用于電池管理和保護(hù)的系統(tǒng)及設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)涉及一種用于電池管理和保護(hù)的系統(tǒng)及設(shè)備。電池保護(hù)電路可包括電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和控制集成電路（1C)。所述電池保護(hù)電路可用來(lái)調(diào)節(jié)電池的充電和/或放電，并進(jìn)一步基于所述保護(hù)IC的保護(hù)跳閘點(diǎn)（例如過(guò)流檢測(cè)點(diǎn)）來(lái)防止所述電池在安全工作區(qū)域之外運(yùn)行。所述保護(hù)IC可用來(lái)校準(zhǔn)保護(hù)跳閘點(diǎn)，以補(bǔ)償所述電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻（RSSon)的工藝和溫度變化。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于電池管理和保護(hù)的系統(tǒng)及設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及電池管理系統(tǒng)，具體涉及包括保護(hù)集成電路(IC)的電池保護(hù)電路，所述保護(hù)集成電路(IC)被配置成可校準(zhǔn)保護(hù)跳閘點(diǎn)以補(bǔ)償電池保護(hù)電路的電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻的工藝和溫度變化。

【背景技術(shù)】
[0002]存在多種電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。例如，電池管理系統(tǒng)可用來(lái)管理電池(單電池或電池組)，例如通過(guò)如下方式進(jìn)行管理:監(jiān)控電池狀態(tài)、計(jì)算和報(bào)告輔助數(shù)據(jù)、保護(hù)電池、控制電池的環(huán)境和/或平衡電池的充電/放電。一些電池管理系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)由各種參數(shù)表示的電池狀態(tài)，包括但不限于電壓(例如總電壓、周期性抽頭的電壓或各個(gè)單元的電壓)、溫度(例如平均溫度、冷卻進(jìn)氣溫度、冷卻出氣溫度或各個(gè)單元的溫度)、充電狀態(tài)(SOC)或放電深度(DOD)，從而指示電池的充電電平以及流入和/或流出電池的電流。
[0003]一些電池管理系統(tǒng)包括用來(lái)防止電池在預(yù)定安全工作范圍之外運(yùn)行的保護(hù)機(jī)制。電池保護(hù)機(jī)制變得越來(lái)越重要，在技術(shù)進(jìn)步以及許多日常消費(fèi)品依賴(lài)于可充電電池(例如鋰離子電池)供電時(shí)尤為如此。如果鋰離子電池(例如)過(guò)充電，可能會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，導(dǎo)致起火的可能性增大，使用戶(hù)面臨危險(xiǎn)狀況。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供一種用于電池管理和保護(hù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:電源；以及保護(hù)該電源的保護(hù)電路，該保護(hù)電路基于該保護(hù)電路中元件的工作特性來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0005]本實(shí)用新型提供一種用于電池管理和保護(hù)的設(shè)備，該設(shè)備包括:電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)；以及用于至少基于保護(hù)跳閘點(diǎn)來(lái)控制該電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的保護(hù)集成電路，該保護(hù)集成電路基于該電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的工作特性來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]從下面對(duì)與要求保護(hù)的主題相符的實(shí)施例的詳細(xì)描述中，要求保護(hù)的主題的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，應(yīng)該參照附圖來(lái)理解這些詳細(xì)描述，其中:
[0007]圖1示出了常規(guī)電池保護(hù)電路圖；
[0008]圖2A-2D示出了常規(guī)電池保護(hù)電路圖的實(shí)施例；
[0009]圖3示出了與本實(shí)用新型相符的示例性電池保護(hù)電路圖；
[0010]圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性多芯片模塊(MCM)的透視圖，其包括圖3中的電池保護(hù)電路的保護(hù)集成電路(IC)和電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)；
[0011]圖5和6示出了圖4的MCM的多個(gè)部分的不同視圖；
[0012]圖7示出了圖3的電池保護(hù)電路的示例性保護(hù)IC的引腳；
[0013]圖8示出了圖4的MCM的示例性封裝弓I腳。
[0014]圖9示出了與本實(shí)用新型相符的電池保護(hù)電路的可選配置；
[0015]圖10示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性MCM的示例性透視圖，其包括圖9中的電池保護(hù)電路的保護(hù)IC和電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)；
[0016]圖11示出了與本實(shí)用新型相符的保護(hù)IC的示例性芯片配置；
[0017]圖12示出了圖9的電池保護(hù)電路的示例性保護(hù)IC引腳；以及
[0018]圖13示出了與本實(shí)用新型相符的電池管理和保護(hù)系統(tǒng)的示例性操作。
[0019]雖然下面的【具體實(shí)施方式】將參照實(shí)例性實(shí)施例進(jìn)行，但是這些實(shí)施例的多個(gè)替代形式、修改形式和變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是清楚的。

【具體實(shí)施方式】
[0020]總體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型涉及電池保護(hù)電路，該電池保護(hù)電路包括電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和電源集成電路(IC)的集成。所述電池保護(hù)電路用來(lái)調(diào)節(jié)電池的充電和/或放電，并進(jìn)一步基于(至少部分地基于)保護(hù)IC的保護(hù)跳閘點(diǎn)(例如過(guò)流檢測(cè)點(diǎn))防止電池工作在安全工作區(qū)域外。
[0021]所述保護(hù)IC可用來(lái)校準(zhǔn)保護(hù)跳閘點(diǎn)，以補(bǔ)償電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的源到源導(dǎo)通電阻(RSSon)的工藝和溫度變化。電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可以包含(例如)雙η溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFE)，其包括兩個(gè)耦接的MOSFET開(kāi)關(guān)，其中保護(hù)IC用來(lái)控制MOSFET開(kāi)關(guān)從而控制流入和/或流出電池的電流。可以用每個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)的RSSon來(lái)設(shè)計(jì)所述保護(hù)IC,因?yàn)榭苫诿總€(gè)MOSFET的實(shí)際RSSon對(duì)保護(hù)跳閘點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)(例如通過(guò)微調(diào)技術(shù))。電池保護(hù)電路可用來(lái)提供過(guò)放電電壓保護(hù)、過(guò)充電電壓保護(hù)、過(guò)放電電流保護(hù)、過(guò)充電電流保護(hù)和短路保護(hù)中的至少一者。
[0022]如本文更詳細(xì)地描述的那樣，基于每個(gè)MOSFET的實(shí)際RSS來(lái)校準(zhǔn)保護(hù)跳閘點(diǎn)導(dǎo)致電池充電和/或放電過(guò)程中檢測(cè)電流時(shí)的準(zhǔn)確性提高,從而導(dǎo)致電池效率和性能提高,例如移動(dòng)設(shè)備的通話(huà)時(shí)間增長(zhǎng)。作為另外的有益效果，與目前通用的電池保護(hù)機(jī)制相比，與本實(shí)用新型相符的電池保護(hù)電路可以在尺寸上減小，如本文更詳細(xì)地描述的那樣。
[0023]圖1示出了常規(guī)電池保護(hù)電路100。如圖所示，電池保護(hù)電路100可以包括(除了其他元件以外)含有兩個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)106 (a)、106 (b)的雙η溝道M0SFET104和保護(hù)IC102。在所公開(kāi)的電路中，除非控制IC102允許，M0SFET106(b)可以防止電流流入電池(例如，接于保護(hù)IC102的充電輸出(CO))，而MOSFET106 (a)可以防止電流流出電池(例如，接于保護(hù)IC102的放電輸出(DO)) ο
[0024]圖2A-2D示出了常規(guī)電池保護(hù)電路的其他實(shí)施例；如圖2A所示，電池保護(hù)電路200a公開(kāi)了一種保護(hù)電池的分立方法，而圖2B的電池保護(hù)電路200b通過(guò)加入傳感電阻器R來(lái)提高這種分立的方法。圖2C的電池保護(hù)電路200c公開(kāi)了一種MCM方法(例如，其中分立元件(例如M0SFET)包含在單片封裝中)，并且圖2D的電路200d將MCM方法與外部傳感電阻器R相結(jié)合。然而，電池保護(hù)電路200a-200d各自都存在缺點(diǎn)。例如，電路200a和200c中示出的分立方法通常由于(例如)分立元件的不可預(yù)測(cè)的實(shí)際特性而表現(xiàn)出較差的保護(hù)跳閘點(diǎn)準(zhǔn)確性。雖然在電路200b和200d中加入傳感電阻器R可以改善保護(hù)斷路的準(zhǔn)確性,但加入傳感電阻器R也會(huì)增加成本,增加制造所需的空間,而且還可能引起總體功率損耗。
[0025]一般來(lái)講，使用分立MOSFET開(kāi)關(guān)的客戶(hù)對(duì)于傳感電阻器R引起的功率損耗幾乎沒(méi)有或毫無(wú)容忍度。此外，該行業(yè)由不同的IC供應(yīng)商和MOSFET供應(yīng)商提供服務(wù)，使得幾乎沒(méi)有(即使有也極少)積極性來(lái)解決目前的電池保護(hù)電路的準(zhǔn)確性不足問(wèn)題。隨著電子設(shè)備(例如平板電腦和智能電話(huà))越來(lái)越高的功率需求，對(duì)于與保護(hù)準(zhǔn)確性相關(guān)聯(lián)的損耗的容忍度越來(lái)越低。電池供電的移動(dòng)電子設(shè)備的目前趨勢(shì)是，要求更高的放電和充電電流(例如最高至5A?8A)，這部分地是由于多核系統(tǒng)和針對(duì)此類(lèi)設(shè)備的快速充電需求引起的。此夕卜，移動(dòng)電子設(shè)備(例如輕薄的平板電腦和智能手機(jī))在尺寸上更小，因此需要更小的元件，可容納更少元件等，使得減少元件數(shù)量和/或尺寸的集成解決方案變得有價(jià)值。。
[0026]圖3示出了與本實(shí)用新型相符的電池保護(hù)電路300。如圖所示，電路300可以至少包括保護(hù)IC 302和包含兩個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)306 (a)和306 (b)的雙η溝道MOSFET 304。如前所述，電池保護(hù)電路300可用來(lái)調(diào)節(jié)電池的充電和/或放電，并進(jìn)一步基于(至少部分地基于)保護(hù)IC 302的保護(hù)跳閘點(diǎn)(例如過(guò)流檢測(cè)點(diǎn))防止電池工作在安全工作區(qū)域外。保護(hù)IC 302可用來(lái)控制MOSFET開(kāi)關(guān)306(a)和306 (b)，從而控制流入和/或流出電池的電流。
[0027]為清楚起見(jiàn)，現(xiàn)就圖3的電路圖中示出的連接件(例如引腳)進(jìn)行說(shuō)明。VDD表示連接于正電源輸入以向保護(hù)IC 302供電的連接引腳。VSS用作保護(hù)IC 302的參考點(diǎn)，并且可以連接于電池的負(fù)端子。VDT表示用于檢測(cè)過(guò)流和/或是否存在電池充電器的引腳。P+是電池組的正端子，P-是電池組的負(fù)端子。GDCH是柵極驅(qū)動(dòng)器引腳，用于控制放電M0SFET306 (a)，SDCH可以連接到放電M0SFET306 (a)的源極。GCHG是柵極驅(qū)動(dòng)器引腳，用于控制充電M0SFET306(b)，SDCG可以連接到充電M0SFET306(b)的源極。Tl和T2表示可用于校準(zhǔn)保護(hù)IC 302的保護(hù)跳閘點(diǎn)的測(cè)試引腳。例如，Tl和T2跳閘點(diǎn)可以接入到保護(hù)IC302，從而可以相對(duì)于任何MOSFET開(kāi)關(guān)306 (a)和306 (b)的RSSon對(duì)跳閘點(diǎn)進(jìn)行編程(例如，由工廠(chǎng)、原始設(shè)備制造商(OEM)或其他方)。
[0028]保護(hù)IC 302可被配置為包括可進(jìn)行校準(zhǔn)以補(bǔ)償MOSFET開(kāi)關(guān)306 (a)和306 (b)的RSSon中的工藝和溫度變化的保護(hù)跳閘點(diǎn)。在實(shí)施過(guò)程中，MOSFET開(kāi)關(guān)306(a)和306(b)可包括整個(gè)工藝和溫度中的顯著RSSon變化。與本實(shí)用新型相一致，可以基于與MOSFET開(kāi)關(guān)306(a)和306(b)中的至少一個(gè)相對(duì)應(yīng)的已測(cè)量RSSon來(lái)設(shè)計(jì)保護(hù)IC 302，其中可對(duì)保護(hù)跳閘點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)(例如，使用微調(diào)技術(shù)，其中可基于實(shí)際RSSon在保護(hù)IC 302中對(duì)保護(hù)跳閘點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整)。該校準(zhǔn)允許保護(hù)IC 302基于工藝和/或溫度變化所引起的M0SFETS306(a)和306(b)工作特性定制其控制，從而提高保護(hù)準(zhǔn)確性。
[0029]保護(hù)IC 302校準(zhǔn)保護(hù)跳閘點(diǎn)來(lái)補(bǔ)償至少RSSon變化的能力使電池保護(hù)電路300能夠提供增進(jìn)的保護(hù)準(zhǔn)確性，這在常規(guī)保護(hù)電路中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。例如，最初可以將過(guò)流保護(hù)跳閘點(diǎn)設(shè)置為2A，使得任何流經(jīng)IC的大于2A的電流都導(dǎo)致保護(hù)IC 302關(guān)閉一個(gè)或兩個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)306 (a)和306 (b)，從而斷開(kāi)流入和/或流出電池的電流。
[0030]為使保護(hù)IC 302斷路，IC通常需要基于電阻來(lái)測(cè)量MOSFET開(kāi)關(guān)對(duì)兩端的電壓降。在一個(gè)例子中，25°C (攝氏度)時(shí)的MOSFET開(kāi)關(guān)306 (a)和306 (b)可具有1mohm的RSSon。為使保護(hù)IC 302在2A時(shí)斷路，保護(hù)IC 302的保護(hù)跳閘點(diǎn)可能需要預(yù)設(shè)為20mV(例如，V =IR = 2AX 1mohm)。在當(dāng)很少或沒(méi)有工藝變化和/或溫度變化的理想情況下，保護(hù)準(zhǔn)確性可以接近100%。然而，在實(shí)施過(guò)程中，MOSFET的實(shí)際RSSon可能不會(huì)正好為lOmohm。在一些MOSFET中，RSSon可能會(huì)低至6mohm，而其他MOSFET可能具有12mohm的RSSon。MOSFET與MOSFET之間會(huì)有差異。例如，假設(shè)MOSFET的實(shí)際RSSon為6mohm，而保護(hù)IC 302的預(yù)設(shè)保護(hù)跳閘點(diǎn)為20mV，則保護(hù)IC 302可能會(huì)在3.333A(I = V/R = 20mV/6mohm)時(shí)進(jìn)入保護(hù)模式(例如斷開(kāi)充電和/或放電電流)，導(dǎo)致超出2A目標(biāo)值66%的容差。而當(dāng)MOSFET的RSSon為12mohm時(shí)，保護(hù)IC 302可能在1.66A(I = V/R = 20mV/12mohm)時(shí)進(jìn)入保護(hù)模式，導(dǎo)致低于2A目標(biāo)值17%的容差。因此，保護(hù)IC 302測(cè)量并傳感MOSFET開(kāi)關(guān)306 (a)和306 (b)的RSSon繼而基于MOSFET開(kāi)關(guān)306 (a)和306 (b)的實(shí)際RSSon來(lái)校準(zhǔn)保護(hù)跳閘點(diǎn)的能力，允許保護(hù)IC 302補(bǔ)償MOSFET開(kāi)關(guān)的任何工藝和/或溫度變化，從而提高保護(hù)準(zhǔn)確性。例如，在上述的6mohm情形中，保護(hù)IC 302可用來(lái)將保護(hù)跳閘點(diǎn)微調(diào)在12mV(V = IR=2AX 6mohm)上,從而形成接近2A的更準(zhǔn)確的保護(hù)跳閘點(diǎn)。
[0031]下表示出了較之于圖3中所示的被指定為“校準(zhǔn)1C”的與本實(shí)用新型相符的電池保護(hù)電路的保護(hù)準(zhǔn)確性，與常規(guī)電池保護(hù)電路(例如在圖1或2A-2D中所示的被指定為“常規(guī)”電路的電路)的保護(hù)準(zhǔn)確性相對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果。表I的結(jié)果基于放電過(guò)流保護(hù)(OCP)斷路電平，以安培(A)為單位，其中最大OCP斷路電平設(shè)置為3A(例如，電流安全法規(guī)不允許斷路電平大于3A)，而電池容量假定為2200mAh。
[0032]表I
[0033]
利用率利用率最小典型最大容差 (I小時(shí)的A數(shù))(I小時(shí)的百分比)
常規(guī) 1.6 2.3 3 +/-30%1.6_73%_
校準(zhǔn) IC 2.2 2.6 3 +/-15%2.2100%
[0034]如表所示，常規(guī)保護(hù)電路最低可在1.6A處斷路。如果電池容量為2200mAh，則常規(guī)保護(hù)電路僅允許負(fù)載在I個(gè)小時(shí)內(nèi)流過(guò)最高1.6A，從而導(dǎo)致在I個(gè)小時(shí)內(nèi)浪費(fèi)600mA電力。因此，電池容量利用率約為73%。對(duì)于校準(zhǔn)IC，OCP最低可在2.2A處斷路。如果電池容量為2200mAh，則校準(zhǔn)IC允許負(fù)載在I個(gè)小時(shí)內(nèi)流過(guò)最高2.2A，從而導(dǎo)致在I個(gè)小時(shí)內(nèi)浪費(fèi)OmA電力。因此，電池容量利用率為100%。基于2200mAh電池單元的平均市場(chǎng)價(jià)格$4.05，常規(guī)電路僅利用電池單元成本$4.05中的$2.95，浪費(fèi)了 $1.10。校準(zhǔn)IC電路實(shí)現(xiàn)最高利用率100%，從電池單元獲得$4.05的完全回報(bào)。因此，使用校準(zhǔn)IC電路帶來(lái)$1.10的潛在成本節(jié)約。
[0035]表2示出的結(jié)果基于放電過(guò)流保護(hù)(OCP)斷路電平，以安培(A)為單位，其中具體應(yīng)用要求1.75A，最低OCP設(shè)置為1.75A以確保運(yùn)行。
[0036]表 2
[0037]
最小典型最大容差常規(guī)1.75 2.5__325__+/-30%
校準(zhǔn) IC fT.75 2.052.36+/~15%
[0038]如表2所示，常規(guī)電路OCP最高可在3.25A處斷路。為了滿(mǎn)足典型電池單元的放電安全要求，客戶(hù)需要購(gòu)買(mǎi)2200mAh容量的電池單元。購(gòu)買(mǎi)更小容量的電池單元可能無(wú)法提供所需的放電OCP電平。校準(zhǔn)IC最高可以在2.36A處斷路。因此，為了滿(mǎn)足典型電池單元的放電安全要求，客戶(hù)只需要購(gòu)買(mǎi)1600mAh容量的電池單元。因此，常規(guī)電路可能需要2200mAh電池，該電池比校準(zhǔn)IC電路所使用的1600mAh電池高出37%。2200mAh電池單元的成本比1600mAh電池單元最多可以高出50%，因此，使用常規(guī)電路的設(shè)計(jì)人員最終只能使用體積較大、昂貴的電池單元。
[0039]圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性MCM 400的透視圖，其包括電池保護(hù)電路300的保護(hù)IC 302和電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304(例如，如圖3所示)。圖5和6示出了 MCM 400的多個(gè)部分的不同視圖。如圖所示，保護(hù)IC 302和電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304可以既以結(jié)構(gòu)方式又以電子方式耦接于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)402。圖7示出了圖3的電池保護(hù)電路的保護(hù)IC 302的示例性弓丨腳輸出，圖8示出了圖4的MCM的示例性封裝引腳輸出。MCM 400可以包括兩個(gè)電池保護(hù)電路300的組件(包括保護(hù)IC 302和電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304)，導(dǎo)致具有超低導(dǎo)通電阻并具有1.8_寬度(與電池垂直的邊緣)的小型倒裝芯片封裝。與本實(shí)用新型相一致，MCM 400可導(dǎo)致更薄的電池組和電話(huà)，包括最高至8A的單一解決方案，結(jié)果使設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)易且更快地上市。以節(jié)約空間的1.8X3.5_封裝擁有總體電源保護(hù)電路解決方案，可以提高易用性并簡(jiǎn)化PCB布局。
[0040]圖9示出了與本實(shí)用新型相符的電池保護(hù)電路300’的可選配置。與圖3中示出的電池保護(hù)電路300的實(shí)施例相反(其中控制IC 302包括引腳Tl和T2，可用于校準(zhǔn)保護(hù)跳閘點(diǎn)的測(cè)試點(diǎn))，圖9中的保護(hù)IC 302’可以基于電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304’在內(nèi)部進(jìn)行校準(zhǔn)。例如，可以在構(gòu)成電池保護(hù)電路300’的MCM的制造過(guò)程中執(zhí)行校準(zhǔn)。具體地講，可以在制造過(guò)程中確定(例如測(cè)量)M0SFET306a’和306b’的工作特性，并且可以基于最終組裝電池保護(hù)電路300’前后的工作特性來(lái)校準(zhǔn)保護(hù)IC 302’。電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304’的工作特性在電池保護(hù)電路302’的運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)該保持基本一致，因?yàn)樗性际菍儆谕?MCM的部分。以這種方式預(yù)先配置保護(hù)跳閘點(diǎn)可以使電路設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單，因?yàn)椴恍枰獎(jiǎng)討B(tài)測(cè)定MOSFET的工作特性，并且電池保護(hù)電路300’因此尺寸更小和/或成本更低。在電池保護(hù)電路300’中，BG引腳可以將電池單元接地到電池保護(hù)電路300’中的電池放電MOSFET 306a’的源極，而PG引腳可以將電池塊(_)端連接到電池充電MOSFET 306b’的源極。
[0041]圖10示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性MCM 400’的透視圖，其包括圖9的電池保護(hù)電路300’的保護(hù)IC 302’和電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304’。與圖4所公開(kāi)的實(shí)施例類(lèi)似，在MCM400’中，保護(hù)IC 302’和電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304’以結(jié)構(gòu)方式和/或電子方式耦接于引線(xiàn)框結(jié)構(gòu)402’。除了提供結(jié)構(gòu)完整性和電子導(dǎo)電性，引線(xiàn)框402’還可以為電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304’產(chǎn)生的熱量提供熱耗散。例如，大的導(dǎo)電墊(例如圖12中示出的BG和PG)使熱量能夠從MCM 400’中的電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304’傳導(dǎo)走。
[0042]圖11示出了與本實(shí)用新型相符的保護(hù)IC 302”的示例性芯片配置。圖11示出了示例性保護(hù)IC 302”的圖像以及與芯片上的不同輸入/輸出觸點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)。例如，CHG可以表示電池充電MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)器的觸點(diǎn)，SCHG可以表示電池充電MOSFET的源極的觸點(diǎn)，DSG可以表示電池放電MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)器的觸點(diǎn)，G可以表示接地觸點(diǎn)，BAT可以表示電源正極輸入的觸點(diǎn)。SCL、VINO、VINl和SDA可僅供內(nèi)部使用。例如，基于測(cè)定的電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304的工作特性對(duì)校準(zhǔn)保護(hù)IC 302”進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)可以采用一個(gè)或多個(gè)SCL、VINO、VINl 和 SDA 觸點(diǎn)。
[0043]圖12示出了圖3的電池保護(hù)電路的示例性保護(hù)IC引腳輸出。MCM 400”被示出為包括各種導(dǎo)電墊的示例性位置以及可能的墊尺寸。一些導(dǎo)電墊的尺寸可以定得較大(例如墊BG和PG)，用以應(yīng)對(duì)高于NC和VBAT墊的電壓和或電流。較大的導(dǎo)電墊還使熱量能夠從MCM 400”中的傳導(dǎo)走。熱傳導(dǎo)性能可以便于對(duì)電源元件例如電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)304進(jìn)行熱管理。
[0044]圖13示出了與本實(shí)用新型相符的電池管理和保護(hù)系統(tǒng)的示例性操作。在操作1300中，可以組裝MCM，其包括(例如)至少一個(gè)保護(hù)IC和一個(gè)電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。組裝之后，可以在操作1302中確定電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的工作特性。例如，可以測(cè)量構(gòu)成電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的每個(gè)MOSFET的RSSon。在操作1304中，可以至少基于操作1302中測(cè)量的工作特性來(lái)校準(zhǔn)保護(hù)1C。例如，可以設(shè)定保護(hù)跳閘點(diǎn)以補(bǔ)償操作1302中測(cè)得的特定RSSon。以這種方式，MCM可以提供更加準(zhǔn)確的電流跳閘點(diǎn)保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)更高效的運(yùn)行，和更好的MCM所保護(hù)電池的電池使用壽命。
[0045]本文所述的某些實(shí)施例可以在包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的系統(tǒng)中實(shí)施，在這些存儲(chǔ)介質(zhì)上單獨(dú)或組合地存儲(chǔ)有指令，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行這些指令時(shí)，執(zhí)行本文所述的方法和/或操作。這里，處理器可包括例如系統(tǒng)CPU(例如，核心處理器)和/或可編程電路。因此，意圖是，根據(jù)本文所述的方法的操作可分布在多個(gè)物理裝置，諸如在多個(gè)不同物理位置的處理結(jié)構(gòu)。
[0046]存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括:任何類(lèi)型的有形(例如非暫時(shí)性)介質(zhì)，例如任何類(lèi)型的磁盤(pán)(包括軟盤(pán)、光盤(pán)、只讀光盤(pán)(CD-ROM)、可重寫(xiě)光盤(pán)(CD-RW)、數(shù)字通用光盤(pán)(DVD)和磁光盤(pán))；半導(dǎo)體器件，例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、諸如動(dòng)態(tài)和靜態(tài)RAM之類(lèi)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、閃存、磁卡或光卡)或任何類(lèi)型的適于存儲(chǔ)電子指令的介質(zhì)。
[0047]如本文所述，可以使用硬件元件、軟件元件或其任意組合來(lái)實(shí)施不同的實(shí)施例。硬件元件的例子可以包括處理器、微處理器、電路、電路元件(例如晶體管、電阻器、電容器、電感器等)、集成電路、特定于應(yīng)用的集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、邏輯門(mén)、寄存器、半導(dǎo)體器件、芯片、微芯片、芯片組坐寸ο
[0048]另外，如本文的任何實(shí)施例中所用的“電路”可包括例如單獨(dú)的或任意組合的硬連線(xiàn)電路、可編程電路、狀態(tài)機(jī)電路、存儲(chǔ)可由可編程電路和/或在較大系統(tǒng)中存在的電路執(zhí)行的指令的固件，所述較大系統(tǒng)例如可作為分立元件部分而包括在集成電路中。另外，本文所述的任何開(kāi)關(guān)器件可包括任何類(lèi)型的已知或后開(kāi)發(fā)的開(kāi)關(guān)電路，例如，MOS晶體管、BJT、SiC 等。
[0049]本說(shuō)明書(shū)通篇中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”之提及意指關(guān)于該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在本說(shuō)明書(shū)通篇中各處出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”并不一定均指相同的實(shí)施例。此外，可在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中以任何合適的方式對(duì)具體特征、結(jié)構(gòu)或特性進(jìn)行組合。
[0050]如此，本實(shí)用新型涉及用于電池管理和保護(hù)的系統(tǒng)。電池保護(hù)電路可包括電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和控制集成電路(1C)。電池保護(hù)電路可用來(lái)調(diào)節(jié)電池的充電和/或放電，并進(jìn)一步基于保護(hù)IC的保護(hù)跳閘點(diǎn)(例如過(guò)流檢測(cè)點(diǎn))防止電池工作在安全工作區(qū)域外。所述保護(hù)IC可用來(lái)校準(zhǔn)保護(hù)跳閘點(diǎn)，以補(bǔ)償所述電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻(RSSon)的工藝和溫度變化。
[0051]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括電源和保護(hù)所述電源的保護(hù)電路，所述保護(hù)電路基于所述保護(hù)電路中元件的工作特性來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0052]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種設(shè)備。所述設(shè)備可以包括電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和用于至少基于保護(hù)跳閘點(diǎn)來(lái)控制電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保護(hù)集成電路，所述保護(hù)集成電路基于所述電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的工作特性來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0053]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種方法。所述方法可以包括組裝一種設(shè)備(所述設(shè)備至少包括保護(hù)集成電路和電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān))、至少對(duì)于電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)確定其工作特性以及基于工作特性來(lái)校準(zhǔn)保護(hù)集成電路。
[0054]本文中采用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)方式作為描述而非限制的術(shù)語(yǔ)使用，并且在使用這種術(shù)語(yǔ)和組裝設(shè)備(該設(shè)備至少包括保護(hù)集成電路和電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān))表達(dá)方式的過(guò)程中，不旨在排除示出和描述的特征(或其一部分)的任何等同物，并且認(rèn)識(shí)到，各種修改形式可落入權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。因此，權(quán)利要求書(shū)旨在涵蓋所有這種等同物。已.2在本文中描述了各種特征、方面和實(shí)施例。這些特征、方面和實(shí)施例容許存在相互組合以及變型形式和修改形式，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣。因此，應(yīng)該認(rèn)為本實(shí)用新型涵蓋這種組合、變型形式和修改形式。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電池管理和保護(hù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 電源；以及 保護(hù)所述電源的保護(hù)電路，所述保護(hù)電路基于所述保護(hù)電路中元件的工作特性來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)電路包括多芯片模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多芯片模塊至少包括保護(hù)集成電路和電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)集成電路至少基于保護(hù)跳閘點(diǎn)來(lái)控制所述電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)包括至少兩個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管開(kāi)關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)集成電路控制第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管開(kāi)關(guān)以控制流向所述電源的電流，并且控制第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管開(kāi)關(guān)以控制流出所述電源的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)跳閘點(diǎn)基于對(duì)所述金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管開(kāi)關(guān)中的至少一者測(cè)得的源到源導(dǎo)通狀態(tài)電阻在所述保護(hù)集成電路中設(shè)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述源到源導(dǎo)通狀態(tài)電阻由所述保護(hù)集成電路在所述保護(hù)電路工作過(guò)程中測(cè)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述源到源導(dǎo)通狀態(tài)電阻在所述多芯片模塊制造過(guò)程中測(cè)量。
10.一種用于電池管理和保護(hù)的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括: 電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)；以及 用于至少基于保護(hù)跳閘點(diǎn)來(lái)控制所述電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的保護(hù)集成電路，所述保護(hù)集成電路基于所述電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的工作特性來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)包括至少兩個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管開(kāi)關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述保護(hù)集成電路控制第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管開(kāi)關(guān)以控制流向所述電源的電流，并且控制第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管開(kāi)關(guān)以控制流出所述電源的電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述保護(hù)跳閘點(diǎn)在所述保護(hù)集成電路中設(shè)定，所述保護(hù)跳閘點(diǎn)的設(shè)定是基于對(duì)至少一個(gè)所述金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管開(kāi)關(guān)測(cè)得的源到源導(dǎo)通狀態(tài)電阻。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述源到源導(dǎo)通狀態(tài)電阻在所述設(shè)備的制造過(guò)程中測(cè)量。
【文檔編號(hào)】H02H7/18GK204030643SQ201420279400
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月1日
【發(fā)明者】托馬斯·安德烈斯·莫雷諾, 約瑟夫·D·蒙塔爾博, 尹成根, R·楊 申請(qǐng)人:快捷半導(dǎo)體(蘇州)有限公司, 快捷半導(dǎo)體公司