一種鋰電池保護(hù)系統(tǒng)及其過(guò)流檢測(cè)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋰電池保護(hù)系統(tǒng)及其過(guò)流檢測(cè)電路，其中，所述過(guò)流檢測(cè)電路包括：功率開(kāi)關(guān)管，其具有第一連接端、第二連接端和控制端，檢測(cè)管，其具有第一連接端、第二連接端和控制端，其中檢測(cè)管的第二連接端與功率開(kāi)關(guān)管的第二端連接，檢測(cè)管的控制端與所述功率開(kāi)關(guān)管的控制端相連；恒流源，其與所述檢測(cè)管的第一連接端相連，其從所述檢測(cè)管的第一連接端抽取參考電流；比較器，其將檢測(cè)管的第一連接端的電壓與檢測(cè)管的第二連接端的電壓的1/N進(jìn)行比較，N為預(yù)先設(shè)置的數(shù)值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的過(guò)流檢測(cè)電路可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的過(guò)電流保護(hù)且功耗較低。
【專利說(shuō)明】一種鋰電池保護(hù)系統(tǒng)及其過(guò)流檢測(cè)電路
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰電池保護(hù)系統(tǒng)及其過(guò)流檢測(cè)電路。【【背景技術(shù)】】
[0002]在鋰電池保護(hù)領(lǐng)域，鋰電池保護(hù)芯片需要具有過(guò)流檢測(cè)保護(hù)功能，目前過(guò)流檢測(cè)電路主要包括兩類:第一類過(guò)流檢測(cè)電路的工作原理為直接檢測(cè)功率開(kāi)關(guān)上的壓降以判斷流過(guò)功率開(kāi)關(guān)的電流是否過(guò)大，一旦檢測(cè)到功率開(kāi)關(guān)上的壓降超過(guò)保護(hù)閾值，就會(huì)觸發(fā)后續(xù)的保護(hù)或者保護(hù)計(jì)時(shí)動(dòng)作；第二類過(guò)流檢測(cè)電路的工作原理是在電池放電通路上串接檢測(cè)電阻，通過(guò)檢測(cè)該電阻上的電壓來(lái)判斷電流是否過(guò)大。由于第一類過(guò)流檢測(cè)電路中功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻偏差很大，因此，很難做到準(zhǔn)確的過(guò)電流保護(hù)；第二類過(guò)流檢測(cè)電路雖然彌補(bǔ)了前者的缺點(diǎn)，但是其引入的檢測(cè)電阻對(duì)功率和阻值精確度要求較高，且正常工作中始終有電流流過(guò)該檢測(cè)電阻，從而不僅增加了成本，也增大了功耗。
[0003]因此，有必要提供一種改進(jìn)的技術(shù)方案來(lái)克服上述問(wèn)題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鋰電池保護(hù)系統(tǒng)及其過(guò)流檢測(cè)電路，其可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的過(guò)電流保護(hù)且功耗較低。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供一種鋰電池保護(hù)系統(tǒng)，其包括:電池保護(hù)電路，其具有電源端、接地端、充電保護(hù)端、放電保護(hù)端和電流檢測(cè)端，所述電源端接電池的正極，所述接地端接電池的負(fù)極并接地；
[0006]充電開(kāi)關(guān)管及放電開(kāi)關(guān)管，放電開(kāi)關(guān)管的第一連接端接所述電池的負(fù)極，放電開(kāi)關(guān)管的第二連接端與充電開(kāi)關(guān)管的第二連接端相連，充電開(kāi)關(guān)管的第一連接端作為輸出端與負(fù)載相連，充電開(kāi)關(guān)管的控制端連接所述電池保護(hù)電路的充電保護(hù)端，放電開(kāi)關(guān)管的控制端連接所述電池保護(hù)電路的放電保護(hù)端；檢測(cè)管，其第一連接端與所述電池保護(hù)電路的電流檢測(cè)端相連，其第二連接端與放電開(kāi)關(guān)管的第二連接端相連，其控制端與所述放電開(kāi)關(guān)管的控制端相連；所述電池保護(hù)電路還包括有與所述電流檢測(cè)端相連的電流比較電路，所述電流比較電路包括連接于所述電流檢測(cè)端與接地端之間的恒流源，所述恒流源經(jīng)由檢測(cè)管抽取參考電流，所述電流比較電路通過(guò)比較所述電流檢測(cè)端的電壓與放電開(kāi)關(guān)管的漏源壓降以確定是否放電過(guò)流。
[0007] 進(jìn)一步的，所述電流比較電路還包括比較器和一電壓采樣單元，所述電壓采樣單元的輸入端與所述放電開(kāi)關(guān)管的第二連接端和檢測(cè)管的第二連接端的連接節(jié)點(diǎn)相連，其輸出端與所述比較器的第一輸入端相連，所述電壓采樣單元用于采樣所述放電開(kāi)關(guān)管的漏源壓降，其輸出的采樣電壓為1/N倍的放電開(kāi)關(guān)的漏源壓降，N為預(yù)先設(shè)置的數(shù)值；所述比較器的第二輸入端與所述電流檢測(cè)端相連，其輸出端與所述電流比較電路的輸出端相連，當(dāng)所述比較器的第一輸入端接收到的電壓大于其第二輸入端接收到的電壓時(shí)，所述電流比較電路的輸出端輸出第一電平，表不未放電過(guò)流，當(dāng)所述比較器的第一輸入端接收到的電壓小于第二輸入端接收到的電壓時(shí)，所述電流比較電路的輸出端輸出第二電平，表不放電過(guò)流。
[0008]進(jìn)一步的，所述電流比較電路還包括比較器和另一電壓采樣單元，所述另一電壓采樣單元的輸入端與所述電流檢測(cè)端相連，其輸出端與所述比較器的第二輸入端相連，所述另一電壓采樣單元用于采樣所述電流檢測(cè)端電壓，其輸出的采樣電壓為N倍的電流檢測(cè)端電壓，N為預(yù)先設(shè)置的數(shù)值；所述比較器的第一輸入端與所述放電開(kāi)關(guān)管的第二連接端和檢測(cè)管的第二連接端的連接節(jié)點(diǎn)相連，當(dāng)所述比較器的第一輸入端接收到的電壓大于其第二輸入端接收到的電壓時(shí)，所述電流比較電路的輸出端輸出第一電平，表不未放電過(guò)流，當(dāng)所述比較器的第一輸入端接收到的電壓小于第二輸入端接收到的電壓時(shí)，所述電流比較電路的輸出端輸出第二電平，表不放電過(guò)流。
[0009]進(jìn)一步的,充電開(kāi)關(guān)管、放電開(kāi)關(guān)管、檢測(cè)管為NMOS晶體管,NMOS晶體管的第一連接端為NMOS晶體管的源極,第二連接端為NMOS晶體管的漏極,控制端為NMOS晶體管的柵極。
[0010]進(jìn)一步的，所述檢測(cè)管和放電開(kāi)關(guān)管形成在同一晶圓上，檢測(cè)管和放電開(kāi)關(guān)管共享漏極，柵極和襯體，放電開(kāi)關(guān)管的源極和檢測(cè)管的源極各自獨(dú)立。
[0011]進(jìn)一步的，檢測(cè)管襯體和放電開(kāi)關(guān)管襯體的連接節(jié)點(diǎn)與放電開(kāi)關(guān)管的源極短接，或檢測(cè)管襯體和放電開(kāi)關(guān)管襯體的連接節(jié)點(diǎn)與檢測(cè)管的源極短接。
[0012]進(jìn)一步的，根據(jù)電路原理可得下述公式(I):
[0013]VS2 = VDS1-VDS2= (ID-1REF) *Ronl_K*IREF*Ronl = (ID-(K+l) *IREF) *Ronl (I)，
[0014]其中，VS2為電流檢測(cè)端的電壓，IREF為恒流源經(jīng)檢測(cè)管抽取的參考電流值，VDSl為放電開(kāi)關(guān)管的漏源電壓，VDS2為檢測(cè)管的漏源電壓，Ronl/Ron2 = 1/K, Ronl為放電開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻值，Ron2為檢測(cè)管的導(dǎo)通電阻值，K為正數(shù)，ID為流入所述放電開(kāi)關(guān)管的第二連接端和檢測(cè)管的第二連接端的連接節(jié)點(diǎn)的電流，IREF為參考電流；如果VS2 = VDS1/N，代入公式(I)，可以得到:
[0015]ID= ((K+1)+K/(N-1))*IREF，即電流保護(hù)閾值為((K+l)+K/(N_l)) *IREF。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種過(guò)流檢測(cè)電路，其包括:功率開(kāi)關(guān)管，其具有第一連接端、第二連接端和控制端，檢測(cè)管，其具有第一連接端、第二連接端和控制端，其中檢測(cè)管的第二連接端與功率開(kāi)關(guān)管的第二端連接，檢測(cè)管的控制端與所述功率開(kāi)關(guān)管的控制端相連；恒流源，其與所述檢測(cè)管的第一連接端相連，其從所述檢測(cè)管的第一連接端抽取參考電流；比較器，其將檢測(cè)管的第一連接端的電壓與檢測(cè)管的第二連接端的電壓的1/N進(jìn)行比較，在檢測(cè)管的第一連接端的電壓高于檢測(cè)管的第二連接端的電壓的1/N時(shí)，所述比較器的輸出端輸出第一電平，表示流過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)管的電流不過(guò)流，在檢測(cè)管的第一連接端的電壓低于檢測(cè)管的第二連接端的電壓的1/N時(shí)，所述比較器的輸出端輸出第二電平，表示流過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)管的電流過(guò)流，N為預(yù)先設(shè)置的數(shù)值，當(dāng)所述比較器的第一輸入端接收到的電壓大于其第二輸入端接收到的電壓時(shí)，所述電流比較電路的輸出端輸出第一電平，表示未放電過(guò)流，當(dāng)所述比較器的第一輸入端接收到的電壓小于第二輸入端接收到的電壓時(shí)，所述電流比較電路的輸出端輸出第二電平，表示放電過(guò)流。
[0017]進(jìn)一步的，所述功率開(kāi)關(guān)管的第一連接端接地，檢測(cè)管和功率開(kāi)關(guān)管形成在同一晶圓上。[0018]進(jìn)一步的，功率開(kāi)關(guān)管和檢測(cè)管為NMOS晶體管，NMOS晶體管的第一連接端為NMOS晶體管的源極，第二連接端為NMOS晶體管的漏極，控制端為匪OS晶體管的柵極，檢測(cè)管和功率開(kāi)關(guān)管共享漏極，柵極和襯體，功率開(kāi)關(guān)管的源極和檢測(cè)管的源極各自獨(dú)立，檢測(cè)管襯體和功率開(kāi)關(guān)管襯體的連接節(jié)點(diǎn)與放電開(kāi)關(guān)管的源極短接，或檢測(cè)管襯體和功率開(kāi)關(guān)管襯體的連接節(jié)點(diǎn)與檢測(cè)管的源極短接，流過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)管的電流的電流保護(hù)閾值為:((附(1(+1)-1)/0-1))*11^^其中1?0111/1?0112 = 1/K，Ronl為功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻值，Ron2為檢測(cè)管的導(dǎo)通電阻值，K為正數(shù)，IREF為參考電流。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的過(guò)流檢測(cè)電路使用與功率開(kāi)關(guān)管相匹配的檢測(cè)管，并設(shè)置一參考電流流過(guò)該檢測(cè)管，通過(guò)比較檢測(cè)管的漏源壓降與功率開(kāi)關(guān)管的漏源壓降來(lái)實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)，由于檢測(cè)管和功率開(kāi)關(guān)管兩者導(dǎo)通電阻比例懸殊并且匹配度很高，因此可以很精確的檢測(cè)到流過(guò)功率開(kāi)關(guān)管的電流，這樣，不僅可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的過(guò)電流保護(hù)，而且也省略了現(xiàn)有技術(shù)方案中采用的檢測(cè)電阻，降低了功耗。
【【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中:
[0021]圖1示出了本 發(fā)明在一個(gè)實(shí)施例中的鋰電池保護(hù)系統(tǒng)的電路示意圖；
[0022]圖2為圖1中的放電開(kāi)關(guān)管MD和檢測(cè)管Msense以及電流比較電路的電路示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0023]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0024]此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說(shuō)明書(shū)中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。除非特別說(shuō)明，本文中的連接、相連、相接的表示電性連接的詞均表示直接或間接電性相連。
[0025]圖1為本發(fā)明在一個(gè)實(shí)施例中的鋰電池保護(hù)系統(tǒng)的電路示意圖，圖2為圖1中的放電開(kāi)關(guān)管MD和檢測(cè)管Msense以及電流比較電路的電路不意圖。結(jié)合圖1和圖2所不，所述鋰電池保護(hù)系統(tǒng)包括電池保護(hù)電路100、充電開(kāi)關(guān)管MC、放電開(kāi)關(guān)管MD(也可以被稱為功率開(kāi)關(guān)管)和檢測(cè)管Msense。
[0026]所述電池保護(hù)電路100包括電源端VDD、接地端VSS、充電保護(hù)端COUT、放電保護(hù)端DOUT和電流檢測(cè)端IL，所述電源端VDD接電池BAT的正極，所述接地端VSS接電池BAT的負(fù)極并接地。所述放電開(kāi)關(guān)管MD的第一連接端接所述電池BAT的負(fù)極，放電開(kāi)關(guān)管MD的第二連接端與充電開(kāi)關(guān)管MC的第二連接端相連，充電開(kāi)關(guān)管MC的第一連接端作為輸出端與負(fù)載(或稱負(fù)載電阻)RL相連，充電開(kāi)關(guān)管MC的控制端連接所述電池保護(hù)電路100的充電保護(hù)端C0UT，放電開(kāi)關(guān)管MD的控制端連接所述電池保護(hù)電路100的放電保護(hù)端D0UT。
[0027]檢測(cè)管Msense的第一連接端與所述電池保護(hù)電路100的電流檢測(cè)端IL相連，其第二連接端與放電開(kāi)關(guān)管MD的第二連接端相連，其控制端與所述放電開(kāi)關(guān)管MD的控制端相連。
[0028]在圖1和圖2所不的實(shí)施例中，所述充電開(kāi)關(guān)管MC、放電開(kāi)關(guān)管MD和檢測(cè)管Msense 都為 NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor)晶體管，NMOS 晶體管的第一連接端為NMOS晶體管的源極，NMOS晶體管的第二連接端為NMOS晶體管的漏極，NMOS晶體管的控制端為NMOS晶體管的柵極，優(yōu)選的，檢測(cè)管Msense和放電開(kāi)關(guān)管MD可以是制作于同個(gè)管芯材料(或同一晶圓)上的兩個(gè)孿生開(kāi)關(guān)管(即功率管MDS)，如圖2所示，檢測(cè)管Msense和放電開(kāi)關(guān)管MD共享漏極D，柵極G和襯體B (即檢測(cè)管Msense的源極和放電開(kāi)關(guān)管MD的源極互連；檢測(cè)管Msense的柵極和放電開(kāi)關(guān)管MD的柵極互連；檢測(cè)管Msense的襯體和放電開(kāi)關(guān)管MD的襯體互連)，放電開(kāi)關(guān)管MD的源極SI和檢測(cè)管Msense的源極S2各自獨(dú)立，且檢測(cè)管Msense襯體和放電開(kāi)關(guān)管MD的襯體的連接節(jié)點(diǎn)B與放電開(kāi)關(guān)管MD的源極SI短接，在其他實(shí)施例中，檢測(cè)管Msense襯體和放電開(kāi)關(guān)管MD的襯體的連接節(jié)點(diǎn)B也可以與檢測(cè)管Msense的源極S2短接。
[0029]需要特別說(shuō)明的是，檢測(cè)管Msense和放電開(kāi)關(guān)管MD這對(duì)孿生開(kāi)關(guān)管的特點(diǎn)為兩者導(dǎo)通電阻比例懸殊并且匹配度很高，同時(shí)，只要檢測(cè)管Msense柵極和放電開(kāi)關(guān)管MD的柵極的連接節(jié)點(diǎn)G的驅(qū)動(dòng)電壓足夠高，放電開(kāi)關(guān)管MD的源極SI和檢測(cè)管Msense的源極S2微小的電壓差異對(duì)放電開(kāi)關(guān)管MD和檢測(cè)管Msense導(dǎo)通電阻比例的影響在工程上是可忽略的,這里定義放電開(kāi)關(guān)管MD的導(dǎo)通電阻為Ronl,檢測(cè)管Msense的導(dǎo)通電阻Ron2,并且Ronl/Ron2 = 1/K, K 為正數(shù)。
[0030]請(qǐng)繼續(xù)參考圖1和圖2所示,所述電池保護(hù)電路100還包括電流比較電路110,所述電流比較電路110設(shè)置有流過(guò)檢測(cè)管Msense的參考電流，其通過(guò)比較所述電流檢測(cè)端IL的電壓與放電開(kāi)關(guān)管MD的漏源壓降以確定是否放電過(guò)流。在圖2所示的實(shí)施例中，所述電流比較電路110包括比較器CMP、電壓采樣單元112和連接于電流檢測(cè)端IL與接地端之間的恒流源IREF。所述恒流源IREF經(jīng)由檢測(cè)管Msense抽取參考電流IREF ;所述電壓采樣單元112的輸入端與所述放電開(kāi)關(guān)管MD的漏極和檢測(cè)管Msense的漏極的連接節(jié)點(diǎn)D相連，其輸出端與所述比較器CMP的第一輸入端相連，所述電壓采樣單元112用于采樣所述放電開(kāi)關(guān)管MD的漏源壓降(即節(jié)點(diǎn)D的電壓)，其輸出的采樣電壓為1/N倍的放電開(kāi)關(guān)管MD的漏源壓降，N為預(yù)先設(shè)置的數(shù)值；所述比較器CMP的第二輸入端與所述電流檢測(cè)端IL相連，其輸出端與所述電流比較電路HO的輸出端OUT相連，當(dāng)所述比較器CMP的第一輸入端接收到的電壓大于其第二輸入端接收到的電壓時(shí)，輸出端OUT輸出第一電平,表不未放電過(guò)流，當(dāng)所述比較器CMP的第一輸入端接收到的電壓小于第二輸入端接收到的電壓時(shí)，輸出端OUT輸出第二電平，表示放電過(guò)流，需要進(jìn)行放電保護(hù)。
[0031]以下具體介紹本發(fā)明中的鋰電池保護(hù)系統(tǒng)如此設(shè)置的原理。
[0032]本發(fā)明的目標(biāo)是檢測(cè)流入D端口的電流(其等于流過(guò)檢測(cè)管Msense和放電開(kāi)關(guān)管MD的電流之和)是否過(guò)流。在圖1和圖2所示的實(shí)施例中，由恒流源IREF從檢測(cè)管Msense的源極S2抽取參考電流IREF，實(shí)際電路形成的恒流源IREF并非理想，當(dāng)流入D端口的電流不足以通過(guò)檢測(cè)管Msense提供給恒流源IREF時(shí)，檢測(cè)管Msense的源極S2的電壓(即電流檢測(cè)端IL的電壓)會(huì)很接近地電平；當(dāng)流入D端口的電流足夠大以致能通過(guò)檢測(cè)管Msense提供給恒流源IREF時(shí)，檢測(cè)管Msense的漏源電壓差恒定為VDS2 = IREF*Ron2=K*IREF*Ronl并且，隨著流入D端口的電流繼續(xù)增加，D端口的電位上升，檢測(cè)管Msense的源極S2電位(即電流檢測(cè)端IL的電位)也會(huì)隨之同步上升。定義ID為流入D端口的電流，可以得到:
[0033]VS2 = VDS1-VDS2 = (ID-1REF)*Ronl_K*IREF*Ronl= (ID-(K+l)*IREF)*Ronl(I)，
[0034]其中，VS2為檢測(cè)管Msense的源極S2的電壓(其等于電流檢測(cè)端IL的電壓)，IREF為恒流源IREF經(jīng)檢測(cè)管Msense抽取的參考電流值，VDSl為放電開(kāi)關(guān)管MD的漏源電壓，VDS2為檢測(cè)管Msense的漏源電壓，Ronl/Ron2 = 1/K，K為正數(shù)，Ronl為放電開(kāi)關(guān)管MD的導(dǎo)通電阻值，Ron2為檢測(cè)管Msense的導(dǎo)通電阻值。
[0035]在比較器CMP的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，VS2 = VDS1/N，代入公式(I)，可以得到:
[0036](ID-1REF)*Ronl/N = (ID-(K+l)*IREF)*Ronl
[0037]= >ID*Ronl-1REF*Ronl = N*ID*Ronl-N*(K+l)*IREF*Ronl
[0038]= >ID-1REF = N*ID_N*(K+l)*IREF
[0039]= > (N-1) *ID = (N* (K+l)-1) *IREF
[0040]= >ID = ((N* (K+l)-1) / (N-1)) *IREF
[0041]= >ID = ((K+l)+K/(N-1) )*IREF
[0042]由此，可以通過(guò)放電開(kāi)關(guān)管MD的漏源電壓VDSl與電流檢測(cè)端IL的電壓VS2的比值N推知流入D端口的電流ID，所述比較器CMP實(shí)現(xiàn)了將ID對(duì)電流保護(hù)閾值((N* (K+l)-1) / (N-1)) *IREF的比較。由于檢測(cè)管Msense和放電開(kāi)關(guān)管MD兩者導(dǎo)通電阻比例懸殊并且匹配度很高，且該電流保護(hù)閾值僅于N、K和IREF有關(guān)，因此，本發(fā)明中的過(guò)流檢測(cè)電路可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的過(guò)電流檢測(cè)。
[0043]在圖2所示的實(shí)施例中，將VS2與VDS1/N通過(guò)比較器CMP進(jìn)行比較，該比較器CMP的第一輸入端為正相輸入端，其第二輸入端為負(fù)相輸入端，當(dāng)(VDS1/N) >VS2(時(shí)，輸出端OUT為高電平，表示流入D端口的電流ID未超過(guò)電流保護(hù)閾值，當(dāng)(VDS1/N) <VS2時(shí)，輸出端OUT為低電平，表示流入D端口的電流ID超過(guò)電流保護(hù)閾值，需要進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，從而可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的過(guò)電流保護(hù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述比較器CMP的第一輸入端可以為負(fù)相輸入端，其第二輸入端為正相輸入端。
[0044]在另一個(gè)實(shí)施例中，也可以省去圖2中的所述電壓采樣單元112，在電流檢測(cè)端IL和所述比較器CMP的第二輸入端之間增設(shè)另一個(gè)電壓采樣單元，該電壓采樣單元用于采樣所述電流檢測(cè)端IL的電壓，其輸出的采樣電壓為N倍的電流檢測(cè)端IL電壓，從而將N倍的VS2與VDSl通過(guò)比較器CMP進(jìn)行比較，以判定流入D端口的電流ID是否過(guò)流。具體為，所述另一電壓采樣單元的輸入端與所述電流檢測(cè)端IL相連，其輸出端與所述比較器CMP的第二輸入端相連，所述另一電壓采樣單元用于采樣所述電流檢測(cè)端IL電壓，其輸出的采樣電壓為N倍的電流檢測(cè)端IL電壓，所述比較器CMP的第一輸入端與所述放電開(kāi)關(guān)管MD的第二連接端和檢測(cè)管Msense的第二連接端的連接節(jié)點(diǎn)D相連，當(dāng)所述比較器CMP的第一輸入端接收到的電壓大于其第二輸入端接收到的電壓時(shí)，輸出端OUT輸出第一電平，表不未放電過(guò)流，當(dāng)所述比較器CMP的第一輸入端接收到的電壓小于第二輸入端接收到的電壓時(shí)，輸出端OUT輸出第二電平,表不放電過(guò)流。
[0045]綜上所述，本發(fā)明中的鋰電池保護(hù)系統(tǒng)包括電池保護(hù)電路100、充電開(kāi)關(guān)管MC、放電開(kāi)關(guān)管MD和檢測(cè)管Msense，檢測(cè)管Msense和放電開(kāi)關(guān)管MD可以是制作于同個(gè)管芯材料(或同一晶圓)上的兩個(gè)孿生開(kāi)關(guān)管，檢測(cè)管Msense和放電開(kāi)關(guān)管MD共享漏極D，柵極G和襯體B，檢測(cè)管Msense的第一連接端與所述電池保護(hù)電路100的電流檢測(cè)端IL相連，其第二連接端與放電開(kāi)關(guān)管MD的第二連接端相連，其控制端與所述放電開(kāi)關(guān)管MD的控制端相連，所述電流比較電路110設(shè)置有連接于電流檢測(cè)端IL與接地端之間的恒流源IREF，所述恒流源IREF經(jīng)由檢測(cè)管Msense抽取參考電流IREF，所述電流比較電路110通過(guò)比較所述電流檢測(cè)端IL的電壓與放電開(kāi)關(guān)管MD的漏源壓降以確定是否放電過(guò)流。這樣，由于檢測(cè)管Msense和放電開(kāi)關(guān)管MD兩者導(dǎo)通電阻比例懸殊并且匹配度很高，不僅可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的過(guò)電流保護(hù)，而且也省略了現(xiàn)有技術(shù)方案中采用的檢測(cè)電阻，降低了功耗。
[0046]在本發(fā)明中，“連接”、相連、“連”、“接”等表示電性相連的詞語(yǔ)，如無(wú)特別說(shuō)明，則表示直接或間接的電性連接。
[0047]需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】所做的任何改動(dòng)均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述【具體實(shí)施方式】。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，其包括: 電池保護(hù)電路，其具有電源端、接地端、充電保護(hù)端、放電保護(hù)端和電流檢測(cè)端，所述電源端接電池的正極，所述接地端接電池的負(fù)極并接地； 充電開(kāi)關(guān)管及放電開(kāi)關(guān)管，放電開(kāi)關(guān)管的第一連接端接所述電池的負(fù)極，放電開(kāi)關(guān)管的第二連接端與充電開(kāi)關(guān)管的第二連接端相連，充電開(kāi)關(guān)管的第一連接端作為輸出端與負(fù)載相連，充電開(kāi)關(guān)管的控制端連接所述電池保護(hù)電路的充電保護(hù)端，放電開(kāi)關(guān)管的控制端連接所述電池保護(hù)電路的放電保護(hù)端； 檢測(cè)管，其第一連接端與所述電池保護(hù)電路的電流檢測(cè)端相連，其第二連接端與放電開(kāi)關(guān)管的第二連接端相連，其控制端與所述放電開(kāi)關(guān)管的控制端相連； 所述電池保護(hù)電路還包括有與所述電流檢測(cè)端相連的電流比較電路，所述電流比較電路包括連接于所述電流檢測(cè)端與接地端之間的恒流源，所述恒流源經(jīng)由檢測(cè)管抽取參考電流，所述電流比較電路通過(guò)比較所述電流檢測(cè)端的電壓與放電開(kāi)關(guān)管的漏源壓降以確定是否放電過(guò)流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述電流比較電路還包括比較器和一電壓米樣單兀， 所述電壓采樣單元的輸入端與所述放電開(kāi)關(guān)管的第二連接端和檢測(cè)管的第二連接端的連接節(jié)點(diǎn)相連，其輸出端與所述比較器的第一輸入端相連，所述電壓采樣單元用于采樣所述放電開(kāi)關(guān)管的漏源壓降，其輸出的采樣電壓為1/N倍的放電開(kāi)關(guān)的漏源壓降，N為預(yù)先設(shè)置的數(shù)值； 所述比較器的第二輸入端與所述電流檢測(cè)端相連，其輸出端與所述電流比較電路的輸出端相連，當(dāng)所述比較器的第一輸入端接收到的電壓大于其第二輸入端接收到的電壓時(shí)，所述電流比較電路的輸出端輸出第一電平，表不未放電過(guò)流，當(dāng)所述比較器的第一輸入端接收到的電壓小于第二輸入端接收到的電壓時(shí)，所述電流比較電路的輸出端輸出第二電平，表示放電過(guò)流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述電流比較電路還包括比較器和另一電壓采樣單元， 所述另一電壓采樣單元的輸入端與所述電流檢測(cè)端相連，其輸出端與所述比較器的第二輸入端相連，所述另一電壓采樣單元用于采樣所述電流檢測(cè)端電壓，其輸出的采樣電壓為N倍的電流檢測(cè)端電壓，N為預(yù)先設(shè)置的數(shù)值； 所述比較器的第一輸入端與所述放電開(kāi)關(guān)管的第二連接端和檢測(cè)管的第二連接端的連接節(jié)點(diǎn)相連，當(dāng)所述比較器的第一輸入端接收到的電壓大于其第二輸入端接收到的電壓時(shí)，所述電流比較電路的輸出端輸出第一電平，表不未放電過(guò)流，當(dāng)所述比較器的第一輸入端接收到的電壓小于第二輸入端接收到的電壓時(shí)，所述電流比較電路的輸出端輸出第二電平，表示放電過(guò)流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的鋰電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于， 充電開(kāi)關(guān)管、放電開(kāi)關(guān)管、檢測(cè)管為NMOS晶體管， NMOS晶體管的第一連接端為NMOS晶體管的源極，第二連接端為NMOS晶體管的漏極，控制端為NMOS晶體管的柵極。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，檢測(cè)管和放電開(kāi)關(guān)管形成在同一晶圓上，檢測(cè)管和放電開(kāi)關(guān)管共享漏極，柵極和襯體，放電開(kāi)關(guān)管的源極和檢測(cè)管的源極各自獨(dú)立。
6.據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于， 檢測(cè)管襯體和放電開(kāi)關(guān)管襯體的連接節(jié)點(diǎn)與放電開(kāi)關(guān)管的源極短接，或 檢測(cè)管襯體和放電開(kāi)關(guān)管襯體的連接節(jié)點(diǎn)與檢測(cè)管的源極短接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于， 根據(jù)電路原理可得下述公式(I):
VS2 = VDS1-VDS2 = (ID-1REF)*Ronl_K*IREF*Ronl = (ID-(K+l)*IREF)*Ronl(I)， 其中，VS2為電流檢測(cè)端的電壓，IREF為恒流源經(jīng)檢測(cè)管抽取的參考電流值，VDSl為放電開(kāi)關(guān)管的漏源電壓，VDS2為檢測(cè)管的漏源電壓，Ronl/Ron2 = 1/K, Ronl為放電開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻值，Ron2為檢測(cè)管的導(dǎo)通電阻值，K為正數(shù)，ID為流入所述放電開(kāi)關(guān)管的第二連接端和檢測(cè)管的第二連接端的連接節(jié)點(diǎn)的電流，IREF為參考電流； 如果VS2 = VDS1/N，代入公式(I)，可以得到:
ID= ((K+1)+K/(N-1))*IREF，即電流保護(hù)閾值為((K+l)+K/(N-1)) *IREF。
8.—種過(guò)流檢測(cè)電路，其特征在于，其包括: 功率開(kāi)關(guān)管，其具有第一連接端、第二連接端和控制端， 檢測(cè)管，其具有第一連接端、第二連接端和控制端，其中檢測(cè)管的第二連接端與功率開(kāi)關(guān)管的第二端連接，檢測(cè)管的控制端與所述功率開(kāi)關(guān)管的控制端相連； 恒流源，其與所述檢測(cè)管的第一連接端相連，其從所述檢測(cè)管的第一連接端抽取參考電流； 比較器，其將檢測(cè)管的第一連接端的電壓與檢測(cè)管的第二連接端的電壓的1/N進(jìn)行比較，在檢測(cè)管的第一連接端的電壓低于檢測(cè)管的第二連接端的電壓的1/N時(shí)，所述比較器的輸出端輸出第一電平，表示流過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)管的電流不過(guò)流，在檢測(cè)管的第一連接端的電壓高于檢測(cè)管的第二連接端的電壓的1/N時(shí)，所述比較器的輸出端輸出第二電平，表示流過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)管的電流過(guò)流，N為預(yù)先設(shè)置的數(shù)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過(guò)流檢測(cè)電路，其特征在于，所述功率開(kāi)關(guān)管的第一連接端接地，檢測(cè)管和功率開(kāi)關(guān)管形成在同一晶圓上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過(guò)流檢測(cè)電路，其特征在于，功率開(kāi)關(guān)管和檢測(cè)管為NMOS晶體管，NMOS晶體管的第一連接端為NMOS晶體管的源極,第二連接端為NMOS晶體管的漏極，控制端為NMOS晶體管的柵極， 檢測(cè)管和功率開(kāi)關(guān)管共享漏極，柵極和襯體，功率開(kāi)關(guān)管的源極和檢測(cè)管的源極各自獨(dú)立， 檢測(cè)管襯體和功率開(kāi)關(guān)管襯體的連接節(jié)點(diǎn)與放電開(kāi)關(guān)管的源極短接，或檢測(cè)管襯體和功率開(kāi)關(guān)管襯體的連接節(jié)點(diǎn)與檢測(cè)管的源極短接，流過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)管的電流的電流保護(hù)閾值為:((N* (K+l)-1) / (N-1)) *IREF， 其中Ronl/Ron2 = 1/K，Ronl為功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻值，Ron2為檢測(cè)管的導(dǎo)通電阻值，K為正數(shù)，IREF為參考電流。
【文檔編號(hào)】H02H7/18GK104022490SQ201410239683
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】尹航, 王釗, 楊曉東 申請(qǐng)人:無(wú)錫中星微電子有限公司