CN211377645U - 一种用于可充电电池的电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于可充电电池的电子装置，该电子装置包括充电电路、放电电路、电池保护控制电路和电池保护开关；其中，充电电路的一端连接输入端，充电电路的另一端连接放电电路和电池保护开关；电池保护开关连接电池；电池保护控制电路的输入端连接在电池保护开关上，电池保护控制电路的输出端连接所述充电电路、放电电路和电池保护开关，所述放电电路连接输出端。本实用新型可以使用一个PMOS管即可完成电池保护开关的功能，具有高可靠性；另外，可以将多个功能的电路集成在一起使得该电子装置的集成度较高，降低了用户的使用成本。

Description

一种用于可充电电池的电子装置

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，具体地说，涉及一种用于可充电电池的电子装置。

背景技术

可充电电池目前广泛应用于日常生活中的各种电子设备中，为了保证可充电电池的稳定性和安全性，在使用可充电电池的电池设备时，均会配置电池保护板装置，以实现电池的正常充放电以及在各种异常状态下的切断和保护功能。

参见图1，图1为现有技术中的可充电电池供电的电子装置的电路原理示意图，包括第一电池104、第一输入端101、第一输出端107、第一充电电路102、第一放电电路103、第一电池保护控制电路105和第一电池保护开关106；第一电池保护开关106包括两个串联的内阻很小的NMOS管，分别是第一功率管N₁和第二功率管N₂；其中第一功率管N₁的漏极连接第一电池104的负极，第一功率管N₁的源极与第二功率管N₂的源极连接，第二功率管N₂的漏极接地，第一电池保护控制电路105控制第一功率管N₁和第二功率管N₂的导通和关闭，以进一步控制第一充电电路102、第一放电电路103的导通和关闭的控制，同时完成对过充、过放、过流和短路状态的判断和控制。

尽管这种电子装置具有一定的可靠性，但是必须使用双NMOS管来控制电子装置的充、放电状态；并且，第一电池保护控制电路105必须以电池的负极作为参考地，而第一充电电路102、第一放电电路103以装置地作为参考地，这样就必须单独形成第一电池保护控制电路105，该第一电池保护控制电路105无法与第一充电电路102、第一放电电路103集成起来，从而使得该电子装置的集成度较低且增加了用户的使用成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种用于可充电电池的电子装置，以解决现有技术中的至少一个技术问题。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型实施例提供了一种用于可充电电池的电子装置，该电子装置包括充电电路、放电电路、电池保护控制电路和电池保护开关；

其中，充电电路的一端连接输入端，充电电路的另一端连接放电电路和电池保护开关；电池保护开关连接电池；

电池保护控制电路的输入端连接在电池保护开关上，电池保护控制电路的输出端连接所述充电电路、放电电路和电池保护开关，所述放电电路连接输出端。

进一步的，电池保护控制电路包括电源检测器、充电状态检测器、逻辑电路和供电电路；

所述电源检测器的输出端连接供电电路；

所述电源检测器、充电状态检测器的输入端连接至电池保护控制电路的分压电阻之间；

充电状态检测器的输出端与逻辑电路连接。

进一步的，该逻辑电路包括第一端口、第二端口和第三端口，该第一端口用于控制电池保护开关的导通或关闭，该第二端口用于控制充电电路的导通或关闭，该第三端口用于控制放电电路的导通或关闭。

进一步的，该电子装置还包括电源路径管理电路，该电源路径管理电路的一端连接充电电路，电源路径管理电路的另一端连接放电电路。

进一步的，电源路径管理电路为具有欠/过压保护和过流保护的单向开关电路或低导通压降的二极管。

进一步的，所述电池保护控制电路还包括过充检测器、过放检测器、短路检测器、过流检测器，所述过充检测器、过放检测器、短路检测器、过流检测器的输入端连接至电池保护控制电路的分压电阻之间，输出端与逻辑电路连接。

进一步的，所述充电电路为可关断的线性型充电电路、开关型充电电路或脉冲型充电电路。

进一步的，所述放电电路为可关闭的负载或可关闭的电源。

进一步的，所述电池保护开关包括一个或多个PMOS管。

进一步的，所述充电电路、放电电路、电池、电池保护控制电路、电池保护开关和电源路径管理电路部分或全部进行集成在一个电路中。

本实用新型可以使用一个PMOS管即可完成电池保护开关的功能，具有高可靠性；另外，可以将多个功能的电路集成在一起使得该电子装置的集成度较高，降低了用户的使用成本。

附图说明

图1为现有技术中的可充电电池供电的电子装置的电路原理示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的用于可充电电池的电子装置的电路原理示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的电池保护控制电路的原理示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的用于可充电电池的电子装置的电路原理示意图；

图5为本实用新型实施例三提供的用于可充电电池的电子装置的电路原理示意图；

图6为本实用新型实施例四提供的用于可充电电池的电子装置的电路原理示意图；

图7为本实用新型实施例五提供的用于可充电电池的电子装置的电路原理示意图；

其中，第一输入端-101，第一充电电路-102，第一放电电路-103，第一电池-104，第一电池保护控制电路-105，第一电池保护开关-106，第一输出端-107，第一功率管-N₁、第二功率管-N₂；

第二输入端-201，第二充电电路-202，第二放电电路-203，第二电池-204，第二电池保护控制电路-205，第二电池保护开关-206，第二输出端207，第一PMOS管-P₁、第二PMOS管-P₂；

电源检测器-311，过充检测器-312，过放检测器-313，短路检测器-314，过流检测器-315，充电状态检测器-316，延时控制器-317，逻辑电路-318，供电电路-319，第一端口-OS、第二端口-OC、第三端口-OD；

第三输入端-401，第三输出端-402，第一电源路径管理电路-403，第一充电/放电电路404，第三电池保护控制电路-405，第三电池保护开关-406，第三电池-407；

第四输入端-501，第一集成电路-510、第四充电电路-511、第四放电电路-512、第四电池保护控制电路-513，第四电池保护开关-502，第四电池-503，第四输出端-504；

第五输入端-601，第五输出端-602，第五电池保护开关-603，第五电池-604，第二集成电路-610、第二电源路径管理电路-611、第二充电/放电电路-612、第五电池保护控制电路-613；

第六输入端-701，第六输出端-702，第三电源路径管理电路-703、第六电池保护开关-704，第六电池-705，第三集成电路-710、第三充电/放电电路-711、第六电池保护控制电路-712。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本说明书以及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的组件，而所属领域中具有通常知识者应可理解。硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件，本说明书与后续的申请专利范围并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书以及权利要求书中所提到的“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包括有但不限定于”，此外，“耦接”一词在此是包含任何直接与间接的电性连接手段。因此，若文中描述第一电路耦接于第二电路，则代表所述的第一电路可以直接电性连接在所述的第二电路，或通过其它电阻等元器件间接地连接至所述的第二电路等等。

下面首先对本实用新型实施例中应用的一些简写附图标记进行解释说明。

实施例一

参见图2，图2为本实用新型实施例一提供的用于可充电电池的电子装置的电路原理示意图，该电子装置包括第二充电电路202、第二放电电路203，第二电池保护控制电路205和第二电池保护开关206；

其中，第二输入端201连接第二充电电路202，第二充电电路202分别连接第二放电电路203和第二电池保护开关206的一端，第二电池保护开关206的另一端连接第二电池204的正极，第二电池204的负极接地，第二电池保护控制电路205的两个输入端分别连接在第二电池保护开关206的两端，第二电池保护控制电路205的输出端连接所述第二充电电路202、第二放电电路203和第二电池保护开关206，所述第二放电电路203连接第二输出端207。

进一步的，所述第二充电电路202为可关断的线性型充电电路、开关型充电电路或脉冲型充电电路。

进一步的，所述第二放电电路203为可关闭的负载；优选的，所述可关闭的负载为可关闭的阻性负载、可关闭的容性负载或可关闭的感性负载。

进一步的，所述第二放电电路203为可关闭的电源；优选的，所述可关闭的电源为可关闭的线性型电源(LDO)或可关闭的开关型电源(DC/DC)以及可关闭的脉冲型电源；

更进一步的，所述第二放电电路203包括可关闭的负载和可关闭的电源，需要说明的是，该第二放电电路203可以是一种或多种可关闭的负载与一种或多种可关闭的电源的组合，在此不做具体限制。

进一步的，所述第二电池保护开关206包括一个或多个PMOS管。

下面将具体描述本实施例中的第二电池保护控制电路205的具体电路组成，参见图3，图3为本实用新型实施例一提供的电池保护控制电路的原理示意图，该第二电池保护控制电路205包括电池电源端口VDD、输入电源端口VCC以及电源检测器311、过充检测器312、过放检测器313、短路检测器314、过流检测器315、充电状态检测器316、延时控制器317、逻辑电路318和供电电路319；

其中，电源检测器311、过充检测器312、过放检测器313、短路检测器314、过流检测器315、充电状态检测器316均为比较器；

分压电阻采集第二电池保护控制电路205的VDD与VCC的电压信号，并将所述VDD与VCC的电压信号发送至所述电源检测器311、过充检测器312、过放检测器313、短路检测器314、过流检测器315、充电状态检测器316的输入端；

电源检测器311的一个输入端连接至分压电阻间的a处，电源检测器311的另一输入端连接过充检测器312的一个输入端，电源检测器311的输出端连接供电电路319；该电源检测器311用于判断供电电路319是选择VDD或者VCC作为该用于可充电电池的电子装置内部的供电电源；该供电电路319用于向其他电路(其他电路指电源检测器311，过充检测器312，过放检测器313，短路检测器314，过流检测器315，充电状态检测器316，延时控制器317，逻辑电路318)供给稳定电压和各基准电压源；

过充检测器312的另一输入端连接过放检测器313的一个输入端，所述过充检测器用于检测该电子装置在充电状态下的VDD电压的大小；

过放检测器313的另一输入端连接至分压电阻d处，所述过放检测器用于检测该电子装置在放状态下的VDD电压的大小；

短路检测器314的一个输入端接地，短路检测器314的另一个输入端连接至分压电阻c处，所述短路检测器用于检测电池保护开关两端的电压的大小；

过流检测器315的一个输入端接地，过流检测器315的另一个输入端连接至分压电阻b处；

充电状态检测器316的一个输入端接地，充电状态检测器316的另一个输入端连接供电电路319的第二基准电压端口；

上述所述的过充检测器312、过放检测器313、短路检测器314、过流检测器315、充电状态检测器316的输出端均连接于延时控制器317上，延时控制器317连接逻辑电路318，所述延时控制器317用于将接收到的处理信号输出至该逻辑电路318，该逻辑电路318包括第一端口OS、第二端口OC和第三端口OD，该第一端口OS用于控制第二电池保护开关206，该第二端口OC用于控制第二充电电路202，该第三端口OD用于控制第二放电电路203。

进一步的，所述第二电池204为可充电电池。

进一步的，所述第二电池保护开关206包括两个串接的PMOS管，分别是第一PMOS管P₁、第二PMOS管P₂，

所述第一PMOS管P₁的漏极连接VCC端，第一PMOS管P₁的源极连接第二PMOS管P₂的源极，第一PMOS管P₁的栅极连接所述第二电池保护控制电路205；

所述第二PMOS管P₂的漏极连接第二电池204的正极，第二PMOS管P₂的栅极也连接所述第二电池保护控制电路205。

进一步的，所述电子装置还包括RC滤波网络301，该RC滤波网络301的一端连接第二电池保护控制电路205，另一端连接第二电池204。

下面将描述本实施例中的用于可充电电池的电子装置的工作原理。

结合图3和4，当该电子装置工作时，首先，充电状态检测器316对第二电池保护控制电路205的输入电源端口VCC和第二基准电压U₀₂进行比较，判断该VCC电压值大小；将所述判断结果依次输入给延时控制器317和逻辑电路318，该逻辑电路318的根据判断结果控制该电子装置是放电还是充电；

需要说明的是，供电电路319输出的第一基准电压U₀₁、第二基准电压U₀₂均是预先设定的固定电压值，第一、第二基准电压的值不同，例如第一基准电压U₀₁的值可以是1.25V，该第一基准电压U₀₁为过充检测器312、过放检测器313的输入信号；第二基准电压U₀₂的值可以是2.5V，第二基准电压U₀₂为充电状态检测器316的输入信号。

具体的，当第二输入端201外接的充电设备的外部输入电压高于第二电池204的电压时，第二输入端201接收该外部输入电压并传输给第二充电电路202，此时第二充电电路202处于导通状态；另外，该外部输入电压通过第二充电电路202还会传输至第二电池保护控制电路205的VCC端口，第二电池保护控制电路205检测到VCC电压高于第二基准电压，则逻辑电路318的第一端口OS控制第二电池保护开关206导通、第二端口OC控制第二充电电路202导通、第三端口OD控制第二放电电路203关闭，此时，外接的充电设备可向第二充电电池204充电。

当第二输出端207连接外部的负载设备时，第二电池保护控制电路205检测到VCC电压低于第二基准电压U₀₂，则逻辑电路318的第一端口OS控制第二电池保护开关206导通、第二端口OC控制第二充电电路202关闭、第三端口OD控制第二放电电路203导通，此时，第二充电电池204可向外部的负载设备供给电能。

另外，上述的第二电池保护控制电路205通过检测第二电池204的充/放电状态和该电子装置的VDD、VCC的电压值，以判断该电子装置是否存在异常，如发生异常，可向外部设备发出控制指令；

具体的，该电子装置在充电状态下，当VDD电压不小于预设的过充阈值电压(例如，该预设的过充阈值电压值为4.28V)，过充检测器312开始触发并将触发信号依次发送至延时控制器317和逻辑电路318，则第一端口OS控制第二电池保护开关206关闭，第二端口OC控制第二充电电路202关闭，从而切断该第二充电电路202。

该电子装置在放电状态下，当VDD电压小于预设的过放阈值电压(例如，该预设的过放阈值电压值为2.3V)，第二电池保护控制电路205中的过放检测器313开始触发并将触发信号依次发送至延时控制器317和逻辑电路318，则第一端口OS控制第二电池保护开关206关闭，第三端口OD控制第二放电电路203关闭，从而切断该第二放电电路203；

在VDD电压小于预设的过放阈值电压时，存在以下两种情况，分别如下：

情况一：若第二电池保护开关206两端的电压小于第一预设电压值时，则过流检测器315将触发信号依次发送至逻辑电路318，则逻辑电路318控制第二放电电路203关闭，所述电子装置进入过电流保护状态；

具体的，该电子装置的放电电流在经过第一PMOS管P₁、第二PMOS管P₂时，由于PMOS管存在导通阻抗，因此这两个PMOS管的两端产生一个电压(即VDD-VCC电压)，若该电压的VDD电压与VCC电压差值大于第一预设电压值时，则过流检测器315开始触发，并将触发信号依次发送至延时控制器317和逻辑电路318，那么，第三端口OD控制第二放电电路203关闭，从而切断该第二放电电路203，整个电子装置进入过电流保护状态；本实施例中的第一预设电压值可以为0.1V。

情况二：若第二电池保护开关206两端的电压大于等于第二预设电压值时，则短路检测器314将触发信号依次发送至逻辑电路318，则逻辑电路318控制所述第二放电电路203关闭，所述电子装置进入短路保护状态；

具体的，该电子装置的放电电流在经过第一PMOS管P₁、第二PMOS管P₂时，会产生电压差，当瞬时在第一PMOS管P₁、第二PMOS管P₂的两端产生的电压差大于第二预设电压值时，短路检测器314会立即触发，第三端口OD控制第二放电电路203关闭，从而切断该第二放电电路203，整个电子装置进入短路保护状态；本实施例中的第二预设的电压值可以为0.2V，所述第二预设电压值大于所述第一预设电压值。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：在用于可充电电池的电子装置的输入端与输出端之间增加了第一电源路径管理电路403，该第一电源路径管理电路403的一端连接充电电路的输入端，第一电源路径管理电路403的另一端连接放电电路的输出端，该实施例中各电路的连接关系与实施例一基本一致，在此不再赘述。

进一步的，参见图4，将充电电路和放电电路可集成为一个电路，形成充电/放电电路。

进一步的，第一电源路径管理电路403可以是具有欠/过压保护和过流保护的单向开关电路，也可以是低导通压降的二极管。

若本实施例中的第三输入端401连接外接的充电设备的外部输入电压，第三输出端402不连接外部的负载设备时，该电子装置的充电工作原理与实施例一所述的基本一致，在此不再赘述；

或者若本实施例中的第三输入端401不连接外接的充电设备的外部输入电压，第三输出端402连接外部的负载设备时，该电子装置的放电工作原理与实施例一所述的基本一致，在此不再赘述。

在该电子装置中加入该第一电源路径管理电路403具有以下优点：

当第三输入端401连接外接的充电设备的外部输入电压且第三输出端402同时连接外部的负载设备时，该第三电池保护控制电路405可以控制第一电源路径管理电路403、第一充电/放电电路404、第三电池保护开关406的导通和截止，从而第三输入端401可以通过第一电源路径管理电路403向第三输出端402提供电能，同时第三输入端401可以向第三电池407充电。

实施例三

图5为本实用新型实施例三提供的用于可充电电池的电子装置的电路原理示意图；参见图5，该电子装置包括第一集成电路510、第四电池保护开关502和第四电池503；

所述第一集成电路510接地，第一集成电路510分别连接第四输入端501、第四电池保护开关502、第四电池503和第四输出端504；所述第四电池保护开关502连接第四电池503的正极，第四电池503的负极接地；

其中，所述第一集成电路510包括第四充电电路511、第四放电电路512和第四电池保护控制电路513，这三个电路(即第四充电电路511、第四放电电路512和第四电池保护控制电路513)的电路连接关系与实施例一的第二充电电路202、第二放电电路203和第二电池保护控制电路205基本一致，在此不再赘述。

实施例四

图6为本实用新型实施例四提供的用于可充电电池的电子装置的电路原理示意图；参见图6，该电子装置包括第五电池保护开关603、第五电池604和第二集成电路610；

所述第二集成电路610接地，第二集成电路610分别连接第五输入端601、第五输出端602、第五电池保护开关603和第五电池604，所述第五电池保护开关603连接第五电池604的正极，第五电池604的负极接地；

其中，所述第二集成电路610包括第二电源路径管理电路611、第二充电/放电电路612、第五电池保护控制电路613，这三个电路(即第二电源路径管理电路611、第二充电/放电电路612、第五电池保护控制电路613)的电路连接关系与实施例一的第一电源路径管理电路403、第一充电/放电电路404、第三电池保护控制电路405基本一致，在此不再赘述。

实施例五

图7为本实用新型实施例五提供的用于可充电电池的电子装置的电路原理示意图，参见图7，该电子装置包括第三电源路径管理电路703、第六电池保护开关704，第六电池705和第三集成电路710；

所述第三电源路径管理电路703的两端分别与第六输入端701、第六输出端702连接；所述第三集成电路710接地，第三集成电路710分别连接第三电源路径管理电路703、第六电池保护开关704和第六电池705，所述第六电池保护开关704连接第六电池705的正极，第六电池705的负极接地；

其中，所述第三集成电路710包括第三充电/放电电路711和第六电池保护控制电路712；所述第三电源路径管理电路703、第三充电/放电电路711和第六电池保护控制电路712的电路连接关系与实施例一的第一电源路径管理电路403、第一充电/放电电路404、第三电池保护控制电路405基本一致，在此不再赘述。

需要说明的是，本领域技术人员也可将本实用新型的其它电路模块相互组合形成不同的集成电路，上述实施例一至六仅为举例说明，本实用新型还可有其它多种实施例，即本实用新型的用于可充电电池的电子装置的各组成电路可以单独连接，也可以部分或全部进行集成在一个电路中，本实用新型不做限制，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可以使用一个PMOS管即可完成电池保护开关的功能，具有高可靠性；另外，可以将多个功能的电路集成在一起使得该电子装置的集成度较高，降低了用户的使用成本。

仅仅本领域普通技术人员可以意识到，结合本实用新型实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于可充电电池的电子装置，其特征在于，该电子装置包括充电电路、放电电路、电池保护控制电路和电池保护开关；

其中，充电电路的一端连接输入端，充电电路的另一端连接放电电路和电池保护开关；电池保护开关连接电池；

电池保护控制电路的输入端连接在电池保护开关上，电池保护控制电路的输出端连接所述充电电路、放电电路和电池保护开关，所述放电电路连接输出端。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，电池保护控制电路包括电源检测器、充电状态检测器、逻辑电路和供电电路；

所述电源检测器的输出端连接供电电路；

所述电源检测器、充电状态检测器的输入端连接至电池保护控制电路的分压电阻之间；

充电状态检测器的输出端与逻辑电路连接。

3.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于，该逻辑电路包括第一端口、第二端口和第三端口，该第一端口用于控制电池保护开关的导通或关闭，该第二端口用于控制充电电路的导通或关闭，该第三端口用于控制放电电路的导通或关闭。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该电子装置还包括电源路径管理电路，该电源路径管理电路的一端连接充电电路，电源路径管理电路的另一端连接放电电路。

5.根据权利要求4所述的电子装置，其特征在于，电源路径管理电路为具有欠/过压保护和过流保护的单向开关电路或低导通压降的二极管。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述电池保护控制电路还包括过充检测器、过放检测器、短路检测器、过流检测器，所述过充检测器、过放检测器、短路检测器、过流检测器的输入端连接至电池保护控制电路的分压电阻之间，输出端与逻辑电路连接。

7.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述充电电路为可关断的线性型充电电路、开关型充电电路或脉冲型充电电路。

8.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述放电电路为可关闭的负载或可关闭的电源。

9.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述电池保护开关包括一个或多个PMOS管。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电子装置，其特征在于，所述充电电路、放电电路、电池、电池保护控制电路、电池保护开关和电源路径管理电路部分或全部进行集成在一个电路中。

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