[发明专利]电池保护电路

说明书

本发明涉及具有保护可充电电池(如锂离子电池)不会过量充电的功能的一种电池保护电路。

使用锂离子电池作为电源的锂离子电源单元(这样一种电源单元也称之为“锂离子电池组”)通常包含一个锂离子电池保护电路，用来保护锂离子电池不致于有过量电流。过量放电、和过量充电。组成一个常规的锂离子电源单元，它包含例如两个串联连接的锂离子电池和一个锂离子电池保护电路，这种电源单元按以下所述操作。

图4是具有两个串联连接的锂离子电池的一种常规的锂离子电源单元的方块图。数字101和102代表锂离子电池。数字103代表一个充电控制FET(n沟道场效应晶体管)，用于在对锂离子电池101和102进行充电的状态和不对它们进行充电的状态之间转接该电源单元的状态。具体来说，当FET 103导通时锂离子电池101和102充电，当FET 103截止时它们不充电。数字104代表充电控制FET控制电路，用于使充电控制FET导通和截止。数字105和106分别代表该电源单元的正和负输出端。数字107和108代表电阻器。数字109代表作为电容元件提供的一个片式电容器。数字200代表锂离子电池保护电路，用于保护每一个锂离子电池101和102不致于过量充电。T1、T2、T3、T4、和T5代表该锂离子电池保护电路200的各个端点。

串联的两个锂离子电池101和102的高电位端连到正端105，并且还通过电阻器107连到端点T1。两个锂离子电池101和102之间节点A通过电阻器108连到端点T2。串联的两个锂离子电池101和102的低电位端通过FET 103连到负端106，并且还连到端点T3。注意，端点T3在锂离子电池保护电路200的内部是接地的，因此串联的两个锂离子电池101和102的低电位端电压等于地电位。充电控制FET控制电路104的输入端连到端点T4，其输出端连到电荷控制FET 103的栅极。片式电容器109的一端连到端点T5，其另一端接地。

锂离子保护电路200由过量充电检测电路1和延迟设定电路7组成。过量充电检测电路1由两个比较器11和12、两个恒压源13和14(其输出电压分别是Vref1和Vref2)、和或门电路15组成。比较器11的同相输入端(+)连到端点T1，其反相输入端(-)连到恒压源13的高电位端，恒压源13的低电位端连到端点T2。比较器12的同相输入端(+)连到端点T2，其反相输入端(-)连到恒压源14的高电位端，恒压源14的低电位端接地。或门电路15接收比较器11和12的输出，以此作为它的输入，并且使用或门电路15的输出作为该过量充电检测电路1的输出。

作为上述相互连接的结果，过量充电检测电路1按以下所述操作。当锂离子电池101和102中的任何一个的两端电压超过一个预定的电压(该预定电压对锂离子电池101是Vref1，对锂离子电池102是Vref2)，即，当过量充电开始时，过量充电检测电路1输出一个高电平(下面，称此高电平输出为“过量充电检测信号”)。

另一方面，延迟设定电路7由比较器71、恒流源72和76、npn型晶体管73、反相器74、和恒压源75(其输出电压为V₀)组成。恒流源72连到或门电路15，恒流源72的结构应使它在接收到过量充电检测信号时变为导通。恒流源72的输出连到端点T5，并且还连到晶体管73的集电极。反相器74的输入端连到过量充电检测电路1(即，或门电路15)的输出端，它的输出端连到晶体管73的基极。晶体管73的发射极接地。比较器71的同相输入端(+)连接到在恒流源72、端点T5、和晶体管73的集电极之间的节点B，它的反相端(-)连到恒压源75的高电位端，恒压源75的低电位端接地。恒流源76的结构应使它在收到比较器71的高电位输出时变为导通，恒流源76的输出连到端点T4。