一种多电池并联充放电控制电路及电子产品的制作方法

本实用新型属于电路保护技术领域，具体地说，是涉及一种多电池并联充放电控制电路及电子产品。

背景技术：

随着智能穿戴市场的发展，小型化、多功能化的智能穿戴产品成为消费者关心的热点问题。对于设计厂商来说，小型化意味着产品需要更紧凑的设计。多功能带来的便是对功耗的高需求。为了解决功耗需求和产品工作时间之间的矛盾，兼顾产品尺寸以及产品外观设计，双电池并联应用日益增多。

双电池并联能够有效提高续航电量，但也存在某些致命问题。在传统双电池并联电路设计中，两个电池的初始电压需相同或近似相同，为了满足两电池初始电压需相同或近似相同的条件，需要对电池进行筛选配对，然而筛选过程中难免疏漏，严重影响电池运行，导致电池供电续航能力产生较大的波动，严重时可导致电池工作异常，损耗过快。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种多电池并联充放电控制电路，提高了电池的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种多电池并联充放电控制电路，包括控制单元、充电管理单元、至少两个电池、以及每个所述的电池对应的电路保护单元、开关电路、差分放大器；每个电路保护单元的负极输入端连接对应电池的负极，每个电路保护单元的负极输出端通过对应开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端与控制单元连接，控制单元控制开关电路的开关通路的通断；在相邻两个电池的负极之间串联有放电电阻；所述差分放大器的其中一个输入端连接对应电池的正极，另一个输入端连接对应电池的负极，所述差分放大器的输出端连接控制单元；所述控制单元与充电管理单元连接，所述充电管理单元的充电端连接每个电池的正极，所述充电管理单元的接地端连接地；所述多个电池的正极连接在一起，形成供电端，为用电负载供电。

进一步的，所述电路还包括总差分放大器，所述总差分放大器的其中一个输入端连接所述供电端，所述总差分放大器的另一个输入端接地，所述总差分放大器的输出端连接控制单元。

又进一步的，每个所述的开关电路均包括两个NMOS管，所述两个NMOS管的栅极均连接所述控制单元，所述两个NMOS管的漏极连接在一起，其中一个NMOS管的源极连接对应电路保护单元的负极输出端，另一个NMOS管的源极接地。

更进一步的，每个所述的差分放大器的同相输入端连接对应电池的正极，反相输入端连接对应电池的负极。

再进一步的，所述总差分放大器的同相输入端连接所述供电端，反相输入端接地。

优选的，所述的电池设置有两个。

基于上述多电池并联充放电控制电路的结构设计，本实用新型还提出了一种采用所述多电池并联充放电控制电路设计的电子产品，包括所述的多电池并联充放电控制电路，所述多电池并联充放电控制电路包括控制单元、充电管理单元、至少两个电池、以及每个所述的电池对应的电路保护单元、开关电路、差分放大器；每个电路保护单元的负极输入端连接对应电池的负极，每个电路保护单元的负极输出端通过对应开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端与控制单元连接，控制单元控制开关电路的开关通路的通断；在相邻两个电池的负极之间串联有放电电阻；所述差分放大器的其中一个输入端连接对应电池的正极，另一个输入端连接对应电池的负极，所述差分放大器的输出端连接控制单元；所述控制单元与充电管理单元连接，所述充电管理单元的充电端连接每个电池的正极，所述充电管理单元的接地端连接地；所述多个电池的正极连接在一起，形成供电端，为用电负载供电。

进一步的，所述电子产品为耳机或手环。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的多电池并联充放电控制电路及电子产品，通过差分放大器获知电池电压，实现对电池电压的监控；通过放电电阻实现电池之间的安全自均衡放电，实现电池之间的电压均衡，提高电池运行的安全性和可靠性，保证电池正常运行。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的多电池并联充放电控制电路的一种实施例的电路原理图；

图2是本实用新型所提出的多电池并联充放电控制电路的又一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例的多电池并联充放电控制电路主要包括控制单元、充电管理单元、至少两个电池、以及每个所述的电池对应的电路保护单元、开关电路、差分放大器等，参见图1所示，每个电路保护单元的供电端连接对应电池的正极，每个电路保护单元的负极输入端连接对应电池的负极，每个电路保护单元的负极输出端通过对应开关电路的开关通路接地，开关电路的控制端与控制单元连接，控制单元控制每个开关电路的开关通路的通断；在相邻两个电池的负极之间串联有放电电阻；差分放大器的其中一个输入端连接对应电池的正极，另一个输入端连接对应电池的负极，差分放大器的输出端连接控制单元；控制单元与充电管理单元连接，与充电管理单元进行通信；充电管理单元的充电端连接每个电池的正极，充电管理单元的接地端连接地，充电管理单元为每个电池充电；多个电池的正极连接在一起，形成供电端，该供电端连接用电负载的电源正极端子，用电负载的电源负极端子接地，该供电端为用电负载供电；即多个电池并联，共同为用电负载供电。

差分放大器的两个输入端分别连接对应电池的正负极，差分放大器的输出端生成放大电压信号，输出给控制单元，控制单元根据接收到的放大电压信号获知相应电池的供电电压以及工作状态，实现对电池工作状态的监控；控制单元将电池的工作状态信息发送给充电管理单元。控制单元根据接收到的差分放大器传输的放大电压信号，生成控制信号，发送给相应开关电路，控制相应开关电路的通断，从而控制相应电池的工作。

电池放电时，控制单元控制对应的开关电路导通，电池为用电负载供电。电流回路为：电池正极→供电端→用电负载→开关电路→电路保护单元→电池负极。

电池充电时，控制单元控制对应的开关电路导通，控制充电管理单元给该电池充电，电流回路为：充电管理单元的充电端→电池正极→电池负极→电路保护单元→开关电路→充电管理单元的接地端。

当多个电池的电压不均衡时，通过放电电阻进行电压均衡放电，电压均衡后，放电电阻上不再有电流流过，不会消耗过多电量。例如，在电池不充电也不放电（对应开关电路关断）时，电池之间通过放电电阻实现电压均衡。放电电阻的作用是缓慢安全地实现电池之间的均衡放电，最终达到电压平衡。

因此，本实施例的多电池并联充放电控制电路，通过差分放大器获知电池电压，实现对电池电压以及工作状态的监控；通过放电电阻实现电池之间的安全自均衡放电，实现电池之间的电压均衡，提高电池运行的安全性和可靠性，保证电池正常运行，保证电池的供电续航能力。

本实施例的多电池并联充放电控制电路，实现了对各个电池工作状态的监控，对电池进行充放电管理维护，通过放电电阻实现安全的自均衡放电，免除了电池筛选作业，节约了成本，提高电池运行的可靠性。

在本实施例中， 多电池并联充放电控制电路还包括总差分放大器，总差分放大器的其中一个输入端连接所述多个电池的正极连接点（即供电端）；总差分放大器的另一个输入端接地，总差分放大器的输出端连接控制单元。通过设置总差分放大器，便于获知供电端的电压（即多个电池并联后的供电电压），实现对用电负载用电电压的监控。

在本实施例中，每个差分放大器的同相输入端连接对应电池的正极，反相输入端连接对应电池的负极，便于差分放大器输出电压的计算。

在本实施例中，总差分放大器的同相输入端连接所述多个电池的正极连接点（即供电端），反相输入端接地，便于总差分放大器输出电压的计算。

在本实施例中，每个开关电路均包括两个NMOS管，两个NMOS管的栅极均连接控制单元，两个NMOS管的漏极连接在一起，其中一个NMOS管的源极连接对应电路保护单元的负极输出端，另一个NMOS管的源极接地。选用NMOS管，成本低、便于控制、性能稳定。

在本实施例中，电池设置有两个，即，相对应的，电路保护单元、开关电路、差分放大器也设置有两个。在电路中包括两个电池，既满足对续航能力的要求，又避免电池过多控制复杂。

下面，以电路中包括两个电池为例，对多电池并联充放电控制电路的具体工作原理进行说明。

多电池并联充放电控制电路包括控制单元、充电管理单元、两个电池BAT_1和BAT_2，对应的两个电路保护单元PCM_1、PCM_2、两个开关电路Q_1、Q_2、差分放大器1、差分放大器2、总差分放大器N+1，参见图2所示，Q_1包括两个NMOS管：NMOS_1、NMOS_2；Q_2包括两个NMOS管：NMOS_3、NMOS_4。

PCM_1的负极输入端连接BAT_1的负极，PCM_1的负极输出端连接NMOS_1的源极，NMOS_1的漏极连接NMOS_2的漏极，NMOS_2的源极接地，NMOS_1和NMOS_2的栅极均连接控制单元。

PCM_2的负极输入端连接BAT_2的负极，PCM_2的负极输出端连接NMOS_4的源极，NMOS_4的漏极连接NMOS_3的漏极，NMOS_3的源极接地，NMOS_3和NMOS_4的栅极均连接控制单元。

在BAT_1的负极和BAT_2的负极之间串联有放电电阻R_1。

差分放大器1的同相输入端连接BAT_1的正极，反相输入端连接BAT_1的负极，输出端输出放大电压信号VOUT_1给控制单元，控制单元根据接收到的放大电压信号获知BAT_1的供电电压，实现对电池BAT_1工作状态的监控。控制单元根据接收到的放大电压信号VOUT_1生成控制信号Drive_1，发送至NMOS_1和NMOS_2的栅极，控制NMOS_1和NMOS_2的通断。

差分放大器2的同相输入端连接BAT_2的正极，反相输入端连接BAT_2的负极，输出端输出放大电压信号VOUT_2给控制单元，控制单元根据接收到的放大电压信号获知BAT_2的供电电压，实现对电池BAT_2工作状态的监控。控制单元根据接收到的放大电压信号VOUT_2生成控制信号Drive_2，发送至NMOS_3和NMOS_4的栅极，控制NMOS_3和NMOS_4的通断。

总差分放大器N+1的同相输入端连接两个电池的正极连接点（即供电端），反相输入端接地，输出端输出放大电压信号VOUT_N+1给控制单元，控制单元根据接收到的放大电压信号获知两个电池并联后的电压，实现对用电负载用电电压的监控。

电池BAT_1放电时，控制单元控制NMOS_1和NMOS_2导通，电流回路为：电池BAT_1正极→供电端→用电负载→NMOS_2→NMOS_1 →PCM_1→电池BAT_1负极。

电池BAT_2放电时，控制单元控制NMOS_3和NMOS_4导通，电流回路为：电池BAT_2正极→供电端→用电负载→NMOS_3→NMOS_4→PCM_2→电池BAT_2负极。

电池BAT_1充电时，控制单元控制NMOS_1和NMOS_2导通，控制充电管理单元给该电池BAT_1充电，电流回路为：充电管理单元的充电端→电池BAT_1正极→电池BAT_1负极→PCM_1→NMOS_1→NMOS_2→充电管理单元的接地端。

电池BAT_2充电时，控制单元控制NMOS_3和NMOS_4导通，控制充电管理单元给该电池BAT_2充电，电流回路为：充电管理单元的充电端→电池BAT_2正极→电池BAT_2负极→PCM_2→NMOS_4→NMOS_3→充电管理单元的接地端。

电池BAT_1和BAT_2电压不均衡时，两个电池通过电阻R_1进行电压均衡放电。假设在不放电也不充电时，Q_1和Q_2均关断，BAT_1的电压大于BAT_2的电压，自均衡放电回路为：BAT_1的正极→BAT_2的正极→BAT_2的负极→放电电阻R_1→BAT_1的负极；通过放电电阻R_1实现两个电池之间的自均衡放电，安全可靠，直至达到电压均衡，放电电阻R上不再有电流流过。

基于上述多电池并联充放电控制电路的设计，本实施例还提出了一种电子产品，包括所述的多电池并联充放电控制电路和用电负载。

通过在电子产品中设计所述的多电池并联充放电控制电路，提高了电池运行的安全性和可靠性，保证电池正常运行，进而保证电子产品的安全运行。

所述电子产品为耳机、手环等穿戴产品。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。