一种多节锂电池电压检测及保护电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种多节锂电池电压检测及保护电路，包括锂电池组、电压检测电路、保护电路，锂电池组由m（m≥2）节锂电池串联而成，电压检测电路包括m条电压检测支路，锂电池和电压检测支路分为n（1≤n≤m）级，第n级锂电池的负极端连接第n‑1级锂电池的正极端，第一级锂电池的负极端接地，第一级电压检测支路的输入端连接在第一级锂电池的正极端，第k（2≤k≤m）级电压检测支路的输入端分别连接在第k（2≤k≤m）级锂电池的正极端和负极端，每一级电压检测支路的输出端连接保护电路的输入端，保护电路的输出端引出作为锂电池组的保护输出端。本实用新型专利技术的电路结构简单，可对锂电池组中的每节锂电池进行绝对电压检测及欠压和过压保护。

A Voltage Detection and Protection Circuit for Multiple Lithium Batteries

The utility model relates to a multi-section voltage detection and protection circuit for lithium batteries, including a lithium battery pack, a voltage detection circuit and a protection circuit. The lithium battery pack is composed of M (m < 2) lithium batteries in series. The voltage detection circuit includes m voltage detection branches. The lithium battery and the voltage detection branch are divided into n (1 < n < m) levels, and the negative extreme of the N-level lithium battery is connected to the N 1 level lithium battery. The input of the first stage voltage detection branch is connected to the positive end of the first stage lithium battery. The input of the first stage voltage detection branch is connected to the positive end of the first stage lithium battery. The input end of the second stage voltage detection branch is connected to the positive end and the negative end of the second stage lithium battery respectively. The output end of each stage voltage detection branch is connected to the input end of the protection circuit to protect the transmission of the circuit. The outlet leads out as the protective output terminal of the lithium battery pack. The circuit of the utility model has simple structure, and can detect absolute voltage of each lithium battery in the lithium battery pack, and protect under-voltage and over-voltage.

【技术实现步骤摘要】
一种多节锂电池电压检测及保护电路
本技术涉及集成电路设计
，尤其涉及一种多节锂电池的电压检测和保护电路。
技术介绍
目前采用锂电池供电的设备越来越多，相比于插电式设备，锂电池供电的设备极大地提高了设备的便携性。但锂电池也有一个缺点，通常单节锂电池的电压小于4.3V，如果用电设备需要更高的电源电压时，就必须将多节锂电池串联起来使用，此时如何准确地检测和保护这一串锂电池是需要解决的难题。附图1中给出了多节锂电池串联的电路（以4节锂电池串联为例），串联电池组的最终输出电压为所有单节电池（Battery1~Battery4）的电压之和，即：V_OUT=Vbat1+Vbat2+Vbat3+Vbat4，其中，Vbat1~Vbat4分别是锂电池Battery1~Battery4的电池电压。该电路中，第1节电池Batttery1正负极两端的电压分别为Vbat1和0V，第2节电池Batttery2正负极两端的电压分别为Vbat1+Vbat2和Vbat1，第3节电池Batttery3正负极两端的电压分别为Vbat1+Vbat2+Vbat3和Vbat1+Vbat2，第4节电池Batttery2正负极两端的电压分别为Vbat1+Vbat2+Vbat3+Vbat4和Vbat1+Vbat2+Vbat3。针对上述的4节锂电池组的欠压和过压保护电路分别如图2和3所示，在图2的欠压保护电路中，VREF_UV为固定基准电压，连接到比较器COMP的同相输入端；UV_detect为锂电池检测电压，连接到比较器COMP的反相输入端；UV_protect为欠压保护电路的输出信号，当锂电池的检测电压UV_detect低于固定基准电压VREF_UV时，UV_protect输出高电平并用来关断电池组的放电通路，以保护锂电池的安全。在图3的过压保护电路中，VREF_OV为固定基准电压，连接到比较器COMP的反相输入端；OV_detect为锂电池检测电压，连接到比较器COMP的同相输入端；OV_protect为过压保护电路的输出信号，当锂电池的检测电压OV_detect高于固定基准电压VREF_OV时，OV_protect输出高电平并用来关断电池组的充电通路，以保护锂电池的安全。然而，上述的欠压检测电压UV_detect和过压检测电压OV_detect电压都是检测每一节锂电池的绝对电压，而图1的串联电池组中只能得到各级锂电池串联电压的累加值。如何将累加的电池电压转换成每一节锂电池的绝对电压是亟需要解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多节锂电池电压检测及保护电路，用于对锂电池组中的每节锂电池进行绝对电压检测及欠压和过压保护。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为，一种多节锂电池电压检测及保护电路，包括锂电池组、电压检测电路、保护电路，锂电池组由m（m≥2）节锂电池串联而成，电压检测电路包括m条电压检测支路，电压检测支路的数量与锂电池的节数保持一致，锂电池和电压检测支路分为n（1≤n≤m）级，第n级锂电池的负极端连接第n-1级锂电池的正极端，第一级锂电池的负极端接地，第一级电压检测支路的输入端连接在第一级锂电池的正极端，第k（2≤k≤m）级电压检测支路的输入端分别连接在第k（2≤k≤m）级锂电池的正极端和负极端，每一级电压检测支路的输出端连接保护电路的输入端，保护电路的输出端引出作为锂电池组的保护输出端。作为本技术的一种改进，所述保护电路包括过压保护电路和欠压保护电路，每一级电压检测支路的输出端包括第一检测电压输出端和第二检测电压输出端，第一检测电压输出端连接过压保护电路的输入端，第二检测电压输出端连接欠压保护电路的输入端，过压保护电路和欠压保护电路的输出端分别引出作为锂电池组的过压保护输出端和欠压保护输出端。作为本技术的一种改进，第一级电压检测支路包括第一比较器、第一MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻，第一比较器的反相输入端连接第一级锂电池的正极端，同相输入端连接第一MOS管的源极，第一比较器的输出端连接第一MOS管的栅极，第一MOS管的漏极连接电源，第一电阻、第二电阻和第三电阻依次串联连接，第一电阻的一端接地，第三电阻的一端连接第一MOS管的源极，在第二电阻和第三电阻的连接点引出支路作为第一检测电压输出端，在第一电阻和第二电阻的连接点引出支路作为第二检测电压输出端，第二至第m级电压检测支路均包括第二比较器、第二MOS管、第四电阻、第五电阻、第六电阻，第二比较器的同相输入端连接第k级锂电池的负极端，反相输入端连接第二MOS管的源极，第二比较器的输出端连接第二MOS管的栅极，第二MOS管的漏极连接第五电阻的一端，第四电阻与第五电阻串联连接，第四电阻的一端接地，第六电阻的一端连接第二MOS管的源极，第六电阻的另一端连接第k级锂电池的正极端，在第二MOS管的漏极和第五电阻的连接点引出支路作为第一检测电压输出端，在第四电阻和第五电阻的连接点引出支路作为第二检测电压输出端。作为本技术的一种改进，所述过压保护电路包括第一多输入比较器，第一检测电压输出端连接第一多输入比较器的同相输入端，同相输入端的个数与锂电池组中的锂电池节数相对应，即同相输入端的个数为m，第一多输入比较器的反相输入端连接过压基准电压，第一多输入比较器的输出端引出作为过压保护输出端。作为本技术的一种改进，所述欠压保护电路包括第二多输入比较器，第二检测电压输出端连接第二多输入比较器的反相输入端，反相输入端的个数与锂电池组中的锂电池节数相对应，即反相输入端的个数为m，第二多输入比较器的同相输入端连接欠压基准电压，第二多输入比较器的输出端引出作为欠压保护输出端。作为本技术的一种改进，所述第一MOS管采用N型MOS管，所述第二MOS管采用P型MOS管。作为本技术的一种改进，所述第一电阻、第二电阻、第四电阻、第五电阻采用相同阻值的电阻，第三电阻的阻值是第一电阻阻值的0.5倍，第六电阻的阻值是第四电阻阻值的2.5倍。作为本技术的一种改进，所述第一电阻取值范围为100KΩ~10MΩ。作为本技术的一种改进，所述第一MOS管和第二MOS管均采用CMOS晶体管。作为本技术的一种改进，当任意一个或多个第一多输入比较器的同相输入端输入电压比其反相输入端的过压基准电压低时，第一多输入比较器输出高电平，当任意一个或多个第二多输入比较器的同相输入端输入电压比其反相输入端的欠压基准电压低时，第二多输入比较器输出高电平。相对于现有技术，本技术所提出的多节锂电池电压检测及保护电路的电路结构简单，器件少，制作成本低，电压检测支路与锂电池的节数一一对应，可对每节锂电池的绝对电压进行检测并实施精确地过压和欠压保护，且电压检测计算电路所采用的算法简单，计算准确且一致性好，由于在保护电路中采用多输入级比较器，多输入端到输出端响应速度快。附图说明图1为多节锂电池串联的电路图。图2为现有多节锂电池组所采用的欠压保护电路图。图3为现有多节锂电池组所采用的过压保护电路图。图4为本技术所提出的多节锂电池电压检测及保护电路的结构框图。图5为本技术较佳实施例的多节锂电池组的电池电压检测电路图。图6为本技术较佳实施例的多节锂电池组的过压保护电路图。图7为本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多节锂电池电压检测及保护电路，其特征在于：包括锂电池组、电压检测电路、保护电路，锂电池组由m（m≥2）节锂电池串联而成，电压检测电路包括m条电压检测支路，电压检测支路的数量与锂电池的节数保持一致，锂电池和电压检测支路分为n（1≤n≤m）级，第n级锂电池的负极端连接第n‑1级锂电池的正极端，第一级锂电池的负极端接地，第一级电压检测支路的输入端连接在第一级锂电池的正极端，第k（2≤k≤m）级电压检测支路的输入端分别连接在第k（2≤k≤m）级锂电池的正极端和负极端，每一级电压检测支路的输出端连接保护电路的输入端，保护电路的输出端引出作为锂电池组的保护输出端。

【技术特征摘要】
1.一种多节锂电池电压检测及保护电路，其特征在于：包括锂电池组、电压检测电路、保护电路，锂电池组由m（m≥2）节锂电池串联而成，电压检测电路包括m条电压检测支路，电压检测支路的数量与锂电池的节数保持一致，锂电池和电压检测支路分为n（1≤n≤m）级，第n级锂电池的负极端连接第n-1级锂电池的正极端，第一级锂电池的负极端接地，第一级电压检测支路的输入端连接在第一级锂电池的正极端，第k（2≤k≤m）级电压检测支路的输入端分别连接在第k（2≤k≤m）级锂电池的正极端和负极端，每一级电压检测支路的输出端连接保护电路的输入端，保护电路的输出端引出作为锂电池组的保护输出端。2.如权利要求1所述的一种多节锂电池电压检测及保护电路，其特征在于，所述保护电路包括过压保护电路和欠压保护电路，每一级电压检测支路的输出端包括第一检测电压输出端和第二检测电压输出端，第一检测电压输出端连接过压保护电路的输入端，第二检测电压输出端连接欠压保护电路的输入端，过压保护电路和欠压保护电路的输出端分别引出作为锂电池组的过压保护输出端和欠压保护输出端。3.如权利要求2所述的一种多节锂电池电压检测及保护电路，其特征在于，第一级电压检测支路包括第一比较器、第一MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻，第一比较器的反相输入端连接第一级锂电池的正极端，同相输入端连接第一MOS管的源极，第一比较器的输出端连接第一MOS管的栅极，第一MOS管的漏极连接电源，第一电阻、第二电阻和第三电阻依次串联连接，第一电阻的一端接地，第三电阻的一端连接第一MOS管的源极，在第二电阻和第三电阻的连接点引出支路作为第一检测电压输出端，在第一电阻和第二电阻的连接点引出支路作为第二检测电压输出端，第二至第m级电压检测支路均包括第二比较器、第二MOS管、第四电阻、第五电阻、第六电阻，第二比较器的同相输入端连接第k级锂电池的负极端，反相输入端连接第二MOS管的源极，第二比较器的输出端连接第二MOS管的栅极，第二MOS管的漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，张胜，谭在超，丁国华，罗寅，张玉明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，苏州锴威特半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61