电池组件保护电路 背景技术
本发明一般涉及携带式电话和其它使用外电池组件的电子装置，具体而言，涉及当外电池组件与电话或充电单元断开时，用于防止外电池组件的暴露接点意外短路的保护电路。
通常，携带式电话的背面有弹簧接点，用于在外电池组件可分离地固定在电话上时，与外电池组件的齐平接点接合。采用各类可分离的紧固装置把这种电池组件固定在携带式电话上。需要再充电时，电池组件用类似的弹簧接点与充电单元配合。
这种外电池组件的一个缺陷是，在不与电话或充电单元连接时，使用者会偶然使电池组件短路。多数这种电池组件，例如锂离子电池组件有内装自保护电路，用于防止电池组件的过充电或过放电。但是，备用电池组件松散地置于使用者背包、口袋或钱包中携带时，若散置的硬币或钥匙连接暴露接点的正、负端，就会发生意外短路。这种情况不会触发内置自保护电路，因为防护这种短路的阈值必须高于正常情况下的放电工作电流，即，如果该装置产生1安培峰值电流，电池组件的自保护电路必须在电流高于1安培时才触发。这样就会使当前这种电池组件中的自保护电路不启动。发明概要
本发明的目的是提供一种外电池组件尤其是携带式电话电池组件的新的和改进的保护电路。
根据本发明，提供一种电池保护电路，它包括：含接收控制信号输入端的开关组件，所述开关组件控制电池输出与负载的连接；检测负载端电阻的检测器；确定所述电阻阻值是否在预定最大阻值与预定最小阻值之间且根据所述确定产生所述控制信号地控制组件；所述控制信号在所述确定肯定时使所述开关闭合，反之则使之开启，从而仅当检测电阻是所述预定最大和最小值之间的某值时，电池输出才连至负载。
最好，该控制组件包括：第1比较器，用于把该电阻与预定最大值比较，在该电阻高于预定最大值时产生第1输出信号，在该电阻低于预定最大值时产生第2输出信号；第2比较器，用于把该电阻与预定最小值进行比较，在该电阻小于预定最小值时产生第3输出信号，在该电阻大于预定最小值时产生第4输出信号；第2检测器，连接至第1和第2比较器输出，在该电阻处于该最小值与最大值之间时产生控制信号以闭合开关。
最好，电池供电的负载具有用于分别连接电池的正和负输出的正和负输入接点及提供预定负载识别电阻的ID输出端。当电池经电池保护电路连至适当负载时，该ID输出端连至第1和第2比较器，把其电阻与预定的最小和最大值进行比较：仅当检测电阻处于最小和最大值之间时，才允许电力从电池加至负载。
在本发明较佳实施例中，该电路还包括自保护控制单元，用于控制电池放电，该控制单元具有输入端、过放电输出端和所述开关组件；该开关组件包括在放电模式控制电池串联至负载且具有连至所述控制单元的过放电输出端的控制输入端的第1开关和如果检测到负载ID电阻处于所述最小值和最大值之间的预定范围外则禁止所述第1开关的第2开关。该第2开关可设置成控制电源输入至控制单元，从而在检测电阻处于预定范围外时禁止控制单元本身；或第2开关可连至控制单元过放电输出端与第1开关之间，在检测电阻处于预定范围外时禁止控制信号输入开关。
控制单元还可具有过充电输出端和控制电池充电串联在充电输入端与电池输入端之间的第3开关，该第3开关具有连至过充电输出端的控制输入端。该控制单元设置成在电池充电至预定值时开启第3开关。也由第2检测器的输出控制的第4开关连至过充电输出端与第3开关之间，从而在检测ID电阻处于预定范围外时电池不能充放电。
该电池保护电路可防止电池不使用时被钥匙、硬币之类的金属物体意外短路。仅当电路检测到连至具有适当ID电阻的负载时才可放电。附图概述
从下述结合附图对本发明较佳实施例所作的详细叙述中，可更好地理解本发明，图中相同标号表示相同部件。
图1说明本发明第1实施例的电池保护电路。
图2说明修改的电池保护电路。
图3说明另一修改的电池保护电路。较佳实施例的描述
图1说明本发明第1实施例的电池保护电路10，该电路连接在诸如携带式电话或电池充电器之类的负载12与通常用于携带式电话和电子游戏单元等其它电子装置供电的外电池组件的电池单元14之间。该电池组件的外壳有一系列暴露接点15、16、17和18，分别为正输入端V+、负输入端V_、ID端和热敏电阻端。在电话和充电器上设置一组平齐接点，从而电池组件可根据需要可分离地连接至携带式电话或充电单元。
电路10包括V+接点15和正电池输出端22之间的第1连接线20及V_接点和负电池端26之间的第2连接线24。通过在电话和充电单元的V+接点15与暴露的ID接点17之间连接电阻RP，在电话或充电器的ID端17设置预定ID电阻。设置电路10防止电池14放电，除非检测的阻值位于预定最低阻值RP-D与预定最高阻值RP+D之间，其中D根据电话、充电器和电池组件阻值常规变化确定。
在接点18和线路24之间连接感温电阻或热敏电阻Rt。用于携带式电话、便携式电子装置等的许多电池组件具有内装自保护IC28，并在线路24上有一对开关30、32，用于分别控制电池组件或电池单元14充放电，该电池可是锂离子电池等。但在已有技术配置中，线20直接连到IC28的电源输入端34。开关30、32最好是FET型。IC28有一个过充电(OCD)输出端36，连接至开关30的栅极，以在电池电压超出安全极限时开启开关并防止进一步充电。IC28的过放电(ODD)输出端38连接至FET32的栅极，以在电流或电压超出安全极限值时开启开关防止电池放电。本领域的技术人员理解，通常设置在外电池组件中的这类自保护IC的正常工作允许FET30和32在电池的电流和电压处于安全极限范围中时可对电池组件进行充电与放电。
上述已有技术配置在某些金属物件使电池组件接点15与16短路时，不能防止意外的电池放电。图1实施例的电路对这种意外电池放电提供附加保护。在该实施例中，在电源线20和电源输入端34之间连接第3开关40。该开关响应于来自电话/充电器识别系统44的电池启动输入42，从而仅当系统44检测连接至具有预定范围的ID电阻RP的携带式电话或充电器单元时，IC28才导能，下文将对此进行详述。开关40最好也是FET型。
电话识别电路44具有连至电话ID端17的电话ID输入端46，当电池组件连至携带式电话或充电器输入时，电话ID端应呈现电阻RP。电话或充电器ID电阻RP与电阻R1构成分压电路，所分电压作为第1输入56提供至上限比较器50并向下限比较器54提供第1输入48。含电阻R2和R3的第1分压电路设定上限电压(RP+D)并向上限比较器50提供第2输入52。含电阻R4和R5的第2分压电路设定下限电压(RP-D)并向下限比较器54提供第2输入58。比较器50和54的输出RH、RL提供作为“或”门电路60的输入，该“或”门电路向FET40的栅极提供电池启动输入或控制信号42。
通过调节电阻R1至R5及电话与充电器单元中的RP设置上下限值RP+/-D。在最大和最小阈值上保持必要精度的同时，这些电阻应设置得尽可能高，否则会从电池连续流出过量电流。可用两个电压基准代替分压电路，但这种替换成本高于使用R2、R5，且取决于所选基准，电流也可能较大。
下述逻辑或真值表提供“或”门60的可能状态，其中Rd是端子17的检测电阻值。电阻值 RH RL 电池启动 注解Rd≤Rp-D 0 1 1 检测的电阻低于低阈值，
FET40开启，IC8截止。Rp-D＜ 0 0 0 检测的电阻在范围中，FETRd＜Rp+D 闭合且电池组件启动。Rd≥Rp+D 1 0 1 检测的电阻高于高阈值，
FET40开启，IC28截止。
从上述表可见，除非输入46上检测的电阻处于低电阻限(RP-D)与高电阻限(RP+D)之间，否则控制串联的充/放电FET30、32的IC28是被禁止的。IC28被禁止，从而串联的FET30和32断开，电池不能放电也不能充电。
如果电阻R1两端电压处于高、低极限之间，则“或”门60的输出将在电池启动输入端42上产生电压，闭合FET40，从而启动IC28。这样就闭合FET30和32使电流(电压)在外部负端或电池组件的接点16上出现。
电池组件未联接电话或充电单元时，RP为无穷大，电阻R1两端无电压。这样，R1上的电压位于范围外，IC28不触发。FET30和32保持开启，从而无电流流过电池。因而电池不会短路。
图1的实施例可配用不是任何时间均必须供电的电池自保护IC28。但是，有些厂家的电池组件过充电/过放电保护IC在电源恢复后要有规定的电压，否则不能正确运行。这些厂家的电池自保护IC有闩锁电路，防止电源恢复后IC导通，除非出现预定电压。因而，图1的电路不能用含内置闩锁电路的自保护IC，而图2或图3的电路可用于这种情况。
图2说明一种变换的电池自保护电路100，可用于含内置闩锁电路且必须始终供电的电池自保护IC280。除该要求外，图2的IC280其动作方式与图1的IC28类似。图2部件号与图1相同，类似标号用于类似部件。
在本实施例中，第3开关或FET40位于IC280的ODD输出38与第2FET32栅极之间。如同上一实施例，电池识别电路44的电池启动输出42供作FET40栅极的控制输入。该实施例的逻辑表如下：电阻值 RH RL 电池启动 注解Rd≤Rp-D 0 1 1 检测的电阻低于低阈值，
FET40开启，FET32禁止，
放电禁止。Rp-D＜ 0 0 0 检测的电阻处于范围中，Rd＜Rp+D FET40闭合，FET32启动，
电池+/-及放电启动。Rd≥Rp+D 1 0 1 检测的电阻高于高阈值，
FET40开启，FET32禁止，
放电禁止。
用这种配置，IC280决不会断电，除非电池组件不与预定范围中的电阻Rp连接时，放电FET32禁止。这种方案没有图1电路的优点，因自保护IC280始终导通且流过电流，但它可用于IC必须始终供电的所有情况。
图2的实施例，在充电电压处于安全限之内时，无论是否出现正确的ID电阻，均允许电池组件充电，但仅当电池连接电话、其它预定负荷或充电单元时，才允许放电。反之，图1的实施例除非检测的电阻Rp处于预定范围中，否则不允许充电或放电。在一定条件下，图2的实施例优于图1的实施例。如果发生异常事件，例如电池电压低于正常工作范围，即使电池识别电路不工作，也可使电池充电。在这种情况下，可经FET30的源-漏极间的寄生二极管向电池充电。
在图2所示的电池保护电路的特定例子中，电池自保护IC280是Ricoh公司制造的RM127C。双比较器50、54收容在IC70中，这时，它是Maxim公司制造的MAX966EUA。“或”门由IC72提供，在本例中为Toshiba公司制造的TC7SL3FU。如图2所示，这些集成电路要求附加电阻R6和R7。电阻Rp根据电话提供的标称电阻值选定。在一个具体例子中，Rp为130KΩ，D选定为6％。但应理解，根据使用的电池组件和电话，可使用其它阻值。在一个具体例子中，保护电路中使用下述阻值。
R1:150KΩ；
R2:1.5MΩ01％；
R3:1.5MΩ01％；
R4:1MΩ01％；
R5:1.5MΩ 01％；
R6:510KΩ；
R7:510KΩ；
应理解，上述值仅是举例，可使用其它等同功能的部件和其它标称阻值，以符合确定是否呈现预定极限内的正确的ID电阻的要求。
图3表示另一变换实施例，其功能更类似于图1的实施例，但允许自保护IC280始终供电。同样，在本实施例中对类似部件使用类似标号。
本实施例与图2实施例类似，FET40连接在IC280的ODD输出38与放电FET32栅极之间。但在本实施例中，在IC280的OCD输出与充电FET30的栅极间连接第4开关或FET62。负载或电话识别电路44的电池启动输出42连接FET40和62的栅极，从而如果检测电阻处于预定范围外则充电和放电FET30和32均禁止。本实施例的逻辑表如下：电阻值 RH RL 电池启动 注解Rd≤Rp-D 0 1 1 检测的电阻低于低阈值，FET40
和62开启，放电和充电禁止。Rp-D＜ 0 0 0 检测的电阻处于范围中，FET40Rd＜Rp+D 和62闭合，电池组件启动。Rd≥Rp+D 1 0 1 检测的电阻高于高阈值，FET40
和62开启，电池组件放电和
充电禁止。
类似于图1的实施例，图3的实施例在检测电阻处于预定容限外时，关断充电FET30和放电FET32。如果电阻处于预定容限内，IC280的ODD和OCD输出脚以常规方式动作，在电池的电流和电压处于安全容限内时，启动电池组件的放电的充电。
在上述各实施例中，除根据电池组件的电流、电压和温度提供常规充放电控制外，还有下述附加功能：保护电路仅当检测到连接携带式电话或充电单元等输出负荷且其ID电阻Rp处于预定范围时，才允许电池放电。从而防止电池接点15和16意外短路引起的电池放电。如果电路开路无负荷连接，则检测电阻Rp为无穷大，即在上述预定最大值以上。如果发生短路，则检测电阻为零，即低于预定最小值。这样，仅当电池组件连接携带式电话、充电单元或试图使用的其它电子装置时，才发生放电。
应注意，图1至图3中的各FET具有跨接源-漏极连接两端的寄生二极管。可用PNP晶体管或其它电子开关单元代替FET40和62，但图中所示的P沟道FET对本应用提供最低的压降，因而是优选的。同样，可用其它电子开关单元代替FET30和32，虽然因n沟道FET提供尽可能低的压降因而是优选的。
用上述保护电路，仍可对电话/充电器区分电池组件断开及没有连接电池组件。当连接电池组件时，ID电压在正常条件下等于R1/(R1+Rp)*(V+-V_)。如果没有外电池或保护电路禁止连接电池组件(即如果电池组件损坏)，则ID电压不确定。电话/充电器可配置成测量V_脚与直接连至电池组件或通过建立的分压器而非直接连至固定电压基准的热敏电阻端18之间的电阻。电话/充电器可根据下述逻辑或真值表区分断开外电池组件保护电路及无电池连接。电池ID脚电压 电池感温电阻 电池对电话/充电器的状态有效范围 有效范围 连接且起作用有效范围 无效范围 连接且脱离工作温度范围无效范围 有效范围 稳定状态连接且不起作用无效范围 无效范围 无电池连接
上述电池组件保护电路，在例如电池组件不使用而在钱包、背包或口袋中松散地携带时，可防止暴露的电池组件接点意外短路。该电路不允许电池组件上暴露的电池接点有效，除非检测到电池组件连接电话或充电器单元。
虽然以上仅用举例说明了本发明的较佳实施例，但本领域技术人员理解，不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围，可对揭示的实施例作各种修改。