具有单个充放电功率管的电池保护电路制造技术

本发明专利技术提供一种具有单个充放电功率管的电池保护电路，其包括电芯、电感L1、第三PMOS晶体管、NMOS晶体管MN3和升压-电池保护控制电路。电芯连接于电芯节点和地节点之间，电感L1连接于电芯节点和中间节点之间，所述PMOS晶体管连接于中间节点和第一电源端之间，当中间节点的电压小于第一电源端的电压时，控制第三PMOS晶体管的衬体端与第一电源端相连；当中间节点的电压大于第一电源端的电压时，控制第三PMOS晶体管的衬体端与中间节点相连。所述升压-电池保护控制电路控制所述NMOS晶体管MN3和第三PMOS晶体管的导通和关断，从而在电芯节点的电压大于放电欠压阈值且小于系统最低工作电压时，对所述电芯电压进行升压，同时也可以对所述电池进行充放电保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路设计领域，特别涉及一种带升压电路的具有单个充放电功率管的电池保护电路。
技术介绍
现有技术中，锂电池通过安装在其内部的电池保护电路（或者称为电池保护芯片）来保证电池中的电芯不欠压放电，不过压充电，不过流放电。请参考图1所示，其为现有技术中锂电池在供电时的电路示意图。所述锂电池包括电芯Bat和电池保护电路110。所述电池保护电路110包括电阻R1、电容C1、电池保护控制电路112、电阻R4、NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)场效应晶体管MN1和MN2。所述电芯Bat的正极直接与第一电源端VDD相连，电阻R1和电容C1串联于电芯Bat的正极和负极之间，NMOS晶体管MN1（即放电功率开关）和NMOS晶体管MN2（即充电功率开关）串联于电芯Bat的负极和第二电源端PN之间，NMOS晶体管MN1的漏极和NMOS晶体管MN2的漏极相连，NMOS晶体管MN1的源极与电芯Bat的负极相连，NMOS晶体管MN2的源极与第二电源端PN相连，且在NMOS晶体管MN1中寄生二极管（未示出），在NMOS晶体管MN2中寄生有二极管（未示出）。所述电池保护控制电路112包括三个连接端(或称为检测端)和两个控制端，三个连接端分别为电芯Bat正极连接端(或称电源端)V，电芯Bat负极连接端（或称接地端）G和第二电源端PN连接端VM，两个控制端分别为充电控制端CO和放电控制端DO。其中，连接端V连接于电阻R1和电容C1之间，连接端G与电芯Bat的负极相连，连接端VM通过电阻R4与第二电源端PN相连，充电控制端CO与NMOS晶体管MN2的栅极相连，放电控制端DO与NMOS晶体管MN1的栅极相连。所述电池保护控制电路112通过控制NMOS晶体管MN1、MN2的导通和关断可以实现对电芯Bat进行充电保护和放电保护。在正常状态时，所述电池保护控制电路112控制NMOS晶体管MN1、MN2同时导通，此时既可充电也可以放电。在充电发生异常(比如充电过流或者充电过压)时，所述电池保护控制电路112控制NMOS晶体管MN2截止，从而切断了充电过程，但仍可以放电。在放电发生异常(比如放电过流或者放电过压)时，所述电池保护控制电路112控制NMOS晶体管MN1截止，从而切断了放电过程，但仍可以充电。图1中的锂电池通过电源管理芯片120为被供电电路130供电。在图1中，电源管理芯片120的一个输入端与第一电源端VDD相连，另一个输入端与第二电源端PN相连，其输出端与被供电电路130相连。所述电源管理芯片120包括多个DC/DC(直流/直流)转换器和多个LDO(low dropout regulator，低压差电压调节器，简称LDO)，以对电池电压VDD（即第一电源端VDD的电压）进行电压转换，从而输出所述被供电电路130需要的各种系统电压。一般被供电电路130（例如，手机和平板电脑等便携电子系统）中需要1.2V～3.3V范围内的多路多种电压（比如，许多数字芯片以3.3V作为芯片间通信的IO(输入输出:Input & Output)管脚的电源电压），一般3.3V为被供电电路130（或者称为被供电系统）中所需基本电压中的最高电压。以锂电池电压VDD为输入，通过电源管理芯片120中的低压差电压调节器来产生3.3V的电压，如果低压差电压调节器最低的压差为0.1V，则需要电池电压VDD大于或等于3.4V才能工作；锂电池充满电时的电压一般为4.2V，随着逐步耗电，其电压逐渐下降，所以现有技术中，手机和平板电脑在电池电压下降到3.4V时，就关机了，也可以说3.4V的电池电压为系统最低工作电压。但实际上，电池中的电芯Bat在2.7V～3.4V之间（即放电欠压阈值和系统最低工作电压之间）仍存在一定能量，约占充满电芯能量的8%～10%。如果对这部分能量加以合理利用，可以在不增加电芯Bat体积和重量的条件下，有效的增加电池可利用能量，从而延长被供电系统的工作时间和待机时间。为使被供电电路130可以利用电芯电压在2.7V～3.4V之间的能量，需要增加升压电路。在图1所示的锂电池中，如果简单的将升压电路串联在电源管理芯片120的输入端，虽然可以使被供电电路130利用电芯电压在2.7V～3.4V之间的能量，但是其效果较差，其原因在于升压电路本身存在一定的效率损失，例如其效率为90%，则损耗10%的能量，这样综合起来可能不仅没有延长被供电系统的工作时间，可能反而减少工作时间。因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带升压电路的电池保护电路，其不仅可以对电芯Bat进行充电保护和放电保护，且在电芯Bat给被供电系统供电时可以增加电芯Bat的可利用能量，从而延长被供电系统的工作时间和待机时间。为了解决上述问题，本专利技术提供一种电池保护电路，其包括电芯、电感L1、电容C1、电阻R1、第一开关、第二开关和升压-电池保护控制电路，电芯连接于电芯节点和地节点之间，电感L1连接于电芯节点和中间节点之间，第一开关连接于中间节点和第一电源端之间，第二开关连接于中间节点和地节点之间，电容C1和电阻R1串联于电芯节点和地节点之间，第二电源端和地节点相连，所述第二开关包括NMOS晶体管MN3，所述第一开关包括第三PMOS晶体管MP3，所述PMOS晶体管MP3包括与中间节点相连的第一连接端、与第一电源端相连的第二连接端和衬体端，当中间节点的电压小于第一电源端的电压时，所述升压-电池保护控制电路控制第三PMOS晶体管MP3的衬体端与第一电源端相连；当中间节点的电压大于第一电源端的电压时，所述升压-电池保护控制电路控制第三PMOS晶体管MP3的衬体端与中间节点相连，当电芯节点的电压大于等于系统最低工作电压时，由所述升压-电池保护控制电路控制所述NMOS晶体管MN3关断，控制第三PMOS晶体管MP3导通或关断以进行充电控制和放电控制；当电芯节点的电压大于放电欠压阈值且小于系统最低工作电压且未出现放电过流时，由所述升压-电池保护控制电路控制NMOS晶体管MN3、第三PMOS晶体管MP3交替导通；当电芯节点的电压大于放电欠压阈值且小于系统最低工作电压且出现放电过流时或者电芯节点的电压小于放电欠压阈值时，所述升压-电池保护控制电路控制第三PMOS晶体管MP3关断，以关断放电回路，其中，所述系统最低工作电压小于充电过压阈值且大于所述放电欠压阈值。作为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池保护电路，其特征在于，其包括电芯、电感L1、电容C1、电阻R1、第一开关、第二开关和升压?电池保护控制电路，电芯连接于电芯节点和地节点之间，电感L1连接于电芯节点和中间节点之间，第一开关连接于中间节点和第一电源端之间，第二开关连接于中间节点和地节点之间，电容C1和电阻R1串联于电芯节点和地节点之间，第二电源端和地节点相连，所述第二开关包括NMOS晶体管MN3，所述第一开关包括第三PMOS晶体管MP3，所述PMOS晶体管MP3包括与中间节点相连的第一连接端、与第一电源端相连的第二连接端和衬体端，当中间节点的电压小于第一电源端的电压时，所述升压?电池保护控制电路控制第三PMOS晶体管MP3的衬体端与第一电源端相连；当中间节点的电压大于第一电源端的电压时，所述升压?电池保护控制电路控制第三PMOS晶体管MP3的衬体端与中间节点相连，当电芯节点的电压大于等于系统最低工作电压时，由所述升压?电池保护控制电路控制所述NMOS晶体管MN3关断，控制第三PMOS晶体管MP3导通或关断以进行充电控制和放电控制；当电芯节点的电压大于放电欠压阈值且小于系统最低工作电压且未出现放电过流时，由所述升压?电池保护控制电路控制NMOS晶体管MN3、第三PMOS晶体管MP3交替导通；当电芯节点的电压大于放电欠压阈值且小于系统最低工作电压且出现放电过流时或者电芯节点的电压小于放电欠压阈值时，所述升压?电池保护控制电路控制第三PMOS晶体管MP3关断，以关断放电回路，其中，所述系统最低工作电压小于充电过压阈值且大于所述放电欠压阈值。...

【技术特征摘要】
1.一种电池保护电路，其特征在于，其包括电芯、电感L1、电容C1、电
阻R1、第一开关、第二开关和升压-电池保护控制电路，
电芯连接于电芯节点和地节点之间，电感L1连接于电芯节点和中间节点之
间，第一开关连接于中间节点和第一电源端之间，第二开关连接于中间节点和
地节点之间，电容C1和电阻R1串联于电芯节点和地节点之间，第二电源端和
地节点相连，
所述第二开关包括NMOS晶体管MN3，所述第一开关包括第三PMOS晶
体管MP3，所述PMOS晶体管MP3包括与中间节点相连的第一连接端、与第一
电源端相连的第二连接端和衬体端，当中间节点的电压小于第一电源端的电压
时，所述升压-电池保护控制电路控制第三PMOS晶体管MP3的衬体端与第一
电源端相连；当中间节点的电压大于第一电源端的电压时，所述升压-电池保护
控制电路控制第三PMOS晶体管MP3的衬体端与中间节点相连，
当电芯节点的电压大于等于系统最低工作电压时，由所述升压-电池保护控
制电路控制所述NMOS晶体管MN3关断，控制第三PMOS晶体管MP3导通或
关断以进行充电控制和放电控制；
当电芯节点的电压大于放电欠压阈值且小于系统最低工作电压且未出现放
电过流时，由所述升压-电池保护控制电路控制NMOS晶体管MN3、第三PMOS
晶体管MP3交替导通；
当电芯节点的电压大于放电欠压阈值且小于系统最低工作电压且出现放电
过流时或者电芯节点的电压小于放电欠压阈值时，所述升压-电池保护控制电路
控制第三PMOS晶体管MP3关断，以关断放电回路，
其中，所述系统最低工作电压小于充电过压阈值且大于所述放电欠压阈值。
2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制第三PMOS
晶体管MP3导通或关断以进行充电控制和放电控制为：
当充电正常时，所述升压-电池保护控制电路控制第三PMOS晶体管MP3
导通充电回路，在充电异常时，所述升压-电池保护控制电路控制第三PMOS晶
体管MP3关断充电回路；在放电正常时，所述升压-电池保护控制电路控制第三
PMOS晶体管MP3导通放电回路，在放电发生异常时，所述升压-电池保护控制
电路控制第三PMOS晶体管MP3关断放电回路。
3.根据权要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述升压-电池保护控

\t制电路包括与电芯节点相连的电源端V，与地节点相连的接地端G，与中间节
点相连的中间节点连接端LX、与第一电源端相连的第一电源端连接端VM，与
第三PMOS晶体管MP3的栅极相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钊，赵汗青，尹航，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：