一種鋰電池保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種保護(hù)電路，具體是一種鋰電池保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展，像手機(jī)、筆記本電腦、MP3播放器、PDA、掌上游戲機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等便攜式設(shè)備已越來(lái)越普及，這類(lèi)產(chǎn)品中有許多是采用鋰電池供電。
[0003]由于鋰離子電池的化學(xué)特性，在正常使用過(guò)程中，其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng)，但在某些條件下，如對(duì)其過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng)，該副反應(yīng)加劇后，會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命，并可能產(chǎn)生大量氣體，使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問(wèn)題，因此鋰離子電池都需要一個(gè)保護(hù)電路，用于對(duì)電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對(duì)電池發(fā)生損害。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種鋰電池保護(hù)電路，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種鋰電池保護(hù)電路，包括芯片U1、熔斷器FA1、電阻R1、二極管D1、電容C1、帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI和帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2，所述電阻R1 —端分別連接電源VCC、二極管D1負(fù)極和熔斷器FA1，熔斷器FA1另一端連接鋰電池E正極，鋰電池E負(fù)極分別連接二極管D1正極、電容C1、芯片U1引腳6、電容C3、電容C2和帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI的S極，芯片U1引腳5分別連接電容C1另一端和電阻R1另一端，芯片U1引腳1連接帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI的G極，芯片U1引腳2分別連接電容C2另一端和電阻R2，電阻R2另一端連接帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2的S極，帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2的G極連接芯片U1引腳3，帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2的D極連接帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI的D極，所述芯片U1型號(hào)為R5421。
[0007]作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案:所述二極管D1為穩(wěn)壓二極管。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型鋰電池保護(hù)電路電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，體積小，保護(hù)全面，非常適合推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為鋰電池保護(hù)電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0011]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中，一種鋰電池保護(hù)電路，包括芯片U1、熔斷器FA1、電阻R1、二極管D1、電容C1、帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI和帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2，電阻R1 —端分別連接電源VCC、二極管D1負(fù)極和熔斷器FA1，熔斷器FA1另一端連接鋰電池E正極，鋰電池E負(fù)極分別連接二極管D1正極、電容C1、芯片U1引腳6、電容C3、電容C2和帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI的S極，芯片U1引腳5分別連接電容C1另一端和電阻R1另一端，芯片U1引腳1連接帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI的G極，芯片U1引腳2分別連接電容C2另一端和電阻R2，電阻R2另一端連接帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2的S極，帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2的G極連接芯片U1引腳3，帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2的D極連接帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI的D極，芯片U1型號(hào)為 R5421。
[0012]二極管D1為穩(wěn)壓二極管。
[0013]本實(shí)用新型的工作原理是:請(qǐng)參閱圖1，芯片U1引腳1即為D0腳，芯片U1引腳3即為C0腳，在正常狀態(tài)下電路中U1的C0與D0腳都輸出高電壓，兩個(gè)帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V1、V2都處于導(dǎo)通狀態(tài)，鋰電池E可以自由地進(jìn)行充電和放電，由于帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI和V2的導(dǎo)通阻抗很小，通常小于30毫歐，因此其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的性能影響很小，此狀態(tài)下保護(hù)電路的消耗電流為μ A級(jí)，通常小于7 μΑ。
[0014]鋰電池Ε要求的充電方式為恒流/恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過(guò)程，電壓會(huì)上升到4.2V(根據(jù)正極材料不同，有的鋰電池要求恒壓值為4.1V)，轉(zhuǎn)為恒壓充電，直至電流越來(lái)越小。
[0015]鋰電池Ε在被充電過(guò)程中，如果充電器電路失去控制，會(huì)使鋰電池Ε電壓超過(guò)4.2V后繼續(xù)恒流充電，此時(shí)鋰電池Ε電壓仍會(huì)繼續(xù)上升，當(dāng)鋰電池Ε電壓被充電至超過(guò)4.3V時(shí)，鋰電池Ε的化學(xué)副反應(yīng)將加劇，會(huì)導(dǎo)致鋰電池Ε損壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題。
[0016]在本實(shí)用新型電路中，當(dāng)U1檢測(cè)到鋰電池Ε電壓達(dá)到4.28V(該值由U1決定)時(shí)，其C0腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了充電回路，使充電器無(wú)法再對(duì)鋰電池E進(jìn)行充電，起到過(guò)充電保護(hù)作用。而此時(shí)由于V2自帶的二極管的存在，鋰電池E可以通過(guò)該二極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電。
[0017]在U1檢測(cè)到鋰電池E電壓超過(guò)4.28V至發(fā)出關(guān)斷V2信號(hào)之間，還有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定，通常設(shè)為1秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。
[0018]鋰電池E在對(duì)外部負(fù)載放電過(guò)程中，其電壓會(huì)隨著放電過(guò)程逐漸降低，當(dāng)鋰電池E電壓降至2.5V時(shí)，其容量已被完全放光，此時(shí)如果讓鋰電池E繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電，將造成鋰電池E的永久性損壞。
[0019]在鋰電池E放電過(guò)程中，當(dāng)U1檢測(cè)到鋰電池E電壓低于2.3V(該值由U1決定時(shí)，其D0腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷海筕I =由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放電回路，使鋰電池E無(wú)法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，起到過(guò)放電保護(hù)作用。而此時(shí)由于VI自帶的體二極管的存在，充電器可以通過(guò)該二極管對(duì)鋰電池E進(jìn)行充電。
[0020]由于在過(guò)放電保護(hù)狀態(tài)下鋰電池E電壓不能再降低，因此要求保護(hù)電路的消耗電流極小，此時(shí)U1會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于0.1 μ A。
[0021]在U1檢測(cè)到鋰電池Ε電壓低于2.3V至發(fā)出關(guān)斷VI信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定，通常設(shè)為100毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。
[0022]由于鋰離子鋰電池E的化學(xué)特性，鋰電池E生產(chǎn)廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過(guò)2C(C =鋰電池E容量/小時(shí))，當(dāng)鋰電池E超過(guò)2C電流放電時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致鋰電池E的永久性損壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題。
[0023]鋰電池E在對(duì)負(fù)載正常放電過(guò)程中，放電電流在經(jīng)過(guò)串聯(lián)的2個(gè)帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI和V2時(shí)，由于帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通阻抗，會(huì)在其兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓值U=I*RDS*2，RDS為單個(gè)帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通阻抗，U1引腳2對(duì)該電壓值進(jìn)行檢測(cè)，若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓?，使回路電流增大，?dāng)回路電流大到使u>0.1V(該值由U1決定)時(shí)，其D0腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使VI由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到過(guò)電流保護(hù)作用。
[0024]在U1檢測(cè)到過(guò)電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷VI信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由C3決定，通常為13毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。
[0025]在上述控制過(guò)程中可知，其過(guò)電流檢測(cè)值大小不僅取決于U1的控制值，還取決于帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通阻抗，當(dāng)帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通阻抗越大時(shí)，對(duì)同樣的U1，其過(guò)電流保護(hù)值越小。
[0026]鋰電池E在對(duì)負(fù)載放電過(guò)程中，若回路電流大到使U>0.9V(該值由U1決定)時(shí)，U1則判斷為負(fù)載短路，其D0腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使VI由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷放電回路，起到短路保護(hù)作用。短路保護(hù)的延時(shí)時(shí)間極短，通常小于7微秒。其工作原理與過(guò)電流保護(hù)類(lèi)似，只是判斷方法不同，保護(hù)延時(shí)時(shí)間也不一樣。
[0027]以上詳細(xì)闡述了單節(jié)鋰離子鋰電池E保護(hù)電路的工作原理，多節(jié)串聯(lián)鋰離子鋰電池E的保護(hù)原理與之類(lèi)似，在此不再贅述。
[0028]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0029]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋰電池保護(hù)電路，包括芯片U1、熔斷器FA1、電阻R1、二極管D1、電容C1、帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI和帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2，其特征在于，所述電阻R1 —端分別連接電源VCC、二極管D1負(fù)極和熔斷器FA1，熔斷器FA1另一端連接鋰電池E正極，鋰電池E負(fù)極分別連接二極管D1正極、電容C1、芯片U1引腳6、電容C3、電容C2和帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI的S極，芯片U1引腳5分別連接電容C1另一端和電阻R1另一端，芯片U1引腳1連接帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI的G極，芯片U1引腳2分別連接電容C2另一端和電阻R2，電阻R2另一端連接帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2的S極，帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2的G極連接芯片U1引腳3，帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2的D極連接帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管VI的D極，所述芯片U1型號(hào)為R5421。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池保護(hù)電路，其特征在于，所述二極管D1為穩(wěn)壓二極管。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋰電池保護(hù)電路，包括芯片U1、熔斷器FA1、電阻R1、二極管D1、電容C1、帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V1和帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V2，電阻R1一端分別連接電源VCC、二極管D1負(fù)極和熔斷器FA1，熔斷器FA1另一端連接鋰電池E正極，鋰電池E負(fù)極分別連接二極管D1正極、電容C1、芯片U1引腳6、電容C3、電容C2和帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V1的S極，芯片U1引腳5分別連接電容C1另一端和電阻R1另一端，芯片U1引腳1連接帶阻尼的場(chǎng)效應(yīng)管V1的G極。本實(shí)用新型鋰電池保護(hù)電路電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，體積小，保護(hù)全面，非常適合推廣使用。
【IPC分類(lèi)】H02H7/18, H01M10/42
【公開(kāi)號(hào)】CN205051339
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520851039
【發(fā)明人】鄒小輝
【申請(qǐng)人】鄒小輝
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日