[实用新型]一种用于高密度安装的电池短路和欠压保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池保护技术领域，尤其涉及一种用于高密度安装的电池短路和欠压保护电路。

背景技术

由于电池内阻较小，电池短路会产生很大的电流，引起电池发热，甚至爆炸危险，可充电电池低于终止电压继续放电可造成不可逆的损害，二次电池特别是锂离子电池应用时，一定要防止短路和过放电。

目前常用的电池短路保护电路主要有以下形式：熔断式保险、自恢复式保险、双金属片式过流保护器及集成有短路保护功能的锂离子电池保护芯片构成的短路保护电路等形式。

熔断式保险，将保险丝串联在电路中，当电路中电流异常升高到一定的高度的时候，保险丝自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。通过这种方式实现短路的分断，其主要缺陷在于保护后恢复正常工作需要更换保险，可更换式保险安装在保险盒(座)内，一般外形较大，不适合高密度安装场合应用，可高密度安装的片状焊接时保险，不利于快速更换。保险丝是通过电流的热效应实现电路的分断，因此熔断电流和动作时间受环境温度和负载影响。

自恢复式保险，自恢复保险丝是一种过流电子保护元件，采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，搀加导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成，它的应用方法如保险丝一样串联在电路中，正常工作时，保险丝处于低阻状态，当电路中电流急速上升时，保险丝从低阻状态变为高阻状态来保护电路。当短路故障排除、温度下降后，保险丝恢复低阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。它的动作原理是利用电流的热效应和能量平衡方式实现。其缺陷在于：一是动作后有残流和热点存在，热点会加速电池老化；二是动作时间慢，典型值1-3s；三是动作电流受环境温度影响。

双金属片式过流保护器，又称温控开关、热保护器，可实现电流温控双重保护。其动作过程结构图和动作原理：当电流通过有阻抗的双金属元件，遇非正常工作时，随电流增大或周围温度升高至设定温度值时，双金属元件迅速动作，打开触点，切断电路；当装置冷却到安全工作温度时，触点自动闭合，恢复正常工作状态。其缺陷在于：一是典型的双金属装置即使故障没有排除也能复位，这导致在故障状态和保护状态之间不停切换，这可能损坏设备；二是它是有触点式切断，触点寿命有限；三是它也是利用电流热效应实现短路保护动作，动作电流和动作时间受环境影响。随着技术的发展，双金属片式过流保护器在电池组上的应用逐渐变少。

锂离子电池保护芯片内置短路保护，当芯片检测到超出短路阈值电压后，保护芯片关断场效应管，实现短路保护，当短路状态排除后，两个串联场效应管源极两端电压降低到阈值以下时，电路恢复正常状态。为适应容性负载，短路保护有一定的延时时间。但是短路保护的发生有一定概率伴随欠压保护的发生，欠压保护一旦启动，电路进入休眠工作状态，即使短路状态排除，电路也不能自动恢复到正常工作状态。必须采用充电的方式，电路才能从休眠进入正常工作状态。因此，锂离子电池保护芯片内置短路保护存在“闭锁”问题。

因此，现有技术需要改进。

实用新型内容

本实用新型公开了一种用于高密度安装的电池短路和欠压保护电路，用以解决现有技术中存在的问题。

一种用于高密度安装的电池短路和欠压保护电路，包括：

电池组、短路和欠压保护电路、负载和充电器；

所述充电器通过短路和欠压保护电路以后向电池组充电，或由电池组经短路和欠压保护电路向负载供电，所述短路和欠压保护电路保护电池组免受短路和欠压影响。

在基于上述用于高密度安装的电池短路和欠压保护电路的一个实施例中，所述短路和欠压保护电路为：分流稳压器IC1为TL431芯片，用作比较器，其内含2.5V基准电压，场效应管VT1为N沟道场效应管，用于切断电池和负载间的电子开关，电阻R1、R2串联的分压网络构成负载侧的电压采样电路，连接在分流稳压器IC1的REF端，作为比较信号的输入，与内部基准比较，电容C1与电阻R4、R6串联，构成延时电路，PNP三极管VT2 构成场效应管VT1的驱动电路，稳压二极管VZ2用于保护场效应管VT1的 GS端，防止GS端击穿，电阻R7为稳压二极管VZ2的限流电阻，电阻R8 接在场效应管VT1的GS两端，用于给场效应管VT1的GS两端寄生电容放电，提高截止速度，电阻R9并联在VT1的DS两端，用于故障解除后保护的恢复。

在基于上述用于高密度安装的电池短路和欠压保护电路的另一个实施例中，所述分流稳压器IC1和与其串联的电阻R1、R2替换为稳压管VZ1。