一种充放电过流保护电路及其过流保护方法技术

本发明专利技术提供一充放电过流保护电路及方法，所述电路包括内阻感应模块，在充放电状态时按预设比例感应串行充放电开关管的内阻总和；电压选择模块，连接内阻感应模块，根据电压选通开关切换不同链路与内阻感应模块连接，在充电状态时输出充电检测电压和充电参考电压，在放电状态时输出放电检测电压和放电参考电压；过流信号产生模块，连接电压选择模块，根据输入选通开关切换不同输入，以在充电状态时比较充电检测电压和充电参考电压并根据比较结果产生充电过流保护信号；在放电状态时比较放电检测电压和放电参考电压并根据比较结果产生放电过流保护信号。通过本发明专利技术解决了现有电池保护系统因精密电阻R0的使用所带来的诸多问题。

An over-current protection circuit of charge and discharge and its over-current protection method

【技术实现步骤摘要】
一种充放电过流保护电路及其过流保护方法
本专利技术涉及电池充放电技术，特别是涉及一种充放电过流保护电路及其过流保护方法。
技术介绍
目前电池的应用越来越广泛，从手机、个人穿戴系统、GPS、玩具等便携式设备到需要持续保存数据的煤气表，其市场容量已经达到每月几亿只。而为了防止电池因过大充电电流、过大放电电流等异常状态被损坏，通常需要设置电池过流保护来防止电流异常过大对电池的损坏。现有充放电过流电池保护系统一般如图1所示，主要是由控制IC、外接的放电开关管MD、充电开关管MC以及精度电阻R0来实现；在PK+/PK-端接入充电器给电池正常充电时，MD和MC均处于导通状态，而在控制IC检测到充电电压、电流异常时，将控制MC关断以终止充电；在PK+/PK-端接入负载给电池正常放电时，MD和MC均处于导通状态，而在控制IC检测到放电电压、电流异常时，将控制MD关断以终止放电。为了实现精准的充放电过流保护，现有是在图1所示的电池保护系统中使用R0精密电阻串入整个大电流通路来感应充放电回路中的大电流，此种方法虽然能够实现充放电过流保护，但也直接导致了充放电回路中的阻抗增加、成本增高、集成度差等缺陷。同时，R0精密电阻往往在实际使用中，电阻值非常小，通常为2mΩ，也有客户使用1mΩ电阻，如此小的电阻值对该电阻的焊接工艺和PCB线路板设计要求都大大提高，若焊接异常或设计时考虑不周都会导致该R0精密电阻的接触电阻过大，进而严重影响该精密电阻阻值，导致保护电流的精度不够以及PCB板发热等问题产生。随着便携式设备(如5G手机)大容量、大电流需求，正常的大电流充放电电流值与过流保护阈值之间的差值越来越小；相比过去3G或4G手机，对电池保护系统的安全性和精准性提出了新的更高要求；因此，如何省去精密电阻、在芯片内部集成精准过流保护功能以及低成本实现电池在充电和放电过程中精准充放电过流保护功能是本领域芯片设计技术人员迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种充放电过流保护电路及其过流保护方法，解决现有电池保护系统因精密电阻R0的使用所带来的诸多问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种充放电过流保护电路，所述充放电过流保护电路包括：内阻感应模块，连接于电池保护系统中串联的充电开关管和放电开关管的两端，用于在电池处于充电状态时，按预设比例感应串行的所述充电开关管和所述放电开关管的内阻总和；在所述电池处于放电状态时，按预设比例感应串行的所述充电开关管和所述放电开关管的内阻总和；电压选择模块，连接于所述内阻感应模块，用于根据电压选通开关切换不同链路与所述内阻感应模块连接，以在所述电池处于充电状态时输出充电检测电压和充电参考电压，在所述电池处于放电状态时输出放电检测电压和放电参考电压，其中所述充电检测电压为充电电流流经串行的充电开关管和放电开关管时产生的电压，所述充电参考电压为第一偏置电流流经所述内阻感应模块时产生的电压与电池充放电负极端的电压总和，所述放电检测电压为放电电流流经串行的充电开关管和放电开关管时产生的电压，所述放电参考电压为第二偏置电流流经所述内阻感应模块时产生的电压；过流信号产生模块，连接于所述电压选择模块，用于根据输入选通开关切换不同输入，以在所述电池处于充电状态时，比较所述充电检测电压和所述充电参考电压，并在所述充电检测电压不小于所述充电参考电压时产生充电过流保护信号；在所述电池处于放电状态时，比较所述放电检测电压和所述放电参考电压，并在所述放电检测电压不小于所述放电参考电压时产生放电过流保护信号。可选地，所述内阻感应模块包括：连接于所述充电开关管的N个串联的充电内阻感应管及连接于所述放电开关管的M个串联的放电内阻感应管，且所述充电内阻感应管和所述放电内阻感应管串联；其中所述充电内阻感应管与所述充电开关管的宽度尺寸比例为1/K1，所述放电内阻感应管与所述放电开关管的宽度尺寸比例为1/K2，N、M、K1、K2均为大于等于1的正数。可选地，所述充电内阻感应管和所述放电内阻感应管的数量相同。可选地，所述充电内阻感应管与所述充电开关管的宽度尺寸比例和所述放电内阻感应管与所述放电开关管的宽度尺寸比例相同。可选地，所述电压选择模块包括：第一电压选通开关、第二电压选通开关、第一偏置电流源及第二偏置电流源，其中所述第一电压选通开关的固定端连接于所述内阻感应模块，所述第一电压选通开关的第一选通端连接于所述第一偏置电流源的一端，同时作为所述电压选择模块的第一输出端以输出所述充电参考电压，所述第一电压选通开关的第二选通端接地，同时作为所述电压选择模块的第二输出端以输出所述充电检测电压，所述第一偏置电流源的另一端接地，所述第二电压选通开关的固定端连接于所述内阻感应模块，所述第二电压选通开关的第一选通端连接于所述第二偏置电流源的一端，同时作为所述电压选择模块的第三输出端以输出所述放电参考电压，所述第二电压选通开关的第二选通端连接于电池充放电负极端，同时作为所述电压选择模块的第四输出端以输出所述放电检测电压，所述第二偏置电流源的另一端接地。可选地，所述过流信号产生模块包括：第一输入选通开关、第二输入选通开关及比较器，其中所述第一输入选通开关的固定端连接于所述比较器的第一输入端，所述第一输入选通开关的第一选通端连接于所述电压选择模块的第二输出端，所述第一输入选通开关的第二选通端连接于所述电压选择模块的第三输出端，所述第二输入选通开关的固定端连接于所述比较器的第二输入端，所述第二输入选通开关的第一选通端连接于所述电压选择模块的第一输出端，所述第二输入选通开关的第二选通端连接于所述电压选择模块的第四输出端，所述比较器的输出端作为所述过流信号产生模块的输出端。本专利技术还提供了一种利用如上所述充放电过流保护电路实现的充放电过流保护方法，所述充放电过流保护方法包括：在电池处于充电状态时，所述内阻感应模块按预设比例感应串行的所述充电开关管和所述放电开关管的内阻总和，所述电压选择模块基于电压选通开关进行链路切换以输出所述充电检测电压和所述充电参考电压，所述过流信号产生模块基于输入选通开关进行输入信号切换，以比较所述充电检测电压和所述充电参考电压，并在所述充电检测电压不小于所述充电参考电压时产生充电过流保护信号；在电池处于放电状态时，所述内阻感应模块按预设比例感应串行的所述充电开关管和所述放电开关管的内阻总和，所述电压选择模块基于电压选通开关进行链路切换以输出所述放电检测电压和所述放电参考电压，所述过流信号产生模块基于输入选通开关进行输入信号切换，以比较所述放电检测电压和所述放电参考电压，并在所述放电检测电压不小于所述放电参考电压时产生放电过流保护信号。可选地，在所述电池处于充、放电状态时，所述内阻感应模块感应的内阻总和Ron_sns＝N*Ron_MCsns+M*Ron_MDsns＝N*K1*Ron_MC+M*K2*Ron_MD；其中N为充电内阻感应管的个数，M为放电内阻感应管的个数，Ron_MCsns为单个充电内阻感应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充放电过流保护电路，其特征在于，所述充放电过流保护电路包括：/n内阻感应模块，连接于电池保护系统中串联的充电开关管和放电开关管的两端，用于在电池处于充电状态时，按预设比例感应串行的所述充电开关管和所述放电开关管的内阻总和；在所述电池处于放电状态时，按预设比例感应串行的所述充电开关管和所述放电开关管的内阻总和；/n电压选择模块，连接于所述内阻感应模块，用于根据电压选通开关切换不同链路与所述内阻感应模块连接，以在所述电池处于充电状态时输出充电检测电压和充电参考电压，在所述电池处于放电状态时输出放电检测电压和放电参考电压，其中所述充电检测电压为充电电流流经串行的充电开关管和放电开关管时产生的电压，所述充电参考电压为第一偏置电流流经所述内阻感应模块时产生的电压与电池充放电负极端的电压总和，所述放电检测电压为放电电流流经串行的充电开关管和放电开关管时产生的电压，所述放电参考电压为第二偏置电流流经所述内阻感应模块时产生的电压；/n过流信号产生模块，连接于所述电压选择模块，用于根据输入选通开关切换不同输入，以在所述电池处于充电状态时，比较所述充电检测电压和所述充电参考电压，并在所述充电检测电压不小于所述充电参考电压时产生充电过流保护信号；在所述电池处于放电状态时，比较所述放电检测电压和所述放电参考电压，并在所述放电检测电压不小于所述放电参考电压时产生放电过流保护信号。/n...

【技术特征摘要】
1.一种充放电过流保护电路，其特征在于，所述充放电过流保护电路包括：
内阻感应模块，连接于电池保护系统中串联的充电开关管和放电开关管的两端，用于在电池处于充电状态时，按预设比例感应串行的所述充电开关管和所述放电开关管的内阻总和；在所述电池处于放电状态时，按预设比例感应串行的所述充电开关管和所述放电开关管的内阻总和；
电压选择模块，连接于所述内阻感应模块，用于根据电压选通开关切换不同链路与所述内阻感应模块连接，以在所述电池处于充电状态时输出充电检测电压和充电参考电压，在所述电池处于放电状态时输出放电检测电压和放电参考电压，其中所述充电检测电压为充电电流流经串行的充电开关管和放电开关管时产生的电压，所述充电参考电压为第一偏置电流流经所述内阻感应模块时产生的电压与电池充放电负极端的电压总和，所述放电检测电压为放电电流流经串行的充电开关管和放电开关管时产生的电压，所述放电参考电压为第二偏置电流流经所述内阻感应模块时产生的电压；
过流信号产生模块，连接于所述电压选择模块，用于根据输入选通开关切换不同输入，以在所述电池处于充电状态时，比较所述充电检测电压和所述充电参考电压，并在所述充电检测电压不小于所述充电参考电压时产生充电过流保护信号；在所述电池处于放电状态时，比较所述放电检测电压和所述放电参考电压，并在所述放电检测电压不小于所述放电参考电压时产生放电过流保护信号。


2.根据权利要求1所述的充放电过流保护电路，其特征在于，所述内阻感应模块包括：连接于所述充电开关管的N个串联的充电内阻感应管及连接于所述放电开关管的M个串联的放电内阻感应管，且所述充电内阻感应管和所述放电内阻感应管串联；其中所述充电内阻感应管与所述充电开关管的宽度尺寸比例为1/K1，所述放电内阻感应管与所述放电开关管的宽度尺寸比例为1/K2，N、M、K1、K2均为大于等于1的正数。


3.根据权利要求2所述的充放电过流保护电路，其特征在于，所述充电内阻感应管和所述放电内阻感应管的数量相同。


4.根据权利要求3所述的充放电过流保护电路，其特征在于，所述充电内阻感应管与所述充电开关管的宽度尺寸比例和所述放电内阻感应管与所述放电开关管的宽度尺寸比例相同。


5.根据权利要求1所述的充放电过流保护电路，其特征在于，所述电压选择模块包括：第一电压选通开关、第二电压选通开关、第一偏置电流源及第二偏置电流源，其中所述第一电压选通开关的固定端连接于所述内阻感应模块，所述第一电压选通开关的第一选通端连接于所述第一偏置电流源的一端，同时作为所述电压选择模块的第一输出端以输出所述充电参考电压，所述第一电压选通开关的第二选通端接地，同时作为所述电压选择模块的第二输出端以输出所述充电检测电压，所述第一偏置电流源的另一端接地，所述第二电压选通开关的固定端连接于所述内阻感应模块，所述第二电压选通开关的第一选通端连接于所述第二偏置电流源的一端，同时作为所述电压选择模块的第三输出端以输出所述放电参考电压，所述第二电压选通开关的第二选通端连接于电池充放电负极端，同时作为所述电压选择模块的第四输出端以输出所述放电检测电压，所述第二偏置电流源的另一端接地。


6.根据权利要求1所述的充放电过流保护电路，其特征在于，所述过流信号产生模块包括：第一输入选通开关、第二输入选通开关及比较器，其中所述第一输入选通开关的固定端连接于所述比较器的第一输入端，所述第一输入选通开关的第一选通端连接于所述电压选择模块的第二输出端，所述第一输入选通开关的第二选通端连接于所述电压选择模块的第三输出端，所述第二输入选通开关的固定端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖川，谢锋民，
申请(专利权)人：上海汇瑞半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31