专利名称：电池系统及其充/放电电路和充/放电控制方法
技术领域：
本发明是关于电池充电系统，尤其是关于一种电池充/放电控制的系统以及方法。
背景技术：
通常，对过放电电池，例如，锂电池，进行充电时，最初应当对电池进行滴流充电，可避免对电池造成损伤，从而延长电池的寿命。
图1所示为可用于对过放电电池进行滴流充电的传统电池充电电路
100。
如图1所示，传统电池充电系统100可以通过与限流电阻102串联的充电开关104，例如， 一个充电场效应管，对过放电电池114进行滴流充电。该充电场效应管104耦合于控制器116的滴流充电控制管脚PCHG。并且，传统电池充电系统IOO还可以通过与控制器116的正常充电控制管脚CHG相耦合的充电开关106，例如， 一个充电场效应管，对电池114进行正常充电。此外，传统电池充电系统100还可以通过与控制器116的放电控制管脚CHG相耦合的充电开关106，例如，一个充电场效应管，对电池114进行正常放电。然而，该电池充电系统100存在的缺点之一是需要额外的充电开关，例如，充电场效应管104，以及额外的滴流充电控制管脚，例如，滴流充电控制管脚PCHG。因此，电池充电系统100的成本和控制器116的管脚数都将增加。此夕卜，如果控制器116由电池114供电，那么当电池114的电压接近0伏时，控制器115可能无法正常工作。也就是说，当电池114的电压接近O伏时，将难以开启充电场效应管104。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于控制电池充/放电的系统和方法，通过使滴流充电驱动电路和正常充电驱动电路经由同一个控制管脚共享同一个充电开关，从而降低系统成本。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种充/放电电路，其包括与电池串联耦合的开关；以及耦合于所述开关的驱动晶体管，用于感应所述电池的电压，如果所述电池的电压小于预设阈值，关闭所述驱动晶体管，并且由流经所述驱动晶体管的驱动电流决定所述开关的导通电阻。此外，所述充/放电电路还包括与所述开关耦合的正常充电驱动电路，当所述电池的电压大于预设阈值时，所述正常充电驱动电路控制所述开关对电池进行正常充电。
本发明还提供了一种用于控制电池充/放电的方法，其至少包括下列步骤由驱动晶体管感应所述电池的电压；如果所述电池的电压小于预设阈值，开启所述驱动晶体管；以及根据流经所述驱动晶体管的驱动电流，使与所述电池串联耦合的开关工作于线性区。此外，所述用于控制电池充/放电的方法还包括如果所述电池的电压大于所述预设阈值，导通由所述开关流向所述电池的正常充电电流，从而对所述电池正常充电。
本发明还提供了一种电池系统，所述电池系统包括与电池串联耦合的充电开关；以及耦合于所述充电开关的滴流充电驱动电路，用于控制流经所述充电开关的滴流充电电流，从而对所述电池进行滴流充电，所述滴流充电驱动电路包括驱动晶体管，用于感应所述电池的电压，如果所述电池的电压小于预设阈值，所述驱动晶体管开启所述滴流充电驱动电路，并且，由流经所述驱动晶体管的驱动电流决定所述充电开关的导通电压，并控制所述充电开关工作于线性区。
与现有技术相比，本发明提供了一种用于控制电池充/放电的系统，包括经由同一充电控制管脚共享同一充电开关的滴流充电驱动电路和正常充电驱动电路。通过控制充电开关，即可执行电池组的滴流充电和正常充电功能。如果电池的电压小于一个预设阈值，滴流充电驱动电路即可被开启，以驱动充电开关工作于线性区，从而对电池进行滴流充电。与此同时，正常充电驱动电路被关闭。如果电池的电压等于或大于预设阈值，正常充电驱动电路被开启以驱动充电开关使其完全开启，从而对电池进行正常充电。与此同时，滴流充电驱动电路被关闭。由此，本发明所阐述的用于控制电池充/放电的系统将无需额外的滴流充电开关以及额外的滴流充电控制管脚，从而降低系统成本。
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描述，以使本发明的特征和优点更为明显。其中
图1所示为可用于对过放电电池进行滴流充电的传统电池充电电路的结构框图。
图2所示为根据本发明的一个实施例的控制电池滴流充电的电池充电系统200的结构框图。
图3所示为根据本发明的一个实施例的控制电池滴流充电的电池充电系统的结构框图。
图4所示为根据本发明的一个实施例的控制电池滴流充电的电池充电系统的结构框图。
图5所示为根据本发明的一个实施例的控制电池滴流充电的采用CMOS技术的电池充电系统的结构框图。
图6所示为根据本发明的一个实施例的控制电池滴流充电的电池充电系统的结构框图。
图7所示为根据本发明的一个实施例的电池充电系统的操作流程图。
具体实施例方式
以下将对本发明的实施例给出详细的说明。虽然本发明将结合实施例进行阐述，但应理解为这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明旨在涵盖由后附权利要求项所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选项、可修改项和等同项。
此外，在以下对本发明的详细描述中，为了提供针对本发明的完全的理解，阐明了大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外的一些实例中，对于大家熟知的方案、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明之主旨。
根据本发明的实施例，本发明举例说明了用于控制电池的滴流充电(例如，预充电或唤醒充电)和正常充电的电池充电电路。此处所述"滴流充电"表示在电池充电的开始阶段以及充电快结束时，采用较小的充电电流对电池进行充电。有利的是，该充电电路包括滴流充电驱动电路和正常充电驱动电路，这两个驱动电路通过同一个控制管脚与同一个充电开关相耦合。滴流充电驱动电路和正常充电驱动电路
分别产生滴流充电驱动电流和正常充电驱动电流至充电开关。由此，本发明所述电池充电电路无需额外的充电开关，例如，图1所示滴流
充电场效应管104，以及额外的充电控制管脚，例如，图l所示滴流充电控制管脚PCHG。虽然本发明主要阐述了用于控制电池的滴流充电(例如，预充电或唤醒充电)和正常充电的电池充电电路，但本发明并非仅限于此。同样的，本发明也可适用于控制电池的滴流放电(例如，预充电或唤醒充电)和正常放电的电池放电电路。
图2所示为根据本发明的一个实施例的控制电池滴流充电的电池充电系统200的结构框图。控制器216可控制电池组210的滴流充电，正常充电以及放电。控制器216通过充电开关202 (例如，充电场效应管)，控制电池组210的滴流充电和正常充电，并且通过放电开关206(例如，充电场效应管)，控制电池组210的放电。
在实施例中，控制器216中的正常充电驱动电路230和放电驱动电路240分别通过充电控制管脚CHG和放电控制管脚DSG与充电开关202和放电开关206相耦合。正常充电驱动电路230通过驱动充电开关202以控制电池组210的正常充电(正常充电模式)。放电驱动电路240通过驱动充电开关206以控制电池组210的放电。
在实施例中，为了减少系统的成本和管脚数，控制器216中的滴流充电驱动电路220也通过充电控制管脚CHG与充电开关202相耦合。因此，控制器216可控制充电开关202以导通电池组210的滴流充电电流和正常充电电流。其中，滴流充电电流小于正常充电电流。在实际应用过程中，通常在电池充电的开始阶段和充电快结束时，采用滴流充电电流对电池充电。此外，电阻204 (例如，上拉电阻)与充电开关202并联连接。在滴流充电驱动电路220中，电阻212和驱动晶体管214 (例如，P沟道金属氧化半导体场效应管，PMOS)串联耦合。此外，电阻212与充电开关202的栅极相耦合。PMOS晶体管214的漏极与地相连。PMOS晶体管214的栅极与电池组210的正极相连。
在实施例中，控制器216中的正常充电驱动电路230和滴流充电驱动电流220的功能彼此独立，并且都产生一个输出信号并通过同一个充电控制管脚CHG将该输出信号发送至充电开关202以控制充电开关202。
当一个充电器与电池充电系统200的正端PACK+和负端PACK-相连接时，如果电池组210的电压小于一个预设阈值VTHS， PMOS晶体管214的源-栅极间电压将大于PMOS晶体管214的源-栅极间阈值电压，因此进入滴流充电模式。在滴流充电模式中，PMOS晶体管214将被开启从而使电流由系统正端PACK+经由上拉电阻204，电阻212和PMOS晶体管214流向负端PACK-。与此同时，与正常充电驱动电路230相连接的控制开关232将关闭正常充电驱动电路230，使电池充电系统不进入正常充电模式。
在实施例中，充电开关202的源-珊极间电压Vsg可由等式(1)给出
7 2。4表示上拉电阻204的电阻值。/^,表示流经上拉电阻204，电阻212和PMOS晶体管214的驱动电流，同时充电开关202的栅极电流可被忽略。
在滴流充电过程中，由上拉电阻204，电阻212和PMOS晶体管214组成的负反馈环可以自动调节驱动电流Iimv并将驱动电流Idkv的电流值限制于某一确定范围内。通过选择合适的上拉电阻204和电阻
212的电阻值，即可限制驱动电流lDKV使其电流值小于一个预设阈值
IPRE。因此，充电开关202的源-栅极间电压VsG可被限制为小于充电开关202的源-栅极间阈值电压。由此，充电开关202将在线性区工作，从而导通滴流充电电流ITW流向电池组210。换句话说，通过选择合适的上拉电阻204和电阻212的电阻值，即可产生预期大小的滴流充电 电流Itri。
如果驱动电流Iimv增大，电阻204上的电压和电阻212上的电压 将增大。因此，PMOS晶体管214的源极电压将减小，从而导致PMOS 晶体管214的源-栅极间电压相应减小。由此，流经PMOS晶体管214 的驱动电流Iimv将随之减小。如果驱动电流Iimv减小，电阻204上的 电压和电阻212上的电压将减小。因此，PMOS晶体管214的源极电 压将增大，从而导致PMOS晶体管214的源-栅极间电压相应增大。由 此，流经PMOS晶体管214的驱动电流lDRv将随之增大。
因此，驱动电流Irmv即可被控制于该确定范围内变化。由此，流
经充电开关202的滴流充电电流lT!U可被限制于在预设滴流充电电流的
变化范围内变化。这样，在滴流充电过程中，电池组210的电压将缓 慢上升。
如果电池组210的电压等于或大于预设阈值电压Vths吋，PMOS 晶体管214的栅极电压将接近PMOS晶体管214的源极电压。因此， PMOS晶体管214的源-栅极间电压将小于PMOS晶体管214的源-栅极 间阈值电压，导致PMOS晶体管214被关闭。因此，滴流充电驱动电 路220将被关闭。与此同时，控制开关232将开启正常充电驱动电路 230。因此，将在正常充电模式下对电池组210充电。
有利的是，与图1所示的传统电池充电系统100相比，在电池充 电系统200中，滴流充电驱动电路220和正常充电驱动电路230将通 过同一个充电控制管脚CHG共享同一个充电开关202。在充电过程中， 可选择性地由滴流充电驱动电路220或正常充电驱动电路230控制充 电开关202，分别导通滴流充电电流和正常充电电流至电池组210。由 此，额外的充电开关，例如图1中的滴流充电场效应管104，以及额外 的充电控制管脚，例如图1中的滴流充电控制管脚PCHG可被省略。 此外，当电池组210的电压接近0伏时，滴流充电驱动电路220仍可 被开启以产生驱动电流Iimv从而驱动充电开关202工作于线性区，对 电池组210进行滴流充电。因此，电池充电系统200具有低成本和高 可靠性等优势。图3所示为根据本发明的一个实施例的控制电池滴流充电的电池 充电系统300的结构框图。与图2中标记相同的单元具有相似的功能， 为了简明起见，在此将不对其进行重复性描述。此外，为了简明起见， 正常充电驱动电路230，控制开关232以及放电驱动电路240将不在图 3中标示。
在滴流充电驱动电路320中，如果电池组210的电压小于预设阈 值Vras，耦合于充电控制管脚CHG的驱动晶体管326 (例如，PMOS 晶体管)可导通驱动电流lDRv以控制充电开关202。
此外，其源极和栅极相连的晶体管302， 304和306 (例如，PMOS 晶体管)可构成两个电流镜。这两个电流镜与PMOS晶体管326相耦 合。在实施例中，PMOS晶体管302， 304和306是彼此相同或相匹配 的。因此，PMOS晶体管302， 304和306的源-栅极间电压几乎相同。 此外，PMOS晶体管302的栅极与漏极相连。因此，流经PMOS晶体 管304和306的电流与流经PMOS晶体管302的参考电流Iref几乎相 同。参考电流IREF由参考电流产生器324 (例如，电流源)产生。
滴流充电驱动电路320还包括两个互为匹配的晶体管308和310 (例如，N-P-N型(NPN)晶体管)。NPN晶体管308和310的集电极 与PMOS晶体管304和306的漏极分别相连。NPN晶体管308的基极 和集电极相连。电阻322耦合于NPN晶体管308的发射极和系统负端 PACK-之间。电阻318耦合于NPN晶体管310的发射极和系统负端 PACK-之间。此外，晶体管314 (例如，PMOS晶体管)耦合于NPN 晶体管310以调节驱动电流lDRv。晶体管312(例如，N沟道金属氧化 半导体场效应管)耦合于PMOS晶体管314从而为PMOS晶体管314 提供合适的工作电压。晶体管312的栅极和漏极与PMOS晶体管326 相连。
当充电器插入电池充电系统300的正端PACK+和负端PACK-之间 时，如果电池组210的电压小于预设阈值VTHS， PMOS晶体管326的 源-栅极间电压将大于PMOS晶体管326的源-栅极间阈值电压，PMOS 晶体管326将被开启。因此，滴流充电驱动电路320将控制充电开关 202以导通滴流充电电流lTw至电池组210，对电池组210进行滴流充电。与此同时，控制开关232 (未示于图3中)将关闭正常充电驱动电 路230 (未示于图3中)，使电池组210不在正常充电模式下充电。
如图3所示，由于分别流经PMOS晶体管304和306的电流与参 考电流Iref几乎相同，因此驱动电流lDRv将等于参考电流Iref的3倍 值加上流经NMOS晶体管312和PMOS晶体管314的电流值。如果驱 动电流lDRV被限制为小于一个预设值IPRE，则充电开关202的源-栅极 间电压Vse将小于充电开关202的源-栅极间阈值电压。由此，充电开 关202即可工作于线性区。因此，充电开关202将导通滴流充电电流
lT!U从而对电池组210进行滴流充电。为了将驱动电流lDiw被限制为小 于预设值IPRE，参考电流lREF将被设置为小于预设值IPRE的三分之一值。 参考电流lREF可由等式(2)给出
<formula>formula see original document page 13</formula>
VT表示充电开关202的源-栅极间阈值电压。R204表示上拉电阻204 的电阻值。
在滴流充电过程中，匹配晶体管308和310将使电阻318上的电
压和电阻322上的电压几乎相同。电阻318上的电压和电阻322上的
电压之间的关系将由等式(3)给出
<formula>formula see original document page 13</formula> (3)
1314表示流经PMOS晶体管314的电流，并且PMOS晶体管的栅 极电流可被忽略。RM8表示电阻318的电阻值。R322表示电阻322的电 阻值。
在充电过程中，如果滴流充电电流It!u増大，则流经PMOS晶体 管314的电流1314将会减小从而保持电阻318上的电压与电阻322上的 电压相等。因此，驱动电流Ijmv将随之减小，导致充电开关202的源-
栅极间电压也随之减小。因此，滴流充电电流IT!U将相应减小。反之，
如果滴流充电电流ITW减小，则流经PMOS晶体管314的电流1314将会 增大从而保持电阻318上的电压与电阻322上的电压相等。因此，驱 动电流Imw将随之增大，导致充电开关202的源-栅极间电压也随之增大。结果，滴流充电电流lT!U将相应增大。这样，流经充电开关202
的滴流充电电流可被控制在一个预设滴流充电电流的变化范围内变 化。
当电池组210的电压等于或大于预设阈值Vths吋，PMOS晶体管 326的栅极电压将接近PMOS晶体管326的源极电压。由此，PMOS 晶体管326的源-栅极间电压将小于PMOS晶体管326的源-栅极间阈值 电压，PMOS晶体管326将被关闭。因此，滴流充电驱动电路320将 不能工作。与此同时，控制开关232将开启正常充电驱动电路230。正 常充电驱动电路230可通过充电控制管脚CHG控制充电开关202使其 完全开启，从而在正常充电模式下对电池组210进行充电。
此外，当系统正端PACK+处于浮动状态，或者没有充电器插入电 池充电系统300中时，由于电池组210的电压大于系统正端PACK+处 的电压，PMOS晶体管326的源-栅极间电阻将被反相。因此，PMOS 晶体管326将被关闭，从而使滴流充电驱动电路320停止工作。
有利的是，当正常充电驱动电路230被开启从而对电池组210正 常充电时，或者没有充电器插入电池充电系统300中时，通过关闭 PMOS晶体管326，即可使滴流充电驱动电路320停止工作。由此，由 电池组210流向滴流充电驱动电路320的漏电流将被切断，从而进一 步提高电池充电系统300的性能。
图4所示为根据本发明的一个实施例的控制电池滴流充电的电池 充电系统400的结构框图。与图2和图3中标记相同的单元具有相似 的功能，为了简明起见，在此将不对其进行重复性描述。
在滴流充电驱动电路420中，源极和栅极相连的晶体管(例如， PMOS晶体管)402， 404， 412和414构成了 3个电流镜。这3个电流 镜与PMOS晶体管326相耦合。在实施例中，PMOS晶体管402， 404， 412和414是彼此相同或相匹配的。因此，PMOS晶体管402， 404， 412和414的源-栅极间电压几乎相同。此外，PMOS晶体管402的栅 极与漏极相连。两个晶体管(例如，NPN晶体管)406和408分别与 PMOS晶体管402和404相耦合。NPN晶体管408的基极与集电极相 连。电阻410耦合于NPN晶体管406和地之间。在滴流充电驱动电路420中，可由偏置电路产生参考电流IREF。 该偏置电路包括NPN晶体管406， NPN晶体管408和电阻410。参考 电流IREF可由等式(4)给出
<formula>formula see original document page 15</formula>(4)
k表示波尔茨曼常数(k=1.38xlO-23 Joules/K)。 T表示NPN晶体 管406和408的绝对温度，例如，T=290K。 q表示一个电子电荷 (q=1.6xlO-19C)。 Vt表示NPN晶体管406和408在绝对温度T时的热 电压。R"o表示电阻410的电阻值。A表示NPN晶体管406与NPN晶 体管408的发射极面积比。
有利的是，在滴流充电驱动电路420中，采用偏置电路代替图3 中的恒流源324，可自产生参考电流I^F。因此，通过将参数A和电阻
410的电阻值设为预设值，即可控制参考电流IREF的大小。
图5所示为根据本发明的一个实施例的控制电池滴流充电的采用 CMOS技术的电池充电系统500的结构框图。采用MOS技术的集成电 路将具有较低的成本。与图2和图3中标记相同的单元具有相似的功 能，为了简明起见，在此将不对其进行重复性描述。
在实施例中， 一对互为匹配的NMOS晶体管502和504分别与晶 体管412和414相耦合，从而可以执行与滴流充电驱动电路420中的 一对NPN晶体管308和310相类似的功能。确切地说，NMOS晶体管 502和504可用于调节充电开关202的驱动电流IDRV，从而使滴流充电
电流Ij!U维持在预设滴流充电电流的变化范围内。此外，在滴流充电驱
动电路520中，采用一对P-N-P型(PNP)晶体管512和514代替滴流 充电驱动电路420中的NPN晶体管406和408。PNP晶体管512和514 的基极和集电极与地相连。电阻510与PNP晶体管512的发射极相耦 合。此外，其基极相连的NMOS晶体管506和508分别与电阻510和 PNP晶体管514的发射极相耦合。在实施例中，NMOS晶体管506和 508是彼此相同或相匹配的。NMOS晶体管506和508的漏极分别与 PMOS晶体管402和404的漏极相耦合。NMOS晶体管508的基极和 漏极相连。在实施例中，NMOS晶体管506和508可用于使PNP晶体管514 的发射极电压等于PNP晶体管512的发射极电压与电阻510上的电压 之和。由偏置电路可产生参考电流Iref。该偏置电路可包括PNP晶体 管512， PNP晶体管514以及电阻510。参考电流Iref可由等式(5) 给出
7， =rfxln(J)/i 510
k表示波尔茨曼常数(k=1.38xl0-23 Joules/K)。 T表示PNP晶体 管512和514的绝对温度，例如，T=290K。 q表示一个电子电荷 (q=1.6xlO-19C)。 Vt表示PNP晶体管512和514在绝对温度T时的热 电压。Rsu)表示电阻510的电阻值。A表示PNP晶体管512与PNP晶 体管514的发射极面积比。
图6所示为根据本发明的一个实施例的控制电池滴流充电的电池 充电系统600的结构框图。与图2，图3和图4中标记相同的单元具有 相似的功能，为了简明起见，在此将不对其进行重复性描述。
在实施例中，耦合于系统负端PACK-和电阻318之间的NMOS晶 体管602可应用为放电开关。NMOS晶体管602的栅极与控制器616 的放电控制管脚DSG相连。有利的是，通过将放电开关置于电池组210
的负端，即可减小放电开关602对滴流充电电流lT!u的影响。
如图6所示，在控制器616中采用图4所示的滴流充电驱动电路 420是为了举例说明。然而，由本法明揭示的任何滴流充电驱动电路， 例如，滴流充电驱动电路220， 320， 420或520都可用于控制器616 中。
根据本发明的一个实施例，图7所示为本发明所揭示的电池充电 系统，例如电池充电系统200，的操作流程图700。图7将结合图2， 图3，图4和图5进行描述。尽管图7阐述了特定的步骤，但只是应 用样例。也就说，目前的发明也适用于其它各种情况以及图7所囊括 的各类情况
在方框702中，电池充电系统开始对电池组210充电。在方框704 中，如果电池组210的电压小于一个预设阈值Vras，将开启滴流充电驱动电路220， 320， 420或520，并关闭正常充电电路230。在方框 706中，由滴流充电驱动电路220， 320， 420或520通过充电控制管 脚CHG控制充电开关202。更确切地说，驱动晶体管214或326可 以感应电池组210的电压。如果电池组210的电压小于预设阈值Vras， 开启驱动晶体管214或326，从而产生驱动电流IDRV至充电开关202 以控制充电开关202工作于线性区。由此，滴流充电电流即可经由充 电开关202流向电池组210，对电池组210进行滴流充电。
在方框704中，如果电池组210的电压等于或大于预设阚值VTHS， 正常充电驱动电路230将被开启，并且滴流充电驱动电路220， 320， 420或520将被关闭。在方框708中，正常充电驱动电路230将通过 充电控制管脚CHG控制充电开关202使其完全开启。因此，正常充 电电流即可经由充电开关202流向电池组210，对电池组210进行正 常充电。
如果在方框706中，滴流充电驱动电路220， 320， 420或520被 开启，随后在方框710中，即可由滴流充电驱动电路220， 320， 420 或520驱动充电开关202使其工作于线性区。流经驱动晶体管214或 326的驱动电流可维持充电开关202工作于线性区。流经充电开关202 的滴流充电电流lTw可用于对电池组210进行滴流充电。通过将流经 驱动晶体管214或326的驱动电流的大小维持在第一预设范围内，从
而控制滴流充电电流lT!U使其在第二预设范围内变化。在方框712中，
可以通过滴流充电驱动电路220， 320， 420或520中的负反馈环调节 充电开关202的驱动电流。相应地，滴流充电电流lTw即可被限于预 设滴流充电电流的变化范围内。在操作过程中，如果流经充电开关202 的滴流充电电流l，大于一个预设值，负反馈环将自动减小充电开关 202的驱动电流从而减小滴流充电电流lTw。反之，如果流经充电开关 202的滴流充电电流lTw小于一个预设值，负反馈环将自动增大充电开 关202的驱动电流从而增大滴流充电电流lTRI。由此，滴流充电电流 ITRI即可被限于预设滴流充电电流的变化范围内。因此，在滴流充电 过程中，电池组210的电压将缓慢上升。
综上所述，在本发明所揭示的电池充电系统中，正常充电驱动电路230和滴流充电驱动电路220， 320, 420或520可通过同一充电控 制管脚CHG共享同一充电开关202。由此，通过控制耦合于充电控 制管脚CHG的充电开关202，即可执行电池组的滴流充电和正常充 电功能。如果电池组210的电压小于一个预设阈值VTHS，滴流充电驱 动电路220， 320， 420或520即可被开启，以驱动充电开关202工作 于线性区，从而对电池组210进行滴流充电。与此同时，正常充电驱 动电路230被关闭。如果电池组210的电压等于或大于预设阈值VTHs， 正常充电驱动电路230被开启以驱动充电开关202使其完全开启，从 而对电池组210进行正常充电。与此同时，滴流充电驱动电路220， 320， 420或520被关闭。此外，本发明所阐述的电池充电系统也可用 于控制多个电池组的滴流充电和正常充电。
在滴流充电驱动电路220， 320， 420或520中，可配置一个负反 馈环以调节充电开关202的驱动电流IDRV，从而将滴流充电电流限制 在一个预设滴流充电电流的变化范围内。如果流经充电开关202的滴
流充电电流增大，负反馈环将减小充电开关202的驱动电流lDKV，从
而减小滴流充电电流。反之，如果流经充电开关202的滴流充电电流 减小，负反馈环将增大充电开关202的驱动电流lDiw，从而增大滴流 充电电流。
有利的是，在本发明所阐述的电池充电系统中，不再需要额外的 充电开关，例如图l所示的充电场效应管104，以及额外的滴流充电 控制管脚，例如图1所示的滴流充电控制管脚PCHG。此外，滴流充 电驱动电路220， 320， 420或520将不在受制于电池组210的电压， 而由充电器直接供电。这样，即使当电池组210的电压接近0伏，滴 流充电驱动电路220， 320， 420或520仍然可以被开启，从而对电池 组210进行充电。因此，由本发明所阐述的电池充电系统具有较低的 成本以及较高的可靠性等优势。同样的道理，本发明亦可适用于包含 滴流放电驱动电路和正常放电驱动电路的电池系统，从而控制电池的 滴流放电和正常放电。
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 脱离后附权利要求书所界定的本发明精神和保护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。
权利要求
1.一种充/放电电路，其特征在于，所述充/放电电路包括与电池串联耦合的开关；以及耦合于所述开关的驱动晶体管，用于感应所述电池的电压，如果所述电池的电压小于预设阈值，则关闭所述驱动晶体管，并且由流经所述驱动晶体管的驱动电流决定所述开关的导通电阻。
2. 根据权利要求1所述的充/放电电路，其特征在于，由所述驱动晶体管的栅极 感应所述电池的电压。
3. 根据权利要求1所述的充/放电电路，其特征在于，流经所述驱动晶体管的所 述驱动电流在第一预设范围内变化，从而控制流经所述开关的电流在第二预设范 围内变化。
4. 根据权利要求l所述的充/放电电路，其特征在于，所述充/放电电路还包括 耦合于所述开关的电阻，所述驱动电流流经所述驱动晶体管和所述电阻，从而使所述开关工作于线性区，并且由所述电阻上的电压决定所述开关的所述导通电 阻。
5. 根据权利要求l所述的充/放电电路，其特征在于，所述充/放电电路还包括 耦合于所述开关的正常充电驱动电路，如果所述电池的电压大于所述预设阈值，所述正常充电驱动电路控制流经所述开关的正常充电电流，从而对所述电池 正常充电。
6. 根据权利要求5所述的充/放电电路，其特征在于，所述充/放电电路还包括 耦合于所述正常充电驱动电路的控制开关，如果所述电池的电压小于所述预设阈值，所述控制开关断开所述正常充电驱动电路与所述开关间的连接，同时，将 所述驱动晶体管开启以控制流经所述开关的滴流充电电流，从而对所述电池滴流 充电，所述滴流充电电流小于所述正常充电电流。
7. 根据权利要求l所述的充/放电电路，其特征在于，所述充/放电电路还包括 耦合于所述开关的放电驱动电路，用于控制由所述电池流向所述开关的放电电流。
8. 根据权利要求1所述的充/放电电路，其特征在于，如果所述电池的电压大于 所述预设阈值，将所述开关完全开启。
9. 根据权利要求l所述的充/放电电路，其特征在于，所述充/放电电路还包括 耦合于所述电池的电阻，用于接收流经所述电池的电流；以及 耦合于所述电阻的晶体管，用于感应所述电阻的电压，并根据所述电阻的电压调节所述驱动电流。
10. —种用于控制电池充/放电的方法，其特征在于，所述方法包括-由驱动晶体管感应所述电池的电压；如果所述电池的电压小于预设阈值，开启所述驱动晶体管；以及 根据流经所述驱动晶体管的驱动电流，使与所述电池串联耦合的开关工作于线 性区。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 使流经所述驱动晶体管的所述驱动电流在第一预设范围内变化，从而控制流经所述开关的电流在第二预设范围内变化。
12. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 使所述驱动电流流经耦合于所述开关的电阻，从而控制所述开关工作于线性区，并且由所述电阻上的电压决定所述开关的导通电阻。
13. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 如果所述电池的电压大于所述预设阈值，导通由所述开关流向所述电池的正常充电电流，从而对所述电池正常充电；以及如果所述电池的电压小于所述预设阈值，关断所述正常充电电流。
14. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果所述电池的电压大于所述预设阈值，将所述开关完全开启。
15. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使流经所述电池的电流流向耦合于所述电池的电阻；以及根据所述电阻的电压调节所述驱动电流。
16. —种电池系统，其特征在于，所述电池系统包括与电池串联耦合的充电开关；以及耦合于所述充电开关的滴流充电驱动电路，用于控制流经所述充电开关的滴流充电电流，从而对所述电池进行滴流充电，所述滴流充电驱动电路包括驱动晶体管，用于感应所述电池的电压，如果所述电池的电压小于预设阈值，所述驱动晶体管开启所述滴流充电驱动电路，并且，由流经所述驱动晶体管的驱动电流决定所述充电开关的导通电压，并控制所述充电开关工作于线性区。
17. 根据权利要求16所述的电池系统，其特征在于，由所述驱动晶体管的栅极感应所述电池的电压。
18. 根据权利要求16所述的电池系统，其特征在于，流经所述驱动晶体管的所述驱动电流在第一预设范围内变化，从而控制流经所述充电开关的电流在第二预设范围内变化。
19. 根据权利要求16所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括耦合于所述充电开关的电阻，所述驱动电流流经所述驱动晶体管和所述电阻，从而使所述充电开关工作于线性区，并且由所述电阻上的电压决定所述充电开关的所述导通电阻。
20. 根据权利要求16所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括耦合于所述充电开关的正常充电驱动电路，用于控制流经所述充电开关的正常充电电流，从而对所述电池正常充电，并且，根据所述电池的电压选择性采用所述滴流充电驱动电路和所述正常充电驱动电路控制所述充电开关。
21. 根据权利要求20所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括耦合于所述正常充电驱动电路的控制开关，如果所述电池的电压大于所述预设阈值，所述控制开关断开所述正常充电驱动电路与所述充电开关间的连接。
22. 根据权利要求16所述的电池系统，其特征在于，如果所述电池的电压大于所述预设阈值，将所述充电开关完全开启。
23. 根据权利要求16所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括耦合于所述电池的电阻，用于接收流经所述电池的电流；以及耦合于所述电阻的晶体管，用于感应所述电阻的电压，并根据所述电阻的电压调节所述驱动电流。
全文摘要
本发明公开了一种电池系统及其充/放电电路和充/放电控制方法，其中，所述充/放电电路包括与电池串联耦合的开关；以及耦合于所述开关的驱动晶体管，用于感应所述电池的电压，如果所述电池的电压小于预设阈值，关闭所述驱动晶体管，并且由流经所述驱动晶体管的驱动电流决定所述开关的导通电阻。此外，所述充/放电电路还包括与所述开关耦合的正常充电驱动电路，当所述电池的电压大于预设阈值时，所述正常充电驱动电路控制所述开关对电池进行正常充电。与现有技术相比，本发明无需额外的滴流充电开关以及额外的滴流充电控制管脚，从而降低系统成本。
文档编号H02J7/00GK101645609SQ20091016173
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月7日 优先权日2008年8月8日
发明者栗国星 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司