電池保護電路及方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及集成電路技術領域，具體涉及一種電池保護電路及相應的電池保護方 法。
【背景技術】
[0002] 移動電源是一種集充電、放電功能于一體的便攜式電子配備，可以隨時隨地的對 手機、PAD等移動數碼產品補充能量。一般由電子電路板和鋰電池電芯組成。電子電路板 由控制芯片、周邊元器件、印刷電路板等構成，主要完成工作模式切換（如充放電模式）、輸 入輸出能量轉換、異常狀態顯示與保護等功能，鋰電池電芯為能量存儲單元，主要用于能量 的儲存與釋放。對移動電源而言，其使用最重要的一點為工作安全性。
[0003] 通常，移動電源安全性體現在保護電路的全面性與及時性，保護電路由控制芯片 及板上電池保護電路共同完成。一般，控制芯片自身集成多重保護，在輸入端，有過壓、欠 壓、過充、過放、限流等保護，在輸出端，有過壓、過流、短路等保護，另外，控制芯片還集成芯 片過溫保護、電池溫度保護等功能。板上電池保護電路提供二重保護，包括電池過充、過放、 過流和短路保護。但這些更多是一種主動保護機制，即移動電源處于充電或者放電等工作 狀態異常時的一種保護機制，而在待機情況異常時，這些保護機制不會開啟，移動電源處于 無保護狀態。例如，日常生活中經常遇到的一個應用場景：烈日炎炎午后，滿充電的移動電 源至于車內，即使待機情況下放置一段時間，觸摸起來也有些燙手，比周邊環境溫度明顯要 高。這是由鋰電池化學特性決定的，鋰電池在電量較高時置于高溫環境下，其電解質活性增 強，相應的副化學反應也加劇，釋放大量的氧氣與熱量，這些熱量來不及釋放，聚集在移動 電源內部，使得移動電源溫度高于環境溫度，因此，觸摸起來有燙手的感覺。將移動電源長 時間放在此環境下會極大的減少電池的容量和使用壽命。更嚴重的是，若電池品質不過關， 電池包會出現鼓氣、冒煙、漏液，甚至燃燒和爆炸等危險現象。
[0004] 上述分析可知，現有移動電源的保護機制是不完善的，滿充電待機置于高環境溫 度下，易產生不安全因素。

【發明內容】

[0005] 本發明針對現有移動電源保護機制不完善，提出一種適用于高溫環境下的待機時 的電池保護電路及保護方法，安全可靠且電路簡單易集成。本發明的目的由以下技術方案 實現：
[0006] 一種電池保護電路，包括電池包模塊和控制芯片，電池包模塊內部包含電池電芯 和溫敏電阻，控制芯片包括保護模塊，保護模塊具體包括電池電壓與電池溫度傳感器、電池 放電控制電路、芯片溫度傳感器、放電功率管電路；電池電壓與電池溫度傳感器用于檢測電 池電壓和電池溫度信息，其電壓信號采集端連接電池電芯的輸出端，其溫度信號采集端連 接溫敏電阻輸出端，其傳感信號輸出端連接電池放電控制電路的第一傳感信號輸入端；電 池放電控制電路用于判斷是否滿足電池放電條件以及控制放電電流的大小，其第二傳感信 號輸入端連接芯片溫度傳感器的傳感信號輸出端，其控制信號輸出端連接放電功率管電路 的控制信號輸入端；芯片溫度傳感器用于檢測控制芯片的溫度信息；放電功率管電路用于 大電流路徑瀉放，連接于電池電芯的輸出端與地之間。
[0007] 作為具體的技術方案，所述電池電壓與電池溫度傳感器由比較器CMPl、比較器 CMP2和邏輯與門NANDl組成；比較器CMPl的兩個輸入端分別接入電池電芯輸出端電壓 VBAT與一個預設基準電壓Vset ;比較器CMP2的兩個輸入端分別接入所述溫敏電阻輸出 端的電壓信號VBAT_T與一個基準源VrefO ;比較器CMPl和比較器CMP2的輸出均接入邏 輯與門NANDl的輸入端，邏輯與門NANDl的輸出端作為電池電壓與電池溫度傳感信號EN_ BATDISCHG的輸出端。
[0008] 作為具體的技術方案，所述芯片溫度傳感器由PMOS管PM3~PM5、NMOS管匪1~ 匪2、電阻R3~R4、晶體管Ql~Q2、比較器CMP3組成；PMOS管PM3~PM5各自的S極接電 源VDD，PMOS管PM3的G極接PMOS管PM4的G極及PMOS管PM5的G極，PMOS管PM3的D極 接自身的G極及NMOS管匪3的D極，NMOS管匪3的S極經電阻R3連接晶體管Ql的e極， 晶體管Ql的b極和c極接地；PMOS管PM4的D極接NMOS管NM4的D極，NMOS管NM4的G 極接自身D極及NMOS管NM3的G極，NMOS管NM4的S極連接晶體管Q2的e極，晶體管Q2 的b極和c極接地；PMOS管PM5的D極經電阻R4接地，PMOS管PM5的D極與電阻R4的節 點作為芯片溫度檢測電壓信號Ref_DIET輸出端；比較器CMP3的正輸入端接電壓信號Ref_ DIET，負輸入端接入參考電壓信號Vref3,輸出端作為芯片溫度檢測判斷信號TSEN_EN輸出 端。
[0009] 作為具體的技術方案，電池放電控制電路由運算放大器AMPl~AMP2、PMOS管 PMO~PM2、NM0S管NMl~NM2、電阻Rl~R2、模擬二選一選擇器AMUX構成；PMOS管PMO~ PM2各自的S極接電源VDD，PMOS管PMO的G極接所述電池電壓與電池溫度傳感信號EN_ BATDISCHG的輸出端，D極接PMOS管PMl的D極及NMOS管NMl的D極；PMOS管PMl的G極 接自身D極及PMOS管PM2的G極；PMOS管PM2的D極接NMOS管NM2的D極，PMOS管PM2 的D極與NMOS管匪2的D極的節點作為放電控制信號14的輸出端；運算放大器AMPl的正 輸入端接參考電壓Vref 1，負輸入端經電阻Rl接地，電源端接所述電池電壓與電池溫度傳 感信號EN_BATDISCHG的輸出端，輸出端接NMOS管匪1的G極；NMOS管匪1的S極經電阻 Rl接地；模擬二選一選擇器AMUX的兩個輸入端分別接參考電壓Vref2和所述芯片溫度檢 測電壓信號Ref_DIET輸出端，控制端接所述芯片溫度檢測判斷信號TSEN_EN輸出端，輸出 端接運算放大器AMP2的正輸入端；運算放大器AMP2的負輸入端經電阻R2接地，電源端接 接所述芯片溫度檢測判斷信號TSEN_EN輸出端，輸出端接NMOS管匪2的G極。
[0010] 作為具體的技術方案，所述放電功率管電路由NMOS管匪5~NM6構成；NMOS管匪5 的D極接入放電控制信號14, S極接地，G極接自身D極及NMOS管NM6的G極；NMOS管NM6 的D極連接電池電芯的輸出端，S極接地。
[0011] -種基于上述電池保護電路的電池保護方法，包括：移動電源處于待機時，電池電 壓與電池溫度傳感器持續監測電池電壓及電池溫度，當電池電芯電壓超過一個預設基準 電壓Vset且電池溫度超過一個預設電池警示溫度時，電池放電控制電路啟動放電功率管 電路以一設定值的電流經控制芯片內部將電池電芯電量瀉放到地；在電池電芯電量瀉放到 地的過程中，芯片溫度傳感器開啟并持續監測控制芯片的溫度，當控制芯片的溫度超過一 預設芯片警示溫度時，電池放電控制電路控制放電功率管電路逐漸減少放電電流；若減小 放電電流仍阻止不了控制芯片的溫度上升，當超過一預設芯片上限溫度時，電池放電控制 電路控制放電功率管電路停止放電，等待控制芯片自身冷卻，重新進入放電周期；在芯片放 電期間，檢測到電池電芯電壓低于所述預設基準電壓Vset或電池溫度低于所述預設電池 警示溫度時，電池放電控制電路控制放電功率管電路停止放電，移動電源恢復待機狀態。
[0012] 本發明分析了移動電源在滿充電高溫環境下存在的不安全因素，通過高溫環境下 避免電池電量滿充這一途徑來解決問題。本發明的有益效果在于：提出一種適用于高溫環 境待機的電池保護方案，有效規避該環境下不安全因素，有效的抑制了電池容量衰減和延 長了電池使用壽命且電路簡單可靠，方便集成。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明實施例提供的電池保護電路的原理框圖。
[0014] 圖2為基于圖1所示原理框圖的電池保護方法的邏輯流程圖。