[發(fā)明專利]電池保護(hù)集成電路及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010514232.0
• 申請日: 2010-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN102005734A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王釗;尹航;楊曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫中星微電子有限公司
• 主分類號(hào): H02H7/18
• 分類號(hào): H02H7/18;H01M10/42
• 代理公司: 無錫互維知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32236
• 代理人: 戴薇

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及電池保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種在同一芯片上集成高壓保護(hù)開關(guān)管的電池保護(hù)電路。

【背景技術(shù)】

由于鋰電子電池沒有記憶效應(yīng)，當(dāng)前逐漸在越來越多的電子系統(tǒng)中替代傳統(tǒng)的鎳氫電池，成為便攜電子設(shè)備中的主要電源。但是鋰電池存在很多安全性問題。因此，在鋰電池系統(tǒng)中都存在復(fù)雜的電池保護(hù)電路，以確保在各種意外情況下防止發(fā)生不安全情形導(dǎo)致電池?fù)p壞。

請參考圖1，其示出了現(xiàn)有的一種鋰電池保護(hù)電路系統(tǒng)100。在鋰電池102的負(fù)極VG與負(fù)載或者充電器104的負(fù)極VM之間設(shè)置有用于保護(hù)的串聯(lián)的充電保護(hù)開關(guān)MC及放電保護(hù)開關(guān)MD，通過控制充電保護(hù)開關(guān)MC的開啟或關(guān)斷可以實(shí)現(xiàn)電池的允許充電或禁止充電功能。相應(yīng)地，通過控制放電保護(hù)開關(guān)MD的開啟或關(guān)斷可以實(shí)現(xiàn)電池的允許放電或禁止放電功能。虛線框內(nèi)的電路為電池保護(hù)電路106，該電池保護(hù)電路106包括有異常檢測電路108和控制電路110。其中控制電路110根據(jù)異常檢測電路的檢測結(jié)果輸出控制信號(hào)來確定充電保護(hù)開關(guān)MC的開啟或關(guān)斷和放電保護(hù)開關(guān)MD的開啟或關(guān)斷。

充電保護(hù)開關(guān)MC及放電保護(hù)開關(guān)MD通常采用MOS開關(guān)管實(shí)現(xiàn)，而且此處采用的MOS開關(guān)管應(yīng)當(dāng)具有低導(dǎo)通電阻的特性，譬如30~100毫歐姆。這是因?yàn)镸OS開關(guān)管自身的電阻效應(yīng)會(huì)帶來一定程度的壓降，導(dǎo)通電阻越大壓降越大，壓降越大就越容易導(dǎo)致鋰電池的實(shí)際電量還可以使用的情況下，用電設(shè)備端的電壓不足而過早的自動(dòng)關(guān)機(jī)，同時(shí)大的導(dǎo)通電阻也會(huì)帶來更多的功耗和發(fā)熱。另外一方面，此處采用的MOS開關(guān)管還應(yīng)當(dāng)具有一定的耐高壓性能。這是因?yàn)殇囯姵乇Ｗo(hù)電路在充電時(shí)，可能是直接連接在AC-DC轉(zhuǎn)換器上，而AC-DC轉(zhuǎn)換器通常在待機(jī)狀態(tài)下電壓飄高，如達(dá)到12V。另外，有時(shí)鋰電池也可能被用戶錯(cuò)誤地接到一個(gè)高壓充電器上。所以業(yè)界普遍要求電池保護(hù)電路的充電端至少具備18V的高壓耐受能力，甚至有些廠商的產(chǎn)品要求電池保護(hù)電路的充電端至少具備24V的高壓耐受能力。

而在實(shí)際產(chǎn)品制備過程中，高壓MOS開關(guān)管的導(dǎo)通電阻要比低壓MOS開關(guān)管的導(dǎo)通電阻大，直接獲得即能耐高壓又具有低導(dǎo)通電阻的功率MOSFET管是比較困難的。MOSFET器件制造工藝可以分為垂直制作工藝和平面制作工藝兩種，垂直制作工藝制作的MOSFET器件的源極和漏極引出端分別處于硅晶圓的上邊和下邊，這種工藝的優(yōu)點(diǎn)在于比平面制作工藝更容易實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通電阻的MOSFET器件，但這種工藝的缺點(diǎn)在于流經(jīng)源極和漏極的溝道電流是上下貫穿整個(gè)硅晶圓的，所以垂直制作工藝通常都只用來制造單一器件。如果采用垂直制作工藝來制造芯片，那么當(dāng)芯片上的功率MOSFET管內(nèi)部流經(jīng)較大的溝道電流時(shí)，該溝道電流流經(jīng)其他器件的襯底將在寄生電阻上導(dǎo)致較大的電壓差，而引發(fā)災(zāi)難性的閂鎖效應(yīng)（Latch-up?effect）。所以在傳統(tǒng)方法中具體到圖1所示系統(tǒng)的制造時(shí)，在一塊芯片上利用平面制作工藝將異常檢測電路和控制電路集成在一起形成一個(gè)單元，然后采用兩個(gè)垂直制作工藝的高壓MOS管作為充電保護(hù)開關(guān)MC及放電保護(hù)開關(guān)MD形成另一個(gè)單元，最后將兩個(gè)單元采用多芯片封裝技術(shù)封裝在一個(gè)封裝單元內(nèi)。雖然這樣的方案能夠達(dá)到性能要求，但是采用多芯片封裝技術(shù)不僅增加了封裝復(fù)雜度和封裝成本，而且最后封裝后的成品體積也比較大。?

另一方面，平面制作工藝制作的MOSFET器件的源極和漏極引出端都處于硅晶圓的上邊，該種工藝有利于在一塊芯片上集成多種器件，以達(dá)到高集成度、體積小、工藝簡單和成本低的優(yōu)點(diǎn)，具體到圖1所示系統(tǒng)的制造時(shí)，就是可以將充電保護(hù)開關(guān)MC及放電保護(hù)開關(guān)MD、異常檢測電路和控制電路都集成在一個(gè)芯片上，但是這種工藝的缺點(diǎn)在于異常檢測電路和控制電路通常采用低壓器件，如果制造時(shí)采用同一工藝，那么充電保護(hù)開關(guān)MC及放電保護(hù)開關(guān)MD也會(huì)被制作成低壓器件。雖然低壓MOD開關(guān)管的導(dǎo)通電阻較小可以滿足該應(yīng)用中對導(dǎo)通電阻的需求，但是滿足不了該應(yīng)用中對高壓耐性的需求。盡管一些制造商為了節(jié)約成本和減小成品體積采用了這樣的方案，但事實(shí)上留下了極大的安全隱患。

因此，有必要提出一種新的技術(shù)方案來解決上述缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種新型的電池保護(hù)集成電路。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種新型的電池保護(hù)系統(tǒng)。