电池充电保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种电池充电保护电路，包括：至少一个防电池反向放电模块，用于防止电池对充电电源反向放电，具体包括：检测充电电源模块，用于判断所述充电电源和所述电池是否正确连接，正确连接时输出第一电平，未正确连接时输出第二电平；受控开关，受控开关的输入端与充电电源的正极连接，受控开关的输出端与电池的正极连接，受控开关的受控端和检测充电电源模块连接，当所述受控开关接收所述第一电平时导通，当接收所述第二电平时断开。通过设置防电池反向放电模块保证了所述电池仅在与所述充电电源正确连接时，才导通电池的充电回路，保证了电池充电的安全性且不会对充电电源反向放电，延长了电池的使用寿命。
【专利说明】电池充电保护电路
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电池保护【技术领域】，具体地涉及一种电池充电保护电路。
【背景技术】
[0002]近年来，多媒体移动手持终端飞速的发展，如:数码相机、手机、平板电脑、便携式影音设备或蓝牙设备等，多媒体移动手持终端中均需采用电池进行供电，这些设备中一般采用锂电池作为主要电源。锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电池电压和自放电率低等优点。
[0003]由于锂电池自身的物理特性，在使用过程中，锂电池对充电电流、充电电压的要求很严格，一旦超过将会缩短锂电池的充电寿命。普通充电电池在充电的过程中，同样需要将电池的充电电流、充电电压限制在允许的范围内。同时，市面上销售的电池充电电源的电路设计相对简单，因此当充电电源出现异常时，会对正在充电的电池造成损害且不安全，或者当充电电源和电池未连接时，会发生电池对充电电源进行反向放电的情况，这都不利于电池充电过程的安全，且会缩短电池的使用寿命。
实用新型内容
[0004]为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的电池充电保护电路不能有效的保证电池充电过程的安全、延长电池的使用寿命。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种电池充电保护电路，包括:至少一个防电池反向放电模块，用于防止电池对充电电源反向放电，所述防电池反向放电模块包括:
[0007]检测充电电源模块，用于判断所述充电电源和所述电池是否正确连接，当所述充电电源正确连接时输出第一电平，当所述充电电源未正确连接时输出第二电平；
[0008]受控开关，所述受控开关的输入端与所述充电电源的正极连接，所述受控开关的输出端与所述电池的正极连接，所述受控开关的受控端和所述检测充电电源模块连接，当所述受控开关接收所述第一电平时导通，当接收所述第二电平时断开。
[0009]所述的电池充电保护电路，所述检测充电电源模块包括:霍尔传感器、第一 P沟道MOS管以及第一电阻，其中，
[0010]所述霍尔传感器的输入端分别与所述充电电源的正极、所述第一电阻的一端、所述第一 P沟道MOS管的源极连接，所述霍尔传感器的输出端分别与所述第一电阻的另一端、所述第一 P沟道MOS管的栅极连接，用于检测所述充电电源和所述电池是否正确连接；
[0011]所述第一 P沟道MOS管的漏极作为所述检测充电电源模块的输出端。
[0012]所述的电池充电保护电路，所述受控开关包括:第二P沟道MOS管、第三N沟道MOS管、第二电阻、第三电阻以及第四电阻，其中，
[0013]所述第四电阻的一端作为所述受控开关的受控端；另一端与所述第三N沟道MOS管的栅极连接；
[0014]所述第三N沟道MOS管的源极与所述充电电源的负极连接；所述第三N沟道MOS管的漏极与所述第三电阻的一端连接；
[0015]所述第三电阻的另一端分别与所述第二 P沟道MOS管的栅极、所述第二电阻的一端连接；
[0016]所述第二电阻的另一端与所述第二 P沟道MOS管的源极连接；
[0017]所述第二 P沟道MOS管的漏极作为所述受控开关的输入端；
[0018]所述第二 P沟道MOS管的源极作为所述受控开关的输出端。
[0019]所述的电池充电保护电路，所述防电池反向放电模块为多个，所述防电池反向放电模块的所述受控开关串联连接。
[0020]所述的电池充电保护电路，还包括:充电电源过电压保护模块，用于当充电电源的电压大于预设阈值时，切断电池的充电回路，所述充电电源过电压保护模块包括第四P沟道MOS管、第一二极管以及第五电阻，其中，
[0021]所述第四P沟道MOS管的源极分别与所述充电电源的正极、所述第一二极管的阴极连接；
[0022]所述第四P沟道MOS管的漏极和所述电池的正极连接；
[0023]所述第四P沟道MOS管的栅极分别与所述第一二极管的阳极、所述第五电阻的一端连接；
[0024]所述第五电阻的另一端与所述充电电源的负极连接。
[0025]所述的电池充电保护电路，还包括至少一个过充电保护模块，用于限制电池充电时的电压，所述过充电保护模块包括:
[0026]电压检测单元，用于判断所述电池的电压是否大于所述电池的过充电检测电压阈值，当所述电池的电压大于所述过充电检测电压阈值时输出过充电信号；
[0027]第一受控开关，所述第一受控开关的受控端与所述电压检测单元相连，当所述第一受控开关的受控端接收到所述过充电信号时断开则切断电池的充电回路。
[0028]所述的电池充电保护电路，所述过充电保护模块为多个，所述过充电保护模块的所述第一受控开关串联连接，当所述多个过充电保护模块中的任一个所述电压检测单元输出所述过充电信号时，则控制对应的所述第一受控开关切断电池的充电回路。
[0029]所述的电池充电保护电路，所述电压检测单元还用于判断所述第一受控开关断开时电池的电压是否小于所述电池的过充电保护解除电压阈值，当所述电池的电压小于所述过充电保护解除电压阈值时控制所述第一受控开关重新导通以导通电池的充电回路。
[0030]所述的电池充电保护电路，还包括均衡充电保护模块，用于在所述电池为两节串联的电池时，判断所述两节电池的压差是否超过预设值，当大于所述预设值时，则对两节电池进行均衡放电，当小于或者等于所述预设值时，停止对两节电池进行均衡放电。
[0031]根据本实用新型的电池充电保护电路通过设置防电池反向放电模块，保证了电池仅在与充电电源正确连接时，才导通电池的充电回路，保证了所述电池充电的安全性且不会对充电电源反向放电，延长了电池的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0033]图1是根据本实用新型第一实施例的电池充电保护电路的示意图；
[0034]图2是根据本实用新型第一实施例的电池充电保护电路中的防电池反向放电模块的电路结构图；
[0035]图3是根据本实用新型第一实施例的电池充电保护电路中包含两个防电池反向放电模块的电路结构图；
[0036]图4是根据本实用新型第二实施例的电池充电保护电路的示意图；
[0037]图5是根据本实用新型第二实施例的电池充电保护电路中充电电源过电压保护模块的电路结构图；
[0038]图6是根据本实用新型第三实施例的电池充电保护电路的示意图；
[0039]图7是根据本实用新型第三实施例的电池充电保护电路的过充电保护模块的电路结构图；
[0040]图8根据本实用新型第三实施例的电池充电保护电路的均衡充电保护模块的电路结构图。
[0041]附图标记:1_防电池反向放电模块，2-充电电源过电压保护模块，3-过充电保护模块，11-检测充电电源模块，12-受控开关，31-电压检测单元，32-第一受控开关。
【具体实施方式】
[0042]实施例1
[0043]如图1所示，本实施例提供的一种电池充电保护电路，包括:至少一个防电池反向放电模块1，用于防止电池对充电电源反向放电，所述防电池反向放电模块I包括:
[0044]检测充电电源模块11，用于判断所述充电电源和所述电池是否正确连接，当所述充电电源正确连接时输出第一电平，当所述充电电源未正确连接时输出第二电平；
[0045]受控开关12，所述受控开关12 (图中示意性的用MOS管表示，采用其他受控开关也是可以的)的输入端与所述充电电源的正极连接，所述受控开关12的输出端与所述电池的正极连接，所述受控开关12的受控端和所述检测充电电源模块11连接，当所述受控开关12接收所述第一电平时导通，当接收所述第二电平时断开。
[0046]市面上的充电电源的型号有很多种，不同的电池对应不同型号的充电电源，所述充电电源和所述电池正确连接是指:如果充电电源为大容量电池时，所述大容量电池和需充电的电池匹配且连接后接触良好；如果充电电源为充电器时，所述充电器和电池匹配且充电器插头已正确连接、充电器和电池正确连接且接触良好。本领域技术人员应该理解，所述充电电源和所述电池正确连接广泛的指充电电源能正确给电池充电所需要的连接条件，如充电电源的电压在某预设范围内，认为此充电电源可以给电池充电。
[0047]通过设置防电池反向放电模块I保证了所述电池仅在与所述充电电源正确连接时，才导通电池的充电回路，保证了所述电池充电的安全性且不会对所述充电电源反向放电，延长了电池的使用寿命，并且节约了能源。
[0048]优选地，如图2所示，所述的电池充电保护电路，所述检测充电电源模块11可以包括:霍尔传感器Ul1、第一 P沟道MOS管Q24以及第一电阻R74，其中，所述霍尔传感器Ull的输入端分别与所述充电电源的正极(图2中用V_BAT_IN表示)、所述第一电阻R74的一端、所述第一 P沟道MOS管Q24的源极连接，所述霍尔传感器Ull的输出端分别与所述第一电阻R74的另一端、所述第一 P沟道MOS管Q24的栅极连接，用于检测所述充电电源和所述电池是否正确连接；所述第一 P沟道MOS管Q24的漏极作为所述检测充电电源模块11的输出端。图2中的电容C75连接于充电电源的正极和负极之间，起到滤波的作用。霍尔传感器Ull例如可以采用芯片WSH131实现，通过霍尔传感器Ull检测所述充电电源和所述电池是否正确连接；有利于电路的集成小型化。
[0049]优选地，如图2所示，所述受控开关12可以包括:第二 P沟道MOS管Q2、第三N沟道MOS管Q5、第二电阻R1、第三电阻R3以及第四电阻R8，其中，所述第四电阻R8的一端作为所述受控开关12的受控端；另一端与所述第三N沟道MOS管Q5的栅极连接；所述第三N沟道MOS管Q5的源极与所述充电电源的负极连接；所述第三N沟道MOS管Q5的漏极与所述第三电阻R3的一端连接；所述第三电阻R3的另一端分别与所述第二 P沟道MOS管Q2的栅极、所述第二电阻Rl的一端连接；所述第二电阻Rl的另一端与所述第二P沟道MOS管Q2的源极连接；所述第二 P沟道MOS管Q2的漏极作为所述受控开关的输入端；所述第二 P沟道MOS管Q2的源极作为所述受控开关的输出端。图2中的电阻R73和第四电阻R8串联后连接充电电源的负极，起到保护第三N沟道MOS管Q5的作用。
[0050]本实施例提供的受控开关12中，当受控开关12的受控端接收第一电平时，即充电电源和所述电池正确连接时，第二 P沟道MOS管Q2和第三N沟道MOS管Q5均导通，电池正常充电；当受控开关12的受控端接收第二电平时，即充电电源和所述电池未正确连接时，第三N沟道MOS管Q5关断，同时，第二 P沟道MOS管Q2关断，则切断了电池向充电电源反向放电的回路。同时，在电池充电的主回路上采用第二 P沟道MOS管Q2相对于现有技术中采用二极管作为防反充的电路来说，降低了主回路上的压降，因为MOS管导通时的压降远小于二极管导通时候的压降，从而有利于更好的对电池进行充电。
[0051]优选地，所述防电池反向放电模块I可以为两个或多个，所述防电池反向放电模块的I所述受控开关12串联。当所述多个防电池反向放电模块I中的任一个所述检测充电电源模块11输出第二电平时，则控制对应的所述受控开关12切断电池的充电回路。通过设置至少两个防电池反向放电模块1，进一步保证了电路的可靠性，当其中一个防电池反向放电模块I失效时，依然能保证电路准确的防止电池对充电电源反向放电。
[0052]在实际使用中，由于霍尔传感器检测电池是否与充电电源正确连接的可靠性较高，所以多个防电池反向放电模块I中的检测充电电源模块11可以通用，仅设置多个受控开关12即可。图3示出了采用一个检测充电电源模块11和两个受控开关12的实施方式。当检测充电电源模块11检测到电池和充电电源正确连接时，输出第一电平，则第二 P沟道MOS管Q2、第三N沟道MOS管Q5、P沟道MOS管Q3、N沟道MOS管Q6均导通，电池正常充电；当当检测充电电源模块11检测到电池和充电电源不正确连接时，输出第二电平，则第二 P沟道MOS管Q2、第三N沟道MOS管Q5、P沟道MOS管Q3、N沟道MOS管Q6均关断，则切断了电池的充电回路，即切断了电池向充电电源反向放电的回路。
[0053]实施例2
[0054]图4是本实施例的电池充电保护电路的示意图，与图1所示的实施例1中的电池充电保护电路的示意图的不同之处在于，图4所示的电池充电保护电路的示意图，还包括:充电电源过电压保护模块2，用于当充电电源的电压大于预设阈值时，切断电池的充电回路。如图5所示，所述充电电源过电压保护模块2可以包括第四P沟道MOS管Q1、第一二极管Dl以及第五电阻R7，其中，所述第四P沟道MOS管Ql的源极分别与所述充电电源的正极(图5中用V_BAT_IN表示)、所述第一二极管Dl的阴极连接；所述第四P沟道MOS管Ql的漏极和所述电池的正极连接；所述第四P沟道MOS管Ql的栅极分别与所述第一二极管Dl的阳极、所述第五电阻R7的一端连接；所述第五电阻R7的另一端与所述充电电源的负极连接。图5中与第一二极管Dl并联的电容C9起到滤波的作用。
[0055]本实施例中的充电电源过电压保护模块2，当充电电源的电压不大于预设阈值时，所述第四P沟道MOS管Ql导通，电池正常充电；当充电电源的电压大于预设阈值时，所述第一二极管Dl将会被击穿，则导致所述第四P沟道MOS管Ql关断，则切断了电池的充电回路。通过设置充电电源过电压保护模块2，在充电电源的电压异常时，及时切断了电池的充电回路，保护了电池。
[0056]实施例3
[0057]图6是本实施例的电池充电保护电路的示意图，与图1所示的实施例1中的电池充电保护电路的示意图的不同之处在于，图6所示的电池充电保护电路的示意图，还包括至少一个过充电保护模块3，用于限制电池充电时的电压，所述过充电保护模块3包括:电压检测单元31，用于判断所述电池的电压是否大于所述电池的过充电检测电压阈值，当所述电池的电压大于所述过充电检测电压阈值时输出过充电信号；第一受控开关32，所述第一受控开关32的受控端与所述电压检测单元31相连，当所述第一受控开关32的受控端接收到所述过充电信号时断开则切断电池的充电回路。虽然图6示意出的过充电保护模块3设置于充电电源的负极和电池的负极之间，本领域技术人员应当可以理解所述过充电保护模块3设置于充电电源的正极和电池的正极之间也是可以的，只要能实现切断电池的充电回路的功能则可以。
[0058]通过设置过充电保护模块3，保证了电池的电压不大于电池的过充电检测电压阈值，电池过度充电将会缩短电池的寿命，如此设计，有效的延长了电池的使用寿命。
[0059]优选地，所述过充电保护模块3可以为两个或多个，所述过充电保护模块3的所述第一受控开关32串联连接，当所述多个过充电保护模块3中的任一个所述电压检测单元31输出所述过充电信号时，则控制对应的所述第一受控开关32切断电池的充电回路。通过设置至少多个过充电保护模块3，进一步保证了电路的可靠性，当其中一个过充电保护模块3失效时，依然能保证电路准确的对电池的电压进行限制。
[0060]优选地，本实施例中的所述电压检测单元31还可以用于判断所述第一受控开关32断开时电池的电压是否小于所述电池的过充电保护解除电压阈值，当所述电池的电压小于所述过充电保护解除电压阈值时控制所述第一受控开关32重新导通以导通电池的充电回路。这便可以在电池的电压降低至小于电池的过充电保护解除电压阈值时，及时导通电池的充电回路，便于及时对电池的充电。
[0061]作为具体实现方式，如图7所示，当所述电池为两节串联的电池时，所述电压检测单元31可以采用芯片R5460N208AA实现，所述第一受控开关32采用N沟道MOS管Q8实现，其中，N沟道MOS管Q8的栅极与芯片R5460N208AA的过充控制引脚(Cout)连接，所述N沟道MOS管Q8的源极和充电电源的负极连接，所述N沟道MOS管Q8的漏极和电池的负极连接。图7中V_BAT_VI表示其中一节电池的电压，V_BAT_V2表示两节串联的电池的电压和。当所述芯片R5460N208AA检测到电池的电压大于所述过充电检测电压阈值时通过过充控制引脚(Cout)输出过充信号，控制N沟道MOS管Q8关断，以切断电池的充电回路；当所述芯片R5460N208AA检测到电池的电压小于所述电池的过充电保护解除电压阈值时，则通过过充控制引脚(Cout)输出过充解除信号，控制N沟道MOS管Q8重新导通，以导通电池的充电回路。芯片R5460N208AA的其他引脚的连接关系，与本实用新型的发明点无关，在此不做详细说明，保持其原有连接关系即可。本领域技术人员应该可以理解，采用其他芯片或者电路也是可以的，当电池为一节电池的时候，可以采用芯片R5402N101KD来实现，芯片R5402N101KD引脚的连接关系参照上述芯片R5460N208AA即可。
[0062]优选地，本实施例提供的电池充电保护电路，还可以包括均衡充电保护模块，用于在所述电池为两节串联的电池时，判断所述两节电池的压差是否超过预设值，当大于所述预设值时，则对两节电池进行均衡放电，当小于或者等于所述预设值时，停止对两节电池进行均衡放电。
[0063]两节电池串联使用的过程中，电池的电压会不相同，即电池的电量不均衡。如果两节电池长期处于不均衡状态下使用，则有可能造成电池损坏的危险。所述的均衡充电保护模块可以检测两节电池的电量，当检测到两节电池的压差大于预设值时，则所述的均衡放电保护模块以预设置的均衡电流值对两节电池进行均衡放电，当检测到两节电池的压差小于或者等于预设值时，则对两节电池停止均衡放电。
[0064]作为一种具体实现方式，如图8所示，均衡放电保护模块可以采用芯片BQ20209来实现。同时，芯片BQ20209可以检测电池的电压，当所述电池的电压大于二级过充电保护电压阈值时，则经N沟道MOS管Q23输出二级过充电信号给所述第四P沟道MOS管Q1，以关断所述第四P沟道MOS管Q1，则切断电池的充电回路。这进一步确保了电池充电过程中的安全。
[0065]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种电池充电保护电路，其特征在于，包括:至少一个防电池反向放电模块，用于防止电池对充电电源反向放电，所述防电池反向放电模块包括: 检测充电电源模块，用于判断所述充电电源和所述电池是否正确连接，当所述充电电源正确连接时输出第一电平，当所述充电电源未正确连接时输出第二电平； 受控开关，所述受控开关的输入端与所述充电电源的正极连接，所述受控开关的输出端与所述电池的正极连接，所述受控开关的受控端和所述检测充电电源模块连接，当所述受控开关接收所述第一电平时导通，当接收所述第二电平时断开。
2.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述检测充电电源模块包括:霍尔传感器⑴11)、第一？沟道103管(024)以及第一电阻￠74),其中， 所述霍尔传感器⑴11)的输入端分别与所述充电电源的正极、所述第一电阻￠74)的一端、所述第一？沟道103管(024)的源极连接，所述霍尔传感器⑴11)的输出端分别与所述第一电阻￠74)的另一端、所述第一？沟道103管(024)的栅极连接，用于检测所述充电电源和所述电池是否正确连接； 所述第一？沟道103管(024)的漏极作为所述检测充电电源模块的输出端。
3.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述受控开关包括:第二？沟道103管(02)、第三~沟道103管(呖)、第二电阻(町)、第三电阻(…)以及第四电阻(尺8),其中， 所述第四电阻(狀)的一端作为所述受控开关的受控端；另一端与所述第三~沟道103管(阴)的栅极连接； 所述第三~沟道103管(阴)的源极与所述充电电源的负极连接；所述第三~沟道103管(阴)的漏极与所述第三电阻￠3)的一端连接； 所述第三电阻(…)的另一端分别与所述第二？沟道103管(收)的栅极、所述第二电阻(尺1)的一端连接； 所述第二电阻(町)的另一端与所述第二？沟道103管(收)的源极连接； 所述第二？沟道103管(收)的漏极作为所述受控开关的输入端； 所述第二？沟道103管(收)的源极作为所述受控开关的输出端。
4.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述防电池反向放电模块为多个，所述防电池反向放电模块的所述受控开关串联连接。
5.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于，还包括:充电电源过电压保护模块，用于当充电电源的电压大于预设阈值时，切断电池的充电回路，所述充电电源过电压保护模块包括第四？沟道103管(叭)、第一二极管(01)以及第五电阻￠7),其中， 所述第四？沟道103管(以)的源极分别与所述充电电源的正极、所述第一二极管(01)的阴极连接； 所述第四？沟道103管(以)的漏极和所述电池的正极连接； 所述第四？沟道103管(以)的栅极分别与所述第一二极管(01)的阳极、所述第五电阻￠7)的一端连接； 所述第五电阻￠7)的另一端与所述充电电源的负极连接。
6.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于，还包括至少一个过充电保护模块，用于限制电池充电时的电压，所述过充电保护模块包括: 电压检测单元，用于判断所述电池的电压是否大于所述电池的过充电检测电压阈值，当所述电池的电压大于所述过充电检测电压阈值时输出过充电信号； 第一受控开关，所述第一受控开关的受控端与所述电压检测单元相连，当所述第一受控开关的受控端接收到所述过充电信号时断开则切断电池的充电回路。
7.根据权利要求6所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述过充电保护模块为多个，所述过充电保护模块的所述第一受控开关串联连接，当所述多个过充电保护模块中的任一个所述电压检测单元输出所述过充电信号时，则控制对应的所述第一受控开关切断电池的充电回路。
8.根据权利要求6或7所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述电压检测单元还用于判断所述第一受控开关断开时电池的电压是否小于所述电池的过充电保护解除电压阈值，当所述电池的电压小于所述过充电保护解除电压阈值时控制所述第一受控开关重新导通以导通电池的充电回路。
9.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于，还包括均衡充电保护模块，用于在所述电池为两节串联的电池时，判断所述两节电池的压差是否超过预设值，当大于所述预设值时，则对两节电池进行均衡放电，当小于或者等于所述预设值时，停止对两节电池进行均衡放电。
【文档编号】H02H7/18GK204205573SQ201420725910
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】宋小平, 李凤石, 马昂 申请人:北京拓盛电子科技有限公司