[發(fā)明專利]一種高輸入耐壓充電管理芯片防止電池倒灌電流的電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010605212.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111786431A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 華玉濤;張洪俞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京微盟電子有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種高輸入耐壓充電管理芯片防止電池倒灌電流的電路，包括控制芯片，所述控制芯片內(nèi)部包括由比較器、電荷泵、脈寬調(diào)制電路構(gòu)成的控制級(jí)，由阻隔功率管驅(qū)動(dòng)、上端功率管驅(qū)動(dòng)、下端功率管驅(qū)動(dòng)組成的驅(qū)動(dòng)級(jí)，由三個(gè)功率管M1、M2、M3三個(gè)寄生襯底二極管D1、D2、D3構(gòu)成的功率級(jí)。本發(fā)明當(dāng)芯片工作在關(guān)閉狀態(tài)是，電感L1直通，BAT電壓等于SW電壓；BAT對(duì)VIN和GND也沒(méi)有電流通路存在；實(shí)現(xiàn)無(wú)BAT到VIN的倒灌電流。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及充電管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高輸入耐壓充電管理芯片防止電池倒灌電流的電路。

背景技術(shù)

當(dāng)前便攜式電子設(shè)備內(nèi)部通常都由鋰電池供電，鋰電池都離不開(kāi)充電管理芯片為電池充電。充電管理芯片通常工作在充電模式或待機(jī)模式。充電模式中芯片由輸入級(jí)向電池充電；當(dāng)充滿或輸入端去掉時(shí)，充電處于待機(jī)模式。在待機(jī)模式中，由于充電芯片輸入和電池之間有個(gè)天然的充電通道。如果處理不當(dāng)BAT會(huì)沿著這個(gè)充電通道向輸入端反向供電。這樣白白損失了電池電量，影響電池的待機(jī)時(shí)間。因此一個(gè)完整的充電芯片都會(huì)有防倒灌電路。防止待機(jī)狀態(tài)，電池反向輸入端倒灌電流。

以前的充電設(shè)備中，輸入通常是USB或者5V輸出的適配器供電，這種供電的電壓大多是5V輸入。因此，耐壓5V輸入的充電管理芯片可以使用傳統(tǒng)的低壓5V的CMOS工藝。圖2所示傳統(tǒng)5V工藝的防倒灌電路原理。

5V耐壓P型MOSFET M21(201)源極連接VIN，漏極連接BAT，柵極連接芯片內(nèi)部邏輯控制電路(206)輸出端PGATE。芯片內(nèi)部邏輯控制電路的電源連接到HSUB端。BAT和GND之前外接電容C24(204)和電池(205)。

M22(202)和M23(203)構(gòu)成襯底選擇電路。PMOS M22的漏極連接VIN，柵極連接BAT，源極和襯底連接PMOS M23的源極和襯底HSUB端，HSUB端作為輸出襯底選擇的輸出連接到PMOS功率管M21(201)的襯底。M23的柵極連接VIN，漏極連接BAT。

當(dāng)VIN電壓高于BAT電壓時(shí)，M23柵極是高電平，M22柵極是低電平。M22導(dǎo)通，M23關(guān)閉，因此M21的襯底HSUB連接VIN。

當(dāng)BAT電壓高于VIN電壓時(shí)，M23柵極是低平，M22柵極是高電平。M22關(guān)閉，M23導(dǎo)通，因此M21的襯底HSUB連接BAT。

當(dāng)充電電路不工作時(shí)，輸入VIN去掉，則VIN電壓低于BAT電壓，此時(shí)M23導(dǎo)通，HSUB電壓等于BAT電壓。此時(shí)內(nèi)部控制邏輯控制端會(huì)將PGATE拉倒HUSB電壓。因此功率管M21的溝道關(guān)閉，襯底二極管也處于反偏截止?fàn)顟B(tài)。BAT對(duì)VIN沒(méi)有電流通路。

這種PMOS通過(guò)襯底選擇電路，可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)防倒灌功能。

隨著科技的進(jìn)步，充電功率逐漸變大，充電輸入電壓也不斷升高。最近幾年新流行type-C接口，憑借其大功率特點(diǎn)將會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)的5V輸出的USB或者5V適配器輸出。但是這種高輸入電壓的充電芯片采用傳統(tǒng)的PMOS作為防倒灌功能有天然的缺陷。因?yàn)殡S著充電功率密度的提升，高耐壓的PMOS作為功率管本身導(dǎo)通電阻非常大，很難作為大電流功率管使用。通常耐壓12V以上的高壓PMOS和高壓NMOS在同樣芯片版圖面積對(duì)比，高壓PMOS的導(dǎo)通電阻是高壓NMOS的4倍以上。這也是在高壓電壓轉(zhuǎn)換芯片中，不使用PMOS作為功率管的重要原因。

因此傳統(tǒng)的使用PMOS襯底選擇功能作為防倒灌功能在高壓充電芯片中顯得不再適用。

現(xiàn)針對(duì)以上問(wèn)題設(shè)計(jì)出一種高輸入耐壓充電管理芯片防止電池倒灌電流的電路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高輸入耐壓充電管理芯片防止電池倒灌電流的電路，具備高輸入耐壓充電管理芯片防止電池倒灌的優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)的使用PMOS襯底選擇功能作為防倒灌功能在高壓充電芯片中顯得不再適用的問(wèn)題。