對電池充放電的芯片及免于過度充放電傷害的保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及充電器，尤其涉及一種用來對電池進(jìn)行充放電的芯片及一種用來保護(hù)電池免于過度充放電傷害的保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的電池充電器中，充電電路、保護(hù)電路、及電源管理電路是分別由三個芯片來實作，而這三個芯片所使用的接地電壓不完全是相同的，舉例來說，充電電路及電源管理電路所使用的是來自變壓器(adapter)的系統(tǒng)接地電壓，而保護(hù)電路所使用的來自于系統(tǒng)接地電壓和電池的電池接地電壓。當(dāng)電池正常充放電時，系統(tǒng)接地電壓會通過一開關(guān)連接至電池的電池接地電壓。當(dāng)電池異常充放電時，該開關(guān)會斷開使得系統(tǒng)接地電壓不會連接至電池的電池接地電壓。因此，若是要將這三個電路整合在一個芯片中，由于需要使用到兩種不同的接地電壓，且該等接地電壓在上述開關(guān)斷開時有可能會大幅變動，故會使得芯片中的元件需要使用高壓元件來實作，增加設(shè)計上的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種用來對電池進(jìn)行充放電的芯片及一種用來保護(hù)電池免于過度充放電傷害的保護(hù)電路，其大部分的元件均可以使用低壓元件來實作，且可以避免系統(tǒng)接地電壓大幅變動時對電路造成的影響，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
[0004]依據(jù)本發(fā)明一實施例，一種用來對一電池進(jìn)行充放電的芯片包含有一工作電壓接點、一電池電壓接點、一系統(tǒng)接地接點、一電池接地接點、一充電電路及一保護(hù)電路，其中該保護(hù)電路包含一電壓箝制電路。該充電電路耦接于該工作電壓接點與該電池電壓接點之間，用來接收一工作電壓以產(chǎn)生一充電電壓至該電池電壓接點；該保護(hù)電路耦接于該電池電壓接點、該系統(tǒng)接地接點以及該電池接地接點之間，其中該保護(hù)電路用來保護(hù)該電池免于過度充放電的傷害；以及該電壓箝制電路用以在該系統(tǒng)接地接點上的系統(tǒng)接地電壓低于該電池接地接點上的電池接地電壓時，提供一受箝制的輸出電壓。
[0005]依據(jù)本發(fā)明另一實施例，一種用來保護(hù)一電池免于過度充放電傷害的保護(hù)電路包含有一核心電路及一電壓箝制電路，其中該核心電路至少接收一電池電壓以及一電池接地電壓；以及該電壓箝制電路至少接收一系統(tǒng)接地電壓以及該電池接地電壓，并在該系統(tǒng)接地電壓低于該電池接地電壓時，提供一受箝制的輸出電壓至該核心電路。
【附圖說明】
[0006]圖1為依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種用來對一電池進(jìn)行充放電的芯片的示意圖。
[0007]圖2為依據(jù)本發(fā)明一實施例的保護(hù)電路的示意圖。
[0008]圖3為依據(jù)本發(fā)明一實施例的電壓箝制電路的示意圖。
[0009]圖4所示為電壓箝制電路中系統(tǒng)接地電壓VSS與電壓V2的模擬示意圖。
[0010]圖5為保護(hù)電路中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0011]【符號說明】
[0012]100芯片
[0013]102電池
[0014]104變壓器
[0015]106負(fù)載
[0016]107、108、Ml、M2 晶體管
[0017]110充電電路
[0018]120穩(wěn)壓電路
[0019]130保護(hù)電路
[0020]Pl工作電壓接點
[0021]P2電池電壓接點
[0022]P3系統(tǒng)接地接點
[0023]P4電池接地接點
[0024]P5?P6控制接點
[0025]210電壓箝制電路
[0026]220核心電路
[0027]Il電流源
[0028]R1、R2電阻
[0029]510低壓元件區(qū)域
[0030]520高壓元件區(qū)域
【具體實施方式】
[0031]在說明書及所附的權(quán)利要求書當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及所附的權(quán)利要求書并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說明書及所附的權(quán)利要求書當(dāng)中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段，因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或者通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
[0032]請參考圖1，圖1為依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種用來對一電池102進(jìn)行充放電的芯片100的示意圖。如圖1所示，芯片100包含有六個接點Pl?P6以及一充電電路110、一穩(wěn)壓電路(regulator) 120以及一保護(hù)電路130，其中六個接點Pl?P6包含有一工作電壓接點PU —電池電壓接點P2、一系統(tǒng)接地接點P3、一電池接地接點P4、以及控制接點P5?P6。在實作上，芯片100可應(yīng)用于電池充電器，或是移動電源之中。
[0033]在芯片100之外，一變壓器(adapter) 104用來分別提供一工作電壓VDD與一系統(tǒng)接地電壓VSS至工作電壓接點Pl與系統(tǒng)接地接點P3，電池102則是分別提供一電池電壓VBAT與一電池接地電壓GND至電池電壓接點P2與電池接地接點P4，一負(fù)載106則是耦接于穩(wěn)壓電路120。
[0034]在芯片100的操作上，當(dāng)需要對電池102進(jìn)行充電時，充電電路110會由工作電壓接點Pl接收來自變壓器104的一工作電壓VDD，并產(chǎn)生一充電電壓至電池電壓接點P2以對電池102進(jìn)行充電；另一方面，當(dāng)芯片100需要使用電池102來對負(fù)載106 (例如一移動電話)進(jìn)行供電時，則穩(wěn)壓電路120會自電池電壓接點P2接收一電池電壓，并轉(zhuǎn)換為一電壓Vout至負(fù)載106。此外，保護(hù)電路130則是用來檢測電池102的電池電壓VBAT或是電池102的充放電電流以判斷是否有過度充放電的問題，并據(jù)以決定是否產(chǎn)生控制信號CO、DO以關(guān)閉晶體管107、108，舉例來說，若是電池102有過度充放電的問題，則保護(hù)電電路會關(guān)閉(disable)晶體管107、108，反之若是電池102沒有過度充放電的問題，則晶體管107、108是開啟的。
[0035]當(dāng)電池102有過度充放電的問題時，充電電路110與穩(wěn)壓電路120同時也會被關(guān)閉，此時由于晶體管107、108是斷開的，這會使得系統(tǒng)接地接點P3不會經(jīng)由晶體管連接至電池接地接點P4，其將導(dǎo)致系統(tǒng)接地電壓VSS的電平與電池接地電壓GND的電平不相同。舉例來說，假設(shè)變壓器104所提供的工作電壓VDD為18V、系統(tǒng)接地電壓VSS為0V，電池所提供的電池電壓VBAT為5V、電池接地電壓GND為0V，若是充電電路110停止操作，工作電壓VDD的電壓值會被拉低至與電池電壓VBAT相同(亦即為5V)，而由于變壓器104的壓降需要維持固定的18V，則此時系統(tǒng)接地電壓VSS會被拉低到(-13V)。在本例中由于系統(tǒng)接地電壓VSS的電平被大幅度的拉低，其可能導(dǎo)致保護(hù)電路130的傷害。
[0036]為了解決系統(tǒng)接地電壓VSS被拉低到(-13V)的問題，請參考圖2，圖2為依據(jù)本發(fā)明一實施例的保護(hù)電路130的示意圖。如圖2所示，保護(hù)電路130至少包含一電壓箝制電路210以及一核心電路220，其中電壓箝制電路210的功用是當(dāng)系統(tǒng)接地電壓VSS的電平被大幅度的拉低時，提供一受箝制的輸出電壓(亦即，一接近電池接地電壓GND的電平)至核心電路220，以避免當(dāng)系統(tǒng)接地電壓VSS被拉低到(-13V)時造成核心電路220的損壞；另夕卜，核心電路220則是用來執(zhí)行保護(hù)電路的主要功能，亦即檢測電池電壓VBAT或電池充放電電流來判斷電池102是