[实用新型]一种自恢复保护电路及过放电保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子电路设计领域，尤其涉及一种新颖的自恢复保护电路及应用了该自恢复保护电路的过放电保护电路。

背景技术

锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，因而广泛的应用于手机、数码相机、平板电脑等电子产品中。与镍镉、镍氢电池不太一样，锂电池必须考虑充电、放电时的安全性，以防止特性劣化：锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性；而锂电池放电时也要有电压下限，当电芯电压过低时，部分材料会开始被破坏。锂电池充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面。因此，针对锂电池的过度充电、过度放电、过电流及短路保护很重要，所以通常都会在电池包内使用锂电池保护IC来保护锂电池。一种典型的锂电池包中锂电池保护IC及其外围应用电路如图1所示：包括锂电池保护IC和两颗作为开关管使用的功率MOS管M1、M2，VDD和VSS之间的电压即为锂电池的电压，电容C0对VDD和VSS之间的电压起到稳定作用，电阻R1和R2起到限流的作用。

图1中，PB+管脚连接锂电池的正极，同时在锂电池充电时接充电器的正极；PB-管脚在充电时与充电器负极相连。PB+与PB-之间连接负载电路。CS管脚是芯片的电流检测端子，通过电阻R2与PB-管脚相连。OC和OD管脚分别是芯片的充电控制管脚和放电控制管脚，在不同公司的产品中，可能会有不同的命名方式，本文以下部分将放电控制管脚统称为OD。OC和OD管脚分别控制开关管M1和M2，当锂电池正常充放电时，OD和OC管脚输出高电平，开启M1和M2，与锂电池和负载形成充放电回路。在锂电池保护IC的内部，可以将起到过放电保护功能的电路模块划分为过放电保护电路。一种典型的锂电池保护IC内部过放电保护电路如图2所示：包括2选1MUX电路，比较器1，振荡器、计数器和过放电保护控制电路。MUX电路的选择信号sel_od由过放电保护控制电路产生，锂电池IC在正常状态下，sel_od选择MUX输出VDL(过放电保护电压)，芯片正常状态下，VDD-VSS>VDL，因此比较器1输出低电平，过放电保护控制电路控制OD管脚输出高电平，功率MOS管M1开启。VDD-VSS之间的电压小于VDL，且持续时间大于过放电保护延迟时间td_od，过放电保护电路控制锂电池保护IC进入过放电保护状态，逻辑电路控制OD管脚输出低电平关断功率MOS管M1，切断了锂电池与负载之间的放电回路，防止过度放电对电池造成损坏。芯片的过放电保护状态必须满足一定的条件才能解除，而根据过放电保护状态的解除方式，锂电池IC内部的过放电保护电路可分为两种主要的类型：1.休眠型2.自恢复型。

休眠型过放电保护电路的工作原理是：休眠型过过放电保护电路在芯片进入过放电保护状态后，如图2所示，sel_od信号选择MUX电路输出过放电释放电压VDR，CS管脚由内部电路上拉到高电平，过放电保护控制电路一直保持使OD输出低电平。过放电保护状态的解除条件是：过放电保护电路检测到PB+和PB-端之间接入充电器，CS被下拉到低电平，并且充电器将锂电池电压VDD-VSS充电到大于过放电释放电压VDR的情况下，芯片才能解除过放电保护状态。此时由于VDD-VSS>VDR,图2中比较器输出低电平，过放电保护控制电路电路令OD输出高电平，打开M1。

自恢复型过过放电保护电路的工作原理是：当电池电压低于VDL后，CS管脚由内芯片内部上拉到高电平，芯片进入过放电保护状态，OD脚输出低电平，关断M1。由于锂电池电压存在自恢复特性，并且电量越充足的电池，自恢复速度越快。当锂电池与负载之间的放电回路切断后，锂电池电压开始自恢复，一旦电池电压恢复到大于过放电释放电压VDR，比较器1输出低电平，过放电保护控制电路令OD管脚输出高电平，此时无论PB+与PB-之间是否接入充电器，即CS管脚是否检测到低电平，过放电保护状态都可解除。自恢复型锂电池保护IC又可分为两大类，第一类自恢复型锂电保护IC的过放电恢复电压VDR大于VDL；第二类的自恢复型锂电池保护IC的VDR等于VDL。