專利名稱:一種多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種鋰電池的充放電保護(hù)電路,該充放電保護(hù)電路可以實(shí)現(xiàn)由兩 節(jié)或者兩節(jié)以上的多節(jié)串聯(lián)鋰電池供電的充放電保護(hù)。
背景技術(shù):
鋰電池因?yàn)楸瘸R?guī)的鎳鎘電池、鎳氫電池具有電源容量較高和電源質(zhì)量更輕的特 點(diǎn),被廣泛地作為手機(jī)、電動(dòng)工具等各類手提式或移動(dòng)產(chǎn)品的電池。電池在使用過(guò)程 中,過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流都會(huì)影響電池使用壽命和性能,為安全設(shè)計(jì),電池的電 芯,尤其是鋰離子電芯必須加裝保護(hù)板,以防止過(guò)充、過(guò)放和短路造成的燃燒、爆炸 等危險(xiǎn)。
目前,對(duì)于單節(jié)鋰離子電池的保護(hù)芯片技術(shù)方案已經(jīng)比較成熟,如圖1所示,為現(xiàn)
有技術(shù)中一節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,該電路采用單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片ic',該保護(hù)
芯片K:'具有兩個(gè)用于采集鋰電池電壓的輸入端5、 6, 一個(gè)電流觸發(fā)端2,以及一個(gè)充電
控制端3和一個(gè)放電控制端i,在正常情況下,充電控制端3'和放電控制端r為高電位,
放電控制管Q1'和充電控制管Q2'處于導(dǎo)通狀態(tài),電路的工作方式可以是電池向負(fù)載放 電,也可以是充電器對(duì)電池進(jìn)行充電;當(dāng)保護(hù)電路檢測(cè)到異常現(xiàn)象時(shí),即過(guò)充電時(shí), 充電控制端3'輸出低電平;過(guò)放電或過(guò)電流時(shí),放電控制端l'輸出低電平,從而可以切 斷充電或放電回路,實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。但是,對(duì)于像電動(dòng)工具等這類產(chǎn)品,往往需要兩 節(jié)以上鋰電池串聯(lián)提供工作電壓,隨著電池?cái)?shù)量的增加,現(xiàn)在市場(chǎng)上也有兩節(jié)、三 節(jié)、四節(jié)串聯(lián)鋰電池的專用保護(hù)芯片,對(duì)于五節(jié)、六節(jié)或者更多節(jié)串聯(lián)起來(lái)的鋰電 池,因?yàn)殡娐返膹?fù)雜度增加,集成電路工藝受到一定的限制,還沒(méi)有專門的芯片可供 使用。
己有的專利號(hào)為ZL200410015330.4(公開號(hào)為CN1655416A)的中國(guó)發(fā)明專利《多節(jié)
鋰電池串聯(lián)電池組保護(hù)方法及其電路》,其方法為每一節(jié)單體電池配接一個(gè)電壓監(jiān) 測(cè)模塊,電壓監(jiān)測(cè)模塊對(duì)相應(yīng)單體電池的正負(fù)極電位采樣、比較,由轉(zhuǎn)換電路將檢測(cè) 到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為以電池組的電極電位為參照電位的信號(hào);電流監(jiān)測(cè)模塊采樣電池組回 路電流,獲得以電池組的電極電位為參照電位的充電、放電電流檢測(cè)信號(hào),單片機(jī)接 收上述信號(hào)并控制充電控制開關(guān)或放電控制開關(guān)的通斷。上述專利克服了傳統(tǒng)和現(xiàn)有 的集成保護(hù)芯片無(wú)法控制多節(jié)鋰電池串聯(lián)的充放電保護(hù)的問(wèn)題,但是電路中采用單獨(dú) 的電壓取樣模塊實(shí)現(xiàn)每節(jié)電池電壓取樣,同時(shí)又采用一獨(dú)立設(shè)計(jì)的電流檢測(cè)模塊進(jìn)行串聯(lián)鋰電池的電流取樣,較為復(fù)雜;電路涉及元器件多,成本高;而且,上述專利中 的鋰電池保護(hù)電路無(wú)均衡充電功能,在一節(jié)鋰電池充滿電后就可能停止充電,影響串 聯(lián)鋰電池組的充電容量,因此,還有待于作進(jìn)一步的改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種由單節(jié)鋰電 池保護(hù)芯片組合而實(shí)現(xiàn)低成本與低功耗的多節(jié)串聯(lián)鋰電池的充放電保護(hù)電路。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為該多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù) 電路,包括有
由至少兩節(jié)依次相互串聯(lián)的鋰電池(BT1、 BT2…BTn)組成的鋰電池組,其中,以 鋰電池組的負(fù)極所對(duì)應(yīng)的一節(jié)鋰電池為第一節(jié)鋰電池(BT1),以鋰電池組的正極所對(duì)應(yīng) 的一節(jié)鋰電池為最后一節(jié)鋰電池(BTn);
控制信號(hào)整合電路(ll),串接在所述鋰電池組的正負(fù)極兩端,用于將取自所述鋰 電池(BT1、 BT2…BTn)的充、放電取樣電壓轉(zhuǎn)換為可實(shí)現(xiàn)充放電控制開關(guān)通斷的充、 放電電壓檢測(cè)信號(hào);
放電控制電路(12),具有一放電控制信號(hào)端(Fk),接收來(lái)自所述控制信號(hào)整合電路 輸出的放電電壓檢測(cè)信號(hào),進(jìn)而控制放電控制開關(guān)的通斷;
充電控制電路(13),具有一充電控制信號(hào)端(Ck),接收來(lái)自所述控制信號(hào)整合電路 的充電電壓檢測(cè)信號(hào),進(jìn)而控制充電控制開關(guān)的通斷;
其特征在于所述放電控制電路(12)還具有一實(shí)現(xiàn)對(duì)所述鋰電池組進(jìn)行電流取樣 的電流控制端(Io),并且,每一節(jié)所述鋰電池(BT1、 BT2…BTn)的正負(fù)極兩端還分別連 接有一用于鋰電池電壓和電流取樣的單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片(IC1、 IC2…ICn),該保護(hù)芯 片(IC1、 IC2…ICn)包括有第一電壓輸入端(5)、第二電壓輸入端(6)、放電控制端(l)、 充電控制端(3)以及電流觸發(fā)端(2),
其中,每一所述保護(hù)芯片(IC1、 IC2…ICn)的第一電壓輸入端(5)經(jīng)第一電阻(Rla、 R2a…Rna)和對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的正極相連,每一所述保護(hù)芯片(IC1、 IC2…ICn)的第二 電壓輸入端(6)和對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,每一所述保護(hù)芯片(IC1、 IC2…ICn)的 充電控制端(3)和放電控制端(1)作為所述控制信號(hào)整合電路(11)的輸入接收來(lái)自所述鋰 電池的充、放電取樣電壓;
而所述第一節(jié)鋰電池(BT1)所對(duì)應(yīng)的第一保護(hù)芯片(IC1)的電流觸發(fā)端(2)連接所述 的放電控制電路(12),并作為該放電控制電路(12)的電流控制端(Io)進(jìn)而控制所述放電 控制開關(guān)的通斷,其余鋰電池(BT2、 BT3…BTn)所對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片(IC2、 IC3…ICn)的 電流觸發(fā)端(2)連接本節(jié)鋰電池的負(fù)極。所述的充電控制電路還包括有充電控制電路的電源正極輸入端(Ucl)、充電控制電 路的電源負(fù)極輸入端(Uc2)以及充電控制電路的輸出端(Ct);所述的放電控制電路(12)還 包括有放電控制電路的電源正極輸入端(Ufl)、放電控制電路的電源負(fù)極輸入端(UG)以 及放電控制電路的輸出端(Ft);
其中,所述充電控制電路(13)的電源正極輸入端(Ucl)和所述放電控制電路的電源 正極輸入端(Ufl)信號(hào)取自任意一節(jié)所述鋰電池(BTl、 BT2…BTn)的正極電壓,所述充 電控制電路的輸出端(Ct)經(jīng)所述放電控制電路(12)的放電控制開關(guān)接地,所述放電控制 電路的負(fù)極輸入端(Uf2)和所述鋰電池組的負(fù)極相連;在鋰電池組充電時(shí),所述充電控 制電路(13)的電源負(fù)極輸入端(Uc2)可以連接到外接充電器(14)的負(fù)極輸出端(P-);在鋰 電池組放電時(shí),所述放電控制電路(12)的輸出端(Ft)可以連接外接負(fù)載(RL)。在本方案 中,充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)因?yàn)槭谴釉谕恢飞?,充電控制開關(guān)的通斷受 放電控制開關(guān)的影響,即一旦保護(hù)芯片檢測(cè)到有過(guò)放電壓信號(hào)電流信號(hào),放電控制開 關(guān)截止,同時(shí),充電控制開關(guān)的電流回路被切斷,充電控制開關(guān)也截止。
在實(shí)際應(yīng)用中,會(huì)存在一種情況即鋰電池一邊充電一邊工作,如手機(jī)的使用者 往往會(huì)在開機(jī)工作狀態(tài)下同時(shí)對(duì)手機(jī)電池進(jìn)行充電,需要鋰電池保護(hù)電路中的放電控 制開關(guān)和充電控制開關(guān)能夠相互獨(dú)立工作,于是,所述充電控制電路的輸出端(Ct)也可 以直接接地,因此,充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)分別串接在兩個(gè)相互獨(dú)立的電流回 路中, 一旦放電電壓過(guò)大或電流超過(guò)額定電流時(shí),放電控制開關(guān)截止,鋰電池停止放 電,但充電控制開關(guān)可仍然保持導(dǎo)通,充電器可以繼續(xù)對(duì)鋰電池充電。
為了能夠及時(shí)檢測(cè)電路溫度,防止過(guò)熱工作,任意一節(jié)所述鋰電池(BT1、 BT2… BTn)的正極和與之連接的所述充電控制電路(13)的電源正極輸入端(Ucl)或所述放電控 制電路的電源正極輸入端(Ufl)之間還串接有一常閉溫度保險(xiǎn)開關(guān)(F2)。 一旦溫度過(guò) 高,常閉溫度保險(xiǎn)開關(guān)(F2)就會(huì)斷開,能夠及時(shí)保護(hù)電路元器件或防止鋰電池因?yàn)闇?度過(guò)高而爆炸。
因?yàn)樗袖囯姵厥谴?lián)為鋰電池組,電流信號(hào)只需要從第一節(jié)保護(hù)芯片(IC1)的電 流觸發(fā)端(2)取即可,其余保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端(2)—般是直接連接本節(jié)鋰電池的負(fù) 極,但是,由于該單節(jié)保護(hù)芯片的固有缺陷,當(dāng)保護(hù)芯片的放電控制端(l)輸出為低電 平時(shí),該保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端(2)會(huì)對(duì)地(即本節(jié)電池的負(fù)極)產(chǎn)生數(shù)十微安的漏電 流,長(zhǎng)時(shí)間的漏電流將造成電池的報(bào)廢,因此,除第一節(jié)保護(hù)芯片(IC1)外,可以在其 余保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端(2)和相應(yīng)的鋰電池負(fù)極之間串接小阻值電阻或開關(guān)管,在放 電控制端(l)一旦翻轉(zhuǎn)為低電平時(shí),開關(guān)管截止,避免在電流觸發(fā)端(2)產(chǎn)生漏電流。作為優(yōu)選,可以采用如下的電路結(jié)構(gòu)來(lái)避免保護(hù)芯片(IC2、 IC3…ICn)在放電控制 端(1)輸出為低電平時(shí)而使得電流觸發(fā)端(2)對(duì)地產(chǎn)生漏電流。具體地,自所述的第二節(jié) 鋰電池起,該鋰電池(IC2、 IC3…ICn)對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片(IC2、 IC3…ICn)的電流觸發(fā)端(2) 經(jīng)一第二電阻(Rlb、 R2b…Rnb)和相應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連。在放電控制端(l)為 低電平時(shí),能夠減少電流觸發(fā)端(2)流向每節(jié)鋰電池的負(fù)極的漏電流。
上述的電阻也可以替換為開關(guān)管,具體地,自所述的第二節(jié)鋰電池起,該鋰電池 (IC2、 IC3'lCn)對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片(IC2、 IC3 'lCn)的電流觸發(fā)端(2)分別經(jīng)一NPN型三極 管(Q1、 Q2…Qn)或N溝道場(chǎng)效應(yīng)管(Tl、 T2…Tn)和相應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,每 一所述三極管(Q1、 Q2…Qn)的基極或每一所述場(chǎng)效應(yīng)管(Tl、 T2…Tn)的柵極受相應(yīng)保 護(hù)芯片(IC2、 IC3…ICn)的放電控制端(l)控制,在自第二節(jié)鋰電池起所對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片 (IC2、 IC3…ICn)的放電控制端(l)為低電平時(shí),開關(guān)管截止;在保護(hù)芯片(IC2、 IC3… ICn)的放電控制端(l)為高電平時(shí),開關(guān)管導(dǎo)通。于是, 一旦保護(hù)芯片的放電控制端(l) 為低電平,相應(yīng)的電流觸發(fā)端(2)和本節(jié)鋰電池負(fù)極斷開,避免產(chǎn)生漏電流。
所述第一節(jié)鋰電池(BT1)所對(duì)應(yīng)的第一保護(hù)芯片(IC1)的電流觸發(fā)端(2)和所述第一 節(jié)鋰電池(BTl)的負(fù)極之間還并聯(lián)有一防止瞬間沖擊電流的延遲電容(Co)。避免在剛接 上工作電源時(shí),因?yàn)樗查g沖擊電流過(guò)大而觸發(fā)保護(hù)芯片,防止放電控制開關(guān)的誤動(dòng) 作。
所述的控制信號(hào)整合電路(ll)可以為包括由若干場(chǎng)效應(yīng)管組成的開關(guān)電路,作為 優(yōu)選,該開關(guān)電路對(duì)應(yīng)每一節(jié)鋰電池(BT1、 BT2…BTn)分別包括有P溝道的第一場(chǎng)效應(yīng) 管(Tla、 T2a…Tna)、 P溝道的第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…T油)、第三電阻(Rlc、 R2c… Rnc)、第四電阻(Rld、 R2d…Rnd)和第五電阻(Rle、 R2e…Rne),
其中,每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的柵極和對(duì)應(yīng)保護(hù)芯片(ICl、 IC2 …ICn)的充電控制端(3)相連,每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的源極和對(duì)應(yīng)本 節(jié)鋰電池的正極相連,每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的漏極一路經(jīng)對(duì)應(yīng)的第 三電阻(Rlc、 R2c…Rnc)連接本節(jié)鋰電池的負(fù)極,另一路經(jīng)對(duì)應(yīng)的第四電阻(Rld、 R2d …Rnd)共接為第一節(jié)點(diǎn)(A)連接所述充電控制電路(13)的充電控制信號(hào)端(Ck);
每一所述第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)的柵極和對(duì)應(yīng)保護(hù)芯片(ICl、 IC2…ICn) 的放電控制端(l)相連,第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)的源極和對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的正 極相連,第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)的漏極經(jīng)對(duì)應(yīng)的第五電阻(Rle、 R2e…Rne)共 接為第二節(jié)點(diǎn)(B)連接所述放電控制電路的放電控制信號(hào)端(Fk)。上述控制信號(hào)整合電 路也可以通過(guò)一單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于在給多節(jié)串聯(lián)鋰電池的充電過(guò)程中,每節(jié)鋰電池的充滿時(shí)間有先后, 一般 地,保護(hù)電路在檢測(cè)到有一節(jié)鋰電池充滿時(shí)即停止充電,充電電路斷開,在工作時(shí), 就會(huì)造成有一部分鋰電池在未充滿狀態(tài)下放電,影響鋰電池組的整體放電容量和使用 壽命。采用本方案所述的控制信號(hào)整合電路后,當(dāng)有一節(jié)鋰電池先充滿電時(shí),該節(jié)鋰 電池對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片充電控制端(3)為低電平,相應(yīng)的第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)導(dǎo) 通,使得本節(jié)鋰電池和對(duì)應(yīng)的第三電阻(Rlc、 R2c…Rnc)之間形成一由鋰電池正極向負(fù) 極流動(dòng)的電流回路,即該節(jié)鋰電池開始放電并電壓降低,當(dāng)該節(jié)電池電壓降至某一限 定值時(shí)(如4.05V),對(duì)應(yīng)該節(jié)電池的保護(hù)芯片充電控制端(3)恢復(fù)高電平,充電器繼續(xù) 對(duì)電池充電;而其余各節(jié)鋰電池的充電情況也是如此,每節(jié)鋰電池在充滿時(shí)進(jìn)行放 電,直到所有鋰電池都充滿后,充電電路才最終斷開,實(shí)現(xiàn)了多節(jié)鋰電池的均衡充電 過(guò)程。
為了保證第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tm)在截止時(shí),所述控制信號(hào)整合電路在充電 控制信號(hào)端(Ck)或放電控制信號(hào)端(Fk)無(wú)信號(hào)輸出,保證信號(hào)的可靠隔離,在每一所述 第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的漏極和本節(jié)鋰電池的負(fù)極之間還串接有一第一二極管 (Dla、 D2a…Dna),其中,每一所述第一二極管(Dla、 D2a…Dna)的陰極直接或經(jīng)第三 電阻(Rlc、 R2c…Rnc)和本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,每一所述第一二極管(Dla、 D2a… Dna)的陽(yáng)極經(jīng)第三電阻(Rlc、 R2c…Rnc)或直接和相應(yīng)的第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a… Tna)的漏極相連;
于是,當(dāng)任一保護(hù)芯片(IC1、 IC2…ICn)的充電控制端(3)輸出為高電平時(shí),第一場(chǎng) 效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)截止,由于第一二極管(Dla、 D2a…Dna)的隔離作用,充電控 制信號(hào)端(Ck)無(wú)信號(hào)輸出,充電控制開關(guān)是導(dǎo)通的,充電控制電路正常工作并給電池 充電。
為了保證第一場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通可靠性,防止反向電流干擾,每一所述第一場(chǎng)效應(yīng) 管(Tla、 T2a…Tna)的漏極和第一節(jié)點(diǎn)(A)之間可以串接有一第二二極管(Dlb、 D2b… Dnb),其中,每一第二二極管(Dlb、 D2b…Dnb)的陰極直接或經(jīng)第四電阻(Rld、 R2d… Rnd)和所述第一節(jié)點(diǎn)(A)相連,每一第二二極管(Dlb、 D2b…Dnb)的陽(yáng)極經(jīng)第四電阻( Rld、 R2d…Rnd)或直接和相應(yīng)的第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的漏極相連。
同樣,為了保證第二場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通可靠性,每一所述第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b… Tnb)的漏極和所述第二節(jié)點(diǎn)(B)之間也可以串接有一第三二極管(Dlc、 D2c…Dnc),其 中,每一第三二極管(Dlc、 D2c…Dnc)的陰極直接或經(jīng)第五電阻(Rle、 R2e…Rne)和所 述第二節(jié)點(diǎn)(B)相連,每一第三二極管(Dlc、 D2c…Dnc)的陽(yáng)極經(jīng)第五電阻(Rle、 R2e… Rne)或直接和相應(yīng)的第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)的漏極相連。所述的P溝道第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)、 P溝道第二場(chǎng)效應(yīng)管CTlb、 T2b… Tnb)分別對(duì)應(yīng)地替換為PNP型第一三極管(Qla、 Q2a…Qna)和PNP型第二三極管(Qlb、 Q2b…Qnb),每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的柵極、漏極和源極分別和相應(yīng) 地第一三極管(Qla、 Q2a…Qna)的基極、集電極和發(fā)射極對(duì)應(yīng),每一所述第二場(chǎng)效應(yīng)管 (Tlb、 T2b…Tnb)柵極、漏極和源極分別和相應(yīng)地第二三極管(Qlb、 Q2b…Qnb)的基 極、集電極和發(fā)射極對(duì)應(yīng),并且,在每一第一三極管(Qla、 Q2a…Qna)基極分別相應(yīng)地 串接有第一偏置電阻(Rll、 R12…Rln),在每一第二三極管(Qlb、 Q2b…Qnb)的基極分 別相應(yīng)地串接有第二偏置電阻(R21、 R22…R2n),這里的第一偏置電阻(Rll、 R12… Rln)和第二偏置電阻(R21、 R22…R2n)作為限流電阻使用。
由于三極管為電流控制元件,相對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)功耗高,為了滿足電路的功耗 需要,進(jìn)一步放大電流信號(hào),還包括有分別和所述每一PNP型第一三極管(Qla、 Q2a… Qna)對(duì)應(yīng)的NPN型第三三極管(Qlc、 Q2c…Qnc),其中,每一所述第三三極管(Qlc、 Q2c…Qnc)的基極和對(duì)應(yīng)的每一所述第一三極管的集電極(Qla、 Q2a…Qna)相連,在第 一三極管(Qla、 Q2a…Qna)的集電極和第三三極管(Qlc、 Q2c…Qnc)的基極之間連接有 第三偏置電阻(R31、 R32…R3n),每一所述第三三極管(Qlc、 Q2c…Qnc)的發(fā)射極和所 述第一二極管(Dla、 D2a…Dna)的陽(yáng)極相連,第三三極管(Qlc、 Q2c…Qnc)的集電極經(jīng) 第一負(fù)載電阻(R51、 R52…R5n)連接本節(jié)鋰電池的正極。
當(dāng)放電控制開關(guān)截止時(shí),鋰電池停止放電,然而采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)開關(guān)支路的控制信 號(hào)整合電路此時(shí)仍有電壓信號(hào)輸出,使得放電控制電路的其他元件上仍有功耗存在, 因此,可以考慮采用如下串聯(lián)結(jié)構(gòu)的開關(guān)支路,以實(shí)現(xiàn)對(duì)放電控制開關(guān)的通斷控制, 具體電路為P溝道第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)替換為NPN型第二三極管(Qlb'、 Q2b'…Qnb'),第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)柵極、漏極和源極分別和相應(yīng)的NPN型第 二三極管(Qlb'、 Q2b'…Qnb')的基極、發(fā)射極和集電極對(duì)應(yīng),并且,在每一NPN型第二 三極管(Qlb'、 Q2b'…Qnb')的基極分別相應(yīng)的串接有第二偏置電阻(R21、 R22…R2n);
還包括有分別和所述每一第二三極管(Qlb、 Q2b…Qnb)對(duì)應(yīng)的PNP型第四三極管 (Qld、 Q2d…Qnd),其中,每一NPN型第二三極管(Qlb'、 Q2b'…Qnb')的集電極和對(duì)應(yīng) 的第四三極管(Qld、 Q2d…Qnd)的基極相連,每一所述第四三極管(Qld、 Q2d…Qnd)的 基極還串接有第四偏置電阻(R41、 R42…R4n),并且,后一第四三極管的集電極和相鄰 的前一第四三極管的發(fā)射極相連而形成一串接支路,所述放電控制電路的放電控制信 號(hào)端(Fk)連接在該串聯(lián)支路的第一節(jié)鋰電池(BTl)對(duì)應(yīng)的第一個(gè)第四三極管(Qld)的集電 極上,在后一第四三極管(Qld、 Q2d…Qnd)的集電極和前一第四三極管的發(fā)射極之間 還串接有第二負(fù)載電阻(R61、 R62…R6n)。于是,鋰電池在正常放電狀態(tài)下,相互串接的第四三極管(Qld、 Q2d…Qnd)支路 是導(dǎo)通的,放電控制開關(guān)也導(dǎo)通,電路正常工作;當(dāng)任意一個(gè)保護(hù)芯片的放電控制端 (l)輸出低電平時(shí),此時(shí),第四三極管(Qld、 Q2d…Qnd)的串聯(lián)支路斷開,放電控制信 號(hào)端(Fk)的輸出電流截止,整個(gè)放電控制電路的輸入端無(wú)信號(hào)輸入,放電控制電路的 各元件上由于無(wú)電流通過(guò)而不會(huì)產(chǎn)生額外功耗。
作為優(yōu)選,所述的放電控制電路包括有一第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)和一第四場(chǎng)效應(yīng)管( T4),其中,所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的漏極經(jīng)第一負(fù)載電阻(Ri)作為該放電控制電路的 電源正極輸入端(Ufl)和任意一節(jié)鋰電池(BTl、 BT2…BTn)的正極相連,所述第三場(chǎng)效 應(yīng)管(T3)的柵極和所述放電控制電路的放電控制信號(hào)端(Fk)相連,所述第四場(chǎng)效應(yīng)管( T4)的柵極和所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)漏極相連,該第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的源極和第三場(chǎng)效 應(yīng)管(T3)的源極共接后作為所述放電控制電路的電源負(fù)極輸入端(UG)和所述鋰電池組 的負(fù)極相連,第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的漏極一路即為放電控制電路的輸出端(Ft),另一路經(jīng) 串接的自鎖電阻(Rx)后即為放電控制電路的電流控制端(Io),此時(shí),第一節(jié)保護(hù)芯片( IC1)的電流觸發(fā)端(2)是從第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的導(dǎo)通內(nèi)阻取樣。
這里,當(dāng)?shù)谒膱?chǎng)效應(yīng)管(T4)截止時(shí),自鎖電阻(Rx)保證第一保護(hù)芯片(ICl)的電流 觸發(fā)端(2)電位不會(huì)降低,仍然保持觸發(fā)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)第四場(chǎng)效應(yīng)管CT4X即放電控制開關(guān)) 的自鎖,而當(dāng)?shù)谒膱?chǎng)效應(yīng)管(T4)的漏極電位升高時(shí),所述的自鎖電阻(Rx)又可作為一限 流電阻,防止電流過(guò)高而擊穿第一保護(hù)芯片(IC1)。
考慮到電路在工作過(guò)程中電流值的波動(dòng)性,為了避免因第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)內(nèi)阻變 化而引起觸發(fā)信號(hào)的不穩(wěn)定,保證保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端的準(zhǔn)確觸發(fā),所述的放電控 制電路還包括有限流電阻(Ry)和取樣電阻(Rz),所述限流電阻(Ry)的一端和所述第四場(chǎng) 效應(yīng)管(T4)的源極相連,另一端即為放電控制電路的電流控制端(Io),所述取樣電阻( Rz)—端與所述第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的源極相連,另一端接所述第一節(jié)鋰電池(BT1)的負(fù) 極。這樣,第一個(gè)保護(hù)芯片(IC1)的電流觸發(fā)端(2)在電流取樣時(shí),就能夠不受第四場(chǎng)效 應(yīng)管(T4)本身內(nèi)阻的影響,確保電流觸發(fā)端(2)只有在超過(guò)額定電流時(shí)才觸發(fā)。
所述第一節(jié)保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端(2)還可以從第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的源極取樣,相 應(yīng)地,所述的放電控制電路包括有第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)、第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)、自鎖電阻( Rx)、限流電阻(Ry)和取樣電阻(Rz),其中,所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的漏極經(jīng)第一負(fù)載 電阻(Rf)連接所述放電控制電路的電源正極輸入端(Ufl),第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的柵極和所 述放電控制電路的放電控制信號(hào)端(Fk)相連,第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的源極連接所述鋰電池 組的負(fù)極,所述第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的柵極和所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)漏極相連,該第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的源極一路經(jīng)所述的取樣電阻(Rz)后連接所述鋰電池組的負(fù)極,另一路經(jīng)所 述限流電阻(Ry)與所述第一保護(hù)芯片(ICl)的電流觸發(fā)端(2)相連,而在所述第四場(chǎng)效應(yīng) 管(T4)的漏極和所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的基極之間還并聯(lián)有所述的自鎖電阻(Rx)。
為了保證所述的放電控制電路在放電控制信號(hào)端(Fk)(即第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的柵 極)能夠獲得來(lái)自第四三極管(T4)的正反饋信號(hào),防止電流信號(hào)的反向流動(dòng),所述第 三三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的柵極和第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)漏極之間還串接有一二極管(D1)。
隨著串聯(lián)鋰電池節(jié)數(shù)的增加,充電控制開關(guān)的柵極和源極兩端電壓也隨之增大, 為了保證執(zhí)行電路的可靠性,防止過(guò)高的電壓擊穿充電控制開關(guān),所述的第三場(chǎng)效應(yīng) 管(T3)和第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的柵極和源極兩端還可以分別并聯(lián)有第一穩(wěn)壓管(DZ1)和第 二穩(wěn)壓管(DZ2),并且,所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)、第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的柵極分別對(duì)應(yīng)地 和第一穩(wěn)壓管(DZ1)、第二穩(wěn)壓管(DZ2)的陰極連接,而所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)、第四 場(chǎng)效應(yīng)管CT4)的源極則分別對(duì)應(yīng)地和第一穩(wěn)壓管(DZ1)、第二穩(wěn)壓管(DZ2)的陽(yáng)極連 接。
作為優(yōu)選,所述的充電控制電路包括有第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)和第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6), 所述第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)的漏極經(jīng)第二負(fù)載電阻(Rc)即為所述充電控制電路的電源正極輸 入端(Ucl)和任意一節(jié)鋰電池(BTl、 BT2…BTn)的正極相連,所述第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的 柵極和所述第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)的漏極相連,該第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的漏極即為所述充電控 制電路的輸出端(Ct),該第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的源極和所述第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)的源極共接 即為所述充電控制電路的電源負(fù)極輸入端(Uc2)。
為了實(shí)現(xiàn)電路的自我保護(hù),避免因?yàn)槌潆婋娏鬟^(guò)大或電池短路,所述的充電控制 電路還包括有一串接在所述第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的源極和所述充電控制電路的電源負(fù)極 輸入端(Uc2)之間的單向二極管(D),該單向二極管(D)的陽(yáng)極和所述第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6) 的源極相連,該單向二極管(D)的陰極即為所述充電控制電路的電源負(fù)極輸入端( Uc2)。
所述的單向二極管(D)也替換為自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(F), 一旦充電電流過(guò)大,則自恢復(fù) 保險(xiǎn)絲即會(huì)切斷充電電源,在電流正常后又會(huì)自動(dòng)恢復(fù)導(dǎo)通。
隨著串聯(lián)鋰電池節(jié)數(shù)的增加,充電控制開關(guān)的柵極和源極兩端電壓也隨之增大, 為了保證執(zhí)行電路的可靠性,防止過(guò)高的電壓擊穿充電控制開關(guān),所述的第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)和第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的柵極和源極兩端分別并聯(lián)有一第三穩(wěn)壓管(DZ3)和第四穩(wěn) 壓管(DZ4),并且,第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)、第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的柵極分別對(duì)應(yīng)地和所述第 三穩(wěn)壓管(DZ3)、第四穩(wěn)壓管(DZ4)的陰極連接,而第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)、第六場(chǎng)效應(yīng)管 (T6)的源極則分別對(duì)應(yīng)地和所述第三穩(wěn)壓管(DZ3)、第四穩(wěn)壓管(DZ4)的陽(yáng)極連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于充分應(yīng)用目前已被廣泛使用的單節(jié)鋰 電池保護(hù)芯片,將每節(jié)鋰電池配合一個(gè)單節(jié)電池保護(hù)芯片,并配合場(chǎng)效應(yīng)管而形成一 個(gè)單元回路;每個(gè)單元回路包括一個(gè)取樣電路和一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路,用來(lái)監(jiān)測(cè)每一節(jié) 鋰電池的電壓并輸出控制信號(hào);再通過(guò)由場(chǎng)效應(yīng)管為核心的執(zhí)行電路來(lái)總體控制每一 個(gè)鋰電池的充放電電壓和電流,只要當(dāng)其中的一節(jié)鋰電池工作電壓過(guò)高或過(guò)低,或者 鋰電池的工作電流過(guò)高時(shí),整個(gè)充放電電路的充電或放電開關(guān)就會(huì)關(guān)閉,停止充放 電,以達(dá)到保護(hù)鋰電池的目的。
由于多節(jié)鋰電池之間為串聯(lián)連接,因此電流的監(jiān)測(cè)只需要用第一節(jié)鋰電池保護(hù)芯 片的電流觸發(fā)端進(jìn)行采樣即可,其余保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端可以直接和該保護(hù)芯片對(duì) 應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,或者在電流觸發(fā)端串接一電阻后接對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的 負(fù)極。
這種多節(jié)鋰電池串聯(lián)保護(hù)電路僅用單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片就能夠?qū)崿F(xiàn)多節(jié)鋰電池串 聯(lián)工作下的充放電保護(hù),克服了因?yàn)橹圃旃に嚭统杀镜脑驘o(wú)法用傳統(tǒng)的鋰電池保護(hù) 芯片實(shí)現(xiàn)多數(shù)量串聯(lián)鋰電池的充放電保護(hù),由于單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片可以直接從市場(chǎng) 上買到成品,無(wú)需另行設(shè)計(jì),因此,可以很容易構(gòu)造出五節(jié)以上多節(jié)鋰電池串聯(lián)的充 放電保護(hù)電路。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)用單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片控制一節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路;
圖2為本實(shí)用新型多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路的原理框圖3為本實(shí)用新型多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路的另一原理框圖4為本實(shí)用新型的控制信號(hào)整合電路的結(jié)構(gòu)圖一;
圖5為本實(shí)用新型的控制信號(hào)整合電路的結(jié)構(gòu)圖二;
圖6為本實(shí)用新型的控制信號(hào)整合電路的結(jié)構(gòu)圖三;
圖7為本實(shí)用新型的控制信號(hào)整合電路的結(jié)構(gòu)圖四;
圖8為本實(shí)用新型的控制信號(hào)整合電路的結(jié)構(gòu)圖五;
圖9為本實(shí)用新型的放電控制電路的結(jié)構(gòu)圖一;
圖10為本實(shí)用新型的放電控制電路的結(jié)構(gòu)圖二;
圖ll為本實(shí)用新型的放電控制電路的結(jié)構(gòu)圖三;圖12為本實(shí)用新型的放電控制電路的結(jié)構(gòu)圖四; 圖13為本實(shí)用新型的充電控制電路的結(jié)構(gòu)圖一; 圖14為本實(shí)用新型的充電控制電路的結(jié)構(gòu)圖二;
圖15為本實(shí)用新型的充電控制電路的結(jié)構(gòu)圖三;
圖16為本實(shí)用新型實(shí)施例一的n節(jié)鋰電池串聯(lián)的充放電保護(hù)電路圖17為本實(shí)用新型實(shí)施例二的n節(jié)鋰電池串聯(lián)的充放電保護(hù)電路圖18為為本實(shí)用新型實(shí)施例三的n節(jié)鋰電池串聯(lián)的充放電保護(hù)電路圖。
圖19為本實(shí)用新型實(shí)施例四的n節(jié)鋰電池串聯(lián)的充放電保護(hù)電路圖20為本實(shí)用新型實(shí)施例五的n節(jié)鋰電池串聯(lián)的充放電保護(hù)電路圖21為本實(shí)用新型實(shí)施例六的n節(jié)鋰電池串聯(lián)的充放電保護(hù)電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1所示,為現(xiàn)有技術(shù)中一節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,該電路采用單節(jié)鋰電池 保護(hù)芯片,該保護(hù)芯片具有兩個(gè)用于采集鋰電池電壓的輸入端5、 6, 一個(gè)電流觸發(fā)端 2,以及一個(gè)充電控制端3和一個(gè)放電控制端1,在正常情況下,充電控制端3和放電控 制端l為高電位,N型放電控制管Q1'和充電控制管Q2'處于導(dǎo)通狀態(tài),電路的工作方式 可以是電池向負(fù)載放電,也可以是充電器對(duì)電池進(jìn)行充電;當(dāng)保護(hù)電路檢測(cè)到異?,F(xiàn) 象時(shí),即過(guò)充電時(shí),充電控制端3輸出低電平;當(dāng)保護(hù)電路檢測(cè)到過(guò)放電或通過(guò)電流觸 發(fā)端2檢測(cè)到過(guò)電流時(shí),放電控制端l輸出低電平,從而可以切斷充電或放電回路,實(shí) 現(xiàn)保護(hù)功能。
因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中,比如電動(dòng)工具的使用,往往需要兩節(jié)以上鋰電池串聯(lián)提供工作 電壓,采用單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多節(jié)串聯(lián)鋰電池的保護(hù),而現(xiàn)有多節(jié)鋰電 池保護(hù)芯片只能最多控制四節(jié)鋰電池,成本較高,五節(jié)以上串聯(lián)鋰電池保護(hù)芯片目前 更是無(wú)法獲得。于是,本實(shí)用新型就是利用上述單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)適合 多節(jié)串聯(lián)鋰電池的充放電保護(hù)電路。
如圖2、圖3所示,為本實(shí)用新型的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路的原理框圖,包括
有
由至少兩節(jié)依次相互串聯(lián)的鋰電池BTi(r尸l、 2…n, n為整數(shù))組成的鋰電池組,其 中,以鋰電池組的負(fù)極所對(duì)應(yīng)的一節(jié)鋰電池為第一節(jié)鋰電池BT1,以鋰電池組的正極 所對(duì)應(yīng)的一節(jié)鋰電池為最后一節(jié)鋰電池BTn;
控制信號(hào)整合電路ll,串接在鋰電池組的正負(fù)極兩端,用于將取自鋰電池BTi的 充、放電取樣電壓轉(zhuǎn)換為可實(shí)現(xiàn)充放電控制開關(guān)通斷的充、放電電壓檢測(cè)信號(hào);放電控制電路12,具有一放電控制端Fk,接收來(lái)自所述控制信號(hào)整合電路輸出的 放電電壓檢測(cè)信號(hào),進(jìn)而控制放電控制開關(guān)的通斷,還具有一實(shí)現(xiàn)對(duì)所述鋰電池組進(jìn) 行電流取樣的電流控制端IO;
充電控制電路13,具有一充電控制端Ck,接收來(lái)自所述控制信號(hào)整合電路的充電 電壓檢測(cè)信號(hào),進(jìn)而控制充電控制開關(guān)的通斷。
這里,充電控制電路還包括有充電控制電路的電源正極輸入端Ucl、充電控制電 路的電源負(fù)極輸入端Uc2以及充電控制電路的輸出端Ct;放電控制電路12還包括有放電 控制電路的電源正極輸入端Ufl 、放電控制電路的電源負(fù)極輸入端Uf2以及放電控制電 路的輸出端Ft;
充電控制電路的電源正極輸入端Ucl和放電控制電路的電源正極輸入端Ufl主要為 充電控制電路和放電控制電路提供一定的開啟電壓,因?yàn)殚_關(guān)管的開啟電壓一般較 低,因此,充電控制電路的電源正極輸入端Ucl和放電控制電路的電源正極輸入端Ufl 可以分別連接到任意一節(jié)鋰電池BTi(n^、 2…n, n為整數(shù))的正極端;
其中,充電控制電路13的電源負(fù)極輸入端Uc2可以連接到外接充電器14的負(fù)極輸 出端P-,放電控制電路12的輸出端Ft可以連接外接負(fù)載RL;充電控制電路的輸出端Ct 可以經(jīng)放電控制電路12的放電控制開關(guān)接地,參見圖2,此時(shí),充電控制開關(guān)和放電控 制開關(guān)串接在同一支路上,充電控制開關(guān)的通斷受放電控制開關(guān)的影響,即一旦保護(hù) 芯片檢測(cè)到有過(guò)放電壓信號(hào)電流信號(hào),放電控制開關(guān)截止,同時(shí),充電控制開關(guān)的電 流回路被切斷,充電控制開關(guān)也截止。充電控制電路的輸出端Ct也可以直接接地,參 見圖3,此時(shí),充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)分別串接在兩個(gè)相互獨(dú)立的電流回路中, 一旦放電電壓過(guò)大或電流超過(guò)額定電流時(shí),放電控制開關(guān)截止,鋰電池停止放電,但 充電控制開關(guān)可仍然保持導(dǎo)通,充電器可以繼續(xù)對(duì)鋰電池充電。
本實(shí)施例的主要實(shí)用新型點(diǎn)在于每一節(jié)所述鋰電池的正負(fù)極兩端還分別連接有 一實(shí)現(xiàn)鋰電池電壓和電流取樣的單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片ICi(t^1、 2…n, n為整數(shù)),每一 節(jié)保護(hù)芯片ICi(n^、 2…n, n為整數(shù))包括有如下功能的引腳端第一電壓輸入端5、第 二電壓輸入端6、放電控制端l、充電控制端3以及電流觸發(fā)端2,于是,本實(shí)施例直接 利用所述保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端2實(shí)現(xiàn)電流取樣,無(wú)需另外設(shè)計(jì)電流檢測(cè)模塊,電路結(jié) 構(gòu)更為簡(jiǎn)單;
其中,每一保護(hù)芯片ICi(r^1、 2…n, n為整數(shù))的第一電壓輸入端5經(jīng)第一電阻Ria(n =1、 2…n, n為整數(shù))和對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的正極相連,每一所述保護(hù)芯片ICi(iFl、 2… n, n為整數(shù))的第二電壓輸入端6和對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,每一所述保護(hù)芯片 ICi(n=l、 2…n, n為整數(shù))的充電控制端3和放電控制端l作為所述控制信號(hào)整合電路11 的輸入接收來(lái)自所述鋰電池的充、放電取樣電壓;
并且,第一節(jié)鋰電池BT1所對(duì)應(yīng)的第一保護(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2接入放電控制電路12,并作為該放電控制電路12的電流控制端Io進(jìn)而控制放電控制開關(guān)的通斷,其 余鋰電池BTi(r^2、 3…n, n為整數(shù))所對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片ICi(n-2、 3…n, n為整數(shù))的電流 觸發(fā)端2連接本節(jié)鋰電池的負(fù)極。
第一節(jié)鋰電池BT1所對(duì)應(yīng)的第一保護(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2和第一節(jié)鋰電池BT1的 負(fù)極兩端還并聯(lián)有一防止瞬間沖擊電流的延遲電容Co。
如圖4 圖8所示,為本實(shí)用新型控制信號(hào)整合電路的四種電路結(jié)構(gòu)圖。 控制信號(hào)整合電路的電路結(jié)構(gòu)圖一,參見圖4:
該控制信號(hào)整合電路ll可以包括由若干場(chǎng)效應(yīng)管組成的開關(guān)電路,作為優(yōu)選,該 開關(guān)電路對(duì)應(yīng)每一節(jié)鋰電池BTi(『1、 2…n, n為整數(shù))分別包括有PNP型第一場(chǎng)效應(yīng)管 Tia(i=l、 2…n, n為整數(shù))、PNP型第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i-l、 2…n, n為整數(shù))、第三電阻Ric (i=l、 2…n, n為整數(shù))、第四電阻Rid(i^、 2…n, n為整數(shù))和第五電阻Rie(i-l、 2…n, n為整數(shù)),其中,
每一第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i^、 2…n, n為整數(shù))的柵極和對(duì)應(yīng)保護(hù)芯片ICi(n-2、 3… n, n為整數(shù))的放電控制端l相連,第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i-l、 2…n, n為整數(shù))的源極和對(duì)應(yīng) 的本節(jié)鋰電池的正極相連,第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i^、 2…n, n為整數(shù))的漏極經(jīng)對(duì)應(yīng)的第 五電阻Rie(i^、 2…n, n為整數(shù))共接為第二節(jié)點(diǎn)B連接放電控制電路的放電控制端Fk;
每一第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極和對(duì)應(yīng)保護(hù)芯片ICi(r^2、 3…n, n為整數(shù))的充電控制端3 相連,每一第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i^、 2…n, n為整數(shù))的源極和對(duì)應(yīng)本節(jié)鋰電池的正極相 連,每一第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(卜l、 2…n, n為整數(shù))的漏極一路經(jīng)對(duì)應(yīng)的第三電阻Ric(i-1、 2…n, n為整數(shù))連接本節(jié)鋰電池的負(fù)極,另一路經(jīng)對(duì)應(yīng)的第四電阻Rid(i-l、 2…n, n為整數(shù))共接為第一節(jié)點(diǎn)A連接充電控制電路13的充電控制端Ck;
并且,在每一第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i-l、 2…n, n為整數(shù))的漏極和本節(jié)鋰電池的負(fù)極 之間還串接有一第一二極管Dia(i-l、 2…n, n為整數(shù)),其中,每一第一二極管Dia(i-1、 2…n, n為整數(shù))的陰極經(jīng)第三電阻Ric(i^、 2…n, n為整數(shù))和本節(jié)鋰電池的負(fù)極相 連,每一第一二極管Dia(^1、 2…n, n為整數(shù))的陽(yáng)極和相應(yīng)的第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i-l、 2 …n, n為整數(shù))的漏極直接相連。
于是,當(dāng)有一節(jié)鋰電池先充滿電時(shí),該節(jié)鋰電池對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片充電控制端3為低 電平,相應(yīng)的第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i^、 2…n, n為整數(shù))導(dǎo)通,使得本節(jié)鋰電池和對(duì)應(yīng)的 第三電阻Ric(i^、 2…n, n為整數(shù))之間形成一由鋰電池正極向負(fù)極流動(dòng)的電流回路, 即該節(jié)鋰電池開始放電并電壓降低,當(dāng)該節(jié)電池電壓降至某一限定值時(shí)(如4.05V), 對(duì)應(yīng)該節(jié)電池的保護(hù)芯片充電控制端3恢復(fù)高電平,充電器繼續(xù)對(duì)電池充電;而其余各 節(jié)鋰電池的充電情況也是如此,每節(jié)鋰電池在充滿時(shí)進(jìn)行放電,直到所有鋰電池都充 滿后,充電電路才最終斷開,實(shí)現(xiàn)了多節(jié)鋰電池的均衡充電過(guò)程。另外,串接在每一第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i^、 2…n, n為整數(shù))的漏極和本節(jié)鋰電池的 負(fù)極之間的第一二極管Dia(i-l、 2…n, n為整數(shù))因?yàn)槎O管的電流單向性,能夠保證 第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i^、 2…n, n為整數(shù))在截止時(shí),所述控制信號(hào)整合電路在充電控制 信號(hào)端Ck或放電控制信號(hào)端Fk無(wú)信號(hào)輸出,保證信號(hào)的可靠隔離。
控制信號(hào)整合電路的電路結(jié)構(gòu)圖二,參見圖5:
本電路結(jié)構(gòu)圖二和圖4中結(jié)構(gòu)圖一的控制信號(hào)整合電路的電路結(jié)構(gòu)圖的區(qū)別在于 每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(^1、 2…n, n為整數(shù))的漏極和第一節(jié)點(diǎn)A之間可以串接有一 第二二極管Dib(i^、 2…n, n為整數(shù)),其中,每一第二二極管Dib(i-l、 2…n, n為整 數(shù))的陰極直接或間接地和所述第一節(jié)點(diǎn)A相連,每一第二二極管Dib(i-l、 2…n, n為整 數(shù))的陽(yáng)極直接或間接地和相應(yīng)的第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i-l、 2…n, n為整數(shù))的漏極相連。 該第二二極管Dib(i-l、 2…n, n為整數(shù))保證了第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i^、 2…n, n為整數(shù))的 導(dǎo)通可靠性,防止反向電流干擾。
控制信號(hào)整合電路的電路結(jié)構(gòu)圖三,參見圖6:
結(jié)構(gòu)圖三和圖4中結(jié)構(gòu)圖一的控制信號(hào)整合電路的電路結(jié)構(gòu)圖的區(qū)別在于每一所
述第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i-l、 2…n, n為整數(shù))的漏極和所述第二節(jié)點(diǎn)B之間也可以串接有一 第三二極管Dic(i-l、 2…n, n為整數(shù)),其中,每一第三二極管Dic(Hl、 2…n, n為整數(shù)) 的陰極直接或間接地和所述第二節(jié)點(diǎn)B相連,每一第三二極管Dic(i^、 2…n, n為整數(shù)) 的陽(yáng)極直接或間接地和相應(yīng)的第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i-l、 2…n, n為整數(shù))的漏極相連。本 結(jié)構(gòu)圖三中的第三二極管Dic(i-l、 2…n, n為整數(shù))作用和結(jié)構(gòu)圖二中的第二二極管Dib (i=l、 2…n, n為整數(shù))作用相同,保證了第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i^、 2…n, n為整數(shù))的導(dǎo)通 可靠性,防止反向電流千擾。
控制信號(hào)整合電路的電路結(jié)構(gòu)圖四,參見圖7:
本電路結(jié)構(gòu)圖和前一控制信號(hào)整合電路的電路結(jié)構(gòu)圖的區(qū)別在于其中的第一場(chǎng) 效應(yīng)管Tia(i^、 2…n, n為整數(shù))、第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i-l、 2…n, n為整數(shù))分別用相同偏 置類型的第一三極管Qia(i-l、 2…n, n為整數(shù))和第二三極管Qib(i^ 、 2…n, n為整數(shù)) 替代,并且,每一第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i^、 2…n, n為整數(shù))的柵極、漏極和源極分別和 相應(yīng)地第一三極管Qia(i-l、 2…n, n為整數(shù))的基極、集電極和發(fā)射極對(duì)應(yīng),每一第二 場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i^、 2…n, n為整數(shù))柵極、漏極和源極分別和相應(yīng)地第二三極管Qib(i二 1、 2…n, n為整數(shù))的基極、集電極和發(fā)射極對(duì)應(yīng),在每一第一三極管Qia(卜l、 2…n, n為整數(shù))基極分別相應(yīng)地串接有第一偏置電阻Rli(i-l、 2…n, n為整數(shù)),在每一第二三 極管Qib(i^、 2…n, n為整數(shù))的基極分別相應(yīng)地串接有第二偏置電阻R2i(i^、 2…n, n為整數(shù))。
為了保證開關(guān)管(三極管或場(chǎng)效應(yīng)管)的導(dǎo)通可靠性,防止反向電流干擾,每一 第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i^、 2…n, n為整數(shù))的漏極或第一三極管Qia(i-l、 2…n, n為整數(shù))的 集電極和所述第一節(jié)點(diǎn)A之間串接有一第二二極管Dib(i^、 2…n, n為整數(shù)),其中,每 一第二二極管Dib(i^、 2…n, n為整數(shù))的陰極共接為第一節(jié)點(diǎn)A,每一第二二極管Dib(i =1、 2…n, n為整數(shù))的陽(yáng)極經(jīng)第四電阻Rid(i^、 2…n, n為整數(shù))和相應(yīng)的第一場(chǎng)效應(yīng) 管Tia(i^、 2…n, n為整數(shù))的漏極直接相連,即保證電流是從第一場(chǎng)效應(yīng)管Tia(i-l、 2 …n, n為整數(shù))的漏極單向流向第一節(jié)點(diǎn)A的;
每一第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i-l、 2…n, n為整數(shù))的漏極或第二三極管Qib(i^、 2…n, n 為整數(shù))的和所述第二節(jié)點(diǎn)B之間也串接有一第三二極管Dic(i^、 2…n, n為整數(shù)),其 中,每一第三二極管Dic(i-l、 2…n, n為整數(shù))的陰極共接為第二節(jié)點(diǎn)B,每一第三二極 管Dic(i^、 2…n, n為整數(shù))的陽(yáng)極經(jīng)第五電阻Rie(i^、 2…n, n為整數(shù))和相應(yīng)的第二場(chǎng) 效應(yīng)管Tib(i^、 2…n, n為整數(shù))的漏極直接相連,即保證電流是從第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i二 1、 2…n, n為整數(shù))的漏極單向流向第二節(jié)點(diǎn)B的。
控制信號(hào)整合電路的電路結(jié)構(gòu)圖五,參見圖8:
圖8中的控制信號(hào)整合電路是在圖7電路結(jié)構(gòu)圖的進(jìn)一步優(yōu)化,因?yàn)槿龢O管為電流 控制元件,相對(duì)于作為電壓控制元件的場(chǎng)效應(yīng)管功耗要高,為了滿足電路的功耗需 要,進(jìn)一步放大電流信號(hào),于是,在每一第一三極管Qia(i^、 2…n, n為整數(shù))的后一 級(jí)還對(duì)應(yīng)的串接有NPN型第三三極管Qic(i^、 2…n, n為整數(shù)),其中,每一第三三極 管Qic(i^、 2…n, n為整數(shù))的基極和對(duì)應(yīng)地每一第一三極管的集電極Qia(i-l、 2…n, n 為整數(shù))相連,在第一三極管Qia(i^、 2…n, n為整數(shù))的集電極和第三三極管Qic(i-l 、 2…n, n為整數(shù))的基極之間連接有第三偏置電阻R3i(i^、 2…n, n為整數(shù)),每一第三三 極管Qic(i-l、 2…n, n為整數(shù))的發(fā)射極和第一二極管Dia(i-l、 2…n, n為整數(shù))的陽(yáng)極相 連,第三三極管Qi(i^、 2…n, n為整數(shù))的集電極經(jīng)第一負(fù)載電阻R5i(i^、 2…n, n為 整數(shù))連接本節(jié)鋰電池的正極。
另外,本電路結(jié)構(gòu)圖和圖7相比,將控制信號(hào)整合電路輸出放電電壓檢測(cè)信號(hào)的并 聯(lián)支路改為了串聯(lián)支路,具體為將PNP型第二三極管Qib(i^、 2…n, n為整數(shù))替換 為NPN型第二三極管Qib'^1、 2…n, n為整數(shù)),同時(shí),在每一第二三極管Qib(i-l、 2… n, n為整數(shù))的后一級(jí)對(duì)應(yīng)的串接PNP型第四三極管Qid(i-l、 2…n, n為整數(shù)),其中, 每一NPN型第二三極管Qib'(i^、 2…n, n為整數(shù))的集電極和對(duì)應(yīng)的第四三極管Qid(i-1、 2…n, n為整數(shù))的基極相連,每一第四三極管Qid(i^、 2…n, n為整數(shù))的基極還串 接有第四偏置電阻R4i(i-l、 2…n, n為整數(shù)),并且,后一第四三極管的集電極和相鄰 的前一第四三極管的發(fā)射極相連而形成一串接支路,放電控制電路的放電控制端Fk連接在該串聯(lián)支路的第一節(jié)鋰電池BTl對(duì)應(yīng)的第一個(gè)第四三極管Qld的集電極上,在后一 第四三極管Qid(i^、 2…n, n為整數(shù))的集電極和前一第四三極管的發(fā)射極之間還串接 有第二負(fù)載電阻R6i(i-l、 2…n, n為整數(shù))。
于是,鋰電池在正常放電狀態(tài)下,相互串接的第四三極管Qid(i^、 2…n, n為整 數(shù))支路是導(dǎo)通的,放電控制開關(guān)也導(dǎo)通,電路正常工作;當(dāng)任意一個(gè)保護(hù)芯片的放電 控制端l輸出低電平時(shí),此時(shí),第四三極管Qid(i^、 2…n, n為整數(shù))的串聯(lián)支路斷開, 放電控制端Fk的輸出電流截止,整個(gè)放電控制電路的輸入端無(wú)信號(hào)輸入,放電控制電 路的各元件上由于無(wú)電流通過(guò)而不會(huì)產(chǎn)生額外功耗。
在上述控制信號(hào)整合電路的電路結(jié)構(gòu)圖一至圖五當(dāng)中,因?yàn)樗袖囯姵厥谴?lián)為 鋰電池組,電流信號(hào)只需要從第一節(jié)保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端2取即可,其余保護(hù)芯片的 電流觸發(fā)端2—般是直接連接本節(jié)鋰電池的負(fù)極,但是,電流觸發(fā)端2直接連接本節(jié)鋰 電池負(fù)極后,當(dāng)在放電控制端l為低電平時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的漏電流,因此,為了避免該漏 電流的產(chǎn)生,除第一節(jié)保護(hù)芯片外,可以在其余保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端2和相應(yīng)的鋰電 池負(fù)極之間串接小阻值電阻或開關(guān)管,在放電控制端l一旦翻轉(zhuǎn)為低電平時(shí),開關(guān)管截 止,避免在電流觸發(fā)端2產(chǎn)生漏電流。該控制信號(hào)整合電路也可以用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
作為優(yōu)選,自所述的第二節(jié)鋰電池BTi(i二2、 3…n, n為整數(shù))起,該鋰電池所對(duì)應(yīng) 的保護(hù)芯片ICi(i-2、 3…n, n為整數(shù))的電流觸發(fā)端2經(jīng)一小阻值的第二電阻Rib(i^、 2 …n, n為整數(shù))和相應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,參見圖7。
上述的電阻也可以替換為開關(guān)管,具體地,自所述的第二節(jié)鋰電池BTi(i:2、 3… n, n為整數(shù))起,該鋰電池對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片ICi^2、 3…n, n為整數(shù))的電流觸發(fā)端2分別 經(jīng)一NPN型三極管Qi(i^、 2…n, n為整數(shù))或N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ti(i^、 2…n, n為整數(shù))和 相應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,每一三極管Qi(i^、 2…n, n為整數(shù))的基極或每一場(chǎng)效 應(yīng)管Ti(i^、 2…n, n為整數(shù))的柵極受相應(yīng)保護(hù)芯片ICi&2、 3…n, n為整數(shù))的放電控 制端1控制,在保護(hù)芯片ICi^2、 3…n, n為整數(shù))的放電控制端l為低電平時(shí),開關(guān)管 截止;在保護(hù)芯片ICi(i-2、 3…n, n為整數(shù))的放電控制端l為高電平時(shí),開關(guān)管導(dǎo)通。 于是, 一旦保護(hù)芯片的放電控制端l為低電平,相應(yīng)的電流觸發(fā)端2和本節(jié)鋰電池負(fù)極 斷開,避免產(chǎn)生漏電流。開關(guān)管(三極管或場(chǎng)效應(yīng)管)的具體連接方式可以參見圖4、 圖5和圖8,可以將開關(guān)管接在控制信號(hào)整合電路的外部,也可以直接利用控制信號(hào)整 合電路內(nèi)的三極管或場(chǎng)效應(yīng)管作為連接在電流觸發(fā)端2和本節(jié)鋰電池負(fù)極之間的開關(guān)管 使用。
如圖9 圖12所示,為本實(shí)用新型放電控制電路的四種電路結(jié)構(gòu)圖。 放電控制電路的結(jié)構(gòu)圖一,參見圖9:該放電控制電路包括有一第三場(chǎng)效應(yīng)管T3和一第四場(chǎng)效應(yīng)管T4,其中,第三場(chǎng)效 應(yīng)管T3的漏極經(jīng)第一負(fù)載電阻Rf作為該放電控制電路的電源正極輸入端Ufl和任意一節(jié) 鋰電池BTi(i-l、 2…n, n為整數(shù))的正極相連,第三場(chǎng)效應(yīng)管T3的柵極和放電控制電路 的放電控制端Fk相連,第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的柵極和第三場(chǎng)效應(yīng)管T3漏極相連,該第四場(chǎng) 效應(yīng)管T4的源極和第三場(chǎng)效應(yīng)管T3的源極共接后作為放電控制電路的電源負(fù)極輸入端 U2和鋰電池組的負(fù)極相連,第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的漏極一路即為放電控制電路的輸出端 Ft,另一路經(jīng)串接的自鎖電阻Rx后即為放電控制電路的電流控制端Io,此時(shí),第一節(jié) 保護(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2是從第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的漏極取樣。
放電控制電路的結(jié)構(gòu)圖二,參見圖10:
圖10中的放電控制電路和圖9的區(qū)別在于放電控制電路還包括有限流電阻Ry和 取樣電阻Rz,限流電阻Ry的一端和所述第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的源極相連,另一端即為放電 控制電路的電流控制端Io,取樣電阻Rz—端與第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的源極相連,另一端接 所述第一節(jié)鋰電池BT1的負(fù)極。
放電控制電路的結(jié)構(gòu)圖三,參見圖ll-
本電路結(jié)構(gòu)圖與圖9、圖10的區(qū)別在于第一節(jié)保護(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2還可以 從第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的源極取樣,相應(yīng)地,放電控制電路包括有第三場(chǎng)效應(yīng)管T3、第四 場(chǎng)效應(yīng)管T4、自鎖電阻Rx、限流電阻Ry和取樣電阻Rz,其中,第三場(chǎng)效應(yīng)管T3的漏極 經(jīng)第一負(fù)載電阻R^接放電控制電路的電源正極輸入端Ufl,第三場(chǎng)效應(yīng)管T3的柵極和 放電控制電路的放電控制端Fk相連,第三場(chǎng)效應(yīng)管T3的源極連接所述鋰電池組的負(fù) 極,第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的柵極和所述第三場(chǎng)效應(yīng)管T3漏極相連,該第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的源 極一路經(jīng)所述的取樣電阻Rz后連接鋰電池組的負(fù)極,另一路經(jīng)所述限流電阻Ry與第一 保護(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2相連,而在第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的漏極和第三場(chǎng)效應(yīng)管T3的基 極之間還并聯(lián)有所述的自鎖電阻Rx。
放電控制電路的結(jié)構(gòu)圖四,參見圖12:
本電路結(jié)構(gòu)圖是在圖11的基礎(chǔ)上,在第三三場(chǎng)效應(yīng)管T3的柵極和第四場(chǎng)效應(yīng)管T4 漏極之間還串接有一二極管Df。該二極管Df保證放電控制電路在放電控制端Fk (即第 三場(chǎng)效應(yīng)管T3的柵極)能夠獲得來(lái)自第四三極管T4的正反饋信號(hào),防止電流信號(hào)的反 向流動(dòng)。
如圖13 圖15所示,為本實(shí)用新型充電控制電路的三種電路結(jié)構(gòu)圖。 充電控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖一,參見圖13:該充電控制電路包括有第五場(chǎng)效應(yīng)管T5和第六場(chǎng)效應(yīng)管T6,第五場(chǎng)效應(yīng)管T5的漏 極經(jīng)第七電阻R7即為充電控制電路的電源正極輸入端Ucl和任意一節(jié)鋰電池BTl、 BT2 …BTn的正極相連,第六場(chǎng)效應(yīng)管T6的柵極和第五場(chǎng)效應(yīng)管T5的漏極相連,該第六場(chǎng) 效應(yīng)管T6的漏極即為充電控制電路的輸出端Ct,該第六場(chǎng)效應(yīng)管T6的源極和第五場(chǎng)效 應(yīng)管T5的源極共接即為充電控制電路的電源負(fù)極輸入端Uc2。
充電控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖二,參見圖14:
本電路結(jié)構(gòu)圖和圖13的區(qū)別在于該充電控制電路還包括有一自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F,自 恢復(fù)保險(xiǎn)絲F串接在第六場(chǎng)效應(yīng)管T6的源極和充電控制電路的電源負(fù)極輸入端Uc2之 間。 一旦充電電流過(guò)大,則自恢復(fù)保險(xiǎn)絲即會(huì)切斷充電電源,在電流正常后又會(huì)自動(dòng) 恢復(fù)導(dǎo)通。
充電控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖二,參見圖15:
在圖14的基礎(chǔ)上,所述的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F也可以替換為單向二極管D,該單向二極 管D的陽(yáng)極和第六場(chǎng)效應(yīng)管T6的源極相連,該單向二極管D的陰極即為充電控制電路的 電源負(fù)極輸入端Uc2。
如圖16 圖21所示,為將上述圖4 圖15中的控制信號(hào)整合電路、充電控制電路和 放電控制電路進(jìn)行不同組合后得到的具體實(shí)施例,這些實(shí)施例中均包括有相互串聯(lián)的n 節(jié)鋰電池BT1、 BT2…BTn組成的鋰電池組,鋰電池組的正極連接充電器14電源的正極 p+,鋰電池組的負(fù)極經(jīng)充電/放電開關(guān)管連接充電器電源的負(fù)極p-;而每一節(jié)鋰電池 BTi(i=l、 2…n, n為整數(shù))有對(duì)應(yīng)地連接有一個(gè)以R5402型單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片ICi(i-l、 2…n, n為整數(shù))為核心的取樣電路,該保護(hù)芯片ICi(i^、 2…n, n為整數(shù))可以檢測(cè)每節(jié) 鋰電池在充電或放電時(shí)的電壓是否超過(guò)額定值,并且,由于所有鋰電池是串聯(lián)在一起 的,可以將第一節(jié)鋰電池BT1所對(duì)應(yīng)的第一保護(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2作為整個(gè)鋰電 池組的電流取樣端,用于檢測(cè)流過(guò)鋰電池組的電流是否超過(guò)額定值。
下面根據(jù)不同實(shí)施例的具體電路結(jié)構(gòu)圖來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的多節(jié)鋰電池充放電保 護(hù)電路的工作原理。
圖16為實(shí)施例一
鋰電池組在充電時(shí),正常狀態(tài)下,各個(gè)保護(hù)芯片ICi(i-l、 2…n, n為整數(shù))的放電 控制端1和充電控制端3均為高電平,則第三場(chǎng)效應(yīng)管T3、第五場(chǎng)效應(yīng)管T5導(dǎo)通,充電 器電源的正極P+連接鋰電池組的正極,充電器電源的負(fù)極P-經(jīng)第四場(chǎng)效應(yīng)管T4、第六 場(chǎng)效應(yīng)管T6和鋰電池組的負(fù)極相連,形成了一個(gè)閉合的充電回路。當(dāng)其中一節(jié)鋰電池達(dá)到過(guò)充狀態(tài)時(shí),比如鋰電池BT1兩端電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí),保 護(hù)芯片IC1的第一電壓輸入端5、第二電壓輸出端6檢測(cè)到該信號(hào),保護(hù)芯片IC1的充電 控制端3變?yōu)榈碗娖?,第一?chǎng)效應(yīng)管Tla導(dǎo)通,進(jìn)而第三場(chǎng)效應(yīng)管T3導(dǎo)通,于是,第六 場(chǎng)效應(yīng)管T6的柵極電位降低,第六場(chǎng)效應(yīng)管T6截止(即充電開關(guān)管關(guān)閉),充電電源停 止對(duì)電池充電。此時(shí),若其它鋰電池的電壓還未達(dá)到充電電壓額定值,則鋰電池BT1 又可以通過(guò)第三電阻Rlc和第一二極管Dla放電,當(dāng)鋰電池BT1兩端電壓放到設(shè)定值(如 4.05V)時(shí),保護(hù)芯片IC1的充電控制端3又回到高電平,電路恢復(fù)正常充電狀態(tài),如此 反復(fù),直到所有的鋰電池都充滿電為止。
當(dāng)鋰電池連上負(fù)載RL工作時(shí),鋰電池的放電保護(hù)過(guò)程和充電保護(hù)過(guò)程相似,若任 何一個(gè)保護(hù)芯片ICiC—1、 2…n, n為整數(shù))的電壓輸入端檢測(cè)到本節(jié)鋰電池電壓低于設(shè) 定電壓值,則該保護(hù)芯片的放電控制端l變?yōu)榈碗娖?,和該保護(hù)芯片的放電控制端l相 連的控制信號(hào)整合電路中的第二場(chǎng)效應(yīng)管Tib(i-l、 2…n, n為整數(shù))導(dǎo)通,并最終通過(guò) 放電控制電路使得放電開關(guān)管(即第四場(chǎng)效應(yīng)管T4)關(guān)閉,切斷放電回路。
由于串聯(lián)電路中的各節(jié)鋰電池電流相同,因此電流檢測(cè)只要用第一節(jié)鋰電池BT1 對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2取樣,自第二節(jié)鋰電池開始的保護(hù)芯片的電流觸發(fā) 端2分別串接第二電阻Rib(i-l、 2…n, n為整數(shù))后接對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極?;蛘撸?也可以將自第二節(jié)鋰電池開始的保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端2通過(guò)一開關(guān)管和對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰 電池負(fù)極相連,并且,該開關(guān)管的控制端和對(duì)應(yīng)的每一保護(hù)芯片的放電控制端l相連, 即該放電控制端l為低電平時(shí),自第二節(jié)鋰電池開始的保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端2和本節(jié) 鋰電池負(fù)極之間斷開而無(wú)漏電流。
于是,當(dāng)?shù)谝槐Wo(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2檢測(cè)到過(guò)流信號(hào)時(shí),即對(duì)串聯(lián)在一起的 鋰電池來(lái)說(shuō),鋰電池組的工作電流超過(guò)設(shè)定值,第一保護(hù)芯片IC1的放電控制端1變?yōu)?低電平,第四場(chǎng)效應(yīng)管T4截止(即放電開關(guān)管關(guān)閉),切斷放電回路。在過(guò)流檢測(cè)時(shí), 由于第一保護(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2從第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的自身導(dǎo)通電阻取得電流信 號(hào),此時(shí),自鎖電卩1RX同時(shí)作為一個(gè)限流電阻;當(dāng)?shù)谒膱?chǎng)效應(yīng)管T4截止時(shí),自鎖電阻 RX保證第一保護(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2的電位不會(huì)降低,仍然保持觸發(fā)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)第 四場(chǎng)效應(yīng)管T4(即放電開關(guān)管)的自鎖。
此外,本實(shí)施例中,充電控制電路的電源正極輸入端Ucl和放電控制電路的電源 正極輸入端Ufl的電壓只要能夠滿足第三場(chǎng)效應(yīng)管T3和第五場(chǎng)效應(yīng)管T5的柵極開啟電 壓皆可,因此,充電控制電路的電源正極輸入端Ucl或放電控制電路的電源正極輸入端 Ufl可以和任意一節(jié)鋰電池的正極相連,在此,放電控制電路的電源正極輸入端Ufl即 與最后一節(jié)鋰電池BTn的正極相連,而充電控制電路的電源正極輸入端Ucl則和第二節(jié) 鋰電池BT2的正極相連。圖17為實(shí)施例二,是在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上又增加了連接在放電控制電路中的限流 電阻RY和取樣電阻RZ,其中,限流電阻RY的一端與第四場(chǎng)效應(yīng)管T4 (放電控制開 關(guān))的源極相連,另一端與第一保護(hù)芯片IC1的電流觸發(fā)端2相連;取樣電P且RZ—端與 第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的源極相連,另一端接第一鋰電池BT1的負(fù)極。此時(shí),第一保護(hù)芯片 IC1的電流觸發(fā)端2直接從取樣電阻RZ上獲得電流信號(hào),與實(shí)施例一中從第四場(chǎng)效應(yīng)管 T4的自身導(dǎo)通電阻取得電流信號(hào)相比,實(shí)施例二的取樣電流不受第四場(chǎng)效應(yīng)管T4的自 身導(dǎo)通電阻的波動(dòng)干擾,取樣效果更好。
本實(shí)施例中還增加了一個(gè)延遲電容CO,該延遲電容C0—端和第一保護(hù)芯片IC1的 電流觸發(fā)端2相連,另一端和第一鋰電池BT1的負(fù)極相連。由于電路在剛接上負(fù)載瞬 間,會(huì)因?yàn)樗查g沖擊電流過(guò)大而觸發(fā)第一保護(hù)芯片IC1,使得第四場(chǎng)效應(yīng)管T4 (放電控 制開關(guān))截止,延遲電容C0能夠延遲第四場(chǎng)效應(yīng)管T4 (放電控制開關(guān))的截止時(shí)間, 避免第四場(chǎng)效應(yīng)管T4(放電控制開關(guān)管)的誤動(dòng)作。
隨著串聯(lián)鋰電池節(jié)數(shù)的增加,第三場(chǎng)效應(yīng)管T3、第四場(chǎng)效應(yīng)管T4、第五場(chǎng)效應(yīng)管 T5和第六場(chǎng)效應(yīng)管T6的柵極電壓均會(huì)不斷升高,為了保證放電控制電路和充電控制電 路的可靠性,防止高壓擊穿場(chǎng)效應(yīng)管,還可以分別在第三場(chǎng)效應(yīng)管T3、第四場(chǎng)效應(yīng)管 T4、第五場(chǎng)效應(yīng)管T5和第六場(chǎng)效應(yīng)管T6的柵極和源極兩端再并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓管,參見圖 16:即,在第三場(chǎng)效應(yīng)管T3、第四場(chǎng)效應(yīng)管T4、第五場(chǎng)效應(yīng)管T5、第六場(chǎng)效應(yīng)管T6的 柵極分別對(duì)應(yīng)地和第一穩(wěn)壓管DZ1、第二穩(wěn)壓管DZ2、第三穩(wěn)壓管DZ3、第四穩(wěn)壓管 DZ4的陰極連接,而第三場(chǎng)效應(yīng)管T3、第四場(chǎng)效應(yīng)管T4、第五場(chǎng)效應(yīng)管T5、第六場(chǎng)效 應(yīng)管T6的源極則分別對(duì)應(yīng)地和第一穩(wěn)壓管DZ1、第二穩(wěn)壓管DZ2、第三穩(wěn)壓管DZ3、第 四穩(wěn)壓管DZ4的陽(yáng)極連接。
為了防止因?yàn)殡姵鼗蛲怆娐范搪芬鸬倪^(guò)流,還可以在充電電源的負(fù)極P-和第六 場(chǎng)效應(yīng)管T6 (即充電控制開關(guān))源極的連接回路上串接一個(gè)單向二極管D,使得電流 只能從第六場(chǎng)效應(yīng)管T6 (即充電控制開關(guān))源極經(jīng)該單向二極管D流向充電電源的負(fù) 極P-,而不能從充電電源的負(fù)極P-流向第六場(chǎng)效應(yīng)管T6的源極,在當(dāng)充電電源短路或 電流過(guò)大時(shí),能夠起到反向截止保護(hù)作用,避免燒壞第六場(chǎng)效應(yīng)管T6。
另外,在實(shí)施例一基礎(chǔ)上,在充電控制電路的電源正極輸入端Ucl和第二節(jié)鋰電 池BT2的正極之間,以及在放電控制電路的電源正極輸入端Ufl和最后一節(jié)鋰電池BTn 的正極之間可以分別串接一個(gè)常閉溫度保險(xiǎn)開關(guān)F', 一旦工作溫度過(guò)高,常閉溫度保 險(xiǎn)開關(guān)F就會(huì)斷開,能夠及時(shí)保護(hù)電路元器件或鋰電池。
圖18為實(shí)施例三,在該實(shí)施例中,充電控制電路的電源正極輸入端Ucl和放電控 制電路的電源正極輸入端Ufl共接為節(jié)點(diǎn)C,然后共同連接到最后一節(jié)鋰電池BTn的正 極,而所述的常閉溫度保險(xiǎn)開關(guān)F則可以串接在節(jié)點(diǎn)C和最后一節(jié)鋰電池BTn的正極之間。實(shí)施例三和上述實(shí)施例一以及實(shí)施例二的不同點(diǎn)在于實(shí)施例一和二中的自鎖電 阻RX是作為一反饋電阻連接在第三場(chǎng)效應(yīng)管T3的柵極和第四場(chǎng)效應(yīng)管T4 (放電控制開 關(guān))的漏極之間,并且,在該反饋回路中還串接有一個(gè)二極管Df,形成一個(gè)電流信號(hào) 從第四場(chǎng)效應(yīng)管T4到第三場(chǎng)效應(yīng)管T3的正反饋信號(hào)。
在本實(shí)施例中,串接在充電電源的負(fù)極P-和第六場(chǎng)效應(yīng)管T6 (即充電控制開關(guān)) 源極的之間的所述單向二極管D也可以一自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F代替,當(dāng)外接電源發(fā)生短路 時(shí),該自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F斷開, 一旦電流正常,自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F能夠自動(dòng)恢復(fù)電路的導(dǎo) 通。
圖19為實(shí)施例四,本實(shí)施例和上述幾個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于將控制信號(hào)整合電流 中的場(chǎng)效應(yīng)管替換為了偏置類型相同的三極管,并且將放電控制電路和充電控制電路 中的第三場(chǎng)效應(yīng)管T3和第五場(chǎng)效應(yīng)管T5替換為三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的功能,電路的工作 原理和前述實(shí)施例的電流工作原理基本相同。
由于三極管為電流控制元件,本實(shí)施例中的第一級(jí)第一三極管Qia(i^、 2…n, n為 整數(shù))的基極輸入電流很小,因此,在該第一三極管Qia(i4、 2…n, n為整數(shù))的后面又 串接了一級(jí)第三三極管Qic(i^、 2…n, n為整數(shù))作為進(jìn)一步的電流放大電路lll,已達(dá) 到滿足電路工作要求的輸出電流;
并且,將原先由若干場(chǎng)效應(yīng)管組成的并聯(lián)支路改為了由第四三極管Qid(—1、 2… n, n為整數(shù))組成的串聯(lián)支路112,這樣一來(lái),鋰電池在正常放電狀態(tài)下,由第四三極 管Qid(i^、 2…n, n為整數(shù))組成的串聯(lián)支路112是導(dǎo)通的,放電控制開關(guān)(即第四場(chǎng)效 應(yīng)管T4)也導(dǎo)通,電路正常工作;當(dāng)任意一個(gè)保護(hù)芯片的放電控制端l輸出低電平時(shí), 此時(shí),對(duì)應(yīng)任意一個(gè)保護(hù)芯片的第四三極管Qid^1、 2…n, n為整數(shù))的串聯(lián)支路112斷 開,放電控制端Fk的輸出電流截止,整個(gè)放電控制電路的輸入端無(wú)信號(hào)輸入,放電控 制電路的各元件上由于無(wú)電流通過(guò)而不會(huì)產(chǎn)生額外功耗。
圖20為實(shí)施例五,本實(shí)施例是在實(shí)施例二基礎(chǔ)上的一個(gè)改進(jìn)電路結(jié)構(gòu)圖,和實(shí)施 例二相比的主要區(qū)別點(diǎn)在于充電控制電路的輸出端Ct是直接和第一節(jié)鋰電池BTl的 負(fù)極相連,而不是通過(guò)放電控制開關(guān)再連接到第一節(jié)鋰電池BT1的負(fù)極,如此一來(lái), 充電控制電路和放電控制電路為兩個(gè)獨(dú)立工作的電路,多節(jié)鋰電池保護(hù)電路可以在充 電的同時(shí)進(jìn)行放電,而且, 一旦有任意一節(jié)鋰電池的放電電壓超過(guò)額定值時(shí),相應(yīng)的 保護(hù)芯片在放電控制端l會(huì)輸出低電平,于是相應(yīng)的放電控制開關(guān)(即第四場(chǎng)效應(yīng)管 T4)截止,放電控制電路斷開,鋰電池電路停止放電,此時(shí),充電控制開關(guān)(即第六 場(chǎng)效應(yīng)管T6)還是導(dǎo)通的,充電器可以通過(guò)充電控制電路仍然繼續(xù)對(duì)鋰電池充電,而 不受放電控制開關(guān)的影響。圖21為實(shí)施例六,本實(shí)施例則是在實(shí)施例三基礎(chǔ)上的改進(jìn)電路結(jié)構(gòu)圖,和實(shí)施例 五相通,本實(shí)施例六和實(shí)施例三的區(qū)別也在于充電控制電路的輸出端Ct是直接和第 一節(jié)鋰電池BT1的負(fù)極相連的,即在放電控制電路斷開,鋰電池電路停止放電的時(shí) 候,充電控制開關(guān)(即第六場(chǎng)效應(yīng)管T6)還是導(dǎo)通的,充電器可以通過(guò)充電控制電路
仍然繼續(xù)對(duì)鋰電池充電。
在實(shí)施例五和實(shí)施例六中,充電控制電路的輸出端Ct直接和第一節(jié)鋰電池BTl的 負(fù)極相連的連接方式也同樣適用于實(shí)施例四,在此省略電路圖。
權(quán)利要求1、一種多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,包括有由至少兩節(jié)依次相互串聯(lián)的鋰電池(BT1、BT2…BTn)組成的鋰電池組,其中,以鋰電池組的負(fù)極所對(duì)應(yīng)的一節(jié)鋰電池為第一節(jié)鋰電池(BT1),以鋰電池組的正極所對(duì)應(yīng)的一節(jié)鋰電池為最后一節(jié)鋰電池(BTn);控制信號(hào)整合電路(11),串接在所述鋰電池組的正負(fù)極兩端,用于將取自所述鋰電池(BT1、BT2…BTn)的充、放電取樣電壓轉(zhuǎn)換為可實(shí)現(xiàn)充放電控制開關(guān)通斷的充、放電電壓檢測(cè)信號(hào);放電控制電路(12),具有一放電控制信號(hào)端(Fk),接收來(lái)自所述控制信號(hào)整合電路輸出的放電電壓檢測(cè)信號(hào),進(jìn)而控制放電控制開關(guān)的通斷;充電控制電路(13),具有一充電控制信號(hào)端(Ck),接收來(lái)自所述控制信號(hào)整合電路的充電電壓檢測(cè)信號(hào),進(jìn)而控制充電控制開關(guān)的通斷;其特征在于所述放電控制電路(12)還具有一實(shí)現(xiàn)對(duì)所述鋰電池組進(jìn)行電流取樣的電流控制端(Io),并且,每一節(jié)所述鋰電池(BT1、BT2…BTn)的正負(fù)極兩端還分別連接有一用于鋰電池電壓和電流取樣的單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片(IC1、IC2…ICn),該保護(hù)芯片(IC1、IC2…ICn)包括有第一電壓輸入端(5)、第二電壓輸入端(6)、放電控制端(1)、充電控制端(3)以及電流觸發(fā)端(2),其中,每一所述保護(hù)芯片(IC1、IC2…ICn)的第一電壓輸入端(5)經(jīng)第一電阻(R1a、R2a…Rna)和對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的正極相連,每一所述保護(hù)芯片(IC1、IC2…ICn)的第二電壓輸入端(6)和對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,每一所述保護(hù)芯片(IC1、IC2…ICn)的充電控制端(3)和放電控制端(1)作為所述控制信號(hào)整合電路(11)的輸入接收來(lái)自所述鋰電池的充、放電取樣電壓;而所述第一節(jié)鋰電池(BT1)所對(duì)應(yīng)的第一保護(hù)芯片(IC1)的電流觸發(fā)端(2)連接所述的放電控制電路(12),并作為該放電控制電路(12)的電流控制端(Io)進(jìn)而控制所述放電控制開關(guān)的通斷,其余鋰電池(BT2、BT3…BTn)所對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片(IC2、IC3…ICn)的電流觸發(fā)端(2)連接本節(jié)鋰電池的負(fù)極。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述的充 電控制電路還包括有充電控制電路的電源正極輸入端(Ucl)、充電控制電路的電源負(fù)極 輸入端(Uc2)以及充電控制電路的輸出端(Ct);所述的放電控制電路(12)還包括有放電控制電路的電源正極輸入端(Ufl)、放電控 制電路的電源負(fù)極輸入端(UG)以及放電控制電路的輸出端(R);其中,所述充電控制電路(13)的電源正極輸入端(Ucl)和所述放電控制電路的電源 正極輸入端(Ufl)信號(hào)取自任意一節(jié)所述鋰電池(BTl、 BT2…BTn)的正極電壓,所述充電控制電路的輸出端(Ct)經(jīng)所述放電控制電路(12)的放電控制開關(guān)接地,所述放電控制 電路的負(fù)極輸入端(UG)和所述鋰電池組的負(fù)極相連;在鋰電池組處于充電狀態(tài)下,所述充電控制電路(13)的電源負(fù)極輸入端(Uc2)和外接充電器(14)的負(fù)極輸出端(P-)相連;在鋰電池組處于放電狀態(tài)下,所述放電控制電路(12)的輸出端(Ft)和外接負(fù)載(RL)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述的充電控制電路還包括有充電控制電路的電源正極輸入端(Ucl)、充電控制電路的電源負(fù)極 輸入端(Uc2)以及充電控制電路的輸出端(Ct);所述的放電控制電路還包括有放電控制電路的電源正極輸入端(Ufl)、放電控制電 路的電源負(fù)極輸入端(UG)以及放電控制電路的輸出端(Ft);其中,所述充電控制電路(13)的電源正極輸入端(Ucl)和所述放電控制電路的電源 正極輸入端(Ufl)分別連接任意一節(jié)所述鋰電池(BTl、 BT2…BTn)的正極,所述充電控 制電路的輸出端(Ct)直接接地,所述放電控制電路的負(fù)極輸入端(Uf2)和所述鋰電池組 的負(fù)極相連;在鋰電池組處于充電狀態(tài)下,所述充電控制電路(13)的電源負(fù)極輸入端(Uc2)和外 接充電器(14)的負(fù)極輸出端(P-)相連;在鋰電池組處于放電狀態(tài)下,所述放電控制電路 (12)的輸出端(Ft)和外接負(fù)載(RL)相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于任意一 節(jié)所述鋰電池(BT1、 BT2…BTn)的正極和與之連接的所述充電控制電路(13)的電源正極 輸入端(Ucl)或所述放電控制電路的電源正極輸入端(Ufl)之間還串接有一常閉溫度保險(xiǎn) 開關(guān)(F2)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于自 所述的第二節(jié)鋰電池起,該鋰電池(IC2、 IC3…ICn)對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片(IC2、 IC3…ICn)的 電流觸發(fā)端(2)經(jīng)一第二電阻(Rlb、 R2b…Rnb)和相應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于自 所述的第二節(jié)鋰電池起,該鋰電池(IC2、 IC3…ICn)對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片(IC2、 IC3…ICn)的 電流觸發(fā)端(2)分別經(jīng)一NPN型三極管(Q1 、 Q2…Qn)或N溝道場(chǎng)效應(yīng)管(Tl 、 T2…Tn)和 相應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,每一三極管(Q1、 Q2…Qn)的基極或每一場(chǎng)效應(yīng)管( Tl、 T2…Tn)的柵極受相應(yīng)保護(hù)芯片(IC2、 IC3…ICn)的放電控制端(l)控制,在保護(hù)芯 片(IC2、 IC3…ICn)的放電控制端(l)為低電平時(shí),開關(guān)管截止;在保護(hù)芯片(IC2、 IC3… ICn)的放電控制端(l)為高電平時(shí),開關(guān)管導(dǎo)通。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所 述第一節(jié)鋰電池(BT1)所對(duì)應(yīng)的第一保護(hù)芯片(IC1)的電流觸發(fā)端(2)和所述第一節(jié)鋰電池(BTl)的負(fù)極之間還并聯(lián)有一防止瞬間沖擊電流的延遲電容(Co)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一權(quán)利要求所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特 征在于所述的控制信號(hào)整合電路(ll)包括由若干場(chǎng)效應(yīng)管組成的開關(guān)電路,該開關(guān) 電路對(duì)應(yīng)每一節(jié)鋰電池(BT1、 BT2…BTn)分別包括有P溝道第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a… Tna)、 P溝道第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)、第三電阻(Rlc、 R2c…Rnc)、第四電阻( Rld、 R2d…Rnd)和第五電阻(Rle、 R2e…Rne),其中,每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的柵極和對(duì)應(yīng)保護(hù)芯片(ICl、 IC2 …ICn)的充電控制端(3)相連,每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的源極和對(duì)應(yīng)本 節(jié)鋰電池的正極相連,每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的漏極一路經(jīng)對(duì)應(yīng)的第 三電阻(Rlc、 R2c…Rnc)連接本節(jié)鋰電池的負(fù)極,另一路經(jīng)對(duì)應(yīng)的第四電阻(Rld、 R2d …Rnd)共接為第一節(jié)點(diǎn)(A)連接所述充電控制電路(13)的充電控制信號(hào)端(Ck);每一所述第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)的柵極和對(duì)應(yīng)保護(hù)芯片(ICl、 IC2…ICn) 的放電控制端(l)相連,第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)的源極和對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的正 極相連,第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)的漏極經(jīng)對(duì)應(yīng)的第五電阻(Rle、 R2e…Rne)共 接為第二節(jié)點(diǎn)(B)連接所述放電控制電路的放電控制信號(hào)端(Fk);在每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的漏極和本節(jié)鋰電池的負(fù)極之間還串接 有一第一二極管(Dla、 D2a…Dna),其中,每一所述第一二極管(Dla、 D2a…Dna)的陰 極直接或經(jīng)所述第三電阻(Rlc、 R2c…Rnc)和本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,每一所述第一二 極管(Dla、 D2a…Dna)的陽(yáng)極經(jīng)所述第三電阻(Rlc、 R2c…Rnc)或直接和相應(yīng)的第一場(chǎng) 效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的漏極相連。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于每一所述 第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的漏極和第一節(jié)點(diǎn)(A)之間串接有一第二二極管(Dlb、 D2b…Dnb),其中,每一第二二極管(Dlb、 D2b…Dnb)的陰極直接或經(jīng)第四電阻(Rld、 R2d…Rnd)和所述第一節(jié)點(diǎn)(A)相連,每一第二二極管(Dlb、 D2b…Dnb)的陽(yáng)極經(jīng)第四 電阻(Rld、 R2d…Rnd)或直接和相應(yīng)的第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的漏極相連。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于每一所述 第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)的漏極和所述第二節(jié)點(diǎn)(B)之間串接有一第三二極管( Dlc、 D2c…Dnc),其中,每一第三二極管(Dlc、 D2c…Dnc)的陰極直接或經(jīng)所述第五 電阻(Rle、 R2e…Rne)和所述第二節(jié)點(diǎn)(B)相連,每一第三二極管(Dlc、 D2c…Dnc)的陽(yáng) 極經(jīng)所述第五電阻(Rle、 R2e…Rne)或直接和相應(yīng)的第二場(chǎng)效應(yīng)管CHb、 T2b…Tnb)的 漏極相連。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述的P溝道第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)、 P溝道第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)分別對(duì)應(yīng)的 替換為相同類型的PNP型第一三極管(Qla、 Q2a…Qna)和PNP型第二三極管(Qlb、 Q2b …Qnb),每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的柵極、漏極和源極分別和相應(yīng)的 PNP型第一三極管(Qla、 Q2a…Qna)的基極、集電極和發(fā)射極對(duì)應(yīng),每一所述第二場(chǎng)效 應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)柵極、漏極和源極分別和相應(yīng)的PNP型第二三極管(Qlb、 Q2b… Qnb)的基極、集電極和發(fā)射極對(duì)應(yīng),并且,在每一PNP型第一三極管(Qla、 Q2a…Qna) 基極分別相應(yīng)的串接有第一偏置電阻(Rll、 R12…Rln),在每一PNP型第二三極管( Qlb、 Q2b…Qnb)的基極分別相應(yīng)的串接有第二偏置電阻(R21、 R22…R2n)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于還包括 有分別和所述每一PNP型第一三極管(Qla、 Q2a…Qna)對(duì)應(yīng)的NPN型第三三極管(Qlc 、 Q2c…Qnc),其中,每一所述第三三極管(Qlc、 Q2c…Qnc)的基極和對(duì)應(yīng)的每一所述第 一三極管的集電極(Qla、 Q2a…Qna)相連,在第一三極管(Qla、 Q2a…Qna)的集電極和 第三三極管(Qlc、 Q2c…Qnc)的基極之間連接有第三偏置電阻(R31、 R32…R3n),每一 所述第三三極管(Qlc、 Q2c…Qnc)的發(fā)射極和所述第一二極管(Dla、 D2a…Dna)的陽(yáng)極 相連,第三三極管(Qlc、 Q2c…Qnc)的集電極經(jīng)第一負(fù)載電阻(R51、 R52…R5n)連接本 節(jié)鋰電池的正極。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述的P 溝道第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)替換為PNP型第一三極管(Qla、 Q2a…Qna),所述 的P溝道第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)替換為NPN型第二三極管(Qlb'、 Q2b'…Qnb'), 每一所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(Tla、 T2a…Tna)的柵極、漏極和源極分別和相應(yīng)的PNP型第一 三極管(Qla、 Q2a…Qna)的基極、集電極和發(fā)射極對(duì)應(yīng),每一所述第二場(chǎng)效應(yīng)管(Tlb、 T2b…Tnb)柵極、漏極和源極分別和相應(yīng)的NPN型第二三極管(Qlb'、 Q2b'…Qnb')的基 極、發(fā)射極和集電極對(duì)應(yīng),并且,在每一PNP型第一三極管(Qla、 Q2a…Qna)基極分別 相應(yīng)的串接有第一偏置電阻(Rll、 R12…Rln),在每一NPN型第二三極管(Qlb'、 Q2b'… Qnb')的基極分別相應(yīng)的串接有第二偏置電阻(R21、 R22…R2n);還包括有分別和所述每一第二三極管(Qlb、 Q2b…Qnb)對(duì)應(yīng)的PNP型第四三極管 (Qld、 Q2d…Qnd),每一NPN型第二三極管(Qlb'、 Q2b'…Qnb')的集電極和對(duì)應(yīng)的第四 三極管(Qld、 Q2d…Qnd)的基極相連,每一所述第四三極管(Qld、 Q2d…Qnd)的基極還 串接有第四偏置電阻(R41、 R42…R4n),并且,后一第四三極管的集電極和相鄰的前一 第四三極管的發(fā)射極相連而形成一串接支路,所述放電控制電路的放電控制信號(hào)端( Fk)連接在該串聯(lián)支路的第一節(jié)鋰電池(BTl)對(duì)應(yīng)的第一個(gè)第四三極管(Qld)的集電極 上,在后一第四三極管(Qld、 Q2d…Qnd)的集電極和前一第四三極管的發(fā)射極之間還 串接有第二負(fù)載電阻(R61、 R62…R6n)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一權(quán)利要求所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其 特征在于所述的放電控制電路包括有一第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)和一第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4),其 中,所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的漏極經(jīng)第一負(fù)載電阻(Rf)作為該放電控制電路的電源正極 輸入端(Ufl)和任意一節(jié)鋰電池(BTl、 BT2…BTn)的正極相連,所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3) 的柵極和所述放電控制電路的放電控制信號(hào)端(Fk)相連,所述第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的柵極 和所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)漏極相連,該第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的源極和第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的 源極共接后作為所述放電控制電路的電源負(fù)極輸入端(UG)和所述鋰電池組的負(fù)極相 連,第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的漏極一路即為放電控制電路的輸出端(Ft),另一路經(jīng)串接的自 鎖電阻(Rx)后即為放電控制電路的電流控制端(Io)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述的 放電控制電路還包括有限流電阻(Ry)和取樣電阻(Rz),所述限流電阻(Ry)的一端和所述 第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的源極相連,另一端即為放電控制電路的電流控制端(Io),所述取樣 電阻(Rz)—端與所述第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的源極相連,另一端接所述第一節(jié)鋰電池(BT1) 的負(fù)極。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述的 第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)和第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的柵極和源極兩端還分別并聯(lián)有第一穩(wěn)壓管( DZ1)和第二穩(wěn)壓管(DZ2),并且,所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)、第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的柵極分 別對(duì)應(yīng)地和第一穩(wěn)壓管(DZ1)、第二穩(wěn)壓管(DZ2)的陰極連接,而所述第三場(chǎng)效應(yīng)管( T3)、第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的源極則分別對(duì)應(yīng)地和第一穩(wěn)壓管(DZ1)、第二穩(wěn)壓管(DZ2)的 陽(yáng)極連接。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一權(quán)利要求所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其 特征在于所述的放電控制電路包括有第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)、第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)、自鎖電 阻(Rx)、限流電阻(Ry)和取樣電阻(Rz),其中,所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的漏極經(jīng)第一負(fù) 載電阻(RQ連接所述放電控制電路的電源正極輸入端(Ufl),第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的柵極和 所述放電控制電路的放電控制信號(hào)端(Fk)相連,第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的源極連接所述鋰電 池組的負(fù)極,所述第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的柵極和所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)漏極相連,該第四 場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的源極一路經(jīng)所述的取樣電阻(Rz)后連接所述鋰電池組的負(fù)極,另 一路經(jīng) 所述限流電阻(Ry)與所述第一保護(hù)芯片(ICl)的電流觸發(fā)端(2)相連,而在所述第四場(chǎng)效 應(yīng)管(T4)的漏極和所述第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的基極之間還并接有所述的自鎖電阻(Rx)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述第 三三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)的柵極和第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)漏極之間還串接有一二極管(Df)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述的 第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)和第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的柵極和源極兩端分別并聯(lián)有一第一穩(wěn)壓管(DZ1)和第二穩(wěn)壓管(DZ2),并且,第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)、第四場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的柵極分別對(duì) 應(yīng)地和第一穩(wěn)壓管(DZ1)、第二穩(wěn)壓管(DZ2)的陰極連接,而第三場(chǎng)效應(yīng)管(T3)、第四 場(chǎng)效應(yīng)管(T4)的源極則分別對(duì)應(yīng)地和第一穩(wěn)壓管(DZ1)、第二穩(wěn)壓管(DZ2)的陽(yáng)極連 接。
20、 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一權(quán)利要求所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其 特征在于所述的充電控制電路包括有第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)和第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6),所述第 五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)的漏極經(jīng)第二負(fù)載電阻(Rc)即為所述充電控制電路的電源正極輸入端( Ucl)和任意一節(jié)鋰電池(BTl、 BT2…BTn)的正極相連,所述第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的柵極 和所述第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)的漏極相連,該第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的漏極即為所述充電控制電 路的輸出端(Ct),該第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的源極和所述第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)的源極共接即為 所述充電控制電路的電源負(fù)極輸入端(Uc2)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述的 充電控制電路還包括有一單向二極管(D),該單向二極管(D)的陽(yáng)極和所述第六場(chǎng)效應(yīng) 管(T6)的源極相連,該單向二極管(D)的陰極即為所述充電控制電路的電源負(fù)極輸入端 (Uc2)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述的 單向二極管(D)替換為自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(F)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,其特征在于所述的 第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)和第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的柵極和源極兩端分別并聯(lián)有一第三穩(wěn)壓管( DZ3)和第四穩(wěn)壓管(DZ4),并且,第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)、第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的柵極分別對(duì) 應(yīng)地和所述第三穩(wěn)壓管(DZ3)、第四穩(wěn)壓管(DZ4)的陰極連接,而第五場(chǎng)效應(yīng)管(T5)、 第六場(chǎng)效應(yīng)管(T6)的源極則分別對(duì)應(yīng)地和所述第三穩(wěn)壓管(DZ3)、第四穩(wěn)壓管(DZ4)的 陽(yáng)極連接。
專利摘要一種多節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路,包括串聯(lián)鋰電池組,控制信號(hào)整合電路,放電控制電路和充電控制電路;其特征在于每節(jié)鋰電池連接有一保護(hù)芯片,每一保護(hù)芯片的第一電壓輸入端經(jīng)第一電阻和對(duì)應(yīng)本節(jié)鋰電池的正極相連,每一保護(hù)芯片的第二電壓輸入端和對(duì)應(yīng)的本節(jié)鋰電池的負(fù)極相連,每一保護(hù)芯片的充電控制端和放電控制端接收鋰電池的充、放電取樣電壓;第一節(jié)鋰電池對(duì)應(yīng)的第一保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端作為放電控制電路的電流控制端,其余鋰電池對(duì)應(yīng)的保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端連接本節(jié)鋰電池的負(fù)極。本實(shí)用新型直接利用單節(jié)電池保護(hù)芯片的電流觸發(fā)端檢測(cè)充放電電流,只要當(dāng)其中的一節(jié)鋰電池充放電流超過(guò)額定值,充電或放電開關(guān)就會(huì)關(guān)閉,停止充放電,以達(dá)到保護(hù)鋰電池的目的。
文檔編號(hào)H02H7/18GK201341019SQ20082016948
公開日2009年11月4日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者何岳明 申請(qǐng)人:何岳明