專利名稱：電池保護控制裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電池保護技術(shù)，特別涉及一種電池保護控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中存在一種可實現(xiàn)電池組充放電保護的裝置，其主要原理是通過分時測量電池組中每節(jié)鋰電池電壓來實現(xiàn)的。具體說，在T1時段檢測第一節(jié)鋰電池的電壓、在T2時段檢測第二節(jié)鋰電池的電壓、在T3時段檢測第三節(jié)鋰電池的電壓、在T4時段檢測第四節(jié)鋰電池的電壓。 那么，為了實現(xiàn)上述分時測量，就必須設置一個持續(xù)工作的振蕩器，由該振蕩器來提供分時測量的時鐘信號，但由于該時鐘信號會導致開關(guān)噪聲的產(chǎn)生，因而使得測量得到的每節(jié)鋰電池的電壓均會包含具有與時鐘信號頻率相同的噪聲，從而使得測量得到的電壓產(chǎn)生波動，影響電池組外接電路的正常工作。 而且，現(xiàn)有的上述充放電保護裝置為了實現(xiàn)分時測量的時序控制，需要復雜的硬件結(jié)構(gòu)、并導致硬件成本較高。 進而，現(xiàn)有的上述充放電保護裝置也僅能夠?qū)崿F(xiàn)對電池組的電壓保護、并修調(diào)電壓保護閾值，而不能實現(xiàn)電流保護、且未提供例如充放電過流等電流閾值的修調(diào)方式。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種電池保護控制裝置，能夠降低電池保護所產(chǎn)生的開
關(guān)噪聲。 本發(fā)明提供的一種電池保護控制裝置，用于對第一電池和第二電池進行保護，其中，第一電池的負極與第一外接節(jié)點同時接地、第二電池的負極連接第一電池正極、第二電池正極連接第二外接節(jié)點，且該電池保護控制裝置包括 參考電壓源電路，其電源端連接第二外接節(jié)點、接地端接地，且第一輸出端以地電壓為基準產(chǎn)生電壓值在第二外接節(jié)點電壓與地電壓之間的第一過壓參考電壓、第二輸出端以第二外接節(jié)點電壓為基準產(chǎn)生電壓值在第二外接節(jié)點電壓與地電壓之間的第二過壓參考電壓； 第一比較器，在第一電壓值大于第一過壓參考電壓時產(chǎn)生充電過壓有效信號，第一電壓值小于第一電池正極電壓； 第二比較器，在第二電壓值小于第一過壓參考電壓時產(chǎn)生放電過壓有效信號，第二電壓值大于第一電壓值、且小于第一電池正極電壓； 第三比較器，在第三電壓值小于第二過壓參考電壓時產(chǎn)生充電過壓有效信號，第三電壓值大于第二電池負極電壓、且小于第二外接節(jié)點電壓； 第四比較器，在第四電壓值大于第二過壓參考電壓時產(chǎn)生放電過壓有效信號，第四電壓值大于第二電池負極電壓、且小于第三電壓值； 控制器，在有充電過壓有效信號、或放電過壓有效信號產(chǎn)生時，切斷第一外接節(jié)點、第一電池、第二電池、第二外接節(jié)點所串連而成的通路。 該電池保護控制裝置進一步包括自第一電池負極順序串連至第一電池正極的第一電阻、第二電阻、第三電阻，以及自第二電池正極順序串連至第二電池負極的第四電阻、第五電阻、第六電阻； 第一比較器的正輸入連接第一電阻與第二電阻之間、負輸入連接所述第一輸出
丄山
順； 第二比較器的負輸入連接第二電阻與第三電阻之間、正輸出連接所述第一輸出
丄山
順； 第三比較器的負輸入連接第四電阻與第五電阻之間、正輸入連接所述第二輸出
丄山
順； 第四比較器的正輸入連接第五電阻與第六電阻之間、負輸入連接所述第二輸出
丄山順。 參考電壓源電路進一步具有連接測量節(jié)點的測量端、該測量節(jié)點通過一測量電阻連接第一外節(jié)端點，參考電壓源電路還進一步由第三輸出端以測量節(jié)點電壓為基準產(chǎn)生電壓值在第二外接節(jié)點電壓與測量節(jié)點電壓之間的第一過流參考電壓、由第四輸出端以地電壓為基準產(chǎn)生電壓值在第二外接節(jié)點電壓與地電壓之間的第二過流參考電壓；
且該電池保護控制裝置進一步包括 第五比較器，在第一過流參考電壓低于或等于地電壓時產(chǎn)生充電過流有效信號；
第六比較器，在第二過流參考電壓低于或等于測量節(jié)點電壓時產(chǎn)生放電過流有效信號； 控制器進一步在有充電過流有效信號、或放電過流有效信號產(chǎn)生時，切斷第一外
接節(jié)點、第一電池、第二電池、第二外接節(jié)點所串連而成的通路。 第五比較器的正輸入接地、負輸入連接所述第三輸出端； 第六比較器的正輸入連接所述測量端、負輸入連接所述第四輸出端。 所述參考電壓源電路包括 第一 PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、漏極與柵極互連； 第二 PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極； 第一 NM0S，其漏極連接第一 PM0S漏極； 第二 NM0S，其漏極與柵極互連并連接第二 PM0S漏極； 串連的若干修調(diào)電阻，一端接地、另一端順序通過第九電阻和第七電阻連接第一NM0S源極、并順序通過第九電阻和第八電阻連接第二 NM0S源極，且每一修調(diào)電阻并聯(lián)一修調(diào)元件； 第一 PNP三極管，其發(fā)射極通過第十電阻連接第一 NM0S源極、基極和集電極接地； 第二 PNP三極管，其發(fā)射極連接第二 NM0S源極、基極和集電極接地； 第三PM0S，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PM0S的柵極、漏極順序通過
第十一電阻和第十二電阻接地； 第四PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PM0S的柵極；
第三NM0S，其漏極與柵極互連并連接第四PM0S漏極、源極接地；
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第四NMOS，其漏極通過第十三電阻連接第二外接節(jié)點、柵極連接第三NMOS柵極、源極接地； 第五PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一PMOS的柵極、漏極通過第十四電阻連接所述測量端； 其中，所述第一輸出端連接第三PMOS漏極，所述第二輸出端連接第四NMOS漏極，所述第三輸出端連接第五PMOS漏極，所述第四輸出端連接在第十一電阻與第十二電阻之間。 所述第十電阻進一步由第十五電阻和第十六電阻串聯(lián)而成，且連接第一NMOS源極的第十六電阻并聯(lián)有修調(diào)元件。 參考電壓源電路進一步具有可在第一過流參考電壓為負時避免測量端向測量節(jié)點產(chǎn)生回流電流的限流地端； 第五比較器的正輸入接所述限流地端、負輸入連接所述第三輸出端；
第六比較器的正輸入連接所述測量端、負輸入連接所述第四輸出端。
所述參考電壓源電路包括 第一 PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、漏極與柵極互連； 第二 PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極； 第一 NMOS，其漏極連接第一 PMOS漏極； 第二 NMOS，其漏極與柵極互連并連接第二 PMOS漏極； 串連的若干修調(diào)電阻，一端接地、另一端順序通過第九電阻和第七電阻連接第一NMOS源極、并順序通過第九電阻和第八電阻連接第二 NMOS源極，且每一修調(diào)電阻并聯(lián)一修調(diào)元件； 第一 PNP三極管，其發(fā)射極通過第十電阻連接第一 NMOS源極、基極和集電極接地； 第二 PNP三極管，其發(fā)射極連接第二 NMOS源極、基極和集電極接地； 第三PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極、漏極順序通過
第十一電阻和第十二電阻接地； 第四PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極； 第三NM0S，其漏極與柵極互連并連接第四PMOS漏極、源極接地； 第四NMOS，其漏極通過第十三電阻連接第二外接節(jié)點、柵極連接第三NMOS柵極、
源極接地； 第五PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極； 第六PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極； 第七PM0S，其源極通過第十四電阻連接第五PMOS漏極、柵極連接所述測量端、漏
極接地； 第八PM0S，其源極連接第六PMOS漏極、柵極與漏極互連并接地； 其中，所述第一輸出端連接第三PMOS漏極，所述第二輸出端連接第四NMOS漏極，
所述第三輸出端連接第五PMOS漏極，所述第四輸出端連接在第十一電阻與第十二電阻之
間，所述限流地端連接第八PMOS的源極。 所述第十電阻進一步由第十五電 和第十六電阻串聯(lián)而成，且連接第一NMOS源極的第十六電阻并聯(lián)有修調(diào)元件。 第一外接節(jié)點與地之間進一步串接有第一開關(guān)和第二開關(guān)； 控制器在有充電過壓有效信號、或充電過流有效信號產(chǎn)生時關(guān)閉第一開關(guān)，在有放電過壓有效信號產(chǎn)生、或放電過流有效信號產(chǎn)生時關(guān)閉第二開關(guān)。 所述第一開關(guān)為源極連接第一外接節(jié)點、柵極受控于控制器的第一開關(guān)NMOS，所述第二開關(guān)為漏極與第一開關(guān)NMOS漏極相連、源極接地、柵極受控于控制器的第二開關(guān)腦S。 產(chǎn)生的充電過壓有效信號、放電過壓有效信號、充電過流有效信號、產(chǎn)生放電過流有效信號進一步經(jīng)計時器延時后傳遞至所述控制器。 由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明針對包含兩節(jié)鋰電池的電池組，由參考電壓源電路分別以電池組正負極電壓為基準為每節(jié)鋰電池產(chǎn)生可判斷充放電過壓的對應參考電壓、并利用電池組正負極電壓予以修調(diào)，再利用若干比較器分別截取每節(jié)鋰電池兩端電壓的不同分壓值并與對應參考電壓進行比對，因而無需時序控制即可同時實現(xiàn)對兩節(jié)鋰電池的充放電過壓保護，不但降低了現(xiàn)有技術(shù)中分時測量所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲，還減少了時序控制所需的硬件結(jié)構(gòu)、并降低硬件成本。 進一步地，本發(fā)明還可由參考電壓源電路利用充放電電流在測量電阻兩端產(chǎn)生的測量節(jié)點電壓，為兩節(jié)鋰電池產(chǎn)生可判斷充放電過流的參考電壓、并利用電池組正極電壓和測量節(jié)點電壓予以修調(diào)。 再進一步地，本發(fā)明中的參考電壓源電路可以僅利用一套修調(diào)電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對所有參考電壓的修調(diào)，從而進一步通過節(jié)省電路面積而降低開關(guān)噪聲；參考電壓源電路還可利用雙極型三極管結(jié)構(gòu)進行溫度補償，從而能夠提高電池保護的精度。


圖1為本發(fā)明實施例一中電池保護控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中示出的參考電壓源電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖1中示出的參考電壓源電路的另一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例二中電池保護控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為圖4中示出的參考電壓源電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為圖4中示出的參考電壓源電路的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。 本發(fā)明實施例針對包含兩節(jié)鋰電池的電池組，分別以電池組正負極電壓為基準為
每節(jié)鋰電池產(chǎn)生可判斷充放電過壓的對應參考電壓、并利用電池組正負極電壓予以修調(diào)，
再利用若干比較器分別截取每節(jié)鋰電池兩端電壓的不同分壓值并與對應參考電壓進行比
對，因而無需時序控制即可同時實現(xiàn)對兩節(jié)鋰電池的充放電過壓保護，不但降低了現(xiàn)有技
術(shù)中分時測量所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲，還減少了時序控制所需的硬件結(jié)構(gòu)、并降低硬件成本。 進一步地，本發(fā)明實施例還可利用充放電電流在測量電阻兩端產(chǎn)生的測量節(jié)點電壓，為兩節(jié)鋰電池產(chǎn)生可判斷充放電過流的參考電壓、并利用電池組正極電壓和測量節(jié)點電壓予以修調(diào)。 下面，分別結(jié)合兩個實施例予以詳細說明。
實施例一 圖1為本發(fā)明實施例一中電池保護控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實施例中的電池保護控制裝置用于對第一 電池10和第二電池20進行保護，其中，第一 電池10的負極接地、第二電池20的負極連接第一電池10正極、第二電池20正極連接第二外接節(jié)點VP，且該電池保護控制裝置包括 參考電壓源電路100，其電源端連接第二外接節(jié)點VP、接地端接地GND，且第一輸出端以GND為基準產(chǎn)生電壓值在VP與GND之間的第一過壓參考電壓VR1、第二輸出端以VP電壓為基準產(chǎn)生電壓值在VP與GND之間的第二過壓參考電壓VR2。 自第一電池10負極順序串連至第一電池10正極的第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，以及自第二電池20正極順序串連至第二電池20負極的第四電阻R4、第五電阻R4、第六電阻R6，即串聯(lián)的Rl R3并聯(lián)在第一電池10兩端、串聯(lián)的R4 R5并聯(lián)在第二電池20的兩端。 VOC比較器l，其正輸入連接Rl與R2之間、負輸入連接產(chǎn)生VR1的第一輸出端，從
而能夠在R1兩端的電壓值Vfl大于VR1時產(chǎn)生高電平的充電過壓有效信號； 由于第 一 電池10兩端電壓VC = Vf 1 X (Rl+R2+R3)/Rl，因而即實現(xiàn)了以
VR1X (R1+R2+R3)/R1為第一電池10兩端電壓VC的充電過壓保護閾值，且只要參考電壓源
電路100修調(diào)VR1、即可實現(xiàn)對第一電池10充電過壓保護閾值的修調(diào)。 VOD比較器1，其負輸入連接R2與R3之間、正輸出連接產(chǎn)生VR1的第一輸出端，從
而能夠在串聯(lián)的Rl和R2兩端電壓Vf2小于VR1時產(chǎn)生高電平的放電過壓有效信號； 由于第一電池10兩端電壓VC = Vf2X (R1+R2+R3)/(R1+R2)，因而即實現(xiàn)了以
VR1X (R1+R2+R3)/(R1+R2)為第一電池IO兩端電壓VC的放電過壓保護閾值，且只要參考電
壓源電路100修調(diào)VR1、即可實現(xiàn)對第一電池10放電過壓保護閾值的修調(diào)。 VOC比較器2，其負輸入連接R4與R5之間、正輸入連接產(chǎn)生VR2的第二輸出端，從
而在R4連接R5 —端的電壓值Vf3小于VR2時產(chǎn)生充電過壓有效信號； 由于第二電池20兩端電壓VP-VC = (VP-Vf 3) X (R4+R5+R6) /R4，且Vf 3越小、
VP-Vf3就越大、進而第二電池20兩端電壓VP-VC也就越大，因而即實現(xiàn)了以VP-VC =
(VP-VR2) X (R4+R5+R6)/R4為第二電池20兩端電壓VP-VC的充電過壓保護閾值，且只要參
考電壓源電路100修調(diào)VR2、即可實現(xiàn)對第二電池20充電過壓保護閾值的修調(diào)，需要說明的
是，本領域技術(shù)人員均可獲知VC并不是固定值，VP和VC均會在充放電過壓時不同程度地
升高、并導致VP-VC也隨之升高。 VOD比較器2，其正輸入連接R5與R6之間、負輸入連接產(chǎn)生VR2的第二輸出端，從而能夠在R5連接R6 —端的電壓值Vf4大于VR2時產(chǎn)生高電平的放電過壓有效信號；
由于第二電池20兩端電壓VP-VC = (VP-Vf4) X (R4+R5+R6) / (R4+R5)，且Vf4越大、VP-Vf4就越小、進而第二電池20兩端電壓VP-VC也就越小，因而即實現(xiàn)了以VP-VC =(VP-VR2) X (R4+R5+R6) / (R4+R5)為第二電池20兩端電壓VP-VC的放電過壓保護閾值，且只要參考電壓源電路100修調(diào)VR2、即可實現(xiàn)對第二電池20放電過壓保護閾值的修調(diào)。
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上述四個比較器的正負輸入連接方式均可調(diào)換，相應地，充電過壓有效信號、放電
過壓有效信號就為低電平；且，R1 R6的阻值可由本領域技術(shù)人員依據(jù)所需的充電過壓保
護閾值和放電過壓保護閾值任意設定、或可由其它的電阻組合予以替換，只要保證Vfl大
于0且小于Vf2、 Vf2小于VC，以及Vf3大于Vf4且小于VP、 Vf4大于VC即可。 計時器101，將產(chǎn)生的充電過壓有效信號、放電過壓有效信號延時后傳遞至控制器
102 ;實際應用中，計時器101為可選的部件，即產(chǎn)生的充電過壓有效信號、放電過壓有效信
號可直接傳遞至控制器102。 充電保護開關(guān)MC，為源極連接VN、柵極Co受控于控制器102的NMOSMC ; 放電保護開關(guān)MD，為漏極與NMOS MC漏極相連、源極接GND、柵極Do受控于控制器
102的NMOS MD ; 控制器102，在有充電過壓有效信號產(chǎn)生時將MC的柵極Co電壓置低、即關(guān)閉MC，用以切斷VN、第一電池10、第二電池20、VP所串連而成的通路，從而實現(xiàn)充電過壓保護；在有放電過壓有效信號產(chǎn)生時將MD的柵極Do電壓置低、即關(guān)閉MD，用以切斷VN、第一電池10、第二電池20、 VP所串連而成的通路，從而實現(xiàn)放電過壓保護。 當然，如果由其他元器件來實現(xiàn)MC和MD、或?qū)C和MD設置于VN、第一電池10、第二電池20、 VP所串連而成的通路中的其他位置，也可通過控制器102的控制來實現(xiàn)充電過壓保護和放電過壓保護。 此外，在圖1所示的電池保護控制裝置中，為了實現(xiàn)過流保護，還包括如下結(jié)構(gòu)
參考電壓源電路100進一步具有連接測量節(jié)點VM的測量端、該測量節(jié)點VM通過一測量電阻Rm連接VN，參考電壓源電路100還進一步由第三輸出端以測量節(jié)點電壓VM為基準產(chǎn)生電壓值VP與VM之間的第一過流參考電壓VR3、由第四輸出端以GND電壓為基準產(chǎn)生電壓值在VP與GND之間的第二過流參考電壓VR4， VR4小于VR1、且與VR1成正比；
ECI比較器，正輸入接GND、負輸入連接產(chǎn)生VR3的第三輸出端，從而能夠在VR3低于或等于GND時產(chǎn)生高電平的充電過流有效信號；其中，VR3可以看作是VM加上一校準電壓Vx，當VR3等于GND、且認為GND為0V時，可以看作VR3相對于GND為-Vx。
EDI比較器，其正輸入連接測量VM的測量端、負輸入連接產(chǎn)生VR4的第四輸出端，從而能夠在VR4低于或等于VM時產(chǎn)生高電平的放電過流有效信號。 上述兩個比較器的正負輸入連接方式也可調(diào)換，相應地，充電過流有效信號、放電過流有效信號就為低電平。 計時器101，將產(chǎn)生的充電過流有效信號、放電過流有效信號延時后傳遞至控制器102 ;如前所述，計時器101為可選的部件，因而產(chǎn)生的充電過流有效信號、放電過流有效信號也可直接傳遞至控制器102。 控制器102進一步在有充電過流有效信號時將MC的柵極Co電壓置低、即關(guān)閉MC，用以切斷VN、第一電池10、第二電池20、VP所串連而成的通路，從而實現(xiàn)充電過流保護；在有放電過流有效信號產(chǎn)生時將MD的柵極Do電壓置低、即關(guān)閉MD，用以切斷VN、第一電池10、第二電池20、 VP所串連而成的通路，從而實現(xiàn)放電過流保護。 如前所述，如果由其他元器件來實現(xiàn)MC和MD、或?qū)C和MD設置于VN、第一電池10、第二電池20、 VP所串連而成的通路中的其他位置，也可通過控制器102的控制來實現(xiàn)充電過流保護和放電過流保護；而且，雖然在圖1中，充電過流和過壓保護復用同一個開關(guān)MC、放電過流和過壓保護復用同一個開關(guān)MD，但是，充電過流和過壓保護、以及放電過流和 過壓保護也可分別具有對應的開關(guān)，或者全部復用一個開關(guān)，各種不同的開關(guān)實現(xiàn)方式并 不會影響到本實施例所能夠產(chǎn)生的主要技術(shù)效果。 以上是對本實施例中電池保護控制裝置的整體說明，下面再對本實施例中參考電 壓源電路的不同實現(xiàn)方式予以說明。 圖2為圖1中示出的參考電壓源電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，參考電壓
源電路100可以采用如下的實現(xiàn)方式 PM0S1，其源極連接VP、漏極與柵極互連； PM0S2，其源極連接VP、柵極連接PM0S1的柵極； NM0S1，其漏極連接PM0S1的漏極；NM0S2，其漏極與柵極互連、并連接PM0S2的漏極； 上述PM0S1與PM0S2的溝道寬長比相等、形成產(chǎn)生相同電流值的電流鏡，NM0S1與 NM0S2的溝道寬長比也相等、也形成相同電流值的電流鏡，從而將NM0S1源極電壓VNS1與 NM0S2源極電壓VNS2調(diào)節(jié)為等值。 串連的若干修調(diào)電阻Ra Re，Re接GND，Ra順序通過第九電阻R9和第七電阻R7 連接NM0S1的源極、Ra還順序通過第九電阻R9和第八電阻R8連接NM0S2的源極，且Ra Re中的每一個分別并聯(lián)一修調(diào)元件Fa Fe ; 也就是說，NM0S1和NM0S2的漏極分別通過R7和R8連接至節(jié)點VCH，而串連的若 干修調(diào)電阻Ra Re的一端通過R9連接節(jié)點VCH、另一端接GND ; 其中，修調(diào)元件Fa Fe可以為本領域技術(shù)人員熟知的各種技術(shù)形成，如金屬熔 絲、多晶硅熔絲、齊納二極管、或其他各種可編程電路構(gòu)成，甚至還可以通過增加開關(guān)器件 形成各種功能豐富的修調(diào)結(jié)構(gòu)，圖2中僅以金屬熔絲為例加以說明，通過在熔絲兩端加電 可以燒斷熔絲，熔絲未燒斷之前表現(xiàn)為短路狀態(tài)，燒斷后表現(xiàn)為開路狀態(tài)，修調(diào)電路結(jié)構(gòu) 為本領域技術(shù)人員所熟知、在此不再贅述；通過修調(diào)單元Fa Fe，可修調(diào)NM0S1源極電壓 VNS1與NM0S2源極電壓VNS2。 PNP三極管1，其發(fā)射極通過第十電阻R10連接NM0S1的源極、基極和集電極接 GND ;PNP三極管2，其發(fā)射極連接NM0S2的源極、基極和集電極接GND。 其中，PNP三極管1的發(fā)射極和基極之間的電壓為VBE1， PNP三極管2的發(fā)射極和
基極之間的電壓為V，，則R10上的電壓降為A VBE = V皿-V^，利用R7 R10等各電阻值之
間的比例可以調(diào)節(jié)AVBE和VBE1的系數(shù)比例、進而依據(jù)帶隙參考源的基本原理來實現(xiàn)溫度補償。 相應地，RIO的電流為AVBE/R10 ;且，如果R7等于R8，則R7的電流等于VBE1/ (R7+2XRx)，節(jié)點VCH到GND之間包括R9和若干修調(diào)電阻的等效電阻為Rx，若干修調(diào)電阻 均被短路時，Rx等于R9，這樣，NM0S1、NM0S2、PM0S1和PM0S2的電流相同，并等于R7的電流 與RIO的電流之和，即為A VBE/R10+VBE1/ (R7+2 X Rx)。 PM0S3，其源極連接VP、柵極連接PM0S1的柵極、漏極順序通過第i^一電阻R11和第 十二電阻R12接GND ; PM0S4與PM0S1的溝道長寬比相同，其源極連接VP、柵極連接PM0S1的柵極，即與PM0S1形成電流鏡； NM0S3，其漏極與柵極互連并連接PM0S4的漏極、源極接地，從而與PM0S4具有相同 的電流； NM0S4與NM0S3的溝道長寬比相同，其漏極通過第十三電阻R13連接VP、柵極連接 NM0S3的柵極、源極接GND，即與NM0S3形成電流鏡； PM0S5與PM0S1的溝道長寬比相同，其源極連接VP、柵極連接PM0S1的柵極，即與 PM0S1形成電流鏡，PM0S5漏極還通過第十四電阻R14連接測得VM的測量端。
這樣，產(chǎn)生VR1的第一輸出端即可連接在PM0S3的漏極，從而實現(xiàn)以GND為基準產(chǎn) 生電壓值在VP與VN之間的VR1 ; VR1為[A VBE/R10+VBE1/ (R7+2 X Rx) ] X (Rl 1+R12); 產(chǎn)生VR2的第二輸出端連接畫0S4的漏極，從而實現(xiàn)以VP為基準產(chǎn)生電壓值在VP 與VN之間的VR2 ; VR2為VP- [ A VBE/R10+VBE1/ (R7+2 X Rx) ] X R13 ; 產(chǎn)生VR3的第三輸出端連接PM0S5的漏極，從而實現(xiàn)以VM為基準產(chǎn)生電壓值在VP 與VM之間的VR3 ; VR3為VM+ [ A VBE/R10+VBE1/ (R7+2 X Rx) ] X R14 ; 產(chǎn)生VR4的第四輸出端連接在Rll與R12之間，從而實現(xiàn)以GND為基準產(chǎn)生電壓 值在VP與VN之間的VR4 ; VR4為[AVBE/R10+VBE1/(R7+2XRx)] XR12。 而且，第一至第四輸出端的參考電壓VR1 VR4都是基于電流鏡所產(chǎn)生的，那么通 過修調(diào)NM0S1、 NM0S2、 PM0S1和PM0S2的電流即可實現(xiàn)對參考電壓VR1 VR4的修調(diào)，從而 實現(xiàn)對各保護閾值的修調(diào)。 例如，節(jié)點VCH到GND之間包括R9和若干修調(diào)電阻的等效電阻為Rx，則VR4的電 壓為[AVBE/R10+VBE1/(R7+2XRx)] XR12，可以看出通過修改Rx的電阻值可以修調(diào)VR4至基 于帶隙電壓的一個精確的電壓值，而VR1與VR4成正比關(guān)系，即VR1 = VR4(R11+R12)/R12， 因而只要VR4修調(diào)準確，就可以得到一個與VR4電壓成固定比例且準確的VR1的電壓值。 進而，如果NM0S3和NM0S4為1 : 1的電流鏡，則VP-VR2的電壓值為與VR4成正比關(guān)系、為 VR4XR13/R12，而電池20的電壓保護閾值是正比于VP-VR2的電壓值，所以也可以被修調(diào)為 準確的電壓閾值；此外，VR3的電壓值等于VM+VR4XR14/R12。當VR3等于GND的電壓時，即 VM為41 4乂1 14/1 12，此值也是基于被修調(diào)的帶隙電壓。 圖3為圖1中示出的參考電壓源電路的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，參考電 壓源電路100可以基于圖2所示的結(jié)果作出如下的改進 將圖2中的R10替換為串聯(lián)的第十五電阻R15和第十六電阻R16，并在連接NM0S1 源極的R16兩端進一步并聯(lián)有修調(diào)元件Ff 。 如此一來，當Ff熔斷后，NM0S1源極與PNP三極管1的發(fā)射極之間的電阻值由R15 升高至(R15+R16)，那么相比于修調(diào)若干修調(diào)電阻Ra Re的修調(diào)幅度更大。
實施例二 圖4為本發(fā)明實施例二中電池保護控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本實施 例中的電池保護控制裝置相比于實施例一，作出了如下改進
12
參考電壓源電路100進一步具有可在第一過流參考電壓VR3為負時避免測量端向 測量節(jié)點VM產(chǎn)生回流電流的限流地端G'; ECI比較器的正輸入接限流地端G'、而不是直接接地GND， ECI比較器的負輸入仍 連接產(chǎn)生VR3的第三輸出端。 相應地，圖5為圖4中示出的參考電壓源電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，參 考電壓源電路100可以基于如圖2所示的結(jié)果作出如下改進 PM0S5的源極仍連接第二外接節(jié)點VP、且柵極仍連接PM0S1的柵極，但是漏極并不
是通過R14直接連接測量節(jié)點VM、而是通過R14連接至PM0S7的源極； PM0S6，其源極連接第二外接節(jié)點VP、柵極連接PM0S1的柵極，與PM0S5構(gòu)成電流
鏡；PM0S7，其源極通過R14連接PM0S5漏極、柵極連接測量端VM、漏極接GND ;
PM0S8，其源極連接PM0S6漏極、柵極與漏極互連并接地，與PM0S7構(gòu)成電流鏡；
其中，產(chǎn)生VR1的第一輸出端仍連接PM0S1漏極，產(chǎn)生VR2的第二輸出端仍連接 NM0S4漏極，產(chǎn)生VR3的第三輸出端仍連接PM0S5漏極，產(chǎn)生VR4的第四輸出端仍連接在Rl 1 與R12之間，限流地端G'則連接PM0S8的源極。 這樣，當VR3為負電壓時，由于PM0S7和PM0S8的限制，不會有電流向測量節(jié)點VM 回流，從而避免由于有電流回流至VM而對其它保護判斷所產(chǎn)生的影響，例如EDI比較器是 基于測量節(jié)點電壓VM來進行判斷的。 圖6為圖4中示出的參考電壓源電路的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，參考電 壓源電路100可以基于圖5所示的結(jié)果作出如下的改進 將圖5中的R10替換為串聯(lián)的第十五電阻R15和第十六電阻R16，并在連接NM0S1 源極的R16兩端進一步并聯(lián)有修調(diào)元件Ff 。 如此一來，當Ff熔斷后，NM0S 1源極與PNP三極管1的發(fā)射極之間的電阻值由R15
升高至(R15+R16)，那么相比于修調(diào)若干修調(diào)電阻Ra Re的修調(diào)幅度更大。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在
本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發(fā)明的保
護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電池保護控制裝置，其特征在于，用于對第一電池和第二電池進行保護，其中，第一電池的負極與第一外接節(jié)點同時接地、第二電池的負極連接第一電池正極、第二電池正極連接第二外接節(jié)點，且該電池保護控制裝置包括參考電壓源電路，其電源端連接第二外接節(jié)點、接地端接地，且第一輸出端以地電壓為基準產(chǎn)生電壓值在第二外接節(jié)點電壓與地電壓之間的第一過壓參考電壓、第二輸出端以第二外接節(jié)點電壓為基準產(chǎn)生電壓值在第二外接節(jié)點電壓與地電壓之間的第二過壓參考電壓；第一比較器，在第一電壓值大于第一過壓參考電壓時產(chǎn)生充電過壓有效信號，第一電壓值小于第一電池正極電壓；第二比較器，在第二電壓值小于第一過壓參考電壓時產(chǎn)生放電過壓有效信號，第二電壓值大于第一電壓值、且小于第一電池正極電壓；第三比較器，在第三電壓值小于第二過壓參考電壓時產(chǎn)生充電過壓有效信號，第三電壓值大于第二電池負極電壓、且小于第二外接節(jié)點電壓；第四比較器，在第四電壓值大于第二過壓參考電壓時產(chǎn)生放電過壓有效信號，第四電壓值大于第二電池負極電壓、且小于第三電壓值；控制器，在有充電過壓有效信號、或放電過壓有效信號產(chǎn)生時，切斷第一外接節(jié)點、第一電池、第二電池、第二外接節(jié)點所串連而成的通路。
2. 如權(quán)利要求1所述的電池保護控制裝置，其特征在于，該電池保護控制裝置進一步 包括自第一電池負極順序串連至第一電池正極的第一電阻、第二電阻、第三電阻，以及自 第二電池正極順序串連至第二電池負極的第四電阻、第五電阻、第六電阻；第一比較器的正輸入連接第一電阻與第二電阻之間、負輸入連接所述第一輸出端； 第二比較器的負輸入連接第二電阻與第三電阻之間、正輸出連接所述第一輸出端； 第三比較器的負輸入連接第四電阻與第五電阻之間、正輸入連接所述第二輸出端； 第四比較器的正輸入連接第五電阻與第六電阻之間、負輸入連接所述第二輸出端。
3. 如權(quán)利要求1所述的電池保護裝置，其特征在于，參考電壓源電路進一步具有連接 測量節(jié)點的測量端、該測量節(jié)點通過一測量電阻連接第一外節(jié)端點，參考電壓源電路還進 一步由第三輸出端以測量節(jié)點電壓為基準產(chǎn)生電壓值在第二外接節(jié)點電壓與測量節(jié)點電 壓之間的第一過流參考電壓、由第四輸出端以地電壓為基準產(chǎn)生電壓值在第二外接節(jié)點電 壓與地電壓之間的第二過流參考電壓；且該電池保護控制裝置進一步包括第五比較器，在第一過流參考電壓低于或等于地電壓時產(chǎn)生充電過流有效信號； 第六比較器，在第二過流參考電壓低于或等于測量節(jié)點電壓時產(chǎn)生放電過流有效信號；控制器進一步在有充電過流有效信號、或放電過流有效信號產(chǎn)生時，切斷第一外接節(jié) 點、第一電池、第二電池、第二外接節(jié)點所串連而成的通路。
4. 如權(quán)利要求3所述的電池保護控制裝置，其特征在于， 第五比較器的正輸入接地、負輸入連接所述第三輸出端； 第六比較器的正輸入連接所述測量端、負輸入連接所述第四輸出端。
5. 如權(quán)利要求4所述的電池保護控制裝置，其特征在于，所述參考電壓源電路包括第一 PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、漏極與柵極互連；第二 PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極；第一 NMOS，其漏極連接第一 PMOS漏極；第二 NMOS，其漏極與柵極互連并連接第二 PMOS漏極；串連的若干修調(diào)電阻，一端接地、另一端順序通過第九電阻和第七電阻連接第一NMOS源極、并順序通過第九電阻和第八電阻連接第二NMOS源極，且每一修調(diào)電阻并聯(lián)一修調(diào)元件；第一 PNP三極管，其發(fā)射極通過第十電阻連接第一 NMOS源極、基極和集電極接地；第二 PNP三極管，其發(fā)射極連接第二 NMOS源極、基極和集電極接地；第三PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一PMOS的柵極、漏極順序通過第十一電阻和第十二電阻接地；第四PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極；第三NMOS，其漏極與柵極互連并連接第四PMOS漏極、源極接地；第四NMOS，其漏極通過第十三電阻連接第二外接節(jié)點、柵極連接第三NMOS柵極、源極接地；第五PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一PMOS的柵極、漏極通過第十四電阻連接所述測量端；其中，所述第一輸出端連接第三PMOS漏極，所述第二輸出端連接第四NMOS漏極，所述第三輸出端連接第五PMOS漏極，所述第四輸出端連接在第十一電阻與第十二電阻之間。
6. 如權(quán)利要求5所述的電池保護控制裝置，其特征在于，所述第十電阻進一步由第十五電阻和第十六電阻串聯(lián)而成，且連接第一NMOS源極的第十六電阻并聯(lián)有修調(diào)元件。
7. 如權(quán)利要求3所述的電池保護控制裝置，其特征在于，參考電壓源電路進一步具有可在第一過流參考電壓為負時避免測量端向測量節(jié)點產(chǎn)生回流電流的限流地端；第五比較器的正輸入接所述限流地端、負輸入連接所述第三輸出端；第六比較器的正輸入連接所述測量端、負輸入連接所述第四輸出端。
8. 如權(quán)利要求7所述的電池保護控制裝置，其特征在于，所述參考電壓源電路包括第一 PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、漏極與柵極互連；第二 PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極；第一 NMOS，其漏極連接第一 PMOS漏極；第二 NMOS，其漏極與柵極互連并連接第二 PMOS漏極；串連的若干修調(diào)電阻，一端接地、另一端順序通過第九電阻和第七電阻連接第一NMOS源極、并順序通過第九電阻和第八電阻連接第二NMOS源極，且每一修調(diào)電阻并聯(lián)一修調(diào)元件；第一 PNP三極管，其發(fā)射極通過第十電阻連接第一 NMOS源極、基極和集電極接地；第二 PNP三極管，其發(fā)射極連接第二 NMOS源極、基極和集電極接地；第三PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一PMOS的柵極、漏極順序通過第十一電阻和第十二電阻接地；第四PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極；第三NMOS，其漏極與柵極互連并連接第四PMOS漏極、源極接地；第四NMOS，其漏極通過第十三電阻連接第二外接節(jié)點、柵極連接第三NMOS柵極、源極接地；第五PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極；第六PMOS，其源極連接第二外接節(jié)點、柵極連接第一 PMOS的柵極；第七PM0S，其源極通過第十四電阻連接第五PMOS漏極、柵極連接所述測量端、漏極接地；第八PM0S，其源極連接第六PMOS漏極、柵極與漏極互連并接地；其中，所述第一輸出端連接第三PMOS漏極，所述第二輸出端連接第四NMOS漏極，所述第三輸出端連接第五PMOS漏極，所述第四輸出端連接在第十一電阻與第十二電阻之間，所述限流地端連接第八PMOS的源極。
9. 如權(quán)利要求8所述的電池保護控制裝置，其特征在于，所述第十電阻進一步由第十五電阻和第十六電阻串聯(lián)而成，且連接第一NMOS源極的第十六電阻并聯(lián)有修調(diào)元件。
10. 如權(quán)利要求3至9中任一項所述的電池保護控制裝置，其特征在于，第一外接節(jié)點與地之間進一步串接有第一開關(guān)和第二開關(guān)；控制器在有充電過壓有效信號、或充電過流有效信號產(chǎn)生時關(guān)閉第一開關(guān)，在有放電過壓有效信號產(chǎn)生、或放電過流有效信號產(chǎn)生時關(guān)閉第二開關(guān)。
11. 如權(quán)利要求io所述的保護充電控制裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)為源極連接第一外接節(jié)點、柵極受控于控制器的第一開關(guān)NMOS，所述第二開關(guān)為漏極與第一開關(guān)NMOS漏極相連、源極接地、柵極受控于控制器的第二開關(guān)NM0S。
12. 如權(quán)利要求3至9中任一項所述的電池保護控制裝置，其特征在于，產(chǎn)生的充電過壓有效信號、放電過壓有效信號、充電過流有效信號、產(chǎn)生放電過流有效信號進一步經(jīng)計時器延時后傳遞至所述控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池保護控制裝置。本發(fā)明針對包含兩節(jié)鋰電池的電池組，由參考電壓源電路分別以電池組正負極電壓為基準為每節(jié)鋰電池產(chǎn)生可判斷充放電過壓的對應參考電壓、并利用電池組正負極電壓予以修調(diào)，再利用若干比較器分別截取每節(jié)鋰電池兩端電壓的不同分壓值并與對應參考電壓進行比對，因而無需時序控制即可同時實現(xiàn)對兩節(jié)鋰電池的充放電過壓保護，不但降低了現(xiàn)有技術(shù)中分時測量所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲，還減少了時序控制所需的硬件結(jié)構(gòu)、并降低硬件成本。本發(fā)明還可由參考電壓源電路利用充放電電流在測量電阻兩端產(chǎn)生的測量節(jié)點電壓，為兩節(jié)鋰電池產(chǎn)生可判斷充放電過流的參考電壓、并利用電池組正極電壓和測量節(jié)點電壓予以修調(diào)。
文檔編號H02H7/18GK101702514SQ20091023858
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者尹航, 楊曉東, 王釗 申請人:北京中星微電子有限公司