集成功率mosfet的鋰電池保護芯片及采用該芯片的充電電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種集成功率MOSFET的裡電池保護忍片 及采用該忍片的充電電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在裡電池技術(shù)領(lǐng)域，裡電池具有:體積小、容量大、重量輕、無污染、單節(jié)電壓高、自 放電率低、電池循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)點。通常裡電池包括裡離子電池和裡聚合物電池。下面W裡 離子電池為例說明電池的充放電過程。充電時裡離子由正極向負極運動而嵌入石墨層中。 放電時，裡離子從石墨晶體內(nèi)負極表面脫離移向正極。所W，在該電池充放電過程中裡總是 W裡離子形態(tài)出現(xiàn)，而不是W金屬裡的形態(tài)出現(xiàn)。裡電池的充放電有一定的要求，根據(jù)裡電 池的結(jié)構(gòu)特性，最高充電終止電壓不能過充，否則會因正極的裡離子拿走太多，而使電池報 廢。因裡電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所致，放電時裡離子不能全部移向正極，必須保留一部分裡離子在 負極，W保證在下次充電時裡離子能夠楊通地嵌入通道。否則，電池壽命就相應(yīng)縮短。為了 保證石墨層中放電后留有部分裡離子，就要嚴格限制放電終止最低電壓，也就是說裡電池 不能過放電。為了達到裡離子電忍的充放電要求，裡電池都配有保護電路，用于控制外部的 充放電電流。
[0003] 目前，現(xiàn)有技術(shù)中的裡電池保護忍片一般沒有集成功率M0SFET，由于功率MOSFET 需要占據(jù)非常大的面積，因此，現(xiàn)有技術(shù)中的裡電池保護電路需要在PCB上采用額外的功率 M0SFET，運會導(dǎo)致裡電池保護電路的PCB面積過大，不適合于空間限制非常小的場合。同時， 沒有采用集成功率MOSFET的裡電池保護電路的集成度也不高，無法進一步降低裡電池保護 電路的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:構(gòu)建一種集成功率MOSFET的裡電池保護忍片及采用該 忍片的充電電路，該集成功率MOSFET的裡電池保護忍片通過將功率MOSFET集成到忍片中， 從而大幅減小采用該集成功率MOSFET的裡電池保護忍片的PCB面積，非常適合應(yīng)用于空間 限制非常小的場合。，而且，將功率MOSFET集成到裡電池保護忍片中，并采用DFN-化(雙側(cè)引 腳扁平封裝）的小型化封裝形式，從而進一步降低所述集成功率MOSFET的裡電池保護忍片 的忍片面積，降低忍片成本。
[0005] 本發(fā)明提出的集成功率MOSFET的裡電池保護忍片具有六個引腳，分別為:正電源 輸入端VDD、負電源輸入端VSS (GND )、過電流檢測輸入端/充電器檢測端CS、電池忍負極端 Sl、充電負極端S2、功率MOSFET漏極公共端D;并且該集成功率MOSFET的裡電池保護忍片包 括:邏輯控制器、過充電流比較器、過放電壓比較器、過充電壓比較器、短路比較器、第一過 放電流比較器、第二過放電流比較器、電源復(fù)位模塊、振蕩器模塊、帶隙基準電路、分壓器、 放電過流檢測模塊、充電控制用MOSFET W及放電控制用MOSFET;
[0006] 其中，功率MOSFET包括充電控制用MOSFETW及放電控制用MOSFET;放電控制用 MOSFET的源極用作電池忍負極端SI,充電控制用MOSFET的源極用作充電負極端S2;充電控 制用MOSFET的漏極W及放電控制用MOSFET的漏極相互連接作為漏極公共端D;該集成功率 MOSFET的裡電池保護忍片的過充電流比較器、短路比較器、第一過放電流比較器、第二過放 電流比較器的第一輸入端與充電控制用MOSFET的源極端S2連接;過放電壓比較器、過充電 壓比較器的第一輸入端與分壓器連接;分壓器與電源輸入端VDD連接;過充電流比較器、過 放電壓比較器、過充電壓比較器、短路比較器、第一過放電流比較器、第二過放電流比較器 的第二輸入端與帶隙基準電路連接；電源復(fù)位模塊和振蕩器模塊分別與邏輯控制器連接； 放電過流檢測模塊分別連接邏輯控制器與充電控制用MOSFET的源極端S2 ;充電控制用 MOSFET的柵極W及放電控制用MOSFET的柵極分別與邏輯控制器連接。
[0007]本發(fā)明還提出了一種采用集成功率MOSFET的裡電池保護忍片的充電電路，其中， 集成功率MOSFET的裡電池保護忍片的正電源輸入端VDD連接外部電阻Rl的第一端，外部電 阻Rl的第二端與電忍的正極連接，該電忍的正極與充電正極BATT+連接，集成功率MOSFET的 裡電池保護忍片的負電源輸入端VSS與電忍的負極連接，第一外部電容Cl連接在外部電阻 Rl的第一端與電忍負極之間；集成功率MOSFET的裡電池保護忍片中的放電控制用MOSFET的 源極端Sl與電忍負極連接;過電流檢測輸入端/充電器檢測端CS連接外部電阻R2的第一端； 外部電阻R2的第二端與充電用MOSFET的源極端S2連接后與充電負極BATT-連接。
【附圖說明】
[000引圖1為本發(fā)明集成功率MOSFET的裡電池保護忍片的結(jié)構(gòu)框圖。
[0009]圖2為本發(fā)明采用集成功率MOSFET的裡電池保護忍片的充電電路結(jié)構(gòu)示意圖。 [0010]圖3為本發(fā)明集成功率MOSFET的裡電池保護忍片的封裝示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明。
[0012] 如圖1所示，本發(fā)明提出的集成功率MOSFET的裡電池保護忍片具有六個引腳，分別 為:正電源輸入端VDD、負電源輸入端VSS (GND )、過電流檢測輸入端/充電器檢測端CS、電池 忍負極端Sl、充電負極端S2、功率MOSFET漏極公共端D;并且該集成功率MOSFET的裡電池保 護忍片包括:邏輯控制器、過充電流比較器、過放電壓比較器、過充電壓比較器、短路比較 器、第一過放電流比較器、第二過放電流比較器、電源復(fù)位模塊、振蕩器模塊、帶隙基準電 路、分壓器、放電過流檢測模塊、充電控制用MOSFET W及放電控制用MOSFET;
[001引其中，功率MOSFET包括充電控制用MOSFETW及放電控制用MOSFET;放電控制用 MOSFET的源極用作電池忍負極端SI,充電控制用MOSFET的源極用作充電負極端S2;充電控 制用MOSFET的漏極W及放電控制用MOSFET的漏極相互連接作為漏極公共端D;該集成功率 MOSFET的裡電池保護忍片的過充電流比較器、短路比較器、第一過放電流比較器、第二過放 電流比較器的第一輸入端與充電控制用MOSFET的源極端S2連接;過放電壓比較器、過充電 壓比較器的第一輸入端與分壓器連接;分壓器與電源輸入端VDD連接;過充電流比較器、過 放電壓比較器、過充電壓比較器、短路比較器、第一過放電流比較器、第二過放電流比較器 的第二輸入端與帶隙基準電路連接；電源復(fù)位模塊和振蕩器模塊分別與邏輯控制器連接； 放電過流檢測模塊分別連接邏輯控制器與充電控制用MOSFET的源極端S2 ;充電控制用 MOSFET的柵極W及放電控制用MOSFET的柵極分別與邏輯控制器連接。
[0014] 如圖2所示，給出了本發(fā)明提出的集成功率MOSFET的裡電池保護忍片與裡電池電 忍的連接結(jié)構(gòu)。其中，集成功率MOSFET的裡電池保護忍片的正電源輸入端V孤連接外部電阻 Rl的第一端，外部電阻Rl的第二端與電忍的正極連接，該電忍的正極與充電正極BATT+連 接，集成功率MOSFET的裡電池保護忍片的負電源輸入端VSS與電忍的負極連接，第一外部電 容Cl連接在外部電阻Rl的第一端與電忍負極之間;集成功率MOSFET的裡電池保護忍片中的 放電控制用MOSFET的源極端S1與電忍負極連接;過電流檢測輸入端/充電器檢測端CS連接 外部電阻R2的第一端;外部電阻R2的第二端與充電用MOSFET的源極端S2連接后與充電負極 BATT-連接。
[0015] 其中，對圖1所示的各個端口與圖2所示的連接結(jié)構(gòu)的端口的對應(yīng)關(guān)系作如下說 明，請參見下表1:
[0016] 表1
[001引其中，外部電阻Rl的取值范圍為100 Q至470 Q，優(yōu)選330 Q ;外部電阻R2的取值范 圍為化Q至2KQ，優(yōu)選為化Q ;電容Cl的取值范圍為0.01陽至1.化F，優(yōu)選為0.化F。
[0019] 下面介紹本發(fā)明提出的集成功率MOSFET的裡電池保護忍片的工作過程：
[0020] 1.正常工作狀態(tài)
[0021 ] 此集成功率MOSFET的裡電池保護忍片持續(xù)偵測連接在VDD和VSS之間的電池電壓， W及CS與VSS之間的電壓差，來控制充電和放電。當電池電壓在過放電檢測電壓(VDL) W上 并在過充電檢測電壓(VCU) W下，且CS端子電壓在充電過流檢測電壓(VCIP) W上并在放電 過流檢測電壓(VDIP) W下時，充電控制用MOSFET和放電控制用MOSFET導(dǎo)通，運個狀態(tài)稱為 "正常工作狀態(tài)"。此狀態(tài)下，充電和放電都可W自由進行。
[0022] 2.過充電狀態(tài)
[0023] 正常工作狀態(tài)下的電池，在充電過程中，一旦電池電壓超過過充電檢測電壓 (VCU)，并且運種狀態(tài)持續(xù)的時間超過過充電檢測延遲時間（TOC) W上時，集成功率MOSFET 的裡電池保護忍片會關(guān)閉充電控制用的M0SFET，停止充電，運個狀態(tài)稱為"過充電狀態(tài)"。
[0024] 過充電狀態(tài)在如下巧巾情況下可W釋放：
[00巧]不連接充電器時，
[0026] (1)由于自放電使電池電壓降低到過充電釋放電壓(VCR) W下時，過充電狀態(tài)釋 放，恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。
[0027] (