基于预驱动模块实现充电路径控制的电路装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术的实施方式提供了一种基于预驱动模块实现充电路径控制的电路装置及电子设备。该电路装置包括：预驱动模块、第一MOS管、第二MOS管以及自举电容；第一MOS管耦合至预驱动模块的高端，第二MOS管耦合至预驱动模块的低端；预驱动模块通过选择驱动第一MOS管或第二MOS管，控制传递到与预驱动模块的VPX端相耦合至的电感负载的功率；VBOOT端与自举电容相电容式耦合；第二MOS管导通时在第一周期使得VPX端向地放电；VBOOT端的电压随VPX端的电压降至零的过程而降低。采用本发明专利技术的上述电路装置进行充电路径管理，当电池不充电时能够实现电路装置与电池之间电流路径的双向隔断；其采用NMOS能够减小成本和尺寸；此外，当充电电流超过预设值时，能够实现过流保护。能够实现过流保护。能够实现过流保护。

【技术实现步骤摘要】
基于预驱动模块实现充电路径控制的电路装置及电子设备


[0001]本专利技术的实施方式涉及电子
，更具体地，本专利技术的实施方式涉及一种基于预驱动模块实现充电路径控制的电路装置及电子设备。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，越来越多的电子产品深入到人们的工作、生活中。锂电池由于具有能量密度高、循环寿命长、重量轻等优点，在便携式电子设备中和电动自行车得到广泛的应用。
[0003]然而，在现有的充电技术中，存在着容易过充电、充不满电等问题，缩短了锂电池的使用寿命，同时导致安全性与稳定性较差。

技术实现思路

[0004]在本上下文中，本专利技术的实施方式期望提供一种基于预驱动模块实现充电路径控制的电路装置及电子设备，以克服现有技术中存在的上述缺陷。
[0005]在本专利技术实施方式的第一方面中，提供了一种基于预驱动模块实现充电路径控制的电路装置，电路装置包括预驱动模块、第一MOS管、第二MOS管以及自举电容；第一MOS管耦合至预驱动模块的高边，第二MOS管耦合至预驱动模块的低边；预驱动模块被配置用于通过选择驱动第一MOS管或第二MOS管，以控制传递到与预驱动模块的VPX端相耦合至的电感负载的功率；预驱动模块的VBOOT端与自举电容相电容式耦合；第二MOS管导通时在第一周期使得VPX端向地放电；VBOOT端的电压随着VPX端的电压降至零的过程而降低。
[0006]进一步地，VBOOT端用于通过预驱动模块的自举二极管而获得钳位。
[0007]进一步地，当预驱动模块的高边接通时，第二MOS管断开，第一MOS管导通，VPX端的电压被第一MOS管升高并达到预驱动模块的PVDD端的电压，且VBOOT端的电压被推升至接近第一值；第一值等于PVDD端电压与11.3V之和；自举二极管反向偏置且不再支持对自举电容充电。
[0008]进一步地，预驱动模块的电荷泵用于产生VCP电压，VCP电压比PVDD端的电压高12V；VCP电压电平将在第一MOS管接通后立即通过内部开关耦合至VBOOT端，以避免自举电容在高边的第一MOS管接通期间放电。
[0009]进一步地，电路装置还包括：比较器，被配置用于当第一MOS管导通时对PVDD端的电压减去参考电压后所得的结果与VPX端的电压进行比较，若PVDD端的电压减去参考电压后所得的结果大于VPX端的电压，则触发故障，且使第一MOS管能够快速关断，以对第一MOS管实现过流保护。
[0010]进一步地，根据下式计算过流保护的阈值I
trip
：
[0011][0012]在上式中，PVDD表示PVDD端的电压，VPX表示VPX端的电压，Vref表示参考电压，M1
表示第一MOS管，而Ron
M1
表示第一MOS管的导通电阻。
[0013]进一步地，VPX端的电压根据数字输入而被驱动为PVDD电压或GND电压。
[0014]进一步地，预驱动模块采用预驱动芯片实现。
[0015]进一步地，第一MOS管和第二MOS管均采用NMOS晶体管。
[0016]进一步地，电感负载包括电源转换器电感或电机相绕组。
[0017]进一步地，电路装置还包括第三MOS管、第四MOS管、齐纳二极管和第一电阻，第三MOS管被配置用于将预驱动模块的VPX端耦接至电池端；在初始状态下，从适配器端至电池端的功率路径被切断，使得第一MOS管和第二MOS管被预驱动模块断开；通用输入输出导通第四MOS管，并驱动第三MOS管至地以使得第三MOS管被断开；齐纳二极管被配置用于使得第三MOS管的栅极至源极电压低于15V，以保护其栅极氧化物；第一电阻被配置用于限制齐纳二极管的电流以对其保护；第一MOS管的体二极管指向适配器端，第三MOS管的体二极管指向电池端，以在不充电期间实现双向隔断。
[0018]进一步地，当第一MOS管导通、且第三MOS管断开时，第一电阻用于限制从VPX端流经齐纳二极管的电流大小。
[0019]进一步地，电路装置被配置用于按照如下方式进行充电：第二MOS管导通以对自举电容充电；第二MOS管断开，第一MOS管导通，电荷泵令第一MOS管始终保持导通状态；第四MOS管断开，第三MOS管的栅极充电至VCP电压，第三MOS管导通，充电电流从适配器端经由第一MOS管、第三MOS管流至电池端。
[0020]进一步地，电路装置还包括第二电阻，第二电阻用于限制瞬态电流以避免电荷泵过载。
[0021]进一步地，若电池端短接至地，则当第一MOS管和第三MOS管从适配器端向电池端传导电流时，预驱动模块的过流保护电路触发故障以将第一MOS管断开，以使适配器端与电池端断开连接，并使VPX端的电压下降。
[0022]进一步地，预驱动模块的过流保护电路在第一MOS管导通时对PVDD端和VPX端之间的电压差进行持续检查，若该电压差满足以下公式，则立即断开第一MOS管：
[0023][0024]进一步地，当第一MOS管的电流高于预设阈值时，若预驱动模块的过流保护电路的故障触发高电平，则预驱动模块的高边被断开，且VPX端与电源之间的连接被断开。
[0025]进一步地，若预驱动模块未封装有VCP网络，将VBOOT端作为电源连接至第二电阻以导通第三MOS管。
[0026]进一步地，第三MOS管采用NMOS晶体管。
[0027]根据本专利技术的第二方面，还提供了一种电子设备，包括如上所述的电路装置。
[0028]采用根据本专利技术实施方式的基于预驱动模块实现充电路径控制的电路装置进行充电路径管理，能够实现如下效果：当电池不充电时(也即在电池使用期间)，能够使得该电路装置与电池之间实现电流路径的双向隔断，而无论二者电压或电平如何(即与二者电压或电平无关)。单个的MOS管有一个内置的体p
‑
n二极管，该体二极管从源极/体端子(p
‑
body)指向漏极端子(n
‑
drain)，当n电压高于p电压时，它只有单向阻断。
[0029]此外，根据本专利技术的实施例，使用传统的预驱动器允许在充电信号路径中使用NMOS，且NMOS的成本和尺寸远小于PMOS。
[0030]此外，本专利技术的实施例能够实现过流保护，当充电电流超过预设值时，使用传统的预驱动器可以实现快速关闭，这是在接地短路或其他故障情况下非常重要的安全功能。
附图说明
[0031]通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，其中：
[0032]图1示意性地示出了根据本专利技术实施方式的基于预驱动模块实现充电路径控制的电路装置的一个应用场景示例的结构图；
[0033]图2示意性地示出了根据本专利技术实施方式的基于预驱动模块实现充电路径控制的电路装置的一个示例的电路结构图；
[0034]图3示意性地示出了根据本专利技术一实施例的各端输出电压电平的示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于预驱动模块实现充电路径控制的电路装置，其特征在于，所述电路装置包括预驱动模块、第一MOS管、第二MOS管以及自举电容；所述第一MOS管耦合至所述预驱动模块的高端，所述第二MOS管耦合至所述预驱动模块的低端；所述预驱动模块被配置用于通过选择驱动所述第一MOS管或所述第二MOS管，以控制传递到与所述预驱动模块的VPX端相耦合至的电感负载的功率；所述预驱动模块的VBOOT端与所述自举电容相电容式耦合；所述第二MOS管导通时在第一周期使得所述VPX端向地放电；所述VBOOT端的电压随着所述VPX端的电压降至零的过程而降低。2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述VBOOT端用于通过所述预驱动模块的自举二极管而获得钳位。3.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，当所述预驱动模块的高端接通时，所述第二MOS管断开，所述第一MOS管导通，所述VPX端的电压被所述第一MOS管升高并达到所述预驱动模块的PVDD端的电压，且所述VBOOT端的电压被推升至接近第一值；所述第一值等于所述PVDD端电压与11.3V之和；所述自举二极管反向偏置且不再支持对所述自举电容充电。4.根据权利要求3所述的电路装置，其特征在于，所述预驱动模块的电荷泵用于产生VCP电压，所述VCP电压比所述PVDD端的电压高12V；所述VCP电压电平将在所述第一MOS管接通后立即通过内部开关耦合至所述VBOOT端，以避免所述自举电容在高端的第一MOS管接通期间放电。5.根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于还包括：比较器，被配置用于当所述第一MOS管导通时对所述PVDD端的电压减去参考电压后所得的结果与所述VPX端的电压进行比较，若所述PVDD端的电压减去参考电压后所得的结果大于所述VPX端的电压，则触发故障，且使所述第一MOS管能够快速关断，以对所述第一MOS管实现过流保护。6.根据权利要求5所述的电路装置，其特征在于，根据下式计算所述过流保护的阈值I<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凌之，
申请(专利权)人：旋智电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：