一种锂电池保护和防钝化电路的制作方法

1.本实用新型涉及电池保护电路，具体涉及一种锂电池保护和防钝化电路。


背景技术：

2.目前民用及工商业物联网表供电方式主要是碱性电池和锂离子电池，根据市场调研发现使用碱性电池偏多，碱性电池主要容易购买及其方便更换，物联网燃气表现在根据国标功耗都控制在50ua以内，通过计算是锂电池能满足年限要求，但锂电池受温度及其环境影响比较大，如果锂电池不能达到使用年限，那么更换就很麻烦，因此目前没有得到各大厂商的使用。物联网表在实际使用中为了能在掉电后还能完成通讯、液晶、开关阀等动作，目前大多数燃气表厂家采用碱性电池搭配小容量锂离子电池，碱性电池作为主要电源供电，当主电源电量不足或者掉电情况时，切换到备用锂离子电池供电，在切换时锂离子电池不能受到反向充电，反向充电容易引起锂电池损坏或其爆炸，同时锂离子电池在长期不工作表面会形成一层钝化膜，时间越长，钝化膜越厚，如果不合理利用锂电池，则需要用的时候就不能释放出大的电流。
3.为了解决锂离子电池不被反向充电及其钝化，常规的防止反向漏电常规方式是使用1n4007类似的硅管，但压降比较大，不能满足nb、cat.1类似的通信模组供电需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种锂电池保护和防钝化电路解决了锂离子电池在长期不工作表面会形成一层钝化膜，以及锂离子电池被反向充电的问题。
5.为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种锂电池保护和防钝化电路，包括：锂电池、放电电路、ad检测电路和锂电池输出控制电路u1；
6.所述锂电池的输出端分别与放电电路的输入端、ad检测电路的输入端和锂电池输出控制电路u1的输入端连接。
7.进一步地，所述放电电路包括：电阻r1、电阻r2、三极管q1、电阻r3、电容c1、电阻r4、电阻r5和pmos管m1；
8.所述电阻r1的一端作为放电电路的放电控制端，其另一端分别与电阻r2的一端和三极管q1的基极连接；所述三极管q1的集电极接地，其发射极分别与电阻r2的另一端和电阻r3的一端连接；所述电阻r3的另一端分别与电容c1的一端、电阻r4的一端和pmos管m1的栅极连接；所述pmos管m1的漏极接地，其源极与电阻r5的一端连接；所述电阻r5的另一端分别与电阻r4的另一端和电容c1的另一端连接，并作为放电电路的输入端。
9.上述进一步地方案的有益有效为：当放电控制端为高电平时，三极管q1不导通，当放电控制端为低电平时，三极管q1的发射极与基极的压差大于开启门限电压，三极管q1导通，使得电阻r3接地，而电阻r4的电阻值远大于电阻r3，进而pmos管m1的栅极和源极间电压近似等于锂电池的输出电压，使得pmos管m1源极和漏极导通。
10.进一步地，所述电阻r5为大功率电阻。
11.进一步地，所述三极管q1为pnp型三极管。
12.进一步地，所述ad检测电路包括：电阻r6、接地电阻r7和接地电容c1；
13.所述接地电阻r7分别与接地电容c1和电阻r6的一端连接，并作为ad检测电路的ad采样端；所述电阻r6的另一端作为ad检测电路的输入端。
14.进一步地，所述放电电路包括：电阻r8、接地电阻r9、三极管q2、电阻r10、接地电阻r11、电阻r12和nmos管m2；
15.所述三极管q2的基极分别与电阻r8的一端和接地电阻r9连接，其发射极接地，其集电极分别与电阻r10的一端、接地电阻r11和nmos管m2的栅极连接；所述电阻r8的另一端作为放电电路的放电控制端；所述电阻r10的另一端与电阻r12的一端连接，并作为放电电路的输入端；所述nmos管m2的漏极与电阻r12的另一端连接，其源极接地。
16.上述进一步地方案的有益有效为：在放电控制端高电平时，三极管q2导通，使得nmos管m2的栅极电压很低，nmos管m2源极和漏极无法导通，在放电控制端低电平时，三极管q2截止，通过电阻r11和电阻r10的分压，使得nmos管m2的源极和漏极导通。
17.进一步地，所述电阻r12为大功率电阻。
18.进一步地，所述三极管q2为npn型三极管。
19.本实用新型的有益效果为：
20.1、通过放电电路的使用，用于防止锂电池钝化。
21.2、通过锂电池输出控制电路u1使得锂电池不会被反向充电。
附图说明
22.图1为一种锂电池保护和防钝化电路的电路图；
23.图2为实施例2的放电电路；
24.图3为锂电池输出控制电路u1的电路图；
25.图4为锂电池输出控制电路u1的电流电压曲线图。
具体实施方式
26.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
27.实施例1：
28.如图1所示，一种锂电池保护和防钝化电路，包括：锂电池、放电电路、ad检测电路和锂电池输出控制电路u1；
29.所述锂电池的输出端分别与放电电路的输入端、ad检测电路的输入端和锂电池输出控制电路u1的输入端连接。
30.放电电路包括：电阻r1、电阻r2、三极管q1、电阻r3、电容c1、电阻r4、电阻r5和pmos管m1；
31.所述电阻r1的一端作为放电电路的放电控制端，其另一端分别与电阻r2的一端和
三极管q1的基极连接；所述三极管q1的集电极接地，其发射极分别与电阻r2的另一端和电阻r3的一端连接；所述电阻r3的另一端分别与电容c1的一端、电阻r4的一端和pmos管m1的栅极连接；所述pmos管m1的漏极接地，其源极与电阻r5的一端连接；所述电阻r5的另一端分别与电阻r4的另一端和电容c1的另一端连接，并作为放电电路的输入端。
32.当放电控制端为高电平时，三极管q1不导通，当放电控制端为低电平时，三极管q1的发射极与基极的压差大于开启门限电压，三极管q1导通，使得电阻r3接地，而电阻r4的电阻值远大于电阻r3，进而pmos管m1的栅极和源极间电压近似等于锂电池的输出电压，使得pmos管m1源极和漏极导通。
33.所述电阻r5为大功率电阻，用于泄放电压和电流。
34.所述三极管q1为pnp型三极管，三极管q1的型号为8550，pmos管的型号为3401。
35.在本实施例中，锂电池可为18650或者14250等型号，在pmos管m1导通时，锂电池经过电阻r5再到pmos管m1形成回路，从而唤醒电池，从而避免锂电池钝化。
36.所述ad检测电路包括：电阻r6、接地电阻r7和接地电容c1；
37.所述接地电阻r7分别与接地电容c1和电阻r6的一端连接，并作为ad检测电路的ad采样端；所述电阻r6的另一端作为ad检测电路的输入端。
38.锂电池电压通过r6和r7分压将电池电压的模拟信号传输到单片机中的ad检测模块部分，r6和r7取值必须合理，阻值太小会过热，导致功耗较高，取值太大会有严重的温漂。在本实施例中，r6的值为2mω，r7的值为1mω。
39.通过ad检测电路随时监测锂电池的电量。
40.实施例2：
41.在上述实施例1的基础上，将放电电路替换成本实施例的结构，如图2所示，放电电路包括：电阻r8、接地电阻r9、三极管q2、电阻r10、接地电阻r11、电阻r12和nmos管m2；
42.所述三极管q2的基极分别与电阻r8的一端和接地电阻r9连接，其发射极接地，其集电极分别与电阻r10的一端、接地电阻r11和nmos管m2的栅极连接；所述电阻r8的另一端作为放电电路的放电控制端；所述电阻r10的另一端与电阻r12的一端连接，并作为放电电路的输入端；所述nmos管m2的漏极与电阻r12的另一端连接，其源极接地。
43.在放电控制端高电平时，三极管q2导通，使得nmos管m2的栅极电压很低，nmos管m2源极和漏极无法导通，在放电控制端低电平时，三极管q2截止，通过电阻r11和电阻r10的分压，使得nmos管m2的源极和漏极导通，实现对锂电池的泄放。
44.电阻r12为大功率电阻，与上述电阻r5作用一致。
45.三极管q2为npn型三极管。
46.实施例3：
47.在上述实施例1或2的基础上，u1为max40203如图3所示，通过en去控制其内部mos管的通断，进而实现vdd到out端的导通，因为mos管的内阻很小，基本不消耗电流，因此也不会产生压降，有效的减小锂电池输出电压的压降。在平均电流在50ma，如图4所示，正向电流和正向电压的关系可以看出，电流在50ma左右的时候，电压的压降在100mv以内，基本可以忽不计。vdd引脚接入锂电池电源的输入端，out引脚接负载端口，en脚连接单片机，当单片机通过ad检测主电源碱性电池电量不足或者掉电时，可通过单片机控制en脚，有效的管理锂电池电压的输出和截止，使锂电池的电量得到充分利用，延长使用寿命。
48.本实用新型对锂电池电量进行监测，并对电量进行充分利用，让锂电池得到充分的使用。与现有技术相比，现有技术常规是使用1n4007类似的硅管，但是压降比较大，不能满足nb-iot、cat.1类似的通信模组供电需求，如果使用肖特基二极管，则主电源的漏电流会流向锂电池，会使锂电池损坏。现有技术中还有一种方式是通过加电池电容器，电池电容器就相当于负载，有效的使电池电量得到储存和循环。但是电池电容器目前成本较高，市面上价格在8rmb左右，相比此本实用新型技术成本还是增加不少。