鋰電池防爆電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池防爆電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋰電池憑借其卓越的性能被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品，鋰電池的電池容量不斷增大，體積不斷減小，但鋰電池易燃易爆帶來的電池安全性問題也越來越引起人們的關(guān)注，尤其是應(yīng)用于易燃易爆環(huán)境中使用的電子設(shè)備時的場景。
[0003]現(xiàn)有的用于鋰電池充放電管理的基本保護電路的短路電流較大(達幾十安培)，短路保護響應(yīng)時間較長(100微妙以上)，無法達到本安防爆短路電壓/電流在12V/5A以下的標準；因此，現(xiàn)有的鋰電池?zé)o法應(yīng)用于煤礦、石油、化工及紡織等易燃易爆場景。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型實施例提供一種鋰電池防爆電路，能夠精確、快速地進行短路保護。
[0005]本實用新型實施例提供一種鋰電池防爆電路，包括:至少一級短路保護電路，各級所述短路保護電路為級聯(lián)關(guān)系；其中，每級所述短路保護電路包括:穩(wěn)壓管、三極管、場效應(yīng)管、吸收電容、加速電容、限流電阻、驅(qū)動電阻、第一偏置電阻、恢復(fù)電阻、吸收電阻、第二偏置電阻、阻尼電阻及檢測電阻；
[0006]其中，所述限流電阻的第一端和所述驅(qū)動電阻的第一端都連接至本級短路保護電路的輸入正極端和所述本級短路保護電路的輸出正極端，所述限流電阻的第二端連接所述穩(wěn)壓管的負端和所述第一偏置電阻的第一端，所述穩(wěn)壓管的正端、所述恢復(fù)電阻的第一端、所述吸收電阻的第一端、所述三極管的發(fā)射極和所述場效應(yīng)管的源極連接至所述本級短路保護電路的輸入負極端，所述三極管的基極連接至所述第一偏置電阻的第二端、所述第二偏置電阻的第一端和所述加速電容的第一端，所述驅(qū)動電阻的第二端分別連接至所述阻尼電阻的第一端和所述場效應(yīng)管的柵極，所述阻尼電阻的第二端連接至所述三極管的集電極，所述吸收電阻的第二端連接所述吸收電容的第一端，所述場效應(yīng)管的漏極分別連接至所述吸收電容的第二端、所述恢復(fù)電阻的第二端及所述檢測電阻的第一端，所述檢測電阻的第二端分別連接至所述第二偏置電阻的第二端、所述加速電容的第二端和所述本級短路保護電路的輸出負極端。
[0007]可選地，所述至少一級短路保護電路包括:第一級短路保護電路和第二級短路保護電路；其中，所述第一級短路保護電路的輸出正極端連接所述第二級短路保護電路的輸入正極端，所述第一級短路保護電路的輸出負極端連接所述第二級短路保護電路的輸入負極端。
[0008]可選地，所述鋰電池防爆電路還包括:用于管理鋰電池充放電的基本保護電路；其中，所述基本保護電路的輸出正極端連接所述第一級短路保護電路的輸入正極端，所述基本保護電路的輸出負極端連接所述第一級短路保護電路的輸入負極端。
[0009]可選地，所述三極管為NPN型三極管，所述場效應(yīng)管為N型場效應(yīng)管。
[0010]可選地，所述三極管為PNP型三極管，所述場效應(yīng)管為P型場效應(yīng)管。
[0011]可選地，所述場效應(yīng)管為金屬氧化層半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOSFET。
[0012]本實用新型的鋰電池防爆電路中通過穩(wěn)壓電路為三極管的基極施加正向偏置電壓，當負載短路時，所述正向偏置電壓疊加短路電流在檢測電阻上產(chǎn)生的壓降促使三極管迅速導(dǎo)通，進而使場效應(yīng)管立即關(guān)斷，從而能夠精確、快速地進行短路保護，并且短路能量滿足本安防爆電路的標準要求，從而采用本實施例的鋰電池防爆電路的鋰電池亦可應(yīng)用于煤礦、石油、化工及紡織等易燃易爆場景。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本實用新型鋰電池防爆電路實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2A為本實用新型鋰電池防爆電路實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0016]圖2B為本實用新型鋰電池防爆電路實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖二。
【具體實施方式】
[0017]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0018]圖1為本實用新型鋰電池防爆電路實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實施例的鋰電池防爆電路包括:至少一級短路保護電路，各級所述短路保護電路為級聯(lián)關(guān)系(圖1以包括一級短路保護電路為例)；其中，每級所述短路保護電路包括:穩(wěn)壓管D1、三極管Q1、場效應(yīng)管Q2、吸收電容C2、加速電容Cl、限流電阻R1、驅(qū)動電阻R2、第一偏置電阻R3、恢復(fù)電阻R4、吸收電阻R5、第二偏置電阻R6、阻尼電阻R7及檢測電阻R8 ;其中，所述限流電阻Rl的第一端和所述驅(qū)動電阻R2的第一端都連接至本級短路保護電路的輸入正極端(V+)和所述本級短路保護電路的輸出正極端(P+)，所述限流電阻Rl的第二端連接所述穩(wěn)壓管Dl的負端和所述第一偏置電阻R3的第一端，所述穩(wěn)壓管Dl的正端、所述恢復(fù)電阻R4的第一端、所述吸收電阻R5的第一端、所述三極管Ql的發(fā)射極和所述場效應(yīng)管Q2的源極連接至所述本級短路保護電路的輸入負極端(V-)，所述三極管Ql的基極連接至所述第一偏置電阻R3的第二端、所述第二偏置電阻R6的第一端和所述加速電容Cl的第一端，所述驅(qū)動電阻R2的第二端分別連接至所述阻尼電阻R7的第一端和所述場效應(yīng)管Q2的柵極，所述阻尼電阻R7的第二端連接至所述三極管Ql的集電極，所述吸收電阻R5的第二端連接所述吸收電容C2的第一端，所述場效應(yīng)管Q2的漏極分別連接至所述吸收電容C2的第二端、所述恢復(fù)電阻R4的第二端及所述檢測電阻R8的第一端，所述檢測電阻R8的第二端分別連接至所述第二偏置電阻R6的第二端、所述加速電容Cl的第二端和所述本級短路保護電路的輸出負極端(P-) O
[0019]其中，所述穩(wěn)壓管Dl用于使三極管Ql的基極電壓穩(wěn)定偏置；所述三極管Ql為短路電流快速檢測器件；所述場效應(yīng)管Q2為短路快速保護執(zhí)行開關(guān)(需要低導(dǎo)通電阻和高耐壓)；限流電阻Rl用于向穩(wěn)壓管Dl提供穩(wěn)定的工作電流，阻值取決于電壓基準工作電流(可選地，Rl的阻值為IK Ω);驅(qū)動電阻R2為所述場效應(yīng)管Q2的柵極驅(qū)動電阻，為了使所述場效應(yīng)管Q2在短路保護時徹底關(guān)閉，其阻值要遠大于阻尼電阻R7 (可選地，R2的阻值為330Ω);第一偏置電阻R3和第二偏置電阻R6為三極管Ql的基極偏置電阻，保持三極管Ql的基極合理正向偏置(可選地，R3和R6的阻值較大，如R3的阻值為2ΚΩ，R6的阻值為1ΚΩ);恢復(fù)電阻R4用于在負載短路解除后，使所述短路保護電路可恢復(fù)供電(可選地，R4的阻值為110 Ω );吸收電阻R5和吸收電容C2構(gòu)成了場效應(yīng)管Q2的漏-源電壓尖峰吸收電路(可選地，R5的阻值為3 Ω，C2的電容值為0.1uF);加速電容Cl用于當負載正極和負極短路時，迅速使三極管Ql進入飽和區(qū)(可選地，Cl的取值為InF);阻尼電阻R7用于控制場效應(yīng)管Q2的柵極關(guān)斷速度，且影響所述場效應(yīng)管Q2關(guān)斷瞬間的漏-源電壓(可選地，R7的阻值為33 Ω);檢測電阻R8用于在負載短路瞬間產(chǎn)生壓降，驅(qū)動三極管Ql飽和導(dǎo)通，從而快速關(guān)斷場效應(yīng)管Q2。
[0020]可選地，所述三極管為NPN型三極管，相應(yīng)地，所述場效應(yīng)管為N型場效應(yīng)管；或者，所述三極管為PNP型三極管，相應(yīng)地，所述場效應(yīng)管為P型場效應(yīng)管。本實施例的圖1中，僅示出以三極管為NPN型三極管且場效應(yīng)管為N型場效應(yīng)管為例的情況，其他情況與此類似，此處不再贅述。
[0021]可選地，所述場效應(yīng)管為金屬氧化層半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，簡稱 MOSFET)。
[0022]本實施例的鋰電池防爆電路在正常工作時(即負載未發(fā)生短路)，三極管Ql處于斷開狀態(tài)，場效應(yīng)管Q2處于閉合狀態(tài)(即漏源極間導(dǎo)通)。其中，限流電阻Rl和穩(wěn)壓管Dl構(gòu)成了一個穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓管Dl的負端的電位為額定值VKrf;當負載電流為O時，Vltef被第一偏置電阻R3和第二偏置電阻R6分壓，施加正向偏置在三極管Ql的基極上，正向偏置電壓VbeO= VKef*R6/(R6+R3)(該正向偏置電壓小于所述三極管Ql的導(dǎo)通電壓)；當檢測電阻R8上通過負載短路電流I時，產(chǎn)生一定的壓降Vdmp= I*R8 ;因此，此刻施加在三極管Ql基極的電壓Vbe為所述正向偏置電壓和所述檢測電阻壓降的疊加，如式(I)和式(2)所示:
[0023]Vbe= V Kef*R6/ (R6+R3) +VDrop*R3/ (R6+R3) (I)
[0024]Vbe= V Kef*R6/ (R6+R3) +I*R8*R3/ (R6+R3) (2)
[0025]當三極管Ql基極的電壓Vbe達到基極PN結(jié)的勢皇電壓時(即所述三極管Ql的導(dǎo)通電壓，如Vpn= 0.65V)，三極管Ql導(dǎo)通，三極管Ql的集電極電壓迅速降低，場效應(yīng)管Q2的柵極電壓也隨之降低，當下降到所述場效應(yīng)管Q2的導(dǎo)通電壓時，場效應(yīng)管Q2斷開(即漏源極之間斷開，回路電流被切斷)，負載短路電流被切斷；實現(xiàn)了快速短路保護，并且短路能量滿足本安防爆電路的標準要求，從而采