[发明专利]锂电池充放电保护芯片中的输出驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种输出驱动电路，特别是锂电池充放电保护芯片中的输出驱动电路。

背景技术

参照图4，公知的锂电池充放电保护芯片的外围电路中，所有的电路共用一个正电源VDD，但会出现两个负电源：一个是负电源GND，另一个是负电源VM，负电源GND是普通的电源地端，负电源VM是充电器对电池充电时的负相端。在电池放电过程中，负电源VM端是一个高于负电源GND的电位，在电池充电过程中，负电源VM端是一个低于负电源GND的电位。为了保证外围充电控制MOSFET管MC能够正常关闭和导通，MOSFET管MC的控制信号COUT的高电平应为VDD，而低电平应为负电源VM而不是负电源GND。另外，要求COUT信号具有足够的驱动能力去控制MOSFET管MC通断，这就需要对芯片内部逻辑电路的输出信号(高电平为VDD，低电平为GND)进行电平转换并且增强其驱动能力。

参照图5，文献“高俊，低功耗锂电池充放电保护芯片的设计[D]，武汉：华中科技大学，2006年，p44-45”公开了一种锂电池充放电保护芯片中的输出驱动电路。该电路由四个增强型PMOS晶体管M1、M3、M5、M7，四个增强型NMOS晶体管M2、M4、M6、M8，三个电阻R1、R2、R3以及正电源VDD和负电源VM组成。其中增强型PMOS晶体管M1、增强型NMOS晶体管M2以及电阻R1组成第一级反相器，增强型PMOS晶体管M3、增强型NMOS晶体管M4以及电阻R2组成第二级反相器，增强型PMOS晶体管M5、增强型NMOS晶体管M6以及电阻R3组成第三级反相器，增强型PMOS晶体管M7、增强型NMOS晶体管M8组成第四级反相器。增强型PMOS晶体管M1的源极连接正电源VDD，M1的栅极连接增强型NMOS晶体管M2的栅极并接到电路的输入端COUT_1，M1的漏极连接电阻R1的上端。电阻R1的下端连接增强型NMOS晶体管M2的漏极，增强型NMOS晶体管M2的源极连接负电源VM。第一级反相器的输入端为COUT_1，输出端为电阻R1的上端。第二级、第三级反相器中各器件的连接方式和第一级一样，第一级反相器的输出端为第二级反相器的输入端，第二级反相器的输出端为第三级反相器的输入端。增强型PMOS晶体管M7的源极连接正电源VDD，栅极连接电阻R3的上端，漏极连接增强型NMOS晶体管M8的漏极。增强型NMOS晶体管M8的栅极连接电阻R3的下端，源极连接负电源VM。第四级反相器的输入端为增强型PMOS晶体管M7和增强型NMOS晶体管M8的栅极，输出端为增强型PMOS晶体管M7和增强型NMOS晶体管M8的漏极。所有增强型CMOS晶体管的衬底都和各自的源极连接。

该输出驱动电路用了四级反相器，可以提供足够的驱动能力。但在充电过程中，由于负 电源VM电位比负电源GND低，当逻辑电路的输出信号COUT_1为低电平GND时，增强型PMOS晶体管M1导通，此时如果负电源GND与负电源VM之间的电压差超过增强型NMOS晶体管M2的阈值电压，增强型NMOS晶体管M2也会导通且由于过驱动电压很大而产生很大的电流。由于增强型PMOS晶体管M1、增强型NMOS晶体管M2同时导通，且增强型PMOS晶体管M1工作于饱和区，有可能让第一级反相器的输出COUT_2出现错误的低电平，导致输出信号COUT出现错误的高电平VDD。同时，如果增强型PMOS晶体管M1、增强型NMOS晶体管M2同时导通，产生较大的贯通电流，导致功耗增加。

VDD＝2.2V，VM＝-6V，当COUT_1为低电平GND时，该电路的COUT不能被转换为低电平VM＝-6V，发生电平转换错误，电路中的增强型NMOS晶体管M2的最大电流约800nA。

发明内容

为了克服现有技术出现电平转换错误、贯通电流大而导致功耗大的不足，本发明提供一种锂电池充放电保护芯片中的输出驱动电路，该电路中电平转换电路采用耗尽型NMOS晶体管，可以保证正确的电平转换，降低贯通电流，进而降低电路功耗。