專利名稱：一種鋰電池管理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池管理電路的設(shè)計。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的帶鋰電池供電的電話機的鋰電池管理電路具體如圖1所示，包括適配器 1、電源管理單元2、電池單元7、電池升壓輸出單元3、兩個二極管以及主控單元4，這里的鋰電池管理電路為電話機系統(tǒng)功能單元5提供工作電壓。其過沖、過放保護由電池單元上面的保護子單元完成，若保護板失效，則電池處于無保護狀態(tài)，可能導(dǎo)致爆炸、溢液等嚴(yán)重后果。另外，適配器供電與電池供電的切換依靠串聯(lián)的二極管對兩支路進行隔離實現(xiàn)。 鋰電池升壓輸出4. 9V，適配器輸出5V，當(dāng)適配器輸出5V時，經(jīng)過二極管降壓向系統(tǒng)輸出 4. 7V，此時，由于鋰電池升壓輸出4. 9V，與系統(tǒng)之間電壓差0. 2V，未達到串聯(lián)的二極管的正向壓降0. 3V，故不向系統(tǒng)供電，由肖特基二極管特性可知，當(dāng)持續(xù)導(dǎo)通時，其正向壓降為 0. 3V，但當(dāng)正向壓降大于0時，也有毫安級電流從其中正向流過，故此種應(yīng)用使電池處在長期放電狀態(tài)或邊沖邊放狀態(tài)，這對電池壽命會產(chǎn)生一定影響。當(dāng)停電時，適配器無輸入，鋰電池升壓輸出4. 9V，經(jīng)過串聯(lián)二極管，正向壓降 0. 3V，向系統(tǒng)供電4. 6V，對系統(tǒng)內(nèi)部分器件要求輸入電壓不得低于4. 5V，電壓預(yù)留欲度較小，不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的帶鋰電池供電的電話機的鋰電池管理電路存在的上述缺陷，提出了一種鋰電池管理電路。本實用新型的技術(shù)方案是一種鋰電池管理電路，包括適配器、電源管理單元、電池單元、電池升壓輸出單元、一個二極管以及主控單元，其特征在于，還包括，第一 MOS開關(guān)單元、第二 MOS開關(guān)單元和第三MOS開關(guān)單元，其中，適配器與電源管理單元通過第一 MOS 開關(guān)單元連接，電源管理單元與電池升壓輸出單元通過第二 MOS開關(guān)單元連接，電池升壓輸出單元與主控單元通過第三MOS開關(guān)單元連接，主控單元與第三MOS開關(guān)單元的連接點作為所述鋰電池管理電路的輸出。進一步的，第一 MOS開關(guān)單元包括一個PMOS管、一個三極管和兩個電阻，其中，一個電阻的一端和PMOS管的源極與適配器的輸出端相連，電阻的另一端與PMOS管的柵極相連；另一電阻的一端分別與主控單元的第一 IO 口和三極管的基極相連，另一端接地；PMOS 管的漏極與電源管理單元的輸入相連，PMOS管的柵極與三極管的集電極相連，三極管的發(fā)射極接地。進一步的，第二 MOS開關(guān)單元包括一個PMOS管、一個三極管和兩個電阻，其中，一個電阻的一端分別與主控單元的第一 AD段口、PMOS管的源極以及電源管理單元的輸出端相連，電阻的另一端與PMOS管的柵極相連；另一電阻的一端分別與主控單元的第二 IO 口和三極管的基極相連，另一端接地；PMOS管的漏極與電池升壓輸出單元的輸入端相連，PMOS 管的柵極與三極管的集電極相連，三極管的發(fā)射極接地。進一步的，第三MOS開關(guān)單元包括一個PMOS管和兩個電阻，其中，一個電阻的一端與適配器的輸出端相連，另一端接PMOS管的柵極；另一個電阻的一端與PMOS管的柵極相連，另一端接地；PMOS管的源極接電池升壓輸出單元的輸出端，PMOS管的漏極與主控單元相連。本實用新型的有益效果本實用新型的鋰電池管理電路通過加入三個MOS開關(guān)單元用于偵測鋰電池當(dāng)前狀態(tài)，以判斷保護電路是否開啟，提高了鋰電池保護的安全性，同時也提高了電池供電輸出電壓。
圖1為現(xiàn)有的鋰電池管理電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的鋰電池管理電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型的鋰電池管理電路的更為詳細的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明適配器1、電源管理單元2、電池升壓輸出單元3、主控單元4、電話機系統(tǒng)功能單元5、電池單元6、第一 MOS開關(guān)單元7、第二 MOS開關(guān)單元8、第三MOS開關(guān)單元9。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體的實施方式對本實用新型作進一步的闡述。本實用新型的鋰電池管理電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，包括適配器1、電源管理單元2、電池單元6、電池升壓輸出單元3、一個二極管402以及主控單元4，還包括，第一 MOS 開關(guān)單元7、第二 MOS開關(guān)單元8和第三MOS開關(guān)單元9，其中，適配器1與電源管理單元2 通過第一 MOS開關(guān)單元7連接，電源管理單元2與電池升壓輸出單元3通過第二 MOS開關(guān)單元8連接，電池升壓輸出單元3與主控單元4通過第三MOS開關(guān)單元9連接，主控單元4 與第三MOS開關(guān)單元9的連接點作為所述鋰電池管理電路的輸出。更為詳細的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，第一MOS開關(guān)單元7包括一個PMOS管101、一個三極管102和兩個電阻103、104，其中，一個電阻103的一端和PMOS管101的源極與適配器1的輸出端相連，電阻103的另一端與PMOS管101的柵極相連；另一電阻104的一端分別與主控單元4的第一 IO 口 IOl和三極管102的基極相連，另一端接地；PMOS管101的漏極與電源管理單元2的輸入相連，PMOS管101的柵極與三極管102的集電極相連，三極管的發(fā)射極接地。這里，三極管102的基極與主控單元4的IOl連接，當(dāng)電池電壓高于4. 2V時， 關(guān)斷適配器輸入與電源管理單元的連接。第二 MOS開關(guān)單元8包括一個PMOS管201、一個三極管202和兩個電阻203、204， 其中，一個電阻203的一端分別與主控單元4的第一 AD段口 AD1、PMOS管201的源極以及電源管理單元2的輸出端相連，電阻203的另一端與PMOS管201的柵極相連；另一電阻204 的一端分別與主控單元4的第二 IO 口 102和三極管202的基極相連，另一端接地；PMOS管 201的漏極與電池升壓輸出單3元的輸入端相連，PMOS管201的柵極與三極管202的集電極相連，三極管202的發(fā)射極接地。這里，三極管202的基極與主控單元4的102連接，當(dāng)電池電壓低于3. OV時，關(guān)斷電池升壓輸出單元與電池單元的連接，電池電壓的偵測，由主控單元4的A/D段口 ADl實現(xiàn)。第三MOS開關(guān)單元9包括一個PMOS管301和兩個電阻303、304，其中，一個電阻303的一端與適配器1的輸出端相連，另一端接PMOS管301的柵極；另一個電阻304的一端與PMOS管301的柵極相連，另一端接地；PMOS管301的源極接電池升壓輸出單元3的輸出端，PMOS管301的漏極與主控單元4相連。本實用新型的鋰電池管理電路通過一個數(shù)模轉(zhuǎn)換口(AD 口)，對鋰電池(即電池單元6)電壓進行偵測，通過對鋰電池當(dāng)前狀態(tài)的判斷，控制鋰電池前后的兩個MOS管的開關(guān)，以便中斷鋰電池的充電或放電狀態(tài)，防止鋰電池在異常使用狀態(tài)下發(fā)生爆炸。同時，輸入電壓，經(jīng)電阻取樣分壓后，用于控制連接在升壓單元3與主控單元4之間的MOS管，當(dāng)輸入電壓停電，該MOS管導(dǎo)通，鋰電池升壓輸出至系統(tǒng)，向系統(tǒng)供電。這里的，主控單元4具體為8位或16位精簡指令集單片計算機，PMOS管101、201的導(dǎo)通電壓VGS(TH)大于負0. 7V，電池升壓輸出單元為開關(guān)電源芯片。為了減小系統(tǒng)在由外接電源供電狀態(tài)時，鋰電池的消耗，這里PMOS管301的截至狀態(tài)漏電流IDSS小于25uA。為了確保系統(tǒng)內(nèi)個模塊供電正常，保證系統(tǒng)供電在4. 6V以上，這里，二極管402，為正向壓降小于等于0. 3V的肖特基二極管或鍺二極管。下面進行具體說明。在適配器1供電狀態(tài)，PMOS管301的柵極為5V，源極為4. 7V，漏極和電話機系統(tǒng)功能單元為4. 8V, PMOS管301的Isd為13uA，鋰電池理論荷電保持時間為1074天，高于規(guī)格書標(biāo)識28天?？蓽p少單位時間電池充電次數(shù)，延長電池使用壽命。在電池供電(停電)狀態(tài)，PMOS管301的柵極為0V，源極為4. 7V，PMOS管301的Vsd等于IsdXR(ds) ON等于0. 01V,電話機系統(tǒng)功能單元為4. 8V，電話機系統(tǒng)功能單元5最低輸入電壓為4. 5V，預(yù)留電壓裕度為0. 3V，較充分。當(dāng)適配器1為供電狀態(tài)時，鋰電池輸出電流為13uA，使單位時間電池充電次數(shù)減少，電池模塊壽命增加。當(dāng)鋰電池電壓高于4. 2V，小于3. OV時，主控單元4將切斷鋰電池與其它關(guān)聯(lián)模塊的連接，使電池輸入輸出電流迅速減少，電池溫度降低，迅速冷卻，確保電池安全。當(dāng)適配器1供電時，輸入5V 2A，經(jīng)過二極管302向主控單元4和電話機系統(tǒng)功能單元5供電，主控單元4完成初始化后，將101、102置高，使PMOS管101、201導(dǎo)通，電源管理單元2與電池單元6連接，電池單元6與電池升壓輸出單元3相連接。此時電阻304取樣電壓5V，高于電池升壓輸出單元3輸出的4. 7V，PMOS管301不導(dǎo)通，電池不向系統(tǒng)供電。當(dāng)停電時，適配器1無輸出，PMOS管301Vgs為負4. 7V，管子導(dǎo)通，向系統(tǒng)供電。當(dāng)主控單元4偵測口 ADl，偵測到電池電壓高于4. 2V或低于3. OV時，認為電池單元6進入過沖或過放狀態(tài)，將IOl和102置低，將PMOS管101和201關(guān)斷，電池?zé)o輸入輸出電流，迅速降溫冷卻。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應(yīng)被理解為本實用新型的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本實用新型公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本實用新型實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種鋰電池管理電路，包括適配器、電源管理單元、電池單元、電池升壓輸出單元、一個二極管以及主控單元，其特征在于，還包括，第一 MOS開關(guān)單元、第二 MOS開關(guān)單元和第三MOS開關(guān)單元，其中，適配器與電源管理單元通過第一 MOS開關(guān)單元連接，電源管理單元與電池升壓輸出單元通過第二 MOS開關(guān)單元連接，電池升壓輸出單元與主控單元通過第三 MOS開關(guān)單元連接，主控單元與第三MOS開關(guān)單元的連接點作為所述鋰電池管理電路的輸出ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池管理電路，其特征在于，所述的第一MOS開關(guān)單元包括一個PMOS管、一個三極管和兩個電阻，其中，一個電阻的一端和PMOS管的源極與適配器的輸出端相連，電阻的另一端與PMOS管的柵極相連；另一電阻的一端分別與主控單元的第一 IO 口和三極管的基極相連，另一端接地；PMOS管的漏極與電源管理單元的輸入相連，PMOS 管的柵極與三極管的集電極相連，三極管的發(fā)射極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池管理電路，其特征在于，所述的第二MOS開關(guān)單元包括一個PMOS管、一個三極管和兩個電阻，其中，一個電阻的一端分別與主控單元的第一 AD段口、PMOS管的源極以及電源管理單元的輸出端相連，電阻的另一端與PMOS管的柵極相連； 另一電阻的一端分別與主控單元的第二 IO 口和三極管的基極相連，另一端接地；PMOS管的漏極與電池升壓輸出單元的輸入端相連，PMOS管的柵極與三極管的集電極相連，三極管的發(fā)射極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鋰電池管理電路，其特征在于，所述的第三MOS開關(guān)單元包括一個PMOS管和兩個電阻，其中，一個電阻的一端與適配器的輸出端相連，另一端接 PMOS管的柵極；另一個電阻的一端與PMOS管的柵極相連，另一端接地；PMOS管的源極接電池升壓輸出單元的輸出端，PMOS管的漏極與主控單元相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池管理電路，其特征在于，所述的主控單元具體為8位或 16位精簡指令集單片計算機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池管理電路，其特征在于，所述的電池升壓輸出單元為開關(guān)電源芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池管理電路，其特征在于，所述的第三MOS開關(guān)單元的 PMOS管的截至狀態(tài)漏電流小于25uA。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池管理電路，其特征在于，所述的二極管為正向壓降小于等于0. 3V的肖特基二極管或鍺二極管。
專利摘要本實用新型公開了一種鋰電池管理電路，包括適配器、電源管理單元、電池單元、電池升壓輸出單元、一個二極管以及主控單元，還包括第一MOS開關(guān)單元、第二MOS開關(guān)單元和第三MOS開關(guān)單元，其中，適配器與電源管理單元通過第一MOS開關(guān)單元連接，電源管理單元與電池升壓輸出單元通過第二MOS開關(guān)單元連接，電池升壓輸出單元與主控單元通過第三MOS開關(guān)單元連接，主控單元與第三MOS開關(guān)單元的連接點作為所述鋰電池管理電路的輸出。本實用新型的鋰電池管理電路通過加入三個MOS開關(guān)單元用于偵測鋰電池當(dāng)前狀態(tài)，以判斷保護電路是否開啟，提高了鋰電池保護的安全性，同時也提高了電池供電輸出電壓。
文檔編號H02J7/00GK202333867SQ20112045114
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者葉茂林, 秦海寧, 蔡磊 申請人:四川虹視顯示技術(shù)有限公司