一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路的制作方法

1.本发明涉及保护电路技术领域，具体为一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路。


背景技术：

2.锂电池保护电路，是为了避免锂电池因过充电、过放电、电流过大导致电池寿命缩短或电池被损坏而设计的电路。
3.现有技术中，由于锂电池保护电路的工作电压低，所以常规应用仅限于单节锂电保护电路，很难对锂电池保护电路的应用范围进行拓展。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路，包括电源输入电路、电源输出电路、集成电路dw01、dw01供电电路、电流取样电路以及开关保护电路；
6.所述开关保护电路分别连接于电源输入电路的负端vin-和电源输出电路的负端vout-，所述开关保护电路的控制端连接于集成电路dw01的第1脚od或第3脚oc；所述电源输入电路的正电源v+通过dw01供电电路连接到集成电路dw01的第5脚vdd，所述集成电路dw01的第6脚vss接电源输入电路的地vin-；所述电流取样电路连接于电源输出电路的负端vout-和集成电路dw01的第2脚csi。
7.进一步优化本技术方案，所述集成电路dw01进一步包括6个引脚，6个引脚分别为第1脚od、第2脚csi、第3脚oc、第4脚nc、第5脚电源vdd以及第6脚vss。
8.进一步优化本技术方案，所述集成电路dw01进一步包括7个功能模块，7个功能模块分别为时钟电路模块、过放检测模块、过充检测模块、短路检测模块、过流检测模块、充电检测模块以及控制逻辑模块；所述短路检测模块、过流检测模块、充电检测模块、过放检测模块以及过充检测模块的输出端均连接在时钟电路模块的输入端，所述时钟电路模块的输出端连接在逻辑控制模块的输入端。
9.进一步优化本技术方案，所述6个引脚进一步包括以下具体内容：
10.第1脚od，用于放电控制、fet门限连接管脚；
11.第2脚csi，用于电流感应输入管脚以及充电器检测；
12.第3脚oc，用于充电控制、fet门限连接管脚；
13.第4脚nc，用于限于封装形式，无连接；
14.第5脚vdd，用于正电源输入管脚；
15.第6脚vss，用于负电源输入管脚。
16.进一步优化本技术方案，所述锂电池集成电路在进行直流输出过流保护、短路保
护应用时，所述dw01供电电路由电阻r1和r4、稳压二极管d1、滤波电容c1组成；所述开关保护电路由mosfet q1组成；所述电流取样电路由电阻r2组成。
17.进一步优化本技术方案，所述锂电池集成电路在进行直流输出过流保护、短路保护应用时，所述dw01供电电路由稳压电源u2、电阻r1、滤波电容c1和c2组成；所述开关保护电路由mosfet q1组成；所述电流取样电路由电阻r2和r3构成。
18.进一步优化本技术方案，所述锂电池集成电路在进行直流输出过流保护、短路保护应用时，所述dw01供电电路由稳压电源u2、电阻r1、r4、r5、r6、电容c1、c2、c3组成；所述开关保护电路由mosfet q1组成；所述电流取样电路由电阻r2和r3组成。
19.进一步优化本技术方案，所述直流输出过流保护、短路保护的过流保护点与集成电路dw01的过电流1检测电压、过电流2检测电压和mosfet q1的内阻有关，计算方法如下所示：
20.过流点＝集成电路dw01的过电流1检测电压/mosfet q1的导通内阻；
21.短路过流点＝集成电路dw01的过电流2检测电压/mosfet q1的导通内阻。
22.进一步优化本技术方案，所述直流输出过流保护、短路保护的过流保护点除与集成电路dw01的过电流1检测电压、过电流2检测电压和mosfet q1的内阻有关外，还与稳压电源u2、电阻r2、r3有关，稳压电源u2的稳定电压通过r2、r3分压接到dw01的第2脚，计算方法如下所示：
23.过流点＝[集成电路dw01的过电流1检测电压-稳压电源u2稳压值*r2/(r2+r3)]/mosfet q1的导通内阻；
[0024]
短路过流点＝[集成电路dw01的过电流2检测电压-稳压电源u2稳压值*r2/(r2+r3)]/mosfet q1的导通内阻。
[0025]
进一步优化本技术方案，所述锂电池集成电路在进行直流输入过压保护应用时，所述dw01供电电路由电阻r1、r7、电容c1组成；所述开关保护电路由mosfet q1组成。
[0026]
与现有技术相比，本发明提供了一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路，具备以下有益效果：
[0027]
该应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路，充分利用了集成电路dw01高精确度的电压电流检测性能和过充、过放、过流、自恢复功能，拓展集成电路dw01的应用范围，提高了供电电路的电源电压，而不仅限于单节锂电池的工作电压；同时输入过压保护的电压值可设置，输出过流保护的过流值可设置，直流电源输入过压保护、输出过流保护、短路保护电路保护性能良好。
附图说明
[0028]
图1为本发明提出的一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路的电路图；
[0029]
图2为本发明提出的一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路的直流输出过流保护、短路保护应用电路图之一；
[0030]
图3为本发明提出的一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路的直流输出过流保护、短路保护应用电路图之二；
[0031]
图4为本发明提出的一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路的直流输出过流保护、短路保护应用电路图之三；
[0032]
图5为本发明提出的一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路的直流输入过压保护应用电路图；
[0033]
图6为本发明在一种实施例下集成电路dw01的典型应用电路图；
[0034]
图7为本发明中的集成电路dw01引脚排布图；
[0035]
图8为本发明提出的一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路的功能框图；
[0036]
图9为本发明中的集成电路dw01的电气特性参数图。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明的实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0038]
实施例一：
[0039]
请参阅图1，一种应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路，包括电源输入电路、电源输出电路、集成电路dw01、dw01供电电路、电流取样电路以及开关保护电路。该应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路，充分利用了集成电路dw01高精确度的电压电流检测性能和过充、过放、过流、自恢复功能，拓展集成电路dw01的应用范围，提高了供电电路的电源电压，而不仅限于单节锂电池的工作电压；同时输入过压保护的电压值可设置，输出过流保护的过流值可设置，直流电源输入过压保护、输出过流保护、短路保护电路保护性能良好。
[0040]
所述开关保护电路分别连接于电源输入电路的负端vin-和电源输出电路的负端vout-，所述开关保护电路的控制端连接于集成电路dw01的第1脚od或第3脚oc；所述电源输入电路的正电源v+通过dw01供电电路连接到集成电路dw01的第5脚vdd，所述集成电路dw01的第6脚vss接电源输入电路的地vin-；所述电流取样电路连接于电源输出电路的负端vout-和集成电路dw01的第2脚csi。
[0041]
具体的，如图7所示，所述集成电路dw01进一步包括6个引脚，6个引脚分别为第1脚od、第2脚csi、第3脚oc、第4脚nc、第5脚电源vdd以及第6脚vss。
[0042]
具体的，如图8所示，所述集成电路dw01进一步包括7个功能模块，7个功能模块分别为时钟电路模块、过放检测模块、过充检测模块、短路检测模块、过流检测模块、充电检测模块以及控制逻辑模块；所述短路检测模块、过流检测模块、充电检测模块、过放检测模块以及过充检测模块的输出端均连接在时钟电路模块的输入端，所述时钟电路模块的输出端连接在逻辑控制模块的输入端。
[0043]
具体的，所述6个引脚进一步包括以下具体内容：
[0044]
第1脚od，用于放电控制、fet门限连接管脚；
[0045]
第2脚csi，用于电流感应输入管脚以及充电器检测；
[0046]
第3脚oc，用于充电控制、fet门限连接管脚；
[0047]
第4脚nc，用于限于封装形式，无连接；
[0048]
第5脚vdd，用于正电源输入管脚；
[0049]
第6脚vss，用于负电源输入管脚。
[0050]
集成电路dw01的电气特性参数如图9所示，由于dw01供电电路可以给集成电路dw01提供安全的工作电压，所以整机电路可以在很宽的电压范围内工作，电流取样电路取样输出电流信号到集成电路dw01的第2脚，与集成电路dw01通过内设的过电流1检测电压和过电流2(短路电流)检测电压相比较，如果输出电流大于设定值，集成电路dw01就会输出低电平控制开关保护电路，关断输出，实现输出过流保护和输出短路保护功能。当dw01供电电路检测到输入电压高于内设过充电检测电压阀值时，集成电路dw01就会输出低电平控制开关保护电路，关断输出，实现输入过压保护功能。
[0051]
实施例二：
[0052]
请参阅图2，基于实施例一中所述的锂电池集成电路，所述锂电池集成电路在进行直流输出过流保护、短路保护应用时，所述dw01供电电路由电阻r1和r4、稳压二极管d1、滤波电容c1组成；所述开关保护电路由mosfet q1组成；所述电流取样电路由电阻r2组成。
[0053]
保护电路原理：通过设定电阻r1、r4和稳压二极管d1的参数，使dw01工作于安全的电压。电流取样电路r2取样输出电流信号到集成电路dw01的第2脚，与集成电路dw01通过内设的过电流1检测电压和过电流2(短路电流)检测电压相比较，如果输出电流大于设定值，集成电路dw01就会输出低电平控制开关保护电路mosfet q1，关断输出，实现输出过流保护和输出短路保护功能。所述直流输出过流保护、短路保护的过流保护点与集成电路dw01的过电流1检测电压、过电流2检测电压和mosfet q1的内阻有关，计算方法如下所示：
[0054]
过流点＝集成电路dw01的过电流1检测电压/mosfet q1的导通内阻；
[0055]
短路过流点＝集成电路dw01的过电流2检测电压/mosfet q1的导通内阻。
[0056]
实施例三：
[0057]
请参阅图3，基于实施例一中所述的锂电池集成电路，所述锂电池集成电路在进行直流输出过流保护、短路保护应用时，所述dw01供电电路由稳压电源u2、电阻r1、滤波电容c1和c2组成；所述开关保护电路由mosfet q1组成；所述电流取样电路由电阻r2和r3构成。
[0058]
保护电路原理：通过稳压电源u2给dw01提供稳定的工作电压。电流取样电路r2r3取样输出电流信号到集成电路dw01的第2脚，与集成电路dw01通过内设的过电流1检测电压和过电流2(短路电流)检测电压相比较，如果输出电流大于设定值，集成电路dw01就会输出低电平控制开关保护电路mosfet q1，关断输出，实现输出过流保护和输出短路保护功能。所述直流输出过流保护、短路保护的过流保护点除与集成电路dw01的过电流1检测电压、过电流2检测电压和mosfet q1的内阻有关外，还与稳压电源u2、电阻r2、r3有关，稳压电源u2的稳定电压通过r2、r3分压接到dw01的第2脚，计算方法如下所示：
[0059]
过流点＝[集成电路dw01的过电流1检测电压-稳压电源u2稳压值*r2/(r2+r3)]/mosfet q1的导通内阻；
[0060]
短路过流点＝[集成电路dw01的过电流2检测电压-稳压电源u2稳压值*r2/(r2+r3)]/mosfet q1的导通内阻。
[0061]
实施例四：
[0062]
请参阅图4，基于实施例一中所述的锂电池集成电路，所述锂电池集成电路在进行直流输出过流保护、短路保护应用时，所述dw01供电电路由稳压电源u2、电阻r1、r4、r5、r6、电容c1、c2、c3组成；所述开关保护电路由mosfet q1组成；所述电流取样电路由电阻r2和r3
组成。
[0063]
保护电路原理：图4的电路与图3类似，稳压电源u2改成了tl431，tl431可灵活设置dw01的工作电压值，工作原理同图3一样。
[0064]
实施例五：
[0065]
请参阅图5，基于实施例一中所述的锂电池集成电路，所述锂电池集成电路在进行直流输入过压保护应用时，所述dw01供电电路由电阻r1、r7、电容c1组成；所述开关保护电路由mosfet q1组成。
[0066]
保护电路原理：电源输入电压通过电阻r1、r7分压给dw01供电，当dw01供电电路检测到输入电压高于内设过充电检测电压阀值时，集成电路dw01就会输出低电平控制开关保护电路，关断输出，实现输入过压保护功能。
[0067]
实施例六：
[0068]
基于实施例一中所述的锂电池集成电路，集成电路dw01的典型应用电路如图6所示。
[0069]
正常条件下，如果vodl《vdd《vocu，并且vch《vcsi《voi1，那么m1和m2都开启，此时充电和放电均可以正常进行。
[0070]
过充电状态，当从正常状态进入充电状态时，可以通过vdd检测到电池电压。当电池电压进入到这充电状态时，vdd电压大于vocu，迟延时间超过toc，m2关闭。
[0071]
释放过充电状态，进入过记电状态后，要解除过记电状态，进入正常状态，有两种方法。
[0072]
1)如果电池自我放电，并且vdd《vocr，m2开启，返回到正常状态。
[0073]
2)在移去充电器，连接负载后，如果vocr《vdd《vocu，vcsi》voi1，m2开启，返回到正常模式。
[0074]
过放电检测，当由正常状态进入放电状态时，可以通过vdd检测到电池电压。当电池电压进入过放电状态时，vdd电压小于vodl，迟延时间超过tod，则m1关闭。
[0075]
释放断电模式，当电池在断电模式时，若连接入一个充电器，并且此时vch《vcsi《voi2，vdd《vodr，m1仍旧关闭，但是释放断电模式。如果vdd》vodr，m1开启并返回到正常模式。或者当负载悬空，vdd电压恢复到vdd》vodr，m1开启并返回到正常模式(自恢复功能)。
[0076]
充电检测，如果在断电模式有一个充电器连接电池，电压将变为vcsi《vch和vdd》vodl。m1开启并返回到正常模式。
[0077]
过电流/短路电流检测，在正常模式下，当放电电流太大时，由csi管脚检测到电压大于voix(vio1或vio2)，并且迟延大于toix(tio1或tio2)，则代表过电流(短路)状态。m1关闭，csi通过内部电阻rcsis拉到vss。
[0078]
释放过电流/短路电流状态，当保护电路保持在过电流/短路电流状态时，移去负载或介于vbat+和vbat-之间的阻抗大于500kω，并且vcsi《voi1，那么m1开启，并返回到正常条件。
[0079]
本发明的有益效果是：
[0080]
该应用于直流电源电路保护的锂电池集成电路，充分利用了集成电路dw01高精确度的电压电流检测性能和过充、过放、过流、自恢复功能，拓展集成电路dw01的应用范围，提高了供电电路的电源电压，而不仅限于单节锂电池的工作电压；同时输入过压保护的电压
值可设置，输出过流保护的过流值可设置，直流电源输入过压保护、输出过流保护、短路保护电路保护性能良好。
[0081]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0082]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。