专利名称：锂电池充电器控制集成电路及其极性切换开关控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锂电池充电器控制集成电路及其极性切换开关控制 电路。
背景技术：
目前在移动电话等电子产品上普遍使用可反复充电的锂离子电池作为供 电电源，这种锂离子电池需要采用充电器进行充电。目前锂电池充电器大都
采用各种各样的专用控制集成电路(IC)和各种采样电路。目前还出现了可
自动识别电池极性并对电池进行充电的锂电池充电器。这种可自动识别电池 极性的充电器需要有极性切换开关，此切换开关可由双极分立器件组成，也
可由MOSFET组成，但不管是哪一种切换开关，都要有控制切换的电路，目 前大多数采用双极分立器件组成切换开关，其它控制电路仍在开发中，尤其 是集成CMOS开关的控制电路。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种控制 简单直接、集成CMOS开关的锂电池充电器控制集成电路的极性切换开关控 制电路。
另外，本实用新型还提供一种采用该极性切换开关控制电路的锂电池充 电器控制集成电路。
本实用新型锂电池充电器控制集成电路的极性切换开关控制电路所采用 的技术方案是本实用新型锂电池充电器控制集成电路的极性切换开关控制电路包括锂电池正极端口、负极端口、电源输入端、比较器、第一反相器、第二反相器、第一P—MOSFET、第二P—MOSFET、第三P—MOSFET、第 四P—MOSFET、第一N—M0SFET、第二N—MOSFET、第三N_MOSFET、 第四N—MOSFET、第五N—M0SFET，所述第一 P—MOSFET、所述第二 P— MOSFET的源极分别与所述电源输入端相连接，所述第四N—MOSFET、所 述第五N — MOSFET的源极分别接地，所述正极端口与所述第三N — MOSFET的栅极、所述第五N—MOSFET的漏极、所述第二 P—MOSFET的 漏极、所述比较器的同相输入端相连接，所述负极端口与所述第一 N — MOSFET的栅极、所述第二 N—MOSFET的栅极、所述第四N—MOSFET的 漏极、所述第一 P—MOSFET的漏极、所述比较器的反相输入端相连接，所 述第一反相器的输入、输出端分别与所述比较器的输出端、所述第二反相器 的输入端相连接，所述第一 N—MOSFET的源极、漏极分别与所述正极端口 及所述第一反相器的输入端相连接，所述第二N—MOSFET的源极、漏极分 别与所述正极端口及所述第四N—MOSFET的栅极相连接，所述第三N— MOSFET的源极、漏极分别与所述负极端口及所述第五N—MOSFET的栅极 相连接，所述第三P—MOSFET的栅极、所述第四P—MOSFET的栅极分别 与所述第一反相器的输出端、所述第二反相器的输出端相连接，所述第三P— MOSFET的源极、漏极分别与所述第一 P—MOSFET的栅极、所述第四N— MOSFET的栅极相连接，所述第四P—MOSFET的源极、漏极分别与所述第 二 P—MOSFET的栅极、所述第五N—MOSFET的栅极相连接。本实用新型锂电池充电器控制集成电路所采用的技术方案是本实用新 型锂电池充电器控制集成电路包括极性切换开关控制电路，所述极性切换开 关控制电路包括锂电池正极端口、负极端口、电源输入端、比较器、第一反 相器、第二反相器、第一 P—MOSFET、第二 P—MOSFET、第三P—MOSFET、 第四P—MOSFET、第一N—MOSFET、第二N—MOSFET、第三N—MOSFET、 第四N—MOSFET、第五N—MOSFET，所述第一 P—MOSFET、所述第二 P—MOSFET的源极分别与所述电源输入端相连接，所述第四N-MOSFET、所 述第五N — MOSFET的源极分别接地，所述正极端口与所述第三N_ MOSFET的栅极、所述第五N—MOSFET的漏极、所述第二 P—MOSFET的 漏极、所述比较器的同相输入端相连接，所述负极端口与所述第一 N_ MOSFET的栅极、所述第二 N—MOSFET的栅极、所述第四N—MOSFET的 漏极、所述第一 P—MOSFET的漏极、所述比较器的反相输入端相连接，所 述第一反相器的输入、输出端分别与所述比较器的输出端、所述第二反相器 的输入端相连接，所述第一N—MOSFET的源极、漏极分别与所述正极端口 及所述第一反相器的输入端相连接，所述第二N—MOSFET的源极、漏极分 别与所述正极端口及所述第四N—MOSFET的栅极相连接，所述第三N— MOSFET的源极、漏极分别与所述负极端口及所述第五N—MOSFET的栅极 相连接，所述第三P—MOSFET的栅极、所述第四P—MOSFET的栅极分别 与所述第一反相器的输出端、所述第二反相器的输出端相连接，所述第三P— MOSFET的源极、漏极分别与所述第一 P—MOSFET的栅极、所述第四N— MOSFET的栅极相连接，所述第四P—MOSFET的源极、漏极分别与所述第 二 P—MOSFET的栅极、所述第五N—MOSFET的栅极相连接。本实用新型的有益效果是由于本实用新型所述极性切换开关控制电路 包括锂电池正极端口、负极端口、电源输入端、比较器、第一反相器、第二 反相器、第一P—MOSFET、第二P—MOSFET、第三P—MOSFET、第四P— MOSFET、第一N—MOSFET、第二N—MOSFET、第三N—MOSFET、第四 N—MOSFET、第五N—MOSFET，所述第一 P —MOSFET、所述第二 P — MOSFET的源极分别与所述电源输入端相连接，所述第四N—MOSFET、所 述第五N — MOSFET的源极分别接地，所述正极端口与所述第三N — MOSFET的栅极、所述第五N—MOSFET的漏极、所述第二 P—MOSFET的 漏极、所述比较器的同相输入端相连接，所述负极端口与所述第一 N_ MOSFET的栅极、所述第二 N—MOSFET的栅极、所述第四N—MOSFET的漏极、所述第一 P—MOSFET的漏极、所述比较器的反相输入端相连接，所 述第一反相器的输入、输出端分别与所述比较器的输出端、所述第二反相器 的输入端相连接，所述第一N—MOSFET的源极、漏极分别与所述正极端口 及所述第一反相器的输入端相连接，所述第二N—MOSFET的源极、漏极分 别与所述正极端口及所述第四N—MOSFET的栅极相连接，所述第三N— MOSFET的源极、漏极分别与所述负极端口及所述第五N—MOSFET的栅极 相连接，所述第三P—MOSFET的栅极、所述第四P—MOSFET的栅极分别 与所述第-一反相器的输出端、所述第二反相器的输出端相连接，所述第三P — MOSFET的源极、漏极分别与所述第一P—MOSFET的栅极、所述第四N— MOSFET的栅极相连接，所述第四P—MOSFET的源极、漏极分别与所述第 二P—MOSFET的栅极、所述第五N—MOSFET的栅极相连接，本电路利用 了比较器及N—MOSFET的开关特性，当本电路的所述电源输入端加上电压 后，电池连接到所述正极端口、所述负极端口，通过所述比较器判断所述正 极端口、所述负极端口哪一端电压高、哪一端电压低来使所述第四N — MOSFET和所述第二 P—MOSFET或所述第五N—MOSFET和所述第一 P— MOSFET导通或关断，从而使所述正极端口、所述负极端口的电压极性与所 连接的电池极性相同；当本电路所述电源输入端未加上电压时，电池连接到 所述正极端口、所述负极端口，则电池电压会通过所述第一P—MOSFET或 所述第二 P—MOSFET的寄生二极管(虚线连接部分)加到本电路的所述电 源输入端，此时实际的最低电压点为电池的负极；当所述正极端口接电池正 极时，则所述第三N—MOSFET导通，使所述第五N—MOSFET的栅极接到 所述负极端口上，即电池负极，从而使所述第三N—MOSFET截止，再通过 IC内部电路，使所述第四N—MOSFET和所述第二 P—MOSFET导通同时所 述第五N—MOSFET和所述第一 P—MOSFET截止，因而通过所述第四N— MOSFET将IC的接地端与所述负极端口连接；当所述负极端口接电池正极 时，则所述第一 N—MOSFET、所述第二 N—MOSFET导通，使所述第四N—MOSFET的栅极接到电池负极即所述正极端口 ，使所述第四N—MOSFET和 所述第二 P — MOSFET截止同时所述第五N — MOSFET和所述第一 P — MOSFET导通；通过上述过程可知，本电路接上电池后，不管所述正极端口、 所述负极端口接电池正极或负极，本电路都处于正常的等待充电状态，故本 实用新型集成了 CMOS开关且简单直接地实现了电池的极性识别控制。
图1是本实用新型锂电池充电器控制集成电路的极性切换开关控制电路 的电路原理图；图2是本实用新型锂电池充电器控制集成电路的电路原理图；图3是本实用新型锂电池充电器控制集成电路的一个应用连接示意图。
具体实施方式
如图l、图2、图3所示，本实用新型的锂电池充电器控制集成电路包括 电压采样电阻网络l、充电指示控制电路2、短路保护电路3、极性切换开关 控制电路4及恒流恒压控制电路，所述极性切换开关控制电路4包括锂电池 正极端口BT+、负极端口BT—、电源输入端VDD、比较器OP3、第一反相 器1195、第二反相器1196、第一P—MOSFET P79、第二 P—MOSFET P81、 第三P-MOSFET P96、第四P—MOSFET P98、第一 N—MOSFET N13、 第二N—MOSFET N14、第三N—MOSFET N22、第四N—MOSFET N73、 第五N — MOSFET N74，所述第一 P — MOSFET P79、所述第二 P — MOSFET P81的源极分别与所述电源输入端VDD相连接，所述第四N— MOSFET N73、所述第五N—MOSFET N74的源极分别接地，所述正极端 口BT+与所述第三N—MOSFET N22的栅极、所述第五N—MOSFET N74 的漏极、所述第二P—MOSFET P81的漏极、所述比较器OP3的同相输入端+相连接，所述负极端口BT—与所述第一N—MOSFET N13的栅极、所 述第二 N—MOSFET N14的栅极、所述第四N—MOSFET N73的漏极、 所述第一 P—MOSFET P79的漏极、所述比较器OP3的反相输入端—相连 接，所述第一反相器I195的输入、输出端分别与所述比较器OP3的输出端、 所述第二反相器1196的输入端相连接，所述第一 N—MOSFET N13的源极、 漏极分别与所述正极端口 BT+及所述第一反相器1195的输入端相连接，所 述第二N—MOSFET N14的源极、漏极分别与所述正极端口 BT+及所述第 四N—MOSFET N73的栅极相连接，所述第三N—MOSFET N22的源极、 漏极分别与所述负极端口 BT—及所述第五N—MOSFET N74的栅极相连 接，所述第三P—MOSFET P96的栅极、所述第四P—MOSFET P98的栅 极分别与所述第一反相器I195的输出端、所述第二反相器I196的输出端相连 接，所述第三P—MOSFET P96的源极、漏极分别与所述第一 P—MOSFET P79的栅极、所述第四N—MOSFET N73的栅极相连接，所述第四P — MOSFET P98的源极、漏极分别与所述第二 P—MOSFET P81的栅极、所 述第五N—MOSFET N74的栅极相连接。本实用新型对电池的极性进行识别及切换的过程如下 (1)初始时，当本电路的所述电源输入端VDD加上电压而电路未接负 载(即电池)时，VBT+>VBT-;(a) 当电池正极连接到所述正极端口 BT+，负极连接到所述负极端口 BT—时，由于VBT+>VBT—，使得所述比较器OP3输出高电平，进而所述第 一反相器I195输出低电平，并使得所述第三P—MOSFET P96导通、所述 第五N—MOSFET N74截止、所述第二反相器1196输出高电平，从而使得 所述第四N—MOSFET N73导通、所述第四P—MOSFET P98截止、所述 第一 P—MOSFET P79截止，此时所述第二P—MOSFET P81的栅极可受 外接充电电路控制，以对电池进行充电；(b) 当电池正极连接到所述负极端口 BT—，负极连接到所述正极端口BT+时，由于VBT_> VBT+，使得所述比较器OP3输出低电平，进而所述第 一反相器I195输出高电平，并使得所述第三P—MOSFET P96截止、所述 第五N—MOSFET N74导通并使得VBT+= 0 V、所述第二反相器1196输出低 电平，从而使得所述第四N—MOSFET N73截止、所述第四P—MOSFET P98导通，使所述第二 P—MOSFET P81截止，此时所述第一 P—MOSFET P79栅极可受外接充电电路控制，以对电池进行充电。(2)当本电路的所述电源输入端VDD未加上电压时，电池连接到所述 正极端口 BT+、所述负极端口 BT —时，电池电压会通过所述第一 P — MOSFET P79或所述第二P—MOSFET P81的寄生二极管(虚线连接部分) 加到本电路的所述电源输入端VDD，此时实际的最低电压点为电池的负极及 与其相连接的端口；(a) 当电池正极连接到所述正极端口 BT+，负极连接到所述负极端口 BT—时，所述第三N—MOSFET N22导通，使所述第五N—MOSFET N74 的栅极连接到所述负极端口 BT—即电池负极，从而使所述第五N—MOSFET N74截止，另外由于VBT+>VBT—，使得所述比较器OP3输出高电平，进而所 述第一反相器1195输出低电平，并使得所述第三P—MOSFET P96导通、 所述第二反相器I196输出高电平，从而使得所述第四N—MOSFET N73导 通、所述第四P—MOSFET P98截止、所述第一P—MOSFET P79截止， 此时所述第二P—MOSFET P81的栅极可受外接充电电路控制，以对电池进 行充电；(b) 当电池正极连接到所述负极端口 BT—，负极连接到所述正极端口 BT+时，所述第一N—MOSFET N13、所述第二 N—MOSFET N14导通， 使得所述第四N — MOSFET N73的栅极接到电池负极即所述正极端口 BT+，使所述第一反相器I195输出高电平并使得所述第三P—MOSFET P96 截止、所述第五N—MOSFET N74导通并使得VBT+=0V、所述第二反相器 1196输出低电平，从而使得所述第四N—MOSFET N73截止、所述第四P—MOSFET P98导通，使所述第二 P—MOSFET P81截止，此时所述第一 P— MOSFET P79栅极可受外接充电电路控制，以对电池进行充电。通过上述极性识别及切换的过程可知，本电路接上电池后，不管所述正 极端口BT+、所述负极端口 BT—接电池的正极还是负极，本电路都处于正 常的等待充电状态。本电路利用了比较器及N—MOSFET的开关特性，简单 直接实现了电池的极性识别控制。本实用新型锂电池充电器控制集成电路有电源输入端VDD、接地端 GND，锂电池正负极端口BT+、 BT—，外接电容端口 CBP，及电源指示端 口L3、充电指示端口L2、饱和指示端口L1，因此在封装后有8个外接脚， 而且外围电路非常简单，外围元件少，集成化程度高，易于推广和使用。本实用新型可广泛应用于锂电池充电领域。在不脱离本实用新型发明思想的情况下，凡应用本实用新型说明书及附 图内容及所做的各种等效变化，均理同包含于本实用新型的权利要求范围内。
权利要求1、一种锂电池充电器控制集成电路的极性切换开关控制电路，其特征在于包括锂电池正极端口(BT+)、负极端口(BT-)、电源输入端(VDD)、比较器(OP3)、第一反相器(I195)、第二反相器(I196)、第一P-MOSFET(P79)、第二P-MOSFET(P81)、第三P-MOSFET(P96)、第四P-MOSFET(P98)、第一N-MOSFET(N13)、第二N-MOSFET(N14)、第三N-MOSFET(N22)、第四N-MOSFET(N73)、第五N-MOSFET(N74)，所述第一P-MOSFET(P79)、所述第二P-MOSFET(P81)的源极分别与所述电源输入端(VDD)相连接，所述第四N-MOSFET(N73)、所述第五N-MOSFET(N74)的源极分别接地，所述正极端口(BT+)与所述第三N-MOSFET(N22)的栅极、所述第五N-MOSFET(N74)的漏极、所述第二P-MOSFET(P81)的漏极、所述比较器(OP3)的同相输入端(+)相连接，所述负极端口(BT-)与所述第一N-MOSFET(N13)的栅极、所述第二N-MOSFET(N14)的栅极、所述第四N-MOSFET(N73)的漏极、所述第一P-MOSFET(P79)的漏极、所述比较器(OP3)的反相输入端(-)相连接，所述第一反相器(I195)的输入、输出端分别与所述比较器(OP3)的输出端、所述第二反相器(I196)的输入端相连接，所述第一N-MOSFET(N13)的源极、漏极分别与所述正极端口(BT+)及所述第一反相器(I195)的输入端相连接，所述第二N-MOSFET(N14)的源极、漏极分别与所述正极端口(BT+)及所述第四N-MOSFET(N73)的栅极相连接，所述第三N-MOSFET(N22)的源极、漏极分别与所述负极端口(BT-)及所述第五N-MOSFET(N74)的栅极相连接，所述第三P-MOSFET(P96)的栅极、所述第四P-MOSFET(P98)的栅极分别与所述第一反相器(I195)的输出端、所述第二反相器(I196)的输出端相连接，所述第三P-MOSFET(P96)的源极、漏极分别与所述第一P-MOSFET(P79)的栅极、所述第四N-MOSFET(N73)的栅极相连接，所述第四P-MOSFET(P98)的源极、漏极分别与所述第二P-MOSFET(P81)的栅极、所述第五N-MOSFET(N74)的栅极相连接。
2、 一种锂电池充电器控制集成电路，包括极性切换开关控制电路，其特征在 于所述极性切换开关控制电路包括锂电池正极端口 (BT+)、负极端口 (BT—)、电源输入端(VDD)、比较器(OP3)、第一反相器(1195)、第 二反相器(1196)、第一P—MOSFET (P79)、第二 P—MOSFET (P81)、 第三P—MOSFET (P96)、第四P—MOSFET (P98)、第一 N—MOSFET (N13)、第二N—MOSFET (N14)、第三N—MOSFET (N22)、第四N —MOSFET (N73)、第五N—MOSFET (N74)，所述第一 P—MOSFET (P79)、所述第二 P-MOSFET (P81)的源极分别与所述电源输入端 (VDD)相连接，所述第四N—MOSFET (N73)、所述第五N—MOSFET (N74)的源极分别接地，所述正极端口 (BT+ )与所述第三N-MOSFET (N22)的栅极、所述第五N—MOSFET (N74)的漏极、所述第二 P — MOSFET (P81)的漏极、所述比较器(OP3)的同相输入端(+ )相连 接，所述负极端口 (BT—)与所述第一N—MOSFET (N13)的栅极、所 述第二 N—MOSFET (N14)的栅极、所述第四N—MOSFET (N73)的 漏极、所述第一P—MOSFET (P79)的漏极、所述比较器(OP3)的反相 输入端(一)相连接，所述第一反相器(1195)的输入、输出端分别与所 述比较器(OP3)的输出端、所述第二反相器(1196)的输入端相连接， 所述第一N—MOSFET (N13)的源极、漏极分别与所述正极端口 (BT+) 及所述第一反相器(I195)的输入端相连接，所述第二N—MOSFET(N14) 的源极、漏极分别与所述正极端口(BT+)及所述第四N—MOSFET(N73) 的栅极相连接，所述第三N—MOSFET (N22)的源极、漏极分别与所述 负极端口 (BT—)及所述第五N—MOSFET (N74)的栅极相连接，所述 第三P—MOSFET (P96)的栅极、所述第四P—MOSFET (P98)的栅极 分别与所述第一反相器(1195)的输出端、所述第二反相器(1196)的输出端相连接，所述第三P-MOSFET (P96)的源极、漏极分别与所述第 一P—MOSFET (P79)的栅极、所述第四N—MOSFET (N73)的栅极相 连接，所述第四P—MOSFET (P98)的源极、漏极分别与所述第二 P — MOSFET (P81)的栅极、所述第五N—MOSFET (N74)的栅极相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种控制简单直接、集成CMOS开关的锂电池充电器控制集成电路及其极性切换开关控制电路。本实用新型的极性切换开关控制电路包括比较器(OP3)、两个反相器(I195、I196)、四个P-MOSFET(P79、P81、P96、P98)、五个N-MOSFET(N13、N14、N22、N73、N74)，利用比较器及N-MOSFET的开关特性，简单直接实现了电池的极性识别控制。
文档编号H02H7/18GK201222657SQ200820048938
公开日2009年4月15日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者吴纬国, 范建新 申请人:广州南科集成电子有限公司