一種基于鋰電池保護板上ptc保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于鋰電池保護板上PTC保護電路，包括多個阻容元件、PTC過流溫度保護器、控制保護芯片和MOS開關(guān)電路，負(fù)載的兩個輸出端分別與控制保護芯片的第一端和MOS開關(guān)電路的第一端連接，控制保護芯片的第二端和MOS開關(guān)電路的第二端連接，控制保護芯片的第三端與PTC過流溫度保護器的第一端連接，PTC過流溫度保護器的第二端與鋰電芯的第一端連接，MOS開關(guān)電路的第三端與鋰電芯的第二端連接。本實用新型中增加PTC熱敏電阻后，即使一次保護路失效或者溫升較高時，PTC熱敏電阻仍能對過充、過流、短路、超溫等故障提供保護，保證電池在被誤用或濫用的情況下，不致發(fā)生安全性問題。
【專利說明】—種基于鋰電池保護板上PTC保護電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鋰電池保護板電路，實現(xiàn)電路過流溫度保護，特別是涉及一種基于鋰電池保護板上PTC保護電路。

【背景技術(shù)】
[0002]早期的電池采用保險絲或雙金屬片等作為在過流、短路、超溫時的二次保護裝置。但由于電池過流等故障往往是暫時性的，并不意味著電池的永久性損壞，保險絲不可恢復(fù)的缺點使電池制造商的質(zhì)量保證成本增加；而雙金屬片雖然可以自恢復(fù)，但是會不停地動作/恢復(fù)，會導(dǎo)致觸點早期疲勞磨損進而粘連從而失去保護作用，另外雙金屬片對于便攜式設(shè)備對電池體積和重量方面的苛刻要求而言，體積和重量都較大。而高分子PTC以自恢復(fù)、低電阻以及不增加額外的體積要求的特點在為電池提供二次保護方面具有優(yōu)勢。盡管一次保護通常被認(rèn)為是可靠的，但當(dāng)靜電放電電壓過高或超溫時可能損壞保護IC或M0S-FET，而且在短路時集成電路會發(fā)生振蕩，同時多數(shù)IC+M0S-FET電路對充電、放電過電流的檢測是間接的，并不能保證在電池的所有工作狀態(tài)下都會提供過電流保護，保護的可靠性也降低了。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是為了解決上述問題而提供一種基于鋰電池保護板上PTC保護電路。
[0004]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種基于鋰電池保護板上PTC保護電路，包括多個阻容元件，還包括PTC過流溫度保護器、控制保護芯片和MOS開關(guān)電路，負(fù)載的兩個輸出端分別與所述控制保護芯片的第一端和所述MOS開關(guān)電路的第一端連接，所述控制保護芯片的第二端和所述MOS開關(guān)電路的第二端連接，所述控制保護芯片的第三端與所述PTC過流溫度保護器的第一端連接，所述PTC過流溫度保護器的第二端與所述鋰電芯的第一端連接，所述MOS開關(guān)電路的第三端與所述鋰電芯的第二端連接。
[0006]具體地，所述MOS開關(guān)電路包括兩個過充電控制開關(guān)管，兩個所述過充電控制開關(guān)管連接，所述過充電控制開關(guān)管內(nèi)部設(shè)置有二極管，所述二極管正方向與放電回路的方向相同。
[0007]作為優(yōu)選，所述過充電控制開關(guān)管為MOSFET管。
[0008]作為優(yōu)選，所述PTC過流溫度保護器為PTC熱敏電阻。
[0009]本實用新型的有益效果是:
[0010]本實用新型為一種基于鋰電池保護板上PTC保護電路，保護電路中增加PTC后，即使一次保護路失效或者溫升較高時，PTC熱敏電阻仍能對過充、過流、短路、超溫等故障提供保護，保證電池在被誤用或濫用的情況下，不致發(fā)生安全性問題，且本實用新型方法簡單，能夠很好地被設(shè)計者掌握并應(yīng)用到實際設(shè)計中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的電路圖；
[0012]圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖3是本實用新型的工作原理圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細(xì)說明:
[0015]如圖1所示，本實用新型為一種基于鋰電池保護板上PTC保護電路，包括多個阻容元件、PTC過流溫度保護器、控制保護芯片和MOS開關(guān)電路，負(fù)載的兩個輸出端分別與所述控制保護芯片的第一端和所述MOS開關(guān)電路的第一端連接，所述控制保護芯片的第二端和所述MOS開關(guān)電路的第二端連接，所述控制保護芯片的第三端與所述PTC過流溫度保護器的第一端連接，所述PTC過流溫度保護器的第二端與所述鋰電芯的第一端連接，所述MOS開關(guān)電路的第三端與所述鋰電芯的第二端連接。所述MOS開關(guān)電路包括兩個過充電控制開關(guān)管，兩個所述過充電控制開關(guān)管連接，所述過充電控制開關(guān)管內(nèi)部設(shè)置有二極管，所述二極管正方向與放電回路的方向相同。所述過充電控制開關(guān)管為MOSFET管。所述PTC過流溫度保護器為PTC熱敏電阻。
[0016]PTC是Positive temperature coefficient的縮寫，意即正溫度系數(shù)電阻，(溫度越高，阻值越大)，通俗的來講，PTC就是一個半導(dǎo)體材料，而且這個半導(dǎo)體材料的正溫度系數(shù)很大，PTC器件采用高分子材料聚合物，通過嚴(yán)格的工藝制成，由聚合物樹酯基體及分布在里面的導(dǎo)電粒子組成，在正常情況下，導(dǎo)電粒子在樹酯中構(gòu)成導(dǎo)電通路，器件表現(xiàn)為低阻抗，電路中有過流發(fā)生時，流經(jīng)PTC的大電流產(chǎn)生的熱量使聚合物樹酯基體體積臌脹，因而切斷導(dǎo)電粒子間的連接，從而對電路的過流起保護作用。當(dāng)故障解除后，方可自動恢復(fù)到初始狀態(tài)，保證電路正常工作(如圖3所示)
[0017]在實際應(yīng)用當(dāng)中，PTC經(jīng)常是以熱敏電阻的身份出現(xiàn)的，而鋰電池保護板就是通過其中器件材料的大阻值，從而變相的成為斷路，切斷電流達(dá)到保護的作用，這樣一解釋，大家就會很容易的想到，PTC是鋰電池保護板中一個很重要的元器件，主要的保護功能也是通過它來實現(xiàn)的。因為上面也已經(jīng)提過，PTC是一個熱敏電阻，所以當(dāng)溫度上升的時候，它的阻值就會隨著溫度的升高而升高，而當(dāng)線路恢復(fù)正常，PTC的溫度也會隨之下降，其電阻也會隨著溫度的降低而降低，電路又可以重新恢復(fù)工作。這也就是鋰電池保護板進行線路保護的一個基本原理，也正是因為這一特點，所以平時大家也稱PTC為可復(fù)性保險絲，通俗的講就是可以循環(huán)使用的保險絲。所以說PTC是鋰電池組件中非常重要的部分，電池的安全也是依靠著PTC來支撐。當(dāng)大電流經(jīng)過PTC時，溫度會急劇上升，從而電阻也會隨之增大，以此方式保護電池電路。
[0018]本實用新型的工作原理如下所示:
[0019]一段有效(I)、保護板過放電保護控制原理:當(dāng)電芯通過外接的負(fù)載進行放電時，電芯的電壓將慢慢降低，同時HY2113內(nèi)部將通過Rl電阻實時監(jiān)測電芯電壓，當(dāng)電芯電壓下降到約2.8V時HY2113將認(rèn)為電芯電壓已處于過放電電壓狀態(tài)，便立即斷開第I腳的輸出電壓，使第I腳電壓變?yōu)?V，A03814內(nèi)的開關(guān)管因第2腳無電壓而關(guān)閉。此時電芯的B-與保護板的P-之間處于斷開狀態(tài)。即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。保護板處于過放電狀態(tài)并一直保持。等到保護板的P與P-間接上充電電壓后，HY2113經(jīng)B-檢測到充電電壓后便立即停止過放電狀態(tài)，重新在第I腳輸出高電壓，使A03814內(nèi)的過放電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護板的P-又重新接上，電芯經(jīng)充電器直接充電；(2)、保護板過充電保護控制原理:當(dāng)電池通過充電器正常充電時，隨著充電時間的增加，電芯的電壓將越來越高，當(dāng)電芯電壓升高到4.28V時，HY2113將認(rèn)為電芯電壓已處于過充電電壓狀態(tài)，便立即斷開第4腳的輸出電壓，使第3腳電壓變?yōu)镺V，A03814內(nèi)的開關(guān)管因第4腳無電壓而關(guān)閉。此時電芯的B-與保護板的P-之間處于斷開狀態(tài)。即電芯的充電回路被切斷，電芯將停止充電。保護板處于過充電狀態(tài)并一直保持。等到保護板的P與P-間接上放電負(fù)載后，因此時雖然過充電控制開關(guān)管關(guān)閉，但其內(nèi)部的二極管正方向與放電回路的方向相同，故放電回路可以進行放電，當(dāng)電芯的電壓被放到低于4.08V時，HY2113停止過充電保護狀態(tài)重新在第3腳輸出高電壓，使A03814內(nèi)的過充電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護板P-又重新接上，電芯又能進行正常的充放電；(3)、保護板短路保護控制原理:如圖所示，在保護板對外放電的過程中，A03814內(nèi)的兩個電子開關(guān)并不完全等效于兩個機械開關(guān)，而是等效于兩個電阻很小的電阻，并稱為A03814的導(dǎo)通內(nèi)阻，每個開關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻約為30m\U03a9共約為60m\U03a9，加在G極上的電壓實際上是直接控制每個開關(guān)管的導(dǎo)通電阻的大小當(dāng)G極電壓大于IV時，開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很小(幾十毫歐)，相當(dāng)于開關(guān)閉合，當(dāng)G極電壓小于0.7V以下時，開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很大(幾ΜΩ )，相當(dāng)于開關(guān)斷開。電壓UA就是A03814的導(dǎo)通內(nèi)阻與放電電流產(chǎn)生的電壓，負(fù)載電流增大則UA必然增大，因UA0.006LXIUA又稱為A03814的管壓降，UA可以簡接表明放電電流的大小。上升到0.2V時便認(rèn)為負(fù)載電流到達(dá)了極限值，于是停止第I腳的輸出電壓，使第I腳電壓變?yōu)?V、A03814內(nèi)的放電控制管關(guān)閉，切斷電芯的放電回路，將關(guān)斷放電控制管。實現(xiàn)了過電流保護。
[0020]一段失效，PTC大電流高溫保護原理:充電過程電流由P+、PTC、B+、B-、MOS至P-，隨著電流的增大，則PTC溫度急劇上升，即PTC內(nèi)阻急劇增大，到PTC內(nèi)阻無限大則電路斷路，此時已達(dá)到過流保護狀態(tài)，當(dāng)溫度降下來后，則內(nèi)阻也隨之減小，PTC恢復(fù)到正常狀態(tài)，電路又可導(dǎo)通。放電過程電流由B+、PTC、P+、P-、MOS至B-，隨著電流的增大，則PTC溫度急劇上升，即PTC內(nèi)阻急劇增大，到PTC內(nèi)阻無限大則電路斷路，此時已達(dá)到過流保護狀態(tài)，當(dāng)溫度降下來后，則內(nèi)阻也隨之減小，PTC恢復(fù)到正常狀態(tài)，電路又可導(dǎo)通。
[0021]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于鋰電池保護板上PTC保護電路，包括多個阻容元件，其特征在于:還包括PTC過流溫度保護器、控制保護芯片和MOS開關(guān)電路，負(fù)載的兩個輸出端分別與所述控制保護芯片的第一端和所述MOS開關(guān)電路的第一端連接，所述控制保護芯片的第二端和所述MOS開關(guān)電路的第二端連接，所述控制保護芯片的第三端與所述PTC過流溫度保護器的第一端連接，所述PTC過流溫度保護器的第二端與所述鋰電芯的第一端連接，所述MOS開關(guān)電路的第三端與所述鋰電芯的第二端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鋰電池保護板上PTC保護電路，其特征在于:所述MOS開關(guān)電路包括兩個過充電控制開關(guān)管，兩個所述過充電控制開關(guān)管連接，所述過充電控制開關(guān)管內(nèi)部設(shè)置有二極管，所述二極管正方向與放電回路的方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于鋰電池保護板上PTC保護電路，其特征在于:所述過充電控制開關(guān)管為MOSFET管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鋰電池保護板上PTC保護電路，其特征在于:所述PTC過流溫度保護器為PTC熱敏電阻。
【文檔編號】H02H7/18GK203951175SQ201420291332
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】李飛 申請人:福建萬眾百源實業(yè)有限公司