一种电池充电过流保护电路制造技术

一种电池充电过流保护电路，包括P型场效应管PM1、PM4、PM5；N型场效应管NM3、NM4、NM5；所述PM1的源极接VDD、栅极与bias连接，漏极与NM5的栅极连接；所述PM1的漏极还与PM4的源极连接，所述PM4的栅极与CS连接、漏极接地；所述NM5的漏极与VDD连接、源极与NM3的漏极连接；所述NM3的栅极与NM4的栅极连接、源极接地；所述bias还与PM5的栅极连接、源极与VDD连接、漏极与NM4的漏极连接，PM5的漏极还与NM4的栅极连接；所述NM4的源极接地；达到优化电池充电过流保护的效果。

A battery charging over current protection circuit

A battery charging over-current protection circuit, including P FET PM1, PM4, PM5; N type field effect transistor NM3, NM4, NM5; the source of the PM1 with VDD, the gate is connected with the bias, the drain electrode is connected to the gate of the NM5; the drain of the PM1 and PM4 also the source is connected, the gate and CS of the PM4 connection and drain ground; the drain of the NM5 and VDD connection, the source electrode is connected to the NM3 gate and NM4 gate leakage; the NM3 connection, the source ground; the bias is connected with PM5, gate source a connection with VDD, the drain electrode is connected to the leakage of NM4, the drain is connected with the gate of the NM4 PM5; the source of NM4 is grounded; optimize battery over-current protection effect.

【技术实现步骤摘要】
一种电池充电过流保护电路
本技术涉及电池充电
，尤其涉及一种电池充电过流保护的电路设计。
技术介绍
随着锂电池的广泛应用以及对锂电池充电速度的提升，与锂电池包配套的锂电池保护IC的功能和性能要求也在同步发展。其中锂电池充电过流保护功能已经成为较高端锂电池保护IC不可或缺的一项功能。现在使用的一些电路具有如下几个明显缺点：对工艺的要求比较高，不适合大批量生产，可能由于失配导致检测失灵，以及检测阈值电压工艺偏差很大，检测精度差，也不能满足不同充电过流阈值规格系列化等。
技术实现思路
为此，需要提供一种新的电池充电电路，达到优化电池充电过流保护的效果。为实现上述目的，专利技术人提供了一种电池充电过流保护电路，包括P型场效应管PM1、PM4、PM5；N型场效应管NM3、NM4、NM5；所述PM1的源极接VDD、栅极与bias连接，漏极与NM5的栅极连接；所述PM1的漏极还与PM4的源极连接，所述PM4的栅极与CS连接、漏极接地；所述NM5的漏极与VDD连接、源极与NM3的漏极连接；所述NM3的栅极与NM4的栅极连接、源极接地；所述bias还与PM5的栅极连接、源极与VDD连接、漏极与NM4的漏极连接，PM5的漏极还与NM4的栅极连接；所述NM4的源极接地；所述VDD还与电流源的一端，所述电流源的另一端与比较器vn极连接；所述电流源的另一端还与可变电阻的一端连接，所述可变电阻的另一端接地；所述NM5的源极还与比较器的vp极连接。其中VDD是电源电压，可以是芯片电路上的外接电压，bias是偏置电压。区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：(1)本技术所述的充电过流保护检测实现电路与现有实现电路相比，本技术对所选工艺的器件间匹配要求不高；(2)本技术所述的充电过流保护检测实现电路与现有实现电路相比，所用比较器的共模输入电压>0V，常规比较器即可实现高匹配和高增益，从而提高充电过流保护阈值点的检测精度；(3)本技术所述的充电过流保护检测实现电路与现有实现电路相比，灵活性更高，可以通过修调就可以得到不同的充电过流保护点，适用性更广；(4)本技术所述的充电过流保护检测实现电路与现有实现电路相比，精度更高，各个芯片之间过流保护点差异更小，批量一致性好；(5)本技术所述的充电过流保护检测实现电路与现有实现电路相比，本技术对工艺要求不高，电路的适用范围更广。附图说明图1为本技术具体实施方式所述的锂电池包中锂电池保护IC内部及IC外围应用电路示意图；图2为本技术具体实施方式所述的第一类实现充电过流保护检测的电路示意图；图3为本技术具体实施方式所述的第二类实现充电过流保护检测的电路示意图；图4为本技术具体实施方式所述的充电过流检测电路。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。请参阅图1，为本技术随着锂电池的广泛应用以及对锂电池充电速度的提升，与锂电池包配套的锂电池保护IC的功能和性能要求也在同步发展。其中锂电池充电过流保护功能已经成为较高端锂电池保护IC不可或缺的一项功能。如图1为高端锂电池保护IC内部及外围应用的一种示意框图：图1中，B+为电池包正极，充电时通常与外部充电器正极输出端相连；B-为电池包负极，充电时通常与外部充电器负极相连。正常充电过程中B-电压为负值，一般在-0.05V～-0.3V之间，通过电阻R2将B-电压传到保护IC的CS输入脚，且电压不变，即正常充电过程中CS输入脚电压也是在-0.05V～-0.3V之间。然后CS电压传输到IC内部充电过流检测模块VD4，当CS的负电压低于VD4设定的阈值电压，且维持超过一定延迟时间后会将芯片输出脚COUT置为低电平，停止系统充电功能，即发生充电过流保护。在高端锂电池保护IC内部如何实现稳定可靠的充电过流保护功能已成为当前设计的关键之一。具体来讲，充电过流保护是指锂电池包在连接充电器充电过程中，由于一些异常原因，导致充电电流过大，当充电电流大于某个设定值后，系统切断充电回路停止充电的功能。因为充电回路中的电流很难检测到，所以普遍的做法都是通过检测CS端的电压来判断是否发生充电过流。在充电过程中，CS端的电压为负值，充电电流越大，CS端电压负的越多，故充电过流保护功能可以这样设置：当系统检测到CS的电压低于某个阈值(电压值为负)后，系统判断为发生充电过流，触发充电过流保护动作，切断充电回路。而要实现上述VD4模块的充电过流检测功能，理论上我们就需要一个负电压比较器和一个负参考电压产生电路，而一种简单、经济、可行的负参考电压的电路又不是很容易实现。现有技术基本都回避了直接设计出负电压产生电路，采用其他可行的方法来实现充电过流检测功能。现有技术有如下两种实现方法：1、利用双差分对比较器来实现负电压的比较。2、利用过零比较器来实现负电压的比较。如上所述传统的第一类实现充电过流保护示意图如图2所示；图2中电路是在普通差分对电路上又增加了一差分对，差分对中四输入端口中两输入端(M0和M3)接零电位，另两个输入端中信号中M1接正的参考电压(VCIP)，M2接CS端，信号OUT为输出信号。工作原理如下：因为器件PM0、PM1、PM2的宽长比相同，构成电流镜排布，因而流过它们三者的电流相同，即：I0＝I1＝I2＝2I，针对差分对管M0和M1而言，因为M0的栅极为0电位，M1的栅极电位为正电位，而它们的源极电位相同，得到器件M0流过的电流大于器件M1流过的电流，即：I0＝Im0+Im1，Im0＝I+δI，Im1＝I-δI，Im0>Im1；针对差分对管M2和M3而言，因为M3的栅极电位为0电位，M2的栅极电位正常情况下为负电位，而它们的源极电位相同，得到器件M2流过的电流大于器件M3流过的电流，即：I1＝Im2+Im3，Im2＝I+δI1，Im3＝I-δI1，Im2>Im3。这样，流过器件NM0的电流为：Inm0＝Im0+Im3＝I+δI+I-δI1＝2I+(δI-δI1)，流过器件NM1的电流为：Inm1＝Im1+Im2＝I-δI+I+δI1＝2I+(δI1-δI)，由上面两个公式可知，当δI＝δI1，流过器件NM0的电流Im0和流过器件NM1的电流Im1相等，而要使得δI＝δI1成立，需要器件M2的栅极电位CS＝-VCIP，此时比较器处于平衡态，当CS的电位大于-VCIP时，器件NM1将进入线性区，输出信号OUT输出高电平；当CS的电位小于-VCIP时，器件M1将进入线性区，输出信号OUT输出低电平。这样就实现翻转点为-VCIP的比较器功能了，可以通过改变VCIP的值来得到所需的充电过流保护值。这个电路巧妙的利用了一个双差分对，并让其中两输入端接地、一个输入端接正参考电压这么一个结构实现了负电压比较，避免了使用负参考电压产生电路。第二类实现充电过流保护检测示意图如图3所示：在图3所示的正常充电过程中，CS端电压是一个比较小的负值，一般在-0.05V～-0.30V。CS端的电压与充电电流的关系是：充电电流越大，CS电压负的越多。当CS端的电压会低于某个负电压值，系统判断为发生充电过流状态。为此设计了一个过零比较器，通过在其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池充电过流保护电路，其特征在于，包括P型场效应管PM1、PM4、PM5；N型场效应管NM3、NM4、NM5；所述PM1的源极接VDD、栅极与bias连接，漏极与NM5的栅极连接；所述PM1的漏极还与PM4的源极连接，所述PM4的栅极与CS连接、漏极接地；所述NM5的漏极与VDD连接、源极与NM3的漏极连接；所述NM3的栅极与NM4的栅极连接、源极接地；所述bias还与PM5的栅极连接、源极与VDD连接、漏极与NM4的漏极连接，PM5的漏极还与NM4的栅极连接；所述NM4的源极接地；所述VDD还与电流源的一端，所述电流源的另一端与比较器vn极连接；所述电流源的另一端还与可变电阻的一端连接，所述可变电阻的另一端接地；所述NM5的源极还与比较器的vp极连接。

【技术特征摘要】
1.一种电池充电过流保护电路，其特征在于，包括P型场效应管PM1、PM4、PM5；N型场效应管NM3、NM4、NM5；所述PM1的源极接VDD、栅极与bias连接，漏极与NM5的栅极连接；所述PM1的漏极还与PM4的源极连接，所述PM4的栅极与CS连接、漏极接地；所述NM5的漏极与VDD连接、源极与NM3的漏极连接；所述NM3的栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：李育超，
申请(专利权)人：福建省福芯电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35