一种电源保护装置以及使用所述装置的终端制造方法及图纸

一种电池保护装置电源保护装置，用于保护与负载连接的电芯，包括保护IC、开关管组以及采样电阻，所述保护IC包括分别与所述电芯正负极两端连接的二电源输入端以及一运算放大器，所述运算放大器包括输入正管脚、输入负管脚以及输出管脚；所述开关管组连接在电芯负极与所述负载之间，用于控制电芯的充放电回路的导通与关断，所述开关管组包括主回路以及采样回路，所述开关管组包括与电芯负极连接的第一连接端、与负载连接的第二连接端、控制端、采样回路检测端以及主回路检测端，所述控制端与保护IC连接；所述采样检测电阻Rs串联在所述采样回路检测端与输出管脚之间；所述主回路检测端与所述输入正管脚连接，所述采样回路检测端与所述输入负管脚连接。

【技术实现步骤摘要】
一种电源保护装置以及使用所述装置的终端
本专利技术实施例涉及电路领域，并且更具体地，涉及一种电源保护装置以及使用所述装置的终端。
技术介绍
当前终端快充已经成为普遍的客户需求，终端所使用的快充技术已经成为当前的热门技术，但是快充所带来的发热也是整个业界的难题，当充电电流增大1倍时，同样的充电回路阻抗所引起的发热量将变为原来的4倍。常见的一些终端所使用的锂离子电池在使用时，都需要有一个封装于电池内部与电芯串联起来的保护电路，用于监控锂离子电池的充电过压、放电欠压、充电过流、放电过流，对于放电过流既要满足相关规范的LPS(Limitedpowersources)认证的要求，就是在8安电流时5秒内关断半导体开关(MOS)管以实现断电保护，又要满足手机的脉冲负载5安电流60秒内、6安电流5秒内、7安电流2秒内下不关机的要求。目前电池保护电路的电流检测方法中，常见的一种方法是利用充放电回路MOS管的电阻阻抗来做过流检测，用电流流过该充放电回路MOS管的电阻所形成的压降来触发锂电池保护IC内部过流检测比较器，但是MOS管的电阻不是一个恒定值，随各种条件的变化而变化，在大电流实现快速充电时，该MOS管的两端导通电压较高且变化范围较大，导致该MOS管的电阻变化也很大，无法满足高精度的要求。目前电池保护电路的电流检测方法中，常见的另一种方法为充电回路专门设置一个电流采样电阻，并用该电流采样电阻来做过流检测，用电流流过该充放电回路的电流采样电阻RS所形成的压降来触发电池保护IC内部过流检测比较器。然而，由于引入额外的电流采样电阻，导致该充放电回路阻抗增加，在大电流实现快速充电时，该电流采样电阻也会产生热量导致充放电回路升温影响显著增加。因此，目前无法找到电池在大电流实现快速充电时既能不额外增加充放电回路的通流阻抗，又能有具有足够的过流检测精度的有效解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种电源保护装置以及使用所述装置的终端，以提供电源保护装置中在电池大电流快速充电时，通流回路阻抗过高以及过流检测精度不够的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种电池保护装置电源保护装置，用于保护与负载连接的电芯，包括保护IC、开关管组以及采样电阻，所述保护IC包括分别与所述电芯正负极两端连接的二电源输入端以及一运算放大器，所述运算放大器包括输入正管脚、输入负管脚以及输出管脚；所述开关管组连接在所述电芯负极与所述负载之间，用于控制所述电芯的充放电回路的导通与关断，所述开关管组包括主回路以及采样回路，所述开关管组包括与所述电芯负极连接的第一连接端、与所述负载连接的第二连接端、控制端、采样回路检测端以及主回路检测端，所述控制端与所述保护IC连接并用于接收所述保护IC的控制信号以控制所述开关管组关断来实现对所述电芯的异常保护；所述采样检测电阻Rs串联在所述采样回路检测端与所述输出管脚之间，用于检测所述采样回路的电流；其中，所述主回路检测端与所述输入正管脚连接，所述采样回路检测端与所述输入负管脚连接，所述运算放大器主要用于使所述开关管组的主回路部分以及主回路部分的与所述运算放大器的连接处的电压相同，以使流过所述主回路的电流与流过所述采样回路的电流成等比关系。所述第一连接端以及第二连接端相当于分别与所述开关管组的主回路部分充电时的输入端以及输出端连接或者放电是的输出端和输入端连接，也就是所述开关管组的主回路部分构成所述电芯充放电回路的一部分，所述充放电回路中的电流主要通过所述第一连接端和第二连接端流经所述主回路。可以理解，在一些实施例中可通过其它元器件来实现所述采样回路检测端以及主回路检测端的电压相同的效果，因此，本专利技术实施例并不局限于运算放大器，所述运算放大器仅为局限于当前技术以及认知所取的名称，任何有类似功能的元器件或集成电路都应该等同于该运算放大器。所述保护装置主要利用所述开关管组的检测场效应晶体管的电流镜像功能，把主通流回路中的电流按一定的比例系数1/K镜像出一个很小的电流，由所述保护IC完成对这个镜像出来的很小的电流进行检测，再乘以比例系数K就得到主通流回路中的电流大小。最后，根据这个值大小来判断是否充电过流或者放电过流，进而由所述保护IC来关断充电开关或者放电开关，完成充电过流保护、放电过流保护的功能。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述运算放大器用于使所述输入负管脚与所述输入正管脚的电位相同，也就是使所述开关管组的采样回路检测端与所述主回路检测端的电位相同，以使流过所述采样回路的电流与流过所述主回路的电流成等比关系，其中流过所述第一连接端和第二连接端的电流等于所述主回路电流。结合第一方面以及第一方面的第一种实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述开关管组包括(X+KX)个相互并联的开关管单元，其中X个开关管单元并联组成所述采样回路，KX个管并联组成所述主回路，其中流过所述采样回路的电流与流过所述主回路的电流的比值等于所述采样回路的开关管单元数量与所述主回路的开关管单元数量的比值，也就是等于1：K，其中X为大于等于1的整数值，K大于1，且KX为整数。结合第一方面的第二种实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述开关管组包括采样回路输出端SS1以及SS2、主回路检测输出端S1k以及S2k，所述S1k与所述运算放大器的输入正管脚连接，所述SS1与所述运算放大器的输入负管脚以及输出管脚同时连接，而且所述采样检测电阻Rs串联在所述SS1与所述运算放大器的输出管脚之间。结合第一方面的第三种实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述保护IC还包括一从运算放大器，所述S2k与所述从运算放大器的输入正管脚连接，所述SS2与所述从运算放大器的输入负管脚以及输出管脚同时连接，而且所述电源保护装置还包括一采样检测电阻R2串联在所述SS2与所述从运算放大器的输出管脚之间。结合第一方面的第二种实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述采样回路检测端包括采样回路的输出端SS1以及SS2和采样检测输出端SS1k以及SS2k，所述主回路检测端包括主回路检测输出端S1k以及S2k，所述S2k与所述从运算放大器的输入正管脚连接，所述SS1与所述运算放大器的输出管脚连接，而所述SS1k与所述运算放大器的输入负管脚连接，而且所述采样检测电阻Rs串联在所述SS1与所述运算放大器的输出管脚之间。结合第一方面的第五种实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述保护IC还包括一从运算放大器，所述S2k与所述从运算放大器的正输入管脚连接，所述SS2与所述从运算放大器的输出管脚连接，所述SS2k与所述从运算放大器的输入负管脚连接，而且所述电源保护装置还包括一采样检测电阻R2串联在所述SS2与所述从运算放大器的输出管脚之间。结合第一方面的第五或六种实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述每个开关管单元包括一个第一开关管Sa以及与所述Sa反向串联第二开关管Sb，其中每个所述Sa或Sb均并联一个二极管D1，所述Sa为放电开关管，所述Sb为充电开关管，所述X个开关管单元并联在一起组成所述采样回路，而所述KX个开关管单元并联在一起组成所述主回路。结合第一方面的第七种实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所有所述Sa和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源保护装置，用于保护与负载连接的电芯，其特征在于，包括：保护IC，包括分别与所述电芯正负极两端连接的二电源输入端以及至少一充放电保护端，所述保护IC包括一运算放大器，所述运算放大器包括输入正管脚、输入负管脚以及输出管脚；开关管组，连接在所述电芯负极与所述负载之间，用于导通或关断所述电芯的充放电回路，所述开关管组包括开关管组的主回路部分以及开关管组的采样部分，所述开关管组包括与所述电芯负极连接的第一连接端、与所述负载连接的第二连接端以及至少一控制端，所述第一连接端以及第二连接端分别与所述开关管组的主回路部分充电时的输入端以及输出端连接，所述控制端与所述保护IC的所述至少一充放电保护端连接并用于接收所述保护IC的控制信号以控制所述开关管组关断来实现对所述电芯的异常保护；采样检测电阻Rs，串联在所述开关管组的采样部分与所述输出管脚之间，用于检测所述开关管组的采样部分的电流；其中，所述开关管组的主回路部分的所述输入端或输出端与所述输入正管脚连接，所述开关管组的采样部分的连接端与所述输入负管脚连接。

【技术特征摘要】
1.一种电源保护装置，用于保护与负载连接的电芯，其特征在于，包括：保护IC，包括分别与所述电芯正负极两端连接的二电源输入端以及至少一充放电保护端，所述保护IC包括一运算放大器，所述运算放大器包括输入正管脚、输入负管脚以及输出管脚；开关管组，连接在所述电芯负极与所述负载之间，用于导通或关断所述电芯的充放电回路，所述开关管组包括开关管组的主回路部分以及开关管组的采样部分，所述开关管组包括与所述电芯负极连接的第一连接端、与所述负载连接的第二连接端以及至少一控制端，所述第一连接端以及第二连接端分别与所述开关管组的主回路部分充电时的输入端以及输出端连接，所述控制端与所述保护IC的所述至少一充放电保护端连接并用于接收所述保护IC的控制信号以控制所述开关管组关断来实现对所述电芯的异常保护；采样检测电阻Rs，串联在所述开关管组的采样部分与所述输出管脚之间，用于检测所述开关管组的采样部分的电流；其中，所述开关管组的主回路部分的所述输入端或输出端与所述输入正管脚连接，所述开关管组的采样部分的连接端与所述输入负管脚连接。2.据权利要求1所述的电源保护装置，其特征在于，所述运算放大器用于使所述输入负管脚与所述输入正管脚的电位相同，以使流过所述开关管组的采样部分的电流与流过所述开关管组的主回路部分的电流成等比关系。3.据权利要求1或2所述的电源保护装置，其特征在于，所述开关管组包括(X+KX)个相互并联的开关管单元，其中X个开关管单元并联组成所述开关管组的采样部分，KX个管并联组成所述开关管组的主回路部分，其中流过所述开关管组的采样部分的电流与流过所述开关管组的主回路部分的电流的比值等于所述开关管组的采样部分的开关管单元数量与所述开关管组的主回路部分的开关管单元数量的比值，也就是等于1：K，其中X为大于等于1的整数值，K大于1，且KX为整数。4.根据权利要求3所述的电源保护装置，其特征在于，所述开关管组包括与所述采样部分的所述连接端连接的采样输出端SS1以及与所述开关管组的主回路部分充电时的所述输入端连接的主回路检测输出端S1k，所述S1k与所述运算放大器的输入正管脚连接，所述SS1与所述运算放大器的输入负管脚以及输出管脚同时连接，而且所述采样检测电阻Rs串联在所述SS1与所述运算放大器的输出管脚之间。5.据权利要求4所述的电源保护装置，其特征在于，所述开关管组还包括与所述采样部分的所述连接端连接的采样输出端SS2以及与所述主回路部分充电时的所述输出端连接的主回路检测输出端S2k，所述保护IC还包括一从运算放大器，所述S2k与所述从运算放大器的输入正管脚连接，所述SS2与所述从运算放大器的输入负管脚以及输出管脚同时连接，而且所述电源保护装置还包括一采样检测电阻R2串联在所述SS2与所述从运算放大器的输出管脚之间。6.根据权利要求3所述的电源保护装置，其特征在于，所述开关管组包括与所采样部分的连接端连接的采样输出端SS1、采样检测输出端SS1k以及与所述主回路部分充电时的输入端连接的主回路检测输出端S1k，所述S1k与所述运算放大器的输入正管脚连接，所述SS1与所述运算放大器的输出管脚连接，所述SS1k与所述运算放大器的输入负管脚连接，所述采样检测电阻Rs串联在所述SS1与所述运算放大器的输出管脚之间。7.据权利要求6所述的电源保护装置，其特征在于，所述开关管组还包括与所述采样部分的所述连接端连接的采样输出端SS2和采样检测输出端SS2k、以及与所述开关管组的主回路部分充电时的所述输出端连接的主回路检测输出端S2k，所述保护IC还包括一从运算放大器，所述S2k与所述从运算放大器的正输入管脚连接，所述SS2与所述从运算放大器的输出管脚连接，所述SS2k与所述从运算放大器的输入负管脚连接，所述电源保护装置还包括一采样检测电阻R2串联在所述SS2与所述从运算放大器的输出管脚之间。8.根据权利要求6或7所述的电源保护装置，其特征在于，所述每个开关管单元包括一个第一开关管Sa以及与所述Sa反向串联的第二开关管Sb，其中每个所述Sa和Sb分别并联一个二极管D1，所述Sa和所述Sb中任一个为充电开关管而另一个为放电开关管，所述X个开关管单元并联在一起组成所述开关管组的采样部分，而所述KX个开关管单元并联在一起组成所述开关管组的主回路部分。9.根据权利要求8所述的电源保护装置，其特征在于，所述至少一控制端包括放电控制端G1以及充电控制端G2，所述(X+KX)个开关管单元的所有所述Sa和Sb的D极连接在一起，所述(X+KX)个开关管单元的所有Sa的G极连接在一起形成所述G1，所述(X+KX)个开关管单元的Sb的G极连接在一起形成所述G2，组成所述开关管组的采样部分的X个开关管单元中的所有Sa的S极与同一引脚连接而形成所述采样输出端SS1，而所述X个开关管单元中的所有Sb的S极与同一引脚连接而形成采样输出端SS2，组成所述开关管组的主回路部分的KX个开关管单元中的所有Sa的S极与同一引脚连接而形成所述开关管组的第一连接端，而所述X个开关管单元中的所有Sb的S极与同一引脚连接而形成所述开关管组的第二连接端。10.根据权利要求9所述的电源保护装置，其特征在于，所述采样检测输出端SS1k由高导电率金属导线直接连接所述开关管组的采样部分的X个开关管单元中的所有Sa的晶圆上的S极而形成，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新宇，刘彦丁，刘策，王平华，曹勇，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44