一種鋰電池保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種鋰電池保護電路，包括芯片保護電路、開關(guān)驅(qū)動電路和接線端子J1，所述芯片保護電路的輸入端連接接線端子J1，其還包括恒流源式電平移動邏輯電路、延時保護電路和MOS開關(guān)管，芯片保護電路的輸出端連接恒流源式電平移動邏輯電路的輸入端，恒流源式電平移動邏輯電路的輸出端連接延時保護電路的輸入端，延時保護電路的輸出端連接到開關(guān)驅(qū)動電路，所述MOS開關(guān)管連接開關(guān)驅(qū)動電路輸出端。本實用新型設(shè)有恒流源式電平移動邏輯電路,使無論哪只電池保護都能以相同大小的電流給延時保護電路中的電容充電，而通過調(diào)節(jié)延時保護電路中電阻和電容的大小，能夠準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)給電容充電的時間，而且達到短時間電池過放電而不誤保護的目的。
【專利說明】—種鋰電池保護電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及鋰電池充放電保護【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種鋰電池保護電路?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在鋰離子電池使用過程中，為避免使用者的錯誤使用和充電器的持續(xù)工作而造成電池升溫，電池內(nèi)電解液的分解而產(chǎn)生氣體使其內(nèi)壓上升，金屬鋰等的釋出而造成有起火及破裂的危險。因此，在鋰離子電池回路中均要采用保護電路，對鋰離子充電、放電進行保護，必須有過充保護功能，以防止電池的特性劣化、起火及破裂，確保電池的安全性和可靠性，“過放保護”保護電池在缺電的狀態(tài)下放不出電來以達到保護電池的目的。
[0003]隨著我國新能源戰(zhàn)略推進和環(huán)保要求的提升，綠色環(huán)保的鋰電池組越來越多地替換傳統(tǒng)能源產(chǎn)品，有力地推動鋰電池保護板的發(fā)展。社會對鋰電池保護板的要求也越來越高。鋰電池在高倍率放電時電壓被迅速拉低，導(dǎo)致保護芯片啟動保護裝置，甚至?xí)斐珊芏嗥骷o法正常工作?，F(xiàn)有技術(shù)中的鋰電池保護電路通常包括芯片保護電路和驅(qū)動電路，目前的保護電路在解決這個問題上通常采用芯片的延時保護的方法，但延時的時間不能精準(zhǔn)的控制且延時時間也不能很長，也有一些保護板采用別的技術(shù)但成本很高。
實用新型內(nèi)容 [0004]本實用新型目的是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，提供一種鋰電池保護電路。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了一種鋰電池保護電路，包括芯片保護電路、開關(guān)驅(qū)動電路和接線端子J1，所述芯片保護電路的輸入端連接接線端子J1，其還包括恒流源式電平移動邏輯電路、延時保護電路和MOS開關(guān)管，芯片保護電路的輸出端連接恒流源式電平移動邏輯電路的輸入端，恒流源式電平移動邏輯電路的輸出端連接延時保護電路的輸入端，延時保護電路的輸出端連接到開關(guān)驅(qū)動電路，所述MOS開關(guān)管連接開關(guān)驅(qū)動電路輸出端。
[0006]作為優(yōu)選，所述的芯片保護電路由四個相同的保護芯片Ul、U2、U3、U4，電阻R1、尺2、1?3、1?4、，電容(:1、02、03、04組成；
[0007]所述的接線端子Jl的引腳I通過電阻Rl連接至保護芯片Ul的引腳5，U1的引腳5與引腳6之間接電容Cl，接線端子Jl的引腳2接Ul的引腳6并通過電阻R2連接至保護芯片U2的引腳5，U2的引腳5與引腳6之間接電容C2，接線端子Jl的引腳3接U2的引腳6并通過電阻R3連接至保護芯片U3的引腳5，U3的引腳5與引腳6之間接電容C3，接線端子Jl的引腳4接U3的引腳6并通過電阻R4連接至保護芯片U4的引腳5，U4的引腳5與引腳6之間接電容C4 ;接線端子Jl的引腳5和U4引腳6接地；
[0008]所述的恒流源式電平移動邏輯電路包括八個與芯片保護電路相連的恒流源模塊Al，其中每個恒流源模塊Al由一個電阻R，一個三極管Q和一個二極管D組成，與保護芯片Ul相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳1，輸入引腳2分別接Ul的OC和OD端；與保護芯片U2相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳2，輸入引腳2分別接U2的OC和OD端；與保護芯片U3相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳3，輸入引腳2分別接U3的OC和OD端；與保護芯片U4相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳4，輸入引腳2分別接U4的OC和OD端；四只與OC端相連的恒流源模塊Al輸出連在一起通過一個延時保護電路A3模塊連接到開關(guān)驅(qū)動電路A4的控制輸入端CONl ;四只與OD端相連的恒流源模塊Al輸出連在一起通過另一個延時保護電路A3模塊連接到開關(guān)驅(qū)動電路A4的控制輸入端C0N2。在保護信號OC或OD啟動下，多個恒流源模塊Al輸出電流可直接實現(xiàn)“或”邏輯。
[0009]作為優(yōu)選，所述延時保護電路包括兩個相同的子電路A3，其中一個子電路A3包括穩(wěn)壓二極管D2，電阻R6、R7，電容C6和三極管Q1，穩(wěn)壓二極管D2的一端接電阻R6的一端，R6的另一端接電阻R7及并聯(lián)電容C6的一端并接三極管Ql的基極，電阻R7及并聯(lián)電容C6的另一端和穩(wěn)壓二極管D2的另一端連接在一起并接地；另一個子電路A3包括穩(wěn)壓二極管D3，電阻R8、R9,電容C7和三極管Q2，穩(wěn)壓二極管D3的一端接電阻R8的一端，R8的另一端接電阻R9及并聯(lián)電容C7的一端并接三極管Q2的基極，電阻R9及并聯(lián)電容C7的另一端和穩(wěn)壓二極管D3的另一端連接在一起并接地。
[0010]在一些大電流應(yīng)用場合，如啟動電源時，電池組瞬間放電倍率大導(dǎo)致電池組瞬間電壓很低，導(dǎo)致保護電路誤動作。作為優(yōu)選，其還設(shè)有抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路A2，所述抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路A2包括電阻R5、二極管Dl和電容C5，所述電阻R5的一端連接接線端子Jl的正極，電阻R5的另一端連接二極管Dl的正極，二極管Dl的負極連接開關(guān)驅(qū)動電路電源輸入端VIN和電容C5的一端，電容C5另一端接地。抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路的作用是防止延遲和驅(qū)動電路的供電電壓過低。
[0011]作為優(yōu)選，所述開關(guān)驅(qū)動電路由開關(guān)驅(qū)動模塊A4組成，A4模塊為一個典型的驅(qū)動電路，其電源輸入端接抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路的輸出端，地接接線端子Jl的引腳5(即地)，控制輸入引腳分別接兩個延時保護電路A3模塊的輸出端，兩個輸出端分別接MOS開關(guān)管Q3和Q4的柵極。
[0012]本實用新型設(shè)有恒流源式電平移動邏輯電路，使無論哪只電池保護都能以相同大小的電流給延時保護電路中的電容充電，而通過調(diào)節(jié)延時保護電路中電阻和電容的大小，能夠準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)給電容充電的時間，而且達到短時間電池過放電而不誤保護的目的，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低；而且其還設(shè)有抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路，能夠有效防止電池在大倍率放電時，電壓被迅速拉低，導(dǎo)致保護裝置不工作的問題發(fā)生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型所述一種鋰電池保護電路的左半部分電路圖。
[0014]圖2為本實用新型所述一種鋰電池保護電路的右半部分電路圖。
[0015]圖3為本實用新型所述保護芯片的電路原理圖。
[0016]圖4為本實用新型所述恒流源模塊Al的電路圖。
[0017]圖5為本實用新型所述抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路A2的電路圖。
[0018]圖6為本實用新型所述延時保護電路子電路A3的電路圖。[0019]其中，圖1和圖2的節(jié)點按下述方法連接:al接a2，bl接b2，cl接c2，dl接d2，el 接 e2。
【具體實施方式】
[0020]本實用新型的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進行詳細說明。
[0021]如圖1-2所示，本實用新型提出了一種鋰電池保護電路，包括芯片保護電路、恒流源式電平移動邏輯電路、延時保護電路、抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路、開關(guān)驅(qū)動電路、接線端子Jl和MOS開關(guān)管，所述芯片保護電路的輸入端連接接線端子Jl，芯片保護電路的輸出端連接恒流源式電平移動邏輯電路的輸入端，恒流源式電平移動邏輯電路的輸出端連接延時保護電路的輸入端，延時保護電路的輸出端連接到驅(qū)動電路，所述MOS開關(guān)管連接驅(qū)動電路輸出端。
[0022]如圖1、3所示，所述芯片保護電路由四個相同的保護芯片U1、U2、U3、U4，電阻R1、R2、R3、R4、，電容C1、C2、C3、C4組成；接線端子Jl的引腳I通過電阻Rl連接至保護芯片Ul的引腳5，Ul的引腳5與引腳6之間接電容Cl，接線端子Jl的引腳2接Ul的引腳6并通過電阻R2連接至保護芯片U2的引腳5，U2的引腳5與引腳6之間接電容C2，接線端子Jl的引腳3接U2的引腳6并通過電阻R3連接至保護芯片U3的引腳5，U3的引腳5與引腳6之間接電容C3，接線端子Jl的引腳4接U3的引腳6并通過電阻R4連接至保護芯片U4的引腳5，U4的引腳5與引腳6之間接電容C4 ;接線端子Jl的引腳5和U4引腳6接地。
[0023]如圖1、4所示，所述恒流源式電平移動邏輯電路包括8個與芯片保護電路相連的恒流源模塊Al。與保護芯片Ul相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳1，輸入引腳2分別接Ul的OC和OD端；與保護芯片U2相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳2，輸入引腳2分別接U2的OC和OD端；與保護芯片U3相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳3，輸入引腳2分別接U3的OC和OD端；與保護芯片U4相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳4，輸入引腳2分別接U4的OC和OD端；四只與OC端相連的恒流源模塊Al輸出連在一起通過一個延時保護電路A3模塊連接到驅(qū)動電路A4模塊的控制輸入端CONl ;四只與OD端相連的恒流源模塊Al輸出連在一起通過另一個延時保護電路A3模塊連接到開關(guān)驅(qū)動電路A4模塊的控制輸入端C0N2。在保護信號OC或OD啟動下，多個恒流源模塊Al輸出電流可直接實現(xiàn)“或”邏輯。
[0024]每個恒流源模塊Al是一個最簡單的恒流源電路，每個恒流源模塊Al由一個電阻R，一個三極管Q和一個二極管D組成。
[0025]如圖2、6所示，所述延時保護電路包括兩個相同的子電路A3，其中一個子電路A3包括穩(wěn)壓二極管D2，電阻R6、R7，電容C6和三極管Q1，穩(wěn)壓二極管D2的一端接電阻R6的一端，R6的另一端接電阻R7及并聯(lián)電容C6的一端并接三極管Ql的基極，電阻R7及并聯(lián)電容C6的另一端和穩(wěn)壓二極管D2的另一端連接在一起并接地；另一個子電路A3包括穩(wěn)壓二極管D3，電阻R8、R9,電容C7和三極管Q2，穩(wěn)壓二極管D3的一端接電阻R8的一端，R8的另一端接電阻R9及并聯(lián)電容C7的一端并接三極管Q2的基極，電阻R9及并聯(lián)電容C7的另一端和穩(wěn)壓二極管D3的另一端連接在一起并接地。結(jié)合恒流源式電平移動邏輯電路的輸出電流，其延時電路中在穩(wěn)壓二極管D2選定的情況下，電阻R6、R7和電容C6的值決定了延時時間。
[0026]另外，如圖2、5所示，本實用新型的鋰電池保護電路還設(shè)有抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路A2，所述抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路A2包括電阻R5、二極管D1、電容C5。所述電阻R5的一端連接接線端子Jl的正極，電阻R5的另一端連接二極管Dl的正極，二極管Dl的負極連接開關(guān)驅(qū)動電路電源輸入端VIN和電容C5的一端，電容C5另一端接地。
[0027]如圖2所示，所述開關(guān)驅(qū)動電路由開關(guān)驅(qū)動模塊A4組成，A4模塊為一個典型的驅(qū)動電路，其電源輸入端接抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路的輸出端，地接接線端子Jl的引腳5(即地)，控制輸入引腳分別接兩個延時保護電路A3模塊的輸出端，兩個輸出端分別接MOS開關(guān)管Q3和Q4的柵極。
[0028]恒流源式電平移動邏輯電路的工作原理是:當(dāng)無論對應(yīng)哪節(jié)電池的保護芯片OC或OD端動作時，其對應(yīng)恒流源模塊INl和IN2之間的電壓從OV上升到單節(jié)電池電壓，當(dāng)每個恒流源模塊Al中的電阻都一致，流過三極管Q的基極電流就是一定的，根據(jù)三極管的工作原理，所以無論哪節(jié)電池保護，流過其對應(yīng)恒流源模塊Al的二極管的電流都是一致的，所以給后面延時保護電路的供電電流也是一致的。
[0029]延時保護電路的工作原理是:當(dāng)其中一節(jié)電池電壓過充或過放時，電池保護芯片的OC或OD端電壓變成高電平，通過恒流源式電平移動邏輯電路流入延時保護電路一個恒定的電流，因為穩(wěn)壓二極管D3的電壓是恒定的，所以電流通過電阻R8對電容C7進行充電，當(dāng)電容C7兩端的電壓達到一定值時，三極管Q2開啟，與之相連的開關(guān)驅(qū)動電路啟動，使MOS開關(guān)管作出保護動作，切開回路。使電池不再進行放電，從而達到保護電池的目的。
[0030]而當(dāng)電池短時間大電流放電時，電池電壓被瞬間拉低，對應(yīng)電池保護芯片的OD端輸出高電平，通過恒流源式電平移動邏輯電路流入延時保護電路一個恒定的電流，電流通過電阻R8對電容C7進行充電，但是由于短時間放電，電容C7的電壓還沒達到驅(qū)動電路三極管Q2開啟所需要的電壓值時，電池電壓已經(jīng)恢復(fù)，保護芯片OD信號已經(jīng)回復(fù)低電平，切斷了給電容充電的回路，電容C7存儲的電量通過電阻R9再次放光，驅(qū)動電路不工作，從而達到短時間電池過放電而不誤保護的目的。所以可以通過調(diào)節(jié)電阻R8，R9和電容C7的大小，可以達到準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)給電容充放電的時間，達到準(zhǔn)確控制延時的目的。
[0031]抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路的工作原理:當(dāng)接上電池時，電池電壓通過電阻R5和二極管Dl給電容C5充電，二極管負極Dl電壓緩慢上升直到穩(wěn)定。當(dāng)電池在大倍率放電時，電壓被迅速拉低，二極管Dl正極的電壓被迅速拉低，電容C5給驅(qū)動電路供電，二極管Dl負極的電壓變化緩慢。一定時間后，放電結(jié)束，電池電壓恢復(fù)，電池再次通過電阻R5和二極管Dl給電容充電，從而達到抗瞬間低電壓穩(wěn)壓工作的目的。
[0032]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型結(jié)構(gòu)作舉例說明。本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰電池保護電路，包括芯片保護電路、開關(guān)驅(qū)動電路和接線端子Jl，所述芯片保護電路的輸入端連接接線端子J1，其特征在于:其還包括恒流源式電平移動邏輯電路、延時保護電路和MOS開關(guān)管，芯片保護電路的輸出端連接恒流源式電平移動邏輯電路的輸入端，恒流源式電平移動邏輯電路的輸出端連接延時保護電路的輸入端，延時保護電路的輸出端連接到開關(guān)驅(qū)動電路，所述MOS開關(guān)管連接開關(guān)驅(qū)動電路輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池保護電路，其特征在于:所述的芯片保護電路由四個相同的保護芯片U1、U2、U3、U4，電阻R1、R2、R3、R4，電容Cl、C2、C3、C4組成； 所述的接線端子Jl的引腳I通過電阻Rl連接至保護芯片Ul的引腳5，U1的引腳5與引腳6之間接電容Cl，接線端子Jl的引腳2接Ul的引腳6并通過電阻R2連接至保護芯片U2的引腳5，U2的引腳5與引腳6之間接電容C2，接線端子Jl的引腳3接U2的引腳6并通過電阻R3連接至保護芯片U3的引腳5，U3的引腳5與引腳6之間接電容C3，接線端子Jl的引腳4接U3的引腳6并通過電阻R4連接至保護芯片U4的引腳5，U4的引腳5與引腳6之間接電容C4 ;接線端子Jl的引腳5和U4引腳6接地； 所述的恒流源式電平移動邏輯電路包括八個與芯片保護電路相連的恒流源模塊Al，其中每個恒流源模塊Al由一個電阻R，一個三極管Q和一個二極管D組成，與保護芯片Ul相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳1，輸入引腳2分別接Ul的OC和OD端；與保護芯片U2相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳2，輸入引腳2分別接U2的OC和OD端；與保護芯片U3相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳3，輸入引腳2分別接U3的OC和OD端；與保護芯片U4相連的兩個恒流源模塊Al輸入引腳I連在一起接接線端子Jl的引腳4，輸入引腳2分別接U4的OC和OD端；四只與OC端相連的恒流源模塊Al輸出連在一起通過一個延時保護電路A3模塊連接到開關(guān)驅(qū)動電路的控制輸入端CONl ;四只與OD端相連的恒流源模塊Al輸出連在一起通過 另一個延時保護電路A3模塊連接到開關(guān)驅(qū)動電路的控制輸入端 C0N2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰電池保護電路，其特征在于:所述延時保護電路包括兩個相同的子電路A3，其中一個子電路A3包括穩(wěn)壓二極管D2，電阻R6、R7，電容C6和三極管Ql,穩(wěn)壓二極管D2的一端接電阻R6的一端,R6的另一端接電阻R7及并聯(lián)電容C6的一端并接三極管Ql的基極，電阻R7及并聯(lián)電容C6的另一端和穩(wěn)壓二極管D2的另一端連接在一起并接地；另一個子電路A3包括穩(wěn)壓二極管D3，電阻R8、R9，電容C7和三極管Q2，穩(wěn)壓二極管D3的一端接電阻R8的一端，R8的另一端接電阻R9及并聯(lián)電容C7的一端并接三極管Q2的基極，電阻R9及并聯(lián)電容C7的另一端和穩(wěn)壓二極管D3的另一端連接在一起并接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池保護電路，其特征在于:其還設(shè)有抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路A2，所述抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路A2包括電阻R5、二極管Dl和電容C5，所述電阻R5的一端連接接線端子Jl的正極，電阻R5的另一端連接二極管Dl的正極，二極管Dl的負極連接開關(guān)驅(qū)動電路電源輸入端VIN和電容C5的一端，電容C5另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池保護電路，其特征在于:所述開關(guān)驅(qū)動電路由開關(guān)驅(qū)動模塊A4組成，其電源輸入端接抗瞬間低壓穩(wěn)壓電路的輸出端，地接接線端子Jl的引腳5，控制輸入引腳分別接兩個延時保護電路A3模塊的輸出端，兩個輸出端分別接MOS開關(guān)管Q3和Q4的 柵極。
【文檔編號】H02H7/18GK203800572SQ201420216180
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】王偉力, 文周容, 楊鋒 申請人:賽恩斯能源科技有限公司