專利名稱：一種電池保護(hù)電路及其充電功率開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的制作方法
一種電池保護(hù)電路及其充電功率開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生電路方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的改進(jìn)。背景技術(shù)：
如圖I所示，現(xiàn)有的鋰電池在充電時(shí)，通常會(huì)設(shè)置一塊充電保護(hù)芯片，用來根據(jù)電池的充放電狀態(tài)控制什么時(shí)候?qū)︿囯姵剡M(jìn)行充電，什么時(shí)候禁止對鋰電池充電，以實(shí)現(xiàn)對電池的保護(hù)。
圖I示出了一種電池保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖I所示，所述電池保護(hù)系統(tǒng)包括電池電芯Bat、電阻R1、電容Cl、電池保護(hù)電路110、電阻R2、充電功率開關(guān)130和放電功率開關(guān)120。電阻Rl和電容Cl串聯(lián)于電池電芯Bat的正極B+和負(fù)極B-之間，充電功率開關(guān)和放電功率開關(guān)串聯(lián)于電池電芯的負(fù)極B-和電池的負(fù)極P-之間，電池電芯Bat的正極B+直接與電池的正極P+之間。
所述放電功率開關(guān)包括NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)場效應(yīng)晶體管MNl和寄生于其體內(nèi)的二極管D1。所述充電功率開關(guān)包括NMOS場效應(yīng)晶體管MN2和寄生于其體內(nèi)的二極管D2。NMOS晶體管MNl的漏極和NMOS晶體管MN2的漏極相連，NMOS 晶體管麗I的源極與電池電芯的負(fù)極B-相連，NMOS晶體管麗2的源極與電池的負(fù)極P-相連。
所述電池保護(hù)電路110包括三個(gè)連接端(或稱為檢測端)和兩個(gè)控制端，三個(gè)連接端分別為電池電芯正極B+連接端VDD，電池電芯負(fù)極B-連接端VSS和電池負(fù)極P-連接端VM，兩個(gè)控制端分別為充電控制端COUT和放電控制端D0UT。其中連接端VDD連接于電阻Rl和電容Cl之間，連接端VSS與電池電芯的負(fù)極B-相連，連接端VM通過電阻R2連接于電池的負(fù)極P-，充電控制端COUT與充電功率開關(guān)130的控制端相連，即NMOS晶體管麗2 的柵極，放電控制端DOUT與放電功率開關(guān)120的控制端相連，即NMOS晶體管麗I的柵極。
所述電池保護(hù)電路110可以對電池電芯Bat進(jìn)行充電保護(hù)和放電保護(hù)。在進(jìn)行正常充電時(shí)，所述電池保護(hù)電路Iio控制NMOS晶體管麗2導(dǎo)通，NMOS晶體管麗I截止，充電電流從NMOS晶體管麗I的體二極管Dl流到NMOS晶體管麗2。在充電發(fā)生異常(比如充電過流和充電過壓)時(shí)，所述電池保護(hù)電路110控制NMOS晶體管麗2截止，從而切斷了充電過程。在進(jìn)行正常放電時(shí)，所述電池保護(hù)電路110控制NMOS晶體管MN2截止，NMOS晶體管麗I導(dǎo)通，放電電流從NMOS晶體管麗2的體二極管D2流到NMOS晶體管麗I。在放電發(fā)生異常(比如放電過流和放電過壓)時(shí)，所述電池保護(hù)電路110控制NMOS晶體管麗I截止， 從而切斷了放電過程。
所述電池保護(hù)電路110通過連接端VM和VSS之間的壓差來判斷是否放電過流，如果差壓超過預(yù)定電壓閾值，則認(rèn)為放電電流超過預(yù)定電流閾值，則啟動(dòng)放電過流保護(hù)功能， 將放電控制端DOUT下拉至電池電芯的負(fù)極B-電位，禁止所述放電功率開關(guān)120進(jìn)行放電。
現(xiàn)有的電池保護(hù)電路中，芯片通過COUT管腳控制充電開關(guān)管MN2的導(dǎo)通和截止，當(dāng)保護(hù)芯片允許對電池充電時(shí)，芯片拉高COUT電平到接近VDD電位，晶體管麗2導(dǎo)通；當(dāng)保護(hù)芯片禁止對電池充電時(shí)，芯片拉低COUT到接近VM，晶體管麗2截止。
現(xiàn)有的控制Cout輸出的電路是采用兩個(gè)晶體管分別控制Cout電路的上拉和下拉，上拉Cout時(shí)，通過控制信號(hào)控制上拉晶體管導(dǎo)通，使Cout的輸出為接近VDD，下拉Cout 時(shí)，通過控制信號(hào)控制下拉晶體管導(dǎo)通，使Cout的輸出為接近VM?，F(xiàn)有的這種充電開關(guān)管的控制信號(hào)產(chǎn)生電路，控制Cout上拉和下拉時(shí)需要分別產(chǎn)生兩個(gè)控制信號(hào)以分別控制上拉晶體管和下拉晶體管。而當(dāng)上拉晶體管導(dǎo)通工作時(shí)，下拉晶體管必須截止，此時(shí)下拉晶體管的源漏極之間的電壓差非常大，所以下拉晶體管必須采用特殊結(jié)構(gòu)的高壓晶體管，增加特殊結(jié)構(gòu)的高壓晶體管會(huì)增加電路的復(fù)雜度，并且會(huì)增加芯片成本，而且下拉晶體管截止時(shí)，下拉晶體管的控制信號(hào)也必須低至VM電位，這對下拉晶體管的控制信號(hào)的產(chǎn)生電路也提出了更高的要求。
因此，有必要對現(xiàn)有的這種充電開關(guān)管的控制信號(hào)產(chǎn)生電路進(jìn)行改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)充電功率開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的電池保護(hù)電路。
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單的電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生電路。
為達(dá)成前述目的，本發(fā)明一種電池保護(hù)電路，其包括電池保護(hù)控制電路、由電池保護(hù)控制電路控制對電池電芯進(jìn)行充電的充電功率開關(guān)和由電池保護(hù)控制電路控制對電池電芯進(jìn)行放電的放電功率開關(guān)，所述電池保護(hù)控制電路包括控制所述充電功率開關(guān)的控制信號(hào)產(chǎn)生電路，所述控制信號(hào)產(chǎn)生電路包括產(chǎn)生控制信號(hào)的控制器、串聯(lián)于第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的開關(guān)器件和限流電阻，其中該開關(guān)器件的控制端連接于控制器的輸出端， 開關(guān)器件與限流電阻的連接節(jié)點(diǎn)作為電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端，第一節(jié)點(diǎn)的電平為高電平，第二節(jié)點(diǎn)的電平為低電平。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述充電功率開關(guān)包括充電開關(guān)管和寄生于其體內(nèi)的二極管。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述充電開關(guān)管為場效應(yīng)晶體管或結(jié)型晶體管。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述充電開關(guān)管為NMOS場效應(yīng)晶體管。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述開關(guān)器件為PMOS晶體管，開關(guān)器件的源極連接于高電平，開關(guān)器件的柵極連接于控制器的輸出端，接受控制信號(hào)，開關(guān)器件的漏極作為充電開關(guān)管控制信號(hào)的輸出端，限流電阻串聯(lián)于充電開關(guān)管控制信號(hào)的輸出端與低電平之間， 允許充電時(shí)，所述控制器輸出控制信號(hào)使開關(guān)器件導(dǎo)通，電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端輸出控制信號(hào)使充電功率開關(guān)導(dǎo)通，禁止充電時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)使開關(guān)器件截止，所述電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端輸出控制信號(hào)使充電功率開關(guān)關(guān)斷。
為達(dá)成前述另一目的，本發(fā)明一種電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生電路，其包括產(chǎn)生控制信號(hào)的控制器、串聯(lián)于第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的開關(guān)器件和限流電阻，其中該開關(guān)器件的控制端連接于控制器的輸出端，開關(guān)器件與限流電阻的連接節(jié)點(diǎn)作為電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端，第一節(jié)點(diǎn)的電平為高電平，第二節(jié)點(diǎn)的電平為低電平。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述開關(guān)器件為PMOS晶體管，開關(guān)器件的源極連接于高電平，開關(guān)器件的柵極連接于控制器的輸出端，接受控制信號(hào)，開關(guān)器件的漏極作為充電開關(guān)管控制信號(hào)的輸出端，限流電阻串聯(lián)于充電開關(guān)管控制信號(hào)的輸出端與低電平之間， 允許充電時(shí)，所述控制器輸出控制信號(hào)使開關(guān)器件導(dǎo)通，其輸出端輸出高電平，禁止充電時(shí)，所述控制器輸出控制信號(hào)使開關(guān)器件導(dǎo)通，其輸出端輸出低電平。
本發(fā)明的充電開關(guān)管的控制信號(hào)產(chǎn)生電路，其使用一個(gè)上拉晶體管和純電阻器作為充電開關(guān)管控制信號(hào)COUT的產(chǎn)生電路，在允許充電時(shí)，通過控制上拉晶體管導(dǎo)通，使充電開關(guān)管控制信號(hào)輸出端COUT輸出高電平,在禁止充電時(shí),通過電阻器作為充電開關(guān)管控制信號(hào)輸出端COUT的放電通路，使充電開關(guān)管控制信號(hào)輸出端輸出低電平，整個(gè)控制信號(hào)產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)簡單，只需要控制一個(gè)晶體管，產(chǎn)品成本低。
圖I是電池保護(hù)電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的電池保護(hù)電路的充電開關(guān)管控制信號(hào)產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。
請結(jié)合圖I所示，本發(fā)明的電池保護(hù)系統(tǒng)包括電池電芯Bat、電阻R1、電容Cl、電池保護(hù)電路110、電阻R2、充電功率開關(guān)130和放電功率開關(guān)120。電阻Rl和電容Cl串聯(lián)于電池電芯Bat的正極B+和負(fù)極B-之間，充電功率開關(guān)和放電功率開關(guān)串聯(lián)于電池電芯的負(fù)極B-和電池的負(fù)極P-之間，電池電芯Bat的正極B+直接與電池的正極P+之間。
所述充電功率開關(guān)包括充電開關(guān)管Q2和寄生于其體內(nèi)的二極管D2。其中在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述充電開關(guān)管Q2為一個(gè)NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor)場效應(yīng)晶體管MN2。所述放電功率開關(guān)包括放電開關(guān)管Ql和寄生于其體內(nèi)的二極管Dl，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述放電開關(guān)管Ql為NMOS場效應(yīng)晶體管MNl。 NMOS晶體管麗I的漏極和NMOS晶體管麗2的漏極相連，NMOS晶體管麗I的源極與電池電芯的負(fù)極B-相連，NMOS晶體管麗2的源極與電池的負(fù)極P-相連。
所述電池保護(hù)電路110包括三個(gè)連接端(或稱為檢測端)和兩個(gè)控制端，三個(gè)連接端分別為電池電芯正極B+連接端VDD，電池電芯負(fù)極B-連接端VSS和電池負(fù)極P-連接端VM，兩個(gè)控制端分別為充電控制端COUT和放電控制端D0UT。其中連接端VDD連接于電阻Rl和電容Cl之間，連接端VSS與電池電芯的負(fù)極B-相連，連接端VM通過電阻R2連接于電池的負(fù)極P-，充電控制端COUT與充電功率開關(guān)130的控制端相連，即NMOS晶體管麗2 的柵極，放電控制端DOUT與放電功率開關(guān)120的控制端相連，即NMOS晶體管麗I的柵極。
所述電池保護(hù)電路110可以對電池電芯Bat進(jìn)行充電保護(hù)和放電保護(hù)。在進(jìn)行正常充電時(shí)，所述電池保護(hù)電路Iio控制NMOS晶體管麗2導(dǎo)通，NMOS晶體管麗I截止，充電電流從NMOS晶體管麗I的體二極管Dl流到NMOS晶體管麗2。在充電發(fā)生異常(比如充電過流和充電過壓)時(shí)，所述電池保護(hù)電路110控制NMOS晶體管麗2截止，從而切斷了充電過程。在進(jìn)行正常放電時(shí)，所述電池保護(hù)電路110控制NMOS晶體管MN2截止，NMOS晶體管麗I導(dǎo)通，放電電流從NMOS晶體管麗2的體二極管D2流到NMOS晶體管麗I。在放電發(fā)生異常(比如放電過流和放電過壓)時(shí)，所述電池保護(hù)電路110控制NMOS晶體管麗I截止， 從而切斷了放電過程。
所述電池保護(hù)電路110通過連接端VM和VSS之間的壓差來判斷是否放電過流，如果差壓超過預(yù)定電壓閾值，則認(rèn)為放電電流超過預(yù)定電流閾值，則啟動(dòng)放電過流保護(hù)功能， 將放電控制端DOUT下拉至電池電芯的負(fù)極B-電位，禁止所述放電功率開關(guān)120進(jìn)行放電。
請參閱圖2所示，其顯示本發(fā)明的電池保護(hù)電路中充電開關(guān)管控制信號(hào)產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的電池保護(hù)電路中充電開關(guān)管控制信號(hào)電路包括產(chǎn)生控制信號(hào)的控制器21、開關(guān)器件MPl和限流電阻R0，其中在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)器件MPl為PMOS晶體管，晶體管MPl的源極連接于電源VDD，晶體管MPl的柵極連接于控制器的輸出端，接受控制信號(hào)S，晶體管的漏極作為COUT的輸出端，限流電阻RO串聯(lián)于 COUT輸出端與VM之間。
電池保護(hù)電路通過COUT控制端控制充電開關(guān)管MN2的導(dǎo)通和截止，當(dāng)保護(hù)電路允許對電池充電時(shí)，充電開關(guān)管控制信號(hào)產(chǎn)生電路的控制器21輸出控制信號(hào)S，此時(shí)開關(guān)器件MPl導(dǎo)通，此時(shí)COUT的輸出電位為(VDD-VM)RO/(R0+RMP1)，通過增加流過COUT到VM之間電阻的電流使COUT輸出高電平，COUT輸出高電平，則充電開關(guān)管Q2導(dǎo)通，電池保護(hù)電路允許對電池進(jìn)行充電。
當(dāng)保護(hù)電路禁止對電池充電時(shí)，充電開關(guān)管控制信號(hào)產(chǎn)生電路的開關(guān)器件關(guān)斷， 此時(shí)COUT的輸出端通過COUT與VM之間的電阻期間下拉COUT電位，COUT輸出低電平，則充電開關(guān)管Q2截止。電池保護(hù)電路禁止對電池進(jìn)行充電。
本發(fā)明的充電開關(guān)管的控制信號(hào)產(chǎn)生電路，其使用一個(gè)開關(guān)器件和純電阻器作為充電開關(guān)管控制信號(hào)COUT的產(chǎn)生電路，在允許充電時(shí)，通過控制開關(guān)器件導(dǎo)通，使充電開關(guān)管控制信號(hào)輸出端COUT輸出高電平，在禁止充電時(shí)，通過電阻器作為充電開關(guān)管控制信號(hào)輸出端COUT的放電通路，使充電開關(guān)管控制信號(hào)輸出端輸出低電平，整個(gè)控制信號(hào)產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)簡單，只需要控制一個(gè)晶體管，產(chǎn)品成本低。
上述說明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
所做的任何改動(dòng)均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。 相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求
1.一種電池保護(hù)電路，其包括電池保護(hù)控制電路、由電池保護(hù)控制電路控制對電池電芯進(jìn)行充電的充電功率開關(guān)和由電池保護(hù)控制電路控制對電池電芯進(jìn)行放電的放電功率開關(guān)，所述電池保護(hù)控制電路包括控制所述充電功率開關(guān)的控制信號(hào)產(chǎn)生電路，所述控制信號(hào)產(chǎn)生電路包括產(chǎn)生控制信號(hào)的控制器、串聯(lián)于第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的開關(guān)器件和限流電阻，其中該開關(guān)器件的控制端連接于控制器的輸出端，開關(guān)器件與限流電阻的連接節(jié)點(diǎn)作為電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端，第一節(jié)點(diǎn)的電平為高電平，第二節(jié)點(diǎn)的電平為低電平。
2.如權(quán)利要求I所述的電池保護(hù)電路，其特征在于所述充電功率開關(guān)包括充電開關(guān)管和寄生于其體內(nèi)的二極管。
3.如權(quán)利要求2所述的電池保護(hù)電路，其特征在于所述充電開關(guān)管為場效應(yīng)晶體管或結(jié)型晶體管。
4.如權(quán)利要求3所述的電池保護(hù)電路，其特征在于所述充電開關(guān)管為NMOS場效應(yīng)晶體管。
5.如權(quán)利要求I所述的電池保護(hù)電路，其特征在于所述開關(guān)器件為PMOS晶體管，開關(guān)器件的源極連接于高電平，開關(guān)器件的柵極連接于控制器的輸出端，接受控制信號(hào)，開關(guān)器件的漏極作為充電開關(guān)管控制信號(hào)的輸出端，限流電阻串聯(lián)于充電開關(guān)管控制信號(hào)的輸出端與低電平之間，允許充電時(shí)，所述控制器輸出控制信號(hào)使開關(guān)器件導(dǎo)通，電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端輸出控制信號(hào)使充電功率開關(guān)導(dǎo)通，禁止充電時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)使開關(guān)器件截止，所述電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端輸出控制信號(hào)使充電功率開關(guān)關(guān)斷。
6.一種電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生電路，其包括產(chǎn)生控制信號(hào)的控制器、串聯(lián)于第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的開關(guān)器件和限流電阻，其中該開關(guān)器件的控制端連接于控制器的輸出端，開關(guān)器件與限流電阻的連接節(jié)點(diǎn)作為電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端，第一節(jié)點(diǎn)的電平為高電平，第二節(jié)點(diǎn)的電平為低電平。
7.如權(quán)利要求6所述的電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述開關(guān)器件為PMOS晶體管，開關(guān)器件的源極連接于高電平，開關(guān)器件的柵極連接于控制器的輸出端，接受控制信號(hào)，開關(guān)器件的漏極作為充電開關(guān)管控制信號(hào)的輸出端，限流電阻串聯(lián)于充電開關(guān)管控制信號(hào)的輸出端與低電平之間，允許充電時(shí)，所述控制器輸出控制信號(hào)使開關(guān)器件導(dǎo)通，其輸出端輸出高電平，禁止充電時(shí)，所述控制器輸出控制信號(hào)使開關(guān)器件導(dǎo)通，其輸出端輸出低電平。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改進(jìn)充電功率開關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的電池保護(hù)電路，所述控制信號(hào)產(chǎn)生電路包括產(chǎn)生控制信號(hào)的控制器、開關(guān)器件和限流電阻，其中開關(guān)器件包括三端，其控制端連接于控制器的輸出端，一端連接于高電平，另一端連接于限流電阻的一端，限流電阻的另一端連接低電平，開關(guān)器件與限流電阻的連接節(jié)點(diǎn)作為電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端，允許充電時(shí)，所述控制器輸出控制信號(hào)使開關(guān)器件導(dǎo)通，電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端輸出控制信號(hào)使充電功率開關(guān)導(dǎo)通，禁止充電時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)使開關(guān)器件截止，所述電池保護(hù)電路中充電功率開關(guān)控制信號(hào)的輸出端輸出控制信號(hào)使充電功率開關(guān)關(guān)斷。
文檔編號(hào)H02H7/18GK102983557SQ201210484658
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者尹航, 田文博, 李展, 王釗 申請人:無錫中星微電子有限公司