一种用于21V五串锂电池包的延时保护型保护板的制作方法

一种用于21v五串锂电池包的延时保护型保护板
技术领域
1.本实用新型涉及锂电池保护领域，特别是涉及一种用于21v五串锂电池包的延时保护型保护板。


背景技术：

2.当今锂电行业中，锂电保护板是保证一枚锂电池使用寿命的重要保障，基本保护功能为高压保护、低压保护、过电流保护三大保护功能，当前的世面产品中多数产品存在故障率高、电路复杂、缺少另一些会影响电池使用寿命以及使用安全的保护功能等缺点，如高温保护，低温保护，反向保护等功能，不利于有效保护锂电池。


技术实现要素：

3.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于21v五串锂电池包的延时保护型保护板，通过采用新型保护板用于21v五节锂电池包的保护，可实现多级电流保护、温度保护、反向保护、稳压保护、延时保护等多重保护功能，在用于21v五串锂电池包的延时保护型保护板的普及上有着广泛的市场前景。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于21v五串锂电池包的延时保护型保护板，所述21v五节锂电池包包括第一锂电池、第二锂电池、第三锂电池、第四锂电池和第五锂电池，所述第一锂电池、第二锂电池、第三锂电池、第四锂电池、第五锂电池依次串联，所述保护板包括：控制芯片，
5.所述控制芯片的电源正极输入管脚vcc管脚依次通过功耗电阻r1、上电防反接二极管d1电性连接所述第五锂电池的正极端，所述功耗电阻r1用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电源正极输入管脚vcc管脚通过稳压电容c1电性连接所述第一锂电池的负极端，所述稳压电容c1用于放电时稳定输出电压、防止产生误保护，所述控制芯片的电源负极输入管脚vss管脚电性连接所述第一锂电池的负极端，所述电源正极输入管脚vcc管脚与所述电源负极输入管脚vss管脚配合使用为所述控制芯片提供电源，
6.所述控制芯片的电池电压输入管脚vc1管脚通过功耗电阻r2电性连接所述第五锂电池的正极端，所述功耗电阻r2用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电池电压输入管脚vc1管脚通过滤波电容c2电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c2使进入所述控制芯片的电压信号更加平滑，
7.所述控制芯片的电池电压输入管脚vc2管脚通过功耗电阻r3电性连接所述第四锂电池的正极端，所述功耗电阻r3用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电池电压输入管脚vc2管脚通过滤波电容c3电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c3使进入所述控制芯片的电压信号更加平滑，
8.所述控制芯片的电池电压输入管脚vc3管脚通过功耗电阻r4电性连接所述第三锂电池的正极端，所述功耗电阻r4用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所
述控制芯片的电池电压输入管脚vc3管脚通过滤波电容c4电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c4使进入所述控制芯片的电压信号更加平滑，
9.所述控制芯片的电池电压输入管脚vc4管脚通过功耗电阻r5电性连接所述第二锂电池的正极端，所述功耗电阻r5用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电池电压输入管脚vc4管脚通过滤波电容c5电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c5使进入所述控制芯片的电压信号更加平滑，
10.所述控制芯片的电池电压输入管脚vc5管脚通过功耗电阻r6电性连接所述第一锂电池的正极端，所述功耗电阻r6用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电池电压输入管脚vc5管脚通过滤波电容c6电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c6使进入所述控制芯片的电压信号更加平滑，
11.所述控制芯片的do管脚通过上拉电阻r8电性连接放电mos管q2的g极，所述上拉电阻r8将do管脚的电压拉高至所述放电mos管q2的g极，
12.所述控制芯片的co管脚分别电性连接下拉电阻r10、充电mos管q1的g极，所述下拉电阻r10在发生保护或解除保护时将co管脚的电压拉低到负极，所述充电mos管q1的s极电性连接所述下拉电阻r10的输出端，所述充电mos管q1的d极电性连接所述放电mos管q2的d极，
13.所述控制芯片的电流检测管脚vini管脚通过滤波电容c10电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c10使进入ic的电压信号更加平滑，所述控制芯片的电流检测管脚vini管脚依次通过功耗电阻r7、ren合金电阻rs电性连接所述第一锂电池的负极端，所述功耗电阻r7用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述ren合金电阻rs通过改变阻值调节过电流保护参数，所述放电mos管q2的s极通过所述ren合金电阻rs电性连接所述第一锂电池的负极端，当电流经过所述ren合金电阻rs时产生压降，由所述电流检测管脚vini管脚采集压降参数并对比设定值z、p，当压降达到设定值z并持续一段时间后，视为发生过电流现象，当压降达到设定值p时视为发生短路现象，所述do管脚由高电平切换至高阻态关断放电mos管q2，
14.所述电池电压输入管脚vc1管脚、所述电池电压输入管脚vc2管脚、所述电池电压输入管脚vc3管脚、所述电池电压输入管脚vc4管脚、电池电压输入管脚vc5管脚分别对所述第五锂电池、所述第四锂电池、所述第三锂电池、所述第二锂电池、所述第一锂电池进行采样，采样电压信号经由所述控制芯片内部的逻辑电路进行电压比较：
15.当电压处于设定值x至设定值y的区间内时，所述控制芯片的do管脚与co管脚输出高电平，do管脚控制放电mos管q2打开，co管脚控制充电mos管q1打开，
16.当电压低于设定值x一定时间后视为低压保护，当电压高于设定值y一定时间后视为高压保护，do管脚由高电平切换至高阻态、关断放电mos管q2，co管脚由高电平切换至高阻态、关断充电mos管q1，
17.所述控制芯片的高压延时管脚toc管脚通过延时电容c7电性连接所述第一锂电池的负极端，用于控制高压保护的延时时间，所述延时电容c7通过调节容值改变延时时间，
18.所述控制芯片的低压延时管脚tod管脚通过延时电容c8电性连接所述第一锂电池的负极端，用于控制低压保护的延时时间，所述延时电容c8通过调节容值改变延时时间，
19.所述控制芯片的过电流延时管脚tec管脚通过延时电容c9电性连接所述第一锂电
池的负极端，用于控制过电流现象的延时时间，所述延时电容c9通过调节容值改变延时时间，由vini管脚检测通过ren合金电阻rs后压降达到设定值z2并保持一段时间后视为发生短路，do管脚由高电平切换至高阻态、关断放电mos管q2，
20.所述控制芯片的温度检测管脚rts管脚通过热敏电阻rt与基准电阻r12并联电性连接所述第一锂电池的负极端，当温度升高、热敏电阻rt的阻值等于或低于设定值q时，视为发生过热现象，co管脚由高电平切换至高阻态、关断充电mos管q1，do管脚由高电平切换至高阻态、关断放电mos管q2,当温度降低、热敏电阻rt的阻值回升高于设定值q时解除过热保护，
21.所述控制芯片的温度调节管脚rtv管脚通过温度调节电阻rh电性连接所述温度检测管脚rts管脚，用于调节过热保护的设定值q，
22.所述控制芯片的充电器检测管脚vm管脚通过功耗电阻r9电性连接所述充电mos管q1的s极，充电器检测管脚vm管脚采集压降数据并对比预设值w,当充电器或负载接入后，电流经过充电mos管q1后产生压降，当检测到有压降产生时视为负载接入，当压降达到预设值w时视为充电器接入，
23.所述21v五节锂电池包的充电装置的正极电性连接所述第五锂电池的正极端，所述21v五节锂电池包的充电装置的负极通过充电防反接二极管d3电性连接所述充电mos管q1的s极，
24.所述保护板的正极电性连接所述第五锂电池的正极端，所述保护板的负极通过电压快恢复二极管d2电性连接所述保护板的正极，所述保护板的负极电性连接所述充电mos管q1的d极，所述保护板的负极通过下拉电阻r11电性连接所述第一锂电池的负极端。
25.在本实用新型一个较佳实施例中，所述延时电容c7的延时时间为107×
电容值。
26.在本实用新型一个较佳实施例中，所述延时电容c8的延时时间为107×
电容值。
27.在本实用新型一个较佳实施例中，所述延时电容c9的延时时间为106×
电容值
×
2。
28.在本实用新型一个较佳实施例中，所述vini管脚检测通过ren合金电阻rs后压降达到设定值z2并保持一段时间后视为发生短路时间的所述一段时间为105×
电容值
×
2。
29.在本实用新型一个较佳实施例中，所述温度调节电阻rh的阻值为热敏电阻rt
×
3。
30.本实用新型的有益效果是：本实用新型用于21v五串锂电池包的延时保护型保护板通过采用新型保护板用于21v五节锂电池包的保护，可实现多级电流保护、温度保护、反向保护、稳压保护、延时保护等多重保护功能，在用于21v五串锂电池包的延时保护型保护板的普及上有着广泛的市场前景。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
32.图1是本实用新型的用于21v五串锂电池包的延时保护型保护板一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
33.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.请参阅图1，本实用新型实施例包括：
35.一种用于21v五串锂电池包的延时保护型保护板，所述21v五节锂电池包包括第一锂电池、第二锂电池、第三锂电池、第四锂电池和第五锂电池，所述第一锂电池、第二锂电池、第三锂电池、第四锂电池、第五锂电池依次串联。
36.所述保护板包括：控制芯片，
37.所述控制芯片的电源正极输入管脚vcc管脚依次通过功耗电阻r1、上电防反接二极管d1电性连接所述第五锂电池的正极端，所述功耗电阻r1用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电源正极输入管脚vcc管脚通过稳压电容c1电性连接所述第一锂电池的负极端，所述稳压电容c1用于放电时稳定输出电压、防止产生误保护，所述控制芯片的电源负极输入管脚vss管脚电性连接所述第一锂电池的负极端，所述电源正极输入管脚vcc管脚与所述电源负极输入管脚vss管脚配合使用为所述控制芯片提供电源，
38.所述控制芯片的电池电压输入管脚vc1管脚通过功耗电阻r2电性连接所述第五锂电池的正极端，所述功耗电阻r2用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电池电压输入管脚vc1管脚通过滤波电容c2电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c2使进入所述控制芯片的电压信号更加平滑，
39.所述控制芯片的电池电压输入管脚vc2管脚通过功耗电阻r3电性连接所述第四锂电池的正极端，所述功耗电阻r3用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电池电压输入管脚vc2管脚通过滤波电容c3电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c3使进入所述控制芯片的电压信号更加平滑，
40.所述控制芯片的电池电压输入管脚vc3管脚通过功耗电阻r4电性连接所述第三锂电池的正极端，所述功耗电阻r4用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电池电压输入管脚vc3管脚通过滤波电容c4电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c4使进入所述控制芯片的电压信号更加平滑，
41.所述控制芯片的电池电压输入管脚vc4管脚通过功耗电阻r5电性连接所述第二锂电池的正极端，所述功耗电阻r5用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电池电压输入管脚vc4管脚通过滤波电容c5电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c5使进入所述控制芯片的电压信号更加平滑，
42.所述控制芯片的电池电压输入管脚vc5管脚通过功耗电阻r6电性连接所述第一锂电池的正极端，所述功耗电阻r6用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述控制芯片的电池电压输入管脚vc5管脚通过滤波电容c6电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c6使进入所述控制芯片的电压信号更加平滑，
43.所述控制芯片的do管脚通过上拉电阻r8电性连接放电mos管q2的g极，所述上拉电阻r8将do管脚的电压拉高至所述放电mos管q2的g极，
44.所述控制芯片的co管脚分别电性连接下拉电阻r10、充电mos管q1的g极，所述下拉电阻r10在发生保护或解除保护时将co管脚的电压拉低到负极，所述充电mos管q1的s极电性连接所述下拉电阻r10的输出端，所述充电mos管q1的d极电性连接所述放电mos管q2的d极，
45.所述控制芯片的电流检测管脚vini管脚通过滤波电容c10电性连接所述第一锂电池的负极端，所述滤波电容c10使进入ic的电压信号更加平滑，所述控制芯片的电流检测管脚vini管脚依次通过功耗电阻r7、ren合金电阻rs电性连接所述第一锂电池的负极端，所述功耗电阻r7用于防止大电流进入所述控制芯片损坏内部集成电路，所述ren合金电阻rs通过改变阻值调节过电流保护参数，所述放电mos管q2的s极通过所述ren合金电阻rs电性连接所述第一锂电池的负极端，当电流经过所述ren合金电阻rs时产生压降，由所述电流检测管脚vini管脚采集压降参数并对比设定值z、p，当压降达到设定值z并持续一段时间后，视为发生过电流现象，当压降达到设定值p时视为发生短路现象，所述do管脚由高电平切换至高阻态关断放电mos管q2，
46.所述电池电压输入管脚vc1管脚、所述电池电压输入管脚vc2管脚、所述电池电压输入管脚vc3管脚、所述电池电压输入管脚vc4管脚、电池电压输入管脚vc5管脚分别对所述第五锂电池、所述第四锂电池、所述第三锂电池、所述第二锂电池、所述第一锂电池进行采样，采样电压信号经由所述控制芯片内部的逻辑电路进行电压比较：
47.当电压处于设定值x至设定值y的区间内时，所述控制芯片的do管脚与co管脚输出高电平，do管脚控制放电mos管q2打开，co管脚控制充电mos管q1打开，
48.当电压低于设定值x一定时间后视为低压保护，当电压高于设定值y一定时间后视为高压保护，do管脚由高电平切换至高阻态、关断放电mos管q2，co管脚由高电平切换至高阻态、关断充电mos管q1，
49.所述控制芯片的高压延时管脚toc管脚通过延时电容c7电性连接所述第一锂电池的负极端，用于控制高压保护的延时时间，所述延时电容c7通过调节容值改变延时时间，
50.所述控制芯片的低压延时管脚tod管脚通过延时电容c8电性连接所述第一锂电池的负极端，用于控制低压保护的延时时间，所述延时电容c8通过调节容值改变延时时间，
51.所述控制芯片的过电流延时管脚tec管脚通过延时电容c9电性连接所述第一锂电池的负极端，用于控制过电流现象的延时时间，所述延时电容c9通过调节容值改变延时时间，由vini管脚检测通过ren合金电阻rs后压降达到设定值z2并保持一段时间后视为发生短路，do管脚由高电平切换至高阻态、关断放电mos管q2，
52.所述控制芯片的温度检测管脚rts管脚通过热敏电阻rt与基准电阻r12并联电性连接所述第一锂电池的负极端，当温度升高、热敏电阻rt的阻值等于或低于设定值q时，视为发生过热现象，co管脚由高电平切换至高阻态、关断充电mos管q1，do管脚由高电平切换至高阻态、关断放电mos管q2,当温度降低、热敏电阻rt的阻值回升高于设定值q时解除过热保护，
53.所述控制芯片的温度调节管脚rtv管脚通过温度调节电阻rh电性连接所述温度检测管脚rts管脚，用于调节过热保护的设定值q，
54.所述控制芯片的充电器检测管脚vm管脚通过功耗电阻r9电性连接所述充电mos管q1的s极，充电器检测管脚vm管脚采集压降数据并对比预设值w,当充电器或负载接入后，电
流经过充电mos管q1后产生压降，当检测到有压降产生时视为负载接入，当压降达到预设值w时视为充电器接入，
55.所述21v五节锂电池包的充电装置的正极电性连接所述第五锂电池的正极端，所述21v五节锂电池包的充电装置的负极通过充电防反接二极管d3电性连接所述充电mos管q1的s极，
56.所述保护板的正极电性连接所述第五锂电池的正极端，所述保护板的负极通过电压快恢复二极管d2电性连接所述保护板的正极，所述保护板的负极电性连接所述充电mos管q1的d极，所述保护板的负极通过下拉电阻r11电性连接所述第一锂电池的负极端。
57.优选地，所述延时电容c7的延时时间为107×
电容值。
58.优选地，所述延时电容c8的延时时间为107×
电容值。
59.优选地，所述延时电容c9的延时时间为106×
电容值
×
2。
60.优选地，所述vini管脚检测通过ren合金电阻rs后压降达到设定值z2并保持一段时间后视为发生短路时间的所述一段时间为105×
电容值
×
2。
61.优选地，所述温度调节电阻rh的阻值为热敏电阻rt
×
3。例如，100k热敏电阻rt在75摄氏度时阻值约为33k，则温度调节电阻rh的阻值为3
×
33k＝99k，取近似值100k电阻，两端连接在rts管脚与rtv管脚，可设定过温保护为75摄氏度，在此基础上减去20摄氏度为充电过温保护的阈值。
62.多级电流保护功能：由于电机启动时扭矩大、电流大,瞬间产生的大电流极易使市面上的普通产品进入过电流保护状态,本技术方案采用一级电流延时设计，可以避免电机启动时的大电流使产品进入误保护状态，同时二级电流阈值又能对于电机发生短路现象时进行更快速的保护响应。
63.温度保护功能：利用温控电阻的阻值随温度变化特性，实时采集环境温度，当发生过温现象时关断放电回路，以保护电池、延长电池寿命。
64.反向保护功能:利用二极管的单向导通特性，当用户将输入端正负极反接时，上电防反接二极管d1处于不导通状态，此时控制芯片不能工作，以此保证电流不会进入电路板中，保证产品的安全性。
65.稳压保护功能：在锂电池包两端并联一颗容值较大的电容，不放电时锂电池包为这颗电容充电，当发生放电时，放出电容中储存的电荷，稳定锂电池包输出电压，防止由于启动瞬间的大电流将锂电池包电压拉低从而导致锂电池包进入低压误保护状态。
66.本实用新型用于21v五串锂电池包的延时保护型保护板的有益效果是：
67.通过采用新型保护板用于21v五节锂电池包的保护，可实现多级电流保护、温度保护、反向保护、稳压保护、延时保护等多重保护功能。
68.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。