专利名称：具有零伏充电功能的可充电电池保护电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及可充电电池的保护电路技术领域，尤其涉及一种具有零伏充电功能的可充电电池保护电路。
背景技术：
为防止可充电电池被过充、过放、过流和短路，可充电电池增设有可充电电池保护控制电路。如图1和图2所示，带保护控制电路的可充电电池10包括可充电电池11、保护控制电路12、以及连接在可充电电池11和保护控制电路12之间的电阻Rl、电容Cl、功率管M19、功率管M29和电阻R2，还有用于为电路中所有功能模块提供所需基准电压和基准电流的偏置与基准电路40，偏置与基准电路40包含于保护控制电路12中。保护控制电路12一般被集成到一个IC芯片中，即我们常说的可充电电池保护IC或者可充电电池保护IC芯片。功率管M19和功率管M29 —般也被集成到一个功率IC中。可充电电池10被集成封装后，引出两个连接端:正极连接端BATT+和负极连接端BATT-，当这两个连接端连接负载时，可充电电池10通过负载放电，当这两个连接端连接充电器时，充电器给可充电电池10充电。电阻Rl与电容Cl串联后电阻Rl的一端连接可充电电池11的正极，电容Cl的一端连接在可充电电池11的负极，同时电容Cl并联在可充电电池保护IC的内部工作电压VDD和接地端GND之间，功率管M19的源极与可充电电池11的负极连接，漏极与功率管M29的漏极连接，功率管M29的源极与可充电电池10的负极连接端BATT-连接，功率管M19的栅极与可充电电池保护IC中的逻辑电路连接，功率管M29的栅极与可充电电池保护IC中的电平转换与零伏充电电路连接，电阻R2的一端与负极连接端BATT-连接，另外一端与可充电电池保护IC中的过流保护电路和短路保护电路连接。其中，电阻Rl为100 Ω，电容Cl为
0.1 μ F，电阻 R2 为 1ΚΩ。其中，保护控制电路12包括:分别与延时电路125输入连接的过充保护电路121、过放保护电路122、过流保护电路123和短路保护电路124、与延时电路125输出连接的逻辑电路126、与逻辑电路126相连的系统休眠电路127和电平转换与零伏充电电路30，多路开关129连接到分压电阻排128相应的电阻端，逻辑电路126还与功率管Μ19的栅极连接，电平转换与零伏充电电路30与功率管Μ29的栅极连接，过流保护电路123和短路保护电路124同时通过电阻R2与可充电电池的负极连接端BATT-连接。多路开关129的输出端分别与过放保护电路122和过充保护电路121连接。当可充电电池10两端连接充电器，可充电电池被充电时，过充保护电路121会进行比较判断，判断其是否进入过充，一旦判断进入过充时，过充保护电路121经过延时电路125有一定的延迟时间后，延时电路125通知逻辑电路126，逻辑电路126输出逻辑电平信号通过电平转换与零伏充电电路将功率管Μ29关闭，终止对可充电电池10充电。当可充电电池10两端连接负载，可充电电池放电时，过流保护电路123和短路保护电路124会检测可充电电池负极连接端BATT-的电压，并分别与过流保护阈值和短路保护阈值进行比较判断，判断是否进入过流或者短路状态，一旦判断进入过流或者短路时，过流保护电路123或者短路保护电路124经过延时电路125有一定的延迟时间后，延时电路125通知逻辑电路126，逻辑电路126输出逻辑电平信号将功率管M19关闭，终止可充电电池10放电。当可充电电池10两端连接负载，可充电电池放电时，过放保护电路122会进行比较判断，判断是否进入过放，一旦判断进入过放时，过放保护电路122经过延时电路125有一定的延迟时间后，延时电路125通知逻辑电路126，逻辑电路126输出逻辑电平信号将功率管M19关闭，终止可充电电池10放电。这种状态下也说明可充电电池电量已经耗尽，为了更好的保护可充电电池，系统休眠电路127将会使得整个带有保护电路的可充电电池系统进入休眠状态，从而大大降低可充电电池保护IC芯片本身消耗的电流。但是，对于具有零伏充电功能的可充电电池来说，在过充和过放保护状态时，伴随过充或者过放状况的出现，还会出现电流增大的状况，该状况使得可充电电池保护IC芯片内部温度升高，功耗增大。这是因为可充电电池在过充和过放保护状态时，电平转换与零伏充电电路30会出现不应该有的大电流状况。具体分析为:
如图3所示，电平转换与零伏充电电路30包括:逻辑反相电路31、零伏充电逻辑控制电路32和电平转换电路33。其中，逻辑反相电路31包括两个MOS管，MOS管M22的栅极与MOS管M21的栅极连接后与输入端X连接，MOS管M22的漏极与MOS管M21的漏极连接，此连接点我们定义为接点A，MOS管M22的源极与内部工作电源VDD连接，MOS管M21的源极接地。由于接点A是输入端X的反相，所以，当输入端X为高电位，接点A为低电位，当输入端X为低电位时,接点A为高电位。逻辑反相电路31的输入端为X，该信号是逻辑电路126的输出。逻辑反相电路31的输出端为接点A。
零伏充电逻辑控制电路32包括:嵌位电路320和MOS管M35，MOS管M33，MOS管Ml，MOS管MO和电阻Rl。其中，MOS管M35的栅极与MOS管M33的栅极均连接在接点A上，MOS管Ml的栅极接地，MOS管MO的栅极与电压信号PDB连接，其中，电压信号PDB与内部工作电源VDD连接，MOS管M35的源极与内部工作电源VDD连接，MOS管M35的漏极与MOS管Ml的源极连接，此连接点我们定义为接点F，M0S管Ml的漏极与MOS管MO的漏极连接，MOS管MO的源极与MOS管M33的漏极连接，MOS管M33的源极接地。MOS管MO的衬底与MOS管M33的衬底相连，MOS管Ml的衬底与MOS管M35的衬底相连。接点F通过电阻Rl与输出端V-连接。嵌位电路320包括:MOS管M2，MOS管M3，MOS管M4和MOS管M5。MOS管M2的栅极与参考电压VC连接，参考电压VC是由其它模块产生的参考电压，用于为MOS管M2、M0S管皿3、1 5管14、1 )5管15支路提供bias电流(bias电流，偏置电流)，源极和衬底与内部工作电源VDD连接，漏极与MOS管M3的源极连接，MOS管M3的栅极与其自身的漏极连接后又与MOS管M4的源极连接，MOS管M4的栅极与其自身的漏极连接后又与MOS管M5的源极连接，MOS管M5的栅极与其自身的漏极连接与接点F连接。零伏充电逻辑控制电路32的输入端为接点A和电压信号TOB，输出端为接点F。电平转换电路33包括:MOS管M40和电阻RO。其中，MOS管M40的源极与内部工作电源VDD连接，栅极与接点F相连，漏极通过电阻RO与输出端V-连接。输出端CO连接在MOS管M40的漏极端，电平转换电路33的输入端为接点F，输出端为输出端CO。
所述MOS 管 M22, MOS 管 M35, MOS 管 Ml, MOS 管 M3, MOS 管 M4, MOS 管 M5, MOS 管M40, MOS 管 M6 为 PMOS 管，所述 MOS 管 MO，MOS 管 M21，MOS 管 M33，MOS 管 M2，MOS 管 M7 为NMOS 管。当可充电电池10在OV充电时，内部工作电源VDD=0V。可充电电池连接充电器后，输出端V-出现负压,此时电路处于截止状态,接点F电位与输出端V-电位一样为负电压，此时MOS管M40开启，使输出端CO电位等于内部工作电源VDD电位0V。功率管M29的栅极电压为0V，而源极电压为负压，因此功率管M29开启，可充电电池进行充电，实现了零伏充电。电路中的MOS管M2、M0S管M3、M0S管M4、M0S管M5组成的嵌位电路320的作用是:在零伏充电过程中，当电平转换电路的输出端V-出现高的负压时，防止MOS管M40的栅极出现高负压而将器件打坏，即:将MOS管M40的栅极电压嵌位控制在嵌位电路320的压降上。在图3中，正常工作时，输入端X的电位为低电平，通过逻辑反相电路31的转换后，接点A为高电位，该高电位使零伏充电逻辑控制电路32中的MOS管M33开启，MOS管M35截止，MOS管Ml开启。由于电压信号PDB接内部工作电源VDD，为高电平，所以MOS管MO也开启，那么接点F点的电位为低电平，从而使得电平转换电路33中的MOS管M40开启，使输出端CO的电位拉高为高电平，使可充电电池正常充电。当可充电电池连接充电器，可充电电池被充电时，若充电电压高于过充保护电压，即出现过充保护状态时，输入端X为高电平，A接点为低电平，MOS管M35导通，MOS管M33截止,从而接点F电位为高电平，MOS管M40截止，使输出端CO电位同输出端V-电位相同，为低电平。于是，从内部工作电源VDD到MOS管M35，到电阻Rl，再到输出端V-这个电流路径，电路电流是增加的，此时可充电电池保护IC芯片内部的仿真电流为8.8 uA，假设VDD=4.5V。一般情况下，所述过充保护电压为4.2V到4.3V之间。当可充电电池10连接负载，可充电电池放电时，若放电电压低于过放保护电压，即出现过放时，输入端X为低电平，A点为高电平，因此MOS管M35关闭，MOS管M33开启，此时MOS管MO和MOS管Ml开启，所以接点F为低电平，那么MOS管M40关闭，输出端V-的电压等于内部工作电源VDD，从而出现了从输出端V-经电阻Rl、MOS管Ml、MOS管MO和MOS管M33到接地端GND的电流路径，电路电流是增加的,此时可充电电池保护IC芯片内部的仿真电流为2.75 uA，假设VDD=2V。一般情况下，所述过充保护电压为2.0V到2.5V之间。可见，在上述具有零伏充电功能的可充电电池保护电路中，在过充和过放保护状态时，伴随过充或者过放状况的出现，还会出现电流增大，使得可充电电池保护IC芯片内部温度升高，功耗增大的不良状况。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题是:提供一种具有零伏充电功能的可充电电池保护电路，以克服伴随过充或者过放时出现的电流增大，可充电电池保护IC芯片内部温度升高，功耗增大的弊端，达到减小可充电电池保护IC芯片功耗，增加芯片系统可靠性和安全性的目的。于是，本发明提供了一种具有零伏充电功能的可充电电池保护电路，包括:分别与延时电路连接的过放保护电路、过充保护电路、过流保护电路和短路保护电路，以及与延时电路连接的逻辑电路，逻辑电路还与可以使得具有保护电路的可充电电池系统进入休眠状态的系统休眠电路连接，逻辑电路与功率管M19的栅极连接，逻辑电路还通过使得可充电电池具有零伏充电功能的电平转换与零伏充电电路与功率管M29的栅极连接，功率管M19的漏极与功率管M29的漏极连接，功率管M19的源极连接在可充电电池负极上，功率管M29的源极连接在可充电电池的负极连接端BATT-上，当可充电电池出现过流或者短路时，经过延时电路的延时后，通过逻辑电路将功率管M19关闭，当可充电电池出现过充时，经过延时电路的延时后，通过逻辑电路和电平转换与零伏充电电路将功率管M29关闭，当可充电电池出现过放时，经过延时电路的延时后，通过逻辑电路将功率管M19关闭，所述电平转换与零伏充电电路包括:逻辑反相电路、零伏充电逻辑控制电路和电平转换电路，逻辑电路中输出的逻辑信号经逻辑反相电路输入端X输入后，通过其输出接点A给到零伏充电逻辑控制电路，零伏充电逻辑控制电路的输入端还包括由系统休眠电路控制并通过更改其控制方式即可实现切断过放保护时电平转换与零伏充电电路产生的电流增加路径的电压信号PDB,零伏充电逻辑控制电路输出的嵌位电压通过接点F输入给电平转换电路，其中，零伏充电逻辑控制电路还包括两个MOS管M6和M7，MOS管M6的源极与MOS管M7的漏极连接，并共同与接点F连接，MOS管M6的栅极与输入端X连接，MOS管M6的漏极与MOS管M7的源极连接，并共同通过电阻Rl与V-连接，MOS管M7的栅极与接点A连接。所述零伏充电逻辑控制电路还包括:嵌位电路以及MOS管M35、M0S管M33、M0S管Ml和MOS管MO和电阻Rl，MOS管M35的漏极与Ml的源极连接，其连接点为接点F，MOS管M35的栅极连接于接点A，MOS管M35的源极与内部工作电压VDD连接，MOS管Ml的衬底与M35的衬底相连，MOS管Ml的栅极接地，MOS管Ml的漏极与MOS管MO的漏极连接，MOS管MO源极与MOS管M33的漏极连接，MOS管MO的栅极与电压信号PDB连接，MOS管M33的栅极也与接点A连接，MOS管M33的的源极接地，MOS管MO的衬底与MOS管M33的衬底相连，嵌位电路的输入端为电压信号VC，输出端与接点F连接。所述 MOS 管 M35，MOS 管 Ml 为 PMOS 管，所述 MOS 管 MO，MOS 管 M33 为 NMOS 管。所述嵌位电路包括:M0S管M2、M0S管M3、M0S管M4和MOS管M5，M0S管M2的栅极与电压信号VC连接，漏极和衬底与内部工作电源VDD连接，源极与MOS管M3的源极连接，MOS管M3的栅极与漏极连接，并与MOS管M4的源极连接，MOS管M4的栅极与漏极连接，并与MOS管M5的源极连接，MOS管M5的栅极与漏极连接，并与接点F连接，MOS管M4、M0S管M5的衬底与MOS管M3的衬底相连。所述MOS 管 M3，MOS 管 M4，MOS 管 M5 为 PMOS 管，MOS 管 M2 为 NMOS 管。所述电平转换电路包括:M0S管M40和电阻R0，MOS管M40的栅极与接点F连接，源极与内部工作电源VDD连接，漏极通过电阻RO连接到输出端V-，MOS管M40的漏极连接到输出端CO。所述MOS 管 M40 为 PMOS 管。所述逻辑反相电路包括:M0S管M22和MOS管M21，MOS管M22和MOS管M21的栅极都连接在输入端X上，MOS管M22的源极与内部工作电源VDD连接，漏极与MOS管M21的漏极连接，其连接点为接点A，MOS管M21的源极接地。所述MOS 管 M22 为 PMOS 管，MOS 管 M21 为 NMOS 管。当过充保护电压为4.2V到4.3V时，所述内部工作电压VDD为4.5V，当过放保护电压为2.0V到2.5V时，所述内部工作电压VDD为2V。
本发明所述具有零伏充电功能的可充电电池保护电路，通过在电平转换与零伏充电电路中增加M6和M7两个MOS管，使得可充电电池在过充保护状态时，M6和M7两个MOS管可以切断由电平转换与零伏充电电路所产生的电流增加路径，以及通过更改电压信号PDB的控制方式，切断过放保护时电平转换与零伏充电电路产生的电流增加路径，减小具有零伏充电功能的可充电电池保护电路芯片的功耗，增加芯片系统的可靠性和完全性。
图1为现有技术中带保护控制电路的可充电电池内部结构框 图2为图1所示可充电电池用IC芯片形式表示的内部结构示意 图3为图1所示电平转换与零伏充电电路的内部电路结构示意 图4为本发明实施例所述带保护控制电路的可充电电池内部结构框 图5为图4中所示电平转换与零伏充电电路的内部电路结构示意图。
具体实施例方式下面，结合附图对本发明进行详细描述。为了解决背景技术中所述的问题，本实施例提供了一种具有零伏充电功能的可充电电池保护电路，通过在背景技术中所述的电平转换与零伏充电电路中增加M6和M7两个MOS管，使得可充电电池在过充保护状态时，M6和M7两个MOS管可以切断由电平转换与零伏充电电路所产生的电流增加路径，以及通过更改电压信号TOB的控制方式，切断过放保护时电平转换与零伏充电电路产生的电流增加路径。减小具有零伏充电功能的可充电电池保护电路芯片的功耗，增加芯片系统的可靠性和完全性。本实施例所述有零伏充电功能的可充电电池保护电路与背景技术中所述的可充电电池保护电路对比，仅在电平转换与零伏充电电路中进行了改进。具体的，如图4，本实施例提供了一种具有保护电路的可充电电池50包括:可充电电池11、保护控制电路52、以及连接在可充电电池11和保护控制电路52之间的电阻Rl、电容Cl、功率管M19、功率管M29和电阻R2，还有用于为电路中所有功能模块所需基准电压和基准电流的偏置与基准电路40，偏置与基准电路40包含于保护控制电路52中。保护控制电路52 —般被集成到一个IC中，即我们常说的可充电电池保护1C。功率管M19和功率管M29 一般也被集成到一个功率IC中。可充电电池50被集成封装后，引出两个连接端:正极连接端BATT+和负极连接端BATT-，当这两个连接端连接负载时，可充电电池50通过负载放电，当这两个连接端连接充电器时，充电器给可充电电池50充电。电阻Rl与电容Cl串联后电阻Rl的一端连接可充电电池11的正极，电容Cl的一端连接在可充电电池11的负极，同时电容Cl并联在可充电电池保护IC的内部工作电压VDD和接地端GND之间，功率管M19的源极与可充电电池11的负极连接，漏极与功率管M29的漏极连接，功率管M29的源极与可充电电池50的负极连接端BATT-连接，功率管M19的栅极与可充电电池保护IC中的逻辑电路连接，功率管M29的栅极与可充电电池保护IC中的电平转换与零伏充电电路连接，电阻R2的一端与负极连接端BATT-连接，另外一端与可充电电池保护IC中的过流保护电路和短路保护电路连接。电阻Rl为100 Ω，电容Cl为0.1 μ F，电阻R2为IK Ω。本实施例提供的具有零伏充电功能的可充电电池保护电路52，包括:分别与延时电路125输入连接的过充保护电路121、过放保护电路122、过流保护电路123和短路保护电路124、与延时电路125输出连接的逻辑电路126、与逻辑电路126相连的系统休眠电路127和电平转换与零伏充电电路60，多路开关129连接到分压电阻排128相应的电阻端，逻辑电路126还与功率管M19的栅极连接，电平转换与零伏充电电路60与功率管M29的栅极连接，过流保护电路123和短路保护电路124同时通过电阻R2与可充电电池的负极连接端BATT-连接。多路开关129的输出端分别与过放保护电路122和过充保护电路121连接。当可充电电池50两端连接负载，可充电电池放电时，过流保护电路123和短路保护电路124会检测可充电电池负极连接端BATT-的电压，并分别与过流保护阈值和短路保护阈值进行比较判断，判断是否进入过流或者短路状态，一旦判断进入过流或者短路时，过流保护电路123或者短路保护电路124经过延时电路125有一定的延迟时间后，延时电路125通知逻辑电路126，逻辑电路126输出逻辑电平信号将功率管M19关闭，终止可充电电池50放电。当可充电电池50两端连接负载，可充电电池放电时，过放保护电路122会进行比较判断，判断是否进入过放，一旦判断进入过放时，过放保护电路122经过延时电路125有一定的延迟时间后，延时电路125通知逻辑电路126，逻辑电路126输出逻辑电平信号将功率管M19关闭，终止可充电电池50放电。这种状态下也说明可充电电池电量已经耗尽，为了更好的保护可充电电池，系统休眠电路127将会使得整个带有保护电路的可充电电池系统进入休眠状态，从而大大降低可充电电池保护IC芯片本身消耗的电流。当可充电电池50两端连接充电器，可充电电池充电时，过充保护电路121会进行比较判断，判断是否进入过充，一旦判断进入过充时，过充保护电路121经过延时电路125有一定的延迟时间后，延时电路125通知逻辑电路126，逻辑电路126输出的逻辑电平信号通过电平转换与零伏充电电路将功率管M29关闭，终止对可充电电池充电。如图5所示，电平转换与零伏充电电路60包括:逻辑反相电路61、零伏充电逻辑控制电路62和电平转换电路63。逻辑反相电路61的输入端为输入端X，输出端为接点A，零伏充电逻辑控制电路62的输入端为接点A和由系统休眠电路控制并通过更改其控制方式即可实现切断过放保护时电平转换与零伏充电电路产生的电流增加路径的电压信号TOB，输出端为接点F，电平转换电路63的输入端为接点F，输出端为输出端CO。逻辑电路126中输出的逻辑信号经逻辑反相电路62输入端X输入后，通过其输出接点A给到零伏充电逻辑控制电路62，零伏充电逻辑控制电路62输出的嵌位电压通过接点F输入给电平转换电路63。其中，逻辑反相电路61包括:MOS管M22和MOS管M21，MOS管M22和MOS管M21的栅极都连接在输入端X上，MOS管M22的源极与内部工作电源VDD连接，漏极与MOS管M21的漏极连接，其连接点为接点A，MOS管M21的源极接地。这里，所述逻辑反相电路的具体电路结构，不止上述一种形式，只要能够实现电路反相即可。由于逻辑反相电路的实现形式对于本领域技术人员来说是一种公知常识，所以，在本实施例中不再做详细描述。零伏充电逻辑控制电路62包括:嵌位电路620，MOS管M35、MOS管M33、MOS管Ml和MOS管MO，以及两个MOS管M6和M7。MOS管M35的漏极与Ml的源极连接，其连接点为接点F，MOS管M35的栅极连接于接点A，MOS管M35的源极与内部工作电压VDD连接，MOS管Ml的衬底与M35的衬底相连，MOS管Ml的栅极接地，MOS管Ml的漏极与MOS管MO的漏极连接，MOS管MO源极与MOS管M33的漏极连接，MOS管MO的栅极与电压信号PDB连接，MOS管M33的栅极也与接点A连接，MOS管M33的的源极接地，MOS管MO的衬底与MOS管M33的衬底相连，嵌位电路的MOS管M2的栅极电压为电压信号VC，MOS管M2的漏极与内部工作电源VDD连接，输出端与接点F连接。MOS管M6的源极与MOS管M7的漏极连接，并共同与接点F连接，MOS管M6的栅极与输入端X连接，MOS管M6的漏极与MOS管M7的源极连接，并共同通过电阻Rl与输出端V-连接，MOS管M7的栅极与接点A连接。嵌位电路620的输入端为电压信号VC，输出端与接点F连接。嵌位电路620包括:M0S管M2、M0S管M3、M0S管M4和MOS管M5，M0S管M2的栅极与电压信号VC连接，漏极和衬底与内部工作电源VDD连接，源极与MOS管M3的源极连接，MOS管M3的栅极与漏极连接，并与MOS管M4的源极连接，MOS管M4的栅极与漏极连接，并与MOS管M5的源极连接，MOS管M5的栅极与漏极连接，并与接点F连接，MOS管M4、M0S管M5的衬底与MOS管M3的衬底相连。嵌位电路620中的MOS管M3、MOS管M4和MOS管M5可以用一个，两个或者多个MOS管替代，或者也可以将MOS管M3、MOS管M4和MOS管M5用电阻替代。电平转换电路63包括:M0S管M40和电阻R0，M0S管M40的栅极与接点F连接，源极与内部工作电源VDD连接，漏极通过电阻RO连接到V-，MOS管M40的漏极连接到输出端CO。这里，电平转换电路63中的MOS管M40还可以多个串联起来的MOS管替代。本实施例中，电压信号PDB是从系统休眠电路127处得到的电压信号，而不再象背景技术中所述的与内部工作电源VDD连接，本实施例中的电压信号PDB直接受系统休眠电路127控制。上述MOS 管 M22, MOS 管 M35, MOS 管 Ml, MOS 管 M3, MOS 管 M4, MOS 管 M5, MOS 管M40, MOS 管 M6 为 PMOS 管，所述 MOS 管 MO，MOS 管 M21，MOS 管 M33，MOS 管 M2，MOS 管 M7 为NMOS 管。于是，当电路进入过充后，输入端X为高电平，接点A为低电平，MOS管M6和MOS管M7截止，从而截止了内部工作电源VDD经过MOS管M35再经过电阻Rl到输出端V-的电流路径，减小了电平转换与零伏充电电路的电流，降低功耗。在电平转换与零伏充电电路60中，若充电器为可充电电池11充电导致可充电电池电压高于过充保护电压，一般过充保护电压为4.2V到4.3V之间，即出现过充保护状态时，输入端X为高电平，输出端CO为低电平，接点A点为输入端X端经过一级反相后的接点，即接点A为低电平，所以MOS管M6、M0S管M7是关闭的，避免了内部工作电源VDD经过MOS管M35、M0S管M6或者MOS管M7、电阻Rl和输出端V—这个通路流过电流。此时，可充电电池保护IC芯片内部的仿真电流是3.5uA,内部工作电源VDD=4.5V。可见，M6和M7可以截止过充时可充电电池保护IC芯片的电流增加路径。当电路进入过放时，由于电压信号PDB是从系统休眠电路127处得到的电压信号，此时的电压信号PDB为低电平，所以MOS管MO管截止，从而截止了输出端V-经电阻R1、M1、MOS管MO和MOS管M33的电流路径。若放电导致可充电电池电压低于过放保护电压，一般过放保护电压为2.0V到2.5V之间，且持续时间超过规定的延迟时间，即出现过放保护状态时，输入端X为低电平，输出端CO为高电平。此状态下，电压信号PDB为低电平，MOS管MO被关闭，防止了上述输出端V —经过电阻R1、M0S管M1、M0S管MO和MOS管M33到GND接地点的通路存在，避免了电平转换与零伏充电电路的电流的增加。此时，可充电电池保护IC芯片内部的仿真电流是1.49uA，内部工作电源VDD=2V。可见，通过更改电压信号I3DB的控制方式可以截止过放时可充电电池保护IC芯片的电流增加路径。可见，MOS管M6和MOS管M7的控制信号为输入端X信号和接点A信号，这两个信号不仅仅可以取自于逻辑电路126和逻辑反相电路61，还可以取自可充电电池保护IC芯片中与所述输入端X信号和接点A信号逻辑状态一样的信号，在实践中，可以根据电路具体情况确定。本实施例所述的具有零伏充电功能的锂电保护IC芯片，其电平转换与零伏充电电路在过充、过放状态时，背景技术中出现的大电流路径会被切断，仿真结果显示，大大减小了芯片的内部电流。从而减小芯片内部功耗，提高系统的可靠性和安全性。综上所述，本实施例所述具有零伏充电功能的可充电电池保护电路，通过在电平转换与零伏充电电路中增加M6和M7两个MOS管，使得可充电电池在过充保护状态时，M6和M7两个MOS管可以切断由电平转换与零伏充电电路所产生的电流增加路径，以及通过更改电压信号I3DB的控制方式，切断过放保护时电平转换与零伏充电电路产生的电流增加路径，减小具有零伏充电功能的可充电电池保护电路芯片的功耗，增加芯片系统的可靠性和完全性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种具有零伏充电功能的可充电电池保护电路，包括:分别与延时电路连接的过放保护电路、过充保护电路、过流保护电路和短路保护电路，以及与延时电路连接的逻辑电路，逻辑电路还与可以使得具有保护电路的可充电电池系统进入休眠状态的系统休眠电路连接，逻辑电路与功率管M19的栅极连接，逻辑电路还通过使得可充电电池具有零伏充电功能的电平转换与零伏充电电路与功率管M29的栅极连接，功率管M19的漏极与功率管M29的漏极连接，功率管M19的源极连接在可充电电池负极上，功率管M29的源极连接在可充电电池的负极连接端BATT-上，当可充电电池出现过流或者短路时，经过延时电路的延时后，通过逻辑电路将功率管M19关闭，当可充电电池出现过充时，经过延时电路的延时后，通过逻辑电路和电平转换与零伏充电电路将功率管M29关闭，当可充电电池出现过放时，经过延时电路的延时后，通过逻辑电路将功率管M19关闭，其特征在于，所述电平转换与零伏充电电路包括:逻辑反相电路、零伏充电逻辑控制电路和电平转换电路，逻辑电路中输出的逻辑信号经逻辑反相电路输入端X输入后，通过其输出接点A给到零伏充电逻辑控制电路，零伏充电逻辑控制电路的输入端还包括由系统休眠电路控制并通过更改其控制方式即可实现切断过放保护时电平转换与零伏充电电路产生的电流增加路径的电压信号Η)Β，零伏充电逻辑控制电路输出电压通过接点F输入给电平转换电路，其中，零伏充电逻辑控制电路还包括两个MOS管M6和M7，MOS管M6的源极与MOS管M7的漏极连接，并共同与接点F连接，MOS管M6的栅极与输入端X连接，MOS管M6的漏极与MOS管M7的源极连接，并共同通过电阻Rl与电平转换电路的输出端V-连接，MOS管M7的栅极与接点A连接。
2.根据权利要求1所述的可充电电池保护电路，其特征在于，所述零伏充电逻辑控制电路还包括:嵌位电路以及MOS管M35、MOS管M33、MOS管Ml和MOS管MO和电阻Rl，MOS管M35的漏极与Ml的源极连接，其连接点为接点F，MOS管M35的栅极连接于接点A，MOS管M35的源极与内部工作电压VDD连接，MOS管Ml的衬底与M35的衬底相连，MOS管Ml的栅极接地，MOS管Ml的漏极与MOS管MO的漏极连接，MOS管MO源极与MOS管M33的漏极连接，MOS管MO的栅极与电压信号PDB连接，MOS管M33的栅极也与接点A连接，MOS管M33的的源极接地，MOS管MO的衬底与MOS管M33的衬底相连，嵌位电路的输入端为电压信号VC，输出端与接点F连接。
3.根据权利要求2所述的可充电电池保护电路，其特征在于，所述MOS管M35，MOS管Ml为PMOS管，所述MOS管MO，MOS管M33为NMOS管。
4.根据权利要求2所述的可充电电池保护电路，其特征在于，所述嵌位电路包括:M0S管M2、MOS管M3、MOS管M4和MOS管M5，MOS管M2的栅极与参考电压VC连接，漏极和衬底与内部工作电源VDD连接，源极与MOS管M3的源极连接，MOS管M3的栅极与漏极连接，并与MOS管M4的源极连接，MOS管M4的栅极与漏极连接，并与MOS管M5的源极连接，MOS管M5的栅极与漏极连接，并与接点F连接，MOS管M4、MOS管M5的衬底与MOS管M3的衬底相连。
5.根据权利要求4所述的可充电电池保护电路，其特征在于，所述MOS管M3，MOS管M4, MOS 管 M5 为 PMOS 管，MOS 管 M2 为 NMOS 管。
6.根据权利要求1所述的可充电电池保护电路，其特征在于，所述电平转换电路包括:M0S管M40和电阻R0，M0S管M40的栅极与接点F连接，源极与内部工作电源VDD连接，漏极通过电阻RO连接到输出端V-，MOS管M40的漏极连接到输出端CO。
7.根据权利要求6所述的可充电电池保护电路，其特征在于，所述MOS管M40为PMOS管。
8.根据权利要求1所述的可充电电池保护电路，其特征在于，所述逻辑反相电路包括:M0S管M22和MOS管M21，MOS管M22和MOS管M21的栅极都连接在输入端X上，MOS管M22的源极与内部工作电源VDD连接，漏极与MOS管M21的漏极连接，其连接点为接点A，MOS管M21的源极接地。
9.根据权利要求8所述的可充电电池保护电路，其特征在于，所述MOS管M22为PMOS管，MOS管M21为NMOS管。
10.根据权利要求1所述的可充电电池保护电路，其特征在于，当过充保护电压为.4.2V到4.3V时，所述内部工作电压VDD为4.5V，当过放保护电压为2.0V到2.5V时，所述内部工作电压VDD 为2V。
全文摘要
本发明提供了一种具有零伏充电功能的可充电电池保护电路，包括分别与延时电路连接的过放保护电路、过充保护电路、过流保护电路和短路保护电路，与延时电路连接的逻辑电路和电平转换与零伏充电电路、以及与逻辑电路连接的系统休眠电路。本发明所述可充电电池保护电路，通过在电平转换与零伏充电电路中增加M6和M7两个MOS管，使得可充电电池在过充保护状态时，M6和M7两个MOS管可以切断由电平转换与零伏充电电路所产生的电流增加路径，以及通过更改电压信号PDB的控制方式，切断过放保护时电平转换与零伏充电电路产生的电流增加路径。减小可充电电池保护电路芯片的功耗，增加芯片系统的可靠性和完全性。
文档编号H02H7/18GK103178499SQ20131007362
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者董鑫 申请人:深圳市富满电子有限公司