可充电电池保护器的制造方法

可充电电池保护器的制造方法
【专利摘要】一种可充电电池保护器，包含过充电检测保护功能、过放电检测保护功能、放电过电流检测保护功能、放电过电流保护复位功能、充电过电流检测保护功能、延时缩短功能、以及充电过电流检测保护复位功能，对可充电电池起到很好的保护作用。该可充电电池保护器所增加的充电过电流保护复位功能使得电池包的测试工序减少，缩短了生产周期，降低了测试成本。
【专利说明】可充电电池保护器

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于可充电电池的可充电电池保护器，特别地，本发明涉及一种 具有充电过电流保护复位功能的可充电电池保护器。

【背景技术】
[0002] 可充电电池保护器内具有保护1C。在传统的保护1C中，充电过电流保护之后，通 过移除充电器不一定能解除该保护。这是因为电流检测端口 [处于不确定状态。传统的 做法是再加上负载，给v_端口一个确定的高于充电过电流保护阈值VDET4的电压后，才可以 解除充电过电流保护。这种办法给终端用户的使用和测试环节均产生不便。
[0003] 对终端用户而言，电池给负载停止供电的欠压保护阈值一般高于电池保护1C的 过放电保护阈值V DET2。例如在手机里，如果VDET2为2. 3V，手机关机时的电池电压一般仍然 高于3V。如果用户此时用一个异常充电器给手机电池充电，异常充电电流导致电池包内部 保护1C动作发生了充电过电流保护，则充电停止，由于此时V_引脚被充电器负端电压所控 制，所以充电过电流保护持续。当用户将充电器移除时，V_电压变为不确定态，如果该不确 定态电压仍然低于V DET4，则充电过电流保护仍然无法释放。此时用户会想到将电池包接上 负载，再开机看看。但是由于电池包电压小于正常开机电压，所以手机也无法正常开机，不 能保证可以给V_端口一个可以解除充电过电流保护的确定电平状态。在这种情况下，电池 包既不能充电也不能放电，将成为死包。
[0004] 对测试环节而言，当测试完充电过电流保护之后，仍然需要通过给v_端口加电或 者给负载端加负载的方法来解除充电过电流保护，使电池包恢复到正常状态，以便于下一 道测试工序。不仅增加了工作量和成本，而且在给v_端口加电或加负载的操作过程中，机 器静电或人体静电对保护器造成损伤的概率增加了。


【发明内容】

[0005] 要解决的技术问题
[0006] 本发明的目的在于解决现有技术中，在充电过电流保护之后，如果充电器恢复正 常或充电器被移除，仍然无法自动解除充电过电流保护，而需要手动地给V_端口加电或者 给负载端加负载的问题。因为这不仅增加了工作量和成本，而且在给V_端口加电或加负载 的操作过程中，机器静电或人体静电对保护器造成损伤的概率增加了。
[0007] 技术方案
[0008] -种可充电电池保护器，包括：VDD端口，经由电阻R1与可充电电池正极相连；V ss 端口，Vss端口与可充电电池负极相连，且Vss端口接地端口，与放电回路开关DFET相 连；Q端口，与充电回路开关CFET相连；V_端口，经由电阻R2与外接电路的负端相连，其 中，外接电路的负端为可充电电池放电时从外接负载流出的一端，或者为充电器向可充电 电池充电时充电器的负电源端；相对参考电压产生单兀2,该相对参考电压产生单兀2的一 端与V DD端口相连，另一端与Vss端口相连，分别输出过充电检测相对参考电压和过放电检 测相对参考电压；第一固定参考电压产生单兀3,该第一固定参考电压产生单兀3的一端与 Vss端口相连，该第一固定参考电压产生单兀3的另一端分别输出过充电检测阈值阈值电压 VDET1和过放电检测阈值电压VDET2 ;第二固定参考电压产生单兀4,该第二固定参考电压产生 单元4的一端与Vss端口相连，该第二固定参考电压产生单元4的另一端输出放电过电流检 测阈值电压V DET3 ;第三固定参考电压产生单元5,该第三固定参考电压产生单元5的一端与 V_端口相连，该第三固定参考电压产生单元5的另一端输出充电过电流检测阈值电压VDET4 ; 过充电检测器VD1，该过充电检测器VD1的输入端中的一端接收相对参考电压产生单元2输 出的过充电检测相对参考电压，过充电检测器VD1的输入端中的另一端接收第一固定参考 电压产生单元3的另一端中输出的过充电检测阈值电压V DET1 ;过放电检测器VD2,该过放电 检测器VD2的输入端中的一端接收相对参考电压产生单元2输出的过放电检测相对参考电 压，过放电检测器VD2的输入端中的另一端接收第一固定参考电压产生单元3的另一端中 输出的过放电检测阈值电压V DET2 ;放电过电流检测器VD3,该放电过电流检测器VD3的输入 端中的一端与^_端口相连，放电过电流检测器VD3的输入端中的另一端与第二固定参考电 压产生单元4输出放电过电流检测阈值电压V DET3的另一端相连；充电过电流检测器VD4,该 充电过电流检测器VD4的输入端中的一端与Vss端口相连，该充电过电流检测器VD4的输入 端中的另一端与第三固定参考电压产生单元5输出充电过电流检测阈值电压V DET4的另一端 相连；负载短路检测器6,该负载短路检测器6的输入端与V_端口相连；第一逻辑单元7， 包括充电逻辑电路8和电平转换器9,充电逻辑电路8的第一端与过充电检测器VD1的输 出端相连，充电逻辑电路8的第二端与充电过电流检测器VD4的输出端相连，充电逻辑电路 8的第四端与电平转换器9的第一端相连，电平转换器9的第二端与C TOT端口相连；第二逻 辑单元10,包括放电逻辑电路11和延时电路12,放电逻辑电路11的第一端与过放电检测 器VD2的输出端相连，放电逻辑电路11的第二端与放电过电流检测器VD3的输出端相连， 放电逻辑电路11的第三端经由延时电路12与负载短路检测器6相连，放电逻辑电路11的 第五端与〇_端口相连；延时缩短电路13,延时缩短电路13的第二端与V_端口相连；振荡 器14和计数器15,振荡器14的第一端、第二端、第三端和第四端分别与过充电检测器VD1 的输出端、过放电检测器VD2的输出端、放电过电流检测器VD3的输出端、充电过电流检测 器VD4的输出端相连，振荡器14的第六端与延时缩短电路13的第一端相连，振荡器14的 第五端与计数器15的第一端相连，计数器15的第二端和第三端分别与充电逻辑电路8的 第三端和放电逻辑电路11的第四端相连；放电过电流保护复位单元16,包括FET开关N1 和电阻R3, FET开关N1的栅极与放电逻辑电路11的输出端相连，FET开关N1的源极与Vss 端口相连，FET开关N1的漏极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与V_端口相连；充 电过电流保护复位单元17,包括FET开关P1和电阻R4, FET开关P1的栅极与电平转换器9 的输出端相连，FET开关P1的源极与VDD端口相连，FET开关P1的漏极与电阻R4的一端相 连，电阻R4的另一端与V_端口相连。
[0009] 过充电检测器VD1根据相对参考电压产生单元2产生的过充电检测相对参考电压 和第一固定参考电压产生单元3产生的过充电检测阈值电压V DET1的值，检测可充电电池在 充电时的电压大小，当过充电检测相对参考电压高于过充电检测阈值电压VDET1，启动振荡 器14和计数器15,并且到达相应的延时时间后，可充电电池保护器在充电逻辑电路8和电 平转化器9的作用下，进入过充电保护状态，端口变为低电平，充电回路M0S开关被关 断；过放电检测器VD2根据相对参考电压产生单元2产生的过放电检测相对参考电压和第 一固定参考电压产生单元3产生的过放电检测阈值电压VDET2的值，检测可充电电池在放电 时的电压大小，当过放电检测相对参考电压低于过放电检测阈值电压V DET2，到达相应的延 时时间后，可充电电池保护器在放电逻辑电路11的作用下，进入过放电保护状态，端口 变为低电平，放电回路MOS开关被关断；放电过电流检测器VD3根据V_端口处的电压和第 二固定参考电压产生单元4产生的放电过电流检测阈值电压V DET3，检测可充电电池在放电 时的电流大小，当V_端口处的电压高于放电过电流检测阈值电压VDET3，到达相应的延时时 间后，可充电电池保护器在第二逻辑单元10的作用下，进入放电过电流保护状态，D OTT端口 变为低电平，放电回路MOS开关被关断；短路检测器，根据￥_端口处的电压和第二固定参考 电压产生单元4产生的短路检测阈值电压V shOTt，检测可充电电池在放电时的电流大小，当 V_端口处的电压高于短路电流检测阈值电压VshOTt，到达相应的延时时间后，可充电电池保 护器在第二逻辑单元10的作用下，进入短路保护状态，D OTT端口变为低电平，放电回路MOS 开关被关断；充电过电流检测器VD4根据￥_端口处的电压和第三固定参考电压产生单元5 产生的充电过电流检测阈值电压VDET4，检测可充电电池在充电时的电流大小，当V_端口处 的电压低于充电过电流检测阈值电压V DET4，到达相应的延时时间后，可充电电池保护器在 第一逻辑单元7的作用下，进入充电过电流保护状态，〇^端口变为低电平，充电回路MOS开 关被关断。
[0010] 当可充电电池保护器进入放电过电流状态后，在第二逻辑单元10的作用下，FET 开关N1被打开，放电过电流保护复位单元16被接通，如果在FET开关N1被打开之后外接 负载被移除或外接负载恢复正常，则在放电过电流保护复位单元16的作用下，￥_端口的电 压被电阻R3下拉至V ss端口的电压，则DTOT端口变为高电平，放电回路开关DFET被打开；当 可充电电池保护器进入充电过电流状态后，在第一逻辑单元7的作用下，FET开关P1被打 开，充电过电流保护复位单元17被接通，如果在FET开关P1被打开之后充电器被移除或充 电器恢复正常，则在充电过电流保护复位单元17的作用下，V_端口的电压被电阻R4上拉 至V DD端口的电压，则CTOT端口变为高电平，充电回路开关CFET被打开。
[0011] -种可充电电池保护器，包括：VDD端口，经由电阻R1与可充电电池正极相连；V ss 端口，该Vss端口与可充电电池负极相连，且Vss端口接地端口，与放电回路开关DFET 相连；Q端口，与充电回路开关CFET相连；V_端口，经由电阻R2与外接电路的负端相连， 其中，外接电路的负端为可充电电池放电时从外接负载流出的一端，或者为充电器向可充 电电池充电时充电器的负电源端；相对参考电压产生单兀2,该相对参考电压产生单兀2的 一端与V DD端口相连，另一端与Vss端口相连，分别输出过充电检测相对参考电压和过放电检 测相对参考电压；第一固定参考电压产生单兀3,该第一固定参考电压产生单兀3的一端与 Vss端口相连，该第一固定参考电压产生单兀3的另一端分别输出过充电检测阈值电压VDET1 和过放电检测阈值电压VDET2;第二固定参考电压产生单元4,该第二固定参考电压产生单元 4的一端与V ss端口相连，该第二固定参考电压产生单元4的另一端输出放电过电流检测阈 值电压VDET3 ;第三固定参考电压产生单元5,该第三固定参考电压产生单元5的一端与￥_端 口相连，该第三固定参考电压产生单元（5)的另一端输出充电过电流检测阈值电压V DET4 ;过 充电检测器VD1，过充电检测器VD1的输入端中的一端接收相对参考电压产生单元2输出的 过充电检测相对参考电压，过充电检测器VD1的输入端中的另一端接收第一固定参考电压 产生单元3的另一端中输出的过充电检测阈值电压VDET1 ;过放电检测器VD2,该过放电检测 器VD2的输入端中的一端接收相对参考电压产生单兀2输出的过放电检测相对参考电压， 该过放电检测器VD2的输入端中的另一端接收第一固定参考电压产生单元3的另一端中输 出的过放电检测阈值电压V DET2 ;放电过电流检测器VD3,该放电过电流检测器VD3的输入端 中的一端与[端口相连，该放电过电流检测器VD3的输入端中的另一端与第二固定参考电 压产生单元4输出放电过电流检测阈值电压V DET3的另一端相连；充电过电流检测器VD4,该 充电过电流检测器VD4的输入端中的一端与Vss端口相连，该充电过电流检测器VD4的输入 端中的另一端与第三固定参考电压产生单元5输出充电过电流检测阈值电压V DET4的另一端 相连；负载短路检测器6,该负载短路检测器6的输入端与V_端口相连；第一逻辑单元7， 包括充电逻辑电路8和电平转换器9,充电逻辑电路8的第一端与过充电检测器VD1的输 出端相连，充电逻辑电路8的第二端与充电过电流检测器VD4的输出端相连，充电逻辑电路 8的第四端与电平转换器9的第一端相连，电平转换器9的第二端与C TOT端口相连；第二逻 辑单元10,包括放电逻辑电路11和延时电路12,放电逻辑电路11的第一端与过放电检测 器VD2的输出端相连，放电逻辑电路11的第二端与放电过电流检测器VD3的输出端相连， 放电逻辑电路11的第三端经由延时电路12与负载短路检测器6相连，放电逻辑电路11的 第五端与0_端口相连；延时缩短电路13,延时缩短电路13的第二端与V_端口相连；振荡 器14和计数器15,振荡器14的第一端、第二端、第三端和第四端分别与过充电检测器VD1 的输出端、过放电检测器VD2的输出端、放电过电流检测器VD3的输出端、充电过电流检测 器VD4的输出端相连，振荡器14的第六端与延时缩短电路13的第一端相连，振荡器14的 第五端与计数器15的第一端相连，计数器15的第二端和第三端分别与充电逻辑电路8的 第三端和放电逻辑电路11的第四端相连；放电过电流保护复位单元16,包括FET开关N1和 电阻R34'，FET开关N1的栅极与放电逻辑电路11的输出端相连，FET开关N1的源极与V ss 端口相连，FET开关N1的漏极与电阻R34'的一端相连，电阻R34'的另一端与V_端口相连； 充电过电流保护复位单元17,包括FET开关P1和电阻R34'，FET开关P1的栅极与电平转 换器9的输出端相连，FET开关P1的源极与V DD端口相连，FET开关P1的漏极与电阻R34' 的一端相连，电阻R34'的另一端与V_端口相连。
[0012] 过充电检测VD1根据相对参考电压产生单元2产生的过充电检测相对参考电压和 第一固定参考电压产生单元3产生的过充电检测阈值电压VDET1的值，检测可充电电池在充 电时的电压大小，当过充电检测相对参考电压高于过充电检测阈值电压VDET1，启动振荡器 14和计数器15,并且到达相应的延时时间后，可充电电池保护器在充电逻辑电路8和电平 转化器9的作用下，进入过充电保护状态，C TOT端口变为低电平，充电回路M0S开关被关断； 过放电检测VD2根据相对参考电压产生单元2产生的过放电检测相对参考电压和第一固定 参考电压产生单元3产生的过放电检测阈值电压V DET2的值，检测可充电电池在放电时的电 压大小，当过放电检测相对参考电压低于过放电检测阈值电压VDET2，到达相应的延时时间 后，可充电电池保护器在放电逻辑电路11的作用下，进入过放电保护状态，D OTT端口变为低 电平，放电回路M0S开关被关断；放电过电流检测器VD3根据V_端口处的电压和第二固定 参考电压产生单元4产生的放电过电流检测阈值电压V DET3，检测可充电电池在放电时的电 流大小，当1端口处的电压高于放电过电流检测阈值电压VDET3，到达相应的延时时间后，可 充电电池保护器在第二逻辑单元10的作用下，进入放电过电流保护状态，D TOT端口变为低 电平，放电回路MOS开关被关断；短路检测器，根据￥_端口处的电压和第二固定参考电压产 生单元4产生的短路检测阈值电压VshOTt，检测可充电电池在放电时的电流大小，当V_端口 处的电压高于短路电流检测阈值电SV shOTt，到达相应的延时时间后，可充电电池保护器在 第二逻辑单元10的作用下，进入短路保护状态，DTOT端口变为低电平，放电回路M0S开关被 关断；充电过电流检测器VD4根据￥_端口处的电压和第三固定参考电压产生单元5产生的 充电过电流检测阈值电压V DET4，检测可充电电池在充电时的电流大小，当V_端口处的电压 低于充电过电流检测阈值电压VDET4，到达相应的延时时间后，可充电电池保护器在第一逻 辑单元7的作用下，进入充电过电流保护状态，Q端口变为低电平，充电回路M0S开关被关 断。
[0013] 当可充电电池保护器进入放电过电流状态后，在第二逻辑单元10的作用下，FET 开关N1被打开，放电过电流保护复位单元16被接通，如果在FET开关N1被打开之后外接 负载被移除或所述外接负载恢复正常，则在放电过电流保护复位单元16的作用下，V_端口 的电压被电阻R34'下拉至V ss端口的电压，则DOTT端口变为高电平，放电回路开关DFET被 打开；当可充电电池保护器进入充电过电流状态后，在第一逻辑单元7的作用下，FET开关 P1被打开，充电过电流保护复位单元17被接通，如果在FET开关P1被打开之后充电器被 移除或充电器恢复正常，则在充电过电流保护复位单元17的作用下，V_端口的电压被电阻 R34'上拉至VDD端口的电压，则Q端口变为高电平，充电回路开关CFET被打开。
[0014] 有益效果
[0015] 本发明使得在充电过电流保护之后，如果充电器恢复正常或充电器被移除，则自 动第解除充电过电流保护，而不需要手动地给v_端口加电或者给负载端加负载，这不仅降 低了工作量和成本，而且降低了在给v_端口加电或加负载的操作过程中机器静电或人体 静电对保护器造成损伤的概率。

【专利附图】

【附图说明】
[0016] 图1说明了现有技术中的可充电电池保护器的内部连接框图；
[0017] 图2说明了根据本发明的第一实施例的具有充电过电流保护复位单元的保护1C 的简化示意图；
[0018] 图3说明了根据本发明的第二实施例的具有充电过电流保护复位单元的保护1C 的简化示意图。

【具体实施方式】
[0019] 在描述附图中所示的较佳实施例时，为了清楚起见使用具体的术语。但是，本专利 说明书所公开的内容并不想要局限于所选择的具体术语，并且需要理解的是每一个具体元 件都包括所有具有同样功能、以类似的方式操作并获得类似结果的技术等效物。
[0020] 下面将参考附图详细描述本发明的实施例。
[0021] 图1说明了现有技术中的可充电电池保护器的内部连接框图。如图1所示，可充 电电池保护器有6个引脚，即6个端口，包括：V DD端口，经由电阻R1与可充电电池正极相连； Vss端口，该Vss端口与可充电电池负极相连，且该Vss端口接地 ；DOT端口，与放电回路M0S开 关相连；CQUT端口，与充电回路M0S开关相连；以及V_端口，经由电阻R2与外接负载端电路 的负端相连。
[0022] 如图1所示，该可充电电池保护器具有控制1C部分1，包括相对参考电压产生单元 2、第二固定参考电压产生单元4、第三固定参考电压产生单元5、过充电检测器VD1、过放电 检测器VD2、放电过电流检测器VD3、充电过电流检测器VD4、负载短路检测器6、第一逻辑单 元7、第二逻辑单元10、延时缩短电路13、振荡器14和计数器15、以及放电过电流保护复位 单元16。
[0023] 以下具体说明以上各部分之间的连接关系。
[0024] 相对参考电压产生单元2包括电阻R5和电阻R6,电阻R5和电阻R6并联在VDD引 脚和V ss引脚之间，第一固定参考电压产生单元3为0. IV的直流电压源，该直流电压源的负 极接地。在本发明中，过充电检测器VD1、过放电检测器VD2、放电过电流检测器VD3、以及 充电过电流检测器VD4均为电压比较器，且过充电检测阈值电压V DET1、过放电检测阈值电压 VDET2、放电过电流检测阈值电压VDET3和充电过电流检测阈值电压VDET4分别为4V、2V、0. 05V 和-0. IV。在本发明中，在R5距离其连接Vss引脚的一端其1/40长度的位置连接R5和过 充电检测器的输入端，过充电检测器的" + "输入端与第一固定参考电压产生单元3的 直流电压源的正极相连；在R6距离其连接Vss引脚的一端其1/20长度的位置连接R6和过 放电检测器的" + "输入端，过放电检测器的输入端与第一固定参考电压产生单元3的 直流电压源的正极相连。
[0025] 第二固定参考电压产生单元4为0. 05V的直流电压源，该直流电源负极接地，正极 与放电过电流检测器VD3的" + "输入端相连，放电过电流检测器VD3的输入端与V_$ 脚相连。
[0026] 第三固定参考电压产生单元5为0. IV的直流电压源，该直流电源负极与V_引脚 相连，正极与充电过电流检测器VD4的" + "输入端相连，充电过电流检测器VD4的输入 端接地。
[0027] 第一逻辑单元7包括充电逻辑电路8和电平转换器9，充电逻辑电路8的端口 1与 过充电检测器VD1的输出端相连，充电逻辑电路8的端口 2与充电过电流检测器VD4的输 出端相连，充电逻辑电路8的端口 4与电平转换器9的端口 1相连，电平转换器9的端口 2 与Q端口相连，CTOT端口与充电回路CFET开关的栅极相连。
[0028] 第二逻辑单元10包括放电逻辑电路11和延时电路12,放电逻辑电路11的端口 1 与过放电检测器VD2的输出端相连，放电逻辑电路11的端口 2与放电过电流检测器VD3的 输出端相连，放电逻辑电路11的端口 3经由延时电路12与负载短路检测器6相连，负载短 路检测器6的输入端与V_引脚相连，放电逻辑电路11的端口 5与DTOT端口相连，端口 与放电回路CFET开关的栅极相连。
[0029] 振荡器14的端口 1、端口 2、端口 3和端口 4分别与过充电检测器VD1的输出端、 过放电检测器VD2的输出端、放电过电流检测器VD3的输出端、充电过电流检测器VD4的输 出端相连，振荡器14的端口 6与延时缩短电路13的端口 1相连，延时缩短电路13的端口 2 与V_端口相连。振荡器14的端口 5与计数器15的端口 1相连，计数器15的端口 2和端 口 3分别与充电逻辑电路8的端口 3和放电逻辑电路11的端口 4相连。
[0030] 放电过电流保护复位单元16包括FET开关N1和电阻R3，FET开关N1的栅极与放 电过电流检测器VD3的输出端相连，FET开关N1的源极与V ss端口相连，FET开关N1的漏 极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与V_端口相连。
[0031] 以下具体说明以上各部分之间是如何配合实现过充电检测保护功能、过放电检测 保护功能、放电过电流检测保护功能、放电过电流保护复位功能、充电过电流检测保护功 能、以及延时缩短功能的。
[0032] [过充电检测保护和解除功能]
[0033] 过充电保护：
[0034] 给电池充电时，VDD引脚监测电池电压。当VDD电压超过了过充电检测阈值电压V DET1 时，VD1输出跳变并启动振荡器14和计数器15组成的延时电路工作，当延时超过过充电保 护延时tVdetl之后，引脚变低电平，充电回路的CFET开关被关断。
[0035] 过充电保护的解除：
[0036] 移除充电器，接上负载，当VDD低于过充电解除电压且这种状态的持续时间超过过 充电解除延时tVrell，C TOT引脚将变回高电平，CFET开关导通，过充电保护被解除。
[0037][过放电检测保护和解除功能]
[0038] 电池放电时，VDD引脚监测电池电压。当VDD电压低于过放电检测阈值电压V DET2时， VD2输出跳变并启动振荡器14和计数器15组成的延时电路工作，当延时超过过放电保护延 时tVdet2, Dm引脚变低电平，控制放电回路的DFET开关被关断。过放电保护的解除：
[0039] 移除负载，接上充电器，当VDD高于过放电解除电压且这种状态的持续时间超过过 放电解除延时tVrel2, DTOT引脚将变回高电平，DFET开关导通，过放电保护被解除。
[0040] [放电过电流检测保护和复位功能]
[0041] 当V_引脚电压大于过电流检测电压VDET3小于负载短路检测电压Vshort时，放电 过电流检测器VD3工作。当V_引脚电压大于负载短路检测电压Vshort时，负载短路检测 器工作。以上机制最终使D OTT引脚变低电平，外部控制放电的放电回路DFET开关被关断。
[0042] 在V_引脚和Vss引脚之间，有一个内置的放电过电流保护复位单元16，包括FET开 关N1和下拉电阻R3,该下拉电阻R3被称为放电过电流保护解除电阻。FET开关N1的栅极 与放电逻辑电路11的输出端相连，源极与V ss端口相连，漏极与电阻R3的一端相连，电阻R3 的另一端与[端口相连。在检测到放电过电流或负载短路后，在第二逻辑单元10的作用 下，FET开关N1被打开，放电过电流保护复位单元16被接通，如果在FET开关N1被打开之 后移除引起放电过电流或电路短路的因素，V_引脚电压会被内置下拉电阻拉低至V ss电压， DQUT引脚变为高电平，从而使放电回路DFET开关自动回复到导通态。通常状态时，FET开关 N1是关断的，即该放电过电流复位电阻电路是被关断的。只有当检测到放电过电流或负载 短路时，该电阻电路才导通。
[0043] 因此通过断开负载，VD3将自动解除放电过电流保护。
[0044] [充电过电流检测保护功能]
[0045] 当电池同时可以充电或放电时，VD4监测V_引脚的电压。如果V_引脚的电压变得 小于等于充电过电流检测电压V DET4。因此，充电过电流检测器VD4输出低电平到充电逻辑 电路8,然后经由电平转换器9,输出低电平到输出将变"低"，外部充电回路CFET 开关将被关断。
[0046] 第一实施例
[0047] 下面将结合图2详细说明本发明的第一实施例。图2说明了根据本发明的第一实 施例的具有充电过电流保护复位单元的保护1C的简化示意图。在图2中，充电过电流检测 器VD4、充电逻辑电路8和电平转换器9等被简化为充电过电流保护复位电路。
[0048] 在本发明的第一实施例中，在如图1所述的现有技术的可充电电池保护器的电路 中，加入充电过流保护复位单元，即在V DD和￥_端口之间增加一路由充电过流保护信号控制 的上拉大电阻通路，如图2中的新电路1所示。
[0049] 本发明的第一实施例中所加入的充电过电流保护复位单元17包括FET开关P1和 上拉电阻R4,该电阻R4被称为充电过电流保护解除电阻。该电阻R4很大以使得充电过流 保护之后的充电电流很小，例如1兆欧。其中，充电过流保护之后的充电电流方向如图2中 箭头方向所示。FET开关P1的栅极与电平转换器的输出端相连，源极与V DD端口相连，漏极 与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与V_端口相连。
[0050] 当可充电电池保护器进入充电过电流保护状态后，在第一逻辑单元7的作用下， FET开关P1被打开，充电过电流保护复位单元17被接通。由于电阻R4很大，这使得此时 R2两端的压降几乎为零，从而使得V_端口的电压仍然近似于正常充电状态下V_端口的电 压，即与充电器负端电压相等。如果在FET开关P1被打开之后充电器被移除或充电器恢复 正常，由于电阻R4的上拉作用，因此V_端口的电压上升超过充电过流检测电压Vdet4,也 就是说，此时V_引脚电压会被内置上拉电阻R4拉高至V DD电压（充电器被移除时）或者高 于Vdet4的电压（充电器电流恢复正常时），(：_端口变为高电平，从而使充电回路CFET开 关自动回复到导通态。通常状态时，FET开关P1是关断的，即该充电过电流复位电阻电路 是被关断的。只有当充电过电流保护发生后，该电阻电路才导通。
[0051] 第二实施例
[0052] 下面将结合图3详细说明本发明的第一实施例。图3说明了根据本发明的第二实 施例的具有充电过电流保护复位单元的保护1C的简化示意图。在图3中，放电过电流检测 器VD3、放电逻辑电路11、充电过电流检测器VD4、充电逻辑电路8以及电平转换器9等被简 化为充电/放电过电流保护复位电路。
[0053] 在本发明的第二实施例中，在如图3所述的现有技术的可充电电池保护器的电路 中，加入充电过流保护复位单元，并将现有技术中放电过电流保护复位电路中的下拉电阻 R3与本发明的第一实施例中充电过电流保护复位电路中的上拉电阻R4合并为一个过电流 保护解除电阻R34'，从而使电路更加简单。
[0054] 在本发明的第二实施例中，通常状态时，FET开关P1和N1都是关断的。只有当充 电过电流保护发生后，FET开关P1被打开，但是FET开关N1仍处于关断状态；只有当放电 过电流保护发生后，FET开关N1被打开，但是FET开关P1仍处于关断状态。
[0055] 如图3所示，在V_引脚和Vss引脚之间，有一个内置的放电过电流保护复位单元 16,包括FET开关N1和电阻R34'，该电阻R34'被称为过电流保护解除电阻。FET开关N1 的栅极与放电逻辑电路11的输出端相连，源极与V ss端口相连，漏极与电阻R34'的一端相 连，电阻R34'的另一端与￥_端口相连。在检测到放电过电流或负载短路后，在第二逻辑单 元10的作用下，FET开关N1被打开，放电过电流保护复位单元16被接通，如果在FET开关 N1被打开之后移除引起放电过电流或电路短路的因素，V_引脚电压会被电阻R34'下拉低 至Vss电压，D TOT引脚变为高电平，从而使放电回路DFET开关自动回复到导通态。通常状态 时，FET开关N1是关断的，即该放电过电流复位电阻电路是被关断的。只有当检测到放电 过电流或负载短路时，该电阻电路才导通。
[0056] 本发明的第二实施例中所加入的充电过电流保护复位单元17包括FET开关P1和 过电流保护解除电阻R34'。该电阻R34'很大以使得充电过流保护之后的充电电流很小，例 如1兆欧。其中，充电过流保护之后的充电电流方向如图3中箭头方向所示。FET开关P1 的栅极与电平转换器9的输出端相连，源极与V DD端口相连，漏极与电阻R34'的一端相连， 电阻R34'的另一端与V_端口相连。
[0057] 当可充电电池保护器进入充电过电流保护状态后，在第一逻辑单元7的作用下， FET开关P1被打开，充电过电流保护复位单元17被接通。由于电阻R34'很大，这使得此时 R2两端的压降几乎为零，从而使得V_端口的电压仍然近似于正常充电状态下V_端口的电 压，即与充电器负端电压相等。如果在FET开关P1被打开之后充电器被移除或充电器恢复 正常，由于电阻R34的上拉作用，因此V_端口的电压上升超过充电过流检测电压Vdet4,也 就是说，此时V_引脚电压会被内置电阻R34拉高至V DD电压（充电器被移除时）或者高于 Vdet4的电压（充电器电流恢复正常时），CTOT端口变为高电平，从而使充电回路CFET开关 自动回复到导通态。通常状态时，FET开关P1是关断的，即该充电过电流复位电阻电路是 被关断的。只有当充电过电流保护发生后，该电阻电路才导通。
[0058] 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但并不是用来限定本发明，任何所属技术 领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以作少许的改动与润饰，因此本发明 的保护范围以权利要求所界定的为准。
【权利要求】
1. 一种可充电电池保护器，其特征在于，包括： VDD端口，经由电阻R1与所述可充电电池正极相连； Vss端口，所述Vss端口与所述可充电电池负极相连，且所述Vss端口接地； DQUT端口，与放电回路开关（DFET)相连； 0^端口，与充电回路开关（CFET)相连； V_端口，经由电阻R2与外接电路的负端相连，其中，所述外接电路的负端为所述可充 电电池放电时从外接负载流出的一端，或者为充电器向所述可充电电池充电时所述充电器 的负电源端； 相对参考电压产生单元，所述相对参考电压产生单元的一端与所述VDD端口相连，另一 端与所述vss端口相连，分别输出过充电检测相对参考电压和过放电检测相对参考电压； 第一固定参考电压产生单兀，所述第一固定参考电压产生单兀的一端与所述v ss端口 相连，所述第一固定参考电压产生单兀的另一端分别输出过充电检测阈值阈值电压（vDET1) 和过放电检测阈值电压（V DET2); 第二固定参考电压产生单元，所述第二固定参考电压产生单元的一端与所述vss端口 相连，所述第二固定参考电压产生单元的另一端输出放电过电流检测阈值电压（VDET3); 第三固定参考电压产生单元，所述第三固定参考电压产生单元的一端与所述v_端口 相连，所述第三固定参考电压产生单元的另一端输出充电过电流检测阈值电压（VDET4); 过充电检测器（VD1)，所述过充电检测器（VD1)的输入端中的一端接收所述相对参考 电压产生单元输出的所述过充电检测相对参考电压，所述过充电检测器（VD1)的输入端 中的另一端接收所述第一固定参考电压产生单元的另一端中输出的过充电检测阈值电压 (Vdeti); 过放电检测器（VD2)，所述过放电检测器（VD2)的输入端中的一端接收所述相对参考 电压产生单元输出的所述过放电检测相对参考电压，所述过放电检测器（VD2)的输入端 中的另一端接收所述第一固定参考电压产生单元的另一端中输出的过放电检测阈值电压 (VdET2); 放电过电流检测器（VD3)，所述放电过电流检测器（VD3)的输入端中的一端与所述V_ 端口相连，所述放电过电流检测器（VD3)的输入端中的另一端与所述第二固定参考电压产 生单元输出放电过电流检测阈值电压（V DET3)的另一端相连； 充电过电流检测器（VD4)，所述充电过电流检测器（VD4)的输入端中的一端与所述Vss 端口相连，所述充电过电流检测器（VD4)的输入端中的另一端与所述第三固定参考电压产 生单元输出充电过电流检测阈值电压（V DET4)的另一端相连； 负载短路检测器，所述负载短路检测器的输入端与所述V_端口相连； 第一逻辑单元，包括充电逻辑电路和电平转换器，所述充电逻辑电路的第一端与所述 过充电检测器（VD1)的输出端相连，所述充电逻辑电路的第二端与所述充电过电流检测器 (VD4)的输出端相连，所述充电逻辑电路的第四端与所述电平转换器的第一端相连，所述电 平转换器的第二端与所述C OTT端口相连； 第二逻辑单元，包括放电逻辑电路和延时电路，所述放电逻辑电路的第一端与所述过 放电检测器（VD2)的输出端相连，所述放电逻辑电路的第二端与所述放电过电流检测器 (VD3)的输出端相连，所述放电逻辑电路的第三端经由延时电路与所述负载短路检测器相 连，所述放电逻辑电路的第五端与所述DOTT端口相连； 延时缩短电路，所述延时缩短电路的第二端与所述v_端口相连； 振荡器和计数器，所述振荡器的第一端、第二端、第三端和第四端分别与所述过充电检 测器（VD1)的输出端、所述过放电检测器（VD2)的输出端、所述放电过电流检测器（VD3)的 输出端、所述充电过电流检测器（VD4)的输出端相连，所述振荡器的第六端与所述延时缩短 电路的第一端相连，所述振荡器的第五端与所述计数器的第一端相连，所述计数器的第二 端和第三端分别与所述充电逻辑电路的第三端和所述放电逻辑电路的第四端相连； 放电过电流保护复位单元，包括FET开关N1和电阻R3,所述FET开关N1的栅极与所 述放电逻辑电路的输出端相连，所述FET开关N1的源极与所述Vss端口相连，所述FET开关 N1的漏极与所述电阻R3的一端相连，所述电阻R3的另一端与所述V_端口相连； 充电过电流保护复位单元，包括FET开关P1和电阻R4,所述FET开关P1的栅极与所述 电平转换器的输出端相连，所述FET开关P1的源极与所述VDD端口相连，所述FET开关P1 的漏极与所述电阻R4的一端相连，所述电阻R4的另一端与所述V_端口相连。
2.如权利要求1所述的可充电电池保护器，其特征在于， 所述过充电检测器（VD1)根据所述相对参考电压产生单元产生的所述过充电检测相对 参考电压和所述第一固定参考电压产生单元产生的所述过充电检测阈值电压（VDET1)的值， 检测可充电电池在充电时的电压大小，当所述过充电检测相对参考电压高于所述过充电检 测阈值电压（V DET1)，启动所述振荡器和所述计数器，并且到达相应的延时时间后，所述可充 电电池保护器在所述充电逻辑电路和所述电平转化器的作用下，进入过充电保护状态，所 述(； υτ端口变为低电平，所述充电回路MOS开关被关断； 所述过放电检测器（VD2 )根据所述相对参考电压产生单元产生的所述过放电检测相对 参考电压和所述第一固定参考电压产生单元产生的所述过放电检测阈值电压（VDET2)的值， 检测可充电电池在放电时的电压大小，当所述过放电检测相对参考电压低于所述过放电检 测阈值电压（V DET2)，到达相应的延时时间后，所述可充电电池保护器在所述放电逻辑电路 的作用下，进入过放电保护状态，所述D TOT端口变为低电平，所述放电回路MOS开关被关断； 所述放电过电流检测器（VD3)根据所述￥_端口处的电压和所述第二固定参考电压 产生单元产生的所述放电过电流检测阈值电压（V DET3)，检测可充电电池在放电时的电流大 小，当所述[端口处的电压高于所述放电过电流检测阈值电压（VDET3)，到达相应的延时时 间后，所述可充电电池保护器在所述第二逻辑单元的作用下，进入放电过电流保护状态，所 述D OTT端口变为低电平，所述放电回路MOS开关被关断； 所述短路检测器，根据所述V_端口处的电压和所述第二固定参考电压产生单元产生 的短路检测阈值电压（VshOTt)，检测可充电电池在放电时的电流大小，当所述V_端口处的电 压高于所述短路电流检测阈值电压（V shOTt)，到达相应的延时时间后，所述可充电电池保护 器在所述第二逻辑单元的作用下，进入短路保护状态，所述D OTT端口变为低电平，所述放电 回路MOS开关被关断； 所述充电过电流检测器（VD4)根据所述￥_端口处的电压和所述第三固定参考电压 产生单元产生的所述充电过电流检测阈值电压（VDET4)，检测可充电电池在充电时的电流大 小，当所述[端口处的电压低于所述充电过电流检测阈值电压（V DET4)，到达相应的延时时 间后，所述可充电电池保护器在所述第一逻辑单元的作用下，进入充电过电流保护状态，所 述端口变为低电平，所述充电回路MOS开关被关断。
3. 如权利要求2所述的可充电电池保护器，其特征在于， 当所述可充电电池保护器进入放电过电流状态后，在所述第二逻辑单元的作用下，所 述FET开关N1被打开，所述放电过电流保护复位单元被接通，如果在所述FET开关N1被打 开之后外接负载被移除或所述外接负载恢复正常，则在所述放电过电流保护复位单元的作 用下，所述V_端口的电压被所述电阻R3下拉至所述V ss端口的电压，则所述DOTT端口变为 高电平，所述放电回路开关（DFET)被打开； 当所述可充电电池保护器进入充电过电流状态后，在所述第一逻辑单元的作用下，所 述FET开关P1被打开，所述充电过电流保护复位单元被接通，如果在所述FET开关P1被打 开之后充电器被移除或充电器恢复正常，则在所述充电过电流保护复位单元的作用下，所 述V_端口的电压被所述电阻R4上拉至所述V DD端口的电压，则所述CTOT端口变为高电平， 所述充电回路开关（CFET)被打开。
4. 一种可充电电池保护器，其特征在于，包括： VDD端口，经由电阻R1与所述可充电电池正极相连； Vss端口，所述Vss端口与所述可充电电池负极相连，且所述Vss端口接地； DQUT端口，与放电回路开关（DFET)相连； 0^端口，与充电回路开关（CFET)相连； V_端口，经由电阻R2与外接电路的负端相连，其中，所述外接电路的负端为所述可充 电电池放电时从外接负载流出的一端，或者为充电器向所述可充电电池充电时所述充电器 的负电源端； 相对参考电压产生单元，所述相对参考电压产生单元的一端与所述VDD端口相连，另一 端与所述vss端口相连，分别输出过充电检测相对参考电压和过放电检测相对参考电压； 第一固定参考电压产生单兀，所述第一固定参考电压产生单兀的一端与所述v ss端口 相连，所述第一固定参考电压产生单元的另一端分别输出过充电检测阈值电压（VDET1)和过 放电检测阈值电压（V DET2); 第二固定参考电压产生单元，所述第二固定参考电压产生单元的一端与所述vss端口 相连，所述第二固定参考电压产生单元的另一端输出放电过电流检测阈值电压（VDET3); 第三固定参考电压产生单元，所述第三固定参考电压产生单元的一端与所述v_端口 相连，所述第三固定参考电压产生单元的另一端输出充电过电流检测阈值电压（VDET4); 过充电检测器（VD1)，所述过充电检测器（VD1)的输入端中的一端接收所述相对参考 电压产生单元输出的所述过充电检测相对参考电压，所述过充电检测器（VD1)的输入端 中的另一端接收所述第一固定参考电压产生单元的另一端中输出的过充电检测阈值电压 (Vdeti); 过放电检测器（VD2)，所述过放电检测器（VD2)的输入端中的一端接收所述相对参考 电压产生单元输出的所述过放电检测相对参考电压，所述过放电检测器（VD2)的输入端 中的另一端接收所述第一固定参考电压产生单元的另一端中输出的过放电检测阈值电压 (VdET2); 放电过电流检测器（VD3)，所述放电过电流检测器（VD3)的输入端中的一端与所述V_ 端口相连，所述放电过电流检测器（VD3)的输入端中的另一端与所述第二固定参考电压产 生单元输出放电过电流检测阈值电压（VDET3)的另一端相连； 充电过电流检测器（VD4)，所述充电过电流检测器（VD4)的输入端中的一端与所述Vss 端口相连，所述充电过电流检测器（VD4)的输入端中的另一端与所述第三固定参考电压产 生单元输出充电过电流检测阈值电压（V DET4)的另一端相连； 负载短路检测器，所述负载短路检测器的输入端与所述V_端口相连； 第一逻辑单元，包括充电逻辑电路和电平转换器，所述充电逻辑电路的第一端与所述 过充电检测器（VD1)的输出端相连，所述充电逻辑电路的第二端与所述充电过电流检测器 (VD4)的输出端相连，所述充电逻辑电路的第四端与所述电平转换器的第一端相连，所述电 平转换器的第二端与所述C OTT端口相连； 第二逻辑单元，包括放电逻辑电路和延时电路，所述放电逻辑电路的第一端与所述过 放电检测器（VD2)的输出端相连，所述放电逻辑电路的第二端与所述放电过电流检测器 (VD3)的输出端相连，所述放电逻辑电路的第三端经由延时电路与所述负载短路检测器相 连，所述放电逻辑电路的第五端与所述D OTT端口相连； 延时缩短电路，所述延时缩短电路的第二端与所述V_端口相连； 振荡器和计数器，所述振荡器的第一端、第二端、第三端和第四端分别与所述过充电检 测器（VD1)的输出端、所述过放电检测器（VD2)的输出端、所述放电过电流检测器（VD3)的 输出端、所述充电过电流检测器（VD4)的输出端相连，所述振荡器的第六端与所述延时缩短 电路的第一端相连，所述振荡器的第五端与所述计数器的第一端相连，所述计数器的第二 端和第三端分别与所述充电逻辑电路的第三端和所述放电逻辑电路的第四端相连； 放电过电流保护复位单元，包括FET开关N1和电阻R34'，所述FET开关N1的栅极与所 述放电逻辑电路的输出端相连，所述FET开关N1的源极与所述Vss端口相连，所述FET开关 N1的漏极与所述电阻R34'的一端相连，所述电阻R34'的另一端与所述￥_端口相连； 充电过电流保护复位单元，包括FET开关P1和所述电阻R34'，所述FET开关P1的栅极 与所述电平转换器的输出端相连，所述FET开关P1的源极与所述VDD端口相连，所述FET开 关P1的漏极与所述电阻R34'的一端相连，所述电阻R34'的另一端与所述￥_端口相连。
5.如权利要求4所述的可充电电池保护器，其特征在于， 所述过充电检测（VD1)根据所述相对参考电压产生单元产生的所述过充电检测相对参 考电压和所述第一固定参考电压产生单元产生的所述过充电检测阈值电压（VDET1)的值，检 测可充电电池在充电时的电压大小，当所述过充电检测相对参考电压高于所述过充电检测 阈值电压（V DET1)，启动所述振荡器和所述计数器，并且到达相应的延时时间后，所述可充电 电池保护器在所述充电逻辑电路和所述电平转化器的作用下，进入过充电保护状态，所述 CTOT端口变为低电平，所述充电回路MOS开关被关断； 所述过放电检测（VD2)根据所述相对参考电压产生单元产生的所述过放电检测相对参 考电压和所述第一固定参考电压产生单元产生的所述过放电检测阈值电压（VDET2)的值，检 测可充电电池在放电时的电压大小，当所述过放电检测相对参考电压低于所述过放电检测 阈值电压（V DET2)，到达相应的延时时间后，所述可充电电池保护器在所述放电逻辑电路的 作用下，进入过放电保护状态，所述D OTT端口变为低电平，所述放电回路MOS开关被关断； 所述放电过电流检测器（VD3)根据所述￥_端口处的电压和所述第二固定参考电压 产生单元产生的所述放电过电流检测阈值电压（V DET3)，检测可充电电池在放电时的电流大 小，当所述1端口处的电压高于所述放电过电流检测阈值电压（VDET3)，到达相应的延时时 间后，所述可充电电池保护器在所述第二逻辑单元的作用下，进入放电过电流保护状态，所 述DOTT端口变为低电平，所述放电回路MOS开关被关断； 所述短路检测器，根据所述V_端口处的电压和所述第二固定参考电压产生单元产生 的短路检测阈值电压（VshOTt)，检测可充电电池在放电时的电流大小，当所述V_端口处的电 压高于所述短路电流检测阈值电压（v shOTt)，到达相应的延时时间后，所述可充电电池保护 器在所述第二逻辑单元的作用下，进入短路保护状态，所述D OTT端口变为低电平，所述放电 回路MOS开关被关断； 所述充电过电流检测器（VD4)根据所述￥_端口处的电压和所述第三固定参考电压 产生单元产生的所述充电过电流检测阈值电压（VDET4)，检测可充电电池在充电时的电流大 小，当所述[端口处的电压低于所述充电过电流检测阈值电压（V DET4)，到达相应的延时时 间后，所述可充电电池保护器在所述第一逻辑单元的作用下，进入充电过电流保护状态，所 述(； υτ端口变为低电平，所述充电回路MOS开关被关断。
6.如权利要求5所述的可充电电池保护器，其特征在于， 当所述可充电电池保护器进入放电过电流状态后，在所述第二逻辑单元的作用下，所 述FET开关Ν1被打开，所述放电过电流保护复位单元被接通，如果在所述FET开关Ν1被打 开之后外接负载被移除或所述外接负载恢复正常，则在所述放电过电流保护复位单元的作 用下，所述V_端口的电压被所述电阻R34'下拉至所述V ss端口的电压，则所述DTOT端口变 为高电平，所述放电回路开关（DFET)被打开； 当所述可充电电池保护器进入充电过电流状态后，在所述第一逻辑单元的作用下，所 述FET开关P1被打开，所述充电过电流保护复位单元被接通，如果在所述FET开关P1被打 开之后充电器被移除或充电器恢复正常，则在所述充电过电流保护复位单元的作用下，所 述V_端口的电压被所述电阻R34 '上拉至所述VDD端口的电压，则所述COTT端口变为高电平， 所述充电回路开关（CFET)被打开。
【文档编号】H02H3/06GK104218536SQ201310205329
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2013年5月29日
【发明者】黄乘黄 申请人:株式会社理光