[發明專利]場效應晶體管電路、方法、裝置、芯片及電池管理系統

在審

• 申請號: 202110170499.0
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112751558A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 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: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687;H01M10/42
• 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;李曉輝

本公開提供了一種場效應晶體管電路，包括：場效應晶體管，所述場效應晶體管包括柵極、源極、漏極、襯底、第一寄生二極管和第二寄生二極管，其中所述第一寄生二極管和第二寄生二極管反向串聯，所述第一寄生二極管和第二寄生二極管的串聯電路的一端連接所述源極，并且所述串聯電路的另一端連接所述漏極，所述第一寄生二極管和第二寄生二極管的連接點與所述襯底連接；以及開關，所述開關的一端與所述連接點連接，所述開關的另一端與所述源極連接。本公開還提供了一種場效應晶體管的控制方法、充放電控制裝置、芯片、電池管理系統、及電設備。

技術領域

本公開涉及一種場效應晶體管電路、場效應晶體管的控制方法、充放電控制裝置、芯片、電池管理系統、及電設備。

背景技術

在電池系統中，電池的過度充電和過度放電不僅會降低電池的使用壽命，嚴重時還會引發爆炸和火災的安全事故。該電池例如為鋰電池組等。

圖1示出了根據現有技術的傳統過流檢測方式。

電池正常放電時，驅動單元的輸出的控制信號OD和OC端口的電壓通常為VDD、5V或15V左右，控制信號OD和OC分別連接到保護開關MOS晶體管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，導通電阻值為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-端的電壓差(I_dsg*R_on)達到某一限定值時，控制信號OD的電壓從諸如VDD變為VB-(B-端的電壓)，從而關斷M1，關斷放電通路。控制信號OC可仍保持諸如VDD電位，M2可仍出于開啟狀態。

類似地，電池正常充電時，M1、M2的柵極電壓為VDD。電流從B-端流向P-端，P-端的電壓較低，當B-端與P-端的電壓差(I_chg*R_on)達到某一限定值，控制信號OC的電壓從諸如VDD變為VB-，關斷M2,切斷充電通路。控制信號OD可仍保持諸如VDD電位，M1可仍處于開啟狀態。

在圖1所示的電路結構中，在正常充電過程中，M1、M2的導通電阻R_on的串聯于電池及外部充電器的回路中，所以系統充電時，因M1和M2的導通電阻引起的功率損耗P_Loss＝I_chg*[2*R_on]²，該功率損耗直接轉變成了系統的發熱。這樣，系統充電時因M1的M2的熱損耗導致的溫升為△T＝P_Loss/(C*m)，其中C為系統比熱系數，m為系統質量。

鋰電池系統的安全工作溫度通常在45℃左右，所以為了控制系統因為M1和M2的導通電阻的熱耗散帶來的系統溫度升高，必須控制充電電流的最大值I_chg(max)＝P_Loss(max)/([2*R_on]²)，這樣充電電流變小，勢必會延長系統的充電時間。

類似地，在放電過程中，M1和M2的導通電阻R_on的串聯于電池和負載(R_Load)的回路中，由M1和M2的導通電阻引起的熱損耗P_Loss＝I_dsg*[2*R_on]²。該功率損耗降低了電池能量的利用效率，也限制了最大放電電流。系統放電時因M1和M2的熱損耗導致的△T＝P_Loss/(C*m)，其中C為系統比熱系數，m為系統質量。鋰電池系統的安全工作溫度通常在45℃左右，所以為了控制系統因為M1和M2的導通電阻的熱耗散帶來的系統溫度升高，必須控制充電電流的最大值I_dsg(max)＝P_Loss(max)/([2*P_on]²)。這樣將會限制電池系統能夠輸出的最大電流。

發明內容