[实用新型]级联电池保护电路和系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电源管理电路，尤其涉及一种级联电池保护电路和系统。

背景技术

由于锂离子电池具有能量高、电池电压高、工作稳定范围宽、寿命长等优点，已经广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话，便携式计算机、照相机等，但因其物理特性，在使用过程中，锂电池对充电电流、放点电流、电压和温度要求很严格，一旦超出将在安全和寿命上产生严重后果。因此，锂电池在充放电过程中，需要对其过充电电压、过放点电压、充电限制电流以及放电限制电流等关键参数进行检测和控制，以防止电池过度损耗，同时保证使用中的安全。目前单体锂电池的保护电路已经很成熟，但是对于多节串联的锂电池来讲，组建与其匹配的保护电路有一定的难度。

在满足电池保护系统的需求情况下，当电池保护系统中需要串联的电芯单元数目增多时，由于电池总电压的升高，需要通过级联多个电池保护芯片单元作为电池保护系统的电池保护电路。

目前，电池保护系统的电池保护电路，通常在相邻两个电芯单元串联两个电阻和一个场效应晶体管来完成控制充电过压信号或放电过压信号的上传，但是，该电池保护系统至少存在以下缺点：设置电路的成本高，且集成度不够高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种级联电池保护电路和系统，通过相邻的两个电芯保护单元的检测输入端和检测输出端来实现充电过压信号的上传，在不增加管脚的基础上，分别复用电芯保护单元的检测输入端和检测输出端，实现放电过压保护信号的上传。

第一方面，本实用新型提供了一种级联电池保护的电路，所述电路包括级联的多个电芯保护单元，每个电芯保护单元的检测输出端通过第一电阻与相邻下级电芯保护单元的检测输入端相连接；每个所述电芯保护单元包括：第一电流镜电路、数字控制单元和第二电流镜电路；

通过所述第一电流镜电路的所述检测输入端检测电路的电压信号，根据所述电压信号得到下拉电流；根据所述下拉电流输出第一信号；

所述数字控制单元，用于根据所述第一信号得到第一状态信号，并将所述第一状态信号与本级电芯保护单元的放电保护输出信号进行状态判断，得到第一控制信号和第二控制信号；其中所述第一控制信号和第二控制信号互为反相信号；

所述第二电流镜电路，根据所述第一控制信号和第二控制信号的控制，通过所述第二电流镜电路的电压检测输出端向下级电芯保护单元输出电压信号。

优选地，所述第一电流镜电路包括：第一NMOS晶体管N7、第一PMOS晶体管P1、第二PMOS晶体管P2和第一恒流源I0；

所述第一NMOS晶体管N7的栅极接地，源极连接所述检测输入端，漏极与所述第一PMOS晶体管P1的漏极相连接，并与所述第一PMOS晶体管P1和第二PMOS晶体管P2共栅连接；第一PMOS晶体管P1和第二PMOS晶体管P2共栅共源连接，第一PMOS晶体管P1的漏极为所述第一电流镜电路的电流输入端，所述第二PMOS晶体管P2的漏极与所述第一恒流源串联连接，为所述第一电流镜电路的输出端；其中，所述第一PMOS晶体管P1和第二PMOS晶体管P2按第一比例匹配，以使所述流过第二PMOS晶体管P2的第一电流与所述下拉电流具有第一比例关系；

通过第一电流与所述第一恒流源I0的电流进行竞争，得到第一信号；当所述第一电流的电流值大于所述第一恒流源I0的电流值时，所述第一信号为高电平；当所述第一电流的电流值小于所述第一恒流源I0的电流值时，所述第一信号为低电平。

优选地，所述数字控制单元包括，内部逻辑控制子单元、第一逻辑子单元和第二逻辑子单元；

所述内部逻辑控制子单元，用于产生位置标示信号和所述放电保护输出信号；

所述第一逻辑子单元，根据所述第一信号和所述位置标示信号，生成第一状态信号；

所述第二逻辑子单元，根据所述第一状态信号和所述放电保护输出信号生成所述第一控制信号和所述第二控制信号。

优选地，所述位置标示信号用于标识本级所述电芯保护单元在所述电路中的位置；如果所述电芯保护单元为第一级电芯保护单元，则位置标示信号为0，否则为1。

优选地，所述放电保护输出信号用于指示本级电芯保护单元的工作状态；

当所述本级电芯保护单元处于正常的工作状态时，所述放电保护输出信号为0；否则，为1。

优选地，所述第一逻辑子单元包括第一反向器和与门；

所述第一反向器对所述第一信号进行反向后输出给所述与门的一个输入端；所述与门的另一输入端接入所述位置标示信号，经过与逻辑操作后，输出所述第一状态信号。