電電壓及充電完成電壓與各自設(shè)定的比較電壓進(jìn)行比效，輸出控制片選的電平信號。
4.如權(quán)利要求2所述的限制鋰離子電池充電的保護(hù)電路，其特征在于，雙電壓檢測IC單元包括一低限電壓檢測點(diǎn)及一高限電壓檢測點(diǎn)，所述高限電壓檢測點(diǎn)經(jīng)二極管與充電IC單元的充電完成狀態(tài)指示腳連接，所述雙電壓檢測IC單元通過獲取充電完成狀態(tài)指示腳的電平信號輸出控制片選的電平信號，反過來控制充電IC單元。
5.如權(quán)利要求2所述的限制鋰離子電池充電的保護(hù)電路，其特征在于，所述充電保護(hù)電路還包括一強(qiáng)制充電的雙鄭開關(guān)，所述的雙鄭開關(guān)經(jīng)三極管強(qiáng)制拉低低限電壓檢測點(diǎn)電壓，提供鋰離子電池充電。
全文摘要
本發(fā)明公開一種限制鋰離子電池充電的方法及其保護(hù)電路，在對鋰離子電池充電時，通過檢測的鋰電池的放電電壓與設(shè)定的可充電低限電壓比較，確定可否對鋰離子電池充電。本發(fā)明提供的保護(hù)電路，包括雙電壓檢測IC單元及充電IC單元，所述充電IC單元從外部設(shè)備接入電源，提供對鋰離子電池進(jìn)行充電，所述雙電壓檢測IC單元通過檢測鋰離子電池的電壓狀態(tài)，輸出控制充電IC單元片選的電平信號，控制充電IC單元對鋰離子電池進(jìn)行充電。本發(fā)明提供的限制鋰離子電池充電保護(hù)電路，可充分利用鋰離子電池的充電次數(shù)，提高鋰離子電池的使用效率，延長使用壽命。
文檔編號H01M10/44GK1822469SQ20051003325
公開日2006年8月23日 申請日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月18日
發(fā)明者于德偉 申請人:深圳市朗科科技有限公司