CN105576777B - 一种电池保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的电池保护系统，它由保护控制逻辑模块，N沟道MOS管MN，肖特基二极管DS1和肖特基二极管DS2构成；保护控制逻辑模块的输出端连接MN的栅极，DS1的正极和DS2的正极分别连接在MN的源极和漏极，DS1的负极和DS2的负极均连接在衬底上；该电池保护系统引出电源VCC脚，MN的源极和漏极；电源VCC脚连接电池的正极，MN的源极连接电池的负极，负载连接在电池的正极和MN的漏极之间。该电池保护系统实现了低成本、全集成的电池保护系统；其只需要一个功率MOS，大幅度减小的锂电保护系统成本，只用一个功率MOS，可以减低阻抗，减小发热；把整个保护系统集成到一颗IC内部，减小了PCB面积；并利用背靠背肖特基二极管自动切换NMOS MN的衬底电压，不存在任何漏电路径。

Description

一种电池保护系统
【技术领域】
本发明涉及电池技术领域,具体涉及一种电池保护系统。
【背景技术】
近几年来，锂离子电池广泛应用于智能手机、穿戴设备等便携式产品。锂离子电池在过度充电，过大电流放电，过度放电等情况下，会出现老化、起火甚至爆炸等危险。所以在使用锂离子电池的时候，需要增加一个电池保护芯片。
图1为现有的一种电池保护系统，它主要靠传统的电池保护IC和外接的放电NMOSMN1和充电NMOS MN2实现。其中DP1和DP2分别为MN1和MN2 的寄生二极管。它的工作原理如下：正常对电池充电和对负载放电时候，保护IC控制MN1和MN2开启，实现功能。当负载短路时候，保护IC关闭MN1和 MN2，此时二个极管DP1和DP2是背靠背连接，不会存在寄生放电通路，防止电池放电电流过大；当给电池充电时候，如果充电电压过高或者过低，则保护IC关闭MN1和MN2，同时二个极管DP1和DP2是背靠背连接，不会存在寄生充电通路，防止电池过充或过放。
由于NMOS存在寄生二极管，传统的保护系统需要两个MOS实现，不能使用一个MOS实现。如果只用一个NMOS，在如图2放电情况，如果负载短路，此时保护IC关闭MN2，但是寄生二极管DP2正偏，仍然存在放电漏电流，无法保护住电池。
现有电池保护系统几个缺点：
(1)需要一颗保护IC和两颗MOS总共三颗IC实现，系统成本高；
(2)两个MOS面积大，难以集成到保护IC内部，不能全集成，需要更大的PCB板空间，这与便携式设备越来越小，越来越轻的趋势违背；
(3)两个NMOS增大了保护路径电阻，提高了系统的发热。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供一种新的电池保护系统。
本发明采用如下技术方案，构造电池保护系统，它由保护控制逻辑模块，N沟道MOS管MN，肖特基二极管DS1和肖特基二极管DS2构成；保护控制逻辑模块的输出端连接MN的栅极，DS1的正极和DS2的正极分别连接在MN的源极和漏极，DS1的负极和DS2的负极均连接在衬底上；该电池保护系统引出电源VCC脚，MN的源极和漏极；电源VCC脚连接电池的正极，MN的源极连接电池的负极，负载连接在电池的正极和MN的漏极之间。
优选的，所述电池保护系统集成在一颗芯片内部。
优选的，所述电源VCC脚和电池之间串联有电阻R1。
本发明的有益技术效果是：
1.本发明的电池保护系统实现了低成本、全集成的电池保护系统；其只需要一个功率MOS，大幅度减小的锂电保护系统成本。由于只有一个功率MOS，可以减低阻抗，减小发热。
2.本发明的电池保护系统把整个保护系统集成到一颗IC内部，减小了PCB面积，符合消费电子轻薄化趋势。
3.本发明利用背靠背肖特基二极管自动切换NMOS MN的衬底电压，无需额外的辅助电路实现，不存在任何漏电路径。
【附图说明】
图1现有技术一中的电池保护系统组成框图；
图2现有技术二中的电池保护系统组成框图；
图3实施例一中的电池保护系统组成框图。
【具体实施方式】
为了使本专利的技术方案和技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利的具体实施方式进行详细描述。
实施例一：
如图3，本实施例中的电池保护系统，包括保护控制逻辑模块，N 沟道MOS管MN，肖特基二极管DS1和肖特基二极管DS2。其中图3 中DP1 和DP2分别为NMOS管MN源极和衬底，漏极和衬底之间的寄生二极管。保护控制逻辑模块的输出端连接MN的栅极，DS1的负极和DS2的负极均连接在衬底上，DS1的正极和DS2的正极分别连接在N沟道MOS管MN的源极和漏极。该系统引出电源VCC脚，N沟道MOS管的源极和漏极，其中VCC串联电阻R1后连接在电池的正极，MN的源极连接在电池的负极，MN的漏极和电池的正极之间接有负载。VCC和MN的源极之间连接电容C1滤波。
保护控制逻辑模块和现有技术中的控制逻辑功能完全相同。当保护控制逻辑模块检测到电池过度充电、过度放电和负载短路时候，输出低电平信号D0关闭NMOS管MN，从而保护电池。NMOS管MN的衬底通过两个背靠背的肖特基二极管DS1和DS2连接到源极和漏极。肖特基二极管开启电压为 0.3v，在充电时候，衬底电压等于源极电压减0.3v；在放电时候衬底电压等于漏极电压减0.3v，所以不管充电还是放电，衬底电压自动跟随源极和漏极电压。因为肖特基二极管开启电压0.3v低于寄生二极管DP1和DP2的开启电压0.7V，所以寄生二极管不会开启，不存在漏电通路。
本实施例中的电池保护系统只需要一个功率MOS管MN，且全部集成到芯片内部，大幅度减小的锂电保护系统成本和成品体积。由于只有一个功率MOS，可以减低阻抗，减小发热；并且利用背靠背肖特基二极管自动切换NMOS MN的衬底电压，无需额外的辅助电路实现，不存在任何漏电路径。
以上所述仅为本专利的优选实施例而已，并不用于限制本专利，对于本领域的技术人员来说，本专利可以有各种更改和变化。凡在本专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电池保护系统，其特征在于：它由保护控制逻辑模块，N沟道MOS管MN，肖特基二极管DS1和肖特基二极管DS2构成；该N沟道MOS管MN的源极和衬底以及漏极和衬底之间分别具有寄生二极管DP1和DP2；保护控制逻辑模块的输出端连接MN的栅极，DS1的正极和DS2的正极分别连接在MN的源极和漏极，DS1的负极和DS2的负极均连接在衬底上，DP1的正极和DP2的正极分别连接在MN的源极和漏极，DP1的负极和DP2的负极均连接在衬底上；该电池保护系统引出电源VCC脚，MN的源极和漏极；电源VCC脚连接电池的正极，MN的源极连接电池的负极，负载连接在电池的正极和MN的漏极之间。
2.如权利要求1所述的电池保护系统，其特征在于：所述电池保护系统集成在一颗芯片内部。
3.如权利要求1所述的电池保护系统，其特征在于：所述电源VCC脚和电池之间串联有电阻R1。
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