[发明专利]应用微机电系统MEMS开关的电池组保护电路

说明书

技术领域

本发明属于电池保护电路，特别涉及一种应用微机电系统MEMS开关的电池组保护电路。

背景技术

目前，笔记本电脑、电动自行车和电动汽车等需要大功率充电电池(组)的设备得到了广泛应用，而这些充电电池的寿命直接决定了设备的持续工作时间，因此如何有效地对大功率电池进行充、放电，并自动地对冲放电过程进行管理、显示和保护成为了热点课题。现有电池(组)充放电保护控制电路可以实现对于大功率电池充放电过程的有效控制和保护，传统采用MOS场效应晶体管(MOSFET)开关的电池(组)充放电保护电路功能框图如图2所示。其主要包括一个模拟的前端检测电路(AFE)，一个微控制器(MCU)、充放电控制场效应管(MOSFET)和敏感电阻。微控制器中的电流检测模块对流过敏感电阻的电流进行探测，当探测到流过电池的电流过载或者短路时，向MCU发出一个中断信号。微控制器还可以控制和显示目前电池电量的大小，并根据中断信号向AFE发出停止充放电信号。AFE根据微控制器的信号，打开或者关闭相应的充放电场效应管。由于冲放电过程中的电流较大，这个电流流过任何电阻都会产生较大的静态功耗。因此，Don J Nguyen于2007年提出了去掉电流探测的敏感电阻的方案，采用一个或者多个霍尔效应传感器，利用霍尔效应来探测流过电池或者电池组的电流，这样消除了敏感电阻消耗的静态功耗。一般情况下，该充、放电MOSFET为分离器件，这是因为目前CMOS工艺设计的MOSFET开关在导通电阻和工作电压和电流等方面无法满足电池(组)充放电保护电路对于低导通电阻和高工作电压和大工作电流的要求。而分离器件的MOSFET可以满足对于高工作电压和大工作电流的要求，但是其导通电阻仍然比较大，该导通电阻一般为几个欧姆。，笔记本应用的锂电池(组)的充放电电流平均电流约为1A左右。因此在导通状态下，MOSFET开关所消耗的功耗通常会达到几瓦的量级。而对于电动自行车或者电动汽车，开关导通电阻消耗的功耗将会更大。该MOSFET开关一般采用特殊工艺制作，无法实现与其他控制电路的集成化。因此需要更低电阻的开关，以降低充放电保护电路的静态功耗并提高集成度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种应用微机电系统MEMS开关的电池组保护电路。达到降低电池组冲放电过程中，充放电开关导通状态下静态功耗大的问题，并尽可能提高整个保护电路的集成度。

本发明的技术方案是：

一种应用微机电系统MEMS开关的电池组保护电路，其特征在于：

一个微控制器MCU，用于对充放电过程的电流异常进行检测和控制，当充电或者放电过程出现过载或者短路等情况时，该检测电路会发出一组表征充、放电异常的中断信号，此时微控制器的CPU则对于检测电路出现的中断信号进行处理，并显示目前充放电状态；

一个模拟前端检测电路AFE，用于为微处理器供电，控制充、放电微机电系统MEMS开关，实现对于电池组的充电和放电功能，并对电池上电压大小进行探测；

一个敏感电阻，用于对充电或者放电电流进行探测；

一个或者多个充、放电微机电系统MEMS开关，以较低的静态功耗对电池、电池组进行充电或者放电。

用一个或者多个微机电系统MEMS开关进行电池组的充放电。

应用多个微机电系统MEMS开关串联或者并联进行充放电。

以分离器件形式、部分或者全部以集成电路形式实现的包括微机电系统MEMS开关的电池、电池组充放电保护电路。

具体电路为：在电池组的负极端连接两个串联的静电微机电系统MEMS开关，电池组的负极端连接第一个静电微机电系统MEMS开关的传输线，这个第一个静电微机电系统MEMS开关的第一个电极连接第二个静电微机电系统MEMS开关的传输线，第二个静电微机电系统MEMS开关的第一个电极作为负极端输出端；在每个静电微机电系统MEMS开关的传输线和第一个电极之间并接一个二极管，两个二极管极的正极相连；在电池组的正极端连接敏感电阻，一个模拟的前端检测电路AFE的连接电池组的每个电池的连接处，模拟的前端检测电路AFE分别的连接两个静电微机电系统MEMS开关的第二个电极；模拟的前端检测电路AFE连接微控制器MCU；敏感电阻两端连接微控制器MCU。

本应用微机电系统MEMS开关的电池组保护电路，该电池保护电路应用于锂电池、电池组或者其他充电式电池、电池组中进行电池保护。

本发明效果是：

该发明的特点是在充放电的过程中，可以降低电池(组)消耗的静态功耗，在断开过程中提供更高程度的隔离，并提高该充、放电电路的集成度。