專利名稱：一種充電管理電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種充電管理電路，尤其涉及一種具有鋰電保護功能的 鋰離子電池充電管理集成電路。
背景技術：
鋰離子電池具有較高的能量重量比和能量體積比，無記憶效應，可重復 充電次數多，使用壽命較長，價格也越來越低。它的這些特點促進了便攜式 產品向更小更輕的方向發(fā)展，使得選用單節(jié)鋰離子電池供電的產品也越來越多；鋰離子電池的不足之處在于對充電器的要求比較苛刻，對保護電路的要 求較高；因此，以往鋰離子電池通常需要一個專用的鋰電保護芯片和一個專 用的鋰電充電管理芯片以保證電池的安全性和壽命；以目前廣泛應用于手機 的鋰電池為例， 一般保護IC和與其配合使用的M0S管等外部元件通常置于電 池內部，以保證電池從手機中取出后進行充放電的安全性；而充電管理芯片 與其外部元件通常置于手機中，作為手機電源管理的一部分，保證手機的正 常供電、延長電池的壽命。中國實用新型專利申請公開說明書中申請"CN200620053805. 3 "名稱為 "一種鋰電池充電管理線路"公開了一種鋰電池充電管理線路，包括充電 電源和充電電池，在充電電源與充電電池之間聯接有充電管理線路，其特征 在于充電管理線路包括有微處理控制芯片MCU ， MCU的引腳與恒流恒壓控 制電路聯接；MCU的引腳通過電源監(jiān)測與異常保護電路和充電電源聯接； MCU引腳也與充電電池正端聯接，充電電池的正端與地之間也設置有電池電 壓檢測電路；所述充電管理線路還包括有充電電池反接、反充保護以及充電 電池異常保護電路；但是，在一些特殊的應用場合，如藍牙耳機和mp3、 即4播放器等，由于其電池一般采用內置且不可取出、不可更換，因此不用 單獨考慮其自身的保護問題，而常常將保護電路設置于系統(tǒng)中，然而，這類應用的空間又非常有限，采用分立的方案無疑會占用較多的系統(tǒng)空間。 實用新型內容針對上述情況，本實用新型目的即在于提供一種具有鋰電保護功能且占 用較小空間的鋰離子電池充電管理電路。本實用新型的實用新型目的是通過以下技術方案來實現的一種充電管理電路，該種充電管理電路包括用于對待充電電池進行充 電管理的充電管理單元，其中包括與該充電管理單元連接的用于對待充電 電池進行保護的充電保護單元。上述的充電管理電路中，該充電管理單元包括與待充電電池連接充電 控制端，與該充電控制端連接的用于對待充電電池進行充電的充電模塊，與 待充電電池連接的用于檢測該待充電電池電壓的電壓檢測端，用于檢測充電 電流的充電電流檢測端，與該電池電壓檢測端和充電電流檢測端連接的檢測 模塊，以及根據該檢測模塊輸入的檢測信號控制充電模塊工作的邏輯控制模 塊；可以對待充電電池進行充電管理。進一步的上述的充電管理電路中，所述檢測模塊檢測到待充電電池電芯處于放電 狀態(tài)時，邏輯控制模塊控制該充電模塊停止工作；以降低該充電管理電路的 功耗。在上述基礎上，其中上述的充電模塊包括與該充電控制端連接的用于對待充電電池進行涓 流充電的預充電模塊，與該充電控制端連接的用于對待充電電池進行恒流充 電的恒流充電模塊，與該充電控制端連接的用于對待充電電池進行恒壓充電 的恒壓充電模塊；上述的充電模塊中，檢測模塊檢測到待充電電池電芯電壓低于預置的預 充電閾值時，預充電模塊通過充電控制端對待充電電池電芯進行涓流充電， 此時可以有效防止電芯電壓較低時大電流充電帶來的安全隱患以及對電芯循 環(huán)壽命的影響；檢測模塊檢測到待充電電池電芯電壓在預置的預充電閾值與 恒壓充電閾值之間時，恒流充電模塊通過充電控制端對電芯進行恒流充電， 保證電芯以最快的速度充電；檢測模塊檢測到待充電電池電芯電壓高于預置 的恒壓充電閾值時，恒壓充電模塊通過充電控制端對電芯進行恒壓充電；可以保證待充電電池電芯盡可能的被沖飽，并且保證了電芯容量被盡可能的利 用。在上述基礎上作為一種改進，其中所述充電保護單元包括與待充電電池連接的放電控制端，與所述邏輯 控制模塊連接的用于對待充電電池進行過放電保護的過放電保護模塊，與所 述邏輯控制模塊連接的用于對待充電電池進行過電流保護的過電流保護模 塊，連接在該放電控制端與邏輯控制模塊間的放電控制模塊；采用上述結構 可以對待充電電池進行保護。在上述基礎上作為一種改進，其中所述邏輯控制模塊包括與所述放電控制端和充電控制端連接的用于對邏 輯控制模塊輸出的控制信號進行延時的延時電路；該延時電路可以設置過放 大延遲時間，可以避免放電控制端產生瞬間電流變化。上述的充電保護單元中，當檢測模塊檢測到電芯電壓低于所述過放電保 護模塊設定的過放電保護閾值時，經過所述延時電路設置的過放電延遲時間 后，邏輯控制模塊通過放電控制模塊控制放電控制端停止電芯放電以延長電 芯壽命；當檢測模塊檢測到電芯放電電流大于所述過電流保護模塊設置過電 流保護閾值時，經過所述延時電路設置過電流保護延遲時間后，邏輯控制模 塊通過放電控制模塊控制放電控制端停止電芯放電用以保護電芯不受損傷。在上述基礎上作為一種改進，其中所述的充電管理電路包括用于設置上述預充電模塊、恒流充電模塊、恒 壓充電模塊、過放電保護模塊、過電流保護模塊的工作基準閾值的基準設定 模塊。在上述基礎上作為一種改進，其中所述充電管理電路包括與所述邏輯控制模塊連接的用于防止該充電管理 電路的工作溫度過高的溫度保護模塊，該溫度保護模塊包括帶隙基準電路， 與該帶隙基準電路連接的溫度檢測電路，與該溫度連接的遲滯比較器；當溫 度檢測電路的結電壓低于帶隙基準電路的基準電壓值時，遲滯比較器輸出狀 態(tài)跳變信號到邏輯控制模塊，邏輯控制模塊控制放電控制端和充電控制端截 止。上述溫度保護模塊中溫度檢測電路為串聯的二極管電路構成；該溫度檢 測電路利用二極管的負溫度系數的特性，即隨著溫度檢測電路周邊環(huán)境溫度的升高，所述串聯二極管電路的結壓下降，當該串聯二極管的結電壓低于所 述帶隙基準電路的基準電壓值時，遲滯比較器輸出狀態(tài)跳變信號到邏輯控制 模塊，邏輯控制模塊控制放電控制端和充電控制端截止。 在上述基礎上作為一種改進，其中所述充電管理電路包括與所述邏輯控制模塊連接的用于指示充電管理電 路工作狀態(tài)的工作指示模塊。上述的工作指示模塊為與所述邏輯控制模塊連接的發(fā)光二極管。本實用新型充電管理電路采用在充電管理電路中增加與充電管理單元連 接的用于對待充電電池進行保護的充龜保護單元的方式，使得該種充電管理 電路具有了鋰電保護功能，較之傳統(tǒng)采用的獨立的鋰電保護芯片和一個專用 的鋰電充電管理芯片方式，減少了解決方案的元件總數量和成本，因為減少 了達成鋰電保護功能和充電管理功能的元件數量，所以簡化了外圍電路，節(jié) 約了有限的空間；進一步，通過采用檢測模塊檢測到待充電電池電芯處于放 電狀態(tài)時，邏輯控制模塊控制該充電管理單元停止工作的方案，可以降低該 充電管理電路的功耗，較之采用獨立的鋰電保護芯片和一個專用的鋰電充電 管理芯片方式功耗更低。
為了易于說明，本實用新型由下述的較佳實施例及附圖作以詳細描述。圖1本實用新型的一種較佳具體實施方式
的電路原理方框的示意圖；圖2本實用新型的一種較佳具體實施方式
的溫度保護模塊的電路原理的示意圖；圖3本實用新型的一種較佳具體實施方式
的典型應用電路的方框示意圖。
具體實施方式
請一起參閱圖1至圖2 ，為本實用新型充電管理電路的一種具體實施方 式，該種充電管理電路包括用于對待充電電池進行充電管理的充電管理單 元、與該充電管理單元連接的用于對待充電電池進行保護的充電保護單元以及與該充電管理單元連接的用于指示充電管理電路工作狀態(tài)的工作指示模 塊。該充電管理單元包括與待充電電池連接的充電控制端(下文稱為CO端)，接地端GND ，充電器電流輸入電壓端VCC，與CO端連接的用于對待充電電池進行充電的充電模塊，與待充電電池連接的電池電壓檢測端(下文稱為Vbat端)，用于檢測充電電流的充電電流檢測端(下文稱為Vsens 端)，與該Vbat端和Vsens端連接的檢測模塊，以及根據該檢測模塊輸入的 檢測信號控制充電模塊工作的邏輯控制模塊；該邏輯控制模塊與接地端 GND和充電器電流輸入電壓端VCC分別聯接。其中，充電模塊包括與該 CO端連接的用于對待充電電池進行涓流充電的預充電模塊，與該CO端連 接的用于對待充電電池進行恒流充電的恒流充電模塊，以及與該CO端連接的 用于對待充電電池進行恒壓充電的恒壓充電模塊。充電保護單元包括與待充電電池連接的放電控制端(下文稱為D0 端)，與所述邏輯控制模塊連接的用于對待充電電池進行過放電保護的過放 電保護模塊，與所述邏輯控制模塊連接的用于對待充電電池進行過電流保護 的過電流保護模塊，以及連接在DO端與邏輯控制模塊間用于對待充電電池進 行放電控制的放電控制模塊。邏輯控制模塊包括與所述DO端和CO端連接的用于對邏輯控制模塊輸出的 控制信號進行延時的延時電路(圖中未示出)。又，該工作指示模塊與充電管理單元中所述邏輯控制模塊連接，用于指 示充電管理電路工作狀態(tài)。本具體實施方式
中工作指示模塊為發(fā)光二極管的 驅動端STAT1和STAT2和與其連接的發(fā)光二極管(圖中未示出)；當然也可 以采用蜂鳴器等其他慣常采用的指示裝置。本實用新型的充電管理電路將充電功能與保護功能整合于一體，使得充 電管理電路同時具有對待充電電池進行充電以及對待充電電池提供充電保護 的功能。舉例說明，檢測模塊檢測到待充電電池電芯處于充電狀態(tài)時，邏輯控制 模塊控制該充電模塊正常工作。當檢測模塊檢測到待充電電池電芯電壓低于 預置的預充電閾值時，預充電模塊通過CO端對待充電電池電芯進行涓流充 電，本具體實施方式
中預充電閾值設定為3V ;當檢測模塊檢測到待充電電 池電芯電壓在預置的預充電閾值與恒壓充電閾值之間時，恒流充電模塊通過CO端對電芯進行恒流充電，本具體實施方式
中恒壓充電閾值為4V ;當檢 測模塊檢測到待充電電池電芯電壓高于預置的恒壓充電閾值時，恒壓充電模 塊通過CO端對電芯進行恒壓充電，本具體實施方式
中恒流充電閾值為4.2V 。同時，在整個充電過程中，本實施方式中的檢測模塊到待充電電池電芯 處于放電狀態(tài)時，邏輯控制模塊控制該充電模塊停止工作，以降低該充電管理電路的功耗；此時，當檢測模塊檢測到電芯電壓低于所述過放電保護模塊 設定的過放電保護閾值時，經過所述延時電路設置的過放電延遲時間后，邏輯控制模塊通過放電控制模塊控制DO端停止電芯放電以延長電芯壽命；當檢測模塊檢測到電芯放電電流大于所述過電流保護模塊設置過電流保護閾值 時，經過所述延時電路設置過電流保護延遲時間后，邏輯控制模塊通過放電控制模塊控制DO端停止電芯放電用以保護電芯不受損傷。本實施方式中，充電管理電路還包括用于設置上述預充電模塊、恒流充 電模塊、恒壓充電模塊、過放電保護模塊、過電流保護模塊的工作基準閾值 的基準設定模塊以及溫度保護模塊；該溫度保護模塊與所述邏輯控制模塊連接，用于防止該充電管理電路的工作溫度過高，該溫度保護模塊包括帶隙基 準電路，與該帶隙基準電路連接的溫度檢測電路，以及與該溫度檢測電路連接的遲滯比較器；當溫度檢測電路的結電壓低于帶隙基準電路的基準電壓值時，遲滯比較器輸出狀態(tài)跳變信號到邏輯控制模塊，邏輯控制模塊控制DO端 和CO端截止。本具體實施方式
中溫度檢測電路為串聯的二極管電路構成，且該溫度檢 測電路是利用二極管的負溫度系數的特性，即隨著溫度檢測電路周邊環(huán)境溫 度的升高，所述串聯二極管電路的結電壓下降。當該串聯二極管的結電壓低 于所述帶隙基準電路的基準電壓值時，遲滯比較器輸出狀態(tài)跳變到邏輯控制 模塊。 .——如圖3所示的實用新型的一種較佳具體實施方式
的典型應用電路的方框 示意圖，與待充電電池Cell并聯的第一電阻Rl,第一電容Cl用于穩(wěn)定電池 電壓，保證采樣精度，同時亦可提升充電管理電路的靜電防護能力。本具體 實施方式中R1=470Q， Cl=0.1uF。電流采樣電阻Rsens與待充電電池Cell 串連，用于采樣電池Cdl的充電及放電電流，同時，充電管理電路通過采樣 電阻兩端的電壓差用于恒流充電模塊的恒流充電控制和充電保護單元中過電流保護模塊的過電流保護，本具體實施方式
中Rsens=50mn ; MOS管 Ml 、 M2為外部控制MOS管，串行連接于待充電電池Cell與電流采用電 阻Rsens之間，其中，MOS管Ml用于充電線性控制，其漏極連接于充電 管理電路的CO端；MOS管M2用于放電保護控制，其漏極連接于充電管 理電路的DO端。本具體實施方式
中，M1和M2的襯底寄生二極管保證了 電池組充放電控制的獨立性，例如當電芯電壓過低導致充電管理電路過放 電保護后，M2關閉，此時充電管理單元亦可以通過M2的襯底寄生二極管 對電芯進行充電；發(fā)光二極管LED1和LED2構成工作指示模塊用于指示芯 片的工作狀態(tài)；其中，.第二電阻R2 、第三電阻R3分別與發(fā)光二極管 LED1和LED2連接，起限流作用，本具體實施方式
中R2=R3=1001dl。當 電池處于充電狀態(tài)時，第一發(fā)光二極管LED1導通閃爍；而當電池已充滿 時，則第一發(fā)光二極管LED1截止，第二發(fā)光二極管LED2導通，因此，通 過工作指示模塊可以較直觀的顯示充電管理電路的狀態(tài)。因此，本實用新型的充電管理電路，將充電保護單元與充電管理單元整 合于一體，使得整合后的充電管理電路具有鋰電保護功能，且簡化了外圍電 路，節(jié)約空間。
權利要求1.一種充電管理電路，包括用于對待充電電池進行充電管理的充電管理單元，其特征在于該種充電管理電路包括與該充電管理單元連接的用于對待充電電池進行保護的充電保護單元。
2. 根據權利要求1所述的充電管理電路，其特征在于該充電管理單元 包括與待充電電池連接充電控制端，與該充電控制端連接的用于對待充電 電池進行充電的充電模塊，與待充電電池連接的電池電壓檢測端，用于檢測 充電電流的充電電流檢測端，與該電池電壓檢測端和充電電流檢測端連接的 檢測模塊，以及根據該檢測模塊輸入的檢測信號控制充電模塊工作的邏輯控 制模塊。
3. 根據權利要求2所述的充電管理電路，其特征在于所述的充電模塊 包括與該充電控制端連接的用于對待充電電池進行涓流充電的預充電模塊， 與該充電控制端連接的用于對待充電電池進行恒流充電的恒流充電模塊，與 該充電控制端連接的用于對待充電電池進行恒壓充電的恒壓充電模塊；所述檢測模塊檢測到待充電電池電芯處于放電狀態(tài)時，邏輯控制模塊控 制該充電模塊停止工作；檢測模塊檢測到待充電電池電芯電壓低于預置的預充電閾值時，預充電 模塊通過充電控制端對待充電電池電芯進行涓流充電；檢測模塊檢測到待充 電電池電芯電壓在預置的預充電閾值與恒壓充電閾值之間時，恒流充電模塊 通過充電控制端對電芯進行恒流充電；檢測模塊檢測到待充電電池電芯電壓 高于預置的恒壓充電閾值時，恒壓充電模塊通過充電控制端對電芯進行恒壓 充電。
4. 根據權利要求3所述的充電管理電路，其特征在于所述充電保護單 元包括與待充電電池連接的放電控制端，與所述邏輯控制模塊連接的用于 對待充電電池進行過放電保護的過放電保護模塊，與所述邏輯控制模塊連接 的用于對待充電電池進行過電流保護的過電流保護模塊，連接在該放電控制 端與邏輯控制模塊間的放電控制模塊。
5. 根據權利要求4所述的充電管理電路，其特征在于所述邏輯控制模 塊包括與所述放電控制端和充電控制端連接的用于對邏輯控制模塊輸出的控 制信號進行延時的延時電路。
6. 根據權利要求5所述的充電管理電路，其特征在于上述的充電保護 單元中，當檢測模塊檢測到電芯電壓低于所述過放電保護模塊設定的過放電 保護閾值時，經過所述延時電路設置的過放電延遲時間后，邏輯控制模塊通 過放電控制模塊控制放電控制端停止電芯放電；當檢測模塊檢測到電芯放電 電流大于所述過電流保護模塊設置過電流保護閾值時，經過所述延時電路設 置過電流保護延遲時間后，邏輯控制模塊通過放電控制模塊控制放電控制端 停止電芯放電。
7. 根據權利要求6所述的充電管理電路，其特征在于:所述的充電管理 電路包括用于設置上述預充電模塊、恒流充電模塊、恒壓充電模塊、過放電 保護模塊、過電流保護模塊的工作基準閾值的基準設定模塊。
8. 根據權利要求4或5所述的充電管理電路，其特征在于所述充電管理電路包括與所述邏輯控制模塊連接的溫度保護模塊，該溫度保護模塊包括 帶隙基準電路，與該帶隙基準電路連接的溫度檢測電路，與該溫度連接的遲滯比較器；當溫度檢測電路的結電壓低于帶隙基準電路的基準電壓值時，遲 滯比較器輸出跳變信號到邏輯控制模塊，邏輯控制模塊控制放電控制端和充 電控制端截止。
9. 根據權利要求8所述的充電管理電路，其特征在于所述溫度保護模 塊中溫度檢測電路為串聯的二極管電路構成；該串聯二極管的結電壓低于所 述帶隙基準電路的基準電壓值對，遲滯比較器輸出跳變信號到邏輯控制模 塊，邏輯控制模塊控制放電控制端和充電控制端截止。
10. 根據權利要求2或3所述的充電管理電路，其特征在于所述充電 管理電路包括與所述邏輯控制模塊連接的用于指示充電管理電路工作狀態(tài)的 工作指示模塊。
11. 根據權利要求10所述的充電管理電路，其特征在于所述的工作指 示模塊為與所述邏輯控制模塊連接的發(fā)光二極管。
專利摘要本實用新型是關于一種充電管理電路，包括充電管理單元，充電管理單元包括與待充電電池連接充電控制端，與充電控制端連接的用于對待充電電池進行充電的充電模塊，與待充電電池連接的電池電壓檢測端，用于檢測充電電流的充電電流檢測端，與該電池電壓檢測端和充電電流檢測端連接的檢測模塊，根據該檢測模塊輸入的檢測信號控制充電模塊工作的邏輯控制模塊，其中還包括與該充電管理單元連接的用于對待充電電池進行保護的充電保護單元。該充電管理電路具有鋰電保護功能且外圍電路結構簡單。
文檔編號H02J7/00GK201113496SQ200720122119
公開日2008年9月10日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權日2007年8月10日
發(fā)明者楊小華, 蒙 王 申請人:比亞迪股份有限公司