[实用新型]嵌入可编程开关式充电功能的锂电池保护模块

摘要

本实用新型嵌入可编程开关式充电功能的锂电池保护模块，是一种装置于充电器内且适合于3-4节锂离子电池组的带充电控制的保护模块，属于电池技术领域。本实用新型用于锂离子可充电电池组的充放电保护和充电控制装置，由分别与单片机芯片连接的充电控制模块和保护模块构成，所有元件采用贴片式或插件式封装，装在印刷线路板上或封装在不同的线路板上，通过单片机编程驱动充电电路，单片机U2驱动的一脉宽调制芯片U1(MCP1631HV)和电池管理保护芯片U3S8254构成的二模块。与现有的单一充电或保护的保护板相比，拥有更强大的功能，适用范围更广，对各种不同特性的锂离子电池具有良好的适应性。

主权项

一种嵌入可编程开关式充电功能的锂电池保护模块，装置在充电器内，用于锂离子可充电电池组的充放电保护和充电控制装置，由分别与单片机芯片连接的充电控制模块和保护模块构成，所有元件采用贴片式或插件式封装，装在印刷线路板上或封装在不同的线路板上，其特征在于：所述的充电控制模块包括一单片机芯片U2、一脉宽调制芯片U1、充电开关N沟道场效应管Q1、耦合电感L1、输入输出滤波电容C1、C2、C4、热敏电阻RT1以及状态显示LED管D2、D3、D4，由于脉宽调制芯片U1最大输入电压为16V，设置前端保护电路单元，此前端保护单元由晶体三极管Q3，Q4，P沟道场效应管Q5以及6颗分压电阻构成，输入电压高于16V时，Q3，Q5导通，场效应管Q5关断，充电控制模块不工作，来自U1的PWM信号控制充电开关，通过电感L1对电池进行充电，充电分为预充电、恒流充电、恒压充电、涓流充电四个阶段，通过设置单片机U2的程序调节PWM信号的占空比和开关频率，使充电电压、电流以及充电曲线达到设定的输出值，单片机同时烧入多种针对不同化学特性锂电池的充电曲线，通过外部跳线J3和电阻R19、R22阻值匹配进行选择；充电电压单片机程序烧入通过J4编程接口进行，充电状态通过3个LED管D2、D3、D4显示，上电时D2常亮，充电时D3闪烁，充电完成D4常亮；通过R16，R17对充电回路进行闭环控制，在整个充电过程中保证各项参数控制在设定的范围内；所述的保护模块：包括一颗3 4节锂电池管理保护芯片U3 S8254、一个双P沟道充放电功率场效应管Q2、场效应管散热片及场效应管滤波电容C17、C18、C19、C20和C21，通过保护芯片的COP、DOP端子来控制场效应管Q2的通、断；电流检测精密电阻SR1、SR2；充放电保护延迟时间设置电容C22、C23以及电池3 4节切换电阻R36、R37、R38；当对电池组充电时，检测电池电压达到设定的保护电压，当温度上升导致电池内压升高，需要终止充电状态，此时激活过充电保护功能，关闭充电场效应管Q2，终止充电；电池组放电时，检测到电压低于电池过放电保护电压检测点时，激活过放电保护功能，关闭放电场效应管Q2，终止放电，并将电池保持低静态电流的待机模式；电池在过电流和短路的情况下，激活过电流保护功能，关闭放电场效应管Q2，终止放电，通过调节外接电容C22、C23设置过电流检测延迟时间控制端，以免出现场效应管Q2的误操作，对于不同产品的工作电流要求不同，通过调节电阻SR1，SR2阻值来实现。