电池组的栅极驱动器制造技术

本发明专利技术提供用于电池管理的设备、方法及计算机程序产品。在一个实施方案中，提供一种方法。所述方法包括实现确定充电器是否耦合到电池系统。所述电池系统包括一个或一个以上单元及一充电启用晶体管。所述方法还包括大致完全启用所述充电启用晶体管，其中包括以大致比所述单元的电位高的电位驱动充电启用晶体管栅极端子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电路。
技术介绍
许多现代便携式装置(例如，膝上型计算机、移动电话、数码相机、视频摄像机、 媒体播放器、个人数字助理(PDA)、游戏台等)包括电池组。 一种特定类型的常规电 池组包括耦合到一个或一个以上集成电路(IC)芯片的一个或一个以上电池单元。所述 芯片通常包括控制器(例如，微控制器)及电路且除其它以外提供电池单元管理及保 护。某些常规电池组包括锂离子(Lithiumion)电池单元，其实质上是封装到圆筒内 的挥发性化学反应。位能存储在每一单元中，且如果所述电池单元暴露到其规格以外 的条件中，那么所述单元可过热、着火或爆炸。配置有这些挥发性单元的常规电池组 通常包括用于检测不安全状况(例如，充电或放电过电流、短路等)且用于采取补救 行动以防止对电池单元及/或装置造成损害且保护端用户的故障安全电路。在某些常规电池组中，两个外部晶体管(例如，场效晶体管(FET))与所述电池 单元串联连接且被启用及停用以允许对所述单元进行充电及放电。所述晶体管允许基 于一个或一个以上所监视的状况将所述单元从充电器或所述装置断开以避免不当或 危险的操作。所述FET的停用可由某些事件触发，例如短路、放电太深或不正确的 电池充电(由于检测到过高电流的时间周期过长、电池单元电压过高或过低或温度过 高)。当认为潜在危险的状况不存在或已被解决时，所述FET的启用也由某些其它 事件触发。在一种称作高侧解决方案的配置中，将两个晶体管串联耦合在所述单元的正端子与正电池组端子(例如，到装置的外部正端子接口)之间。在低侧解决方案中，将两 个晶体管串联耦合在所述单元的负端子与负电池组端子(例如，到装置的外部负端子接口)之间。
技术实现思路
在一个实施方案中，提供一种用于电池管理的设备、方法及计算机程序产品。一 般来说，在一个方面，提供一种方法。所述方法包括实现确定充电器是否耦合到电池 系统。所述电池系统包括一个或一个以上单元及一充电启用晶体管。所述方法还包括大致完全启用所述充电启用晶体管，其中包括以大致比所述单元的电位高的电位驱动 充电启用晶体管栅极端子。本专利技术的方面可包括以下特征中的一者或一者以上。驱动可包括对以单元电位的 电平提供的驱动信号进行升压。驱动可进一步包括将所述驱动信号泵送到经升压的信 号电平以驱动所述充电启用晶体管栅极端子。泵送所述驱动信号可包括以电容方式将 升压信号耦合到处于单元电位的驱动信号。对所述驱动信号进行升压可包括将所述驱动信号升压到大致等于所述单元的电位加上一常数的电平。所述常数可大致等于或大于经调节电压的两倍，所述经调节电 压由所述单元供应。所述常数可大致等于或大于所述经调节电压的两倍减去与阻塞二极管相关联的电压降。驱动可包括用升压器电路对驱动信号进行升压，所述方法进一 步将所述升压器电路及所述充电晶体管集成于集成电路中。集成所述升压器电路及所 述充电晶体管可包括使用高电压CMOS工艺进行集成。集成可进一步包括将微控制 器及存储器集成于所述集成电路中以协助单元充电功能。驱动可包括用升压器电路对驱动信号进行升压，所述方法进一步将所述升压器电 路及所述充电晶体管集成于集成电路中。所述集成可包括使用高电压CMOS工艺进行集成。驱动可包括用升压器电路对驱动信号进行升压，所述方法进一步将所述升压 器电路、微控制器、存储器及所述充电晶体管集成于集成电路中。所述集成可包括使用高电压CMOS工艺进行集成。一般来说，在一个方面，提供一种方法。所述方法包括实现确定装置是否耦合到 电池系统，所述电池系统包括一个或一个以上单元及一放电启用晶体管。所述方法还 包括大致完全启用所述放电启用晶体管，大致完全启用所述放电启用晶体管包括将所 述放电启用晶体管驱动到比所述单元的电位高的电位以允许所述装置进行正常放电。一般来说，在一个方面，提供一种用于对电池系统进行充电及放电的方法。所述 方法包括实现确定用于对电池系统的一个或一个以上单元进行充电的启用触发器是 否存在。如果用于充电的启用触发器存在，那么所述方法包括将与所述电池系统相关 联的充电晶体管大致完全启用到完全启用状态，其包括将所述充电晶体管驱动到比所 述单元的电位高的电位。所述方法包括实现确定用于将所述电池系统的单元放电的启 用触发器是否存在。如果用于放电的启用触发器存在，那么所述方包括将与所述电池 系统相关联的放电晶体管大致完全启用到完全启用状态，其包括将所述放电晶体管驱 动到比所述单元的电位高的电位。一般来说，在另一方面，提供一种设备。所述设备包括可操作以启用电池组的一 个或一个以上单元的充电的充电晶体管及可操作以驱动所述充电晶体管的驱动电路。 所述驱动电路包括提供驱动信号的驱动信号源及用于将所述驱动信号驱动到比所述 电池组的所述单元的电位高的经升压电平的信号升压器。一般来说，在一个方面，提供一种设备。所述设备包括高侧NFET充电或放电晶 体管及用于驱动所述高侧NFET充电或放电晶体管的驱动电路。所述驱动电路包括提供驱动信号的驱动信号源及用于将所述驱动信号驱动到比所述电池组的所述单元的 电位高的经升压电平的信号升压器。一般来说，在一个方面，提供一种设备。所述设备包括用于驱动电池组的充电或 放电晶体管的驱动信号源及用于将驱动信号驱动到比与所述电池组相关联的单元的 电位高的经升压电平的信号升压器。本专利技术的方面可包括以下特征中的一者或一者以上。人们提议一种电池管理系 统，其允许完全启用或停用充电或放电晶体管，而不管电池单元或任何耦合的附带充 电器或装置的状态。提供高于到电池管理系统的输入电压的电平的栅极升压信号，且 因此也高于电池单元电位，从而能够在需要时保证完全停用或启用功能。在一个实施 方案中，所提议的电池管理系统允许完全启用及停用高侧NFET晶体管，这样以来成 本更高效且能够在成本高效的高电压CMOS工艺中生产。此外，NFET具有比类似大 小的PFET更小的接通电阻。因此，可用更便宜或更少的晶体管来实施包括高侧NFET 晶体管的所提议系统。所提议的解决方案包括电池管理系统中的集成高电压输出驱动器。在一个解决方 案中，提供能够将外部n-沟道FET晶体管的栅极驱动到充分高的电平以实现适当的 接通状态及充分低的电平以实现适当的关断状态的NFET驱动器。在一个解决方案 中，用大致等于所述电池管理系统的接地电平的输出电压实现所述NFET的关断状 态，且用显著高于到所述电池管理系统的供应电压的输出电压来实现所述接通状态。可将所提议的解决方案实施为单芯片电池管理解决方案的部分，在所述单芯片电 池管理解决方案中所述栅极驱动器、微控制器及非易失性存储器集成于一个集成芯片 (IC或芯片)中。可在成本高效的高电压CMOS工艺中实施所述芯片。在所提议的高侧NFET解决方案中，到充电及放电晶体管的驱动器的输出电平可 在所述电池管理系统的大致接地与大致等于所述电池管理系统供应电压加上一常数 的电位电平之间摆动。对栅极驱动信号的额外升压提供所述NFET的更稳定且更灵活 的驱动状况，因为所述NFET的栅极-源极电压将稳定且针对不同的供应电压(即， 不同的电池单元及充电器状况)自动调整到正确的电位。所述栅极-源极电平的自动 调整提供对跨越所有操作带的NFET的精确及完全控制。所提议的高侧解决方案也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包含：　实现确定充电器是否耦合到电池系统，所述电池系统包括一个或一个以上单元及一充电启用晶体管；及　大致完全启用所述充电启用晶体管，其中包括以大致比所述单元的电位大的电位驱动充电启用晶体管栅极端子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-3-10 11/373,8211、一种方法，其包含实现确定充电器是否耦合到电池系统，所述电池系统包括一个或一个以上单元及一充电启用晶体管；及大致完全启用所述充电启用晶体管，其中包括以大致比所述单元的电位大的电位驱动充电启用晶体管栅极端子。2、 如权利要求l所述的方法，其中驱动包括对以所述单元电位的电平提供的驱 动信号进行升压。3、 如权利要求2所述的方法，其进一步包含将所述驱动信号泵送到经升压的信 号电平以驱动所述充电启用晶体管栅极端子。4、 如权利要求3所述的方法，其中泵送所述驱动信号包括以电容方式将升压信 号耦合到处于所述单元的所述电位的所述驱动信号。5、 如权利要求1所述的方法，其中对所述驱动信号进行升压包括将所述驱动信 号升压到大致等于所述单元的所述电位加上一常数的电平。6、 如权利要求5所述的方法，其中所述常数大致等于经调节电压的两倍，所述 经调节电压由所述单元供应。7、 如权利要求5所述的方法，其中所述常数大致等于所述经调节电压的两倍减 去与阻塞二极管相关联的电压降。8、 如权利要求5所述的方法，其中所述常数大于经调节电压的两倍，所述经调 节电压由所述单元供应。9、 如权利要求5所述的方法，其中所述常数大于所述经调节电压的两倍减去与 阻塞二极管相关联的电压降。10、 如权利要求1所述的方法，其中驱动包括用升压器电路对驱动信号进行升压， 所述方法进一步将所述升压器电路、微控制器及存储器集成于集成电路中。11、 如权利要求IO所述的方法，其中集成包括使用高电压CMOS工艺进行集成。12、 如权利要求11所述的方法，其中集成进一步包括将微控制器及存储器集成 于所述集成电路中以协助单元充电功能。13、 如权利要求1所述的方法，其中驱动包括用升压器电路对驱动信号进行升压， 所述方法进一步将所述升压器电路及所述充电晶体管集成于集成电路中。14、 如权利要求13所...

【专利技术属性】
技术研发人员：居纳尔甘斯托，阿尔内阿斯，
申请(专利权)人：爱特梅尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]