一种电池管理芯片中的电源管理电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种电池管理芯片中的电源管理电路为芯片内的不同模块提供电源电压、电流偏置，包括预稳压模块、线性稳压模块和偏置电流产生模块；输入电压依次经过预稳压模块、线性稳压模块和偏置电流产生模块分别生成预稳压电压VPR、稳压电压VREG和偏置电流Ibias。本实用新型专利技术的优点是：电路在高输入电压的条件下可产生稳定的电压，用以为电源管理IC中的各模块提供稳定的电源。输出电流稳定，驱动能力大。电池管理芯片中的电源管理电路功耗低，有助于控制芯片的整体功耗。电路结构易于实现，适合工程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种电池管理芯片中的电源管理电路
本技术涉及电子电路领域，具体涉及一种电池管理芯片中的电源管理电路。
技术介绍
众所周知，电池管理系统中的功能模块所需的供电电压较低，往往在5V以下。但在某些应用下输入的串联电池组的总电压则较高，例如：电动自行车为36V，48V，电动汽车为400V等。因此，如何将电池组较高的电压转换为适合电池管理系统辅助电源所需要低压就是主要系统设计的难点。电池管理芯片(BMIC)中的模拟、数字、控制逻辑等模块需要在较低的电压下工作，这就需要将上述高电压转化为适用于这些模块工作的电压或电流。而这就需要相应的电源管理电路。而现有技术中电池管理芯片中的电源管理电路存在以下缺点：1)在将高压输入降至可供BMIC中的模拟、数字、控制逻辑等模块使用的电源电压的过程中，往往电路设计的复杂度较高，并且会产生较大功耗；2)高压输入电源的变化往往会对稳压输出的大小产生影响，同时电路在高输入电压下实现过流、过温保护等功能时电路往往较为复杂；3)环境温度的变化对电路提供的偏置电流大小会产生影响，导致电流偏置大小不准确。
技术实现思路
为解决上述问题：根据本技术的第一方面，本技术提出了一种电池管理芯片中的电源管理电路：包括预稳压模块、线性稳压模块和偏置电流产生模块；预稳压模块对输入电压VPP进行预稳压，得到一个相对较低的电压VPR；线性稳压模块包括带隙基准功能，通过预稳压电压VPR得到低温度系数的稳压电压VREG；偏置电流产生模块将稳压电压VREG转化为低温度系数的偏置电流Ibias。优选的，所述输入电压VPP可达80V或者更高电压。优选的，所述预稳压模块包括预稳压启动模块和预稳压核心模块。预稳压启动模块进行电路启动，电路启动后产生启动偏置电流；为了降低预稳压启动模块的功耗：在预稳压启动模块中设置兆欧级电阻；所述兆欧级的电阻串联于预稳压启动模块的电源和地的通路中。预稳压核心模块产生预稳压电压VPR；通过将启动偏置电流经电流镜镜像后通过稳压二极管和电阻产生预稳压电压VPR。优选的，所述线性稳压模块包括带隙基准启动电路、带隙基准电路和稳压电压生成模块。带隙基准启动电路启动带隙基准电路；带隙基准电路生成带隙基准电压VBGR；稳压电压生成模块将带隙基准电压VBGR通过电阻分压和电压放大产生稳压电压VREG。为了更好的检测本技术电池管理芯片中的电源管理电路工作状态：进一步优选的，所述线性稳压模块还包括过流保护模块，过流保护模块检测负载电流是否超过预设限制。优选的，所述偏置电流产生模块包括ICTAT产生电路、IPTAT产生电路和基准电流生成模块；ICTAT产生电路产生与绝对温度成反比的电流ICTAT；IPTAT产生电路产生与绝对温度成正比的电流IPTAT；基准电流生成模块将ICTAT和IPTAT按合适比例结合生成偏置电流Ibias。为了更好的检测本技术电池管理芯片中的电源管理电路工作状态：进一步优选的，所述偏置电流产生模块还包括过温保护模块；过流保护模块检测电池管理芯片中的电源管理电路的温度是否超过限制。进一步优选的，所述预稳压启动模块包括电阻R1，R2，NMOS晶体管MN1，MN2；电阻R1的一端接输入电压VPP，电阻R1的另一端接MN1的栅极和MN2的漏极；MN2的源级接地、MN2的栅极接电阻R2的一端和MN1的源极；电阻R2的另一端接地；MN1的漏极作为预稳压启动模块111的输出端连接预稳压核心模块112，输出启动偏置电流Ib。进一步优选的，所述预稳压核心模块包括PMOS晶体管MP1-MP6；NMOS晶体管MN3-MN5；稳压二极管D1和电阻R3；MP2的栅极、MP2的漏极和MP4的栅极相连接，同时连接预稳压启动模块111的输出端，输入启动偏置电流Ib；MP2的源极、MP1的栅极、MP1的漏极和MP3的栅极相连接；MP1的源级和MP3的源级接输入电压VPP；MP3的漏极和MP4的源极相连接；MN3的栅极、MN3的漏极和MN5的栅极相连接，同时连接MP4的漏极，并作为第一节点输出电压Vb1；MN3的源极、MN4的栅极、MN4的漏极和MN6的栅极相连接，并作为第二节点输出电压Vb2；MN4的源级和MN6的源级接地；MN6的漏极和MN5的源极相连接；MP5的栅极、MP5的漏极和MP6的栅极相连接，同时连接MN5的漏极；MP6的漏极连接稳压二极管D1的一端作为输出端输出预稳压电压VPR；二极管D1的另一端连接电阻R3的一端；电阻R3的另一端接地。进一步优选的，所述线性稳压模块中预稳压电压VPR通过NMOS晶体管MN9产生线性稳压模块的供电电压VAPR；预稳压电压VPR接MN9的栅极；输入电压VPP接MN9的漏级；MN9的源极接供电电压VAPR。更进一步优选的，所述带隙基准启动电路包括PMOS晶体管MP8、MP11；NMOS晶体管MN7、MN8；MP8的源级接供电电压VAPR、MP8的栅极接节点B1和MP11的源级、MP8的漏极接MP11的栅极和MN7的漏极；MP11的漏极接带隙基准电压VBGR；MN7的栅极接第一节点Vb1、MN7的源级接MN8的漏极；MN8的栅极接第二节点Vb2、MN8的源级接地。更进一步优选的，所述带隙基准电路包括PMOS晶体管MP9、MP10；NPN三极管Q1、Q2；电阻R6、R7；MP9和MP10组成电流镜；MP9的源级和MP10的源级接供电电压VAPR；MP9的栅极与MP9的漏极、MP10的栅极和Q1集电极连接在节点B1；MP10的漏极和Q2集电极连接在节点B2；Q1的基极和Q2的基极接带隙基准电压VBGR；Q1的发射极通过R6与Q2的发射极连接在VPTAT；R7的一端接VPTAT、R7的另一端接地。更进一步优选的，所述稳压电压生成模块包括PMOS晶体管MP13；NMOS晶体管MN10、MN11、MN12；NPN三极管Q3、Q4；电阻R4、R5、RL；电位计RT、电容CL；MP13的栅极、MP13的漏极接节点B3；MP13的源级接输入电压VPP；MN11的栅极接预稳压电压VPR、MN11的漏极接节点B3、MN11的源极接Q3的集电极；MN12的栅极接预稳压电压VPR、MN12的漏极接输入电压VPP、MN12的源极接Q4的集电极；Q3的集电极流过的电流为IOC；MN10的漏极接供电电压VAPR、MN10的栅极接节点B2、MN10的源级接节点A；R4的一端接节点A、R4的另一端接电位计RT的一端；电位计RT的另一端通过R5接地、电位计RT的调节端接带隙基准电压VBGR；Q3和Q4的基极接节点A、Q3和Q4的发射极输出稳压电压VREG；RL和CL的一端接稳压电压VREG、RL和CL的另一端接地。更进一步优选的，所述过流保护模块包括PMOS晶体管MP12；NPN三极管Q5-Q7；电阻R8、稳压二极管D4；MP12的源级接输入电压VPP、MP12的栅极接节点B3、MP12的漏极接节点B；Q5和Q6组成电流镜，Q5的集电极接节点B2；Q5的基极、Q6的基极、Q6的集电极接D4的一端；D4的另一端接节点B；Q5的发射极和Q6的发射极接地；R8的一端接节点B、R8的另一端与Q6的集电极和基极相连；Q7的发射极接地。更进一步优选的，所述ICTAT产生电路包括PMOS晶体管MP31；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池管理芯片中的电源管理电路，包括：预稳压模块、线性稳压模块和偏置电流产生模块；输入电压依次经过预稳压模块、线性稳压模块和偏置电流产生模块分别生成预稳压电压VPR、稳压电压VREG和偏置电流Ibias；预稳压模块对输入电压VPP进行预稳压，得到一个相对较低的电压VPR；线性稳压模块通过预稳压电压VPR得到低温度系数的稳压电压VREG；偏置电流产生模块将稳压电压VREG转化为低温度系数的偏置电流Ibias；所述预稳压模块包括预稳压启动模块和预稳压核心模块；预稳压启动模块进行电路启动，电路启动后产生启动偏置电流；在预稳压启动模块中设置有兆欧级电阻；所述兆欧级的电阻串联于预稳压启动模块的电源和地的通路中；预稳压核心模块产生预稳压电压VPR；通过将启动偏置电流经电流镜镜像后通过稳压二极管和电阻产生预稳压电压VPR。

【技术特征摘要】
1.一种电池管理芯片中的电源管理电路，包括：预稳压模块、线性稳压模块和偏置电流产生模块；输入电压依次经过预稳压模块、线性稳压模块和偏置电流产生模块分别生成预稳压电压VPR、稳压电压VREG和偏置电流Ibias；预稳压模块对输入电压VPP进行预稳压，得到一个相对较低的电压VPR；线性稳压模块通过预稳压电压VPR得到低温度系数的稳压电压VREG；偏置电流产生模块将稳压电压VREG转化为低温度系数的偏置电流Ibias；所述预稳压模块包括预稳压启动模块和预稳压核心模块；预稳压启动模块进行电路启动，电路启动后产生启动偏置电流；在预稳压启动模块中设置有兆欧级电阻；所述兆欧级的电阻串联于预稳压启动模块的电源和地的通路中；预稳压核心模块产生预稳压电压VPR；通过将启动偏置电流经电流镜镜像后通过稳压二极管和电阻产生预稳压电压VPR。2.如权利要求1所述的电池管理芯片中的电源管理电路，其特征在于：所述线性稳压模块包括带隙基准启动电路、带隙基准电路和稳压电压生成模块；带隙基准启动电路启动带隙基准电路；带隙基准电路生成带隙基准电压VBGR；稳压电压生成模块将带隙基准电压VBGR通过电阻分压和电压放大产生稳压电压VREG。3.如权利要求1所述的电池管理芯片中的电源管理电路，其特征在于：所述偏置电流产生模块包括ICTAT产生电路、IPTAT产生电路和基准电流生成模块；ICTAT产生电路产生与绝对温度成反比的电流ICTAT；IPTAT产生电路产生与绝对温度成正比的电流IPTAT；基准电流生成模块将ICTAT和IPTAT按合适比例结合生成所述偏置电流Ibias。4.如权利要求1所述的电池管理芯片中的电源管理电路，其特征在于：所述预稳压启动模块包括电阻R1，R2，NMOS晶体管MN1，MN2；电阻R1的一端接输入电压VPP，电阻R1的另一端接MN1的栅极和MN2的漏极；MN2的源级接地、MN2的栅极接电阻R2的一端和MN1的源极；电阻R2的另一端接地；MN1的漏极作为预稳压启动模块111的输出端连接预稳压核心模块112，输出启动偏置电流Ib。5.如权利要求1所述的电池管理芯片中的电源管理电路，其特征在于：所述预稳压核心模块包括PMOS晶体管MP1-MP6；NMOS晶体管MN3-MN5；稳压二极管D1和电阻R3；MP2的栅极、MP2的漏极和MP4的栅极相连接，同时连接预稳压启动模块111的输出端，输入启动偏置电流Ib；MP2的源极、MP1的栅极、MP1的漏极和MP3的栅极相连接；MP1的源级和MP3的源级接输入电压VPP；MP3的漏极和MP4的源极相连接；MN3的栅极、MN3的漏极和MN5的栅极相连接，同时连接MP4的漏极，并作为第一节点输出电压Vb1；MN3的源极、MN4的栅极、MN4的漏极和MN6的栅极相连接，并作为第二节点输出电压Vb2；MN4的源级和MN6的源级接地；MN6的漏极和MN5的源极相连接；MP5的栅极、MP5的漏极和MP6的栅极相连接，同时连接MN5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启东，
申请(专利权)人：西安矽源半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61