[實用新型]可級聯單節鋰電池保護芯片

有效

• 申請號: 201720967057.8
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN207010213U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 艾育林
• 申請（專利權）人: 江西萬年芯微電子有限公司
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18;H02J7/00
• 代理公司: 長沙市和協專利代理事務所(普通合伙)43115
• 代理人: 梁國華

技術領域

本實用新型涉及用于電池組的充電或用于由電池組向負載供電的裝置，涉及用于電池組的當出現正常工作條件的不希望有的變化時能完成自動切換的裝置，尤指一種可級聯單節鋰電池保護芯片。

背景技術

鋰離子電池以其高性能、高密度和小體積、輕重量近年來一直是便攜式產品電池的首選，與其他電池不同，為保證鋰電池正常安全工作，需要一塊電池保護板（包含鋰電池保護芯片、功率MOS開關及其周邊阻容元件等）已確保鋰電池不處于過充、過放及過流等異常狀態。單節鋰電池電壓平臺一般在3.8V左右，如果用電設備需要較高電壓，則需要將多個電池串聯使用以獲取需要的電壓。相應的也需要一塊多串電池保護板檢測每一節電池的工作狀態已確保電池安全。

市場上電動工具，電動自行車、平衡車等鋰電池供電設備，通常需要供電電壓較高，因此需要多節鋰電池串聯以滿足其高電壓需求。市面上現有多節保護芯片普遍價格偏高，且使用并不是特別靈活，例如，當電池節數為8節、9節或11節時，市場上并沒有專用的多節保護芯片。

傳統的使用多顆單節保護芯片串聯的多節電池保護方案，如果保護芯片內部沒有集成級聯功能，需要在外圍增加元件以實現保護信號傳遞。現有技術的多串電池保護級聯方案如圖1所示：由多顆單節電池保護芯片級聯組成多串電池保護方案，其中每個虛線框內為其中一節電池的充放電保護和信號傳輸單元，所有虛線框內線圖完全一樣，編號從1、2到N，N即為所需電池節數。以框1為例，IC1芯片為目前市面上最為通用單節鋰電池保護芯片（例如DW01），電池電壓正常時，輸出端CO、DO均為高電平，此時PNP三極管Q1/Q2均不會導通，因此NMOS管M3、M4亦處于關閉狀態。NPN三極管Q5、Q6導通，從而使功率NMOS晶體管M1、M2門級為高電平，器件處于完全導通狀態，整個系統可以正常充放電。如果該節電池發生過充電狀態，IC1 的CO端會跳變為低電平， Q2導通， M4導通，此時NPN管Q6截止，從而關閉M2以切斷充電回路。同理，如果發生過放電或過流、短路狀況，IC1 的DO端會跳變為低電平， Q1導通， M3導通，此時NPN管Q7截止，從而關閉M1以切斷放電回路。該方案主要有如下缺點：

1：方案線路復雜，成本高。

2：外圍元件數量多，整體方案可靠性低。

發明內容

針對現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種可級聯單節鋰電池保護芯片。旨在將原單節鋰電池保護芯片及其外圍信號傳輸、電平移位集成為一顆芯片，使整體方案更簡單，更可靠。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種可級聯單節鋰電池保護芯片，其特征在于：該芯片包括邏輯處理模塊、信號傳輸及電平移位模塊、過充檢測及過放檢測模塊、過充比較器、過放比較器、基準電路和延時電路，所述邏輯處理模塊連接信號傳輸及電平移位模塊、過充比較器輸出端、過入比較器輸出端和延時電路輸出端；過充檢測及過放檢測模塊的輸入端分別連接VDD和VSS,其輸出端分別作為過充比較器、過放比較器的一個輸入端，過充比較器和過放比較器的另一輸入端分別連接基準電路，信號傳輸及電平移位模塊的兩個輸入端分別連接上一電路的過充及過放信號輸出端，信號傳輸及電平移位模塊的兩個輸出端分別作為過充及過放的控制端：

邏輯處理模塊的作用為：處理各狀態間的邏輯關系，進行邏輯運算并最終輸出正確的充放電信號；

信號傳輸及電平移位模塊的作用為：將充放電信號CO1、DO1的高低電平轉換為高阻和高電平信號，并移位至適用于下節芯片接收的電位。

進一步地，所述可級聯單節鋰電池保護芯片包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻，第一PMOS管與第二PMOS管的源極相接并作為VDD輸入端，第一PMOS管與第二PMOS管的柵極分別接第一電阻和第二電阻的第一端，第一電阻和第二電阻的第二端分別接本級池的充放電信號輸入端，第一PMOS管與第二PMOS管的漏極分別接第三電阻和第四阻的第一端，并分別作為上一單元的過充、過放信號輸入端，第三電阻和第四阻的第二端分別作為過充及過放的控制端。

本實用新型的有益效果是：將原單節鋰電池保護芯片及其外圍信號傳輸、電平移位集成為一顆芯片，使整體方案更簡單，更可靠。專用單芯片方案，集成所有功能，簡單可靠。通過設計集成，外圍元件少，方案體積更小，成本更低。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述。

圖1是現有技術的多串電池級聯保護方案原理圖；

圖2是本實用新型單節保護芯片級聯方案原理圖；