电池保护芯片及电池的制作方法_2

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于VDD-| Vthp |电压时,MP1和MP2导通,VDD电压对VC充电。当VC电压低于VDD电压但大于VDD-1 Vthp |电压时,由于M0S亚阈值特性,仍有可能存在VDD对VC充电的电流,只是很小。MP1和MP2衬体连接方式实现禁止经由衬体的寄生反向电流(VC流向VDD)。由于MP1和MP2的栅极接VC节点,当VDD电压低于VC时,MP1和MP2的沟道会完全截止,无反向电流(VC流向VDD)。
[0043]由此可知,本实用新型实施例中的单向导通电路具体形式不做限定,除上述几种情况外,还可以通过其他方式实现。
[0044]图3本实用新型实施例提供的另一种电池保护芯片的结构图,如图3所示,该电池保护芯片还包括:高耐压ESD电路和双向截止ESD电路;
[0045]高耐压ESD电路的输入端与电芯的正极、过充电检测电路的输入端、过放电检测电路的输入端、控制电路的输入端相连接;高耐压ESD电路的输出端接地;
[0046]双向截止ESD电路的输入端与电芯的正极相连接;双向截止ESD电路的输出端与第二功率管的漏极相连接。
[0047]需要说明的是,由于实际电池系统中连接都存在一定的导线,例如从电芯的正极连接到芯片VDD端存在导线,负载正端连接VDD节点也存在导线,这些导线存在一定的寄生电感。在发生外部短路时,保护芯片检测到短路,关断MD,此时寄生电感会产生反激电压,导致VDD和VM之间产生瞬间高压,VDD和G之间也会耦合瞬间较高电压。
[0048]现有技术实施方式中,印刷电路板上的电容和电阻将形成滤波器,将电压尖峰滤除,从而使电池保护芯片不会承受较高瞬间电压。采用本实用新型实施方式后,为了抵抗该瞬间电压冲击,避免芯片损坏,采用高耐压ESD电路作为VDD与G之间的静电保护电路,采用双向截止ESD电路作为VDD与VM之间的静电保护电路。
[0049]具体地,高耐压ESD电路的耐压大于等于18V。高耐压ESD电路可以为耐压超过15V的NM0S管,其中,NM0S管的栅极接地或者通过一个电阻接地;高耐压ESD电路也可以为NPN管,其中NPN管的基极接地或者通过一个电阻接地;高耐压ESD电路还可以在NM0S的漏极加入P+有源区来改善静电保护性能,或在NPN管的集电极中加入P+来改善静电保护性能;在本实用新型实施例中,高耐压ESD电路的具体形式不做限定。
[0050]具体地,双向截止ESD电路的耐受VDD比VM高18V,并且耐受VM比VDD高5V。双向截止ESD电路可以为两个二极管反向连接;在本实用新型实施例中,双向截止ESD电路的具体形式不做限定。
[0051]该电池保护芯片包括:过充电检测电路、过放电检测电路、放电过流检测电路、控制电路,该芯片还包括:单向导通电路、第一电容、第一短路检测电路、第一电阻和第二电阻;
[0052]单向导通电路的输入端与电芯正极相连接;单向导通电路的输出端与第一电容的第一端、第一短路检测电路的电源端相连接;第一电容的第二端接地;第一短路检测电路的输出端与控制电路的第一输出端相连接,其中,第一电容仅为第一短路检测电路供电;
[0053]第一电阻的第一端与单向导通电路的输入端相连接;第一电阻的第二端与过充电检测电路的输入端、过放电检测电路的输入端、控制电路的输入端相连接;
[0054]第二电阻的第一端与放电过流检测电路的输入端、第一短路检测电路的输入端相连接。
[0055]具体地,第一电容保持电压时间大于第一短路检测电路中设定的短路保护延迟时间。
[0056]具体地,第一短路检测电路消耗的平均电流小于luA。
[0057]具体地,第一电阻和第二电阻的电阻值大于100欧姆。
[0058]工作过程如下:单向导通电路实现电流只能由节点VDD流向节点VC,为第一电容C1充电;截止由节点VC流向节点VDD的电流,防止第一电容C1的电荷被反向电流所放电。如果在异常状态下,例如,内部电芯微短路或外部短路时,VDD电压快速下降,单向导通电路用于防止第一电容C1上的电荷被泄放掉,使第一电容C1上的电压被保持,即第一电容C1上的电压即节点VC的电压不会随VDD节点电压快速下降而下降,维持较稳定的电压,为第一短路检测电路供电,从而使第一短路检测电路可以在任何时刻实现根据短路检测的结果控制是否禁止放电。
[0059]需要说明的是,本实用新型实施例中的单向导通电路可以由一个二极管实现,其中,二极管的阳极与电池的正极相连接;二极管的阴极与第一电容的第一端相连接。
[0060]单向导通电路也可以由两个PM0S管实现,其中,MP1的源极与电池正极相连接;MP1的漏极与MP2的漏极相连接;MP1的栅极与MP2的栅极、MP2的源极、第一电容的第一端相连接。当VC电压低于VDD-| Vthp I电压时,MP1和MP2导通,VDD电压对VC充电。当VC电压低于VDD电压但大于VDD-1 Vthp I电压时,由于M0S亚阈值特性,仍有可能存在VDD对VC充电的电流,只是很小。MP1和MP2衬体连接方式实现禁止经由衬体的寄生反向电流(VC流向VDD)。由于MP1和MP2的栅极接VC节点,当VDD电压低于VC时,MP1和MP2的沟道会完全截止,无反向电流(VC流向VDD)。
[0061]由此可知,本实用新型实施例中的单向导通电路具体形式不做限定,除上述几种情况外,还可以通过其他方式实现。
[0062]图4本实用新型实施例提供的另一种电池保护芯片的结构图,如图4所示,该电池保护芯片还包括:第二短路检测电路;
[0063]第二短路检测电路的电源端与单向导通电路的输入端相连接;第二短路检测电路的输入端与第二电阻的第一端相连接;第二短路检测电路的输出端与控制电路的输入端相连接。
[0064]需要说明的是,本实用新型实施例提供的第二短路检测电路用于当放电负载电流过大,超过短路阈值时,电池保护芯片控制管段放电回路。
[0065]具体地,第二短路检测电路中设定的第二短路保护延迟时间大于或等于第一短路检测电路设定的第一短路保护延迟时间。
[0066]该电池保护芯片包括:过充电检测电路、过放电检测电路、放电过流检测电路、控制电路,该芯片还包括:单向导通电路、第一电容、第一短路检测电路、第一电阻和第二电阻;
[0067]单向导通电路的输入端与电芯正极相连接;单向导通电路的输出端与第一电容的第一端、第一短路检测电路的电源端相连接;第一电容的第二端接地;第一短路检测电路的输出端与控制电路的第一输出端相连接,其中,第一电容仅为第一短路检测电路供电;
[0068]第一电阻的第一端与单向导通电路的输入端相连接;第一电阻的第二端与过充电检测电路的输入端、过放电检测电路的输入端、控制电路的输入端相连接;
[0069]第二电阻的第一端与放电过流检测电路的输入端、第一短路检测电路的输入端相连接。
[0070]具体地,第一电容保持电压时间大于第一短路检测电路中设定的短路保护延迟时间。
[0071]具体地,第一短路检测电路消耗的平均电流小于luA。
[0072]具体地,第一电阻和第二电阻的电阻值大于100欧姆。
[0073]工作过程如下:单向导通电路实现电流只能由节点VDD流向节点VC,为第一电容C1充电;截止由节点VC流向节点VDD的电流,防止第一电容C1的电荷被反向电流所放电。如果在异常状态下,例如,内部电芯微短路或外部短路时,VDD电压快速下降,单向导通电路用于防止第一电容C1上的电荷被泄放掉,使第一电容C1上的电压被保持,即第一电容C1上的电压即节点VC的电压不会随VDD节点电压快速下降而下降,维持较稳定的电压,为第一短路检测电路供电,从而使第一短路检测电路可以在任何时刻实现根据短路检测的结果控制是否禁止放电。
[0074]需要说明的是,本实用新型实施例中的单向导通电路可以由一个二极管实现,其中,二极管的阳极与电池的正极相连接;二极管的阴极与第一电容的第一端相连接。
[0075]单向导通电路也可以由两个PM0S管实现,其中,MP1的源极与电池正极相连接;MP1的漏极与MP2的漏极相连接;MP1的栅极与MP2的栅极、MP2的源极、第一电容的第一端相连接。当VC电压低于VDD-| Vthp I电压时,MP1和MP2导通,VDD电压对VC充电。当VC电压低于VDD电压但大于VDD-1 Vthp I电压时,由于M0S亚阈值特性,仍有可能存在VDD对VC充电的电流,只是很小。MP1和MP2衬体连接方式实现禁止经由衬体的寄生反向电流(VC流向VDD)。由于MP1和MP2的栅极接VC节点,当VDD电压低于VC时,MP1和MP2的沟道会完全截止,无反向电流(VC流向VDD)。
[0076]由此可知,本实用新型实施例中的单向导通电路具体形式不做限定,除上述几种情况外,还可以通过其他方式实现。
[0077]该电池保护芯片还包括:高耐压ESD电路和双向截止ESD电路;
[0078]高耐压ESD电路的输入端与电芯的正极、过充电检测电路的输入端、过放电检测电路的输入端、控制电路的输入端相连接;高耐压ESD电路的输出端接地;
[0079]双向截止ESD电路的输入端与电芯的正极相连接;双向截止ESD电路的输出端与第二功率管的漏极相连接。
[0080]需要说明的是,由于实际电池系统中连接都存在一定的导线,例如从电芯的正极连接到芯片VDD端存在导线,负载正端连接VDD节点也存在导线,这些导线存在一定的寄生电感。在发生外部短路时,保护芯片检测到短路,关断MD,此时寄生电感会产生反激电压,导致VDD和VM之间产生瞬间高压,VDD和G之间也会耦合瞬间较高电压。
[0081]现有技术实施方式中,印刷电路板上的电容和电阻将形成滤波器,将电压尖峰滤除,从而使电池保护芯片不会承受较高瞬间电压。采用本实用新型实施方式后,为了抵抗该瞬间电压冲击,避免芯片损坏,采用高耐压ESD电路作为VDD与G之间的静电保护电路,采用双向截止ESD电路作为
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