电池保护芯片、电路及方法

摘要

本发明公开了一种电池保护芯片、电路及方法。本发明电池保护芯片包括过压欠压检测模块，用于对若干单电池进行过压欠压检测，所述芯片还包括一第一引脚、第二引脚以及第三引脚。第一引脚与单电池的正极相连，并通过均衡电阻与第一电子开关的第一端相连；第二引脚与单电池的负极以及第一电子开关的第二端相连；第三引脚与第一电子开关的第三端相连。所述芯片通过第一引脚和第二引脚检测单电池两端的电压，并通过第三引脚输出第一控制信号以导通第一电子开关，从而使单电池通过第一电子开关放电以进行电量均衡。本发明电池保护芯片不仅可对电池进行过压欠压检测，还可对电池进行电量均衡。

权利要求

1.一种电池保护芯片，包括过压欠压检测模块，用于对若干串联的单电池进行过压欠压检测，其特征在于，所述芯片还包括：第一引脚，与一对应的单电池的正极相连，并通过均衡电阻与第一电子开关的第一端相连；

第二引脚，与所述单电池的负极以及所述第一电子开关的第二端相连；以及第三引脚，与所述第一电子开关的第三端相连，所述芯片通过所述第一引脚和第二引脚检测所述单电池两端的电压，并通过所述第三引脚输出一第一控制信号以导通所述第一电子开关，从而使所述单电池通过所述第一电子开关放电以进行电量均衡；

其中，所述第一电子开关具体为MOS场效应管，所述第一电子开关的第一端为MOS场效应管的漏极，所述第一电子开关的第二端为MOS场效应管的源极，所述第一电子开关的第三端为MOS场效应管的栅极；

均衡检测模块，所述均衡检测模块包括均衡比较器、分压电路以及均衡驱动电路，所述均衡比较器的第一输入端通过所述分压电路接收所述单电池电压的分压信号，所述均衡比较器的第二输入端接收基准电压信号，所述均衡比较器的输出端与所述均衡驱动电路相连，当所述分压信号大于所述基准电压信号时，所述均衡驱动电路通过所述第三引脚输出所述第一控制信号以导通所述第一电子开关，从而使得所述单电池通过所述第一电子开关放电以进行电量均衡；

当所述分压信号小于所述基准电压信号时，所述均衡驱动电路通过第三引脚断开第一电子开关，从而使得所述单电池停止放电；

所述芯片还包括一脉冲发生器以及断线检测模块，所述第一电子开关与所述芯片的第一引脚之间设置有电容，所述脉冲发生器交替输出第一脉冲信号以及第二脉冲信号给所述断线检测模块，所述断线检测模块通过所述第三引脚输出第二控制信号交替导通所述第一电子开关以及与所述单电池相邻的单电池所对应的第一电子开关，以改变所述电容上的电压上并通过所述第一引脚和第二引脚进行检测，从而根据所述第一引脚和第二引脚之间的电压以对所述单电池进行断线检测。

2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述分压电路包括串联在所述第一引脚与第二引脚之间的第一电阻、第二电阻、第三电阻以及与所述第三电阻并联的第二电子开关，所述均衡比较器的第一输入端与所述第一电阻、第二电阻之间的节点相连用于接收所述分压信号。

3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述均衡驱动电路包括串联在所述第一引脚与第二引脚之间的第三电子开关以及第四电阻，所述第三电子开关与所述第二电子开关相连，所述第三电子开关与第四电阻的节点与所述第三引脚相连。

4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述断线检测模块包括第四电子开关、第五电阻以及电流源，当所述脉冲发生器发出所述脉冲信号时，所述电流源产生电流流经所述第五电阻以导通所述第四电子开关，从而使所述断线检测模块输出所述第二控制信号以导通所述第一电子开关。

5.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述芯片还包括第四引脚以及断线检测输出驱动模块，所述断线检测输出驱动模块在所述单电池发生断线时通过所述第四引脚输出断线指示信号给与所述芯片相连的断线指示模块。

6.一种电池保护电路，用于对若干串联的单电池进行过压欠压检测，其特征在于，所述电路包括：过压欠压检测模块，与所述单电池相连，用于对所述单电池进行过压欠压检测；以及均衡检测模块，与所述过压欠压检测模块相连，并通过第一电子开关与所述单电池相连，所述均衡检测模块检测所述单电池两端的电压，并输出第一控制信号以导通所述第一电子开关，从而使所述单电池通过所述第一电子开关放电以进行电量均衡；

所述均衡检测模块包括均衡比较器、分压电路以及均衡驱动电路，所述均衡比较器的第一输入端通过所述分压电路接收所述单电池电压的分压信号，所述均衡比较器的第二输入端接收基准电压信号，所述均衡比较器的输出端与所述均衡驱动电路相连，当所述分压信号大于所述基准电压信号时，所述均衡驱动电路输出所述第一控制信号以导通所述第一电子开关；

所述电路还包括脉冲发生器以及断线检测模块，所述第一电子开关与所述断线检测模块之间还设置有电容，所述脉冲发生器交替输出第一脉冲信号以及第二脉冲信号给所述断线检测模块，所述断线检测模块输出第二控制信号交替导通所述第一电子开关以及与所述单电池相邻的单电池所对应的第一电子开关，从而改变所述电容上的电压以对所述单电池进行断线检测。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述分压电路包括串联的第一电阻、第二电阻、第三电阻以及与所述第三电阻并联的第二电子开关，所述均衡比较器的第一输入端与所述第一电阻、第二电阻之间的节点相连用于接收所述分压信号。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述均衡驱动电路包括串联的第三电子开关以及第四电阻，所述第三电子开关与所述第二电子开关相连，所述第三电子开关与第四电阻的节点与所述第一电子开关相连。

9.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述断线检测模块包括第四电子开关、第五电阻以及电流源，当所述脉冲发生器发出所述脉冲信号时，所述电流源产生电流信号流经所述第五电阻以导通所述第四电子开关，从而使所述断线检测模块输出所述第二控制信号以导通所述第一电子开关。

10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，还包括断线检测输出驱动模块以及断线指示模块相连，所述断线检测输出驱动模块在所述单电池发生断线时输出断线指示信号给所述断线指示模块。

11.一种应用于如权利要求1所述的电池保护芯片的电池保护方法，包括对若干串联的单电池进行过压欠压检测步骤，其特征在于，所述方法还包括：设定所述单电池的均衡开始电压；

通过第一引脚以及第二引脚检测所述单电池两端的电压；

比较所述单电池两端的电压以及所述均衡开始电压；

当所述单电池两端的电压大于所述均衡开始电压时通过第三引脚输出第一控制信号以导通与所述单电池相连的第一电子开关，从而使所述单电池放电以进行电量均衡；

所述方法还包括：

交替输出第一脉冲信号以及第二脉冲信号给电流源；

通过所述电流源产生电流信号；

根据所述电流信号产生第二控制信号并通过所述第三引脚输出以导通所述第一电子开关以及与所述单电池相邻的单电池所对应的第一电子开关，从而改变设置在所述第一电子开关与所述第一引脚之间的电容的电压；

检测所述第一引脚与第二引脚之间的电压；

根据所述第一引脚与第二引脚之间的电压对所述单电池进行断线检测。

说明书

电池保护芯片、电路及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电池保护芯片，特别是涉及一种既可对电池进行过压欠压检测又可进行电量均衡的电池保护芯片、电路及方法。

背景技术

[0002] 随着电子产品及系统的需求不断扩大，蓄电池如可再充电池得到了快速的发展。蓄电池有多种类型，比如锂电池和铅酸电池。一个蓄电池可包括多个单电池。蓄电池经过长时间正常的充、放电之后可能会引起每个单电池之间的电池电压不一致，其主要原因是由于每个单电池的内阻有一定的差距。随着充放电循环次数的增加，内阻差异不断扩大。而单电池的内阻越大，容量就越小，因此整个蓄电池的容量最终只能按容量最小的单电池来确定。而容量最小的单电池在充放电过程中会比其他单电池负担更重，当容量最小的单电池性能达到某个临界点时，其性能会呈雪崩式的急剧下降而失效，整个蓄电池会由于这个单电池的失效而整体报废。因此，为了延长蓄电池的使用寿命，需要采用电量均衡技术来对蓄电池中的单电池进行均衡操作。

[0003] 通常的电池保护芯片会集成过压(Over-Voltage，或者称之为过充电)检测、欠压(Under-Voltage，或者称之为过放电)检测、过流和短路(Over-Current &Short-Circuit)检测等基本的保护功能，用于保护锂电池的安全，但目前的电池保护芯片没有电量均衡的功能，需要采用额外的具有电量均衡功能的有源器件或稳压器来实现均衡充电。因此，增加了应用成本以及电路板的面积，且额外增加的有源器件有静态功耗，也要消耗更多的电流。此外，目前的有源器件的均衡功能主要是采用模数转换器来完成，需要高精度的模数转换器和精密的算法来实现，因此，成本更加昂贵，且当单电池串联的节数越多，需要的有源器件或稳压器就越多。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题在于提供一种可对电池进行过压欠压检测以及电量均衡且可降低成本的电池保护芯片、电路及方法。

[0005] 本发明提供了一种电池保护芯片，包括过压欠压检测模块，用于对若干串联的单电池进行过压欠压检测，所述芯片还包括：第一引脚，与一对应的单电池的正极相连，并通过均衡电阻与第一电子开关的第一端相连；第二引脚，与单电池的负极以及第一电子开关的第二端相连；以及第三引脚，与第一电子开关的第三端相连，芯片通过第一引脚和第二引脚检测单电池两端的电压，并通过第三引脚输出一第一控制信号以导通第一电子开关，从而使单电池通过第一电子开关放电以进行电量均衡。

[0006] 本发明还提供了一种电池保护电路，用于对若干串联的单电池进行过压欠压检测，所述电路包括：过压欠压检测模块，与单电池相连，用于对单电池进行过压欠压检测；以及均衡检测模块，与过压欠压检测模块相连，并通过第一电子开关与单电池相连，均衡检测模块检测单电池两端的电压，并输出第一控制信号以导通第一电子开关，从而使单电池通过第一电子开关放电以进行电量均衡。

[0007] 本发明还提供了一种应用于上述电池保护芯片的电池保护方法，包括对若干串联的单电池进行过压欠压检测步骤，方法还包括：设定单电池的均衡开始电压；通过第一引脚以及第二引脚检测单电池两端的电压；比较单电池两端的电压以及均衡开始电压；当单电池两端的电压大于均衡开始电压时通过第三引脚输出第一控制信号以导通与单电池相连的第一电子开关，从而使单电池放电以进行电量均衡。

[0008] 与现有技术相比，本发明电池保护芯片、电路及方法不仅可通过过压欠压检测模块对单电池进行过压欠压检测，还可通过均衡检测模块进行电量均衡，无需额外的有源器件来做均衡，因此可降低成本及功耗，同时还可减小电路板的面积。

[0009] 以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。

附图说明

[0010] 图1所示为根据本发明一个实施例的电池保护芯片；

[0011] 图2所示为图1中根据本发明一个实施例的电池保护芯片的内部结构示意图；

[0012] 图3所示为根据本发明一个实施例的电池保护电路；

[0013] 图4a所示为图3中根据本发明一个实施例的电池保护电路应用于断线检测的电路示意图；

[0014] 图4b所示为图3中根据本发明另一个实施例的电池保护电路应用于断线检测的电路示意图；

[0015] 图5所示为图4中根据本发明一个实施例的电池保护电路用于断线检测的脉冲信号示意图；及

[0016] 图6所示为根据本发明一个实施例的电池保护方法的流程图。

具体实施方式

[0017] 以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

[0018] 本发明的实施例提供了电池保护芯片、电路及方法。在一个实施例中，电池保护芯片包括过压欠压检测模块，用于对若干串联的单电池进行过压欠压检测，该芯片还包括一第一引脚、第二引脚以及第三引脚。第一引脚与单电池的正极相连，并通过均衡电阻与第一电子开关的第一端相连；第二引脚与单电池的负极以及第一电子开关的第二端相连；第三引脚与第一电子开关的第三端相连，该芯片通过第一引脚和第二引脚检测单电池两端的电压，并通过第三引脚输出第一控制信号以导通第一电子开关，从而使单电池通过第一电子开关放电以进行电量均衡。

[0019] 如图1所示，电池保护芯片100用于对蓄电池110进行过压欠压检测，该蓄电池110包括若干串联的单电池CELL_N，该蓄电池110可以是，但不限制于，锂电池或铅酸电池。
电池保护芯片100包括第一引脚VC_N、第二引脚VC_M以及第三引脚CB_N。第一引脚VC_N通过电阻RF_N与单电池CELL_N的正极相连，并通过电阻RF_N与均衡电阻RB_N与MOS场效应管QB_N的漏极相连；第二引脚VC_M通过电阻RF_M与所述单电池CELL_N的负极以及MOS场效应管QB_N的源极相连；第三引脚CB_N与MOS场效应管QB_N的栅极相连。芯片100通过第一引脚VC_N和第二引脚VC_M检测单电池CELL_N两端的电压，并通过第三引脚CB_N输出第一控制信号以导通MOS场效应管QB_N，从而使单电池CELL_N通过MOS场效应管QB_N放电以进行电量均衡。

[0020] 在一个实施例中，芯片100还通过均衡显示模块120显示单电池CELL_N的均衡操作状态。在一个实施例中，均衡显示模块120包括发光二极管D11以及电阻R11。发光二极管D11的阳极通过电阻RF_N与第一引脚VC_N相连，发光二极管D11的阴极通过电阻R11与MOS场效应管QB_N的漏极相连。当芯片100通过第三引脚CB_N输出第一控制信号导通MOS场效应管QB_N以对单电池CELL_N进行均衡操作时，发光二极管D11发光。

[0021] 在一个实施例中，芯片100还可通过第三引脚CB_N对单电池CELL_N进行断线检测，以检测单电池CELL_N的正负极与芯片100的第一引脚VC_N以及第二引脚VC_M之间是否发生断线。在一个实施例中，芯片100的第一引脚VC_N以及第二引脚VC_M分别通过电阻RF_N、RF_M与电容CF_N的正负极相连。芯片100通过第三引脚CB_N输出第二控制信号，并交替导通MOS场效应管QB_N以及与MOS场效应管QB_N相邻的其他MOS场效应管，从而改变MOS场效应管QB_N以及芯片100的第一引脚VC_N之间的电容CF_N上的电压，并根据芯片100的第一引脚VC_N以及第二引脚VC_M之间的电压判断单电池CELL_N是否发生断线。在一个实施例中，当第一引脚VC_N以及第二引脚VC_M之间的电压发生过压或欠压两者任意一种情况时，即判断单电池CELL_N发生断线，以下将结合图4进行更详细的描述。

[0022] 在一个实施例中，芯片100还包括第四引脚WO，用于当芯片100检测到单电池CELL_N发生断线时输出断线指示信号给断线指示电路130。在一个实施例中，断线指示电路120包括MOS场效应管Q12、电阻R12以及发光二极管D12。其中，MOS场效应管Q12的栅极与芯片100的第四引脚WO相连以接收断线指示信号，MOS场效应管Q12的源极接地，其漏极通过电阻R12与发光二极管D12的阴极相连。发光二极管D12的阳极接蓄电池110的正极。当芯片100检测到单电池CELL_N发生断线时，第四引脚WO输出断线指示信号给断线指示模块130，从而使MOS场效应管Q12导通，发光二极管D12发光。

[0023] 请继续参考图2，图2结合图1进一步说明本发明电源保护芯片100的内部结构。在图2的例子中，芯片100包括正电源引脚VCC、负电源引脚VSS、引脚VC_1-VC_5以及引脚CB_1-CB_5，因此，在图2的例子中，芯片100可用于对五个串联的单电池进行过压均衡以及断线检测，例如，单电池CELL_1-CELL_5(图4a所示)。其中，正电源引脚VCC用于接收芯片
100的工作电压，负电源引脚VSS接地。引脚VC_1-VC_5作为第一引脚、第二引脚与对应的单电池相连。引脚CB_1-CB_5作为第三引脚与对应的单电池的MOS场效应管QB_N相连，例如，MOS场效应管QB_1-QB_5(图4a所示)。

[0024] 在一个实施例中，芯片100包括断线检测模块210、均衡检测模块220、过压欠压检测模块230、脉冲发生器240以及断线检测输出驱动模块250。断线检测模块210包括若干断线检测单元211-215，分别与对应的引脚VC_1-VC_5以及引脚CB_1-CB_5相连，用于为对应的单电池进行断线检测。断线检测模块210还与脉冲发生器240相连以接收脉冲发生器240输出的脉冲信号。均衡检测模块220包括若干均衡检测单元211-215，分别与对应的引脚VC_1-VC_5以及引脚CB_1-CB_5相连，用于为对应的单电池CELL_N进行电量均衡。过压欠压检测模块230包括若干过压欠压检测单元231-235，分别与对应的引脚VC_1-VC_5相连，用于检测对应的单电池CELL_N两端的电压以进行过压欠压检测。

[0025] 具体地说，均衡检测模块220可通过引脚VC_1-VC_5分别检测对应的单电池CELL_N两端的电压，若单电池CELL_N两端的电压大于设定的均衡开始电压，判定所述单电池CELL_N处于均衡状态，均衡检测模块220通过对应的引脚CB_1-CB_5输出第一控制信号以导通对应的MOS场效应管QB_N，从而使对应的单电池CELL_N放电以进行电量均衡。在一个实施例中，芯片100还包括均衡计时器21，当单电池CELL_N两端的电压大于设定的均衡开始电压时，均衡检测模块220输出均衡信号通过与门201给均衡计时器21，当单电池CELL_N两端的电压大于设定的均衡开始电压超过一定时间时，判定所述单电池CELL_N处于均衡状态，均衡计时器21输出均衡状态信号。

[0026] 过压欠压检测模块230通过引脚VC_1-VC_5分别检测对应的单电池CELL_N两端的电压，以判断单电池CELL_N两端的电压是否大于设定的过压保护电压或小于设定的欠压保护电压。过压欠压检测模块230可采用现有的过压欠压检测技术来实现，如通过比较器来实现，在此不再赘述。在一个实施例中，芯片100包括过压计时器22以及欠压计时器23。当单电池CELL_N两端的电压大于过压保护电压或小于欠压保护电压时，过压欠压检测模块230分别输出过压信号以及欠压信号并通过与门202、203给过压计时器22以及欠压计时器23，若单电池CELL_N两端的电压大于过压保护电压或小于欠压保护电压一定时间时，判定单电池CELL_N处于过压状态或欠压状态，过压计时器22以及欠压计时器23分别输出过压状态信号以及欠压状态信号。

[0027] 在一个实施例中，均衡计时器21、过压计时器22以及欠压计时器23输出的状态信号，比如高电平信号，通过一个与非门204给脉冲发生器240来控制脉冲发生器240输出脉冲信号。因此，当单电池CELL_N处于均衡状态、过压状态或欠压状态的任意一种情况时，脉冲发生器240均不发出脉冲信号进行断线检测，如此避免与均衡操作时共用MOS场效应管以及避免单电池CELL_N自身正常充放电时发生的过压欠压引起的错误的检测结果。例如，当单电池CELL_N正常放电到一定程度时，单电池电压小于欠压保护电压，过压欠压检测模块230输出欠压信号，但此时单电池CELL_N实际上并未发生断线。此后单电池CELL_N继续放电，电池电压继续降低，因此当单电池CELL_N的电池电压小于欠压保护电压一定时间时，欠压计时器23输出欠压状态信号表示单电池CELL_N因自身正常放电而处于欠压状态。

[0028] 因此，当单电池CELL_N不处于过压状态、欠压状态或均衡状态任意一种情况时，与非门204输出高电平信号，脉冲发生器240输出脉冲信号给断线检测模块210进行断线检测。在一个实施例中，脉冲发生器240交替输出第一脉冲信号以及第二脉冲信号控制断线检测单元211-215输出第二控制信号以交替导通排序为奇数的单电池以及排序为偶数的单电池所对应的MOS场效应管QB_N，比如，脉冲发生器240在第一时间输出第一脉冲信号控制断线检测单元211、213、215输出第二控制信号以导通单电池CELL_1、CELL_3、CELL_5所对应的MOS场效应管QB_1、QB_3、QB_5，脉冲发生器240在第二时间输出第二脉冲信号控制断线检测单元212、214输出第二控制信号以导通单电池CELL_2、CELL_4所对应的MOS场效应管QB_2、QB_4，从而改变与对应的单电池CELL_N对应的电容CF_N上的电压，并通过对应的过压欠压检测单元231-235检测单电池CELL_N第一引脚和第二引脚两端的电压。在一个实施例中，过压欠压检测单元231-235在脉冲信号的下降沿检测单电池CELL_N第一引脚和第二引脚两端的电压，以下将结合图4图5进行详细的描述。因此当单电池CELL_N第一引脚和第二引脚两端的电压发生过压或欠压时，过压欠压检测模块230输出过压或欠压信号并通过与门205输出给计数器24，计数器24自动加1。在一个实施例中，为避免外界环境中的噪声或振动的干扰，单电池CELL_N第一引脚和第二引脚两端的电压在连续四个脉冲的下降沿被检测为过压或欠压时，计数器24输出断线状态信号给断线检测输出驱动模块250，断线检测输出驱动模块250输出断线指示信号通过引脚WO给外部的断线指示模块，如断线指示模块130。

[0029] 图3以单电池CELL_2为例进一步说明本发明电池保护电路。图3中与图1、图2标号相同的元件具有相似的功能。在图3的例子中，电池保护电路300包括断线检测单元212、均衡检测单元222、过压检测单元232、脉冲发生器240以及断线检测输出驱动模块
250。单电池CELL_2的正极通过电阻RF_2与芯片100的引脚VC_2相连，并通过均衡电阻RB_2与MOS场效应管QB_2的漏极相连。单电池CELL_2的负极通过电阻RF_1与芯片100的引脚VC_1相连，并与MOS场效应管QB_2的源极相连。MOS场效应管QB_2的栅极与芯片
100的引脚CB_2相连。MOS场效应管QB_2与VC_2之间设置有电容CF_2。

[0030] 在图3的例子中，均衡检测模块220包括一均衡比较器302、一分压电路304以及一均衡驱动电路306。均衡比较器302的反相输入端通过分压电路304接收单电池电压CELL_2的分压信号，均衡比较器302的同相输入端接收一基准电压信号Vref，所述均衡比较器302的输出端与均衡驱动电路306相连。分压电路304包括串联在引脚VC_1与引脚VC_2之间的第一电阻R31、第二电阻R32、第三电阻R33以及与第三电阻R33并联的MOS场效应管Q31。均衡比较器302的反相输入端与第一电阻R31、第二电阻R32之间的节点相连用于接收所述分压信号。均衡驱动电路306包括串联在引脚VC_1与引脚VC_2之间的MOS场效应管Q32以及第四电阻R34，MOS场效应管Q32与MOS场效应管Q31的栅极相连，MOS场效应管Q32的源极接引脚VC_2，漏极接引脚CB_2，并通过电阻R34与引脚VC_1相连。

[0031] 当单电池CELL_2的电压VC2大于均衡开始电压VB_U时，均衡检测单元222通过引脚CB_2输出第一控制信号以导通MOS场效应管QB_2，从而使单电池CELL_2通过MOS场效应管QB_2放电以进行电量均衡，均衡电流则由均衡电阻RB_2来限制。具体地说，当单电池CELL_2两端的电压VC2大于均衡开始电压VB_U时，均衡比较器302的反相输入端的分压信号大于同相输入端的基准电压信号Vref，因此均衡比较器302的输出端通过均衡计时器21计时后输出低电平信号，因此MOS场效应管Q31导通，第三电阻R33被短路，同时均衡驱动电路306中的MOS管Q32导通，第四电阻R34上产生的电压作为第一控制信号通过引脚CB_2输出，以导通MOS场效应管QB_2导通，从而使单电池CELL_2通过MOS场效应管QB_2放电以进行电量均衡，同时均衡显示模块120中的发光二极管D11发光以显示单电池CELL_2处于均衡操作状态。

[0032] 当单电池CELL_2的电压VC2小于设定的均衡解除电压时VB_L时，均衡检测单元222停止对单电池CELL_2进行均衡操作，即当均衡比较器302的反相输入端的电压小于同相输入端的基准电压Vref时，均衡比较器302的输出端输出高电平信号，因此MOS场效应管Q31、Q32以及QB_2相继断开，从而使单电池CELL_2停止放电。

[0033] 在图3的例子中，单电池CELL_2的均衡开始电压VB_U可通过以下公式得到：

[0034] VB_U＝(1+RH/R2+R1/R2)*Vref；

[0035] 单电池CELL_2的均衡解除电压VB_L可通过以下公式得到：

[0036] VB_L＝(1+R1/R2)*Vref；

[0037] 因此，通过调整电阻R31、R32、R33的比例关系可设定所需的均衡开始电压VB_U以及均衡解除电压VB_L，以控制单电池CELL_2的均衡操作。

[0038] 在图3的例子中，断线检测模块212包括MOS场效应管Q33、第五电阻R35以及电流源308。MOS场效应管Q33的源极与引脚VC_2相连，其栅极通过第五电阻R35与引脚VC_2相连，并接收电流源308的电流信号，MOS场效应管Q33的漏极与引脚CB_2相连。

[0039] 当均衡检测单元222停止对单电池CELL_2进行均衡操作且过压欠压检测单元232检测单电池CELL_2不处于过压状态或欠压状态，则脉冲发生器240发出脉冲信号给电流源308，电流源308产生电流信号流经所述第五电阻R35，从而通过第五电阻R35上的电压导通所MOS场效应管Q33，以使引脚CB_2输出第二控制信号导通MOS场效应管QB_2。若此时单电池CELL_2发生断线，则电容CF_2进行充放电从而使引脚VC_1与VC_2之间的电压发生过压或欠压，引脚VC_1与VC_2之间的电压通过过压欠压检测单元232检测。

[0040] 以下结合图4a、图5来说明本发明电源保护电路300对单电池CELL_2进行断线检测。如图5所示，脉冲发生器240交替产生第一脉冲信号S1以及第二脉冲信号S2，以控制相邻的单电池CELL_N所对应的MOS场效应管QB_N交替导通，例如，脉冲发生器240在第一时间输出第一脉冲信号S1使单电池CELL_1、CELL_3、CELL_5对应的MOS场效应管QB_1、QB_3、QB_5导通，脉冲发生器240在第二时间输出第二脉冲信号S2使单电池CELL_2、CELL_4对应的MOS场效应管QB_2、QB_4导通。其中，脉冲信号S1、S2的脉冲宽度Tp为500uS，脉冲信号S1、S2的下降沿之间的宽度Tw为1s。在一个实施例中，断线检测模块230在脉冲信号的下降沿对单电池CELL_1-CELL_5进行断线检测。图4a中以单电池CELL_2的正极发生断线作为例子进行说明。

[0041] 当脉冲发生器240输出第一脉冲信号S1检测单电池CELL_1、CELL_3、CELL_5时，即MOS场效应管QB_1、QB_3、QB_5导通，此时引脚CB_1、CB_3、CB_5的电压由低变成高，因CELL_2的正极发生断线，因此有电流流经RB_3和电阻RF_2对电容CF_2进行充电。经过一定时间Tp后，引脚VC_1与VC_2之间的电压被检测为发生过压。因此，当过压欠压检测单元232在第一脉冲信号S1的下降沿检测到引脚VC_2、VC_1之间发生过压时，可判断单电池CELL_2的正极发生断线。

[0042] 当脉冲发生器240输出第二脉冲信号S2检测单电池CELL_2、CELL_4时，即MOS场效应管QB_2、QB_4导通，引脚CB_2、CB_4的电压由低变成高，因CELL_2的正极发生断线，因此电容CF_2通过电阻RF_2和RB_2放电，经过一定时间Tp后，引脚VC_1与VC_2之间的电压被检测为发生欠压。因此，当过压欠压检测单元232在第二脉冲信号S2的下降沿检测到引脚VC_2、VC_1之间发生欠压时，可判断单电池CELL_2的正极发生断线。

[0043] 在另一个实施例中，如图4b所示，电容CF_1-CF_5的负极均被拉到负电源VSS，当单电池CELL_N发生断线时，其对应的电容CF_N在断线检测时也会根据脉冲发生器240输出的第一脉冲信号S1和第二脉冲信号S2而相应地发生充电或放电，因此可根据引脚VC_N与VC_M之间的电压判断对应的单电池CELL_N是否发生断线。

[0044] 在一个实施例中，为避免外界环境的噪声或振动的干扰所产生的影响，以连续四个脉冲信号检测单电池是否发生过压或欠压，比如在连续的四个脉冲信号中，两个第一脉冲信号S1判断单电池CELL_2发生过压，两个第二脉冲信号判断单电池CELL_2发生欠压，则计数器24输出断线状态信号给断线检测输出驱动模块250，断线检测输出驱动模块250输出断线指示信号给断线指示单元130。

[0045] 图6所示为应用本发明电池保护芯片100的电池保护方法600的流程图。本发明电池保护方法包括过压欠压检测的步骤，该方法还包括以下步骤。

[0046] 步骤610：设定单电池CELL_N的均衡开始电压。

[0047] 步骤612：通过第一引脚VC_N、第二引脚VC_M检测单电池CELL_N两端的电压。

[0048] 步骤614：比较单电池CELL_N两端的电压以及均衡开始电压。在一个实施例中，若单电池CELL_N两端的电压大于均衡开始电压并超过一定时间时，进入均衡状态，则执行步骤616；若单电池CELL_N两端的电压小于均衡开始电压，没有进入均衡状态，则执行步骤620。在一个实施例中，步骤614还包括比较单电池CELL_N两端的电压以及过压保护电压和欠压保护电压，并判断单电池CELL_N是否处在过压状态或欠压状态，若单电池CELL_N不处于均衡状态、过压状态或欠压状态任一种情况，则执行步骤620。

[0049] 步骤616：通过第三引脚CB_N输出第一控制信号以导通与单电池CELL_N相连的MOS场效应管QB_N，从而使单电池CELL_N放电以进行电量均衡。

[0050] 步骤620：通过脉冲发生器240输出脉冲信号给对应的电流源。在一个实施例中，脉冲发生器240交替输出第一脉冲信号S1以及第二脉冲信号S2。

[0051] 步骤622：通过该电流源产生电流信号；

[0052] 步骤624：根据该电流信号产生第二控制信号并通过第三引脚CB_N输出以导通MOS场效应管QB_N，从而改变设置在MOS场效应管QB_N与第一引脚VC_N之间的电容CF_N的电压。在一个实施例中，脉冲发生器240交替输出的第一脉冲信号S1以及第二脉冲信号S2交替控制相邻的单电池所对应的MOS场效应管QB_N导通。

[0053] 步骤626：检测第一引脚VC_N与第二引脚VC_M之间之间的电压。在一个实施例中，在第一脉冲信号S1或第二脉冲信号S2的下降沿，对第一引脚VC_N与第二引脚VC_M之间的电压进行检测。

[0054] 步骤628：根据第一引脚VC_N及第二引脚VC_M之间的电压对单电池CELL_N进行断线检测。在一个实施例中，在第一脉冲信号S1或第二脉冲信号S2的下降沿，当第一引脚VC_N及第二引脚VC_M之间的电压发生过压或欠压两者任意一种情况时，判断单电池CELL_N发生断线。在另一个实施例中，为避免外界干扰，在脉冲发生器240连续输出的四个脉冲信号的下降沿，若第一引脚VC_N及第二引脚VC_M之间的电压均发生过压或欠压两者任意一种情况时，则判定单电池CELL_N发生断线。

[0055] 因此，本发明电池保护芯片、电路及方法不仅可通过过压欠压检测模块230对单电池CELL_N进行过压欠压检测，还可通过均衡检测模块220进行电量均衡，从而延长蓄电池110的使用寿命，无需额外的有源器件来做均衡，因此可降低成本及功耗，同时还可减小电路板的面积，此外，本发明电池保护芯片、电路及方法还可通过断线检测模块210对单电池CELL_N进行断线检测，因此可使蓄电池110得到更好的保护。

[0056] 上文具体实施方式和附图仅为本发明之常用实施例。显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露之实施例仅用于说明而非限制，本发明之范围由后附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。