集成电池反接保护功能的电池充电系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021225805.3 (22)申请日 2020.06.29 (73)专利权人 深圳凌扬微电子有限公司 地址 518000 广东省深圳市宝安区西乡街 道劳动社区名优采购中心C座6层626 (72)发明人 邓小兵 (74)专利代理机构 深圳市中科创为专利代理有 限公司 44384 代理人 彭西洋谢亮 (51)Int.Cl. H02J 7/00(2006.01) H02H 11/00(2006.01) (54)实用新型名称 集成电池反接保护功能的电池充电系统 (57)摘要 本实。

2、用新型公开一种集成电池反接保护功 能的电池充电系统， 包括充电单元、 反接检测电 路、 开关单元、 供电单元； 所述供电单元用于给反 接检测电路、 开关单元供电； 所述反接检测电路 的输出端的反接检测信号对应与开关单元输入 端连接； 所述反接检测电路的输入端与充电单元 的输出端连接， 用于检测充电单元充电时是否接 反； 当反接检测电路检测充电单元充电时接反 时， 反接检测电路控制开关单元关闭。 本实用新 型系统无需在充电通路串联通路控制开关MOS 管， 不存在MOS管压降导致电池充不满电的问题， 也不存在额外消耗功耗问题， 不需要大面积小内 阻的控制开关MOS管， 可以很方便的集成在单片 集成。

3、电路内部， 较大程度降低系统成本。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 212304820 U 2021.01.05 CN 212304820 U 1.一种集成电池反接保护功能的电池充电系统， 其特征在于， 包括充电单元、 反接检测 电路、 开关单元、 供电单元； 所述供电单元用于给反接检测电路、 开关单元供电； 所述反接检 测电路的输出端的反接检测信号对应与开关单元输入端连接； 所述反接检测电路的输入端 与充电单元的输出端连接， 用于检测充电单元充电时是否接反； 当反接检测电路检测充电 单元充电时接反时， 反接检测电路控制开关单元关闭， 保护充电单元不受损坏。 2.根据权利要求1所述。

4、的集成电池反接保护功能的电池充电系统， 其特征在于， 所述开 关单元包括恒流恒压控制电路、 PMOS晶体管MP0、 电压选择电路； 所述恒流恒压控制电路输 入端对应与所述的反接检测电路输出端连接， 输出端对应与PMOS晶体管MP0的栅极连接； 所 述PMOS晶体管MP0的源极对应与供电单元输入端连接， PMOS晶体管MP0的漏极对应与充电单 元正极连接； 所述电压选择电路的一输入端与供电单元输入端连接， 另一输入端对应与充 电单元正极连接， 输出端接PMOS晶体管MP0的衬底。 3.根据权利要求1所述的集成电池反接保护功能的电池充电系统， 其特征在于， 所述反 接检测电路包括第一开关电路、 与。

5、第一开关电路对应端连接的第二开关电路、 与第二开关 电路对应端连接的静电保护电路。 4.根据权利要求3所述的集成电池反接保护功能的电池充电系统， 其特征在于， 所述第 一开关电路包括第一PMOS晶体管MP1、 第二PMOS晶体管MP2； 所述第一PMOS晶体管MP1与第二 PMOS晶体管MP2的栅极对应与偏置电压VBIAS连接； 所述第一PMOS晶体管MP1与第二PMOS晶 体管MP2的源极对应与输入单元VIN连接。 5.根据权利要求4所述的集成电池反接保护功能的电池充电系统， 其特征在于， 所述第 二开关电路包括第一NMOS晶体管MN1、 第二NMOS晶体管MN2； 所述第一NMOS晶体管M。

6、N1的栅极 与漏极连接， 同时与第二NMOS晶体管MN2的栅极和第一PMOS晶体管MP1的漏极连接， 第一 NMOS晶体管MN1的源极和衬底接地； 所述第二NMOS晶体管MN2的漏极与第二PMOS晶体管MP2 的漏极连接作为所述的反接检测电路的反接检测信号输出； 第二NMOS晶体管MN2的衬底接 地。 6.根据权利要求5所述的集成电池反接保护功能的电池充电系统， 其特征在于， 所述静 电保护电路包括第三NMOS晶体管MN3、 第一二极管D1、 置于第二NMOS晶体管MN2的衬底与源 极之间的寄生二极管D2、 置于第三NMOS晶体管MN3的衬底与源极之间的寄生二极管D3、 电阻 R1； 所述电阻。

7、R1的一端与第二NMOS晶体管MN2的源极连接， 电阻R1的另一端接电池正极BAT +； 所述第一二极管D1的正极接充电单元的正极， 负极接第三NMOS晶体管MN3的漏极， 第三 NMOS晶体管MN3的栅极和源极接地。 7.根据权利要求6所述的集成电池反接保护功能的电池充电系统， 其特征在于， 所述第 一PMOS晶体管MP1和第二PMOS晶体管MP2由电流源替代； 所述第一NMOS晶体管MN1与第二 NMOS晶体管MN2由双极型NPN晶体管替代。 8.根据权利要求4所述的集成电池反接保护功能的电池充电系统， 其特征在于， 所述供 电单元为输入电源。 9.根据权利要求6所述的集成电池反接保护功能。

8、的电池充电系统， 其特征在于， 所述充 电单元为可充电电池。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212304820 U 2 集成电池反接保护功能的电池充电系统 技术领域 0001 本实用新型涉及电池充电技术领域， 特别涉及一种带电池反接保护功能的电池充 电系统。 背景技术 0002 随着便携式电子设备越来越多的使用可充电电池供电， 有些电池是活动的可拆卸 和可更换的， 为了防止使用者拆卸后重新装上去时将电池反接而烧坏设备， 这些充电设备 就必须要加入电池反接保护电路。 0003 传统的带电池反接保护功能的电池充电系统(参照图3)， 需要在充电的电流通道 加入一个保护用的开关NMOS管MN0以及。

9、控制保护NMOS管MN0的电阻R1、 R2和稳压管D1， 当电 池正确接入的时候， NMOS管MN0的栅极为正电压， 源极为0电压， MN0导通， 充电系统可以正常 充电， 稳压管D1可以避免 MN0的栅极超过其最大额定电压而损坏； 如果电池反接， NMOS管 MN0的源极为正电压， 栅极与源极之间的电压为负， MN0不导通， 充电通路关断， 以达到反接 保护的作用。 0004 由于该传统的充电保护系统的充电通路里有开关NMOS管MN0将会导致一些缺点： 第一、 MN0会导致功耗很大， 发热很大； 第二、 通常为了尽量降低NMOS管MN0的功耗， NMOS管 MN0面积都很大， 成本很高， 不。

10、利于集成； 第三、 NMOS管MN0的压降会导致电池电压充不饱， 降 低了电池的利用率。 实用新型内容 0005 针对现有技术存在的问题， 本实用新型提供一种集成电池反接保护功能的电池充 电系统。 0006 为了实现上述目的， 本实用新型技术方案如下： 0007 一种集成电池反接保护功能的电池充电系统， 包括充电单元、 反接检测电路、 开关 单元、 供电单元； 所述供电单元用于给反接检测电路、 开关单元供电； 所述反接检测电路的 输出端的反接检测信号对应与开关单元输入端连接； 所述反接检测电路的输入端与充电单 元的输出端连接， 用于检测充电单元充电时是否接反； 当反接检测电路检测充电单元充电 。

11、时接反时， 反接检测电路控制开关单元关闭， 保护充电单元不受损坏。 0008 较佳地， 所述开关单元包括恒流恒压控制电路、 PMOS晶体管MP0、 电压选择电路； 所 述恒流恒压控制电路输入端对应与所述的反接检测电路输出端连接， 输出端对应与PMOS晶 体管MP0的栅极连接； 所述PMOS晶体管MP0的源极对应与供电单元输入端连接， PMOS晶体管 MP0的漏极对应与充电单元正极连接； 所述电压选择电路的一输入端与供电单元输入端连 接， 另一输入端对应与充电单元正极连接， 输出端接PMOS晶体管MP0的衬底。 0009 较佳地， 所述反接检测电路包括第一开关电路、 与第一开关电路对应端连接的第。

12、 二开关电路、 与第二开关电路对应端连接的静电保护电路。 0010 较佳地， 所述第一开关电路包括第一PMOS晶体管MP1、 第二PMOS晶体管MP2； 所述第 说明书 1/3 页 3 CN 212304820 U 3 一PMOS晶体管MP1与第二PMOS晶体管MP2的栅极对应与偏置电压VBIAS连接； 所述第一PMOS 晶体管MP1与第二PMOS晶体管MP2的源极对应与输入单元VIN连接。 0011 较佳地， 所述第二开关电路包括第一NMOS晶体管MN1、 第二NMOS晶体管MN2； 所述第 一NMOS晶体管MN1的栅极与漏极连接， 同时与第二NMOS 晶体管MN2的栅极和第一PMOS晶体 。

13、管MP1的漏极连接， 第一NMOS晶体管 MN1的源极和衬底接地； 所述第二NMOS晶体管MN2的漏 极与第二PMOS晶体管MP2的漏极连接作为所述的反接检测电路的反接检测信号输出； 第二 NMOS 晶体管MN2的衬底接地。 0012 较佳地， 所述静电保护电路包括第三NMOS晶体管MN3、 第一二极管D1、 置于第二 NMOS晶体管MN2的衬底与源极之间的寄生二极管D2、 置于第三 NMOS晶体管MN3的衬底与源 极之间的寄生二极管D3、 电阻R1； 所述电阻R1 的一端与第二NMOS晶体管MN2的源极连接， 电 阻R1的另一端接电池正极 BAT+； 所述第一二极管D1的正极接充电单元的正极。

14、， 负极接第三 NMOS晶体管MN3的漏极， 第三NMOS晶体管MN3的栅极和源极接地。 0013 较佳地， 所述第一PMOS晶体管MP1和第二PMOS晶体管MP2由电流源替代； 所述第一 NMOS晶体管MN1与第二NMOS晶体管MN2由双极型NPN晶体管替代。 0014 较佳地， 所述供电单元为输入电源。 0015 较佳地， 所述充电单元为可充电电池。 0016 采用本实用新型的技术方案， 具有以下有益效果： 本实用新型系统无需在充电通 路串联通路控制开关MOS管， 不存在MOS管压降导致电池充不满电的问题， 也不存在额外消 耗功耗问题， 不需要大面积小内阻的控制开关MOS 管， 可以很方便。

15、的集成在单片集成电路 内部， 较大程度降低系统成本， 可以解决现有电充充电系统的反接保护电路所面临的诸多 弊端。 附图说明 0017 图1为本实用新型模块示意图； 0018 图2为本实用新型反接检测电路原理图。 0019 图3为传统的带电池反接保护功能的电池充电系统示意图。 具体实施方式 0020 以下结合附图和具体实施例， 对本实用新型进一步说明。 0021 参照图1至图2， 本实用新型提供一种集成电池反接保护功能的电池充电系统， 包 括充电单元4、 反接检测电路1、 开关单元2、 供电单元3； 所述供电单元3用于给反接检测电路 1、 开关单元供电2； 所述反接检测电路2的输出端的反接检测信。

16、号对应与开关单元2输入端 连接； 所述反接检测电路2的输入端与充电单元4的输出端连接， 用于检测充电单元4充电时 是否接反； 当反接检测电路1检测充电单元4充电时接反时， 反接检测电路1控制开关单元2 关闭， 保护充电单元不受损坏。 0022 所述开关单元2包括恒流恒压控制电路201、 PMOS晶体管MP0、 电压选择电路203； 所 述恒流恒压控制电路201输入端对应与所述的反接检测电路1输出端连接， 输出端对应与 PMOS晶体管MP0的栅极连接； 所述PMOS晶体管MP0 的源极对应与供电单元3输入端连接， PMOS晶体管MP0的漏极对应与充电单元4正极连接； 所述电压选择电203路的一输。

17、入端与供 说明书 2/3 页 4 CN 212304820 U 4 电单元3输入端连接， 另一输入端对应与充电单元4正极连接， 输出端接PMOS晶体管MP0的衬 底。 0023 所述反接检测电路1包括第一开关电路101、 与第一开关电路101对应端连接的第 二开关电路102、 与第二开关电路102对应端连接的静电保护电路103。 0024 所述第一开关电路101包括第一PMOS晶体管MP1、 第二PMOS晶体管MP2； 所述第一 PMOS晶体管MP1与第二PMOS晶体管MP2的栅极对应与偏置电压 VBIAS连接； 所述第一PMOS晶 体管MP1与第二PMOS晶体管MP2的源极对应与输入单元VI。

18、N连接。 0025 所述第二开关电路102包括第一NMOS晶体管MN1、 第二NMOS晶体管 MN2； 所述第一 NMOS晶体管MN1的栅极与漏极连接， 同时与第二NMOS晶体管MN2的栅极和第一PMOS晶体管 MP1的漏极连接， 第一NMOS晶体管MN1 的源极和衬底接地； 所述第二NMOS晶体管MN2的漏极 与第二PMOS晶体管 MP2的漏极连接作为所述的反接检测电路的反接检测信号输出； 第二 NMOS 晶体管MN2的衬底接地。 0026 所述静电保护电路103包括第三NMOS晶体管MN3、 第一二极管D1、 置于第二NMOS晶 体管MN2的衬底与源极之间的寄生二极管D2、 置于第三 NM。

19、OS晶体管MN3的衬底与源极之间 的寄生二极管D3、 电阻R1； 所述电阻 R1的一端与第二NMOS晶体管MN2的源极连接， 电阻R1的 另一端接电池正极BAT+； 所述第一二极管D1的正极接充电单元的正极， 负极接第三NMOS 晶 体管MN3的漏极， 第三NMOS晶体管MN3的栅极和源极接地。 0027 所述电池反接时， 那么电池BAT+电压小于0， 忽略R1电阻的压降后， 第二NMOS晶体 管MN2的栅源电压大于第一NMOS晶体管MN1的栅源电压， 第二NMOS晶体管MN2下拉电流能力 大于第二PMOS晶体管MP2上拉电流能力， 使得反接检测输出信号为低， 关闭充电系统， 关闭 充电功率管。

20、MP0， 此时电池除了经过寄生二极管D2和电阻R1通路有较小的电流外， 其它通路 没有电流， 整个充电电路和电池都不会烧坏。 0028 所述第一PMOS晶体管MP1和第二PMOS晶体管MP2由电流源替代； 所述第一NMOS晶体 管MN1与第二NMOS晶体管MN2由双极型NPN晶体管替代。 0029 所述供电单元3为输入电源。 0030 所述充电单元4为可充电电池。 0031 本实用新型工作原理如下： 0032 若电池正确接入系统， 电池反接检测电路1输出的电池反接检测信号无效， 恒流恒 压控制电路201正常工作， 充电功率管MP0在恒流恒压控制电路 201作用下对电池正常充 电； 若电池极性接。

21、反， 电池反接检测电路1检测到反接后， 输出的电池反接检测信号有效， 使 得恒流恒压控制电路201关闭， 进而控制充电功率管MP0关闭而不充电， 保护充电系统和电 池不受损坏。 衬底电压选择电路203用于自动选择输入电源VIN和电池电压二者之中较大的 电压到充电功率管MP0的衬底， 以避免MP0的漏极和源极与衬底之间的寄生二极管导通。 0033 以上所述仅为本实用新型的优选实施例， 并非因此限制本实用新型的专利范围， 凡是在本实用新型的实用新型构思下， 利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构 变换， 或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。 说明书 3/3 页 5 CN 212304820 U 5 图1 说明书附图 1/2 页 6 CN 212304820 U 6 图2 图3 说明书附图 2/2 页 7 CN 212304820 U 7 。