[發明專利]VDMOS器件、控制電路、電池管理芯片及電設備

在審

• 申請號: 202011024951.4
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112072757A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 喬明;陳勇;張發備;周號
• 申請（專利權）人: 珠海邁巨微電子有限責任公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01L27/088;H01L29/78;G01R31/382
• 代理公司: 北京庚致知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11807
• 代理人: 李偉波;韓德凱

本公開提供了一種VDMOS器件，用于控制電池的充電電流與放電電流，包括：襯底，為第一導電類型；外延層，設置在襯底上并且為第一導電類型；第一元胞結構區，包括形成在外延層中的元胞結構，以構成用作充電開關的充電MOSFET；第二元胞結構區，包括形成在外延層中的元胞結構，以構成用作放電開關的放電MOSFET；以及第三元胞結構區，包括形成在外延層中的元胞結構，以構成采樣MOSFET，采樣MOSFET用于采集流過充電MOSFET和放電MOSFET的電流。本公開還提供了一種控制電路、電池管理芯片及電設備。

技術領域

本公開涉及一種VDMOS器件、控制電路、電池管理芯片及電設備。

背景技術

在對鋰電池等電池的充放電進行控制時，為了安全和電池壽命等，需要對電池的充放電電流進行測量。通常需要外接電阻來對充電電流和放電電流進行檢測。

現有技術中，采用外接檢測電阻來對充電電流和放電電流進行檢測時(例如檢測電阻與充放電開關串聯在電流回路中)，檢測電阻需要串聯在電流回路中，這樣在充放電電流比較大的情況下，檢測電阻的功耗很大。

另外也可以通過充放電開關的導通阻抗來對電流進行檢測，但是該導通阻抗必須足夠大，以便能夠采集到足夠大的檢測電壓，從而來進行檢測。如果導通阻抗比較大，則充放電開關所產生的功耗必然也很大。

此外，在過濾保護方面，圖19給出了現有技術中的用于鋰電池保護的過流保護電路。

電池正常放電時，保護開關驅動電路的輸出OD和OC端口的電壓通常為VDD、5V或15V左右，OD和OC分別連接到MOSFET M1和M2的柵極(G)，此時M1和M2工作在線性區，M1和M2的漏極(D)和源極(S)等效為一個導通電阻，電阻值為R_ON。放電電流I_dsg從P-端流向B-端，P-端的電壓較高，當檢測到P-端與B-端的壓差(I_dsg*R_ON)達到某一限定值時，OD電壓從VDD變為B-，OC仍保持VDD電位，這樣放電開關M1斷開。類似地，電池正常充電時，M1、M2的柵極(G)為電池電壓VDD。電流從B-端流向P-端，P-端的電壓較低，當B-端與P-端的壓差(I_chg*R_ON)達到某一限定值，OC電壓從VDD變為B-，OD保持VDD電位，這樣充電開關M2斷開。

但是，MOSFET M1和M2的導通電阻和電池溫度、電池電壓相關。如果只通過檢測B-端與P-端之間的壓差來判斷是否過流，誤差將會達到±30％以上。

另外，在現有技術中，也存在檢測MOSFET M1和M2的漏源電壓V_DS來采樣充放電電流的方案。

根據MOSFET的導通電阻采樣充放電電流的基本原理如圖20所示(以NMOS為例進行說明，對于PMOS，原理相同，在此不再贅述)。