一种电池保护器电路及装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池保护领域，具体而言，涉及一种电池保护器电路及装置。


背景技术：

2.随着科技的不断发展，各种移动终端设备已逐渐融入人们的生活之中，为人们带来更加便利的生活。其中，电池作为移动终端设备中不可为或缺的一部分，其安全性能越来越受关注。例如，在各种电子产品中，有不少产品的电源是由锂电池进行供电，而锂电池生产后因内部保护电路存在功耗，会持续消耗电池电量；若电池长时间存储或用户长时间没有给电池充电，电池内部保护电路则会将电池内部剩余电量消耗殆尽，进而使锂电池产生过放电，降低电池循环寿命，影响客户使用体验。另外还例如，由于软包锂电池具有重量轻、容量大、内阻小、设计灵活等特点，目前应用日趋广泛。但是由于锂电池的固有特性，在遇到过充、微短路、高温下连续浮充等异常状态时可能造成软包锂电池膨胀。如果异常状态得不到及时解除，膨胀情况会持续恶化，从而会造成软包锂电池出现危及人员安全情况发生。因此，急需一种简单方便且能够在充放电的电池处于异常状态时能够对电池的充放电进行断开隔离的电路。


技术实现要素：

3.为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本实用新型实施例提供一种电池保护器电路及装置，通过优化电路结构，其能够用以检测外部电池的异常工作的状况信息，并及时根据获取的异常工作的状态信息进行控制电池的充放电回路的通断，整个电路结构简单高效，能够有效的提高电池的安全性。
4.本实用新型的实施例是这样实现的：
5.第一方面，本技术实施例提供一种电池保护器电路，其包括处理电路、第一电极电路、第二电极电路和第三电极电路，第一电极电路的输入端与处理电路的输出端相连，第一电极电路的输出端用于与外部电池的负极相连，第二电极电路的输出端与处理电路的输入端相连，第三电极电路的输入端用于与外部电池的正极相连，第三电极电路的输出端用于与处理电路的信号输入端相连。
6.基于第一方面，在本实用新型的一些实施例中，处理电路包括电压比较器u1，电压比较器u1的输出端与第一电极电路的输入端相连，电压比较器u1的输入端与第二电极电路相连的输出端相连，电压比较器u1的信号输入端与第三电极电路的输出端相连。
7.在本实用新型的一些实施例中，第一电极电路包括mos管q1、电容c1、电阻r1和接线端子p1；
8.mos管q1的栅极与电压比较器u1的引脚zout相连，mos管q1的栅极与接线端子p1相连，mos管q1的栅极通过电容c1与mos管q1的漏极相连，mos管q1的栅极通过电阻r1与mos管q1的源极相连，mos管q1的源极与电压比较器u1的引脚gnd-相连。
9.在本实用新型的一些实施例中，第二电极电路包括稳压二极管zd1、稳压二极管
zd2、电容c2、电阻r2、电阻r6、电阻r3、电阻r4和接线端子p2；
10.电容c2和电阻r3并联后一端与稳压二极管zd2的阳极相连，另一端与电压比较器u1的引脚21n+相连，稳压二极管zd2的阴极与接线端子p2相连，接线端子p2与电压比较器u1的引脚gnd-相连，接线端子p2通过电阻r6与电压比较器u1的引脚21n+相连，接线端子p2通过电阻r2与电压比较器u1的引脚21n-相连，稳压二极管zd1的阴极与电压比较器u1的引脚21n-相连，稳压二极管zd1的阳极与稳压二极管zd2的阳极相连，稳压二极管zd2的阳极通过电阻r4与电压比较器u1的引脚zout相连，稳压二极管zd2的阳极还与电压比较器u1的引脚vcc+相连。
11.在本实用新型的一些实施例中，第三电极电路包括电阻r5和接线端子p3，接线端子p3通过电阻r5与电压比较器u1的引脚vcc+相连。
12.在本实用新型的一些实施例中，还包括热敏电阻ntc和稳压二极管zd3，接线端子p3与稳压二极管zd3的阴极相连，稳压二极管zd3的阳极通过电阻r5与电压比较器u1的引脚vcc+相连，热敏电阻ntc和稳压二极管zd3并联。
13.在本实用新型的一些实施例中，还包括温度检测电路，温度检测电路的输入端与接线端子p3相连，温度检测电路的输出端通过电阻r5与电压比较器u1的引脚vcc+相连。
14.在本实用新型的一些实施例中，mos管q1采用ixta130n10t型号。
15.在本实用新型的一些实施例中，电压比较器u1的型号为lm393a。
16.第二方面，本技术实施例提供一种电池保护器装置，其包括壳体和设有上述的一种电池保护器电路的电路板，电路板设于壳体内。
17.相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：
18.本技术的实施例提出了一种电池保护器电路，其包括处理电路、第一电极电路、第二电极电路和第三电极电路，其中第三电极电路通过连在外部电池的正极与处理电路的信号输入端之间，从而用于检测外部电池的异常工作的状况，并将其转换为相应的电信号，然后传送给相应的处理电路进行识别(并且第三电极电路可以为处理电路提供相应的工作电压，用以保证处理电路能够正常的运作)，然后处理电路则可以根据处理结果通过第一电极电路和第二电极电路对外部电池的充放电回路进行断开。也就是说，本技术的实施例通过优化电路结构，提出了一种结构简单高效的可以用以在充放电电池处于异常状态时能够对电池的充放电进行断开隔离的电路，从而有效的提升需要保护的电池设备的安全性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本实用新型一种电池保护器电路一实施例的电路结构示意图；
21.图2为本实用新型一种电池保护器装置一实施例的放电回路连接关系示意图；
22.图3为本实用新型一种电池保护器电路又一实施例的电路结构示意图；
23.图4为本实用新型一种电池保护器电路另一实施例的电路结构示意图；
24.图5为本实用新型一种电池保护器电路一实施例的第三电极电路的结构布局示意
图。
25.图标：1、处理电路；2、第一电极电路；3、第二电极电路；4、第三电极电路；5、导线；6、集成件；7、连接件。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
31.在本实用新型实施例的描述中，若出现术语“多个”代表至少2个。
32.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.实施例
34.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
35.请参照图1-2，本实用新型实施例提供一种电池保护器电路，其包括处理电路1、第一电极电路2、第二电极电路3和第三电极电路4，第一电极电路2的输入端与处理电路1的输出端相连，第一电极电路2的输出端用于与外部电池的负极相连，第二电极电路3的输出端与处理电路1的输入端相连，第三电极电路4的输入端用于与外部电池的正极相连，第三电极电路4的输出端用于与处理电路1的信号输入端相连。
36.上述实施例中，第三电极电路4通过连在外部电池的正极与处理电路1的信号输入
端之间，从而用于检测外部电池的异常工作的状况，并将其转换为相应的电信号，然后传送给相应的处理电路1进行识别(并且第三电极电路4可以为处理电路1提供相应的工作电压，用以保证处理电路1能够正常的运作)，然后处理电路1则可以根据处理结果通过第一电极电路2和第二电极电路3对外部电池的充电回路进行断开。因此，假设若整个电池保护器电路是接入到软包锂电池的充放电回路的时候，则第三电极电路4在检测到其中的软包锂电池可能正处于过充、微短路、高温下连续浮充等异常状态时，处理电路1则可以根据第三电极电路4反馈的数据进行利用第一电极电路2和第二电极电路3对外部电池的充放电回路进行断开。从而避免其中的软包锂电池由于受到上述异常情况而导致的膨胀，然后异常状态又得不到及时解除，膨胀情况会持续恶化，从而会造成软包锂电池出现危及人员安全情况发生。需要说明的是，如图1所示，整个电池保护器电路是串联在电池组回路中的，也就是说其中的第一电极电路2和第二电极电路3是分别与电池组的一端的一个电池组单元电池的负极以及另外一端的一个电池组单元电池的正极相连，而不是与同一个单元电池相连的，从而处理电路1通过断开第一电极电路2或者第二电极电路3将可以使得能够断开整个电池组的充放电回路，结构简单有效。
37.具体地，上述第一电极电路2中可以设置电子开关(例如三极管和场效应管等电子开关)，然后处理电路1可以进行控制第一电极中的电子开关的导通和截止用以实现电路的接通和断开。其中的第二电极电路3可以是设置相应的稳压和滤波电路结构，从而保证处理后级电路能够正常运行，不会受到高电压以及其它杂波的影响。另外，其中的第三电极电路4可以是电压电流检测电路，然后从而可以将检测到的异常的电压电流传输给处理电路1进行相应的识别和处理。当然，也可以是温度检测电路，从而可以直接检测出电池出现异常状况而导致的温度变化情况，然后处理电路1再根据这个温度信号进行相应的识别和处理。当然，需要说明的是，本实施例是通过提出了一种简单方便的电池保护器电路的电路结构，用以在充放电电池处于异常状态时能够对电池的充放电进行断开隔离的电路，其中的处理电路1、第一电极电路2、第二电极电路3和第三电极电路4的具体结构可以根据实际情况需要进行相应的设置，本实施例并不对其具体电路结构进行严格限定。
38.请参照图3-4，在本实用新型的一些实施例中，处理电路1包括电压比较器u1，电压比较器u1的输出端与第一电极电路2的输入端相连，电压比较器u1的输入端与第二电极电路3相连的输出端相连，电压比较器u1的信号输入端与第三电极电路4的输出端相连。
39.上述实施例中，通过基于电压比较器u1进行设计处理电路1，从而可以通过电压比较器u1输出的高低电平分别对第二电极电路3进行不同的控制，也就是通过电压比较器u1输出的高低电平分别控制第二电极电路3的断开和导通，具体的导通和断开逻辑可以根据实际情况进行设置。
40.示例性地，电压比较器u1的型号可以为lm393a型号。由于lm393a型电压比较器u1，是高增益，宽频带器件，和大多数比较器一样，如果输出端到输入端有电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙。电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准pcb板的设计对减小输入—输出的电容耦合是有助的。故本实施例采用的电压比较器u1的型号可以为lm393a型号。
41.请参照图3-4，在本实用新型的一些实施例中，第一电极电路2包括mos管q1、电容c1、电阻r1和接线端子p1；
42.mos管q1的栅极与电压比较器u1的引脚zout相连，mos管q1的栅极与接线端子p1相连，mos管q1的栅极通过电容c1与mos管q1的漏极相连，mos管q1的栅极通过电阻r1与mos管q1的源极相连，mos管q1的源极与电压比较器u1的引脚gnd-相连。
43.上述实施例中，通过利用mos管q1、电容c1、电阻r1和接线端子p1进行设置第一电极电路2，从而处理电路1可以通过控制mos管q1的通断用以达到第一电极电路2好第二电极电路3之间的通断，也就是将可以实现控制电池的充放电回路的导通和断开。
44.示例性地，其中mos管q1可以采用ixta130n10t型号，从而可以有效的利用其成本低、体积小，导通损耗低和散热性好等优势，有效的提高相应的第一电极电路2的性能。
45.请参照图3-4，在本实用新型的一些实施例中，第二电极电路3包括稳压二极管zd1、稳压二极管zd2、电容c2、电阻r2、电阻r6、电阻r3、电阻r4和接线端子p2；
46.电容c2和电阻r3并联后一端与稳压二极管zd2的阳极相连，另一端与电压比较器u1的引脚21n+相连，稳压二极管zd2的阴极与接线端子p2相连，接线端子p2与电压比较器u1的引脚gnd-相连，接线端子p2通过电阻r6与电压比较器u1的引脚21n+相连，接线端子p2通过电阻r2与电压比较器u1的引脚21n-相连，稳压二极管zd1的阴极与电压比较器u1的引脚21n-相连，稳压二极管zd1的阳极与稳压二极管zd2的阳极相连，稳压二极管zd2的阳极通过电阻r4与电压比较器u1的引脚zout相连，稳压二极管zd2的阳极还与电压比较器u1的引脚vcc+相连。
47.上述实施例中，通过合理设置稳压二极管zd1、稳压二极管zd2、电容c2、电阻r2、电阻r6、电阻r3、电阻r4和接线端子p2的连接关系，可以将从电池接入的电压进行稳压处理，从而避免出现高电压的情况下可能会对处理电路1产生相应的损伤的情况的发生。其中，电阻r4是用于防止电压比较器u1输出低电平并且用于阻止高电平通过，稳压二极管zd1是用于设定通过电压用，电阻r2进行阻挡限制电压的上升用。
48.示例性地，稳压二极管zd1和稳压二极管zd2的型号均采用bzt52，从而可以利用bzt52型稳压二极管具有导通电压低、反向电流小、工作频率较高、反向击穿电压高和耐高温等特点对电路进行性能优化。
49.请参照图3-4，在本实用新型的一些实施例中，第三电极电路4包括电阻r5和接线端子p3，接线端子p3通过电阻r5与电压比较器u1的引脚vcc+相连。
50.上述实施例中，通过设置电阻r5作为上拉电阻，可以在第三电极电路4的输入端口未连接设备或者高阻抗的情况下，提供一定的电压信号用以保证输入信号为预期逻辑电平。从原理来看，上拉电阻(电阻r5)的原理是在电阻所连接的导线5上，如果外部组件未启用，上拉电阻(电阻r5)则稍微的将输入电压信号拉高。如果是外部组件未连接时，即输入端口，没有连接，在导线5上即显示高阻抗，通过上拉电阻(电阻r5)可以将输入端口处的电压拉到高电平。如果外部组件启用，则取消上拉电阻(电阻r5)所设置的高电平，这样既可以使得引脚在未连接外部组件的情况下可以保持确定的逻辑电平。
51.请参照图4，在本实用新型的一些实施例中，还包括热敏电阻ntc和稳压二极管zd3，接线端子p3与稳压二极管zd3的阴极相连，稳压二极管zd3的阳极通过电阻r5与电压比较器u1的引脚vcc+相连，热敏电阻ntc和稳压二极管zd3并联。
52.上述实施例中，通过并联设置的热敏电阻ntc和稳压二极管zd3可以用于获取接入的电池的温度信息，其原理是热敏电阻ntc的阻值会随温度的变化而变化，只要测量出热敏
电阻ntc的阻值变化情况，就可以用以测量相应的温度情况。而在上述实施中，可以通过稳压二极管zd3两端的电压变化情况进行获取到对应的热敏电阻ntc的阻值变化情况，从而处理电路1可以对这个电压变化情况进行获取，然后用以控制mos管q1的工作情况，也就是控制相应的第一电极电路2的通断。
53.示例性地，如图5所示，将并联的热敏电阻ntc和稳压二极管zd3进行相应的安装设置形成集成件6(可以简单的将热敏电阻ntc和稳压二极管zd3并联后用绝缘材料进行封装即可)，然后将集成件6一端与环状的连接件7(对应上述电路中的接线端子p3，通过设置成环状的结构，可以方便将其固定到需固定的位置)相连，另一端通过导线5可以用于连接到相应的电路中。整个结构简单方便，不仅可以便于将接线端子p3连接到其工作位置，而且由于热敏电阻ntc和稳压二极管zd3是紧靠着接线端子p3的，可以一定程度上的提高检测的精度。另外，还可以方便及时对容易出现检测精度误差的热敏电阻ntc和稳压二极管zd3(其工作时间久了会可能导致检测精度误差较大)进行相应的更换处理，从而可以方便保证整个电路的稳定性和准确性(在热敏电阻ntc和稳压二极管zd3出现问题的时候，更换方便，不要对整个电路进行更换)。
54.请参照图1-4，在本实用新型的一些实施例中，还包括温度检测电路，温度检测电路的输入端与接线端子p3相连，温度检测电路的输出端通过电阻r5与电压比较器u1的引脚vcc+相连。
55.上述实施例中，温度检测电路的输入端与接线端子p3相连后，可以检测到p3端的温度变化信息，也即是在接线端子p3与相应的电池相连后，可以用于检测出相应的电池的温度变化信息，其检测原理是通过热敏电阻或者其他温度检测元件(例如温度检测芯片)进行将输入端(接线端子p3那一端)的温度变化转化为电压电流信号的变化，然后将其传送给处理电路1，从而处理电路1可以根据这个电压电流信号进行控制mos管q1的通断，实现电池充放电回路的通断。
56.示例性地，可以利用感温元件镍硌-镍铬k型热电偶作温度传感器来采集温度信号，温度信号为mv级，实际测量时需经过放大处理。也就是说将镍硌-镍铬k型热电偶一端与接线端子p3相连，另一端通过一个电压放大器后再通过电阻r5与电压比较器u1的引脚vcc+相连。
57.请参照图1-4，本实用新型实施例还提供一种电池保护器装置，其包括壳体和设有上述的一种电池保护器电路的电路板，电路板设于壳体内。
58.上述实施例中，通过将设有电池保护电路的电路板封装到壳体内，做成电池保护器装置，从而使得可以简单方便的使用电池保护电路，操作方便快捷。
59.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
60.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。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，本技术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技术内。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。