專利名稱：電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池充電保護(hù)電路，尤其涉及一種具充電計(jì)時(shí)電路的電池充電計(jì)時(shí)保護(hù) 電路。
技術(shù)背景 近年來(lái)，PDA、數(shù)字相機(jī)、手機(jī)、可攜式音訊設(shè)備和藍(lán)芽設(shè)備等越來(lái)越多的產(chǎn)品采用鋰 電池作為主要電源。與鎳鎘、鎳氫電池不一樣，鋰電池具有體積小、能量密度高、無(wú)記憶效 應(yīng)、循環(huán)壽命高、高電壓電池和自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，但鋰電池必須考慮充放電時(shí)的安全性， 例如，在過(guò)度充電狀態(tài)下，電池溫度上升后能量將過(guò)剩，產(chǎn)生自燃或破裂的危險(xiǎn)；反之，在 過(guò)度放電狀態(tài)下，電解液因分解導(dǎo)致電池特性及耐久性劣化，因而降低可充電次數(shù)。因此針 對(duì)鋰電池的過(guò)充、過(guò)度放電、過(guò)電流及短路保護(hù)很重要。目前，通常都會(huì)在電池包內(nèi)設(shè)計(jì)保 護(hù)線路用以保護(hù)鋰電池。 圖l為一現(xiàn)有電池充電保護(hù)電路的電路圖。如圖1所示，所述電池充電保護(hù)電路包括一 電池本體l、 一外部充電電路2、 一電池保護(hù)芯片3及其周邊電路。所述電池保護(hù)芯片3包括一 工作電源端Vdd(以下簡(jiǎn)稱"Vdd端")、 一接地端Vss(以下簡(jiǎn)稱"Vss端")為電池保護(hù)芯片3提 供工作電壓； 一過(guò)放電控制端子D。ut(以下簡(jiǎn)稱"D。ut端")，用于控制電池本體l過(guò)放電；電 池本體l過(guò)放電時(shí)，D。ut端輸出一低電平信號(hào)(L)，反之，輸出一高電平信號(hào)(H); —過(guò)充電 控制端子C。ut(以下簡(jiǎn)稱"C。ut端")，用于控制電池本體l過(guò)充電。電池本體l未過(guò)充電時(shí)， C。ut端輸出一高電平信號(hào)(H)，電池本體l過(guò)充電時(shí)，C。ut端輸出一低電平信號(hào)(L); 一過(guò)充電 延時(shí)觸發(fā)端Ct(以下簡(jiǎn)稱"Ct端")，用于連接一設(shè)定過(guò)充電延時(shí)觸發(fā)時(shí)間的電容C3; —過(guò)流 控制端子v-(以下簡(jiǎn)稱"v-端")用于控制電池本體l的過(guò)電流。 所述周邊電路包括起開(kāi)關(guān)作用的場(chǎng)效應(yīng)管Ql、 Q2，電阻Rl， R2及電容Cl、 C2和C3。電容 ^并聯(lián)于電池保護(hù)芯片的Vss端與Vdd端之間，電阻&與電容d串聯(lián)后與電池本體l并聯(lián)于外部 充電電路2，電阻Ri和電容(^用于穩(wěn)定提供電池保護(hù)芯片3的工作電壓。電容C2分別與電池保 護(hù)芯片V-端及場(chǎng)效應(yīng)管(^的源極連接，電阻R2與電池保護(hù)芯片的V-端連接，電阻R2和電容C2 用于穩(wěn)定電池保護(hù)芯片3的V-端的電位。所述場(chǎng)效應(yīng)管(^的柵極與電池保護(hù)芯片3的D。ut端連 接，漏極與所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極連接。所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極與電池保護(hù)芯片3的C。ut端連 接，漏極與電阻R2連接。電容C3分別與電池保護(hù)芯片3的Ct端及Vss端連接。
外部充電電路2輸出的部分電流經(jīng)過(guò)電阻Rh電池保護(hù)芯片3的Vdd端，V-端和電阻R2后返 回外部充電電路2。電池保護(hù)芯片3通過(guò)Vdd端，Vss端測(cè)得電池本體l的電流及電壓。當(dāng)所測(cè)電 流小于電池保護(hù)芯片3內(nèi)的額定電流閥值時(shí)，表明電池本體l未處于過(guò)放電狀態(tài)，D。ut端輸出 一高電平信號(hào)(H)至場(chǎng)效應(yīng)管(^的柵極，此時(shí)導(dǎo)通場(chǎng)效應(yīng)管Qn所測(cè)電壓低于電池保護(hù)芯片 3內(nèi)的額定電壓閥值時(shí)，表明電池本體l未處于過(guò)充電狀態(tài)，C。ut端輸出一高電平信號(hào)(H)至場(chǎng) 效應(yīng)管Q2，此時(shí)導(dǎo)通場(chǎng)效應(yīng)管Q2。在場(chǎng)效應(yīng)管Qi、 Q2均導(dǎo)通的情況下由外部充電電路2向電池 本體1充電。當(dāng)所測(cè)電壓高于電池保護(hù)芯片3內(nèi)的額定電壓閥值時(shí)，表明電池本體l處于過(guò)充 電狀態(tài)，C。ut端輸出一第電平信號(hào)(L)至所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極，斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)管Q2，外部充 電電路2停止向電池本體1充電。當(dāng)兩個(gè)起開(kāi)關(guān)作用的場(chǎng)效應(yīng)管Qi、 Q2打開(kāi)時(shí)，過(guò)電流、短路 電流偵測(cè)開(kāi)始工作，當(dāng)V-端的電壓上升到預(yù)設(shè)短路保護(hù)電壓和預(yù)設(shè)過(guò)流極限值之間時(shí)，電池 保護(hù)芯片3開(kāi)始過(guò)電流偵測(cè)。因此，經(jīng)由電池保護(hù)芯片3監(jiān)視電池本體1的電壓與電流，當(dāng)有 過(guò)度充放電及過(guò)流情況發(fā)生時(shí)切斷電池本體l的充放電路徑，達(dá)到保護(hù)電池本體l的目的。
雖然目前有對(duì)鋰電池的過(guò)度充電、過(guò)度放電、過(guò)電流及短路保護(hù)的技術(shù)方案，但在鋰離 子電池保護(hù)電路中沒(méi)有計(jì)時(shí)電路，受檢測(cè)電壓誤差的影響，電池充滿后仍維持充電一段時(shí)間 ，這種情況會(huì)造成電池?fù)p壞。

發(fā)明內(nèi)容
一種電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路，包括一電池本體， 一外部充電電路， 一電池保護(hù)芯片及其 周邊電路。電池保護(hù)芯片的周邊電路包括起開(kāi)關(guān)作用的場(chǎng)效應(yīng)管Qi， Q2，電阻Ri， R2及電容 Ch C2和C3。電容(^并聯(lián)于電池保護(hù)芯片的接地端Vss，工作電源端Vdd。電容&與電阻&提供 電池保護(hù)芯片的工作電壓。電容C2分別與電池保護(hù)芯片的過(guò)充電控制端子C。ut端及場(chǎng)效應(yīng)管 Qi的源極連接，電阻R2分別與電池保護(hù)芯片的過(guò)流控制端子V-和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極連接，R2
和C2用于穩(wěn)定V-端的電位。電容C3連接于接地端Vss和電池保護(hù)芯片的過(guò)充電延時(shí)觸發(fā)端Ct之
間，用于設(shè)定過(guò)充電延時(shí)時(shí)間。進(jìn)一步地，所述電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路還包括一充電計(jì)時(shí)電
路。所述充電計(jì)時(shí)電路包括運(yùn)算放大器Uh U2，晶體三極管Q3，電阻R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8 、R9、 Rio及Rn，充電電容C4。其中所述電阻R4、 R5分別連接于所述運(yùn)算放大器l^的反相輸入 端和同相輸入端；R7、 R8串聯(lián)于運(yùn)算放大器的輸出端和電源地之間，并為所述晶體三極管Q3 提供基極電壓；電阻R9連接于所述運(yùn)算放大器l^的輸出端和運(yùn)算放大器的同相輸入端之間。 Rio和Rn串聯(lián)于外部充電電路的電源正極和電源地之間，為所述運(yùn)算放大器U2的反相輸入端
提供一參考電壓。所述晶體三極管Q3、電容C4和電阻R7、 R8及R9構(gòu)成放大延時(shí)電路，并設(shè)定
一充電時(shí)間。電池充電時(shí)，計(jì)時(shí)電路開(kāi)始計(jì)時(shí)并在達(dá)到設(shè)定充電時(shí)間時(shí)，充電計(jì)時(shí)電路輸出
一高電平信號(hào)充電電容C3，電容C3觸發(fā)電池保護(hù)芯片的過(guò)充電控制端子C。ut輸出 一低電平信 號(hào)關(guān)斷其周邊電路的場(chǎng)效應(yīng)管Q2，停止充電電池本體。
本發(fā)明之優(yōu)點(diǎn)在于，所述電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路通過(guò)充電計(jì)時(shí)電路，在設(shè)定充電時(shí)間內(nèi) ，觸發(fā)電池保護(hù)芯片關(guān)斷起開(kāi)關(guān)作用的場(chǎng)效應(yīng)管，停止充電電池本體，從而延長(zhǎng)電池使用壽 命。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)帶有電池保護(hù)芯片的電池充電保護(hù)電路的示意框圖。 圖2為本發(fā)明具有充電計(jì)時(shí)電路的電池充電保護(hù)電路的示意框圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明具有充電計(jì)時(shí)電路的電池充電保護(hù)電路的示意框圖，包括一電 池本體IO， 一外部充電電路20， 一電池保護(hù)芯片30及其周邊電路。
所述周邊電路包括起開(kāi)關(guān)作用的場(chǎng)效應(yīng)管Ql與Q2、電阻Rl與R2及電容Cl， C2及C3。電容
Ci并聯(lián)于電池保護(hù)芯片30接地端Vss與工作電源端Vdd之間，電阻Ri與電容(^串聯(lián)后與電池本體 10并聯(lián)至外部充電電路20， Ri和(^用于穩(wěn)定提供電池保護(hù)芯片30的工作電壓。電容C2分別與 電池保護(hù)芯片30的過(guò)流控制端子V-端(以下簡(jiǎn)稱"V-端")及場(chǎng)效應(yīng)管Qi的源極連接，電阻R2 連接于電池保護(hù)芯片的V-端和所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極之間，電阻R2和電容C2用于穩(wěn)定V-端的 電位。所述場(chǎng)效應(yīng)管Qi的柵極與電池保護(hù)芯片30的過(guò)放電控制端子D。ut(以下簡(jiǎn)稱"D。ut端")
連接。所述場(chǎng)效應(yīng)管Qi的漏極與所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極與電池 保護(hù)芯片30的過(guò)充電控制端子C。ut端(下述簡(jiǎn)稱"C。ut端")連接。電容C3分別與電池保護(hù)芯 片30的過(guò)充電延時(shí)觸發(fā)端Ct (下述簡(jiǎn)稱"Ct端")及Vss端連接，用于設(shè)置過(guò)充電延遲時(shí)間 。外部充電電路2的部分電流經(jīng)過(guò)電阻&、電池保護(hù)芯片的Vdd端，V-端和電阻R2形成回路， 電池保護(hù)芯片通過(guò)Vdd端，Vss端測(cè)得電池本體l的電流及電壓。
所述電池充電保護(hù)電路還包括一充電計(jì)時(shí)電路40。所述充電計(jì)時(shí)電路40包括運(yùn)算放大 器l^和運(yùn)算放大器U2、晶體三極管Q3及其外圍電路。所述運(yùn)算放大器Ui的反相輸入端經(jīng)一電
阻R3連接于所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極，同相輸入端經(jīng)一電阻R4連接于所述場(chǎng)效應(yīng)管Qi的源極，
輸出端經(jīng)一電阻R9連接于所述運(yùn)算放大器U2的同相輸入端，此外，所述輸出端還經(jīng)串聯(lián)分壓 電阻R8與R7連接于電源地。
一電阻R6和串聯(lián)電阻R7、 R8并聯(lián)于所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端和電 源地之間。
一電阻R5將所述運(yùn)算放大器l^的輸出反饋至其同相輸入端。所述晶體三極管Q3的 基極連接于所述串聯(lián)分壓電阻R8與R7之間，集電極連接于電阻R9和運(yùn)算放大器U2的同相輸入 端之間，發(fā)射極連接于電源地。
一電容C4連接于所述晶體三極管Q3的集電極和電源地。所述
晶體三極管Q3、電容C4和電阻R7、 R8及R9構(gòu)成一放大延時(shí)電路，并設(shè)定一充電時(shí)間。串聯(lián)分
壓電阻Rio與Rn和電池本體l并聯(lián)連接于外部充電電路2的電源正極和電源地之間。所述運(yùn)算 放大器U2的反相輸入端連接于所述串聯(lián)分壓電阻RK)與Rn之間以獲得一參考輸入電壓，輸出 端連接一二極管D工的正極，所述二極管D工的負(fù)極連接于所述電容C3的正極。
當(dāng)電池本體10連接于外部充電電路2時(shí)，電池保護(hù)芯片30通過(guò)Vdd端，Vss端測(cè)得電池本體 IO的電流及電壓。當(dāng)所測(cè)電流小于電池保護(hù)芯片30內(nèi)的額定電流閥值時(shí)，表明電池本體10未 處于過(guò)放電狀態(tài)，D。ut端輸出一高電平信號(hào)(H)至場(chǎng)效應(yīng)管(^的柵極，此時(shí)導(dǎo)通場(chǎng)效應(yīng)管Qn 所測(cè)電壓低于電池保護(hù)芯片30內(nèi)的額定電壓閥值時(shí)，表明電池本體10未處于過(guò)充電狀態(tài)， C。ut端輸出一高電平信號(hào)(H)至場(chǎng)效應(yīng)管Q2，此時(shí)導(dǎo)通場(chǎng)效應(yīng)管Q2。在場(chǎng)效應(yīng)管Qh Q2均導(dǎo)通 的情況下由外部充電電路20向電池本體10充電。
此時(shí)，由于場(chǎng)效應(yīng)管Qi， Q2的內(nèi)部電流從Qi流向Q2，且Qi， Q2存在內(nèi)阻，使得運(yùn)算放大 器W的同相端的電壓大于其反向端的電壓，則運(yùn)算放大器l^的輸出端輸出一高電平信號(hào)(以 下稱"第一高電平信號(hào)")，該第一高電平信號(hào)經(jīng)由電阻Rg對(duì)電容C4充電，使其正極電壓升
高。所述三極管Q3基極由分壓電阻R8與R7節(jié)點(diǎn)處獲得一電壓值，使所述晶體三極管Q3導(dǎo)通。 當(dāng)所述晶體三極管Q3導(dǎo)通時(shí)，分流所述電容C4的電流，所述電容C4的充電電流減小，使電容 C4的充電時(shí)間延長(zhǎng)。故晶體三極管Q3、電容C4、分壓電阻R7與R8及電阻R9構(gòu)成一延時(shí)放大電路 ，通過(guò)設(shè)定電容C4與電阻R7、 R8及R9的值來(lái)預(yù)設(shè)一充電時(shí)間。
當(dāng)電池本體l0的實(shí)際充電計(jì)時(shí)達(dá)到預(yù)設(shè)充電時(shí)間時(shí)，電容C4的正極的電壓高于所述運(yùn)算 放大器U2反相端的電壓時(shí)，即所述運(yùn)算放大器U2同相端的電壓高于其反相端的電壓時(shí)，所述 運(yùn)算放大器U2的輸出端輸出一高電平信號(hào)(以下稱"第二高電平信號(hào)")。所述第二高電平 信號(hào)使所述的二極管D工導(dǎo)通，為所述電容C3充電。所述電容C3的正極電壓升高，電池保護(hù)芯 片的過(guò)充電延時(shí)觸發(fā)端Ct為高電平，觸發(fā)電池保護(hù)芯片30的過(guò)充電控制端子C。ut輸出一低電 平信號(hào)至場(chǎng)效應(yīng)管Q2，使場(chǎng)效應(yīng)管Q2斷開(kāi)，外部充電電路20停止對(duì)電池本體10充電。
本發(fā)明亦具有過(guò)放電保護(hù)功能，由于過(guò)放電保護(hù)非本發(fā)明重點(diǎn)，故在本說(shuō)明書中不再詳 細(xì)描述。
因此，采用以上方式，利用電容C4與電阻R7， R8及R9的值來(lái)決定對(duì)電池本體10充電時(shí)間
的長(zhǎng)短，避免長(zhǎng)時(shí)間充電對(duì)電池本體io產(chǎn)生不利影響。另根據(jù)實(shí)際需要，可以調(diào)整放大延時(shí) 電路中的電容C4與電阻R7， R8及Rg的值，以調(diào)整充電時(shí)間的長(zhǎng)短。
權(quán)利要求
1.一電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路，包括一電池本體，一外部充電電路，一電池保護(hù)芯片及所述電池保護(hù)芯片的周邊電路，所述電池保護(hù)芯片包括一過(guò)放電控制端子Dout，一過(guò)充電控制端子Cout及一過(guò)充電延時(shí)觸發(fā)端Ct，所述周邊電路包括一起開(kāi)關(guān)作用的場(chǎng)效應(yīng)管Q2，一電容C3連接于所述過(guò)充電延時(shí)觸發(fā)端Ct，所述電池保護(hù)芯片的過(guò)充電控制端子Cout用于控制所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2，其特征在于，所述電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路還包括一充電計(jì)時(shí)電路，所述充電計(jì)時(shí)電路包括運(yùn)算放大器U1、U2，一電容C4、一二極管D1及電阻R9，所述運(yùn)算放大器U1的輸出端通過(guò)所述電阻R9連接于所述運(yùn)算放大器U2的同相輸入端，所述運(yùn)算放大器U2通過(guò)二極管D2充電電容C3，充電電池本體時(shí)，所述運(yùn)算放大器U1的同相端電壓高于反相端電壓，并于輸出端輸出第一高電平信號(hào)，所述第一高電平信號(hào)經(jīng)限流電阻R9充電所述電容C4，所述電容C4電壓升高并使所述運(yùn)算放大器U2的同相端電壓高于反相端電壓，所述運(yùn)算放大器U2輸出第二高電平信號(hào)充電電容C3，使過(guò)充電延時(shí)觸發(fā)端Ct為高電平，觸發(fā)電池保護(hù)芯片的過(guò)充電控制端子Cout輸出一低電平信號(hào)使場(chǎng)效應(yīng)管Q2斷開(kāi)，外部充電電路停止對(duì)電池本體充電。
2.如權(quán)利要求l所述的電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路，其特征在于，所述的 充電計(jì)時(shí)電路還包括一延時(shí)放大電路。
3.如權(quán)利要求2所述的電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路，其特征在于，所述的 延時(shí)放大電路包括一電容C4， 一晶體三極管Q3及一分壓電阻R7， R8及電阻R9，所述的晶體三 極管Q3的基極連接于所述分壓電阻R7， R8之間，集電極和發(fā)射極分別連接于所述電容C4的正 極和負(fù)極。
4.如權(quán)利要求3所述的電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路，其特征在于，所述的 晶體三極管Q3導(dǎo)通時(shí)，分流所述電容C4的電流。
5.如權(quán)利要求3所述的電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路，其特征在于，所述電 容C4及電阻R7、 R8和R9的值設(shè)定一充電時(shí)間。
全文摘要
一電池充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路，包括一電池本體，一外部充電電路，一電池保護(hù)芯片及其周邊電路，所述周邊電路包括場(chǎng)效應(yīng)管Q₁，Q₂，電阻R₁，R₂及電容C₁，C₂和C₃。電阻R₁和電容C₁為電池保護(hù)芯片提供穩(wěn)定的工作電源。電容C₃用于設(shè)定電池保護(hù)芯片的過(guò)充電延時(shí)觸發(fā)端Ct的延時(shí)時(shí)間。所述電路還包括一充電計(jì)時(shí)電路，所述充電計(jì)時(shí)電路包括由一晶體三極管Q₃，一電容C₄及一電阻R₇、R₈及R₉構(gòu)成的放大延時(shí)電路，并設(shè)定一充電時(shí)間。達(dá)到設(shè)定充電時(shí)間時(shí)，充電計(jì)時(shí)保護(hù)電路輸出一第二高電平信號(hào)充電電容C₃，電容C₃觸發(fā)電池保護(hù)芯片的過(guò)充電控制端子C_out輸出一低電平信號(hào)控制場(chǎng)效應(yīng)管Q₂關(guān)斷，外部充電電路停止充電電池本體。
文檔編號(hào)H03K17/28GK101340101SQ20071020098
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2007年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月3日
發(fā)明者莊宗仁, 張俊偉, 翁世芳 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司