[发明专利]用于0V电池充电的逻辑控制电路、电池保护芯片和电路

说明书

本发明实施例涉及一种用于0V电池充电的逻辑控制电路、电池保护芯片和电路，该逻辑控制电路包括：耐压保护模块、充电控制电位锁定和电位平移模块；通过耐压保护模块将充放电检测信号输入端CS的电位提高到所需电位，通过耐压保护模块输出端CS1提供给充电控制电位锁定和电位平移模块；充电控制电位锁定和电位平移模块中的充电控制电位锁定模块在0V电池接入充电器后，将电池保护电路中的充电控制用晶体管的栅极控制端子OC的电位固定在电源正输入端子VDD的电位；电位平移模块将高/低电平为VDD/0V的输入信号转变成高/低电平为VDD/CS1的输出信号，用以控制充电控制用晶体管的导通和关断。

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种用于0V电池充电的逻辑控制电路、电池保护芯片和电路。

背景技术

在锂电池保护等应用领域如何实现0V充电功能已成为当前设计的关键之一。0V充电是指在锂电池许可的情况下对已经自放电到0V的电池进行再充电。业内对于0V充电的技术进行了大量的研究，目前提出的实现方法包括如下两种：一是利用耗尽型器件和厚栅氧器件来实现，二是利用厚栅氧器件来实现。

图1为利用耗尽型器件和厚栅氧器件实现0V充电的一个电路示意图。

图中N1为耗尽型器件，其中VDD为电源正输入端，CS为充放电电流检测端，COUT为内部充电控制信号，OC为充电控制用晶体管(FET)的栅极控制端，电路中的各金属氧化物半导体场效应(MOS)管均为厚栅氧器件。电池由于自身放电到0V且未接入充电器时，有VDD＝0V，COUT＝0V，CS＝0V，此时P1截止，由于N1是耗尽型器件且栅源相连，故N1导通并处于线性区，该支路中无电流存在，P2和N2的栅极电位等于CS电位，而此时CS电位和VDD电位相同均为0电位，故N2和P2均截止，同样，P3、N3、P4、N4同样处于截止状态，输出端OC为零电位。接入充电器后，由于充电器的作用，CS电位变为负电位，其大小与充电器起始电压有关，充电器起始电压越大，CS的电位越负，当充电器的起始电压大于某个值(V_0CH)，CS的电位亦低到能够使得P2开始导通，此时N2处于截止，P3和N3的栅极电位等于VDD的电位，N3导通、P3截止，P4和N4的栅极电位均等于CS的电位，P4导通、N4截止，输出端OC电位等于VDD电位。即在由于自身放电到0V的锂电池接入充电器后，充电控制用FET的门极电压被固定在VDD的端子电压，而充电控制用FET的源端即为CS，利用OC和CS之间的压差将充电控制用FET开启，形成充电回路，开始对0V电池进行充电；这就是0V充电实现原理。简言之，实现0V充电功能就是0V电池在接入充电器后能保证充电控制用FET的门极电压被固定在VDD端子电压，利用充电器控制用FET的门极与源极间压差将充电器控制用FET导通，实现充电。

这种实现方式的缺点在于：N1是耗尽型NMOS器件，而P2、N3、P4器件的栅源需要耐高压但其开启电压又不能太大，因为如果开启电压太大的话，那就要求充电器起始电压V_0CH很大，与实际应用不符；很多工艺不能同时满足这两个条件，那么这个电路的适用性就不理想了。

图2为利用厚栅氧器件实现0V充电的一个电路示意图。同样的，电池由于自身放电到0V，在未接入充电器时，有VDD＝0、COUT＝0、CS＝0，此时P5处于截止状态，N5同样处于截止状态；当接入充电器后，由于充电器的作用，CS电位变为负电位，其大小与充电器起始电压有关，充电器起始电压越大，接入充电器后CS的电位越负，当充电器的起始电压大于某个值(V_0CH)时，CS的电位亦低到能够使N5的栅源压差大于器件的开启电压，N5导通，此时P5仍然处于截止；P6和N6的栅极电位等于CS的电位，N6截止，P6处于导通，输出端OC电位等于VDD电位，即0V电池在接入充电器后，充电控制用FET的门极电压被固定在VDD端子电压，而充电控制用FET的源端电位为CS，利用OC和CS之间压差将充电控制用的FET的导通，实现对0V电池进行充电。