[實用新型]級聯電池保護電路和系統

有效

• 申請號: 201420638500.3
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN204230871U
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 張勇;尹航;王釗
• 申請（專利權）人: 無錫中星微電子有限公司
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及電源管理電路，尤其涉及一種級聯電池保護電路和系統。

背景技術

由于鋰離子電池具有能量高、電池電壓高、工作穩定范圍寬、壽命長等優點，已經廣泛應用于軍事和民用小型電器中，如移動電話，便攜式計算機、照相機等，但因其物理特性，在使用過程中，鋰電池對充電電流、放點電流、電壓和溫度要求很嚴格，一旦超出將在安全和壽命上產生嚴重后果。因此，鋰電池在充放電過程中，需要對其過充電電壓、過放點電壓、充電限制電流以及放電限制電流等關鍵參數進行檢測和控制，以防止電池過度損耗，同時保證使用中的安全。目前單體鋰電池的保護電路已經很成熟，但是對于多節串聯的鋰電池來講，組建與其匹配的保護電路有一定的難度。

在滿足電池保護系統的需求情況下，當電池保護系統中需要串聯的電芯單元數目增多時，由于電池總電壓的升高，需要通過級聯多個電池保護芯片單元作為電池保護系統的電池保護電路。

目前，電池保護系統的電池保護電路，通常在相鄰兩個電芯單元串聯兩個電阻和一個場效應晶體管來完成控制充電過壓信號或放電過壓信號的上傳，但是，該電池保護系統至少存在以下缺點：設置電路的成本高，且集成度不夠高。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種級聯電池保護電路和系統，通過相鄰的兩個電芯保護單元的檢測輸入端和檢測輸出端來實現充電過壓信號的上傳，在不增加管腳的基礎上，分別復用電芯保護單元的檢測輸入端和檢測輸出端，實現放電過壓保護信號的上傳。

第一方面，本實用新型提供了一種級聯電池保護的電路，所述電路包括級聯的多個電芯保護單元，每個電芯保護單元的檢測輸出端通過第一電阻與相鄰下級電芯保護單元的檢測輸入端相連接；每個所述電芯保護單元包括：第一電流鏡電路、數字控制單元和第二電流鏡電路；

通過所述第一電流鏡電路的所述檢測輸入端檢測電路的電壓信號，根據所述電壓信號得到下拉電流；根據所述下拉電流輸出第一信號；

所述數字控制單元，用于根據所述第一信號得到第一狀態信號，并將所述第一狀態信號與本級電芯保護單元的放電保護輸出信號進行狀態判斷，得到第一控制信號和第二控制信號；其中所述第一控制信號和第二控制信號互為反相信號；

所述第二電流鏡電路，根據所述第一控制信號和第二控制信號的控制，通過所述第二電流鏡電路的電壓檢測輸出端向下級電芯保護單元輸出電壓信號。

優選地，所述第一電流鏡電路包括：第一NMOS晶體管N7、第一PMOS晶體管P1、第二PMOS晶體管P2和第一恒流源I0；

所述第一NMOS晶體管N7的柵極接地，源極連接所述檢測輸入端，漏極與所述第一PMOS晶體管P1的漏極相連接，并與所述第一PMOS晶體管P1和第二PMOS晶體管P2共柵連接；第一PMOS晶體管P1和第二PMOS晶體管P2共柵共源連接，第一PMOS晶體管P1的漏極為所述第一電流鏡電路的電流輸入端，所述第二PMOS晶體管P2的漏極與所述第一恒流源串聯連接，為所述第一電流鏡電路的輸出端；其中，所述第一PMOS晶體管P1和第二PMOS晶體管P2按第一比例匹配，以使所述流過第二PMOS晶體管P2的第一電流與所述下拉電流具有第一比例關系；

通過第一電流與所述第一恒流源I0的電流進行競爭，得到第一信號；當所述第一電流的電流值大于所述第一恒流源I0的電流值時，所述第一信號為高電平；當所述第一電流的電流值小于所述第一恒流源I0的電流值時，所述第一信號為低電平。

優選地，所述數字控制單元包括，內部邏輯控制子單元、第一邏輯子單元和第二邏輯子單元；

所述內部邏輯控制子單元，用于產生位置標示信號和所述放電保護輸出信號；

所述第一邏輯子單元，根據所述第一信號和所述位置標示信號，生成第一狀態信號；

所述第二邏輯子單元，根據所述第一狀態信號和所述放電保護輸出信號生成所述第一控制信號和所述第二控制信號。

優選地，所述位置標示信號用于標識本級所述電芯保護單元在所述電路中的位置；如果所述電芯保護單元為第一級電芯保護單元，則位置標示信號為0，否則為1。

優選地，所述放電保護輸出信號用于指示本級電芯保護單元的工作狀態；

當所述本級電芯保護單元處于正常的工作狀態時，所述放電保護輸出信號為0；否則，為1。

優選地，所述第一邏輯子單元包括第一反向器和與門；

所述第一反向器對所述第一信號進行反向后輸出給所述與門的一個輸入端；所述與門的另一輸入端接入所述位置標示信號，經過與邏輯操作后，輸出所述第一狀態信號。