[發明專利]具有單個充放電功率管的電池保護電路

有效

• 申請號: 201310136039.1
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103219709A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 王釗;趙汗青;尹航;李展
• 申請（專利權）人: 無錫中星微電子有限公司
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18
• 代理公司: 無錫互維知識產權代理有限公司 32236
• 代理人: 戴薇

【技術領域】

本發明涉及電路設計領域，特別涉及一種帶升壓電路的具有單個充放電功率管的電池保護電路。

【背景技術】

現有技術中，鋰電池通過安裝在其內部的電池保護電路（或者稱為電池保護芯片）來保證電池中的電芯不欠壓放電，不過壓充電，不過流放電。請參考圖1所示，其為現有技術中鋰電池在供電時的電路示意圖。所述鋰電池包括電芯Bat和電池保護電路110。所述電池保護電路110包括電阻R1、電容C1、電池保護控制電路112、電阻R4、NMOS(N-channel?Metal?Oxide?Semiconductor)場效應晶體管MN1和MN2。所述電芯Bat的正極直接與第一電源端VDD相連，電阻R1和電容C1串聯于電芯Bat的正極和負極之間，NMOS晶體管MN1（即放電功率開關）和NMOS晶體管MN2（即充電功率開關）串聯于電芯Bat的負極和第二電源端PN之間，NMOS晶體管MN1的漏極和NMOS晶體管MN2的漏極相連，NMOS晶體管MN1的源極與電芯Bat的負極相連，NMOS晶體管MN2的源極與第二電源端PN相連，且在NMOS晶體管MN1中寄生二極管（未示出），在NMOS晶體管MN2中寄生有二極管（未示出）。

所述電池保護控制電路112包括三個連接端(或稱為檢測端)和兩個控制端，三個連接端分別為電芯Bat正極連接端(或稱電源端)V，電芯Bat負極連接端（或稱接地端）G和第二電源端PN連接端VM，兩個控制端分別為充電控制端CO和放電控制端DO。其中，連接端V連接于電阻R1和電容C1之間，連接端G與電芯Bat的負極相連，連接端VM通過電阻R4與第二電源端PN相連，充電控制端CO與NMOS晶體管MN2的柵極相連，放電控制端DO與NMOS晶體管MN1的柵極相連。所述電池保護控制電路112通過控制NMOS晶體管MN1、MN2的導通和關斷可以實現對電芯Bat進行充電保護和放電保護。在正常狀態時，所述電池保護控制電路112控制NMOS晶體管MN1、MN2同時導通，此時既可充電也可以放電。在充電發生異常(比如充電過流或者充電過壓)時，所述電池保護控制電路112控制NMOS晶體管MN2截止，從而切斷了充電過程，但仍可以放電。在放電發生異常(比如放電過流或者放電過壓)時，所述電池保護控制電路112控制NMOS晶體管MN1截止，從而切斷了放電過程，但仍可以充電。

圖1中的鋰電池通過電源管理芯片120為被供電電路130供電。在圖1中，電源管理芯片120的一個輸入端與第一電源端VDD相連，另一個輸入端與第二電源端PN相連，其輸出端與被供電電路130相連。所述電源管理芯片120包括多個DC/DC(直流/直流)轉換器和多個LDO(low?dropout?regulator，低壓差電壓調節器，簡稱LDO)，以對電池電壓VDD（即第一電源端VDD的電壓）進行電壓轉換，從而輸出所述被供電電路130需要的各種系統電壓。一般被供電電路130（例如，手機和平板電腦等便攜電子系統）中需要1.2V～3.3V范圍內的多路多種電壓（比如，許多數字芯片以3.3V作為芯片間通信的IO(輸入輸出:Input?&?Output)管腳的電源電壓），一般3.3V為被供電電路130（或者稱為被供電系統）中所需基本電壓中的最高電壓。以鋰電池電壓VDD為輸入，通過電源管理芯片120中的低壓差電壓調節器來產生3.3V的電壓，如果低壓差電壓調節器最低的壓差為0.1V，則需要電池電壓VDD大于或等于3.4V才能工作；鋰電池充滿電時的電壓一般為4.2V，隨著逐步耗電，其電壓逐漸下降，所以現有技術中，手機和平板電腦在電池電壓下降到3.4V時，就關機了，也可以說3.4V的電池電壓為系統最低工作電壓。但實際上，電池中的電芯Bat在2.7V～3.4V之間（即放電欠壓閾值和系統最低工作電壓之間）仍存在一定能量，約占充滿電芯能量的8%～10%。如果對這部分能量加以合理利用，可以在不增加電芯Bat體積和重量的條件下，有效的增加電池可利用能量，從而延長被供電系統的工作時間和待機時間。

為使被供電電路130可以利用電芯電壓在2.7V～3.4V之間的能量，需要增加升壓電路。在圖1所示的鋰電池中，如果簡單的將升壓電路串聯在電源管理芯片120的輸入端，雖然可以使被供電電路130利用電芯電壓在2.7V～3.4V之間的能量，但是其效果較差，其原因在于升壓電路本身存在一定的效率損失，例如其效率為90%，則損耗10%的能量，這樣綜合起來可能不僅沒有延長被供電系統的工作時間，可能反而減少工作時間。

因此，有必要提供一種改進的技術方案來克服上述問題。

【發明內容】