CN102983556B - 具有放电过流保护后自恢复功能的电池保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池保护电路，其包括控制电路和串联在电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的放电通路，该放电通路上包括开关器件、二极管和电阻R0，在进入放电过流保护状态后，所述控制电路控制所述开关器件导通以使电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的放电通路导通，所述控制电路根据电池负极连接端的电压确定是否退出放电过流保护状态，在确定退出放电过流保护状态后，所述控制电路控制所述开关器件截止以使得电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的放电通路截止。与现有技术相比，本发明在电池保护电路中增加了放电过流恢复电路，其可以自动从放电过流保护状态下恢复出来，并且结构简单，成本低。
Description
【技术领域】
本发明涉及电路设计领域，特别涉及一种具有放电过流保护后自恢复功能的电池保护电路。
【背景技术】
图1示出了一种电池保护电路系统的结构示意图。如图1所示，所述电池保护电路系统包括电池电芯Bat、电阻R1、电容C1、电池保护电路110、电阻R2、充电功率开关130和放电功率开关120。电阻R1和电容C1串联于电池电芯Bat的正极B+和负极B-之间，放电功率开关120和充电功率开关130串联于电池电芯的负极B-和电池的负极P-之间，电池电芯Bat的正极B+直接与电池的正极P+相连。
所述充电功率开关130包括NMOS(N-channelMetalOxideSemiconductor)场效应晶体管MN2和寄生于其体内的二极管D2。所述放电功率开关120包括NMOS场效应晶体管MN1和寄生于其体内的二极管D1。NMOS晶体管MN1的漏极和NMOS晶体管MN2的漏极相连，NMOS晶体管MN1的源极与电池电芯的负极B-相连，NMOS晶体管MN2的源极与电池的负极P-相连。
所述电池保护电路110包括三个连接端(或称为检测端)和两个控制端，三个连接端分别为电池电芯正极B+连接端VDD，电池电芯负极B-连接端VSS和电池负极P-连接端VM，两个控制端分别为充电控制端COUT和放电控制端DOUT。其中连接端VDD连接于电阻R1和电容C1之间，连接端VSS与电池电芯Bat的负极B-相连，连接端VM通过电阻R2连接于电池的负极P-，充电控制端COUT与充电功率开关130的控制端相连，即与NMOS晶体管MN2的栅极相连，放电控制端DOUT与放电功率开关120的控制端相连，即与NMOS晶体管MN1的栅极相连。
所述电池保护电路110可以对电池电芯Bat进行充电保护和放电保护。在进行正常充电时，所述电池保护电路110控制NMOS晶体管MN2导通，NMOS晶体管MN1截止，充电电流从NMOS晶体管MN1的体二极管D1流到NMOS晶体管MN2。在充电发生异常(比如充电过流和充电过压)时，所述电池保护电路110控制NMOS晶体管MN2截止，从而切断了充电过程。在进行正常放电时，所述电池保护电路110控制NMOS晶体管MN2截止，NMOS晶体管MN1导通，放电电流从NMOS晶体管MN2的体二极管D2流到NMOS晶体管MN1。在放电发生异常(比如放电过流和放电过压)时，所述电池保护电路110控制NMOS晶体管MN1截止，从而切断了放电过程。
所述电池保护电路110通过连接端VM和VSS之间的压差来判断是否放电过流，如果压差超过预定电压阈值，则认为放电电流超过预定电流阈值，则启动放电过流保护功能，将放电控制端DOUT下拉至电池电芯的负极B-电位，禁止所述放电功率开关120进行放电。
现有的电池保护系统中，一旦进入放电过流保护状态，则不得不手动去进行恢复，系统通常无法自动恢复，或者需要复杂的自动恢复电路，设计复杂，成本较高。因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种电池保护电路，可以自动从放电过流保护状态下恢复出来，并且结构简单，成本低。
为了解决上述问题，本发明提供一种电池保护电路，其包括与电池负极连接的电池负极连接端、与电池电芯负极连接的电池电芯负极连接端、与放电功率开关的控制端连接的放电控制端和与充电功率开关的控制端连接的充电控制端，其还包括控制电路和串联在电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的放电通路，该放电通路上包括开关器件、二极管和电阻R0，在进入放电过流保护状态后，所述控制电路控制所述开关器件导通以使电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的放电通路导通，所述控制电路根据电池负极连接端的电压确定是否退出放电过流保护状态，在确定退出放电过流保护状态后，所述控制电路控制所述开关器件截止以使得电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的放电通路截止。
进一步的，所述二极管的阴极连接所述开关器件的一个连接端，所述二极管的阳极与所述电池负极连接端相连，所述开关器件的另一个连接端与所述电池电芯负极连接端相连。
进一步的，所述放电通路提供毫安级别及以下的电流。
进一步的，在放电过流保护状态下，在所述电池负极连接端的电压低于预定电压阈值时，所述控制电路确定退出放电过流保护状态。
进一步的，所述控制电路根据电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的压差确定是否进入放电过流保护状态。
更进一步的，所述开关器件为NMOS场效应晶体管，所述控制电路输出控制信号至所述NMOS场效应晶体管的栅极
与现有技术相比，本发明在电池保护电路中增加了放电过流恢复电路，在进行放电过流保护状态时，在电池的负极和电池电芯的负极之间形成放电通路，在放电过流原因消除后，该放电通路可以下拉电池的负极的电压，从而可以解除放电过流保护状态。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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它的附图。其中：
图1为电池保护电路系统的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例中的设置于电池保护电路内的放电过流恢复电路的电路结构示意图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。
请参考图1所示，其中的各个部分在背景中已经都描述过了，这里不再重复描述。在放电时，电池保护电路110通过连接端VM(即电池的负极P-)和VSS(即电池电芯的负极B-)之间的压差来判断是否放电过流。此时VM端的电压高于VSS端的电压，并且两者之间的压差与放电电流成一定比例关系。如果差压超过预定电压阈值，则认为放电电流超过预定电流阈值，则启动放电过流保护功能，将放电控制端DOUT下拉至电池电芯的负极B-电位，禁止所述放电功率开关120进行放电。在放电过流的原因消除时，希望所述电池保护电路110能够自动的检测到，并自动从放电过流状态中恢复出来。
在本发明中，如图2所示，所述电池保护电路110中包括控制电路和设置于连接端VM和连接端VSS之间的放电通路，所述放电通路包括依次连接于连接端VM和连接端VSS之间的电阻R0、二极管D0和开关器件MN0。所述控制电路根据连接端VM(即电池的负极P-)和VSS(即电池电芯的负极B-)之间的压差来判断是否放电过流，在检测到放电过流时，禁止放电功率开关120放电，这样就进入了放电过流保护状态，与此同时，其还控制所述开关器件MN0导通，这样使得连接端VM和连接端VSS之间的放电通路导通。
在放电过流保护时，电池的正负极P+/P-之间的负载会把负极P-电压拉高到接近正极P+的电位，这样VM端的电压会高于VSS端的电压。而在本发明中，设置了一条在放电过流保护状态下导通的位于连接端VM和VSS之间的通路，这样在放电保护状态下，连接端VSS向连接端VM提供一个下拉电流，一旦放电过流的原因消除，比如短路消除，连接端VM的电压就会被拉低。因此，在本发明中所述控制电路根据连接端VM的电压来确定是否退出放电过流保护状态。在放电过流保护状态下如果连接端VM的电压低于预定电压阈值时，所述控制电路则决定退出放电过流保护状态，控制所述放电功率开关120恢复正常放电，否则继续保持放电过流保护状态。在所述控制电路210确定退出放电过流保护状态后，控制所述开关器件MN0截止，这样使得连接端VM和连接端VSS之间的放电通路截止，并防止漏电。
为了降低功耗，在放电过流保护状态下，从连接端VM流向连接端VSS的下拉电流很小，为毫安及以下级别的电流，在本发明中可以通过设置电阻R0的大小来调节所述下拉电流的大小。
所述二极管D0的阴极连接所述开关器件MN0的一个连接端，所述阳极与连接端VM相连，所述开关器件MN0的另一个连接端与连接端VSS相连。
在一个实施例中，如图2所示，所述开关器件MN0为NMOS场效应晶体管，其栅极接所述控制电路，所述控制电路输出控制信号S1来控制所述开关器件MN0的导通和截止。进入放电过流保护状态时，控制开关器件MN0导通，在退出放电过流保护状态时，控制开关器件MN0截止。二极管D0用来允许连接端VM向连接端VSS单向通过电流，阻止VSS向VM漏电，并且利用二极管D0的反向耐压能力在VM电压低于VSS时承受VM到VSS的绝大部分压降。电阻R0也可以放置于MN0和二极管D0之间，还可以放置于MN0和VSS之间。
在本发明中，“连接”、“相连”、“连”、“接”等表示电性连接的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。
需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (2)
1.一种电池保护电路，其包括与电池负极连接的电池负极连接端、与电池电芯负极连接的电池电芯负极连接端、与放电功率开关的控制端连接的放电控制端和与充电功率开关的控制端连接的充电控制端，其特征在于，其还包括控制电路和串联在电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的放电通路，该放电通路上包括开关器件、二极管和电阻R0，
在进入放电过流保护状态后，所述控制电路控制所述开关器件导通以使电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的放电通路导通，
所述控制电路根据电池负极连接端的电压确定是否退出放电过流保护状态，在确定退出放电过流保护状态后，所述控制电路控制所述开关器件截止以使得电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的放电通路截止，
所述二极管的阴极连接所述开关器件的一个连接端，所述二极管的阳极与所述电池负极连接端相连，所述开关器件的另一个连接端与所述电池电芯负极连接端相连，
所述放电通路提供毫安级别及以下的电流，
在放电过流保护状态下，在所述电池负极连接端的电压低于预定电压阈值时，所述控制电路确定退出放电过流保护状态，
所述控制电路根据电池负极连接端和电池电芯负极连接端之间的压差确定是否进入放电过流保护状态。
2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述开关器件为NMOS场效应晶体管，所述控制电路输出控制信号至所述NMOS场效应晶体管的栅极。
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