一種基于鋰電池保護(hù)板上ptc保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路，包括多個(gè)阻容元件、PTC過(guò)流溫度保護(hù)器、控制保護(hù)芯片和MOS開(kāi)關(guān)電路，負(fù)載的兩個(gè)輸出端分別與控制保護(hù)芯片的第一端和MOS開(kāi)關(guān)電路的第一端連接，控制保護(hù)芯片的第二端和MOS開(kāi)關(guān)電路的第二端連接，控制保護(hù)芯片的第三端與PTC過(guò)流溫度保護(hù)器的第一端連接，PTC過(guò)流溫度保護(hù)器的第二端與鋰電芯的第一端連接，MOS開(kāi)關(guān)電路的第三端與鋰電芯的第二端連接。本發(fā)明中增加PTC熱敏電阻后，即使一次保護(hù)路失效或者溫升較高時(shí)，PTC熱敏電阻仍能對(duì)過(guò)充、過(guò)流、短路、超溫等故障提供保護(hù)，保證電池在被誤用或?yàn)E用的情況下，不致發(fā)生安全性問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】—種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池保護(hù)板電路，實(shí)現(xiàn)電路過(guò)流溫度保護(hù)，特別是涉及一種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]早期的電池采用保險(xiǎn)絲或雙金屬片等作為在過(guò)流、短路、超溫時(shí)的二次保護(hù)裝置。但由于電池過(guò)流等故障往往是暫時(shí)性的，并不意味著電池的永久性損壞，保險(xiǎn)絲不可恢復(fù)的缺點(diǎn)使電池制造商的質(zhì)量保證成本增加；而雙金屬片雖然可以自恢復(fù)，但是會(huì)不停地動(dòng)作/恢復(fù)，會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)早期疲勞磨損進(jìn)而粘連從而失去保護(hù)作用，另外雙金屬片對(duì)于便攜式設(shè)備對(duì)電池體積和重量方面的苛刻要求而言，體積和重量都較大。而高分子PTC以自恢復(fù)、低電阻以及不增加額外的體積要求的特點(diǎn)在為電池提供二次保護(hù)方面具有優(yōu)勢(shì)。盡管一次保護(hù)通常被認(rèn)為是可靠的，但當(dāng)靜電放電電壓過(guò)高或超溫時(shí)可能損壞保護(hù)IC或M0S-FET，而且在短路時(shí)集成電路會(huì)發(fā)生振蕩，同時(shí)多數(shù)IC+M0S-FET電路對(duì)充電、放電過(guò)電流的檢測(cè)是間接的，并不能保證在電池的所有工作狀態(tài)下都會(huì)提供過(guò)電流保護(hù)，保護(hù)的可靠性也降低了。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題而提供一種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路，包括多個(gè)阻容元件，還包括PTC過(guò)流溫度保護(hù)器、控制保護(hù)芯片和MOS開(kāi)關(guān)電路，負(fù)載的兩個(gè)輸出端分別與所述控制保護(hù)芯片的第一端和所述MOS開(kāi)關(guān)電路的第一端連接，所述控制保護(hù)芯片的第二端和所述MOS開(kāi)關(guān)電路的第二端連接，所述控制保護(hù)芯片的第三端與所述PTC過(guò)流溫度保護(hù)器的第一端連接，所述PTC過(guò)流溫度保護(hù)器的第二端與所述鋰電芯的第一端連接，所述MOS開(kāi)關(guān)電路的第三端與所述鋰電芯的第二端連接。
[0006]具體地，所述MOS開(kāi)關(guān)電路包括兩個(gè)過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管，兩個(gè)所述過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管連接，所述過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管內(nèi)部設(shè)置有二極管，所述二極管正方向與放電回路的方向相同。
[0007]作為優(yōu)選，所述過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管為MOSFET管。
[0008]作為優(yōu)選，所述PTC過(guò)流溫度保護(hù)器為PTC熱敏電阻。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
[0010]本發(fā)明為一種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路，保護(hù)電路中增加PTC后，即使一次保護(hù)路失效或者溫升較高時(shí)，PTC熱敏電阻仍能對(duì)過(guò)充、過(guò)流、短路、超溫等故障提供保護(hù)，保證電池在被誤用或?yàn)E用的情況下，不致發(fā)生安全性問(wèn)題，且本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，能夠很好地被設(shè)計(jì)者掌握并應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的電路圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖3是本發(fā)明的工作原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0015]如圖1所示，本發(fā)明為一種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路，包括多個(gè)阻容元件、PTC過(guò)流溫度保護(hù)器、控制保護(hù)芯片和MOS開(kāi)關(guān)電路，負(fù)載的兩個(gè)輸出端分別與所述控制保護(hù)芯片的第一端和所述MOS開(kāi)關(guān)電路的第一端連接，所述控制保護(hù)芯片的第二端和所述MOS開(kāi)關(guān)電路的第二端連接，所述控制保護(hù)芯片的第三端與所述PTC過(guò)流溫度保護(hù)器的第一端連接，所述PTC過(guò)流溫度保護(hù)器的第二端與所述鋰電芯的第一端連接，所述MOS開(kāi)關(guān)電路的第三端與所述鋰電芯的第二端連接。所述MOS開(kāi)關(guān)電路包括兩個(gè)過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管，兩個(gè)所述過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管連接，所述過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管內(nèi)部設(shè)置有二極管，所述二極管正方向與放電回路的方向相同。所述過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管為MOSFET管。所述PTC過(guò)流溫度保護(hù)器為PTC熱敏電阻。
[0016]PTC是Positive temperature coefficient的縮寫(xiě)，意即正溫度系數(shù)電阻，(溫度越高，阻值越大)，通俗的來(lái)講，PTC就是一個(gè)半導(dǎo)體材料，而且這個(gè)半導(dǎo)體材料的正溫度系數(shù)很大，PTC器件采用高分子材料聚合物，通過(guò)嚴(yán)格的工藝制成，由聚合物樹(shù)酯基體及分布在里面的導(dǎo)電粒子組成，在正常情況下，導(dǎo)電粒子在樹(shù)酯中構(gòu)成導(dǎo)電通路，器件表現(xiàn)為低阻抗，電路中有過(guò)流發(fā)生時(shí)，流經(jīng)PTC的大電流產(chǎn)生的熱量使聚合物樹(shù)酯基體體積臌脹，因而切斷導(dǎo)電粒子間的連接，從而對(duì)電路的過(guò)流起保護(hù)作用。當(dāng)故障解除后，方可自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，保證電路正常工作(如圖3所示)
[0017]在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，PTC經(jīng)常是以熱敏電阻的身份出現(xiàn)的，而鋰電池保護(hù)板就是通過(guò)其中器件材料的大阻值，從而變相的成為斷路，切斷電流達(dá)到保護(hù)的作用，這樣一解釋，大家就會(huì)很容易的想到，PTC是鋰電池保護(hù)板中一個(gè)很重要的元器件，主要的保護(hù)功能也是通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)樯厦嬉惨呀?jīng)提過(guò)，PTC是一個(gè)熱敏電阻，所以當(dāng)溫度上升的時(shí)候，它的阻值就會(huì)隨著溫度的升高而升高，而當(dāng)線路恢復(fù)正常，PTC的溫度也會(huì)隨之下降，其電阻也會(huì)隨著溫度的降低而降低，電路又可以重新恢復(fù)工作。這也就是鋰電池保護(hù)板進(jìn)行線路保護(hù)的一個(gè)基本原理，也正是因?yàn)檫@一特點(diǎn)，所以平時(shí)大家也稱PTC為可復(fù)性保險(xiǎn)絲，通俗的講就是可以循環(huán)使用的保險(xiǎn)絲。所以說(shuō)PTC是鋰電池組件中非常重要的部分，電池的安全也是依靠著PTC來(lái)支撐。當(dāng)大電流經(jīng)過(guò)PTC時(shí)，溫度會(huì)急劇上升，從而電阻也會(huì)隨之增大，以此方式保護(hù)電池電路。
[0018]本發(fā)明的工作原理如下所示:
[0019]一段有效(I)、保護(hù)板過(guò)放電保護(hù)控制原理:當(dāng)電芯通過(guò)外接的負(fù)載進(jìn)行放電時(shí)，電芯的電壓將慢慢降低，同時(shí)HY2113內(nèi)部將通過(guò)Rl電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電芯電壓，當(dāng)電芯電壓下降到約2.8V時(shí)HY2113將認(rèn)為電芯電壓已處于過(guò)放電電壓狀態(tài)，便立即斷開(kāi)第I腳的輸出電壓，使第I腳電壓變?yōu)?V，A03814內(nèi)的開(kāi)關(guān)管因第2腳無(wú)電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的B-與保護(hù)板的P-之間處于斷開(kāi)狀態(tài)。即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。保護(hù)板處于過(guò)放電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的P與P-間接上充電電壓后，HY2113經(jīng)B-檢測(cè)到充電電壓后便立即停止過(guò)放電狀態(tài)，重新在第I腳輸出高電壓，使A03814內(nèi)的過(guò)放電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護(hù)板的P-又重新接上，電芯經(jīng)充電器直接充電；(2)、保護(hù)板過(guò)充電保護(hù)控制原理:當(dāng)電池通過(guò)充電器正常充電時(shí)，隨著充電時(shí)間的增加，電芯的電壓將越來(lái)越高，當(dāng)電芯電壓升高到4.28V時(shí)，HY2113將認(rèn)為電芯電壓已處于過(guò)充電電壓狀態(tài)，便立即斷開(kāi)第4腳的輸出電壓，使第3腳電壓變?yōu)镺V，A03814內(nèi)的開(kāi)關(guān)管因第4腳無(wú)電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的B-與保護(hù)板的P-之間處于斷開(kāi)狀態(tài)。即電芯的充電回路被切斷，電芯將停止充電。保護(hù)板處于過(guò)充電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的P與P-間接上放電負(fù)載后，因此時(shí)雖然過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管關(guān)閉，但其內(nèi)部的二極管正方向與放電回路的方向相同，故放電回路可以進(jìn)行放電，當(dāng)電芯的電壓被放到低于4.08V時(shí)，HY2113停止過(guò)充電保護(hù)狀態(tài)重新在第3腳輸出高電壓，使A03814內(nèi)的過(guò)充電控制管導(dǎo)通，即電芯的B-與保護(hù)板P-又重新接上，電芯又能進(jìn)行正常的充放電；(3)、保護(hù)板短路保護(hù)控制原理:如圖所示，在保護(hù)板對(duì)外放電的過(guò)程中，A03814內(nèi)的兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)并不完全等效于兩個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，而是等效于兩個(gè)電阻很小的電阻，并稱為A03814的導(dǎo)通內(nèi)阻，每個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻約為30m\U03a9共約為60m\U03a9，加在G極上的電壓實(shí)際上是直接控制每個(gè)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻的大小當(dāng)G極電壓大于IV時(shí)，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很小(幾十毫歐)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合，當(dāng)G極電壓小于0.7V以下時(shí)，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很大(幾ΜΩ )，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。電壓UA就是A03814的導(dǎo)通內(nèi)阻與放電電流產(chǎn)生的電壓，負(fù)載電流增大則UA必然增大，因UA0.006LXIUA又稱為A03814的管壓降，UA可以簡(jiǎn)接表明放電電流的大小。上升到0.2V時(shí)便認(rèn)為負(fù)載電流到達(dá)了極限值，于是停止第I腳的輸出電壓，使第I腳電壓變?yōu)?V、A03814內(nèi)的放電控制管關(guān)閉，切斷電芯的放電回路，將關(guān)斷放電控制管。實(shí)現(xiàn)了過(guò)電流保護(hù)。
[0020]一段失效，PTC大電流高溫保護(hù)原理:充電過(guò)程電流由P+、PTC、B+、B-、MOS至P-，隨著電流的增大，則PTC溫度急劇上升，即PTC內(nèi)阻急劇增大，到PTC內(nèi)阻無(wú)限大則電路斷路，此時(shí)已達(dá)到過(guò)流保護(hù)狀態(tài)，當(dāng)溫度降下來(lái)后，則內(nèi)阻也隨之減小，PTC恢復(fù)到正常狀態(tài)，電路又可導(dǎo)通。放電過(guò)程電流由B+、PTC、P+、P-、MOS至B-，隨著電流的增大，則PTC溫度急劇上升，即PTC內(nèi)阻急劇增大，到PTC內(nèi)阻無(wú)限大則電路斷路，此時(shí)已達(dá)到過(guò)流保護(hù)狀態(tài)，當(dāng)溫度降下來(lái)后，則內(nèi)阻也隨之減小，PTC恢復(fù)到正常狀態(tài)，電路又可導(dǎo)通。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。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、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路，包括多個(gè)阻容元件，其特征在于:還包括PTC過(guò)流溫度保護(hù)器、控制保護(hù)芯片和MOS開(kāi)關(guān)電路，負(fù)載的兩個(gè)輸出端分別與所述控制保護(hù)芯片的第一端和所述MOS開(kāi)關(guān)電路的第一端連接，所述控制保護(hù)芯片的第二端和所述MOS開(kāi)關(guān)電路的第二端連接，所述控制保護(hù)芯片的第三端與所述PTC過(guò)流溫度保護(hù)器的第一端連接，所述PTC過(guò)流溫度保護(hù)器的第二端與所述鋰電芯的第一端連接，所述MOS開(kāi)關(guān)電路的第三端與所述鋰電芯的第二端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路，其特征在于:所述MOS開(kāi)關(guān)電路包括兩個(gè)過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管，兩個(gè)所述過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管連接，所述過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管內(nèi)部設(shè)置有二極管，所述二極管正方向與放電回路的方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路，其特征在于:所述過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管為MOSFET管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鋰電池保護(hù)板上PTC保護(hù)電路，其特征在于:所述PTC過(guò)流溫度保護(hù)器為PTC熱敏電阻。
【文檔編號(hào)】H02H7/18GK104242253SQ201410519734
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】陳斌, 王小蘭 申請(qǐng)人:成都閏世科技有限公司