集成式电池保护芯片、电池保护电路复合体和电池的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电路设计领域，特别涉及一种集成式电池保护芯片、电池保护电路复合体和电池。
【【背景技术】】
[0002]锂电池(比如，锂离子电池和锂聚合物电池)因其物理特性，在使用过程中，其对充电电流、放电电流、电压及温度要求很严格，一旦超过将会产生爆炸等严重后果，因此，锂电池内通常都设置有电池保护电路，以对锂电池进行充放电保护。
[0003]请参考图1所示，其为现有技术中的一种电池保护电路的电路示意图。该电池保护电路包括电池保护芯片(或称电池保护单元)110、开关组合电路120、电阻Rl、电阻R2和电容Cl。
[0004]电池保护电路的第一电源端P+与电芯Bat的正极B+直接相连，所述电池保护电路的第二电源端P-通过开关组合电路120与电芯Bat的负极B-相连，电阻Rl和电容Cl串联于电芯Bat的正极B+和负极B-之间。
[0005]所述电池保护芯片110包括三个连接端(或称为检测端)和两个控制端。三个连接端分别为与电芯Bat正极B+相连的第一检测端(或称电芯正极连接端)VDD、与电芯Bat负极B-相连的第二检测端(或称接地端)VSS和与第二电源端P-相连的第三检测端VM，两个控制端分别为充电控制端COUT和放电控制端DOUT。其中，连接端VDD与电阻Rl和电容Cl之间的连接节点相连，连接端VSS与电芯Bat的负极B-相连，连接端VM通过电阻R2与第二电源端P-相连。
[0006]所述电池保护芯片110检测电芯Bat的充电是否异常，如果异常，则通过其充电控制端COUT输出禁止充电控制信号，如果不异常，则通过其充电控制端COUT输出允许充电控制信号。所述电池保护芯片110检测电芯Bat的放电是否异常，如果异常，则通过其放电控制端DOUT输出禁止放电控制信号，如果不异常，则通过其放电控制端DOUT输出允许放电控制信号。
[0007]所述开关组合电路120根据所述禁止充电控制信号切断所述电芯Bat的充电回路，根据所述允许充电控制信号导通所述电芯Bat的充电回路以对所述电芯Bat进行充电保护。所述开关组合电路120根据所述禁止放电控制信号切断所述电芯Bat的放电回路，根据所述允许放电控制信号导通所述电芯Bat的放电回路以对所述电芯Bat进行放电保护。
[0008]所述开关组合电路120可以采用现有技术中的有关电池充放电通路中通用的开关组合。如图1所示，所述开关组合电路120包括第一 NM0S(N-Channel Metal OxideSemiconductor)晶体管丽I和第二 NMOS晶体管丽2，所述第一 NMOS晶体管丽I的源极与所述电芯Bat的负极B-相连，其漏极与所述第二 NMOS晶体管丽2的漏极相连，所述第一 NMOS晶体管丽I中寄生有二极管D1，所述第二 NMOS晶体管丽2中寄生有二极管D2。
[0009]通常，电池保护电路是安装在一块印刷电路板上，该印刷电路板(可称为电池保护板)上一般装配有电池保护芯片、两个电阻、一个电容和功率开关(开关组合电路)等。由于电池保护板需要占用额外的电池空间，若将被电池保护板占用的空间用来填充电芯材料，可能增加电池容量，另外，电池保护板也需要额外的成本。
[0010]因此，有必要提供一种改进的技术方案来解决上述问题。
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【发明内容】
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[0011]本发明的目的之一在于提供一种集成式电池保护芯片，其将电池保护电路和开关组合电阻以及相关外围电阻集成到一个芯片中，提高了集成度，从而在相同的电池空间条件下，可填充更多的电芯材料，增加电池容量。
[0012]本发明的目的之二在于提供一种电池保护电路复合体和电池，其可以省去现有电池中的电池保护板及其占用的空间，从而在相同的电池空间条件下，可填充更多的电芯材料，增加电池容量。
[0013]为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种集成式电池保护芯片，其包括封装在一起的电池保护晶片和功率开关晶片，第一管脚、第二管脚和第三管脚。所述电池保护晶片包括电阻R1、电阻R2、电容Cl和电池保护单元，所述电阻Rl和电容Cl串联于第一管脚和第三管脚之间，所述电池保护单元包括第一检测端、第二检测端、第三检测端、充电控制端和放电控制端，第一检测端与电阻Rl和电容Cl之间的连接节点相连，第二检测端与第三管脚相连，第三检测端通过电阻R2与所述第二管脚相连，所述电池保护单元基于第一检测端、第二检测端和第三检测端对电芯的充放电回路进行检测，以在充电异常时，由所述充电控制端输出充电保护信号，在放电异常时，由所述放电控制端输出放电保护信号；所述功率开关晶片连接于第三管脚和第二管脚之间，其根据充电保护信号切断所述电芯的充电回路，根据所述放电保护信号切断所述电芯的放电回路。
[0014]根据本发明的另一个方面，本发明提供一种电池保护电路复合体，其包括由封装材料形成的封装体、金属引线框和集成式电池保护芯片。所述封装体包括上表面和与该上表面相对的下表面，所述金属引线框和集成式电池保护芯片安置于所述封装体的下表面，所述金属引线框包括若干引线，其用于通过引线实现所述第一管脚与电池的第一电源端相连，实现第二管脚与电池的第二电源端相连，实现第三管脚与电芯的负极相连，实现电芯的正极与第一电源端相连，并形成有作为第一电源端使用的第一电极和作为第二电源端使用的第二电极，所述第一电极和第二电极暴露于所述封装体的上表面。所述集成式电池保护芯片包括封装在一起的电池保护晶片和功率开关晶片，第一管脚、第二管脚和第三管脚。所述电池保护晶片包括电阻R1、电阻R2、电容Cl和电池保护单元，所述电阻Rl和电容Cl串联于第一管脚和第三管脚之间，所述电池保护单元包括第一检测端、第二检测端、第三检测端、充电控制端和放电控制端，第一检测端与电阻Rl和电容Cl之间的连接节点相连，第二检测端与第三管脚相连，第三检测端通过电阻R2与所述第二管脚相连，所述电池保护单元基于第一检测端、第二检测端和第三检测端对电芯的充放电回路进行检测，以在充电异常时，由所述充电控制端输出充电保护信号，在放电异常时，由所述放电控制端输出放电保护信号；所述功率开关晶片连接于第三管脚和第二管脚之间，其根据充电保护信号切断所述电芯的充电回路，根据所述放电保护信号切断所述电芯的放电回路。
[0015]进一步的，所述金属引线框包括第一引线、第二引线和第三引线，各条引线互无交叠，所述第一引线与所述第一管脚相连，所述第一引线的一端形成所述第一电极，其另一端与所述电芯的正极相连；所述第二引线的一端形成所述第二电极，其另一端与所述第二管脚相连；所述第三引线的一端与所述第三管脚相连，其另一端与所述电芯的负极相连。
[0016]进一步的，所述封装体为塑料体，所述金属引线框为铜材质，在金属引线框需要进行焊接处的表面增加含锡锑合金层。
[0017]进一步的，所述金属引线框还包括第三电极，且第三电极也暴露于所述封装体的上表面，所述第三电极和第二电极之间短路连接；或所述第三电极通过一个ID识别电阻与所述第二电极连接。
[0018]进一步的，所述封装体在放置金属引线框处设置有第二凹槽，将金属引线框埋置于该第二凹槽中。
[0019]进一步的，集成式电池保护芯片粘合在所述封装体的下表面。
[0020]进一步的，所述封装体在放置集成式电池保护芯片处设置有第一凹槽，集成式电池保护芯片嵌入该第一凹槽中，并使集成式电池保护芯片的管脚位于该第一凹槽外。
[0021]进一步的，所述第一凹槽为梯形，该梯形的第一凹槽的第一平行边的长度小于集成式电池保护芯片的宽度，该梯形的第一凹槽的第二平行边的长度大于集成式电池保护芯片的宽度，集成式电池保护芯片卡置于该梯形的第一凹槽中。
[0022]根据本发明的另一个方面，本发明提供一种电池，其包括电池保护电路复合体和电芯。所述电芯包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，电芯的正极和负极暴露于第一表面；安置有所述金属引线框和集成式电池保护芯片的封装体的下表面与所述电芯的第一表面相接合。电池保护电路复合体，其包括由封装材料形成的封装体、金属引线框和集成式电池保护芯片。所述封装体包括上表面和与该上表面相对的下表面，所述金属引线框和集成式电池保护芯片安置于所述封装体的下表面，所述金属引线框包括若干引线，其用于通过引线实现所述第一管脚与电池的第一电源端相连，实现第二管脚与电池的第二电源端相连，实现第三管脚与电芯的负极相连，实现电芯的正极与第一电源端相连，并形成有作为第一电源端使用的第一电极和作为第二电源端使用的第二电极，所述第一电极和第二电极暴露于所述封装体