[发明专利]锂电池保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，更具体地说，涉及一种锂电池保护电路。

背景技术

锂电池在充放电过程中，如果充电电压过高，则会有爆炸的危险；如果充电电压过低，则会影响其本身的使用寿命。除此之外，锂电池在充放电过程中还会出现电流过大、短路等异常情况，情况严重时可能危及人身安全。为了避免上述异常情况的发生，需要设置特定的保护电路对充放电过程中的锂电池进行保护。

参考图1，图1为现有技术中用来保护锂电池的电路结构示意图，该电路由控制电路1(集成IC)、高压功率管M1和M2、电阻R1和R2及电容C1组成。其中，功率管M1和M2的漏端相连，功率管M1和M2的栅端均连接控制电路1，功率管M1的源端接地，功率管M2的源端连接电阻R2的一端且连接外部电路负极“B-”，电阻R2的另一端连接控制电路1。电阻R1的一端连接锂电池的正极，另一端连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端接地并和锂电池的负极相连。电阻R1和电容C1均与控制电路1相连。锂电池的外部两端分别连接正极“B+”和负极“B-”，在这两端之间连接负载时，锂电池放电并向负载提供电流；在这两端之间连接充电器时，锂电池充电。

所述控制电路1包括：偏置与基准电路，多路开关，连接所述多路开关的过放保护电路和过充保护电路，所述过放保护电路和过充保护电路经延时电路与逻辑电路2相连，逻辑电路2一方面连接控制电路1外部功率管M1和M2的栅端，另一方面连接系统休眠电路5，过流保护电路3和短路保护电路4一方面连接控制电路1外部的电阻R2，另一方面经延时电路与逻辑电路2相连。

充电过程中，如果锂电池电压高于过充保护电压(一般是4.2V～4.3V)，则逻辑电路2关闭功率管M2，从而切断充电回路，停止充电。功率管M2关闭后，由于无负载电流流过，因此充电器的输出电压会变高，此时，外部电路负极“B-”会出现负高压(可达-20V)，这就要求逻辑电路2、过流保护电路3、短路保护电路4及功率管M2能够承受负高压，只有这样才能保证该保护电路在高压充电器中应用，同时也可提高其在不同应用条件下的可靠性。

放电过程中，如果锂电池电压低于过放保护电压(一般是2V～2.5V)，且持续时间超过规定的延迟时间，则逻辑电路2关闭功率管M1，停止放电。这种状态下也说明锂电池电量已经耗尽，为了更好地保护锂电池，逻辑电路2启动系统休眠电路5使得整个控制电路1进入休眠状态，从而大大降低控制电路1本身消耗的电量。放电过程中，对于放电电流过大或者短路的情况，也是由逻辑电路2关闭功率管M1，停止放电，进而起到保护锂电池的作用。

图1中所示的保护电路虽然能够实现保护锂电池在充放电过程中安全性的目的，但是，该保护电路中除了控制电路1为集成芯片外，其余均为外部元件，因此，集成度较低，成本较高。

参考图2，图2为现有技术中另一种用来保护锂电池的电路结构示意图，该电路结构相对图1所示的电路结构来说，把外部电阻R1和R2以及功率管M1和M2集成到了控制电路1中，并通过增加电平移位电路6和衬底切换电路7使得功率管M1和M2合二为一，因此，降低了芯片的面积和成本。所述电平移位电路6分别连接逻辑电路、衬底切换电路7和功率管M1的栅端，所述衬底切换电路7连接功率管M1的衬底端和电平移位电路6。

图2所示的保护电路相对图1来说虽然提高了集成度，降低了成本，但由于过流保护电路3、短路保护电路4、电平移位电路6和衬底切换电路7中一般均使用低压MOS器件(低压MOS器件的栅源两端及源漏两端耐压均比较低)，且没有任何其他保护措施，因此，在过充保护状态下，其不能承受来自于外部电路负极“B-”的负高压，故整个保护电路可靠性差，应用范围受到限制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种锂电池保护电路，该保护电路可提高其在不同应用条件下的可靠性，扩大应用范围。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂电池保护电路，该保护电路包括：逻辑电路、电平移位电路、功率管；其中，所述逻辑电路包括第一输出端、第二输出端；电平移位电路包括：

第四NMOS管，与第一输出端经由第四PMOS管相连；

第一晶体管组，包括相互串联的至少一个NMOS管，第一晶体管组与第四NMOS管的源极、漏极相并联；

第八NMOS管，与第二输出端经由第六PMOS管相连；

第二晶体管组，包括相互串联的至少一个NMOS管，第二晶体管组与第八NMOS管的源极、漏极相并联；