阅读说明：本技术 改善锂电池保护电流电路 (Circuit for improving lithium battery protection current ) 是由 王友伟 邢国华 于 2020-04-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种改善锂电池保护电流电路,其包括印刷电路板、控制单元和侦测支路,控制单元和侦测支路分别设于印刷电路板,侦测支路包括依次串接的第一导电件、第一开关电路、第二开关电路和第二导电件,第一导电件和第二导电件分别印刷于印刷电路板,且第一导电件的自由端接控制单元的第一采集端,第一开关电路的触发端接控制单元的第一控制端,第二导电件的自由端接控制单元的第二采集端,第二开关电路的触发端接控制单元的第二控制端,控制单元监测侦测支路的电压或电流,并控制第一开关电路和第二开关电路的通断；本发明的结构简单、适用性强,无需增加元器件数量及占用产品空间,即可将保护阻抗设置为一合理值,以有效发挥保护电流的作用。(The invention discloses a circuit for improving the protection current of a lithium battery, which comprises a printed circuit board, a control unit and a detection branch circuit, wherein the control unit and the detection branch circuit are respectively arranged on the printed circuit board; the invention has simple structure and strong applicability, and can set the protection impedance to a reasonable value without increasing the number of components and occupying the product space so as to effectively play the role of protecting the current.)

改善锂电池保护电流电路

技术领域

本发明涉及锂电池电流保护领域，尤其涉及一种改善锂电池保护电流电路。

背景技术

随着科技的进步，锂电池被广泛应用于不同类型的电子、电器、设备中，而为了对锂电池进行有效保护，一般需要对锂电池配备保护电路，以保护锂电池免因过充、过放、过流、短路及超高温充放电而损坏。

图1为现有技术中常规锂电池的保护电路，过流保护是通过侦测充电MOSFET管Q1和放电MOSFET管Q2的电压来实现保护，其中，保护电流I的具体计算公式为：保护电流I＝过流电压保护阈值V/(R_{充电MOSFET管Q1}+R_{放电MOSFET管Q2})，从上述公式可以看出，在过流电压保护阈值V固定情况下，保护电流I的电流值完全由R_{充电MOSFET管Q1}+R_{放电MOSFET管Q2}来决定。由于现有保护电路需要针对不同容量、参数的锂电池进行保护，而充电MOSFET管Q1和放电MOSFET管Q2的型号又相对较少，因此，经常会出现寻找不到合适的充电MOSFET管Q1和放电MOSFET管Q2，导致R_{充电MOSFET管Q1}和R_{放电MOSFET管Q2}无法准确对应理论保护电流I所需要的阻抗，容易造成保护电流值I的设计不合理，不能对锂电池形成保护作用。

图2为现有技术中又一常规锂电池的保护电路，其和图1的差别在于，为了弥补R_{充电MOSFET管Q1}和R_{放电MOSFET管Q2}无法准确对应理论保护电流I所需要的阻抗的问题，在保护电路上增设功率电阻r，以通过调整功率电阻r阻值的大小，弥补阻抗的不足，此时的保护电流I的具体计算公式为：保护电流I＝过流电压保护阈值V/(R_{充电MOSFET管Q1}+R_{放电MOSFET管Q2}+r_功率电阻)，尽管该方案能比较好的调整保护电流I以实现对锂电池的有效保护，但是这种解决方案由于要增设功率电阻r，其导致产品空间和成本的增加，无法在空间较小的印刷电路板上应用，其应用范围较小。

因此，亟需一种改善锂电池保护电流电路来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善锂电池保护电流电路，其结构简单、适用性强，无需增加电子元器件数量及占用产品空间，即可有效将保护电路所需的保护阻抗设置为一合理值，以有效发挥保护电流的作用，尤其适用于在空间较小的印刷电路板上应用。

为了实现上有目的，本发明公开了一种改善锂电池保护电流电路，其包括印刷电路板、控制单元和侦测支路，所述控制单元和侦测支路分别设于所述印刷电路板，所述侦测支路包括依次串接的第一导电件、第一开关电路、第二开关电路和第二导电件，所述第一导电件和第二导电件分别印刷于所述印刷电路板，且所述第一导电件的自由端接所述控制单元的第一采集端，所述第一开关电路的触发端接所述控制单元的第一控制端，所述第二导电件的自由端接所述控制单元的第二采集端，所述第二开关电路的触发端接所述控制单元的第二控制端，所述控制单元监测所述侦测支路的电压或电流，并控制所述第一开关电路和第二开关电路的通断。

与现有技术相比，本发明的侦测支路包括依次串接的第一导电件、第一开关电路、第二开关电路和第二导电件，第一导电件和第二导电件分别印刷于印刷电路板，一方面，引入第一导电件和第二导电件，以通过第一导电件和第二导电件的阻抗来与第一开关电路、第二开关电路的阻抗共同搭配为一合理值，以满足保护电路所需的保护阻抗搭配；另一方面，第一导电件和第二导电件分别印刷于印刷电路板，无需占用印刷电路板上的空间资源及引入其他电子元器件，避免占用产品空间及增加产品成本，适于对现有保护电路进行直接改造即可将保护电路的所需保护阻抗设置为一合理值，适用性强。

较佳地，所述侦测支路具有侦测电阻R，所述第一导电件具有第一电阻R1，所述第二导电件具有第二电阻R2，所述第一开关电路具有第三电阻R3，所述第二开关电路具有第四电阻R4，所述侦测电阻R的阻值为所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的阻值之和。

具体地，第一电阻R1＝(第一导电件长度L1×电阻率e)/(第一导电件宽度W1×第一导电件厚度T1)，第二电阻R2＝(第二导电件长度L2×电阻率e)/(第二导电件宽度W2×第二导电件厚度T2)，其中，电阻率e为常数。

具体地，所述控制单元检测流经所述侦测支路的当前电流I，并比较当前电流I与预设的保护电流I_A，依据比较结果控制所述第一开关电路和第二开关电路的通断。

更具体地，若当前电流I小于保护电流I_A，则所述控制单元控制所述第一开关电路和第二开关电路保持导通；

若当前电流I大于或等于保护电流I_A，则所述控制单元控制所述第一开关电路和第二开关电路断开。

具体地，所述控制单元预设有过流保护阈值电压V_A,保护电流I_A＝过流保护阈值电压V_A/侦测电阻R。

较佳地，所述印刷电路板还印刷有若干导线，所述第一导电件的自由端通过对应的导线电连接所述控制单元的第一采集端，所述第二导电件的自由端通过对应的导线电连接所述控制单元的第二采集端。

较佳地，所述第一开关电路和第二开关电路均为场效应管。

具体地，所述第一开关电路和第二开关电路的型号均为AON7422。

较佳地，所述第一导电件和第二导电件均为铜箔件。

附图说明

图1是现有技术中的常规锂电池的保护电路。

图2是现有技术中的又一常规锂电池的保护电路。

图3是本发明的改善锂电池保护电流电路的结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图1-图3，本实施例的改善锂电池保护电流电路100，能够在诸如图1和图2等现有常规锂电池的保护电路的基础上调整保护电路的阻抗，以将保护电路所需的保护阻抗设置为一合理值，从而有效发挥保护电流的作用。该改善锂电池保护电流电路100包括印刷电路板10、控制单元20和侦测支路30，侦测支路30具有侦测电阻R，控制单元20和侦测支路30分别设于印刷电路板10上，印刷电路板10按预设的电路布局印刷有若干材质为铜箔的导线，本实施例涉及到的电子元器件之间的电连接通过对应的导线实现。

需要说明的是，本发明的技术重点在于如何利用印刷电路板10的现有结构进行设置，以获得更佳的电流保护效果，而电流保护电路基于现有保护电路，其涉及到的其他电子元件及其连接关系为现有技术所熟知的，在此不做赘述。

参考图3，本实施例的侦测支路30包括依次串接的第一导电件31、第一开关电路32、第二开关电路33和第二导电件34，第一导电件31和第二导电件34分别印刷于印刷电路板10上，且第一导电件31的自由端接控制单元20的第一采集端21，第一开关电路32的触发端321接控制单元20的第一控制端22，第二导电件34的自由端接控制单元20的第二采集端23，第二开关电路33的触发端331接控制单元20的第二控制端24，控制单元20监测侦测支路30的电压或电流，并控制第一开关电路32和第二开关电路33的通断。

较佳地，第一开关电路32和第二开关电路33优选为型号为AON7422的场效应管，通过场效应管实现开关动作，其可靠性高且成本较低。当然，第一开关电路32和第二开关电路33还可以为诸如芯片控制开关、由硬件搭建的开关电路等开关，在此不做限定。

参考图3，为使得第一导电件31和第二导电件34具有矩形形状以便于计算阻抗，第一导电件31的自由端通过对应的导线电连接控制单元20的第一采集端21，第二导电件34的自由端通过对应的导线电连接控制单元20的第二采集端23，从而避免因第一导电件31和第二导电件34直接电连接控制单元20而形成非矩形形状。

第一导电件31具有第一电阻R1，第二导电件34具有第二电阻R2，第一开关电路32具有第三电阻R3，第二开关电路33具有第四电阻R4，侦测电阻R的阻值为第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的阻值之和。本实施例中的第一导电件31和第二导电件34相对导线具有特定的长度、宽度和厚度，而当第一导电件31/第二导电件34的尺寸、材质确定后，其具有可直观计算的固定阻抗。具体地，本实施例中，第一电阻R1＝(第一导电件31长度L1×电阻率e)/(第一导电件31宽度W1×第一导电件31厚度T1)，第二电阻R2＝(第二导电件34长度L2×电阻率e)/(第二导电件34宽度W2×第二导电件34厚度T2)，其中，电阻率e为常数，不同材质的导电金属具有不同的电阻率。通过上述公式可获得特定阻抗的第一导电件31、第二导电件34。

优选地，第一导电件31和第二导电件34的材质为铜箔，其与印刷电路板10的导线材质相同，该材质均为印刷电路板10中常用的铜箔，以便于在现有印刷设备上印刷。由于本实施例的第一导电件31、第二导电件34、导线的材质相同，可在印刷电路板10上通过一次印刷完成第一导电件31、第二导电件34、导线的制作。在其他优选方式中，若第一导电件31、第二导电件34与导线的材质不同，可以先在在印刷电路板10上印刷导线，然后在印刷电路板10上通过焊接、嵌合、螺栓螺丝固定等方式装配第一导电件31、第二导电件34，在此不做限定。需要注意的是，当第一导电件31、第二导电件34通过焊接、嵌合、螺栓螺丝固定等方式装配在印刷电路板10上时，需要确保第一导电件31、第二导电件34凸出于印刷电路板10表面高度在一合理范围内，防止因第一导电件31、第二导电件34凸出部分较大而影响其他电子元器件。

参考图3，控制单元20检测流经侦测支路30的当前电流I，并比较当前电流I与预设的保护电流I_A，依据比较结果控制第一开关电路32和第二开关电路33的通断。具体判断过程为：若当前电流I小于保护电流I_A，则控制单元20控制第一开关电路32和第二开关电路33保持导通；若当前电流I大于或等于保护电流I_A，则控制单元20控制第一开关电路32和第二开关电路33断开。具体地，控制单元20预设有过流保护阈值电压V_A,保护电流I_A＝过流保护阈值电压V_A/侦测电阻R，从而能够通过上述公式计算需要的侦测电阻R的阻抗，以设计第一开关电路32和第二开关电路33的尺寸。本实施例的控制单元20涉及到的判断过程可以通过算法实现，也可以通过搭建硬件电路实现，通过算法实现和通过硬件电路进行判断的电路均为本领域技术人员所常用的，在此不做介绍。

结合图3，本发明的侦测支路30包括依次串接的第一导电件31、第一开关电路32、第二开关电路33和第二导电件34，第一导电件31和第二导电件34分别印刷于印刷电路板10，一方面，引入第一导电件31和第二导电件34，以通过第一导电件31和第二导电件34的阻抗来与第一开关电路32、第二开关电路33的阻抗共同搭配为一合理值，以满足保护电路所需的保护阻抗搭配；另一方面，第一导电件31和第二导电件34分别印刷于印刷电路板10，无需占用印刷电路板10上的空间资源及引入其他电子元器件，避免占用产品空间及增加产品成本，适于对现有保护电路进行直接改造即可将保护电路的所需保护阻抗设置为一合理值，适用性强。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。