[實用新型]多節電池管理保護芯片和多節電池管理保護系統

有效

• 申請號: 201822154987.9
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN209358266U
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 吳文貢;丁西侖;盧世勇
• 申請（專利權）人: 廈門奇力微電子有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 廈門仕誠聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 35227
• 代理人: 吳圳添

一種多節電池管理保護芯片和多節電池管理保護系統，所述多節電池管理保護芯片，包括：接地引腳、充電驅動輸出使能端、充電驅動輸出引腳、放電驅動輸出引腳和寄存器；還包括：適配器識別單元，所述適配器識別單元包括控制輸入端、檢測端和狀態輸出端；所述控制輸入端連接所述充電驅動輸出使能端；所述檢測端連接所述充電驅動輸出引腳；所述狀態輸出端連接所述寄存器。所述多節電池管理保護芯片能夠提供檢測和保護。

技術領域

本實用新型涉及電學領域，尤其涉及一種多節電池管理保護芯片和多節電池管理保護系統。

背景技術

在一些電動設備中，如電動(自行)車、掃地機器人和平衡車等，通常需要使用多節電池。

早期在對多節電池進行保護時，是在每節電池上使用一顆單節電池保護芯片。這種保護技術不僅成本高，而且不利于多節鋰電池之間的聯動保護。

在多節鋰電池保護系統中，當系統檢測到發生電池過壓或者充電過流時，需要將充電路徑斷開，適配器移除之后充電路徑可以重新打開；當系統檢測到電池發生電池欠壓時，需要將放電路徑斷開，適配器接入之后放電路徑可以重新打開。

已發展出來的一種多節電池管理保護芯片10，它與充電適配器和多節電池構成的保護系統，如圖1所示。

圖1中省略了多節電池管理保護芯片10的內部電路結構和多數引腳。其中，顯示了多節電池管理保護芯片10包括接地引腳VSS、充電驅動輸出引腳CHG、放電驅動輸出引腳DSG和寄存器(未示出)。

所述保護系統還包括NMOS管Q1、NMOS管Q2、PMOS管Q3和電阻R1。NMOS管Q1的漏極連接NMOS管Q2的漏極。電阻R1一端連接NMOS管Q2的柵極，另一端連接NMOS管Q2的源極。接地引腳VSS連接NMOS管Q1的源極。放電驅動輸出引腳DSG連接NMOS管Q1的柵極。充電驅動輸出引腳CHG連接至NMOS管Q2的柵極(請先認為PMOS管Q3不存在，充電驅動輸出引腳CHG直接連接NMOS管Q2的柵極)。

NMOS管Q2的源極作為充電負極接入端。電池組BT(圖1中所示多節電池)的負極連接接地引腳VSS，接地引腳VSS再經過NMOS管Q1和NMOS管Q2后連接充電適配器的負極，其中NMOS管Q2的源極連接充電負極端P-，即NMOS管Q2的源極連接充電適配器的負極。電池組BT的正極連接充電正極端P+，即用于連接充電適配器的正極。

在上述保護系統中，當系統發生電池組BT過壓或者充電過流時，需要切斷充電路徑來保證電池和系統的安全性。

然而，如圖1所示，現有保護系統中，當充電路徑斷開時，充電正極端P+和多節電池BT正端相連接，連接充電適配器的負端P-的電壓，相對于電池組負端的電壓是一個負電壓，充電適配器的負端P-到多節電池管理保護芯片10的接地引腳VSS通過電阻R1和充電控制引腳CHG形成回路，導致NMOS管Q2的柵源之間有壓差(VGS)，從而不能完全關斷充電路徑。

需要說明的是，圖1中各MOS管中的二極管為相應的寄生二極管，而正是由于NMOS管Q1的寄生二極管的存在以及此寄生二極管的正負極方向，決定了通常無法通過關斷NMOS管Q1來關斷充電路徑，而需要通過NMOS管Q2關斷充電路徑。

為了保證充電路徑被完全關斷，圖1中加入一個柵極接地VSS的PMOS管Q3，即事實上，充電驅動輸出引腳CHG并不是直接連接NMOS管Q2的柵極，而是，充電驅動輸出引腳CHG連接PMOS管Q3的源極，PMOS管Q3的柵極接地(即連接相應的接地引腳VSS)，PMOS管Q3的漏極連接NMOS管Q2的柵極。也就是說，通過PMOS管Q3，使充電驅動輸出引腳CHG連接至NMOS管Q2的柵極。

PMOS管Q3的漏極相對于接地引腳VSS是一個負電壓，PMOS管Q3處于關斷狀態時，從P-到接地引腳VSS之間沒有電流回路，充電控制NMOS管Q2的柵源電壓等于零，從而使充電路徑能夠被完全關斷。