一种温度检测、保护电路及系统的制作方法

文档序号:53242阅读:449来源:国知局
专利名称:一种温度检测、保护电路及系统的制作方法
【专利摘要】本申请提供了一种温度检测、保护电路及系统,包括:温度采集电路和集成芯片,集成芯片包括开关控制电路、电源提供电路、第一分压电路、第二分压电路和比较电路,温度采集电路的一端与待测电芯的温度采样点相连、另一端经开关控制电路与第一分压电路的一端连接,第一分压电路的另一端和第二分压电路的一端均与电源提供电路的一端相连,第二分压电路的另一端与比较电路相连,开关控制电路与第一分压电路相连的一端与比较电路连接。本申请将电源驱动内置,无需为每个温度采样点提供外置电源驱动管脚,且通过两条电路对电源提供电路的输出进行分压,第二分压电路产生内部参考电压,无需为每个温度采样点提供外置参考电压管脚,减少了芯片管脚的占用。
【专利说明】
一种温度检测、保护电路及系统
技术领域
[0001] 本申请涉及电池保护技术领域,尤其涉及一种温度检测、保护电路及系统。
【背景技术】
[0002] 由锂元素制成的锂离子电池具有放电电流大、内阻低、寿命长等优点,目前已被广 泛使用。但锂离子电池在使用过程中严禁过充电、过放电和短路,否则会引起电池寿命缩 短、起火或爆炸等事故,因此,可充型锂电池通常会连接一块充放电保护电路板来保护电芯 的安全。
[0003] 多节电池保护电路通常对电池实现各种保护功能,例如:充电过压保护、放电过压 保护、放电过流保护、短路保护等。当电芯温度异常时,也进行保护控制,将进一步提高锂电 池的安全性。例如电芯温度超过70°C或低于_10°C禁止放电;当电芯温度超过60°C或低于0 °C禁止充电。
[0004] 现有技术中的多节电池保护电路需要为每一个电芯的温度检测提供一个电源驱 动管脚和参考电压管脚,在进行多节电芯的温度检测和保护时,所需要的管脚数目较多。 [0005] 现有技术不足在于:
[0006] 每一个电芯的温度检测都需要占用一个电源驱动管脚和参考电压管脚,导致多节 电芯的保护电路所占用的芯片管脚较多。

【发明内容】

[0007] 本申请实施例提出了一种温度检测、保护电路及系统,以解决现有技术中每一个 电芯的温度检测都需要占用一个电源驱动管脚和参考电压管脚,导致多节电芯的保护电路 所占用的芯片管脚较多的技术问题。
[0008] 第一个方面,本申请实施例提供了一种温度检测电路,包括:温度采集电路和集成 芯片,所述集成芯片包括开关控制电路、电源提供电路、第一分压电路、第二分压电路和比 较电路,所述温度采集电路用于对待测电芯进行温度采样,所述温度采集电路的第二端经 所述开关控制电路与第一分压电路的第一端连接,所述第一分压电路的第二端和所述第二 分压电路的第一端均与所述电源提供电路的第一端相连,所述第二分压电路的第二端输出 内部参考电压与所述比较电路相连,所述开关控制电路与第一分压电路相连的一端作为温 度检测端与所述比较电路连接。
[0009] 第二个方面,本申请实施例提出了一种温度保护电路,包括上述温度检测电路、开 关保护电路和位于所述集成芯片内的逻辑控制器件,所述多个比较器的输出端均与所述逻 辑控制器件相连,所述逻辑控制器件的输出端与所述开关保护电路相连,所述开关保护电 路与所述温度采集电路的第一端和所述第二分压电路的第二端相连。
[0010] 第三个方面,本申请实施例提出了一种温度保护系统,包括上述温度保护电路以 及多节串联的电芯,其中,所述电源提供电路的第二端与多节串联电芯的正极相连并连接 于第一外部连接端,所述温度采集电路的第一端和所述第二分压电路的第二端均与所述多 节串联电芯的负极相连。
[0011] 有益效果如下:
[0012] 由于本申请实施例所提供的技术方案,将电源驱动内置,在集成芯片内包括电源 提供电路,第一分压电路和第二分压电路分别对所述电源提供电路输出的电压进行分压, 所述电源提供电路的一个分支(即第一分压电路)经开关控制电路与外置的温度采集电路 相连,所述外置的温度采集电路只需通过开关控制电路分时复用所述第一分压电路即可获 得电源,无需为每个温度采样点提供外置电源驱动管脚,而且,所述电源提供电路的另一个 分支(即第二分压电路)可以产生内部参考电压,无需为每个温度采样点提供额外的参考 电压输入管脚,从而可以大大减少芯片管脚的占用。
【附图说明】
一种温度检测、保护电路及系统的制作方法附图
[0013] 下面将参照附图描述本申请的具体实施例,其中:
[0014] 图1示出了现有技术中多节电芯温度保护电路的结构示意图;
[0015] 图2示出了本申请实施例一中温度检测电路的结构示意图;
[0016] 图3示出了本申请实施例二中温度检测系统的结构示意图;
[0017] 图4示出了本申请实施例三中温度保护电路的结构示意图;
[0018] 图5示出了本申请实施例四中温度保护系统的结构示意图;
[0019] 图6示出了本申请实施例六中多电芯温度保护系统的具体结构示意图;
[0020] 图7示出了本申请实施例七中多电芯温度检测方法实施的流程示意图;
[0021 ]图8示出了本申请实施例八中多电芯温度保护方法实施的流程示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本申请的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本申请的示例性 实施例进行进一步详细的说明,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是 所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下,本说明中的实施例及实施例中的特征可以互 相结合。
[0023]发明人在发明过程中注意到:
[0024] 在现有技术中,每个电芯的温度检测所需要的电源为外置电源驱动,都需要占用 电芯保护芯片的一个管脚;此外,每个电芯的温度检测所需要的参考电压为外置输入参考 电压,也都需要占用电芯保护芯片的一个额外管脚。
[0025] 因此,为每一个电芯的温度检测都要提供一个电源驱动管脚和参考电压管脚,对 于多节电芯温度检测和保护功能的电路则需要更多的管脚数目。
[0026]除此之外,现有技术中为每一个电芯都要提供一个外部电阻,所需芯片外部的元 件数量较多。
[0027]下面以三节电芯的温度保护电路进行说明。
[0028]图1示出了现有技术中多节电芯温度保护电路的结构示意图,如图所示,虚线框指 电芯保护芯片内部结构,与虚线框相交的节点处为管脚,图1中包括三节电芯BATAi~BATA3, 为BATM的温度检测提供了外部电阻和温敏电阻RR(第一个管脚),为BATA 2的温度检测提 供了外部电阻R2和温敏电阻RN2(第二个管脚),为BATA 3的温度检测提供了外部电阻R3和温 敏电阻RN3(第三个管脚),为BATAj^温度检测还提供了一个外置输入参考电压VRK第四个 管脚),为BATA2的温度检测还提供了一个外置输入参考电压VR2(第五个管脚),为BATA3的温 度检测还提供了一个外置输入参考电压VR 3(第六个管脚)。
[0029]由上可知,三节电芯的温度保护电路至少需要6个用于温度检测的管脚,随着电芯 的数量的增多,为温度检测所需的芯片管脚数量则成倍增长,占用了较多的芯片管脚;而且 三节电芯的温度保护电路至少需要3个外部电阻,在电芯数量增多时,所需芯片外部的元件 数目也较多。
[0030] 针对上述不足,本申请实施例提出了一种温度检测、保护电路及系统,将电源驱动 内置,无需为每个电芯提供一个管脚,并通过将内置的电源驱动电压,采用内置电阻分压产 生参考电压,无需为每个电芯提供额外的管脚来外置输入参考电压。
[0031] 采用本申请的技术方案,占用芯片管脚较少,为每个电芯的温度检测只需提供一 个芯片管脚,而且,所需芯片外部的元件数目较少,为每个电芯的温度检测只需一个温敏电 阻,即可实现温度检测和保护功能。
[0032] 为了便于本申请的实施,下面结合具体实施例方式对本申请所提供的多节电芯温 度检测、保护电路及系统、方法进行说明。
[0033] 实施例一、
[0034] 图2示出了本申请实施例一中温度检测电路的结构示意图,如图所示,所述温度 检测电路可以包括:温度采集电路和集成芯片,所述集成芯片可以包括开关控制电路、电源 提供电路、第一分压电路、第二分压电路和比较电路,所述温度采集电路用于对待测电芯进 行温度采样,所述温度采集电路的第二端经所述开关控制电路与第一分压电路的第一端连 接,所述第一分压电路的第二端和所述第二分压电路的第一端均与所述电源提供电路的第 一端相连,所述第二分压电路的第二端输出内部参考电压与所述比较电路相连,所述开关 控制电路与第一分压电路相连的一端作为温度检测端与所述比较电路连接。
[0035] 具体实施时,所述温度采集电路可以用于采集电芯的温度,通常可以置于所述集 成芯片的外部,所述温度采集电路的第一端可以与待测电芯的温度采样点相连,用于检测 所述待测电芯的温度;具体实施时,可以在同一电芯上设置多个温度采样点,为同一电芯的 多个温度采样点检测温度,也可以在每个电芯上设置一个或多个温度采样点,为多个电芯 的一个或多个温度采样点检测温度。
[0036] 所述温度采集电路的第二端可以与所述开关控制电路的一端相连,所述开关控制 电路的另一端作为温度检测端TSEN可以与第一分压电路的第一端相连,所述第一分压电路 的第二端可以与所述电源提供电路的第一端相连,所述第二分压电路的第一端也与所述电 源提供电路的第一端相连,所述第一分压电路和所述第二分压电路用于将所述电源提供电 路输出的电压进行分压,所述开关控制电路作为温度检测端TSEN的一端与比较电路相连, 所述第二分压电路的第二端可以与所述比较电路相连,所述第二分压电路输出的电压可以 作为内部参考电压,所述比较电路通过比较温度检测端TSEN的温度检测点电压与所述内部 参考电压的大小,来判断所述电芯的温度是否达到温度阈值。
[0037] 具体实施时,所述电源提供电路可以为外接电源,也可以为待测电芯。如果所述电 源提供电路为外接电源,所述第一分压电路的第二端和所述第二分压电路的第一端均与所 述外接电源相连;如果所述电源提供电路为待测电芯,所述所述第一分压电路的第二端和 所述第二分压电路的第一端可以均与所述待测电芯的正极相连,所述温度采集电路的第 一端和所述第二分压电路的第二端可以均与所述待测电芯的负极相连。
[0038] 由于本申请实施例所提供的温度检测电路,将电源驱动内置,在集成芯片内包括 电源提供电路,第一分压电路和第二分压电路分别对所述电源提供电路输出的电压进行分 压,所述电源提供电路的一个分支(即第一分压电路)经开关控制电路与外置的温度采集电 路相连,所述外置的温度采集电路只需通过开关控制电路分时复用所述第一分压电路即可 获得电源,无需为每个温度采样点提供外置电源驱动管脚,而且,所述电源提供电路的另一 个分支(即第二分压电路)可以产生内部参考电压,无需为每个温度采样点提供额外的参考 电压管脚,从而可以大大减少芯片管脚的占用。
[0039] 实施中,所述温度采集电路具体可以包括用于检测待测电芯温度的多个温敏电阻 RNl~RNn,所述开关控制电路可以包括多个受时钟信号控制的开关Kl~Kn,所述第一分压电 路可以包括集成电阻,每个温敏电阻的第一端和接地端相连,每个温敏电阻的第二端作为 温度采集电路的第二端可以和与其相对应的开关的第一端相连,多个开关心~^的第二端 相连并可以作为温度检测端TSEN与所述集成电阻的第一端相连,所述集成电阻的第一端为 所述第一分压电路的第一端。
[0040] 具体实施时,电芯数量可以为任意数目,例如可以多达20个电芯。温敏电阻可以采 用正温度系数电阻,也可以采用负温度系数电阻。
[0041] 假设电芯数量可以为1~η个,所述用于检测电芯温度的温敏电阻也为1~η个,所 述温敏电阻所在位置即为温度采样点位置,即,温敏电阻置于哪里就检测哪里的温度。电芯 数量可以和温度采样点的数量一样,从而可以比较完备的实现温度检测和保护,即,每个电 芯的温度都被检测到。
[0042] 第1个电芯可以通过温敏电阻1?见检测温度,所述RNi与开关心相连;
[0043] 第2个电芯可以通过温敏电阻Rfc检测温度,所述Rfc与开关K2相连;
[0044] ……
[0045] 第i个电芯可以通过温敏电阻RNi检测温度,所述RNi与开关Ki相连;
[0046]……
[0047]所述相连的RR与开关K^RNs与开关K2、……R&与开关L之间为并联,均与所述集 成电阻相连,通过时钟信号控制H……L的开/关来分时复用所述集成电阻。
[0048] 其中,所述集成电阻可以采用低温度系数,低温度系数电阻可以是温度稳定性强 的电阻,这类电阻在温度变化时,阻值大小只有很小的改变,如:5PPM/°C。
[0049] 本申请实施例中,由于集成电阻采用低温度系数且位于芯片内部,远离电芯,所以 不受电芯温度影响;而且,本申请采用两组电阻对同一电压分压,其中一组电阻分压为同一 类型的串联电阻,形成内部参考电压,另一组电阻分压由芯片内集成电阻和芯片外具有较 大温度系数的温敏电阻组成。
[0050] 实施中,所述温度检测电路的所述集成芯片可以进一步包括:振荡器0SC,每个受 时钟信号控制的开关具体可以为受所述振荡器0SC产生的相应的时钟信号控制,所述振荡 器0SC在预设周期内循环控制所述多个时钟信号中的一个时钟信号处于第一电平,在该第 一电平时,对应的开关导通。
[0051] 具体实施时,所述第一电平可以是低电平,也可以为高电平。所述振荡器0SC可以 产生η个时钟信号ckl~ckn,每个时钟信号用于控制相应的开关,cki为第一电平(例如:低 电平)时,开关L导通。所述振荡器OSC在一个周期内循环控制所述多个时钟信号中的一个 时钟信号处于第一电平(例如:低电平),在一个周期结束后每个开关均可以被导通一次,这 样可以确保每个温度采样点均被检测到。
[0052] 本申请实施例通过开关来切换集成电阻与外置温敏电阻的连接,从而达到分时复 用的目的。
[0053] 实施中,所述第二分压电路可以包括多个串联电阻,所述多个串联电阻的第一个 电阻的第一端作为所述第二分压电路的第一端与所述电源提供电路相连,所述比较电路 包括多个并联的比较器,所述温度检测端TSEN与所述比较器的第一输入端相连,除最后一 个电阻之外每个串联的电阻的第二端分别和与其对应的比较器的第二输入端相连,所述最 后一个电阻的第二端作为所述第二分压电路的第二端与所述温度采集电路的第一端相连。 [0054]具体实施时,所述第二分压电路可以包括多个依次串联的电阻心~1,所述多个串 联电阻的第一个电阻(假设为心)的第一端可以与所述电源提供电路相连,除最后一个电阻 之外每个串联的电阻(假设为的第二端分别和与其对应的比较器的第二输入端相 连,所述最后一个电阻(假设为1)的第二端与所述温度采集电路的第一端相连,所述最后 一个电阻(假设为1)的第二端可以与所述温度采集电路的第一端相连。
[0055] 所述比较器的第一输入端可以为正输入端,所述比较器的第二输入端可以为负输 入端;或者,所述比较器的第一输入端可以为负输入端,所述比较器的第二输入端可以为正 输入端。
[0056] 本申请实施例中,除最后一个电阻之外每个串联的电阻(假设为的第二 端分别和与其对应的比较器的第二输入端相连,可以向比较器输出电压作为内部参考电 压,从而无需为每个温度采样点提供额外的外置输入参考电压管脚,降低集成芯片的管脚 占用。
[0057] 实施中,所述电源提供电路可以为电源和电压调节器LD0,所述电压调节器的第一 端作为电源提供电路的第一端与所述第一分压电路的第二端、所述第二分压电路的第一端 相连,所述电压调节器LD0的第二端与所述电源相连,所述电压调节器LD0用于将所述电源 的电压调节为预设内部电压。
[0058] 具体实施时,所述电源可以为外接电源。
[0059] 实施中,所述电源可以为待测电芯,所述电压调节器LD0的第二端与所述待测电芯 的正极相连,所述待测电芯的负极与所述温度采集电路的第一端、所述第二分压电路的第 二端相连。
[0060] 由于本申请采用电压调节器LD0可以产生内部低电压,同时比较器又以该低电压 供电,因此,比较器可以完全采用低压器件设计,从而使得占用芯片面积较小,芯片制造成 本较低(而现有技术中直接以外置电源驱动,通常需要比较器采用高压器件,占用芯片面积 较大且芯片制造成本较高,通常5V以下为低压,5V以上为高压)。
[0061 ]实施中,所述比较器Cmp的数量具体可以根据温度保护阈值的数量确定。
[0062]具体实施时,所述温度保护阈值通常可以包括高温禁止充电温度阈值、高温禁止 放电温度阈值、低温禁止充电温度阈值、低温禁止放电温度阈值等4个阈值,因此,比较器 Cmp的数量也可以为4个,例如:Cmp 1、Cmp2、Cmp3、Cmp4。
[0063] 由于芯片内置电阻的绝对值一般偏差较大,例如:+/-20%,为了进一步提高集成 电阻的绝对值的准确性,本申请实施例还可以采用如下方式实施。
[0064] 实施中,所述集成电阻具体可以采用N+掺杂的非栅极多晶硅层为电阻材料,所述N +惨杂具体可以为经光刻加工后的N+惨杂。
[0065] 具体实施时,为了实现较低温度系数的效果,集成电阻可以采用第二多晶硅层(非 栅极多晶硅层)做电阻材料,然后通过调整掺杂浓度来实现较低温度系数,通过实验表明N+ 掺杂比P+掺杂的多晶硅电阻的温度系数系数更低。
[0066]此外,为了得到更低温度系数,可以增加一道光刻来专门调整掺杂N+的浓度,来实 现最佳效果。
[0067] 本申请实施例通过上述方式解决了芯片内部电阻绝对值的偏差较大的问题,提高 了集成电阻的精确性。
[0068] 而所述多个串联电阻则无需进行修调,只需要相对值准确即可,在集成电路工艺 中,通过匹配设计即可实现很高精度的相对准确。
[0069] 实施例二、
[0070] 图3示出了本申请实施例二中温度检测系统的结构示意图,如图所示,所述温度检 测系统可以包括上述温度检测电路以及多节串联的电芯BATA,其中,所述电源提供电路的 第二端与多节串联电芯的正极相连并连接于第一外部连接端,所述温度采集电路的第一 端和所述第二分压电路的第二端均与所述多节串联电芯的负极相连。
[0071] 具体实施时,所述电源提供电路可以为电源和电压调节器LD0,所述电源可以将所 述多节串联的电芯作为电源,多节串联电芯的正极与所述电压调节器相连,所述电压调节 器可以将多节串联电芯的电池电压转换为内部的低电压,电池电压可能随电池能量消耗而 减小,但所述电压调节器转换的所述低电压不会随电池电压变化而变化。
[0072] 所述多节串联电芯的负极可以接地GND,所述温度采集电路的第一端与所述多节 串联电芯的负极相连,所述第二分压电路的第二端也与所述多节串联电芯的负极相连。
[0073] 具体实施时,所述温度采集电路为多个温敏电阻RN1~η时,所述温敏电阻的一端 与开关相连,另一端与所述多节串联电芯的负极相连;所述第二分压电路为多个串联电阻 时,所述多个串联电阻的一端与电源提供电路相连,另一端与所述多节串联电芯的负极相 连。
[0074] 本申请实施例所提供的多节电芯温度检测系统中,由于多节电芯温度检测电路将 电源驱动内置,形成两个分压支路,由开关分时复用第一分压支路,第二分压支路形成内部 参考电压,无需为每个温度采样点提供电源驱动管脚和参考电压管脚,从而极大降低了芯 片管脚的占用数量。
[0075] 实施例三、
[0076]图4示出了本申请实施例三中温度保护电路的结构示意图,如图所示,所述温度保 护电路可以包括上述温度检测电路、开关保护电路和位于所述集成芯片内的逻辑控制器 件,所述多个比较器的输出端均与所述逻辑控制器件相连,所述逻辑控制器件的输出端与 所述开关保护电路相连,所述开关保护电路与所述温度采集电路的第一端和所述第二分压 电路的第二端相连。
[0077]具体实施时,多个比较器的输出端均可以与所述逻辑控制器件Logic相连,所述逻 辑控制器件Logic的输出端与开关保护电路相连,所述开关保护电路与所述温度采集电路 的另一端和所述第二分压电路的另一端相连。所述逻辑控制器件Logic根据所述比较器的 输出结构生成控制信号,所述开关保护电路根据所述控制信号断开相应的回路,以达到电 芯保护的目的。
[0078]具体实施时,所述逻辑控制器件Logic还可以连接其他的检测端OtherDet。
[0079] 实施中,所述开关保护电路具体可以包括第一N型金属氧化物半导体0MOS,N-Metal-Oxi de-Semi conductor)晶体管和第二NM0S晶体管,所述第一NM0S晶体管的概极作为 放电保护控制端与所述逻辑控制器件的输出端相连,所述第二NM0S晶体管的栅极作为充电 保护控制端与所述逻辑控制器件的输出端相连,所述第一 NM0S晶体管的漏极与所述第二 NM0S晶体管的漏极相连,所述第一 NM0S晶体管的基极与源极相连并连接于所述温度采集电 路的另一端和所述第二分压电路的另一端,所述第二NM0S晶体管的基极与源极相连并连接 于第二外部连接端。
[0080] 具体实施时,所述第一匪0S晶体管也可以称为放电保护开关,所述第二匪0S晶体 管也可以称为充电保护开关。所述第一 NM0S晶体管的放电保护控制端接收到逻辑控制器件 输出的异常放电保护信号时,所述第一W0S晶体管断开放电回路;所述第二W0S晶体管的 充电保护控制端收到逻辑控制器件输出的异常充电保护信号时,所述第二NM0S晶体管断开 充电回路。
[0081] 由于本申请实施例所提供的温度保护电路,将电源驱动内置于集成芯片,在集成 芯片内包括电源提供电路,第一分压电路和第二分压电路分别对所述电源提供电路输出的 电压进行分压,所述电源提供电路的一个分支(即第一分压电路)经开关控制电路与外置的 温度采集电路相连,所述外置的温度采集电路只需通过开关控制电路分时复用所述第一分 压电路即可获得电源,无需为每个温度采样点提供外置电源驱动管脚,而且,所述电源提供 电路的另一个分支(即第二分压电路)可以产生内部参考电压,无需为每个温度采样点提供 额外的参考电压输入管脚,从而可以大大减少芯片管脚的占用。
[0082]实施例四、
[0083]图5示出了本申请实施例四中温度保护系统的结构示意图,如图所示,所述温度保 护系统可以包括上述温度保护电路以及多节串联的电芯,其中,所述电源提供电路的第二 端与多节串联电芯的正极相连并连接于第一外部连接端,所述温度采集电路的第一端和所 述第二分压电路的第二端均与所述多节串联电芯的负极相连。
[0084] 具体实施时,所述多节串联电芯的正极可以与所述电源提供电路的电压调节器 LD0相连并连接至第一外部连接端P+,所述多节串联电芯的负极可以经开关保护电路与第 二外部连接端P-相连。
[0085] 由于本申请实施例所提供的温度保护系统,将电源驱动内置到集成芯片,在集成 芯片内包括电源提供电路,第一分压电路和第二分压电路分别对所述电源提供电路输出的 电压进行分压,所述电源提供电路的一个分支(即第一分压电路)经开关控制电路与外置的 温度采集电路相连,所述外置的温度采集电路只需通过开关控制电路分时复用所述第一分 压电路即可获得电源,无需为每个温度采样点提供外置电源驱动管脚,而且,所述电源提供 电路的另一个分支(即第二分压电路)可以产生内部参考电压,无需为每个温度采样点提供 额外的参考电压输入管脚,从而可以大大减少芯片管脚的占用。
[0086] 实施例五、
[0087] 本申请实施例还提出了一种电子设备,可以包括设备本体、充电器以及上述温度 保护系统。
[0088] 具体实施时,本申请实施例所提供的电子设备可以为手机、pad、平板电脑、手电筒 等各种需要充放电的设备。
[0089]实施例六、
[0090]下面本申请以三个电芯的温度检测为例进行说明。
[0091] 图6示出了本申请实施例六中多电芯温度保护系统的具体结构示意图,如图所示, 所述多电芯温度保护系统可以包括三节电芯BATA1、BATA2、BATA3,每个电芯设置有一个温 度采样点,可以有相应的温敏电阻用于检测温度,例如:1^1、1^2、1^3,每个温敏电阻由开 关K1、K2、K3控制与集成电阻R6的连接,分时复用R6;所述开关K1、K2、K3分别受0SC振荡器的 时钟信号CK1、CK2、CK3控制;电压调节器与ΒΑΤΑ3的正极相连,产生内部低电压LVDD后分为 R6和R1~5两条支路,温度检测端TSEN均与比较器Cmpl、〇1^)2、〇1^|3、〇1^|4的正极(正输入端) 相连,R1、R2、R3、R4 的一端分别与 Cmp 1、Cmp2、Cmp3、Cmp4 的负极相连,Cmp 1、Cmp2、Cmp3、Cmp4 的输出端〇1、(^2、(^3、(^4均与逻辑控制器件1^^^相连,所述1^^^的输出分别连接两个 NM〇S晶体管MN3。
[0092] 假设温敏电阻RN1、RN2、RN3采用负温度系数电阻,温敏电阻的电阻可以遵循下表 所示:
[0094] 例如芯片内置的集成电阻R6的电阻值设置为8Kohm,VR4设置为(0.2178) · LVDD, VR3设置为(0.274) · LVDD,VR2设置为(0.7732) · LVDD,VR1设置为(0.8415)· LVDD,其中 LVDD为LD0输出电压LVDD节点的电压值。
[0095] (1)当被检测电芯温度低于_10°C时,外置温敏电阻的电阻值应该高于42.47K〇hm, TSEN电压将高于(0.8415) · LVDD,即TSEN电压高于VR1的电压,比较器Cmpl的输出信号CT1 为高电平,比较器Cmp2的输出信号CT2为高电平,比较器Cmp3的输出信号CT3为高电平,比较 器Cmp4的输出信号CT4为高电平,表示被检测电芯温度低于-10°C;
[0096] (2)当被检测电芯温度高于-10°C,但低于0°C时,外置温敏电阻的电阻值应该低于 42.47Kohm且高于27.28Kohm,此时TSEN电压应该低于(0.8415) .LVDD且高于(0.7732) · LVDD,即低于VR1且高于VR2,比较Cmpl输出信号CT1为低电平,比较器Cmp2的输出信号CT2为 高电平,比较器Cmp3的输出信号CT3为高电平,比较器Cmp4的输出信号CT4为高电平;
[0097] (3)当被检测电芯温度高于0°C,但低于60°C时,外置温敏电阻的电阻值应该低于 27.28Kohm且高于3.02Kohm,此时TSEN电压应该低于(0.7732) · LVDD且高于(0.274) · LVDD,即低于VR2且高于VR3,比较Cmpl输出信号CT1为低电平,比较器Cmp2的输出信号CT2为 低电平,比较器Cmp3的输出信号CT3为高电平,比较器Cmp4的输出信号CT4为高电平;
[0098] (4)当被检测电芯温度高于60°C,但低于70°C时,外置温敏电阻的电阻值应该低于 3.02Kohm且高于2.228Kohm,此时TSEN电压应该低于(0.274) · LVDD且高于(0.2178) · LVDD,即低于VR3且高于VR4,比较Cmpl输出信号CT1为低电平,比较器Cmp2的输出信号CT2为 低电平,比较器Cmp3的输出信号CT3为低电平,比较器Cmp4的输出信号CT4为高电平;
[0099] (5)当被检测电芯温度高于70°C时,外置温敏电阻的电阻值应该低于2.228K〇hm, 此时TSEN电压应该低于(0.2178) · LVDD,即低于VR4,比较Cmpl输出信号CT1为低电平,比较 器Cmp2的输出信号CT2为低电平,比较器Cmp3的输出信号CT3为低电平,比较器Cmp4的输出 信号CT4为低电平。
[0?00] B卩,比较器Cmpl、〇1^)2、〇1^|3、〇1^|4的输出为高电平、高电平、高电平、高电平时,表 示被检测的电芯温度低于_l〇°C;当输出为低电平、高电平、高电平、高电平时,表示被检测 的电芯温度高于-l〇°C、但低于0°C;当输出为低电平、低电平、高电平、高电平时,表示被检 测的电芯温度高于〇°C、但低于60°C;当输出为低电平、低电平、低电平、高电平时,表示被检 测的电芯温度高于60°C、但低于70°C;当输出为低电平、低电平、低电平、低电平时,表示被 检测的电芯温度高于70°C。
[0101] 由于芯片电阻的绝对值一般偏差较大,例如+/-20 %,R6的绝对值可以通过修调将 其修调至准确值。而R1~R5则无需进行修调,只需要相对值准确即可,在集成电路工艺中, 通过匹配设计可以实现很高精度的相对准确。
[0102] 为了实现较低温度系数的效果,电阻R6可以采用第二多晶硅层(非栅极多晶硅层) 做电阻材料,然后通过调整掺杂浓度来实现较低温度系数,通过实验表明N+掺杂比P+掺杂 的多晶硅电阻的温度系数系数更低。实施时,为了得到更低温度系数,可以增加一道光刻来 专门调整掺杂N+的浓度,来实现最佳效果。
[0103] 实施例七、
[0104] 图7示出了本申请实施例七中多电芯温度检测方法实施的流程示意图,如图所示, 所述多电芯温度检测方法可以包括如下步骤:
[0105] 步骤701、利用电压调节器将多节串联电芯的电池电压调节为预设内部电压LVDD:
[0106] 步骤702、利用第一组电阻和第二组电阻对所述预设内部电压LVDD进行分压;所述 第一组电阻包括集成电阻和多个并联的温敏电阻;
[0107] 步骤703、所述多个并联的温敏电阻通过开关分时复用所述集成电阻形成温度检 测点电压;所述第二组电阻包括多个串联电阻,所述多个串联电阻产生内部参考电压;
[0108] 步骤704、比较器通过分时比较所述温度检测点电压与所述内部参考电压的大小, 检测多节电芯的温度。
[0109] 本申请实施例所提供的多电芯温度检测方法,由于利用电压调节器根据电池电压 产生一个内部电压LVDD,将电源驱动内置从而减少了每个电芯所需的电源驱动管脚数量, 而且由两组电阻对所述内部电压LVDD分压,一组由多个并联温敏电阻分时复用集成电阻形 成温度检测点电压,另一组由串联电阻产生内部参考电压,无需为每个电芯提供外置输入 参考电压管脚;由于所需芯片外部元件只有温敏电阻,所需芯片外部元件数量较少。
[0110]因此,采用本申请实施例所提供的多电芯温度检测方法,占用较少的芯片管脚以 及只需较少的芯片外部元件,即可实现多电芯温度检测的目的。
[0111]实施例八、
[0112] 图8示出了本申请实施例八中多电芯温度保护方法实施的流程示意图,如图所示, 所述多电芯温度保护方法可以包括如下步骤:
[0113] 步骤801、利用电压调节器将多节串联电芯的电池电压调节为预设内部电压LVDD:
[0114] 步骤802、利用第一组电阻和第二组电阻对所述预设内部电压LVDD进行分压;所述 第一组电阻包括集成电阻和多个并联的温敏电阻;
[0115] 步骤803、所述多个并联的温敏电阻通过开关分时复用所述集成电阻形成温度检 测点电压;所述第二组电阻包括多个串联电阻,所述多个串联电阻产生内部参考电压;
[0116] 步骤804、比较器通过分时比较所述温度检测点电压与所述内部参考电压的大小, 检测多节电芯的温度;
[0117] 步骤805、逻辑控制器件根据所述比较器的检测结果输出异常控制信号至开关保 护电路;
[0118] 步骤806、所述开关保护电路的充电保护控制端在收到异常充电控制信号时,断开 充电回路,所述开关保护电路的放电保护控制端在收到异常放电控制信号时,断开放电回 路。
[0119] 本申请实施例所提供的多电芯温度保护方法,由于利用电压调节器根据电池电压 产生一个内部电压LVDD,将电源驱动内置从而减少了每个电芯所需的电源驱动管脚数量, 而且由两组电阻对所述内部电压LVDD分压,一组由多个并联温敏电阻分时复用集成电阻形 成温度检测点电压,另一组由串联电阻产生内部参考电压,无需为每个电芯提供外置输入 参考电压管脚;由于所需芯片外部元件只有温敏电阻,所需芯片外部元件数量较少。
[0120]因此,采用本申请实施例所提供的多电芯温度保护方法,占用较少的芯片管脚以 及只需较少的芯片外部元件,即可实现多电芯温度保护的目的。
[0121]尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创 造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括 优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
【主权项】
1. 一种温度检测电路,其特征在于,包括:温度采集电路和集成芯片,所述集成芯片包 括开关控制电路、电源提供电路、第一分压电路、第二分压电路和比较电路,所述温度采集 电路用于对待测电芯进行温度采样,所述温度采集电路的第二端经所述开关控制电路与第 一分压电路的第一端连接,所述第一分压电路的第二端和所述第二分压电路的第一端均与 所述电源提供电路的第一端相连,所述第二分压电路的第二端输出内部参考电压与所述比 较电路相连,所述开关控制电路与第一分压电路相连的一端作为温度检测端与所述比较电 路连接。2. 如权利要求1所述的温度检测电路,其特征在于,所述温度采集电路包括用于检测待 测电芯温度的多个温敏电阻RNi-RNn,所述开关控制电路包括多个受时钟信号控制的开关 &~!(",所述第一分压电路包括集成电阻,每个温敏电阻的第一端和接地端相连,每个温敏 电阻的第二端作为温度采集电路的第二端和与其相对应的开关的第一端相连,多个开关h ~Kn的第二端相连并作为温度检测端TSEN与所述集成电阻的第一端相连,所述集成电阻的 第一端为所述第一分压电路的第一端。3. 如权利要求2所述的温度检测电路,其特征在于,所述集成芯片进一步包括:振荡器 OSC,每个受时钟信号控制的开关具体为受所述振荡器OSC产生的相应的时钟信号控制,所 述振荡器OSC在预设周期内循环控制所述多个时钟信号中的一个时钟信号处于第一电平, 在该第一电平时,对应的开关导通。4. 如权利要求2所述的温度检测电路,其特征在于,所述第二分压电路包括多个串联电 阻,所述多个串联电阻的第一个电阻的第一端作为所述第二分压电路的第一端与所述电源 提供电路相连,所述比较电路包括多个并联的比较器,所述温度检测端TSEN与所述比较器 的第一输入端相连,除最后一个电阻之外每个串联的电阻的第二端分别和与其对应的比较 器的第二输入端相连,所述最后一个电阻的第二端作为所述第二分压电路的第二端与所述 温度采集电路的第一端相连。5. 如权利要求1所述的温度检测电路,其特征在于,所述电源提供电路为电源和电压调 节器LDO,所述电压调节器的第一端作为电源提供电路的第一端与所述第一分压电路的第 二端、所述第二分压电路的第一端相连,所述电压调节器LDO的第二端与所述电源相连,所 述电压调节器LDO用于将所述电源的电压调节为预设内部电压。6. 如权利要求5所述的温度检测电路,其特征在于,所述电源为待测电芯,所述电压调 节器LDO的第二端与所述待测电芯的正极相连,所述待测电芯的负极与所述温度采集电路 的第一端、所述第二分压电路的第二端相连。7. 如权利要求2所述的温度检测电路,其特征在于,所述集成电阻具体采用Ν+掺杂的非 栅极多晶硅层为电阻材料,所述Ν+掺杂具体为经光刻加工后的Ν+掺杂。8. -种温度保护电路,其特征在于,包括如权利要求4所述的温度检测电路、开关保护 电路和位于所述集成芯片内的逻辑控制器件,所述多个比较器的输出端均与所述逻辑控制 器件相连,所述逻辑控制器件的输出端与所述开关保护电路相连,所述开关保护电路与所 述温度采集电路的第一端和所述第二分压电路的第二端相连。9. 如权利要求8所述的温度保护电路,其特征在于,所述开关保护电路具体包括第一 Ν 型金属氧化物半导体NMOS晶体管和第二NMOS晶体管,所述第一 NMOS晶体管的栅极作为放电 保护控制端与所述逻辑控制器件的输出端相连,所述第二匪0S晶体管的栅极作为充电保护 控制端与所述逻辑控制器件的输出端相连,所述第一匪OS晶体管的漏极与所述第二NMOS晶 体管的漏极相连,所述第一匪0S晶体管的基极与源极相连并连接于所述温度采集电路的另 一端和所述第二分压电路的另一端,所述第二NM0S晶体管的基极与源极相连并连接于第二 外部连接端。10.-种温度保护系统,其特征在于,包括如权利要求8或9所述的温度保护电路以及 多节串联的电芯,其中,所述电源提供电路的第二端与多节串联电芯的正极相连并连接于 第一外部连接端,所述温度采集电路的第一端和所述第二分压电路的第二端均与所述多节 串联电芯的负极相连。
【文档编号】H02J7/00GK205724852SQ201620330009
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】王钊
【申请人】无锡中感微电子股份有限公司
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