CN112398192A - 充放电开关电路、充放电控制装置、芯片及电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种充放电开关电路，用于对电池/电池的充电电流和/或放电电流进行控制，包括：第一MOS晶体管，第一MOS晶体管的栅极接收第一控制信号以便进行导通与关断，第一MOS晶体管为低耐压型MOS晶体管，第二MOS晶体管，第二MOS晶体管的栅极接收第二控制信号以便进行导通与关断，第二MOS晶体管为高耐压型MOS晶体管，以及开关，开关的一端连接第二MOS晶体管的栅极，开关的另一端连接第二MOS晶体管的源极，以便当第一MOS晶体管关断的情况下，开关导通以使得第二MOS晶体管在第一MOS晶体管关断之前进行关断或者在第一MOS晶体管关断的同时进行关断。还提供了一种充放电控制装置、芯片及电池管理系统。

Description

充放电开关电路、充放电控制装置、芯片及电池管理系统
技术领域
本公开涉及一种充放电开关电路、充放电控制装置、芯片及电池管理系统。
背景技术
在电池系统中，电池的过度充电和过度放电不仅会降低电池的使用寿命，严重时还会引发爆炸和火灾的安全事故。该电池例如为锂电池组等。
图1示出了根据现有技术的传统过流检测方式。
电池正常放电时，驱动单元的输出的控制信号OD和OC端口的电压通常为VDD、5V或15V左右，控制信号OD和OC分别连接到保护开关MOSFET M1和M2的栅极(G)，此时M1和M2工作在线性区，M1和M2的漏极(D)和源极(S)等效为一个导通电阻，导通电阻值为Ron。
放电电流Idsg从P-端流向B-端，P-端的电压较高，当检测到P-端与B-端的电压差(Idsg*Ron)达到某一限定值时，控制信号OD的电压从诸如VDD变为VB-(B-端的电压)，从而关断M1，关断放电通路。控制信号OC可仍保持诸如VDD电位，M2可仍出于开启状态。
类似地，电池正常充电时，M1、M2的栅极电压为VDD。电流从B-端流向P-端，P-端的电压较低，当B-端与P-端的电压差(Ichg*Ron)达到某一限定值，控制信号OC的电压从诸如VDD变为VB-，关断M2,切断充电通路。控制信号OD可仍保持诸如VDD电位，M1可仍处于开启状态。
在图1所示的电路结构中，在正常充电过程中，M1、M2的导通电阻Ron的串联于电池及外部充电器的回路中，所以系统充电时，因M1和M2的导通电阻引起的功率损耗PLoss＝Ichg*[2*Ron]2，该功率损耗直接转变成了系统的发热。这样，系统充电时因M1的M2的热损耗导致的温升为ΔT＝PLoss/(C*m)，其中C为系统比热系数，m为系统质量。
锂电池系统的安全工作温度通常在45℃左右，所以为了控制系统因为M1和M2的导通电阻的热耗散带来的系统温度升高，必须控制充电电流的最大值Ichg(max)＝PLoss(max)/([2*Ron]2)，这样充电电流变小，势必会延长系统的充电时间。
类似地，在放电过程中，M1和M2的导通电阻Ron的串联于电池和负载(RLoad)的回路中，由M1和M2的导通电阻引起的热损耗PLoss＝Idsg*[2*Ron]2。该功率损耗降低了电池能量的利用效率，也限制了最大放电电流。系统放电时因M1和M2的热损耗导致的ΔT＝PLoss/(C*m)，其中C为系统比热系数，m为系统质量。锂电池系统的安全工作温度通常在45℃左右，所以为了控制系统因为M1和M2的导通电阻的热耗散带来的系统温度升高，必须控制充电电流的最大值Idsg(max)＝PLoss(max)/([2*Ron]2)。这样将会限制电池系统能够输出的最大电流。
发明内容
为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种充放电开关电路、充放电控制装置、芯片及电池管理系统。
根据一个方面，一种充放电开关电路，用于对电池/电池的充电电流和/或放电电流进行控制，包括：
第一MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的栅极接收第一控制信号以便进行导通与关断，所述第一MOS晶体管为低耐压型MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的源极或者漏极连接电池侧；
第二MOS晶体管，所述第二MOS晶体管的栅极接收第二控制信号以便进行导通与关断，所述第二MOS晶体管为高耐压型MOS晶体管，所述第二MOS晶体管的源极或者漏极连接外部负载或外部充电器侧，所述第二MOS晶体管的漏极或者源极与所述第一MOS晶体管的漏极或者源极连接；以及
开关，所述开关的一端连接所述第二MOS晶体管的栅极，所述开关的另一端连接所述第二MOS晶体管的源极，以便当所述第一MOS晶体管关断的情况下，所述开关导通以使得所述第二MOS晶体管在所述第一MOS晶体管关断之前进行关断或者在所述第一MOS晶体管关断的同时进行关断。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一MOS晶体管为放电MOS晶体管并且所述第一控制信号为放电控制信号，所述第二MOS晶体管为充电MOS晶体管并且所述第二控制信号为充电控制信号，所述第一MOS晶体管的源极连接电池侧，所述第二MOS晶体管的源极连接外部负载或外部充电器侧，所述第二MOS晶体管的漏极与所述第二MOS晶体管的漏极连接。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一MOS晶体管为充电MOS晶体管并且所述第一控制信号为放电控制信号，所述第二MOS晶体管为放电MOS晶体管并且所述第二控制信号为放电控制信号，所述第一MOS晶体管的漏极连接电池侧，所述第二MOS晶体管的漏极连接外部负载或外部充电器侧，所述第二MOS晶体管的源极与所述第二MOS晶体管的源极连接。
根据本公开的至少一个实施方式，所述电池侧为电池的低压侧，所述外部负载或外部充电器侧为所述外部负载的低压侧或者所述外部充电器的低压侧，或者所述电池侧为电池的高压侧，所述外部负载或外部充电器侧为所述外部负载的高压侧或者所述外部充电器的高压侧。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一MOS晶体管的源极与漏极之间连接有高压保护二极管。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一MOS晶体管的导通阻抗小于所述第二MOS晶体管的导通阻抗。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一MOS晶体管和所述第二MOS晶体管为NMOS晶体管。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括第二电阻，所述开关为开关用NMOS晶体管，所述第二电阻的一端连接所述开关用NMOS晶体管的栅极并且所述第二电阻的另一端连接所述开关用NMOS晶体管的源极，所述开关用NMOS晶体管的栅极连接电流信号，所述开关用NMOS晶体管的漏极连接第二MOS管的栅极，所述开关用NMOS晶体管的源极连接所述第二MOS晶体管的源极。
根据本公开的至少一个实施方式，当需要关断第二MOS晶体管时，所述电流信号被提供，通过在所述第二电阻上形成的电压使得所述第二MOS晶体管被快速关断。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第二MOS晶体管的栅极并且所述第一电阻的另一端连接所述第二MOS晶体管的源极。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括第二高压保护二极管，所述开关为开关用NMOS晶体管，所述第二高压保护二极管的正端连接所述开关用NMOS晶体管的栅极并且所述第二高压保护二极管的负端连接所述开关用NMOS晶体管的源极，所述开关用NMOS晶体管的栅极连接电流信号，所述开关用NMOS晶体管的漏极连接第二MOS管的栅极，所述开关用NMOS晶体管的源极连接所述第二MOS晶体管的源极。
根据本公开的至少一个实施方式，当需要关断第二MOS晶体管时，所述电流信号被提供，通过在所述第二高压保护二极管上形成的电压使得所述第二MOS晶体管被快速关断。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括第一高压保护二极管，所述第一高压保护二极管的正端连接所述第二MOS晶体管的栅极并且所述高压保护二极管的负端连接所述第二MOS晶体管的源极。
根据本公开的至少一个实施方式，所述开关为N沟道结型场效应晶体管，所述N沟道结型场效应晶体管的栅极连接第二MOS管的源极，所述N沟道结型场效应晶体管的漏极连接第二MOS管的栅极，所述N沟道结型场效应晶体管的源极连接所述第二MOS晶体管的源极。
根据本公开的至少一个实施方式，当需要关断第二MOS晶体管时，所述N沟道结型场效应晶体管快速关断以使得所述第二MOS晶体管被快速关断。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第二MOS晶体管的栅极并且所述第一电阻的另一端连接所述第二MOS晶体管的源极。
根据本公开的至少一个实施方式，所述开关为N沟道结型场效应晶体管，所述N沟道结型场效应晶体管的栅极连接第二MOS管的源极，所述N沟道结型场效应晶体管的漏极连接第二MOS管的栅极，所述N沟道结型场效应晶体管的源极连接所述第二MOS晶体管的源极。
根据本公开的至少一个实施方式，当需要关断第二MOS晶体管时，所述N沟道结型场效应晶体管快速关断以使得所述第二MOS晶体管被快速关断。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括第一高压保护二极管，所述第一高压保护二极管的正端连接所述第二MOS晶体管的栅极并且所述高压保护二极管的负端连接所述第二MOS晶体管的源极。
根据另一方面，一种充放电控制装置，所述充放电控制装置用于对电池/电池组的充电电流和/或放电电流进行控制，包括：
如上所述的充放电开关电路；以及
驱动电路，所述驱动电路用于提供所述第一控制信号和第二控制信号。
根据另一方面，一种充放电控制装置，所述充放电控制装置用于对电池/电池组的充电电流和/或放电电流进行控制，包括：
如上所述的充放电开关电路；以及
驱动电路，所述驱动电路用于提供所述第一控制信号、第二控制信号和电流信号。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括：
电压采集单元和/或检测电路，所述电压采集单元用于采集电池/电池组的电压，所述检测电路用于对所述充电电流和/或放电电流进行检测；以及
控制逻辑电路，所述控制逻辑电路基于来自所述电压采集单元和/或检测电路的信号来向所述驱动电路提供控制信号。
根据再一方面，一种芯片，所述芯片集成有如上所述的充放电开关电路，或者集成有如上所述的充放电控制装置。
根据再一方面，一种电池管理系统，其特征在于，包括如上所述的充放电开关电路，或者包括如上所述的充放电控制装置，或者包括如上所述的芯片。
根据再一方面，一种电设备，包括：
电池/电池组，所述电池/电池组用于为所述电设备中的其他部件供电；以及
如上所述的充放电开关电路，或者如上所述的充放电控制装置，或者如上所述的芯片，或者如上所述的电池管理系统。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1示出了现有技术的电池管理示意图。
图2示出了高耐压晶体管的结构示意图。
图3示出了一种电池管理示意图。
图4示出了一种电池管理示意图。
图5示出了一种电池管理示意图。
图6示出了一种电池管理示意图。
图7示出了根据本公开一个实施方式的电池管理系统示意图。
图8示出了根据本公开一个实施方式的电池管理系统示意图。
图9示出了根据本公开一个实施方式的电池管理系统示意图。
图10示出了根据本公开一个实施方式的电池管理系统示意图。
图11示出了根据本公开一个实施方式的电池管理系统示意图。
图12示出了根据本公开一个实施方式的电设备示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。
这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
在电池管理应用环境中，在图1所示的电路结构中，晶体管M1、M2都必须采用高耐压结构的MOSFET，高耐压MOSFET的基本结构如图2所示，对应的高耐压MOSFET导通电阻RDS,on共有六部分组成，即，RDS,on＝Rs,metal+Rsource+Rchannel+Rdrift+Rdrain+Rd,metal。
其中，Rs,metal为源极接触电阻，Rsource为源极中性区漂移电阻，Rchannel,为沟道电阻，Rdrift为轻掺杂耐压区漂移电阻，Rdrain为漏极中性区漂移电阻，Rd,metal为漏极接触电阻。
Figure BDA0002661596150000061
Figure BDA0002661596150000062
Figure BDA0002661596150000063
VGS为栅源电压，VTh为NMOSFET的阈值开启电压，Cox为栅氧化层单位电容，μn，ch为NMOSFET沟道的电子迁移率，μn，drift为耐压漂移区的电子迁移率，Ndrift为耐压漂移区的N型杂质迁移率，ddrift为耐压漂移区的沟道的垂直方向的深度，Ldrift为耐压漂移区的沟道的方向的长度，Wdrift为耐压漂移区的垂直于沟道方向的宽度，BV为NMOSFET的漏源(Drain-Source)击穿电压，V为电压的伏特单位(用于归一化BV，其中BV/V为无量纲物理量)。
高耐压NMOSFET(比如，源漏耐压大于10V)相当于低耐压NMOSFET(比如，源漏耐压小于5V)，器件结构上必须采用长的轻掺杂耐压漂移区(drift area)，且漏源(Drain-Source)耐压越高，漂移区掺杂浓度Ndrift越低，漂移区的长度Ldrift也越长。
根据以上耐压漂移区电阻的公式，可以知道，耐压越高，轻掺杂耐压区漂移电阻Rdrift也就越大，进而增加了NMOSFET的导通电阻。一般而言，对于耐高压NMOSFET，漂移区电阻占主导。
在常规的保护开关电路设计中，必须采用2个串联的高耐压MOSFET。
为了解决现有技术中所存在的问题，例如为了解决充电开关和放电开关所带来的功率损耗，从而影响电池系统的性能等问题，需要降低电流通路中MOSFET的串联导通电阻。因此可仅采用图1所示的MOSFET M1或M2串联于电流通路，利用MOSFET中的一个来作为充电开关和放电开关。显然，采用一个MOSFET时，可以使得导通电阻减小一半，并且功率消耗降低为原来的二分之一。但是如果采用一个耐高压的MOSFET将会产生以下问题。
下面将针对采用一个MOSFET来作为充电开关和放电开关的情况进行说明。
图3示出了电池放电的情况。充放电开关仅使用M1而省略M2的情况为例进行说明，如图3所示，MOS晶体管M1的源极S与电池的B-端连接，并且MOS晶体管M1的漏极D与外部负载的P-端连接，MOS晶体管M1具有寄生二极管D1。MOS晶体管M1的栅极G接收来自驱动单元的控制信号，以便进行导通与关断。其中MOS晶体管M1的源极S与MOS晶体管M1的衬底(Bulk，B端)短接。通过采用一个MOS晶体管M1，显然将会使得充放电开关的导通电阻Ron降低至一半。
电池对外部负载放电时，回路中电流的流动方向为：放电电流Idsg从P-端流向B-端，B-端的电压高于P-端的电压，当检测到P-端与B-端的电压差(Idsg*Ron)达到某一阈值时，MOS晶体管M1的栅极的控制信号的电压从高电平(例如VDD，驱动单元的供电电压)变为VP-(P-端的电压),从而关断M1，关断放电通路。
图4示出了电池充电的情况。充放电开关仅使用M1而省略M2的情况为例进行说明，如图4所示，MOS晶体管M1的源极S与电池的B-端连接，并且MOS晶体管M1的漏极D与外部负载的P-端连接，MOS晶体管M1具有寄生二极管D1。MOS晶体管M1的栅极G接收来自驱动单元的控制信号，以便进行导通与关断。其中MOS晶体管M1的源极S与MOS晶体管M1的衬底(Bulk，B端)短接。通过采用一个MOS晶体管M1，显然将会使得充放电开关的导通电阻Ron降低至一半。
电池通过外接充电器进行充电时，回路中电流的流动方向为：充电电流Ichg从B-端流向P-端，P-端的电压高于B-端的电压，当检测到B-端与P-端的电压差(Ichg*Ron)达到某一阈值时，为了关断M1，MOS晶体管M1的栅极的控制信号电压从高电平(VDD,驱动电路供电电压)变为VB-,即栅极G和源极S短接，VG＝VS＝VB-。
D1为MOSFET M1的天然的寄生体二极管，寄生二极管D1的正端(阳极，P型掺杂)为MOSFET M1的P阱(Bulk)，寄生二极管D1的负端(阴极，N型掺杂)为MOSFET M1的漏极D。所以，即使MOSFET M1的栅极G的控制信号的电压为VB-，MOSFET M1关断(导电沟道不形成)，但是充电电流仍然通过寄生二极管D1继续流动，继续对电池进行充电。
因此由于寄生二极管D1的存在，在充电过流情况下，MOSFET M1仍然无法彻底关断充电电流。
下面针对充放电开关仅使用M2而省略M1的情况进行说明。
图5示出了在放电情况下的示例，如图5所示，MOS晶体管M2的漏极D与电池的B-端连接，并且MOS晶体管M2的源极S与外部负载的P-端连接，MOS晶体管M2具有寄生二极管D1。MOS晶体管M2的栅极G接收来自驱动单元的控制信号，以便进行导通与关断。其中MOS晶体管M2的源极S与MOS晶体管M2的衬底(Bulk，B端)短接。通过采用一个MOS晶体管M2，显然将会使得充放电开关的导通电阻Ron降低至一半。
电池对负载放电时，回路中电流的流动方向为：放电电流Idsg从P-端流向B-端，B-端电压较高，当检测到P-端与B-端的电压差(Idsg*Ron)达到某一阈值时，为了关断放电通路，MOS晶体管M2的的栅极控制信号的电压从高电平(VDD,驱动电路供电电压)变为VP-，栅极G和源极S短接，VG＝VS＝VP-。虽然VG-VS＝0，M2的导电沟道消失。但是因为寄生二极管D1的正端是MOS晶体管M2的P型衬底区域(bulk)并且接源极S，也就是P-端，D1的负端接MOS晶体管M2的漏极D,所以电池仍然可以通过MOS晶体管M2的寄生二极管D1继续对负载放电，无法彻底关断放电通路。
图6示出了在充电情况下的示例，如图5所示，MOS晶体管M2的漏极D与电池的B-端连接，并且MOS晶体管M2的源极S与外部负载的P-端连接，MOS晶体管M2具有寄生二极管D1。MOS晶体管M2的栅极G接收来自驱动单元的控制信号，以便进行导通与关断。其中MOS晶体管M2的源极S与MOS晶体管M2的衬底(Bulk，B端)短接。通过采用一个MOS晶体管M2，显然将会使得充放电开关的导通电阻Ron降低至一半。
当在外接充电器对电池充电时，回路中电流的流动方向为：充电电流Ichg从B-端流向P-端，P-端的电压较高，当检测到B-端与P-端的电压差(Ichg*Ron)达到某一阈值时，为了关断MOS晶体管M2，MOS晶体管M2的控制信号的电压从高电平(VDD,驱动电路供电电压)变为VB-,即栅极G和源极S短接，VG＝VS＝VB-，MOS晶体管M2的导电沟道消失，这样MOS晶体管M2断开。
根据图3至图6的说明，可以看出，虽然单独使用MOS晶体管M1或者M2可以降低导通阻抗，但是当发生充电电流或放电电流过流的情况时，无法彻底关断电流通路。
为此本公开提供了以下技术方案来结合现有技术中所存在的问题。在本公开的实施方式中，MOS晶体管为NMOSFET的形式，但是本领域的技术人员应当理解，也可以采用PMOSFET的形式，采用PMOSFET的形式时，其原理与上面的描述相同，为了简洁起见在此不再赘述。
在本公开中，为了降低电流通路上的NMOS晶体管的导通电阻，采用低耐压NMOS晶体管与高耐压NMOS晶体管结合的方式，例如在下面的描述中，将放电控制开关替换成低耐压NMOS晶体管，而充电控制开关依然采用高耐压NMOS晶体管。当然，根据本公开的原理，本领域的技术人员应当理解，也可以将充电控制开关替换成低耐压NMOS晶体管，而放电控制开关依然采用高耐压NMOS晶体管。
本公开提供了一种充放电开关电路，用于对电池/电池的充电电流和/或放电电流进行控制，包括：第一MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的栅极接收第一控制信号以便进行导通与关断，所述第一MOS晶体管为低耐压型MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的源极或者漏极连接电池侧；第二MOS晶体管，所述第二MOS晶体管的栅极接收第二控制信号以便进行导通与关断，所述第二MOS晶体管为高耐压型MOS晶体管，所述第二MOS晶体管的源极或者漏极连接外部负载或外部充电器侧，所述第二MOS晶体管的漏极或者源极与所述第二MOS晶体管的漏极或者源极连接；以及开关，所述开关的一端连接所述第二MOS晶体管的栅极，所述开关的另一端连接所述第二MOS晶体管的源极，以便当所述第一MOS晶体管关断的情况下，所述开关导通以使得所述第二MOS晶体管在所述第一MOS晶体管关断之前进行关断或者在所述第一MOS晶体管关断的同时进行关断。
进一步地，所述第一MOS晶体管为放电MOS晶体管并且所述第一控制信号为放电控制信号，所述第二MOS晶体管为充电MOS晶体管并且所述第二控制信号为充电控制信号，所述第一MOS晶体管的源极连接电池侧，所述第二MOS晶体管的源极连接外部负载或外部充电器侧，所述第二MOS晶体管的漏极与所述第二MOS晶体管的漏极连接。
进一步地，所述第一MOS晶体管为充电MOS晶体管并且所述第一控制信号为放电控制信号，所述第二MOS晶体管为放电MOS晶体管并且所述第二控制信号为放电控制信号，所述第一MOS晶体管的漏极连接电池侧，所述第二MOS晶体管的漏极连接外部负载或外部充电器侧，所述第二MOS晶体管的源极与所述第二MOS晶体管的源极连接。
进一步地，所述电池侧为电池的低压侧，所述外部负载或外部充电器侧为所述外部负载的低压侧或者所述外部充电器的低压侧，或者所述电池侧为电池的高压侧，所述外部负载或外部充电器侧为所述外部负载的高压侧或者所述外部充电器的高压侧。
进一步地，所述第一MOS晶体管的导通阻抗小于所述第二MOS晶体管的导通阻抗。这样对于串联的第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，由于第一MOS晶体管的导通阻抗远小于第二MOS晶体管的导通阻抗，可以使得二者串联电路的导通阻抗明显减小，从而使得功耗明显降低。另外，在第一和第二MOS晶体管尺寸规格相同的情况下，显然低耐压的第一MOS晶体管的导通阻抗远小于高耐压的第二MOS晶体管的导通阻抗。即便在尺寸规格不同的情况下，第一MOS晶体管的导通阻抗制作成等于第二MOS晶体管的导通阻抗，低耐压的第一MOS晶体管的制造成本也远小于高耐压的第二MOS晶体管，这样可以有效地降低系统成本。
进一步地，所述第一MOS晶体管的源极与漏极之间连接有高压保护二极管。
下面将参照具体的示例来对本公开的技术方案进行说明。
<第一实施方式>
如图7所示，该实施方式提供了一种充放电控制装置，该充放电控制装置可以包括VDD产生器10、电压采集单元20、逻辑控制电路30、驱动单元40及充放电控制开关50。
VDD产生器10可以连接电池/电池组的最高电压，以便根据该最高电压来生成充放电控制装置内部所需的电压VDD。
电压采集单元20可以用于采集电池/电池组的电压，当为电池组的情况下，电压采集单元20可以用于采集每节电池的电压。
逻辑控制电路30可以根据所采集的电池/电池组的电压来生成控制信号。当然逻辑控制电路30附加地可以根据充电电流和放电电流来生成控制信号。
驱动单元40根据逻辑控制电路30的控制信号来提供驱动充放电控制开关50的信号。
充放电控制开关50则根据收到的开关控制信号来对充电电流和放电电流进行控制。
其中，充放电控制开关50可以包括用作放电开关的第一低耐压NMOS晶体管100、用作充电开关的高耐压NMOS晶体管200、和开关NMOS晶体管300。
第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200可以串联在电池/电池组的高压侧也可以串联至电池/电池组的低压侧，并且二者的串联顺序没有限定。
在本实施方式中，以第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200串联至电池/电池组的低压侧为例进行说明，并且以第一低耐压NMOS晶体管100的源极S连接电池/电池组的低压端为例进行说明。
第一低耐压NMOS晶体管100的栅极接收来自驱动单元40的放电控制信号OD，高耐压NMOS晶体管200的栅极接收来自驱动单元40的充电控制信号OC，第一低耐压NMOS晶体管100的漏极与高耐压NMOS晶体管200的漏极连接。第一低耐压NMOS晶体管100具有第一寄生二极管D1，高耐压NMOS晶体管200具有第二寄生二极管D2。
第一高压保护二极管102的正端连接至第一低耐压NMOS晶体管100的源极，第一高压保护二极管102的负端连接至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极。
开关NMOS晶体管300的漏极与高耐压NMOS晶体管200的栅极连接，开关NMOS晶体管300的源极与高耐压NMOS晶体管200的源极连接。开关NMOS晶体管300的源极和漏极之间连接有第一电阻302。
开关NMOS晶体管300的栅极接收来自驱动单元40的电流信号OB，并且开关NMOS晶体管300的栅极通过第二电阻304连接至高耐压NMOS晶体管200的源极。开关NMOS晶体管300可以为低耐压的形式，并且可以做到尺寸很小。
第一低耐压NMOS晶体管100的源极连接至电池/电池组的低压端B-，而高耐压NMOS晶体管200的源极连接至外部负载或充电器的低压端P-。本领域的技术人员也应当理解，高耐压NMOS晶体管200的源极连接至电池/电池组的低压端B-，而第一低耐压NMOS晶体管100的源极连接至外部负载或充电器的低压端P-，其也能实现相同的功能。同理，其连接至电池/电池组的高压侧也可以实现相同的功能。
根据本公开的实施方式，第一低耐压NMOS晶体管100的耐压值可以为1.8～7V，即VGS、VGD、VDS可以在1.8～7V。高耐压NMOS晶体管200的耐压值则跟电池的电压有关，其通常是每节电池的电压之和的1.5～2倍，例如在具有16节电池的情况下，每节电池的电压通常为4.5V，其耐压值需要是4.5*16*(1.5～2)，例如，其耐压值应大于108V，即VGS、VGD、VDS大于108V。根据前面的描述，导通电阻与耐压值有关，因此第一低耐压NMOS晶体管100的导通电阻会明显地小于高耐压NMOS晶体管200的导通电阻。而开关NMOS晶体管300的耐压值可以在10～20V。
通过本公开的设计，第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压类型的晶体管，如果这样，在第一低耐压NMOS晶体管100关断时，如果高耐压NMOS晶体管200在关断的过程中不能及时关断(例如在第一低耐压NMOS晶体管100关断之前或者同时)，高耐压NMOS晶体管200保持导通状态，这样P-端的电压将会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极。由于在第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200关闭的过程中，P-端的电压将会上升至P+端的电压值。
由于高耐压NMOS晶体管200不能及时关闭，这样将会使得上升的P-端的电压值施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，同时由于第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压类型的晶体管，如果高电压施加至其漏极的情况下，势必会造成第一低耐压NMOS晶体管100的损坏。
这样在该实施方式中，通过设置一个开关(开关NMOS晶体管300的形式)，来使得高耐压NMOS晶体管200在关断的过程中及时关断(例如在第一低耐压NMOS晶体管100关断之前或者同时)。从而使得上升的P-端的电压值不会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，而是施加至高耐压NMOS晶体管200的漏极(因为高耐压NMOS晶体管200为高耐压类型的晶体管，因此高压不会造成高耐压NMOS晶体管200的损坏)。
对于实际的高耐压NMOS晶体管200而言，其栅极G与源极S之间存在寄生电容，由于该寄生电容的存在，即便在VGS小于阈值电压的情况下，高耐压NMOS晶体管200也不能迅速地关断，因为电容的电荷释放需要一定的时间，从而即便栅极的控制信号的电压小于阈值电压的情况下，高耐压NMOS晶体管200也不能迅速关断。高耐压NMOS晶体管200的寄生电容需要与第一电阻302的电路来实现电荷的放电。在这种情况下，必然会存在高耐压NMOS晶体管200关断延迟的情况。
在本实施方式中，通过串联至高耐压NMOS晶体管200的栅极和源极之间的开关，以便高耐压NMOS晶体管200需要关断时，使其快速关断(使得寄生电容快速放电)。
在高耐压NMOS晶体管200需要关断时，驱动电压提供电流信号OB，电流OB流经第二电阻304，则通过第二电阻304形成电压，该电压大于开关NMOS晶体管300的栅源电压VGS，开关NMOS晶体管300迅速导通，这样在高耐压NMOS晶体管200的栅极与源极之间形成通路，这样使得高耐压NMOS晶体管200的栅极与源极之间的寄生电容快速放电，从而使得高耐压NMOS晶体管200快速关断。通过这种方式，上升的P-端电压不会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，则第一低耐压NMOS晶体管100不会被损坏。
此外，在第一低耐压NMOS晶体管100的源极和漏极之间串联有第一高压保护二极管102的目的在于，当第一低耐压NMOS晶体管100关断，而高耐压NMOS晶体管200没有及时关断时，P-端的高电压将会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，第一高压保护二极管102在此将会起到保护作用，高压将使得第一高压保护二极管102反向击穿，从而避免了第一低耐压NMOS晶体管100的损坏。这是因为第一高压保护二极管102被反向击穿，从而避免第一低耐压NMOS晶体管100的漏极电压不会过高。
通过本实施方式的设置，从B-端到P-端的串联NMOS晶体管的导通电阻值为：
Ron＝RDS,on(100)+RDS,on(200)，其中Ron为第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200的导通电阻之和，RDS,on(100)为第一低耐压NMOS晶体管100的导通电阻，而RDS,on(200)为高耐压NMOS晶体管200的导通电阻。
又因为第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压NMOSFET，低耐压NMOSFET的物理结构无需低掺杂耐压漂移区，也就是说，对于低耐压NMOSFET而言，RDS,on(100)＝Rs,metal+Rsource+Rchannel+Rdrain+Rd,metal。
所以，对于同样的物理尺寸的NMOSFET，RDS,on(100)远远小于RDS,on(200)，则Ron≈RDS,on(200)。所以，采用高低压NMOSFET的串联使用，可以将串联的MOSFET的导通电阻降低1倍，这样由导通电阻所形成的热损耗也就降低2倍。
<第二实施方式>
如图8所示，该实施方式提供了一种充放电控制装置，该充放电控制装置可以包括VDD产生器10、电压采集单元20、逻辑控制电路30、驱动单元40及充放电控制开关50。
VDD产生器10可以连接电池/电池组的最高电压，以便根据该最高电压来生成充放电控制装置内部所需的电压VDD。
电压采集单元20可以用于采集电池/电池组的电压，当为电池组的情况下，电压采集单元20可以用于采集每节电池的电压。
逻辑控制电路30可以根据所采集的电池/电池组的电压来生成控制信号。当然逻辑控制电路30附加地可以根据充电电流和放电电流来生成控制信号。
驱动单元40根据逻辑控制电路30的控制信号来提供驱动充放电控制开关50的信号。
充放电控制开关50则根据收到的开关控制信号来对充电电流和放电电流进行控制。
其中，充放电控制开关50可以包括用作放电开关的第一低耐压NMOS晶体管100、用作充电开关的高耐压NMOS晶体管200、和开关NMOS晶体管300。
第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200可以串联在电池/电池组的高压侧也可以串联至电池/电池组的低压侧，并且二者的串联顺序没有限定。
在本实施方式中，以第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200串联至电池/电池组的低压侧为例进行说明，并且以第一低耐压NMOS晶体管100的源极S连接电池/电池组的低压端为例进行说明。
第一低耐压NMOS晶体管100的栅极接收来自驱动单元40的放电控制信号OD，高耐压NMOS晶体管200的栅极接收来自驱动单元40的充电控制信号OC，第一低耐压NMOS晶体管100的漏极与高耐压NMOS晶体管200的漏极连接。第一低耐压NMOS晶体管100具有第一寄生二极管D1，高耐压NMOS晶体管200具有第二寄生二极管D2。
第一高压保护二极管102的正端连接至第一低耐压NMOS晶体管100的源极，第一高压保护二极管102的负端连接至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极。
开关NMOS晶体管300的漏极与高耐压NMOS晶体管200的栅极连接，开关NMOS晶体管300的源极与高耐压NMOS晶体管200的源极连接。开关NMOS晶体管300的源极和漏极之间连接有第二高压保护二极管306，其中第二高压保护二极管306的正端连接高耐压NMOS晶体管200的源极，而第二高压保护二极管306的负端连接高耐压NMOS晶体管200的栅极。这样当第二高压保护二极管306的正端至负端有电流流过时，其击穿电压为6.5～7.5V，可以保证高耐压NMOS晶体管200的栅源电压大于阈值开启电压，从而高耐压NMOS晶体管200导通。
开关NMOS晶体管300的栅极接收来自驱动单元40的电流信号OB，并且开关NMOS晶体管300的栅极通过第三高压保护二极管308连接至高耐压NMOS晶体管200的源极，其中第三高压保护二极管308的正端连接高耐压NMOS晶体管200的源极，而第三高压保护二极管308的负端连接开关NMOS晶体管300的源极。开关NMOS晶体管300可以为低耐压型二极管，并且可以做到尺寸很小。
第一低耐压NMOS晶体管100的源极连接至电池/电池组的低压端B-，而高耐压NMOS晶体管200的源极连接至外部负载或充电器的低压端P-。本领域的技术人员也应当理解，高耐压NMOS晶体管200的源极连接至电池/电池组的低压端B-，而第一低耐压NMOS晶体管100的源极连接至外部负载或充电器的低压端P-，其也能实现相同的功能。同理，其连接至电池/电池组的高压侧也可以实现相同的功能。
根据本公开的实施方式，第一低耐压NMOS晶体管100的耐压值可以为1.8～7V，即VGS、VGD、VDS可以在1.8～7V。高耐压NMOS晶体管200的耐压值则跟电池的电压有关，其通常是每节电池的电压之和的1.5～2倍，例如在具有16节电池的情况下，每节电池的电压通常为4.5V，其耐压值需要是4.5*16*(1.5～2)，例如，其耐压值应大于108V，即VGS、VGD、VDS大于108V。根据前面的描述，导通电阻与耐压值有关，因此第一低耐压NMOS晶体管100的导通电阻会明显地小于高耐压NMOS晶体管200的导通电阻。而开关NMOS晶体管300的耐压值可以在10～20V。
通过本公开的设计，第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压类型的晶体管，如果这样，在第一低耐压NMOS晶体管100关断时，如果高耐压NMOS晶体管200在关断的过程中不能及时关断(例如在第一低耐压NMOS晶体管100关断之前或者同时)，高耐压NMOS晶体管200保持导通状态，这样P-端的电压将会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极。由于在第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200关闭的过程中，P-端的电压将会上升至P+端的电压值。
由于高耐压NMOS晶体管200不能及时关闭，这样将会使得上升的P-端的电压值施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，同时由于第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压类型的晶体管，如果高电压施加至其漏极的情况下，势必会造成第一低耐压NMOS晶体管100的损坏。
这样在该实施方式中，通过设置一个开关(开关NMOS晶体管300的形式)，来使得高耐压NMOS晶体管200在关断的过程中及时关断(例如在第一低耐压NMOS晶体管100关断之前或者同时)。从而使得上升的P-端的电压值不会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，而是施加至高耐压NMOS晶体管200的漏极(因为高耐压NMOS晶体管200为高耐压类型的晶体管，因此高压不会造成高耐压NMOS晶体管200的损坏)。
对于实际的高耐压NMOS晶体管200而言，其栅极G与源极S之间存在寄生电容，由于该寄生电容的存在，即便在VGS小于阈值电压的情况下，高耐压NMOS晶体管200也不能迅速地关断，因为电容的电荷释放需要一定的时间，从而即便栅极的控制信号的电压小于阈值电压的情况下，高耐压NMOS晶体管200也不能迅速关断。高耐压NMOS晶体管200的寄生电容需要与第二高压保护二极管306的电路来实现电荷的放电。在这种情况下，必然会存在高耐压NMOS晶体管200关断延迟的情况。
在本实施方式中，通过串联至高耐压NMOS晶体管200的栅极和源极之间的开关，以便高耐压NMOS晶体管200需要关断时，使其快速关断(使得寄生电容快速放电)。
在高耐压NMOS晶体管200需要关断时，驱动电压提供电流信号OB，电流OB流经第三高压保护二极管308，则通过第三高压保护二极管308形成电压(当从其正端至负端有电流存在时，其击穿电压通常在6.5～7.5V)，该电压大于开关NMOS晶体管300的栅源电压VGS，开关NMOS晶体管300迅速导通，这样在高耐压NMOS晶体管200的栅极与源极之间形成通路，这样使得高耐压NMOS晶体管200的栅极与源极之间的寄生电容快速放电，从而使得高耐压NMOS晶体管200快速关断。通过这种方式，上升的P-端电压不会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，则第一低耐压NMOS晶体管100不会被损坏。
此外，在第一低耐压NMOS晶体管100的源极和漏极之间串联有第一高压保护二极管102的目的在于，当第一低耐压NMOS晶体管100关断，而高耐压NMOS晶体管200没有及时关断时，P-端的高电压将会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，第一高压保护二极管102在此将会起到保护作用，高压将使得第一高压保护二极管102反向击穿，从而避免了第一低耐压NMOS晶体管100的损坏。
这样从B-端到P-端的串联NMOS晶体管的导通电阻值为：
Ron＝RDS,on(100)+RDS,on(200)，其中Ron为第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200的导通电阻之和，RDS,on(100)为第一低耐压NMOS晶体管100的导通电阻，而RDS,on(200)为高耐压NMOS晶体管200的导通电阻。
又因为第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压NMOSFET，低耐压NMOSFET的物理结构无需低掺杂耐压漂移区，也就是说，对于低耐压NMOSFET而言，RDS,on(100)＝Rs,metal+Rsource+Rchannel+Rdrain+Rd,metal。
所以，对于同样的物理尺寸的NMOSFET，RDS,on(100)远远小于RDS,on(200)，则Ron≈RDS,on(200)。所以，采用高低压NMOSFET的串联使用，可以将串联的MOSFET的导通电阻降低1倍，这样由导通电阻所形成的热损耗也就降低2倍。
<第三实施方式>
如图9所示，该实施方式提供了一种充放电控制装置，该充放电控制装置可以包括VDD产生器10、电压采集单元20、逻辑控制电路30、驱动单元40及充放电控制开关50。
VDD产生器10可以连接电池/电池组的最高电压，以便根据该最高电压来生成充放电控制装置内部所需的电压VDD。
电压采集单元20可以用于采集电池/电池组的电压，当为电池组的情况下，电压采集单元20可以用于采集每节电池的电压。
逻辑控制电路30可以根据所采集的电池/电池组的电压来生成控制信号。当然逻辑控制电路30附加地可以根据充电电流和放电电流来生成控制信号。
驱动单元40根据逻辑控制电路30的控制信号来提供驱动充放电控制开关50的信号。
充放电控制开关50则根据收到的开关控制信号来对充电电流和放电电流进行控制。
其中，充放电控制开关50可以包括用作放电开关的第一低耐压NMOS晶体管100、用作充电开关的高耐压NMOS晶体管200、和开关NMOS晶体管300。
第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200可以串联在电池/电池组的高压侧也可以串联至电池/电池组的低压侧，并且二者的串联顺序没有限定。
在本实施方式中，以第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200串联至电池/电池组的低压侧为例进行说明，并且以第一低耐压NMOS晶体管100的源极S连接电池/电池组的低压端为例进行说明。
第一低耐压NMOS晶体管100的栅极接收来自驱动单元40的放电控制信号OD，高耐压NMOS晶体管200的栅极接收来自驱动单元40的充电控制信号OC，第一低耐压NMOS晶体管100的漏极与高耐压NMOS晶体管200的漏极连接。第一低耐压NMOS晶体管100具有第一寄生二极管D1，高耐压NMOS晶体管200具有第二寄生二极管D2。
第一高压保护二极管102的正端连接至第一低耐压NMOS晶体管100的源极，第一高压保护二极管102的负端连接至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极。
N沟道结型场效应晶体管400的漏极与高耐压NMOS晶体管200的栅极连接，N沟道结型场效应晶体管400的源极与高耐压NMOS晶体管200的源极连接。N沟道结型场效应晶体管400的源极和漏极之间连接有第三电阻404。N沟道结型场效应晶体管400的栅极连接至高耐压NMOS晶体管200的源极。N沟道结型场效应晶体管400为低耐压N沟道结型场效应晶体管。
第一低耐压NMOS晶体管100的源极连接至电池/电池组的低压端B-，而高耐压NMOS晶体管200的源极连接至外部负载或充电器的低压端P-。本领域的技术人员也应当理解，高耐压NMOS晶体管200的源极连接至电池/电池组的低压端B-，而第一低耐压NMOS晶体管100的源极连接至外部负载或充电器的低压端P-，其也能实现相同的功能。同理，其连接至电池/电池组的高压侧也可以实现相同的功能。
根据本公开的实施方式，第一低耐压NMOS晶体管100的耐压值可以为1.8～7V，即VGS、VGD、VDS可以在1.8～7V。高耐压NMOS晶体管200的耐压值则跟电池的电压有关，其通常是每节电池的电压之和的1.5～2倍，例如在具有16节电池的情况下，每节电池的电压通常为4.5V，其耐压值需要是4.5*16*(1.5～2)，例如，其耐压值应大于108V，即VGS、VGD、VDS大于108V。根据前面的描述，导通电阻与耐压值有关，因此第一低耐压NMOS晶体管100的导通电阻会明显地小于高耐压NMOS晶体管200的导通电阻。而N沟道结型场效应晶体管400的耐压值可以在10～20V。
通过本公开的设计，第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压类型的晶体管，如果这样，在第一低耐压NMOS晶体管100关断时，如果高耐压NMOS晶体管200在关断的过程中不能及时关断(例如在第一低耐压NMOS晶体管100关断之前或者同时)，高耐压NMOS晶体管200保持导通状态，这样P-端的电压将会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极。由于在第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200关闭的过程中，P-端的电压将会上升至P+端的电压值。
由于高耐压NMOS晶体管200不能及时关闭，这样将会使得上升的P-端的电压值施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，同时由于第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压类型的晶体管，如果高电压施加至其漏极的情况下，势必会造成第一低耐压NMOS晶体管100的损坏。
这样在该实施方式中，通过设置一个开关(开关NMOS晶体管300的形式)，来使得高耐压NMOS晶体管200在关断的过程中及时关断(例如在第一低耐压NMOS晶体管100关断之前或者同时)。从而使得上升的P-端的电压值不会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，而是施加至高耐压NMOS晶体管200的漏极(因为高耐压NMOS晶体管200为高耐压类型的晶体管，因此高压不会造成高耐压NMOS晶体管200的损坏)。
对于实际的高耐压NMOS晶体管200而言，其栅极G与源极S之间存在寄生电容，由于该寄生电容的存在，即便在VGS小于阈值电压的情况下，高耐压NMOS晶体管200也不能迅速地关断，因为电容的电荷释放需要一定的时间，从而即便栅极的控制信号的电压小于阈值电压的情况下，高耐压NMOS晶体管200也不能迅速关断。高耐压NMOS晶体管200的寄生电容需要与第三电阻404的电路来实现电荷的放电。在这种情况下，必然会存在高耐压NMOS晶体管200关断延迟的情况。
在本实施方式中，通过串联至高耐压NMOS晶体管200的栅极和源极之间的开关，以便高耐压NMOS晶体管200需要关断时，使其快速关断(使得寄生电容快速放电)。
在高耐压NMOS晶体管200需要关断时，N沟道结型场效应晶体管400快速导通，这样在高耐压NMOS晶体管200的栅极与源极之间形成通路，这样使得高耐压NMOS晶体管200的栅极与源极之间的寄生电容快速放电，从而使得高耐压NMOS晶体管200快速关断。通过这种方式，上升的P-端电压不会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，则第一低耐压NMOS晶体管100不会被损坏。
此外，在第一低耐压NMOS晶体管100的源极和漏极之间串联有第一高压保护二极管102的目的在于，当第一低耐压NMOS晶体管100关断，而高耐压NMOS晶体管200没有及时关断时，P-端的高电压将会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，第一高压保护二极管102在此将会起到保护作用，高压将使得第一高压保护二极管102反向击穿，从而避免了第一低耐压NMOS晶体管100的损坏。
这样从B-端到P-端的串联NMOS晶体管的导通电阻值为：
Ron＝RDS,on(100)+RDS,on(200)，其中Ron为第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200的导通电阻之和，RDS,on(100)为第一低耐压NMOS晶体管100的导通电阻，而RDS,on(200)为高耐压NMOS晶体管200的导通电阻。
又因为第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压NMOSFET，低耐压NMOSFET的物理结构无需低掺杂耐压漂移区，也就是说，对于低耐压NMOSFET而言，RDS,on(100)＝Rs,metal+Rsource+Rchannel+Rdrain+Rd,metal。
所以，对于同样的物理尺寸的NMOSFET，RDS,on(100)远远小于RDS,on(200)，则Ron≈RDS,on(200)。所以，采用高低压NMOSFET的串联使用，可以将串联的MOSFET的导通电阻降低1倍，这样由导通电阻所形成的热损耗也就降低2倍。
<第四实施方式>
如图10所示，该实施方式提供了一种充放电控制装置，该充放电控制装置可以包括VDD产生器10、电压采集单元20、逻辑控制电路30、驱动单元40及充放电控制开关50。
VDD产生器10可以连接电池/电池组的最高电压，以便根据该最高电压来生成充放电控制装置内部所需的电压VDD。
电压采集单元20可以用于采集电池/电池组的电压，当为电池组的情况下，电压采集单元20可以用于采集每节电池的电压。
逻辑控制电路30可以根据所采集的电池/电池组的电压来生成控制信号。当然逻辑控制电路30附加地可以根据充电电流和放电电流来生成控制信号。
驱动单元40根据逻辑控制电路30的控制信号来提供驱动充放电控制开关50的信号。
充放电控制开关50则根据收到的开关控制信号来对充电电流和放电电流进行控制。
其中，充放电控制开关50可以包括用作放电开关的第一低耐压NMOS晶体管100、用作充电开关的高耐压NMOS晶体管200、和开关NMOS晶体管300。
第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200可以串联在电池/电池组的高压侧也可以串联至电池/电池组的低压侧，并且二者的串联顺序没有限定。
在本实施方式中，以第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200串联至电池/电池组的低压侧为例进行说明，并且以第一低耐压NMOS晶体管100的源极S连接电池/电池组的低压端为例进行说明。
第一低耐压NMOS晶体管100的栅极接收来自驱动单元40的放电控制信号OD，高耐压NMOS晶体管200的栅极接收来自驱动单元40的充电控制信号OC，第一低耐压NMOS晶体管100的漏极与高耐压NMOS晶体管200的漏极连接。第一低耐压NMOS晶体管100具有第一寄生二极管D1，高耐压NMOS晶体管200具有第二寄生二极管D2。
第一高压保护二极管102的正端连接至第一低耐压NMOS晶体管100的源极，第一高压保护二极管102的负端连接至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极。
开关NMOS晶体管300的漏极与高耐压NMOS晶体管200的栅极连接，开关NMOS晶体管300的源极与高耐压NMOS晶体管200的源极连接。开关NMOS晶体管300的源极和漏极之间连接有第四高压保护二极管402，其中第四高压保护二极管402的正端连接高耐压NMOS晶体管200的源极，而第四高压保护二极管402的负端连接高耐压NMOS晶体管200的栅极。
N沟道结型场效应晶体管400的漏极与高耐压NMOS晶体管200的栅极连接，N沟道结型场效应晶体管400的源极与高耐压NMOS晶体管200的源极连接。N沟道结型场效应晶体管400的源极和漏极之间连接有第三电阻404。N沟道结型场效应晶体管400的栅极连接至高耐压NMOS晶体管200的源极。N沟道结型场效应晶体管400为低耐压N沟道结型场效应晶体管。
第一低耐压NMOS晶体管100的源极连接至电池/电池组的低压端B-，而高耐压NMOS晶体管200的源极连接至外部负载或充电器的低压端P-。本领域的技术人员也应当理解，高耐压NMOS晶体管200的源极连接至电池/电池组的低压端B-，而第一低耐压NMOS晶体管100的源极连接至外部负载或充电器的低压端P-，其也能实现相同的功能。同理，其连接至电池/电池组的高压侧也可以实现相同的功能。
根据本公开的实施方式，第一低耐压NMOS晶体管100的耐压值可以为1.8～7V，即VGS、VGD、VDS可以在1.8～7V。高耐压NMOS晶体管200的耐压值则跟电池的电压有关，其通常是每节电池的电压之和的1.5～2倍，例如在具有16节电池的情况下，每节电池的电压通常为4.5V，其耐压值需要是4.5*16*(1.5～2)，例如，其耐压值应大于108V，即VGS、VGD、VDS大于108V。根据前面的描述，导通电阻与耐压值有关，因此第一低耐压NMOS晶体管100的导通电阻会明显地小于高耐压NMOS晶体管200的导通电阻。而N沟道结型场效应晶体管400的耐压值可以在10～20V。
通过本公开的设计，第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压类型的晶体管，如果这样，在第一低耐压NMOS晶体管100关断时，如果高耐压NMOS晶体管200在关断的过程中不能及时关断(例如在第一低耐压NMOS晶体管100关断之前或者同时)，高耐压NMOS晶体管200保持导通状态，这样P-端的电压将会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极。由于在第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200关闭的过程中，P-端的电压将会上升至P+端的电压值。
由于高耐压NMOS晶体管200不能及时关闭，这样将会使得上升的P-端的电压值施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，同时由于第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压类型的晶体管，如果高电压施加至其漏极的情况下，势必会造成第一低耐压NMOS晶体管100的损坏。
这样在该实施方式中，通过设置一个开关(开关NMOS晶体管300的形式)，来使得高耐压NMOS晶体管200在关断的过程中及时关断(例如在第一低耐压NMOS晶体管100关断之前或者同时)。从而使得上升的P-端的电压值不会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，而是施加至高耐压NMOS晶体管200的漏极(因为高耐压NMOS晶体管200为高耐压类型的晶体管，因此高压不会造成高耐压NMOS晶体管200的损坏)。
对于实际的高耐压NMOS晶体管200而言，其栅极G与源极S之间存在寄生电容，由于该寄生电容的存在，即便在VGS小于阈值电压的情况下，高耐压NMOS晶体管200也不能迅速地关断，因为电容的电荷释放需要一定的时间，从而即便栅极的控制信号的电压小于阈值电压的情况下，高耐压NMOS晶体管200也不能迅速关断。高耐压NMOS晶体管200的寄生电容需要与第四高压保护二极管402的电路来实现电荷的放电。在这种情况下，必然会存在高耐压NMOS晶体管200关断延迟的情况。
在本实施方式中，通过串联至高耐压NMOS晶体管200的栅极和源极之间的开关，以便高耐压NMOS晶体管200需要关断时，使其快速关断(使得寄生电容快速放电)。
在高耐压NMOS晶体管200需要关断时，N沟道结型场效应晶体管400快速导通，这样在高耐压NMOS晶体管200的栅极与源极之间形成通路，这样使得高耐压NMOS晶体管200的栅极与源极之间的寄生电容快速放电，从而使得高耐压NMOS晶体管200快速关断。通过这种方式，上升的P-端电压不会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，则第一低耐压NMOS晶体管100不会被损坏。
此外，在第一低耐压NMOS晶体管100的源极和漏极之间串联有第一高压保护二极管102的目的在于，当第一低耐压NMOS晶体管100关断，而高耐压NMOS晶体管200没有及时关断时，P-端的高电压将会施加至第一低耐压NMOS晶体管100的漏极，第一高压保护二极管102在此将会起到保护作用，高压将使得第一高压保护二极管102反向击穿，从而避免了第一低耐压NMOS晶体管100的损坏。
这样从B-端到P-端的串联NMOS晶体管的导通电阻值为：
Ron＝RDS,on(100)+RDS,on(200)，其中Ron为第一低耐压NMOS晶体管100和高耐压NMOS晶体管200的导通电阻之和，RDS,on(100)为第一低耐压NMOS晶体管100的导通电阻，而RDS,on(200)为高耐压NMOS晶体管200的导通电阻。
又因为第一低耐压NMOS晶体管100为低耐压NMOSFET，低耐压NMOSFET的物理结构无需低掺杂耐压漂移区，也就是说，对于低耐压NMOSFET而言，RDS,on(100)＝Rs,metal+Rsource+Rchannel+Rdrain+Rd,metal。
所以，对于同样的物理尺寸的NMOSFET，RDS,on(100)远远小于RDS,on(200)，则Ron≈RDS,on(200)。所以，采用高低压NMOSFET的串联使用，可以将串联的MOSFET的导通电阻降低1倍，这样由导通电阻所形成的热损耗也就降低2倍。
根据本公开的另一实施方式，提供了一种芯片，该芯片集成有如上描述的充放电控制开关电路，例如在图11中以附图标记50所示出得部分。该芯片也可以集成如上所述的充放电控制装置，例如在图1中以附图标记1000示出的部分。
根据本公开的另一实施方式，根据本公开的另一实施方式，电池管理系统包括如上所述的充放电控制开关电路，或者包括如上所述的充放电控制装置。
如图12所示，本公开还提供了一种电设备，该电设备可以包括电池/电池组，电池/电池组用于为电设备中的其他部件供电；该电设备还可以包括如上所述的充放电控制开关电路、充放电控制装置或者芯片。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种充放电开关电路，用于对电池/电池的充电电流和/或放电电流进行控制，其特征在于，包括：
第一MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的栅极接收第一控制信号以便进行导通与关断，所述第一MOS晶体管为低耐压型MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的源极或者漏极连接电池侧；
第二MOS晶体管，所述第二MOS晶体管的栅极接收第二控制信号以便进行导通与关断，所述第二MOS晶体管为高耐压型MOS晶体管，所述第二MOS晶体管的源极或者漏极连接外部负载或外部充电器侧，所述第二MOS晶体管的漏极或者源极与所述第一MOS晶体管的漏极或者源极连接；以及
开关，所述开关的一端连接所述第二MOS晶体管的栅极，所述开关的另一端连接所述第二MOS晶体管的源极，以便当所述第一MOS晶体管关断的情况下，所述开关导通以使得所述第二MOS晶体管在所述第一MOS晶体管关断之前进行关断或者在所述第一MOS晶体管关断的同时进行关断。
2.如权利要求1所述的充放电开关电路，其特征在于，所述第一MOS晶体管为放电MOS晶体管并且所述第一控制信号为放电控制信号，所述第二MOS晶体管为充电MOS晶体管并且所述第二控制信号为充电控制信号，所述第一MOS晶体管的源极连接电池侧，所述第二MOS晶体管的源极连接外部负载或外部充电器侧，所述第二MOS晶体管的漏极与所述第二MOS晶体管的漏极连接。
3.如权利要求1所述的充放电开关电路，其特征在于，所述第一MOS晶体管为充电MOS晶体管并且所述第一控制信号为放电控制信号，所述第二MOS晶体管为放电MOS晶体管并且所述第二控制信号为放电控制信号，所述第一MOS晶体管的漏极连接电池侧，所述第二MOS晶体管的漏极连接外部负载或外部充电器侧，所述第二MOS晶体管的源极与所述第二MOS晶体管的源极连接，
或者，
所述电池侧为电池的低压侧，所述外部负载或外部充电器侧为所述外部负载的低压侧或者所述外部充电器的低压侧，或者所述电池侧为电池的高压侧，所述外部负载或外部充电器侧为所述外部负载的高压侧或者所述外部充电器的高压侧，
或者，
所述第一MOS晶体管的源极与漏极之间连接有高压保护二极管，
或者，
所述第一MOS晶体管的导通阻抗小于所述第二MOS晶体管的导通阻抗。
4.如权利要求1至3中任一项所述的充放电开关电路，其特征在于，所述第一MOS晶体管和所述第二MOS晶体管为NMOS晶体管，
或者，
还包括第二电阻，所述开关为开关用NMOS晶体管，所述第二电阻的一端连接所述开关用NMOS晶体管的栅极并且所述第二电阻的另一端连接所述开关用NMOS晶体管的源极，所述开关用NMOS晶体管的栅极连接电流信号，所述开关用NMOS晶体管的漏极连接第二MOS管的栅极，所述开关用NMOS晶体管的源极连接所述第二MOS晶体管的源极，
或者，
当需要关断第二MOS晶体管时，所述电流信号被提供，通过在所述第二电阻上形成的电压使得所述第二MOS晶体管被快速关断，
或者，
还包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第二MOS晶体管的栅极并且所述第一电阻的另一端连接所述第二MOS晶体管的源极，
或者，
还包括第二高压保护二极管，所述开关为开关用NMOS晶体管，所述第二高压保护二极管的正端连接所述开关用NMOS晶体管的栅极并且所述第二高压保护二极管的负端连接所述开关用NMOS晶体管的源极，所述开关用NMOS晶体管的栅极连接电流信号，所述开关用NMOS晶体管的漏极连接第二MOS管的栅极，所述开关用NMOS晶体管的源极连接所述第二MOS晶体管的源极，
或者，
当需要关断第二MOS晶体管时，所述电流信号被提供，通过在所述第二高压保护二极管上形成的电压使得所述第二MOS晶体管被快速关断，
或者，
还包括第一高压保护二极管，所述第一高压保护二极管的正端连接所述第二MOS晶体管的栅极并且所述高压保护二极管的负端连接所述第二MOS晶体管的源极，
或者，
所述开关为N沟道结型场效应晶体管，所述N沟道结型场效应晶体管的栅极连接第二MOS管的源极，所述N沟道结型场效应晶体管的漏极连接第二MOS管的栅极，所述N沟道结型场效应晶体管的源极连接所述第二MOS晶体管的源极，
或者，
当需要关断第二MOS晶体管时，所述N沟道结型场效应晶体管快速关断以使得所述第二MOS晶体管被快速关断，
或者，
还包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第二MOS晶体管的栅极并且所述第一电阻的另一端连接所述第二MOS晶体管的源极，
或者，
所述开关为N沟道结型场效应晶体管，所述N沟道结型场效应晶体管的栅极连接第二MOS管的源极，所述N沟道结型场效应晶体管的漏极连接第二MOS管的栅极，所述N沟道结型场效应晶体管的源极连接所述第二MOS晶体管的源极，
或者，
当需要关断第二MOS晶体管时，所述N沟道结型场效应晶体管快速关断以使得所述第二MOS晶体管被快速关断，
或者，
还包括第一高压保护二极管，所述第一高压保护二极管的正端连接所述第二MOS晶体管的栅极并且所述高压保护二极管的负端连接所述第二MOS晶体管的源极。
5.一种充放电控制装置，所述充放电控制装置用于对电池/电池组的充电电流和/或放电电流进行控制，其特征在于，包括：
如权利要求1至4中任一项所述的充放电开关电路；以及
驱动电路，所述驱动电路用于提供所述第一控制信号和第二控制信号。
6.一种充放电控制装置，所述充放电控制装置用于对电池/电池组的充电电流和/或放电电流进行控制，其特征在于，包括：
如权利要求4所述的充放电开关电路；以及
驱动电路，所述驱动电路用于提供所述第一控制信号、第二控制信号和电流信号。
7.如权利要求5或6所述的充放电控制装置，其特征在于，还包括：
电压采集单元和/或检测电路，所述电压采集单元用于采集电池/电池组的电压，所述检测电路用于对所述充电电流和/或放电电流进行检测；以及
控制逻辑电路，所述控制逻辑电路基于来自所述电压采集单元和/或检测电路的信号来向所述驱动电路提供控制信号。
8.一种芯片，其特征在于，所述芯片集成有如权利要求1至4中任一项所述的充放电开关电路，或者集成有如权利要求5至7中任一项所述的充放电控制装置。
9.一种电池管理系统，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的充放电开关电路，或者包括如权利要求5至7中任一项所述的充放电控制装置，或者包括如权利要求8所述的芯片。
10.一种电设备，其特征在于，包括：
电池/电池组，所述电池/电池组用于为所述电设备中的其他部件供电；以及
如权利要求1至4中任一项所述的充放电开关电路，或者如权利要求5至7中任一项所述的充放电控制装置，或者如权利要求8所述的芯片，或者如权利要求9所述的电池管理系统。
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