[发明专利]具有自含热短路安全保护的分路电压调节器

说明书

本发明涉及电池保护电路，特别涉及用于调整电池充电的电压调节器。

过度充电是一个普遍的问题，这在设计电池保护电路时必然要考虑到。锂电池，包括锂-离子电池和锂-聚合物电池，具有对过电压敏感的特性。没有合适的安全电路，过度充电会降低电池的可靠性。

为了改进可靠性，一些充电器和电池组合包含有当过度充电时分路电池充电电流的器件。这些器件检测过度充电，当检测到时，引导该充电电流通过一个分路电路。一个这样的器件是“齐纳-保险丝”电路，如图1所示。在这个电路里，当电源/充电器102的电压超过电池单元104正常充电电压时，齐纳二极管106开始用反向偏置的或者说雪崩的方式通电。一旦齐纳二极管106在雪崩方式时，它起着有点像相对于电源/充电器的短路电路的作用。雪崩状态引起电流迅速增加，依次导致保险丝108熔断，将电池单元104与电源-充电器102隔离开。

这个电路的问题在于，实际上齐纳二极管106不是纯短路的，在雪崩状态下，实际上有电压跨于齐纳二极管上，这导致电能的损耗。要求熔断保险丝的高电流也迅速地使齐纳二极管发热。因此，一个“热竞赛(Thermal Race)”状态存在于齐纳二极管106和保险丝108之间。因为保险丝108和齐纳二极管106由于过热都正在趋向失效，齐纳二极管106的失效必须慢于保险丝108的失效，才能使保险丝108安全地断开。因此应该使用高额定功率的齐纳二极管，以保证当齐纳二极管的温度在高到足以使其失效之前，保险丝108已经熔断。这个高功率齐纳二极管通常是大而笨重并且昂贵的。

因此，需要一种小型的、可靠的、便宜的电路来对电池过度充电进行保护。

附图简要说明：

图1为现有技术的简图。

图2是根据本发明的一个实施例的电路简图。

图3A是根据本发明的一个可替换实施例的电路简图。

图3B是根据本发明的一个可替换实施例的电路简图。

图3C是根据本发明的一个可替换实施例的电路简图。

图3D是根据本发明的一个可替换实施例的电路简图。

图4A是电流限制器件的一个实施例。

图4B是电流限制器件的一个可替换实施例。

图4C是电流限制器件的一个可替换实施例。

现在详细说明本发明的一个优选实施例。参见附图，在全部的图中，同样的数字用于指示同样的零件，如用于此处说明书中和全部的权利要求书中，下述术语具有明确的相关联的含义，除非其上下文清楚地指出不同，否则：“一个”(a或an)和“这个”(the)包含着“多个”的意思；“在…里”(in)包含“在…里”(in)和“在…上”(on)。同时，“电池(Battery)”包含单个电池也包含多个电池组。

下面所公开的，结合美国专利申请号60/073279和PCT专利申请号PCT/US99/01911。

在一个实施例中，本发明是一个电压调节器，用于当电池被施以不正常的高电压时来阻止对电池的过度充电，这个电压调节器采用一个电压控制电路，它使跨于电池节点的电压保持在希望的范围里，这是依靠调整电池的旁路电流来实现的。例如，当检测到电池上的一个不正常的高电压时，电压调节器增加电池的旁路电流，从而降低电池上的电压。一个热敏电路当电压调节器的温度高于最大期望值的温度时进行检测，并在温度过高时使电压调节器增加电池旁路电流。这个电压调节器可以制作在一块半导体上，因此使之相对便宜和足够小，而可以包含在电池组里或电池的充电应用里。