充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路技术

本发明专利技术提供了一种充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路。充电控制电路用于控制充电开关管，充电控制电路包括第一开关组件和第二开关组件。第一开关组件基于充电使能信号处于第一工作状态并驱动充电开关管导通，第二开关组件基于充电使能信号和第一开关组件的状态信号处于第一工作状态并驱动充电开关管关断；所述输入电压信号大于所述电池电压信号。本发明专利技术的充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路能够自适应不同的输入电压以控制充电开关管的通断，且可以在线改变输入电压而不用改变电路结构，同时采用电流比较和电压钳位来控制充电开关管的关断，实现关断速度可调，消耗电流较小，能够有效延长锂电池的使用寿命。用寿命。用寿命。

【技术实现步骤摘要】
充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，具体但不限于涉及一种充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路。

技术介绍

[0002]锂电池管理驱动方案分为高边驱动和低边驱动，高边驱动由于与外部控制器MCU共地，可以减少隔离器件，越来越受欢迎。高边驱动需要一个高于电池电压BAT的电压信号CP用于驱动外部高压NMOS（CFET/DFET），如图1所示，其中CHG_DRV高边驱动模块用于控制充电管CFET的通断。当要导通时，CHG拉高到CP电压；当要关断时，CHG拉低到BAT电压。如图2所示为目前的高压逻辑控制方案，采用ON_Control和OFF_Control两部分电流对开关的栅极进行充放电，所有开关管MNx为与衬底隔离的NMOS器件，开关管M0为需驱动的高边N型MOS开关，开关管M1为普通高压NMOS，输入电压VHIGH为驱动电源。其中NMOS器件MN0~MN3提供了偏置电路，开关管M1为源随器限制M0的栅极充电电压，实现高边驱动以及可控压摆率的功能。
[0003]现有技术方案提供的N型MOS的驱动电压受限于MN0~MN3偏置电路与M1所形成的VGS环路，驱动M0管的电压固定不可变（驱动M0管的电压为VGS_MN0+ VGS_MN1+ VGS_MN2+ VGS_MN3
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VGS_M1），未能充分利用电源电压（即图2中的VHIGH
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Source）。在开关管M0需要不同驱动电压时需要改变电路结构，如在MN1至MN3之间叠加更多的二极管连接形式的NMOS来实现。此外，该结构需要消耗较多电流。
[0004]有鉴于此，需要提供一种新的结构或控制方法，以期解决上述至少部分问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的一个或多个问题，本专利技术提出了一种充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路，能够自适应不同的输入电压以控制充电开关管的通断，且可以在线改变输入电压而不用改变电路结构，同时采用电流比较和电压钳位来控制充电开关管的关断，实现关断速度可调，消耗电流较小，能够有效延长锂电池的使用寿命。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：根据本专利技术的一个方面，公开了一种充电控制电路，用于控制充电开关管，所述充电控制电路包括：第一开关组件，第一端接入输入电压信号，第二端接入充电使能信号，第三端与第二开关组件的第一端、充电开关管耦接，第一开关组件基于充电使能信号处于第一工作状态并驱动充电开关管导通；第二开关组件，第一端与充电开关管耦接，第二端接入电池电压信号，第三端接入第一开关组件的内部电位端，第二开关组件基于充电使能信号和第一开关组件提供的内部电位信号处于第一工作状态并驱动充电开关管关断；所述输入电压信号大于所述电池电压信号。
[0007]作为本专利技术的一实施方式，所述第一开关组件和/或第二开关组件采用背靠背MOS
管设计。
[0008]作为本专利技术的一实施方式，所述第一开关组件包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管的漏极接入所述输入电压信号，第一MOS管的栅极与第二MOS管的栅极均接入充电使能信号，第一MOS管的源极与第二MOS管的源极相连形成公共源端并作为内部电位端与第二开关组件的第三端耦接，第二MOS管的漏极与第二开关组件的第一端、充电开关管耦接。
[0009]作为本专利技术的一实施方式，所述第二开关组件包括第三MOS管和第四MOS管，第三MOS管的漏极与第一开关组件的第三端、充电开关管耦接，第三MOS管的源极与第四MOS管的源极相连，第三MOS管的栅极与第四MOS管的栅极相连形成公共栅极并与第一开关组件的公共源端耦接，第四MOS管的漏极接入电池电压信号。
[0010]作为本专利技术的一实施方式，所述充电控制电路还包括第一电流源和第三电流源，其中：第一电流源耦接在第二开关组件的公共栅极与第一开关组件的公共源端之间，且第二开关组件的公共栅极通过第五MOS管接地，所述第五MOS管的源极接地，漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，栅极通过反相器接入充电使能信号；第三电流源耦接在第四MOS管的漏极与地之间。
[0011]作为本专利技术的一实施方式，所述第三电流源通过第六MOS管与第四MOS管耦接，其中，第六MOS管的源极与第三电流源的第一端耦接，漏极与第四MOS管的漏极耦接，栅极耦接内部电压源。
[0012]作为本专利技术的一实施方式，所述充电控制电路还包括第一电流源和第二电阻，其中：第一电流源耦接在第二开关组件的公共栅极与第一开关组件的公共源端之间，且第二开关组件的公共栅极通过第五MOS管接地，所述第五MOS管的源极接地，漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，栅极通过反相器接入充电使能信号；第二电阻耦接在第四MOS管的漏极与地之间。
[0013]作为本专利技术的一实施方式，所述第二电阻通过第六MOS管与第四MOS管耦接，其中，第六MOS管的源极与第二电阻的第一端耦接，漏极与第四MOS管的漏极耦接，栅极耦接内部电压源。
[0014]作为本专利技术的一实施方式，所述充电控制电路还包括第二电流源，第二电流源耦接在第五MOS管与地之间，所述第五MOS管的源极与第二电流源的第一端耦接。
[0015]作为本专利技术的一实施方式，所述第二电流源的电流远大于所述第一电流源的电流。
[0016]作为本专利技术的一实施方式，所述充电控制电路还包括钳位电路，其中，钳位电路的第一端与第四MOS管的漏极耦接，钳位电路的第二端与第六MOS管的漏极耦接，钳位电流的第三端、第四端分别耦接第七MOS管、第八MOS管的栅极，第七MOS管的源极与第八MOS管的源极相连，第七MOS管的漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，第八MOS管的漏极与第五MOS管的漏极耦接。
[0017]作为本专利技术的一实施方式，所述钳位电路包括若干个PMOS管，每个PMOS管的栅极和漏极相连，相邻PMOS管的源极和漏极相连；首端的PMOS管的栅极与第七MOS管的栅极耦接，源极与第二开关组件的第二端耦接；末端的PMOS管的栅极与第八MOS管的栅极耦接，漏
极与第六MOS管的漏极耦接。
[0018]作为本专利技术的一实施方式，所述钳位电路包括若干个NMOS管，每个NMOS管的栅极和漏极相连，相邻NMOS管的源极和漏极相连；首端的NMOS管的源极与第四MOS管的漏极耦接，源极与第七MOS管的栅极耦接；末端的NMOS管的源极与第八MOS管的栅极、第六MOS管的漏极均耦接。
[0019]作为本专利技术的一实施方式，所述充电控制电路还包括电平转换模块，第一开关组件的第二端通过电平转换模块接入充电使能信号。
[0020]作为本专利技术的一实施方式，所述充电控制电路还包括第一电阻，第一开关组件的第三端、第二开关组件的第一端均通过第一电阻与充电开关管耦接。
[0021]根据本专利技术的另一个方面，公开了一种锂电池高边驱动电路，包括充电开关管、以及上述的充电控制电路，充电控制电路的输入端接入输入电压信号和充电使能信号，输出端与充电开关管耦接。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充电控制电路，用于控制充电开关管，其特征在于，所述充电控制电路包括：第一开关组件，第一端接入输入电压信号，第二端接入充电使能信号，第三端与第二开关组件的第一端、充电开关管耦接，第一开关组件基于充电使能信号处于第一工作状态并驱动充电开关管导通；第二开关组件，第一端与充电开关管耦接，第二端接入电池电压信号，第三端接入第一开关组件的内部电位端，第二开关组件基于充电使能信号和第一开关组件提供的内部电位信号处于第一工作状态并驱动充电开关管关断；所述输入电压信号大于所述电池电压信号。2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述第一开关组件和/或第二开关组件采用背靠背MOS管设计。3.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述第一开关组件包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管的漏极接入所述输入电压信号，第一MOS管的栅极与第二MOS管的栅极均接入充电使能信号，第一MOS管的源极与第二MOS管的源极相连形成公共源端并作为内部电位端与第二开关组件的第三端耦接，第二MOS管的漏极与第二开关组件的第一端、充电开关管耦接。4.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，所述第二开关组件包括第三MOS管和第四MOS管，第三MOS管的漏极与第一开关组件的第三端、充电开关管耦接，第三MOS管的源极与第四MOS管的源极相连，第三MOS管的栅极与第四MOS管的栅极相连形成公共栅极并与第一开关组件的公共源端耦接，第四MOS管的漏极接入电池电压信号。5.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括第一电流源和第三电流源，其中：第一电流源耦接在第二开关组件的公共栅极与第一开关组件的公共源端之间，且第二开关组件的公共栅极通过第五MOS管接地，所述第五MOS管的源极接地，漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，栅极通过反相器接入充电使能信号；第三电流源耦接在第四MOS管的漏极与地之间。6.根据权利要求5所述的充电控制电路，其特征在于，所述第三电流源通过第六MOS管与第四MOS管耦接，其中，第六MOS管的源极与第三电流源的第一端耦接，漏极与第四MOS管的漏极耦接，栅极耦接内部电压源。7.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括第一电流源和第二电阻，其中：第一电流源耦接在第二开关组件的公共栅极与第一开关组件的公共源端之间，且第二开关组件的公共栅极通过第五MOS管接地，所述第五MOS管的源极接地，漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，栅极通过反相器接入充电使能信号；第二电阻耦接在第四MOS管的漏极与地之间。8.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，所述第二电阻通过第六MOS管与第四MOS管耦接，其中，第六MOS管的源极与第二电阻的第一端耦接，漏极与第四MOS管的漏极耦接，栅极耦接内部电压源。9.根据权利要求5
‑
8任一所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡养聪，吴文贡，王轶，
申请(专利权)人：深圳市单源半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：