[发明专利]一种基于耗尽管的高压充电管理芯片

说明书

本发明提出一种基于耗尽管的高压充电管理芯片，所述芯片由稳压电路、检测控制电路以及耗尽型高压器件组成。所述稳压电路连接外部电压输入端，对所述外部电压进行转换后，作为所述检测控制电路的输入电压；所述检测控制电路连接电池充电端，用于检测充电电流/电压，并控制充电过程；所述耗尽型高压器件由一个横向扩散的耗尽型N型MOS管和一个二极管组成；所述横向扩散的耗尽型N型MOS的衬底通过所述二极管接地。本发明提出的所述高压充电管理芯片不包含电荷泵，可大大简化芯片系统架构，降低芯片成本，提高芯片可靠性，同时可在遭遇充电端插拔引起的尖峰高电压和适配器(充电器)工作异常输出高压时，避免芯片损坏。

技术领域

本发明属于充电管理技术领域，尤其涉及一种基于耗尽管的高压充电管理芯片。

背景技术

锂电池的产业化，带动了便携式电子设备的蓬勃发展，同时也带火了充电管理芯片。任何一个基于锂电池供电的设备都离不开充电管理芯片，安全、可靠、高效的充电过程需要充电管理芯片保障。

锂离子电池是目前便携式电子产品中使用最为广泛的可充电电池。锂离子电池(Li-ion Battery)是指以两种不同的能够可逆插入和脱出锂离子的化合分别作为电池的正极和负极的二次电池。和其它化学电池一样，锂离子电池主要由正极材料、负极材料和电解质材料组成。

随着电池容量的不断提高，锂离子电池将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。由于锂离子电池本身电学特性的原因，几乎每一块锂离子电池都需要一个充电管理芯片来提供充放电保护以延长其使用寿命。

合理的充电方式及参数(电流、电压和温度)可以极大的延长锂电池的使用寿命。自从第一个可充电电池出现以后，如何更好进行充电管理就成为大家一直研究的方向。及至现在随着技术的不断发展，可充电电池的充电方式也越来越丰富，不同的电池应用环境都可以找到与之对应的充电方式。

就充电器芯片的整体充电方案来说，主要采用以下三种充电方式：线性充电方式、开关充电方式以及脉冲充电方式。线性充电芯片因其结构简单、易用性强等优点，广受欢迎，线性充电芯片也经历了几代发展：基于CMOS工艺的低压线性充电芯片——基于特殊CMOS工艺的、带电池反接保护等可靠性更佳的芯片——基于BCD工艺的高耐压高可靠性、集成全面保护的芯片。

申请号为CN202011232823.9的中国发明专利申请提出锂电池充电管理系统，包括电源电路、开关电路、数据采集电路、控制电路和锂电池，电源电路与控制电路连接，控制电路与开关电路连接，开关电路与锂电池连接，控制电路和锂电池连接至数据采集电路，电源电路与开关电路的开关芯片连接，开关芯片包括第一场效应管和第一三极管，快恢复二极管和电感属于开关电路，第一三极管的集电极连接至快恢复二极管，快恢复二极管与电感连接，电感连接至锂电池，数据采集电路包括电流反馈电路和过流保护电路，电流反馈电路包括第二三极管，过流保护电路包括多个并联的二极管组成的二极管组。该发明可有效防止电路功耗过高，避免出现发热损坏电路的问题，提高工作可靠性。

然而，发明人发现，传统基于低压CMOS工艺的线性充电管理芯片架构，其充电输入可支持的最高电压通常低于7V，在缺乏芯片外围保护的情况下，容易在充电输入(比如USB端口)插拔时损坏；此外，随着USB-PD等快充协议的普及，越来越多的适配器(充电器)可以支持快充，即在完成握手通讯协议后，适配器可以改变输出电压，由传统的5V输出提高至9V、12V，甚至20V。换言之，一旦适配器出错，可能在未经通讯握手的情况下输出高压，导致传统低压充电芯片损坏；通常对此改进的方式是增加电荷泵驱动，又使得控制复杂，成本进一步增加。

发明内容