电压检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种电压检测电路，其包括：三个双极型晶体管Q1、Q2和Q3、第一开关器件、第二开关器件、第三器件开关和第四开关器件，第一开关器件的导通和截止和第二开关器件的导通和截止相反，第三开关器件的导通和截止和第四开关器件的导通和截止相反，第一开关器件和第三开关器件不能同时导通，在第一开关器件导通时，基于三个双极型晶体管Q1、Q2和Q3形成一过压电压检测电路；在第三开关器件导通时，基于三个双极型晶体管Q1、Q2和Q3形成一过流电压检测电路。通过切换开关可以分时复用占用芯片面积较大的双极晶体管，减少了NPN晶体管的数量，有效的节省了器件面积，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
电压检测电路
本专利技术涉及集成电路领域，尤其是涉及电池保护芯片中的电压检测电路。
技术介绍
通常每个电池保护芯片中包括三个电压检测电路，短路检测电路，基准电压源，振荡器和逻辑控制电路。一种实现方法是电路工作在扫描模式，振荡器一直工作，系统按顺序分别检测各种不同的异常工作状态(比如，过充电状态，过放电状态，过电流状态等)。对于电压检测电路中的过充电电压检测和过放电电压检测通常采用基于大约 1. 2V的带隙基准电压进行检测。请参考图1所示，其示出了现有技术中的过充电电压检测电路或者过放电电压检测电路(可被通称为过压电压检测电路)的电路示意图。所述过充电电压检测电路包括NPN晶体管(双极型晶体管)Q1、Q2，电阻R1、R2、R3、R4，PMOS晶体管 PM1、PM2，输出级Al和三个开关器件。一个受控制信号VON控制的开关器件、电阻R4和R3 依次串联在电源和地之间。PMOS晶体管PMl和PM2的源极接电源，栅极互连且通过一个受控制信号VOFF控制的开关器件与电源相连，PMOS晶体管PMl的栅极和其漏极相连。NPN晶体管Ql和Q2的基极互连并与电阻R4和R3的中间节点相连，NPN晶体管Ql的集电极与PMOS晶体管PMl的漏极相连，其射极依次通过电阻Rl和R2接地。NPN晶体管Q2的集电极与PMOS晶体管PM2 的漏极相连并与输出级Al的输入端相连，其射极与电阻Rl和R2的中间节点连接。输出级 Al通过一个受控制信号VON控制的开关器件与电源相连。VON和VOFF为使能信号，控制对应的开关器件。当VON为高电平时，VOFF为低电平，VON控制的开关导通，VOFF控制的开关截止，电路开始工作。此时，基于NPN晶体管Ql、Q2，电阻Rl、R2，PMOS晶体管PM1、PM2和输出级Al形成带隙基准比较电路，电阻R3和R4形成分压电路，所述分压电路对电源电压进行采样得到 VI, Vl作为带隙基准比较电路的检测输入电压。输出级Al对其接收到的信号进行放大整形。如果PMl和PM2的长宽比的比例为1 1，可以得到电压检测电路的检测阈值为Γ Ri+RAfir 2*R2nrΛR3 I F5g2 +-^-(F5g2 - VBEl)\ ,通过调整Rl和R2的比例可以使温度系数接近于零。在图1中，NPN晶体管Ql包括8个并联的基准NPN晶体管，NPN晶体管Q2包括1个基准NPN晶体管。过电流电压检测电路(也可以成为过流电压检测电路)的电压阈值通常在几百毫伏量级，可以采用一种基于低压(小于IV)带隙基准电压的电路进行检测。请参考图2所示，其示出了现有技术中的过流电压检测电路的电路示意图。所述过电流电压检测电路包括NPN晶体管Ql、Q2、Q3,电阻Rl、R2,匪OS晶体管匪1，PMOS晶体管PMl、PM2、PM3、PM4、 PLSl和PLS2，电流偏置IB，输出级Al和三个开关器件。PMOS晶体管PM1、PM2、PM3和PM4的栅极互连，源极接电源，PMOS晶体管PMl的栅极和其漏极相连并通过一个受控制信号IOFF 控制的开关器件和电源相连。NMOS晶体管匪1的漏极和PMl的漏极相连，其源极通过电阻Rl接地，其栅极和 PMOS晶体管PM2的漏极相连。NPN晶体管Q3的基极与NMOS晶体管匪1的源极相连，其射极接地，其集电极和PMOS晶体管PM2的漏极相连，并通过一个受控制信号IOFF控制的开关器件接地。电阻R2的一端与PMOS晶体管PM3的漏极相连，另一端与PMOS晶体管PLS2的源极相连，PMOS晶体管PLS2的栅极和漏极均接地。PMOS晶体管PLSl的源极与PMOS晶体管 PM4的漏极相连，其栅极接收检测输入电压IN，其漏极接地。NPN晶体管Ql的基极与PMOS 晶体管PM3的漏极相连，其集电极与输出级Al的正相输入端相连，其射极通过电流偏置IB 接地。NPN晶体管Q2的基极与PMOS晶体管PM4的漏极相连，其集电极与输出级Al的负相输入端相连，其射极与NPN晶体管Ql的射极相连。所述输出级Al通过一个受信号ION控制的开关器件与电源VDD相连。ION和IOFF为使能信号，控制对应的开关器件。当ION为高电平时，IOFF为低电平，ION控制的开关闭合，IOFF控制的开关打开，电路开始工作。此时，NPN晶体管Q3，电阻Rl，匪OS晶体管匪1和PMOS晶体管PMl、PM2组成基于Vbe/R的电流偏置电路。PMOS晶体管PM3、PM4和PMl、PM2组成电流镜，成比例镜像PMl的电流，流入电阻R2产生基于VBE的负温度系数电压。PMOS晶体管PLSl和PLS2用于对输入电压IN和地电压进行电平移动(Level shift)。本实施例中PMOS晶体管的长宽比的比例都为1 1。NPN晶体管Q1、Q2，电流偏置IB产生一个正温度系数的电压AVbe = Vbe2-Vbei，Al是一个比较器输出级。该电压检测电路的检测阈值为 R2—VBE3+AVbe,通过调整Rl和R2的比例可以使温度系数接近于零。由于以选取为几十至几百毫伏，所以检测阈值可以低于传统的带隙基准电压。在图2中，NPN晶体管Ql包括8 个并联的基准NPN晶体管，NPN晶体管Q2包括1个基准NPN晶体管，NPN晶体管Q3包括1 个基准NPN晶体管。如果采用上文介绍的两种电压检测电路，以图中数值为例，就需要19个NPN双极晶体管，占用相当大的版图面积，增加成本。因此，亟待提出一种新的技术方案来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电压检测电路，其可以分时复用占用芯片面积较大的双极(bipolar)晶体管。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种电压检测电路，其包括第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、第三双极型晶体管和一个或多个第一开关器件、一个或多个第二开关器件、一个或多个第三器件开关和一个或多个第四开关器件，第一开关器件的导通和截止和第二开关器件的导通和截止相反，第三开关器件的导通和截止和第四开关器件的导通和截止相反，第一开关器件和第三开关器件不能同时导通，在第一开关器件导通时，基于第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、第三双极型晶体管形成一过压电压检测电路；在第三开关器件导通时，基于第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、第三双极型晶体管形成一过流电压检测电路。在一个进一步的实施例中，在第一开关器件导通时，基于第一双极型晶体管、第二双极型晶体管形成第一电流偏置电路，基于第三双极型晶体管形成第一比较电路，第一电流偏置电路为所述第一比较电路提供偏置电流；在第三开关器件导通时，基于第三双极型晶体管形成第二电流偏置电路，基于第一双极型晶体管、第二双极型晶体管形成第二比较电路，所述第二电流偏置电路为第二比较电路提供偏置电流。在一个更进一步的实施例中，其还包括电阻R1、R2、R3、R4和R5，输出级Al和A2， 电流源IB，在第一开关器件导通时，基于第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、电阻Rl形成所述第一电流偏置电路，基于第三双极型晶体管、电阻R2和输出级Al形成所述第一比较电路，电阻R3和R4形成分压电路，所述分压电路为第一比较电路提供第一检测输入电压； 在第三开关器件导通时，基于第三双极型晶体管和电阻R3形成第二电流偏置电路，基于第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、电流源I本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电压检测电路，其特征在于，其包括：第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、第三双极型晶体管和一个或多个第一开关器件、一个或多个第二开关器件、一个或多个第三器件开关和一个或多个第四开关器件，第一开关器件的导通和截止和第二开关器件的导通和截止相反，第三开关器件的导通和截止和第四开关器件的导通和截止相反，第一开关器件和第三开关器件不能同时导通，在第一开关器件导通时，基于第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、第三双极型晶体管形成一过压电压检测电路；在第三开关器件导通时，基于第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、第三双极型晶体管形成一过流电压检测电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田文博，王钊，李展，
申请(专利权)人：无锡中星微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：32