一种锂电池保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种保护电路，具体是一种锂电池保护电路。
【背景技术】
[0002]随着科技进步与社会发展，像手机、笔记本电脑、MP3播放器、PDA、掌上游戏机、数码摄像机等便携式设备已越来越普及，这类产品中有许多是采用锂电池供电。
[0003]由于锂离子电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应，该副反应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题，因此锂离子电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种锂电池保护电路，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006]一种锂电池保护电路，包括芯片U1、熔断器FA1、电阻R1、二极管D1、电容C1、带阻尼的场效应管VI和带阻尼的场效应管V2，所述电阻R1 —端分别连接电源VCC、二极管D1负极和熔断器FA1，熔断器FA1另一端连接锂电池E正极，锂电池E负极分别连接二极管D1正极、电容C1、芯片U1引脚6、电容C3、电容C2和带阻尼的场效应管VI的S极，芯片U1引脚5分别连接电容C1另一端和电阻R1另一端，芯片U1引脚1连接带阻尼的场效应管VI的G极，芯片U1引脚2分别连接电容C2另一端和电阻R2，电阻R2另一端连接带阻尼的场效应管V2的S极，带阻尼的场效应管V2的G极连接芯片U1引脚3，带阻尼的场效应管V2的D极连接带阻尼的场效应管VI的D极，所述芯片U1型号为R5421。
[0007]作为本实用新型再进一步的方案:所述二极管D1为稳压二极管。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型锂电池保护电路电路结构简单，成本低，体积小，保护全面，非常适合推广使用。
【附图说明】
[0009]图1为锂电池保护电路的电路图。
【具体实施方式】
[0010]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0011]请参阅图1，本实用新型实施例中，一种锂电池保护电路，包括芯片U1、熔断器FA1、电阻R1、二极管D1、电容C1、带阻尼的场效应管VI和带阻尼的场效应管V2，电阻R1 —端分别连接电源VCC、二极管D1负极和熔断器FA1，熔断器FA1另一端连接锂电池E正极，锂电池E负极分别连接二极管D1正极、电容C1、芯片U1引脚6、电容C3、电容C2和带阻尼的场效应管VI的S极，芯片U1引脚5分别连接电容C1另一端和电阻R1另一端，芯片U1引脚1连接带阻尼的场效应管VI的G极，芯片U1引脚2分别连接电容C2另一端和电阻R2，电阻R2另一端连接带阻尼的场效应管V2的S极，带阻尼的场效应管V2的G极连接芯片U1引脚3，带阻尼的场效应管V2的D极连接带阻尼的场效应管VI的D极，芯片U1型号为 R5421。
[0012]二极管D1为稳压二极管。
[0013]本实用新型的工作原理是:请参阅图1，芯片U1引脚1即为D0脚，芯片U1引脚3即为C0脚，在正常状态下电路中U1的C0与D0脚都输出高电压，两个带阻尼的场效应管V1、V2都处于导通状态，锂电池E可以自由地进行充电和放电，由于带阻尼的场效应管VI和V2的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小，此状态下保护电路的消耗电流为μ A级，通常小于7 μΑ。
[0014]锂电池Ε要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的锂电池要求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。
[0015]锂电池Ε在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使锂电池Ε电压超过4.2V后继续恒流充电，此时锂电池Ε电压仍会继续上升，当锂电池Ε电压被充电至超过4.3V时，锂电池Ε的化学副反应将加剧，会导致锂电池Ε损坏或出现安全问题。
[0016]在本实用新型电路中，当U1检测到锂电池Ε电压达到4.28V(该值由U1决定)时，其C0脚将由高电压转变为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对锂电池E进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的二极管的存在，锂电池E可以通过该二极管对外部负载进行放电。
[0017]在U1检测到锂电池E电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。
[0018]锂电池E在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当锂电池E电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让锂电池E继续对负载放电，将造成锂电池E的永久性损坏。
[0019]在锂电池E放电过程中，当U1检测到锂电池E电压低于2.3V(该值由U1决定时，其D0脚将由高电压转变为零电压，使VI =由导通转为关断，从而切断了放电回路，使锂电池E无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于VI自带的体二极管的存在，充电器可以通过该二极管对锂电池E进行充电。
[0020]由于在过放电保护状态下锂电池E电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时U1会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1 μ A。
[0021]在U1检测到锂电池Ε电压低于2.3V至发出关断VI信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为100毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。
[0022]由于锂离子锂电池E的化学特性，锂电池E生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C(C =锂电池E容量/小时)，当锂电池E超过2C电流放电时，将会导致锂电池E的永久性损坏或出现安全问题。
[0023]锂电池E在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个带阻尼的场效应管VI和V2时，由于带阻尼的场效应管的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值U=I*RDS*2，RDS为单个带阻尼的场效应管导通阻抗，U1引脚2对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使u>0.1V(该值由U1决定)时，其D0脚将由高电压转变为零电压，使VI由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。
[0024]在U1检测到过电流发生至发出关断VI信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。
[0025]在上述控制过程中可知，其过电流检测值大小不仅取决于U1的控制值，还取决于带阻尼的场效应管的导通阻抗，当带阻尼的场效应管导通阻抗越大时，对同样的U1，其过电流保护值越小。
[0026]锂电池E在对负载放电过程中，若回路电流大到使U>0.9V(该值由U1决定)时，U1则判断为负载短路，其D0脚将迅速由高电压转变为零电压，使VI由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护作用。短路保护的延时时间极短，通常小于7微秒。其工作原理与过电流保护类似，只是判断方法不同，保护延时时间也不一样。
[0027]以上详细阐述了单节锂离子锂电池E保护电路的工作原理，多节串联锂离子锂电池E的保护原理与之类似，在此不再赘述。
[0028]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0029]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种锂电池保护电路，包括芯片U1、熔断器FA1、电阻R1、二极管D1、电容C1、带阻尼的场效应管VI和带阻尼的场效应管V2，其特征在于，所述电阻R1 —端分别连接电源VCC、二极管D1负极和熔断器FA1，熔断器FA1另一端连接锂电池E正极，锂电池E负极分别连接二极管D1正极、电容C1、芯片U1引脚6、电容C3、电容C2和带阻尼的场效应管VI的S极，芯片U1引脚5分别连接电容C1另一端和电阻R1另一端，芯片U1引脚1连接带阻尼的场效应管VI的G极，芯片U1引脚2分别连接电容C2另一端和电阻R2，电阻R2另一端连接带阻尼的场效应管V2的S极，带阻尼的场效应管V2的G极连接芯片U1引脚3，带阻尼的场效应管V2的D极连接带阻尼的场效应管VI的D极，所述芯片U1型号为R5421。2.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述二极管D1为稳压二极管。
【专利摘要】本实用新型公开了一种锂电池保护电路，包括芯片U1、熔断器FA1、电阻R1、二极管D1、电容C1、带阻尼的场效应管V1和带阻尼的场效应管V2，电阻R1一端分别连接电源VCC、二极管D1负极和熔断器FA1，熔断器FA1另一端连接锂电池E正极，锂电池E负极分别连接二极管D1正极、电容C1、芯片U1引脚6、电容C3、电容C2和带阻尼的场效应管V1的S极，芯片U1引脚5分别连接电容C1另一端和电阻R1另一端，芯片U1引脚1连接带阻尼的场效应管V1的G极。本实用新型锂电池保护电路电路结构简单，成本低，体积小，保护全面，非常适合推广使用。
【IPC分类】H02H7/18, H01M10/42
【公开号】CN205051339
【申请号】CN201520851039
【发明人】邹小辉
【申请人】邹小辉
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月28日