CN110108918A - 负压检测电路及电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负压检测电路及电池保护电路，负压检测电路包括：连接于第一节点和接地端之间的第一电容；连接于第二节点和接地端之间的第二电容；检测电压端，其接收检测电压；参考电压端，其接收参考电压，所述参考电压为正电压；连接于检测电压端和第一节点之间的第一开关；连接于参考电压端和第二节点之间的第二开关；连接于第一节点和第三节点之间的第三开关；连接于第二节点和第三节点之间的第四开关；比较器，其包括与第三节点连接的第一输入端、与接地端连接的第二输入端，以及输出比较结果的输出端。与现有技术相比，本发明中的负压检测电路能够实现负电压的比较，电路实现简单。

Description

负压检测电路及电池保护电路

【技术领域】

本发明涉及电路设计领域，尤其涉及一种负压检测电路及电池保护电路。

【背景技术】

电池保护电路通常被安装在电池内，例如，在手机电池内部，有一块很小的印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)，电池保护电路就安装在此印刷电路板上。电池保护电路用于对电池进行充放电控制，其基本功能包括过电压充电保护、过电压放电保护、放电过流保护、充电过流保护和短路保护。

请参考图1所示，其为现有技术中电池保护电路的电路示意图。所述电池保护电路包括电池保护芯片(或称电池保护单元)110、开关组合电路120、电阻R1、电阻R2和电容C11。

所述电池保护电路的第一电源端VP与电芯Bat的正极直接相连，所述电池保护电路的第二电源端VM通过开关组合电路120与电芯Bat的负极G相连，电阻R1和电容C11串联于电芯Bat的正极和负极G之间。当负载电阻R0连接于第一电源端VP和第二电源端VM之间时，所述电芯Bat处于放电状态；当电池充电器130正接于第一电源端VP和第二电源端VM之间时，所述电芯Bat处于充电状态。

所述开关组合电路120包括第一NMOS(N-Channel Metal Oxide Semiconductor)晶体管MN1和第二NMOS晶体管MN2。所述第一NMOS晶体管MN1的源极与所述电芯Bat的负极G相连，其漏极与所述第二NMOS晶体管MN2的漏极相连，所述第二NMOS晶体管MN2的源极与所述第二电源端VM相连，且在NMOS晶体管MN1中寄生有二极管(未示出)，在NMOS晶体管MN2中寄生有二极管(未示出)。

所述电池保护芯片110包括三个连接端(或称为检测端)和两个控制端。三个连接端分别为与电芯BAT正极相连的第一检测端(或称电芯正极连接端)VDD、与电芯BAT负极G相连的第二检测端(或称接地端)VSS和与第二电源端VM相连的第三检测端VMI，两个控制端分别为充电控制端CO和放电控制端DO。其中，连接端VDD与电阻R1和电容C11之间的连接节点相连，连接端VSS与电芯Bat的负极G相连，连接端VMI通过电阻R2与第二电源端VM相连，充电控制端CO与NMOS晶体管MN2的栅极相连，放电控制端DO与NMOS晶体管MN1的栅极相连。

参考图1所示，所述电池保护芯片110包括过充电检测电路112、过放电检测电路114、放电过流检测电路、充电过流检测电路116、短路检测电路117和控制电路118。所述控制电路118根据所述过充电检测电路112、过放电检测电路114、放电过流检测电路、充电过流检测电路116和短路检测电路117输出的检测信号生成充电控制信号并通过充电控制端CO输出，生成放电控制信号并通过放电控制端DO输出。具体的，当电池保护芯片110检测到电芯Bat的电压超过过压充电阈值(例如，4.3V)，且持续时间大于过充保护延迟时间(例如100mS)，则通过控制电路118输出的充电控制信号CO为低电平，使NMOS晶体管MN2关断，以切断电芯Bat的充电回路，从而实现禁止充电；当电池保护芯片110检测到电芯Bat的电压低于过压放电阈值(例如2.3V)，且持续时间大于过放保护延迟时间(例如40mS)，则通过控制电路118输出的放电控制信号DO为低电平，使NMOS晶体管MN2关断，以切断电芯Bat的放电回路，从而实现禁止放电；当电池保护芯片110检测到第二电源端VM的电压高于放电过流阈值(例如150mV)，且持续时间大于过流放电保护延迟时间(例如12mS)，则通过控制电路118输出的放电控制信号DO为低电平，使NMOS晶体管MN2关断，从而实现禁止放电；当电池保护芯片110检测到第二电源端VM的电压高于短路保护阈值(例如1V)，且持续时间大于短路保护延迟时间(例如2～80uS)，则通过控制电路118输出的信号DO1为低电平，使NMOS晶体管MN2关断，从而实现禁止放电。

当电池保护芯片110检测到第二电源端VM的电压低于充电过流保护阈值(一个负值)，且持续时间大于一段时间时，则通过控制电路118输出的信号CO1为低电平，使NMOS晶体管MN1关断，从而实现禁止充电。然而，由于充电过流保护阈值，目前的充电过流检测电路116实现较为复杂。

因此，有必要提出一种解决方案来解决上述问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于提供一种负压检测电路及电池保护电路，其电路实现简单，能够实现负电压的比较。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种负压检测电路，其包括：连接于第一节点和接地端之间的第一电容；连接于第二节点和接地端之间的第二电容；检测电压端，其接收检测电压；参考电压端，其接收参考电压，所述参考电压为正电压；连接于检测电压端和第一节点之间的第一开关；连接于参考电压端和第二节点之间的第二开关；连接于第一节点和第三节点之间的第三开关；连接于第二节点和第三节点之间的第四开关；比较器，其包括与第三节点连接的第一输入端、与接地端连接的第二输入端，以及输出比较结果的输出端，在一个周期内的第一时段，第一开关和第二开关导通，第三开关和第四开关断开，在一个周期内的第二时段，第一开关和第二开关断开，第三开关和第四开关导通。

进一步的，在所述比较结果为第一逻辑电平时，表示检测电压小于负的所述参考电压-Vref，在所述比较结果为第二逻辑电平时，表示检测电压大于负的所述参考电压-Vref。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种电池保护电路，其包括：第一电源端；第二电源端；连接于电芯的负极和第二电源端之间的开关组合电路之间；充电过流保护电路，其包括：连接于第一节点和接地端之间的第一电容；连接于第二节点和接地端之间的第二电容；与所述第二电源端相连的检测电压端，其接收检测电压；参考电压端，其接收参考电压，所述参考电压为正电压；连接于检测电压端和第一节点之间的第一开关；连接于参考电压端和第二节点之间的第二开关；连接于第一节点和第三节点之间的第三开关；连接于第二节点和第三节点之间的第四开关；比较器，其包括与第三节点连接的第一输入端、与接地端连接的第二输入端，以及输出比较结果的输出端，在一个周期内的第一时段，第一开关和第二开关导通，第三开关和第四开关断开，在一个周期内的第二时段，第一开关和第二开关断开，第三开关和第四开关导通，基于比较结果控制所述开关组合电路。

进一步的，在所述比较结果为第一逻辑电平时，表示检测电压小于负的所述参考电压-Vref，在所述比较结果为第二逻辑电平时，表示检测电压大于负的所述参考电压-Vref。

与现有技术相比，本发明中的负压检测电路能够实现负电压的比较，电路实现简单。

关于本发明的其他目的，特征以及优点，下面将结合附图在具体实施方式中详细描述。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为本发明中的电池保护电路在一个实施例中的电路示意图；

图2为本发明中的负压检测电路在一个实施例中的电路示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。本发明中的“多个”、“若干”表示两个或两个以上。本发明中的“和/或”表示“和”或者“或”。

本发明提出一种负压检测电路，该负压检测电路可以用简单的电路来实现负压检测。

图2为本发明中的负压检测电路200在一个实施例中的电路示意图。如图2所示的，所述负压检测电路200包括：连接于第一节点C和接地端之间的第一电容C1；连接于第二节点D和接地端之间的第二电容C2；检测电压端A，其接收检测电压VM；参考电压端B，其接收参考电压VREF，所述参考电压为正电压；连接于检测电压端A和第一节点C之间的第一开关S1；连接于参考电压端B和第二节点D之间的第二开关S2；连接于第一节点C和第三节点E之间的第三开关S3；连接于第二节点D和第三节点E之间的第四开关S4；比较器(未图示)。

所述比较器其包括与第三节点E连接的第一输入端、与接地端连接的第二输入端，以及输出比较结果的输出端。

在一个周期内的第一时段Φ1，第一开关S1和第二开关S2导通，第三开关S3和第四开关S4断开，此时检测电压VM给电容C1充电，直到电容C1上的电压等于所述检测电压VM，参考电压VREF给电容C2充电，直到电容C2上的电压等于所述参考电压VREF。

在一个周期内的第二时段Φ2，第一开关S1和第二开关S2断开，第三开关S3和第四开关S4导通，此时第一电容C1与第二电容C2通过第三节点E连接到一起。根据公式C＝Q/U可知，Q1＝C1*VM，Q2＝C2*VREF，Q1为第一节点C处的电荷量，Q2为第二节点D处的电荷量，在Φ2时段，第三节点E端的电荷总量＝Q1+Q2＝C*(VM+VREF)，即VO＝(VM+VREF)/2，其中VO为第三节点E的电压。所述比较器将第三节点的电压VO和0电平进行比较，通过比较VO和0的大小来判断，VM和-VREF之间的比较。在VO小于0时，表明VM小于-VREF，在VO大于0时，表明VM大于-VREF。具体的，在所述比较结果为第一逻辑电平时，表示检测电压小于负的所述参考电压-Vref，在所述比较结果为第二逻辑电平时，表示检测电压大于负的所述参考电压-Vref。

可见，本发明通过简单的电路就可以实现负压的检测。根据本发明的一个方面，本发明中的负压检测电路200可以用作电池保护电路中的充电过流检测电路116，此时检测电压端A与所述第二电源端。在所述比较器发现VO小于0且持续时间大于一段时间时，认为出现充电过流，则通过控制电路118输出的信号CO1为低电平，使NMOS晶体管MN1关断，从而实现禁止充电。

在本发明中，“连接”、相连、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (4)

1.一种负压检测电路，其特征在于，其包括：

连接于第一节点和接地端之间的第一电容；

连接于第二节点和接地端之间的第二电容；

检测电压端，其接收检测电压；

参考电压端，其接收参考电压，所述参考电压为正电压；

连接于检测电压端和第一节点之间的第一开关；

连接于参考电压端和第二节点之间的第二开关；

连接于第一节点和第三节点之间的第三开关；

连接于第二节点和第三节点之间的第四开关；

比较器，其包括与第三节点连接的第一输入端、与接地端连接的第二输入端，以及输出比较结果的输出端，

在一个周期内的第一时段，第一开关和第二开关导通，第三开关和第四开关断开，在一个周期内的第二时段，第一开关和第二开关断开，第三开关和第四开关导通。

2.根据权利要求1所述的负压检测电路，其特征在于，

在所述比较结果为第一逻辑电平时，表示检测电压小于负的所述参考电压-Vref，在所述比较结果为第二逻辑电平时，表示检测电压大于负的所述参考电压-Vref。

3.一种电池保护电路，其特征在于，其包括：

第一电源端；

第二电源端；

连接于电芯的负极和第二电源端之间的开关组合电路之间；

充电过流保护电路，其包括：

连接于第一节点和接地端之间的第一电容；

连接于第二节点和接地端之间的第二电容；

与所述第二电源端相连的检测电压端，其接收检测电压；

参考电压端，其接收参考电压，所述参考电压为正电压；

连接于检测电压端和第一节点之间的第一开关；

连接于参考电压端和第二节点之间的第二开关；

连接于第一节点和第三节点之间的第三开关；

连接于第二节点和第三节点之间的第四开关；

比较器，其包括与第三节点连接的第一输入端、与接地端连接的第二输入端，以及输出比较结果的输出端，在一个周期内的第一时段，第一开关和第二开关导通，第三开关和第四开关断开，在一个周期内的第二时段，第一开关和第二开关断开，第三开关和第四开关导通，基于比较结果控制所述开关组合电路。

4.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，

在所述比较结果为第一逻辑电平时，表示检测电压小于负的所述参考电压-Vref，在所述比较结果为第二逻辑电平时，表示检测电压大于负的所述参考电压-Vref。