电池保护电路及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种电池保护电路及相应的电池保护方 法。
【背景技术】
[0002] 移动电源是一种集充电、放电功能于一体的便携式电子配备，可以随时随地的对 手机、PAD等移动数码产品补充能量。一般由电子电路板和锂电池电芯组成。电子电路板 由控制芯片、周边元器件、印刷电路板等构成，主要完成工作模式切换（如充放电模式）、输 入输出能量转换、异常状态显示与保护等功能，锂电池电芯为能量存储单元，主要用于能量 的储存与释放。对移动电源而言，其使用最重要的一点为工作安全性。
[0003] 通常，移动电源安全性体现在保护电路的全面性与及时性，保护电路由控制芯片 及板上电池保护电路共同完成。一般，控制芯片自身集成多重保护，在输入端，有过压、欠 压、过充、过放、限流等保护，在输出端，有过压、过流、短路等保护，另外，控制芯片还集成芯 片过温保护、电池温度保护等功能。板上电池保护电路提供二重保护，包括电池过充、过放、 过流和短路保护。但这些更多是一种主动保护机制，即移动电源处于充电或者放电等工作 状态异常时的一种保护机制，而在待机情况异常时，这些保护机制不会开启，移动电源处于 无保护状态。例如，日常生活中经常遇到的一个应用场景：烈日炎炎午后，满充电的移动电 源至于车内，即使待机情况下放置一段时间，触摸起来也有些烫手，比周边环境温度明显要 高。这是由锂电池化学特性决定的，锂电池在电量较高时置于高温环境下，其电解质活性增 强，相应的副化学反应也加剧，释放大量的氧气与热量，这些热量来不及释放，聚集在移动 电源内部，使得移动电源温度高于环境温度，因此，触摸起来有烫手的感觉。将移动电源长 时间放在此环境下会极大的减少电池的容量和使用寿命。更严重的是，若电池品质不过关， 电池包会出现鼓气、冒烟、漏液，甚至燃烧和爆炸等危险现象。
[0004] 上述分析可知，现有移动电源的保护机制是不完善的，满充电待机置于高环境温 度下，易产生不安全因素。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有移动电源保护机制不完善，提出一种适用于高温环境下的待机时 的电池保护电路及保护方法，安全可靠且电路简单易集成。本发明的目的由以下技术方案 实现：
[0006] 一种电池保护电路，包括电池包模块和控制芯片，电池包模块内部包含电池电芯 和温敏电阻，控制芯片包括保护模块，保护模块具体包括电池电压与电池温度传感器、电池 放电控制电路、芯片温度传感器、放电功率管电路；电池电压与电池温度传感器用于检测电 池电压和电池温度信息，其电压信号采集端连接电池电芯的输出端，其温度信号采集端连 接温敏电阻输出端，其传感信号输出端连接电池放电控制电路的第一传感信号输入端；电 池放电控制电路用于判断是否满足电池放电条件以及控制放电电流的大小，其第二传感信 号输入端连接芯片温度传感器的传感信号输出端，其控制信号输出端连接放电功率管电路 的控制信号输入端；芯片温度传感器用于检测控制芯片的温度信息；放电功率管电路用于 大电流路径泻放，连接于电池电芯的输出端与地之间。
[0007] 作为具体的技术方案，所述电池电压与电池温度传感器由比较器CMPl、比较器 CMP2和逻辑与门NANDl组成；比较器CMPl的两个输入端分别接入电池电芯输出端电压 VBAT与一个预设基准电压Vset ;比较器CMP2的两个输入端分别接入所述温敏电阻输出 端的电压信号VBAT_T与一个基准源VrefO ;比较器CMPl和比较器CMP2的输出均接入逻 辑与门NANDl的输入端，逻辑与门NANDl的输出端作为电池电压与电池温度传感信号EN_ BATDISCHG的输出端。
[0008] 作为具体的技术方案，所述芯片温度传感器由PMOS管PM3~PM5、NMOS管匪1~ 匪2、电阻R3~R4、晶体管Ql~Q2、比较器CMP3组成；PMOS管PM3~PM5各自的S极接电 源VDD，PMOS管PM3的G极接PMOS管PM4的G极及PMOS管PM5的G极，PMOS管PM3的D极 接自身的G极及NMOS管匪3的D极，NMOS管匪3的S极经电阻R3连接晶体管Ql的e极， 晶体管Ql的b极和c极接地；PMOS管PM4的D极接NMOS管NM4的D极，NMOS管NM4的G 极接自身D极及NMOS管NM3的G极，NMOS管NM4的S极连接晶体管Q2的e极，晶体管Q2 的b极和c极接地；PMOS管PM5的D极经电阻R4接地，PMOS管PM5的D极与电阻R4的节 点作为芯片温度检测电压信号Ref_DIET输出端；比较器CMP3的正输入端接电压信号Ref_ DIET，负输入端接入参考电压信号Vref3,输出端作为芯片温度检测判断信号TSEN_EN输出 端。
[0009] 作为具体的技术方案，电池放电控制电路由运算放大器AMPl~AMP2、PMOS管 PMO~PM2、NM0S管NMl~NM2、电阻Rl~R2、模拟二选一选择器AMUX构成；PMOS管PMO~ PM2各自的S极接电源VDD，PMOS管PMO的G极接所述电池电压与电池温度传感信号EN_ BATDISCHG的输出端，D极接PMOS管PMl的D极及NMOS管NMl的D极；PMOS管PMl的G极 接自身D极及PMOS管PM2的G极；PMOS管PM2的D极接NMOS管NM2的D极，PMOS管PM2 的D极与NMOS管匪2的D极的节点作为放电控制信号14的输出端；运算放大器AMPl的正 输入端接参考电压Vref 1，负输入端经电阻Rl接地，电源端接所述电池电压与电池温度传 感信号EN_BATDISCHG的输出端，输出端接NMOS管匪1的G极；NMOS管匪1的S极经电阻 Rl接地；模拟二选一选择器AMUX的两个输入端分别接参考电压Vref2和所述芯片温度检 测电压信号Ref_DIET输出端，控制端接所述芯片温度检测判断信号TSEN_EN输出端，输出 端接运算放大器AMP2的正输入端；运算放大器AMP2的负输入端经电阻R2接地，电源端接 接所述芯片温度检测判断信号TSEN_EN输出端，输出端接NMOS管匪2的G极。
[0010] 作为具体的技术方案，所述放电功率管电路由NMOS管匪5~NM6构成；NMOS管匪5 的D极接入放电控制信号14, S极接地，G极接自身D极及NMOS管NM6的G极；NMOS管NM6 的D极连接电池电芯的输出端，S极接地。
[0011] -种基于上述电池保护电路的电池保护方法，包括：移动电源处于待机时，电池电 压与电池温度传感器持续监测电池电压及电池温度，当电池电芯电压超过一个预设基准 电压Vset且电池温度超过一个预设电池警示温度时，电池放电控制电路启动放电功率管 电路以一设定值的电流经控制芯片内部将电池电芯电量泻放到地；在电池电芯电量泻放到 地的过程中，芯片温度传感器开启并持续监测控制芯片的温度，当控制芯片的温度超过一 预设芯片警示温度时，电池放电控制电路控制放电功率管电路逐渐减少放电电流；若减小 放电电流仍阻止不了控制芯片的温度上升，当超过一预设芯片上限温度时，电池放电控制 电路控制放电功率管电路停止放电，等待控制芯片自身冷却，重新进入放电周期；在芯片放 电期间，检测到电池电芯电压低于所述预设基准电压Vset或电池温度低于所述预设电池 警示温度时，电池放电控制电路控制放电功率管电路停止放电，移动电源恢复待机状态。
[0012] 本发明分析了移动电源在满充电高温环境下存在的不安全因素，通过高温环境下 避免电池电量满充这一途径来解决问题。本发明的有益效果在于：提出一种适用于高温环 境待机的电池保护方案，有效规避该环境下不安全因素，有效的抑制了电池容量衰减和延 长了电池使用寿命且电路简单可靠，方便集成。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明实施例提供的电池保护电路的原理框图。
[0014] 图2为基于图1所示原理框图的电池保护方法的逻辑流程图。