技术领域本发明涉及锂电池组管理电路技术领域，尤其涉及一种基于OZ8952芯片的改进型锂电池组管理电路。
背景技术：
众所周知，OZ8952芯片是凹凸科技（O2Micro）有限公司研发生产的一款电动工具类3～4串锂电池组保护芯片，常用于锂电池组管理电路对锂电池组进行过充电保护（4250±25mv）、过放电保护（2700±80mv）、放电过电流保护（一级过流、二级过流）、放电负载短路保护、充放电高温保护等。如图1所示，为OZ8952芯片的结构图。理论上，在锂电池组电芯电压低于2.7*3=8.1V时，OZ8952芯片会判断为欠压状态，OZ8952芯片的DSG引脚输出VSS电压，关断电池组管理电路上的放电MOS管开关；OZ8952芯片的VM引脚检测到P-电位变高，锁定关闭OZ8952芯片的放电MOS管开关的驱动引脚DSG，起到保护电芯的作用。然而，在实际使用中，锂电池组电芯电压处于末端，出现20A放电时，电芯的电压会拉至3.6V，OZ8952芯片的供电电压为3.6V。此时，OZ8952芯片的内部逻辑发生异常，DSG引脚输出电压为3.6V，导致放电MOS管开关关闭一次后又正常打开，OZ8952芯片的VM引脚负载检测端口将无法正常工作，从而导致锂电池组继续放电而损坏电芯。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于OZ8952芯片的改进型锂电池组管理电路，该锂电池组管理电路在锂电池组处于欠压状态下，可通过开关锁定模块确保放电开关断开，从而避免因IC内部发生逻辑异常导致锂电池组继续放电受损。为了实现上述目的，本发明技术方案如下：一种基于OZ8952芯片的改进型锂电池组管理电路，包括OZ8952芯片、放电开关、电压监控模块、电流检测模块、芯片供电模块、锂电池组。还包括开关锁定模块。锂电池组由锂电池B1、B2、B3依次串联构成，锂电池B1的正极为所述锂电池组管理电路的正极端口(PACK+)；OZ8952芯片的BAT1引脚经过电压检测电阻R1连接锂电池B1的正极，OZ8952芯片的BAT2引脚经过电压检测电阻R2连接锂电池B1的正极，OZ8952芯片的BAT3引脚经过电压检测电阻R3连接锂电池B2的正极，OZ8952芯片的BAT4引脚经过电压检测电阻R4连接锂电池B3的正极。锂电池B1的正极经过芯片供电模块为OZ8952芯片的VCC引脚供电；OZ8952芯片的DSG引脚经过分压电阻R16为放电开关的第一端口提供控制信号，放电开关的第二端口为所述管理电路的负极端口（PACK-），放电开关的第三端口经过电流检测模块连接锂电池B3的负极；电流检测模块的第三端口与OZ8952芯片的ISEN引脚相连接；电压监控模块接在OZ8952芯片的VM引脚与管理电路的负极端口（PACK-）之间。开关锁定模块的第一端口检测负极端口（PACK-）的电压的大小，开关锁定模块的第二端口连接放电开关的第一端口，开关锁定模块的第三端口接地；在锂电池组处于欠压状态下，开关锁定模块的第一端口的电平被拉高，开关锁定模块的第二端口与第三端口相导通，使得放电开关的第一端口接地。进一步地，该锂电池组管理电路还包括充电控制模块。充电控制模块的第一端口为锂电池组的正极充电端口，充电控制模块的第二端口连接锂电池B1的正极，充电控制模块的第三端口连接OZ8952芯片的CHG引脚；电流检测模块与放电开关的公共结点为锂电池组的负极充电端口。充电控制模块的第四端口连接放电开关的第一端口。在锂电池组充电的状态下，充电控制模块的第四端口的电位被拉低，从而使放电开关处于断开状态。进一步地，该锂电池组管理电路还包括电池稳压滤波模块。所述电池稳压滤波模块分别连接所述锂电池组管理电路的正极端口（PACK+）、负极端口（PACK-）；所述电池稳压滤波模块用于保持锂电池组的输入或输出电压保持稳定。进一步地，开关锁定模块包含NPN型三极管Q7、电阻R27、R28、R31、电容C19。三极管Q7的基极、电阻R28、R31依次连接，三极管Q7的集电极连接放电开关的第一端口，三极管Q7的发射极接地。电阻R27、电容C19分别并联在三极管Q7的基极与发射极之间。电阻R28、R31起偏置作用；电阻R27用于分压；电容C19用于滤波。进一步地，电池稳压滤波模块包含电容C1、C4、二极管D1。电容C1、电容C4、二极管D1分别连接所述锂电池组管理电路的正极端口（PACK+）、负极端口（PACK-）。二极管D1的阳极连接所述锂电池组管理电路的负极端口（PACK-），二极管D1的阴极连接所述锂电池组管理电路的正极端口（PACK+）。进一步地，芯片供电模块包含电阻R1、二极管D2、电容C6、C8、C9、稳压管ZD1。电阻R1一端接锂电池B1的正极，另一端经过二极管D2连接OZ8952芯片的第十六引脚VCC。电容C6、C8、C9的一端分别与OZ8952芯片的第十六引脚VCC相连接，另一端分别接地。稳压管ZD1的一端接地，另一端与OZ8952芯片的第十六引脚VCC相连接。电阻R1用于限流；二极管D2用于控制电流的单向导通；电容C6、C8、C9用于稳压或滤波；稳压管ZD1用于防止OZ8952芯片的工作电压过大。进一步地，充电控制模块包含直流充电口DCIN、电阻R26、二极管D5、电阻R23、电阻R19、电容C16、PNP型三极管Q6、电阻R25、二极管D4、MOS管Q4、电容C10、电阻R9、NPN型三极管Q1、电阻R10、电阻R17、稳压管ZD2、NPN型三极管Q5、电阻R20、电阻R22、稳压管ZD3。二极管D5的阳极连接直流充电口DCIN的第一端口，阴极连接锂电池B1的正极；电阻连接在电口DCIN的第二端口与二极管D5的阳极之间。PNP型三极管Q6的发射极连接二极管D5的阴极，基极经过电阻R19连接OZ8952芯片的CHG引脚，集电极依次经过电阻R25、二极管D4连接MOS管Q4的栅极；电阻R23并联在PNP型三极管Q6的发射极与基极之间；OZ8952芯片的CHG引脚经过电容C16接地。MOS管Q4的漏极连接电流检测模块与放电开关的公共结点，源极为锂电池组的负极充电端口（C-）；电容C10并联在MOS管Q4的源极与漏极之间；电阻并联在MOS管Q4的源极与栅极之间。NPN型三极管Q1的集电极经过电阻R10连接MOS管Q4的漏极，基极经过电阻R17、稳压管ZD2连接MOS管Q4的漏极，发射极连接MOS管Q4的源极。NPN型三极管Q5的集电极经过电阻R20连接锂电池B3的正极，基极经过电阻R22、稳压管ZD3连接MOS管Q4的漏极，发射极连接MOS管Q4的源极。本发明的有益效果：(1)该锂电池组管理电路在欠压状态下，可通过开关锁定模块确保放电开关断开，从而避免因IC内部发生逻辑异常导致锂电池组继续放电而受损。(2)该锂电池组管理电路在锂电池组充电时，充电控制模块可自动断开放电开关，从而避免锂电池组在充电时为外部负载供电，增加了锂电池组的使用寿命。附图说明图1为OZ8952芯片的结构图。图2为本发明的结构方框图。图3为本发明的电路原理示意图。其中，图1～图2的附图标记为：OZ8952芯片1、开关锁定模块2、充电控制模块3、放电开关4、电压监控模块5、电流检测模块6、电池稳压滤波模块7、芯片供电模块8、锂电池组9。具体实施方式下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。如图2所示，本实施例基于OZ8952芯片的改进型锂电池组管理电路。为了清晰表达放电开关4的锁定功能，图2中仅显示本实施例的部分主要功能模块，且只显示了OZ8952芯片1的部分主要引脚及其连接（为了使得线路简洁，图2中显示的OZ8952芯片1引脚所在位置与图1、图3中的实际OZ8952芯片1有所差别）。图2中包括OZ8952芯片1、充电控制模块3、放电开关4、电压监控模块5、电流检测模块6、电池稳压滤波模块7、芯片供电模块8、锂电池组9，还包括开关锁定模块2。锂电池组9由锂电池B1、B2、B3依次串联组成的，锂电池B1的正极为该锂电池组管理电路的正极端口(PACK+)。充电控制模块3用于控制锂电池组9的充电；放电开关4用于控制锂电池组9的放电；电流检测模块6用于检测锂电池组9输入或输出电流的大小；电池稳压滤波模块7用于使锂电池组9的电压保持稳定；芯片供电模块8用于为OZ8952芯片1提供工作所需的电压；OZ8952芯片1用于数据采集或发出控制指令等，为该电池组管理电路的核心部件。锂电池B1的正极经过芯片供电模块8为OZ8952芯片1的VCC引脚供电；OZ8952芯片1的DSG引脚经过分压电阻R16为放电开关4的第一端口提供控制信号，放电开关4的第二端口为所述管理电路的负极端口（PACK-），放电开关4的第三端口经过电流检测模块6连接锂电池B3的负极；电流检测模块6的第三端口与OZ8952芯片1的ISEN引脚相连接。电压监控模块5接在OZ8952芯片1的VM引脚与管理电路的负极端口（PACK-）之间。电池稳压滤波模块7分别连接所述锂电池组管理电路的正极端口（PACK+）、负极端口（PACK-）。开关锁定模块2的的第一端口检测负极端口（PACK-）的电压的大小，开关锁定模块2的的第二端口连接放电开关4的第一端口，开关锁定模块2的的第三端口接地；在锂电池组9处于欠压状态下，开关锁定模块2的的第一端口的电平被拉高，开关锁定模块2的的第二端口与第三端口相导通，使得放电开关4的第一端口接地。充电控制模块3的第一端口为锂电池组9的正极充电端口(C+)，充电控制模块3的第二端口连接锂电池B1的正极，充电控制模块3的第三端口连接OZ8952芯片1的CHG引脚。电流检测模块6与放电开关4的公共结点为锂电池组9的负极充电端口(C-)。充电控制模块3的第四端口连接放电开关4的第一端口；在锂电池组9充电的状态下，充电控制模块3的第四端口的电位被拉低，从而使放电开关4处于断开状态。此外，OZ8952芯片1的BAT1引脚经过电压检测电阻R1连接锂电池B1的正极，OZ8952芯片1的BAT2引脚经过电压检测电阻R2连接锂电池B1的正极，OZ8952芯片1的BAT3引脚经过电压检测电阻R3连接锂电池B2的正极，OZ8952芯片1的BAT4引脚经过电压检测电阻R4连接锂电池B3的正极。在锂电池组9为外部负载供电的状态下，当OZ8952芯片1检测到锂电池组9的电芯电源处于欠压状态（低于2.7V*3=8.1V）时，OZ8952芯片1的DSG引脚电压由高电平变为低电平，使放电开关44由闭合变为断开。此时，负极端口（PACK-）的电压被外部负载拉高，OZ8952芯片1的VM引脚通过电压监控模块55检测到负极端口（PACK-）的电压变为高电平后，将OZ8952芯片1的DSG引脚锁定为低电平，使得放电开关4保持断开状态。但在锂电池组9的电芯电压处于末端，出现20A放电时，会将电芯的电压拉至3.6V，IC的供电电压为3.6V，OZ8952芯片1此时内部逻辑异常，DSG引脚会输出3.6V高电平。本锂电池管理电路中，在放电开关4断开第一次断开时，开关锁定模块2检测到负极端口（PACK-）的电位被负载拉高后，开关锁定模块2的内部开关导通，使得放电开关4的第一端口接地。这样，即使在IC的DSG引脚因芯片异常而输出3.6V电压的情况下，放电开关4的第一端口也始终保持0V电压。从而在欠压状态下，开关锁定模块2始终锁定放电开关4的断开状态，避免锂电池组9继续放电而损坏。如图3所示，为本发明的具体电路原理图。开关锁定模块2包含NPN型三极管Q7、电阻R27、R28、R31、电容C19。三极管Q7的基极、电阻R28、R31依次连接，集电极连接放电开关4与分压电阻R16的公共结点，发射极接地；电阻R27、电容C19分别并联在三极管Q7的基极与发射极之间。电阻R28、R31起偏置作用，电阻R27用于分压，电容C19用于滤波。充电控制模块3包含直流充电口DCIN、电阻R26、二极管D5、电阻R23、电阻R19、电容C16、PNP型三极管Q6、电阻R25、二极管D4、MOS管Q4、电容C10、电阻R9、NPN型三极管Q1、电阻R10、电阻R17、稳压管ZD2、NPN型三极管Q5、电阻R20、电阻R22、稳压管ZD3。极管D5的阳极连接直流充电口DCIN的第一端口，阴极连接锂电池B1的正极；电阻连接在电口DCIN的第二端口与二极管D5的阳极之间。PNP型三极管Q6的发射极连接二极管D5的阴极，基极经过电阻R19连接OZ8952芯片1的CHG引脚，集电极依次经过电阻R25、二极管D4连接MOS管Q4的栅极；电阻R23并联在PNP型三极管Q6的发射极与基极之间；OZ8952芯片1的CHG引脚经过电容C16接地。MOS管Q4的漏极连接电流检测模块6与放电开关4的公共结点，源极为锂电池组9的负极充电端口(C-)；电容C10并联在MOS管Q4的源极与漏极之间；电阻并联在MOS管Q4的源极与栅极之间。NPN型三极管Q1的集电极经过电阻R10连接MOS管Q4的漏极，基极经过电阻R17、稳压管ZD2连接MOS管Q4的漏极，发射极连接MOS管Q4的源极。NPN型三极管Q5的集电极经过电阻R20连接锂电池B3的正极，基极经过电阻R22、稳压管ZD3连接MOS管Q4的漏极，发射极连接MOS管Q4的源极。放电开关4包含NMOS管Q2、Q3、R18、电容C17。NMOS管Q2与NMOS管Q3作用相同，两者相并联。NMOS管Q2栅极与分压电阻R16相连接；电容C17并联在NMOS管Q2的源极与漏极之间，电容C17用于消除NMOS管Q2和Q3的尖峰脉冲。电阻R18并联在NMOS管Q2的源极与栅极之间，电阻R18用于分压。电压监控模块5包含二极管D3、电阻R24、R21、电容C18。二极管D3的阳极接在负极端口（PACK-）上，二极管D3的阴极经过电阻R24与OZ8952芯片1的第二引脚VM相连接，OZ8952芯片1的第二引脚VM经电阻R21接地，电容C18与电阻R21并联。电流检测模块6包含电阻R11、R12、R13、R14、R15、C13。电阻R12、R13、R14相互并联。电阻R12的输入端与放电开关4相连接，电阻R12的输出端接地。OZ8952芯片1的第四引脚ISEN经电阻R11接地，电容C13与电阻R11相互并联。OZ8952芯片1的第四引脚ISEN经电阻R15连接电阻R12的输入端。电池稳压滤波模块7包含电容C1、电容C4、二极管D1。电容C1、电容C4、二极管D1分别连接所述锂电池组管理电路的正极端口（PACK+）、负极端口（PACK-）。二极管D1的阳极连接所述锂电池组管理电路的负极端口（PACK-），二极管D1的阴极连接所述锂电池组管理电路的正极端口（PACK+）。电容C1、电容C4分别用于稳压和滤波。芯片供电模块8包含电阻R1、二极管D2、电容C6、C8、C9、稳压管ZD1。电阻R1一端接锂电池B1的正极，另一端经过二极管D2连接OZ8952芯片1的第十六引脚VCC；电容C6、C8、C9的一端分别与OZ8952芯片1的第十六引脚VCC相连接，电容C6、C8、C9的另一端分别接地；稳压管ZD1的一端接地、另一端与OZ8952芯片1的第十六引脚VCC相连接。电阻R1用于限流，二极管D2用于控制电流的单向导通，电容C6、C8、C9用于稳压或滤波，稳压管ZD1用于防止OZ8952芯片1的工作电压过大。此外，OZ8952芯片1的UVT5引脚经电容接地；OVT引脚经电容接地；VSS引脚直接接地；TS引脚经滑动电阻NTC1接地，且动电阻NTC1与电容C12并联；PF/OVI引脚经电阻R8接地，且电阻R8与电容C11并联；EXCT引脚经电阻R7接地；SEL引脚经电阻R6接地。这里描述的OZ8952芯片1引脚连接方式属于现有技术，不再累述。另外，较佳地，OZ8952芯片1的BAT1、BAT2、BAT3、BAT4引脚分别接一个滤波电容C7、C5、C3、C2。该电路的工作原理：OZ8952芯片1的DSG引脚经过起分压作用的分压电阻R16、R18来控制NMOS管Q2、Q3。第三引脚DSG输出高电平时，NMOS管Q2、Q3闭合，锂电池组9为外部负载供电。当OZ8952芯片1检测到锂电池组9的电芯电源处于欠压状态（低于2.7V*3=8.1V）时，第三引脚DSG输出低电平使NMOS管Q2、Q3断开，终止锂电池组9对负载继续供电。此时，负极端口（PACK-）的电位被负载拉高，三极管Q7的基极被拉高，三极管Q7导通，使得NMOS管Q2、Q3的栅极接地，这样，在IC的第三引脚DSG因芯片内部异常而输出3.6V电压的情况下，NMOS管Q2、Q3的栅极仍始终保持0V电压，从而保持NMOS管Q2、Q3始终断开，避免锂电池组9因持续放电而损坏。当OZ8952芯片1的BAT1引脚检测到锂电池组9的电压高于芯片内部的阈值电压，且直流充电口DCIN接入电源时，CHG引脚将会被拉至0V，三极管Q6导通，MOS管Q4因栅极电位被拉高而导通，此时外部电源为锂电池组9充电，MOS管Q4为锂电池组9的充电开关。直流充电口DCIN接入电源时，MOS管Q8的栅极电位被拉高，MOS管Q8导通，使得MOS管Q2、Q3的栅极接地，MOS管Q2、Q3断开，从而避免锂电池组9在充电时为负载供电。当电池组的电压低于OZ8952芯片1控制充电控制模块3所需电压的临界值(VTH-HVNMOS)时，芯片无法正常工作，这时就需要稳压管ZD2、电阻R17、R10、三极管Q1构成的0V充电线路为电池进行预充电。具体实现过程为：电池组的电压低于VTH-HVNMOS时，连接充电器。当充电器的输入电压比电池组9、稳压管ZD2电压和高于1V以上时，稳压管ZD2会反向击穿，三极管Q1导通，这样充电电流可以直接经过电阻R10、三极管Q1、MOS管Q4为电池组充电，电阻R10用于限流。当电池组9电压大于4.5V时，QZ8952芯片1正常工作，MOS管Q4断开，该0V充电线路停止工作。此外，当电池组9的任意一节锂电池的电压均高于QZ8952芯片1所设定的欠压恢复限定值(VUVP)-01.V，并且持续时间超过事先所设定的时间时，该锂电池将不再是欠压状态，OZ8952芯片将进入SHUTDOWN模式。如果需回复为正常工作模式，需要满足以下两点：a.芯片检测到充电器插入；b.且每一节电池电压均高于VUVP-01.V。QZ8952芯片1检测到充电器插入的条件是CHG引脚的电压高于锂电池BAT3的电压，这时就需要增加激活电路了。如图3中，稳压管ZD3、电阻R22、R20构成本发明的PowerDown激活电路，工作原理是：QZ8952芯片1进入SHUTDOWN模式后，插入充电器充电，当Vcharger（充电电压）>Vpack（电池组）+VZD3（稳压管ZD3电压）+1V时，稳压管ZD3反向击穿，三极管Q5导通，锂电池BAT3的电压被拉低，这样会使CHG引脚的电压大于锂电池BAT3的电压,QZ8952芯片1就会从SHUTDOWN模式被激活了。考虑到元器件误差，电池之间的差异，系统影响，所以每个器件的取值一定要经过实际实验的验证。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本发明的保护范围之内。