一种充放电过流保护电路制造技术

本实用新型专利技术提供一充放电过流保护电路，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。通过本实用新型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。

A kind of over current protection circuit of charge and discharge

【技术实现步骤摘要】
一种充放电过流保护电路
本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。
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，本技术的目的在于提供一种充放电过流保护电路，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。如上所述，本技术的一种充放电过流保护电路，可同时对电池充电过程及放电过程中的电流进行检测，实现充电过程及放电过程中的过流保护；在电流检测过程中，本技术利用电池保护系统的工作原理及其自身特点(即在大电流应用时，电池保护系统中串联的充电开关管和放电开关管始终处于同时导通状态)，将串联的充电开关管和放电开关管作为一个整体进行电流检测，同时使用串联的充电内阻感应管和放电内阻感应管组成的内阻感应模块准确地感应集成在同一晶圆上的串行充、放电开关管因驱动电压、温度以及工艺变动等因素导致的不同内阻，并用预先设定的准确的内置偏置电流流经该内阻感应模块产生参考电压以作为过流检测的比对电压，从而成倍地提升检测电压的幅度，便于实现更高精度电流检测的要求；同时，通过在充放电两个状态里使用同一内阻感应模块，通过开关切换和简单逻辑控制，实现充放电两个状态的电流检测保护，大大节省了内阻感应模块占用的芯片面积；而且本技术使用内阻感应来代替电流感应，进一步简化设计，节省成本。而且，在实际应用中，本技术所述充放电过流保护电路的内阻感应模块、电压选择模块及过流信号产生模块可与电池保护系统中的充放电开关管集成在同一晶圆上，从而缩小PCB的占用空间，提高系统集成度，进而提升电池保护系统的生产效率。由此可见，本技术所述充放电过流保护电本文档来自技高网...

【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...

【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：新型
国别省市：上海;31