CN112994128B - 锂电池保护电路、保护系统、保护模块封装结构及方法 - Google Patents

锂电池保护电路、保护系统、保护模块封装结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种锂电池保护电路、锂电池保护系统、锂电池保护模块封装结构及封装方法，锂电池保护电路包括放电模块、充电模块以及设置在二者之间的感温元件，本发明的方案中，各所述功率器件选择为裸晶粒，可以减小封装体积，感温元件设置在充电模块及放电模块中间，采集裸晶粒的结温，提高温度采集的准确性，本发明的方案可以实现均流的效果好，动静态参数的一致性良好的效果，连接电阻，可以提高驱动能力，能够更好的实现均流及阻抗匹配，设置稳压二极管，可以对功率器件进行静电保护，防止器件被静电击穿受损。

Description

锂电池保护电路、保护系统、保护模块封装结构及方法
技术领域
本发明属于锂电池保护领域，特别是涉及一种锂电池保护电路、锂电池保护系统、锂电池保护模块封装结构及锂电池保护模块封装方法。
背景技术
金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor)。MOSFET依照其“通道”(工作载流子)的极性不同，可分为“N型”与“P型”的两种类型，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS、PMOS等。
锂电保护板一般是用单颗或多颗MOSFET串并联的形式来对锂电池进行保护，用单颗或多颗MOSFET存在一个比较致命的缺陷就是体积大；Gate端驱动电阻要跟MOSFET匹配，如不匹配，MOSFET在开关的时候容易出现振荡，造成MOSFET易损坏或炸管；锂电保护板有些需要监测MOSFET的温度，一般通过MOSFET的塑封料的壳温来监测MOSFET的温度，但这种存在一个很大缺点，就是温度检测不准确，误差很大，并只能检测到MOSFET的周围的环境温度，不能够检测到MOSFET的Tj(结温)温度，不能够很好反映MOSFET当前工作温升的情况；锂电保护板在多颗MOSFET并联使用的时候，因为使用的MOSFET是单颗，当几颗并联使用时，均流的效果不是很好，多颗MOSFET的动静态参数的一致性也差；单颗MOSFET本身存在一个问题就是抗静电能力差(ESD)，随着科技水平进步，工艺平台的提升，目前的MOSFET的抗静电能力得到大大提升，但还是远远达不到要求。
因此，如何提供一种锂电池保护电路、锂电池保护系统、锂电池保护模块封装结构及封装方法以解决现有技术中的上述问题实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种锂电池保护电路、锂电池保护系统、锂电池保护模块封装结构及封装方法，用于解决现有技术中锂电池保护板封装体积大、采集温度不准确、缺少ESD保护以及功率器件均流差、动静态参数不一致等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种锂电池保护电路，包括：
放电模块，具有放电控制端、第一连接端及第二连接端，所述放电控制端接收放电控制信号以控制所述放电模块的导通和关断，所述第一连接端作为第一外接端口；
充电模块，具有充电控制端、第三连接端及第四连接端，所述充电控制端接收充电控制信号以控制所述充电模块的导通和关断，所述第三连接端与所述放电模块的所述第二连接端相连接，所述第四连接端作为第二外接端口；以及
感温元件，所述感温元件设置于所述放电模块与所述充电模块之间，以采集所述放电模块及所述充电模块的结温。
可选地，所述放电模块包括至少两个并联设置的放电功率器件，所述放电功率器件包括第一NMOS管及第二NMOS管，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的源极相连接作为所述第一连接端，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的漏极相连接作为所述第二连接端，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的栅极相连接作为所述放电控制端，或者，所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的源极相连接作为所述第二连接端，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的漏极相连接作为所述第一连接端，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的栅极相连接作为所述放电控制端。
可选地，所述放电模块包括第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一NMOS管或所述第一PMOS管的栅极相连接，所述第二电阻的一端与所述第二NMOS管或所述第二PMOS管的栅极相连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连接作为所述放电控制端，和/或，所述锂电池保护电路包括第一稳压二极管，当所述放电功率器件包括第一NMOS管及第二NMOS管时，所述第一稳压二极管的阴极与所述放电控制端相连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述第一连接端相连接；当所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管时，所述第一稳压二极管的阴极与所述第二连接端相连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述放电控制端相连接。
可选地，所述充电模块包括至少两个并联设置的充电功率器件，所述充电功率器件包括第三NMOS管及第四NMOS管，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的源极相连接作为所述第四连接端，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的漏极相连接作为所述第三连接端，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的栅极相连接作为所述充电控制端，或者，所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的源极相连接作为所述第三连接端，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的漏极相连接作为所述第四连接端，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的栅极相连接作为所述充电控制端。
可选地，所述充电模块包括第三电阻及第四电阻，所述第三电阻的一端与所述第三NMOS管或所述第三PMOS管的栅极相连接，所述第四电阻的一端与所述第四NMOS管或所述第三PMOS管的栅极相连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的另一端相连接作为所述充电控制端，和/或，所述锂电池保护电路包括第二稳压二极管，当所述充电功率器件包括第三NMOS管及第四NMOS管，所述第二稳压二极管的阴极与所述充电控制端相连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述第四连接端相连接；当所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管时，所述第二稳压二极管的阴极与所述第三控制端相连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述充电控制端相连接。
可选地，所述感温元件包括热敏电阻。
本发明还提供一种锂电池保护系统，所述锂电池保护系统包括：
锂电池，具有电池正极及电池负极；
电池管理模块，具有电源端、接地端、第一输出端及第二输出端；以及
如上述方案中任意一项所述的锂电池保护电路，其中：
所述放电控制端与所述第一输出端相连接以接收所述电池管理模块发出的所述放电控制信号控制所述放电模块的导通和关断，所述充电控制端与所述第二输出端相连接以接收所述电池管理模块发出的所述充电控制信号控制所述充电模块的导通和关断，所述电池正极与所述电源端相连接，所述电池负极与所述接地端相连接，所述锂电池基于所述第一外接端口或所述第二外接端口与所述放电模块和所述充电模块串联设置形成充放电回路。
本发明还提供一种锂电池保护模块封装结构，所述封装结构包括：
基板；
放电模块及充电模块，所述放电模块包括至少两个并联设置的放电功率器件，所述充电模块包括至少两个并联设置的充电功率器件，所有所述放电功率器件及所有所述充电功率器件均包括裸晶粒，各所述放电功率器件及各所述充电功率器件均固定于所述基板上；
金属凸块、重新布线层及金属连接柱，所述金属凸块形成于各所述放电功率器件及各所述充电功率器件上并与各所述放电功率器件及各所述充电功率器件分别电连接，所述重新布线层形成于所述金属凸块上并与所述金属凸块电连接，所述金属连接柱形成于所述基板上并与所述重新布线层电连接，其中，各所述放电功率器件及各所述充电功率器件通过所述金属凸块、所述金属连接层以及所述金属连接柱与所述基板相连接；
感温元件，设置于所述放电功率器件和所述充电功率器件之间；以及
塑封层，所述塑封层形成于所述基板上，且所述塑封层将所述放电模块、所述充电模块以及所述感温元件同时包覆。
可选地，所述塑封层包括第一封装层及第二封装层，其中，所述第一封装层形成于所述基板上，将各所述放电功率器件、各所述充电功率器件、所述金属凸块以及所述金属连接柱包覆并显露所述金属凸块及所述金属连接柱的上表面，且所述重新布线层及所述感温元件形成于所述第一封装层表面，所述第二封装层形成于所述第一封装层上并将所述重新布线层及所述感温元件包覆。
可选地，所述感温元件包括热敏电阻；所述锂电池保护模块封装结构还包括焊盘及背面塑封层，所述焊盘形成于所述基板远离各功率器件的一侧，所述背面塑封层将所述焊盘包覆并显露所述焊盘的连接面。
可选地，所述放电模块具有放电控制端、第一连接端及第二连接端，所述放电控制端接收放电控制信号以控制所述放电模块的导通和关断，所述第一连接端作为第一外接端口，其中，所述放电功率器件包括第一NMOS管及第二NMOS管，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的源极相连接作为所述第一连接端，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的漏极相连接作为所述第二连接端，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的栅极相连接作为所述放电控制端，或者，所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的源极相连接作为所述第二连接端，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的漏极相连接作为所述第一连接端，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的栅极相连接作为所述放电控制端。
可选地，所述放电模块包括第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一NMOS管或所述第一PMOS管的栅极相连接，所述第二电阻的一端与所述第二NMOS管或所述第二PMOS管的栅极相连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连接作为所述放电控制端，和/或，所述放电模块包括第一稳压二极管，当所述放电功率器件包括第一NMOS管及第二NMOS管时，所述第一稳压二极管的阴极与所述放电控制端相连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述第一连接端相连接；当所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管时，所述第一稳压二极管的阴极与所述第二连接端相连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述放电控制端相连接。
可选地，所述充电模块具有充电控制端、第三连接端及第四连接端，所述充电控制端接收充电控制信号以控制所述充电模块的导通和关断，所述第三连接端与所述放电模块的所述第二连接端相连接，所述第四连接端作为第二外接端口，其中，所述充电功率器件包括第三NMOS管及第四NMOS管，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的源极相连接作为所述第四连接端，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的漏极相连接作为所述第三连接端，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的栅极相连接作为所述充电控制端，或者，所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的源极相连接作为所述第三连接端，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的漏极相连接作为所述第四连接端，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的栅极相连接作为所述充电控制端。
可选地，所述充电模块包括第三电阻及第四电阻，所述第三电阻的一端与所述第三NMOS管或所述第三PMOS管的栅极相连接，所述第四电阻的一端与所述第四NMOS管或所述第三PMOS管的栅极相连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的另一端相连接作为所述充电控制端，和/或，所述充电模块包括第二稳压二极管，当所述充电功率器件包括第三NMOS管及第四NMOS管，所述第二稳压二极管的阴极与所述充电控制端相连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述第四连接端相连接；当所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管时，所述第二稳压二极管的阴极与所述第三控制端相连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述充电控制端相连接。
可选地，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管、所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的源极、漏极和栅极分别通过所述金属凸块、所述重新布线层以及所述金属连接柱连接到所述基板以形成外部引脚；所述第一PMOS管、所述第二PMOS管、所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的源极、漏极和栅极分别通过所述金属凸块、所述重新布线层以及所述金属连接柱连接到所述基板以形成外部引脚。
另外，本发明还提供一种锂电池保护模块的封装方法，所述封装方法包括如下步骤：
提供基板；
于所述基板上固定放电模块及充电模块，所述放电模块包括至少两个并联设置的放电功率器件，所述充电模块包括至少两个并联设置的充电功率器件，所有所述放电功率器件及所有所述充电功率器件均包括裸晶粒，其中，将各所述放电功率器件及各所述充电功率器件固定于所述基板上；
于各功率器件上制备金属凸块，于所述基板上形成第一封装层，并于所述第一封装层中制备金属连接柱，且所述金属连接柱与所述基板相连接，其中，所述第一封装层将各所述放电功率器件、各所述充电功率器件、所述金属凸块以及所述金属连接柱包覆并显露所述金属凸块及所述金属连接柱的上表面；
于所述第一封装层上制备与所述金属凸块及所述金属连接柱电连接的重新布线层，各所述放电功率器件及各所述充电功率器件通过所述金属凸块、所述金属连接层以及所述金属连接柱与所述基板相连接；
于所述第一封装层上对应所述放电功率器件和所述充电功率器件之间放置感温元件；
于所述第一封装层上形成第二封装层，所述第二封装层将所述重新布线层及所述感温元件包覆。
如上所述，本发明的锂电池保护电路、锂电池保护系统、锂电池保护模块封装结构及封装方法，各所述功率器件选择为裸晶粒，可以减小封装体积，感温元件设置在充电模块及放电模块中间，采集裸晶粒的结温，提高温度采集的准确性，本发明的方案可以实现均流的效果好，动静态参数的一致性良好的效果，连接电阻，可以提高驱动能力，能够更好的实现均流及阻抗匹配，设置稳压二极管，可以对功率器件进行静电保护，防止器件被静电击穿受损。
附图说明
图1显示为本发明实施例一提供的锂电池保护电路的一种结构示意图。
图2显示为本发明实施例二提供的锂电池保护电路的另一中结构示意图。
图3显示为本发明实施例三提供的锂电池保护系统的示意图。
图4(a)-4(e)显示为本发明实施例四提供的锂电池保护模块封装过程的示意图。
图5显示为本发明实施例四提供的锂电池保护模块内部的电路结构及引脚定义图。
图6显示为本发明实施例四提供的锂电池保护模块封装成品示意图。
元件标号说明
10，20                  锂电池保护电路
100、400                放电模块
100a、400a              放电控制端
100b、400b              第一连接端
100c、400c              第二连接端
200、500                充电模块
200a、500a              充电控制端
200b、500b              第三连接端
200c、500c              第四连接端
300、600                感温元件
30                     锂电池
30a                    电池正极
30b                    电池负极
40                     电池管理模块
40a                    第一输出端
40b                    第二输出端
40c                    电源端
40d                    接地端
700                    焊盘
701                    基板
702a、702b              第二NMOS管、第二NMOS管
703                    金属凸块
704                    重新布线层
705                    金属连接柱
706a、706b              第二电阻、第四电阻
707                    感温元件
708a、708b              第一稳压二极管、第二稳压二极管
709                    焊盘
800                    第一封装层
801                    第二封装层
802                    塑封层
803                    背面封装层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一：
如图1所示，本发明提供一种锂电池保护电路10，所述锂电池保护电路10包括：放电模块100、充电模块200以及感温元件300，其中：
所述放电模块100具有放电控制端100a、第一连接端100b及第二连接端100c，所述放电控制端100a接收放电控制信号以控制所述放电模块100的导通和关断，所述第一连接端100b作为第一外接端口；
具体的，在一示例中，如图1所示，所述放电模块100包括至少两个并联设置的放电功率器件，所述放电功率器件包括第一NMOS管Q1及第二NMOS管Q2，所述第一NMOS管Q1及所述第二NMOS管Q2的源极相连接作为所述第一连接端(S)100b，所述第一NMOS管Q1及所述第二NMOS管Q2的漏极相连接作为所述第二连接端(D)100c，所述第一NMOS管Q1及所述第二NMOS管Q2的栅极相连接作为所述放电控制端(G)100a。其中，所述放电模块100中的所述放电功率器件可以是3个或者以上，在本示例中，还可以包括第三NMOS管至第NNMOS管，N为大于等于3的整数，多个所述功率器件并联设置，这里应注意的是，此处的第三NMOS管表示在该示例中两个NMOS管的基础上数量上的增加，应与后文在具体示例中提到的第三NNMOS管Q3进行区分，这里本领域技术人员可以理解的。
另外，所述充电模块200具有充电控制端200a、第三连接端200b及第四连接端200c，所述充电控制端接200a收充电控制信号以控制所述充电模块200的导通和关断，所述第三连接端200b与所述放电模块100的所述第二连接端100c相连接，所述第四连接端200c作为第二外接端口；
具体的，在一示例中，如图1所示，所述充电模块200包括至少两个并联设置的充电功率器件，所述充电功率器件包括第三NMOS管Q3及第四NMOS管Q4，所述第三NMOS管Q3及所述第四NMOS管Q4的源极相连接作为所述第四连接端(S1)200c，所述第三NMOS管Q3及所述第四NMOS管Q4的漏极相连接作为所述第三连接端(D)200b，所述第三NMOS管Q3及所述第四NMOS管Q4的栅极相连接作为所述充电控制端(G1)200a。其中，所述充电模块200中的所述放电功率器件可以是3个或者以上，在本示例中，还可以包括第三NMOS管至第NNMOS管，N为大于等于3的整数，多个所述功率器件并联设置。
具体的，在一示例中，所述放电模块100、所述充电模块200以及锂电池相互串联构成一充放电回路，在该示例中，锂电池的电池正极作为所述充放电回路的正极PCK+，所述放电模块100的所述第一连接端(S)100b与锂电池的电池负极相连接，所述充电模块200的所述第四连接端(S1)200c作为所述充放电回路的负极PCK-。需要说明的，所述充放电回路中各部分的排列顺序不限，能通过串联关系实现充、放电控制即可，不以本实施例为限。
此外，所述锂电池保护电路还包括感温元件300，所述感温元件300设置于所述放电模块100与所述充电模块200之间，以采集所述放电模块100及所述充电模块200的结温。可选地，所述感温元件300包括热敏电阻(NTC)。其中，本发明的方案中，将所述感温元件300设置在所述放电模块100及所述充电模块200之间，进一步，设置在所述放电模块100的放电功率器件与所述充电模块200的充电功率器件之间，使得感温元件300直接采集功率器件的温度，在一示例中，各所述功率器件均选择为MOSFET，所述感温元件300直接采集MOSFET的结温，能够更好的保护MOSFET，可选地，各所述功率器件选择为裸晶粒，此时各晶粒没有进行封装，一方面，可以使得本发明的封装结构体积减小，另外，所述感温元件，如所述热敏电阻，放在封装体的中间，放在所述充电模块及所述放电模块中间，也就是放在充电和放电MOSFET管的中间，电气特性是直接将NTC电阻通过重新布线层连接到焊盘，直接采集裸晶粒的结温(Tj)，向外部传输数据，以采集各功率器件的结温，各功率器件的温度直接辐射到所述感温元件上，在封装体内部，感温元件离各功率器件的距离很近，感温元件采集的温度相当于结温，感温元件和功率器件之间的热容很小，也就是感温元件附近的温度近似等于功率器件的结温，从而提高温度采集的准确性，本发明的方案可以采集结温，能够很好反映MOSFET当前工作温升的情况。
另外，在一可选示例中，所述裸晶粒选自于同一晶圆上相邻的晶粒，即所述放电功率器件及所述充电功率器件均选自于同一晶圆，且选自于同时切割下来的相邻的晶粒(die)，具体作为充电功率器件或放电功率器件可以依据实际布局等进行选择，一方面，上述选择的裸晶粒之间动静态参数等一致性良好，另一方面，封装过程中无需作为单独的封装晶粒进行封装，各放电功率器件及充电功率器件一起集中在同一封装体中，均流的效果好，动静态参数的一致性良好。
作为示例，如图1所示，所述放电模块100还包括第一电阻R1及第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端与所述第一NMOS管Q1的栅极相连接，所述第二电阻R2的一端与所述第二NMOS管Q2的栅极相连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第二电阻R2的另一端相连接作为所述放电控制端(G)100a。该示例中，在所述放电模块的每一主路的所述放电功率器件中串联电阻元件，即所述第一电阻R1及所述第二电阻R2，以所述第一NMOS管Q1支路上的第一电阻R1为例，所述第一电阻R1的一端与所述第一NMOS管Q1的栅极相连接，所述第一电阻R1的另一端作为所述放电控制端(G)100a，接收放电控制信号以控制所述放电模块100的导通和关断。同理，如图1所示，所述充电模块200还包括第三电阻R3及第四电阻R4，所述第三电阻R3的一端与所述第三NMOS管Q3的栅极相连接，所述第四电阻R4的一端与所述第四NMOS管Q4的栅极相连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第四电阻R4的另一端相连接作为所述充电控制端(G1)200a。该示例中，在所述充电模块的每一主路的所述充电功率器件中串联电阻元件，即所述第三电阻R3及所述第四电阻R4，以所述第三NMOS管Q3支路上的第三电阻R3为例，所述第三电阻R3的一端与所述第三NMOS管Q3的栅极相连接，所述第三电阻R3的另一端作为所述充电控制端(G1)200a，接收充电控制信号以控制所述充电模块200的导通和关断。其中，Gate端(如所述第一NMOS管Q1的栅极或所述第三NMOS管Q3的栅极)串接的电阻(如所述第一电阻R1或所述第三电阻R3)可以提高驱动能力，能够更好的实现均流及阻抗匹配，当锂电保护板发生短路保护时，MOSFET快速关断，如果此时Gate端到控制端PCB走线较长时，Gate端到控制端的电感也就越大，信号又必须快速关断，电感上的电流不能突变，即电感两端电压发生变化，Gate端的电压就很容易产生振荡，很容易引起MOSFET的Vds两端电压发生振荡；当串接一个合适的电阻，增加阻尼系数，就会减小振荡或者不振荡(在锂电保护板的电路中，MOSFET都是常开和常断的，不容易产生振荡，串接一个电阻是为了曾加阻尼系数，更好的保证Gate端工作在零阻尼和过阻尼的状态下，这样MOSFET在大多数情况下就不容易发生振荡或者不发生振荡)，从而可以减轻造成MOSFET易损坏或炸管的风险，其中：
Gate端串接电阻根据简化公式：
Cgs表示MOSFET的输入电容；Rg表示MOSFET的输入阻抗；L为PCB走线的感量；
L为PCB走线电感，根据他人经验其值为直走线1nH/mm，考虑其他走线因素，取
L＝Length+10(nH)，其中Length单位取mm。
串接一个小电阻增大Rg，满足上述公式，使其工作在欠阻力和零阻力状态下；根据经验取值Rg的范围是1Ω-100Ω，有利于防止开启时间过长或者开启不了MOSFET；因为是在封装体内，为了兼容性更强，一般串接1Ω-30Ω；
作为示例，如图1所示，所述放电模块100还包括第一稳压二极管ZD1，当所述放电功率器件包括第一NMOS管Q1及第二NMOS管Q2时，所述第一稳压二极管ZD1的阴极与所述放电控制端(G)100a相连接，所述第一稳压二极管ZD1的阳极与所述第一连接端(S)100b相连接，即所述第一稳压二极管ZD1的阳极与第一NMOS管Q1及第二NMOS管Q2的源极相连接，也即所述第一稳压二极管ZD1与所述放电模块中每一支路的放电功率器件并联设置。同理，所述充电模块200还包括第二稳压二极管ZD2，当所述充电功率器件包括第三NMOS管Q3及第四NMOS管Q4，所述第二稳压二极管ZD2的阴极与所述充电控制端(G1)200a相连接，所述第二稳压二极管ZD2的阳极与所述第四连接端(S2)相连接，即所述第二稳压二极管ZD2的阳极与第三NMOS管Q3及第四NMOS管Q4的源极相连接，也即所述第二稳压二极管ZD2与所述充电模块中每一支路的充电功率器件并联设置。在一示例中，所述稳压二极管可以选择为齐纳二极管，齐纳二极管并联在Discharge(放电)和charger(充电)MOSFET的Gate和Source之间，起到ESD保护，原理是当Gate端来一个高电压，齐纳二极管反向击穿保护MOSFET，即VgsVoltage>Zener Voltage，栅端电压高于齐纳二极管的反向击穿电压时，齐纳二极管开始工作并保护MOSFET管，将栅端电压稳在齐纳二极管的反向击穿电压值；产生ESD保护是当Gate端有静电产生时，通过齐纳二极管来对泄放ESD能量，并将Gate端电压稳在齐纳二极管的反向击穿电压值，从而起到保护MOSFET的作用，当没有齐纳二极管，就需要靠MOSFET本身来承受ESD的能量，容易发生损坏。
实施例二：
如图2所示，本发明提供一种锂电池保护电路20，本实施例二与实施例一的不同之处在于，本实施例的各所述放电功率器件及所述充电功率器件均选择为PMOS管，采用PMOS管作为充、放电开关，电路连接存在不同，其他可参与实施例一的描述，在此不再赘述。其中，所述锂电池保护电路20包括：放电模块400、充电模块500以及感温元件600。
所述放电模块400具有放电控制端400a、第一连接端400b及第二连接端400c，所述放电控制端400a接收放电控制信号以控制所述放电模块400的导通和关断，所述第一连接端400b作为第一外接端口；
具体的，如图2所示，所述放电功率器件包括第一PMOS管Q11及第二PMOS管Q12，所述第一PMOS管Q11及所述第二PMOS管Q12的源极相连接作为所述第二连接端(S11)400c，所述第一PMOS管Q2及所述第二PMOS管Q12的漏极相连接作为所述第一连接端(D11)400b，所述第一PMOS管Q11及所述第二PMOS管Q12的栅极相连接作为所述放电控制端(G11)400a。
所述充电模块500具有充电控制端500a、第三连接端500b及第四连接端500c，所述充电控制端接500a收充电控制信号以控制所述充电模块500的导通和关断，所述第三连接端500b与所述放电模块400的所述第二连接端400c相连接，所述第四连接端500c作为第二外接端口；
具体的，如图2所示，所述充电功率器件包括第三PMOS管Q13及第四PMOS管Q14，所述第三PMOS管Q13及所述第四PMOS管Q14的源极相连接作为所述第三连接端(S11)500b，所述第三PMOS管Q13及所述第四PMOS管Q14的漏极相连接作为所述第四连接端(D12)500c，所述第三PMOS管Q13及所述第四PMOS管Q14的栅极相连接作为所述充电控制端(G12)500a。
此外，所述锂电池保护电路还包括感温元件600，所述感温元件600设置于所述放电模块400与所述充电模块500之间，以采集所述放电模块400及所述充电模块500的温度。可选地，所述感温元件600包括热敏电阻(NTC)。
具体的，在一示例中，所述放电模块400、所述充电模块500以及锂电池相互串联构成一充放电回路，在该示例中，锂电池的电池正极作为所述充放电回路的正极PCK+，所述充电模块500的所述第四连接端(D12)500c与锂电池的电池负极相连接，所述放电模块400的所述第一连接端(D11)400b作为所述充放电回路的负极PCK-。需要说明的，所述充放电回路中各部分的排列顺序不限，能通过串联关系实现充、放电控制即可，不以本实施例为限。
作为示例，所述放电模块400还包括第一电阻R11及第二电阻R12，所述第一电阻R11的一端与所述第一PMOS管Q11的栅极相连接，所述第二电阻R12的一端与所述第二PMOS管Q12的栅极相连接，所述第一电阻R11的另一端与所述第二电阻R12的另一端相连接作为所述放电控制端(G11)400a。
同理，作为示例，所述充电模块500还包括第三电阻R13及第四电阻R14，所述第三电阻R3的一端与所述第三PMOS管Q13的栅极相连接，所述第四电阻R14的一端所述第三PMOS管Q2的栅极相连接，所述第三电阻R13的另一端与所述第四电阻R14的另一端相连接作为所述充电控制端(G12)500a。
作为示例，所述放电模块400还包括第一稳压二极管ZD11，当所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管时，所述第一稳压二极管ZD11的阴极与所述第二连接端(S11)400c相连接，所述第一稳压二极管ZD11的阳极与所述放电控制端(G11)400a相连接。
同理，作为示例，所述充电模块500还包括第二稳压二极管ZD12，当所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管时，所述第二稳压二极管ZD12的阴极与所述第三控制端(S11)500b相连接，所述第二稳压二极管ZD12的阳极与所述充电控制端(G12)500a相连接。
实施例三：
如图3所示，本发明还提供一种锂电池保护系统，所述锂电池保护系统包括：
锂电池30，具有电池正极30a及电池负极30b；
电池管理模块40，具有电源端40c、接地端40d、第一输出端40a及第二输出端40b；所述电池管理模块40可采用现有的锂电池保护IC；以及
如上述方案中任意一项所述的锂电池保护电路，
其中，图3中以所述放电功率器件及所述充电功率器件均选择为NMOSFET器件为例进行说明：所述放电控制端100a与所述第一输出端40a相连接以接收所述电池管理模块40发出的所述放电控制信号控制所述放电模块100的导通和关断，所述充电控制端200a与所述第二输出端40b相连接以接收所述电池管理模块40发出的所述充电控制信号控制所述充电模块200的导通和关断，所述电池正极与所述电源端40c相连接，所述电池负极与所述接地端40b相连接，所述锂电池基于所述第一外接端口或所述第二外接端口与所述放电模块和所述充电模块串联设置形成充放电回路。
其中，当所述放电功率器件和所述充电功率器件均选择为NMOSFET时，所述放电模块100、所述充电模块200以及锂电池相互串联构成一充放电回路，在该示例中，锂电池的电池正极作为所述充放电回路的正极PCK+，所述放电模块100的所述第一连接端(S)100b与锂电池的电池负极相连接，所述充电模块200的所述第四连接端(S1)200c作为所述充放电回路的负极PCK-。需要说明的，所述充放电回路中各部分的排列顺序不限，能通过串联关系实现充、放电控制即可，不以本实施例为限。
当所述放电功率器件和所述充电功率器件均选择为PMOSFET时，所述放电模块400、所述充电模块500以及锂电池相互串联构成一充放电回路，在该示例中，锂电池的电池正极作为所述充放电回路的正极PCK+，所述充电模块500的所述第四连接端(D1)500c与锂电池的电池负极相连接，所述放电模块400的所述第一连接端(D2)400b作为所述充放电回路的负极PCK-。需要说明的，所述充放电回路中各部分的排列顺序不限，能通过串联关系实现充、放电控制即可，不以本实施例为限。
对于本发明的工作原理，通过IC(所述电池管理模块)控制锂电保护模块(所述锂电池保护电路)中充放电MOSFET的导通情况，正常工作时，IC控制充放电MOSFET均处于导通状态；电池电压欠压时，IC控制放电MOSFET截止，充电MOSFET导通；电池满电时，IC控制充电MOSFET关闭，放电MOSFET打开；锂电保护模块工作温度高时，IC控制关闭充放电MOSFET；锂电保护模块工作温度过低时，IC控制关闭充放电MOSFET。
实施例四：
如图4-6所示，本发明还提供一种锂电池保护模块封装结构，所述封装结构包括：基板701、放电模块、充电模块、金属凸块703、重新布线层704、金属连接柱705、感温元件707以及塑封层802，其中：所述放电模块、所述充电模块以及所述感温元件可以为实施例或实施例二中任意一项所述的放电模块，此处不再赘述。
作为示例，所述放电模块具有放电控制端、第一连接端及第二连接端，所述放电控制端接收放电控制信号以控制所述放电模块的导通和关断，所述第一连接端作为第一外接端口，其中，所述放电功率器件包括第一NMOS管及第二NMOS管，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的源极相连接作为所述第一连接端，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的漏极相连接作为所述第二连接端，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的栅极相连接作为所述放电控制端，或者，所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的源极相连接作为所述第二连接端，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的漏极相连接作为所述第一连接端，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的栅极相连接作为所述放电控制端。
作为示例，所述充电模块具有充电控制端、第三连接端及第四连接端，所述充电控制端接收充电控制信号以控制所述充电模块的导通和关断，所述第三连接端与所述放电模块的所述第二连接端相连接，所述第四连接端作为第二外接端口，其中，所述充电功率器件包括第三NMOS管及第四NMOS管，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的源极相连接作为所述第四连接端，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的漏极相连接作为所述第三连接端，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的栅极相连接作为所述充电控制端，或者，所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的源极相连接作为所述第三连接端，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的漏极相连接作为所述第四连接端，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的栅极相连接作为所述充电控制端。
作为示例，所述放电模块包括第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一NMOS管或所述第一PMOS管的栅极相连接，所述第二电阻的一端与所述第二NMOS管或所述第二PMOS管的栅极相连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连接作为所述放电控制端，和/或，所述放电模块包括第一稳压二极管，当所述放电功率器件包括第一NMOS管及第二NMOS管时，所述第一稳压二极管的阴极与所述放电控制端相连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述第一连接端相连接；当所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管时，所述第一稳压二极管的阴极与所述第二连接端相连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述放电控制端相连接。
作为示例，所述充电模块包括第三电阻及第四电阻，所述第三电阻的一端与所述第三NMOS管或所述第三PMOS管的栅极相连接，所述第四电阻的一端与所述第四NMOS管或所述第三PMOS管的栅极相连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的另一端相连接作为所述充电控制端，和/或，所述充电模块包括第二稳压二极管，当所述充电功率器件包括第三NMOS管及第四NMOS管，所述第二稳压二极管的阴极与所述充电控制端相连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述第四连接端相连接；当所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管时，所述第二稳压二极管的阴极与所述第三控制端相连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述充电控制端相连接。
对于本发明的所述封装结构，参见图4-6所示，其中，所述基板701可以选择为铜基板，但并不局限于此，所述基板701后续用于依据实际需求腐蚀，以作为与外界连接的外部引脚。
所述放电模块包括至少两个并联设置的放电功率器件，所述充电模块包括至少两个并联设置的充电功率器件，所述放电功率器件及所述充电功率器件均包括裸晶粒，且所述放电功率器件及所述充电功率器件固定于所述基板701上，其中，如图4(b)所示，示出一充电功率器件和一放电功率器件固定于所述基板上，在一可选示例中，各所述功率器件通过导电胶或者银浆等其他导电材料固定在基板701上。
另外，所述金属凸块703形成于所述放电模块及所述充电模块上，所述金属凸块703与各所述放电功率器件及各所述充电功率器件分别电连接，所述重新布线层704形成于所述金属凸块703上并于所述金属凸块703电连接，所述金属连接柱705形成于所述基板700上并与所述重新布线层704电连接，其中，各所述放电功率器件及各所述充电功率器件通过所述金属凸块703、所述重新布线层704以及所述金属连接柱705与所述基板701相连接，即将各功率器件引入至所述基板701上需要的位置。
其中，所述金属凸块703可以是通过制球工艺(bump)得到的连接球，所述重新布线层704可以是基于重新布线(RDL)技术制备的材料层，在一示例中，其包括叠置的金属连线层及绝缘介质层，所述金属连接层之间通过形成于绝缘介质层中的金属连接柱实现电连接，具体材料层的层数以及具体的电连接关系可以依据实际需求进行设置，其中的金属连线层可以是铜材料层，其中的绝缘介质层可以是氧化硅层，所述金属连接柱705可以是铜柱。
所述感温元件707设置于所述放电模块和所述充电模块之间，在一示例中，所述感温元件707包括热敏电阻，也即，所述感温元件707放置于所述充电模块的所述充电功率器件及所述放电模块的所述放电功率器件之间，以采集各功率器件的结温，各功率器件的温度直接辐射到所述感温元件上，在封装体内部，感温元件离各功率器件的距离很近，感温元件采集的温度相当于结温，感温元件和功率器件之间的热容很小，也就是感温元件附近的温度近似等于功率器件的结温，从而提高温度采集的准确性。
另外，所述封装结构还包括塑封层802，所述塑封层802设置于所述基板701上，并将所述放电模块、所述充电模块及所述感温元件同时包围，即将各模块同时进行封装，在一示例中，可以等待塑封料冷却后，进行切割，将整个封装的形式切割出来，然后将基板腐蚀成需要的焊盘，把焊盘进行打磨抛光，以此来得到成品，成品图示例可参见图6所示，其中，所述塑封层802的材料包括但不限于环氧树脂等。
在一示例中，所述塑封层802包括第一封装层800及第二封装层801，其材料均包括但不限于环氧树脂，其中，所述第一封装层800形成在所述金属凸块703及各功率器件的周围将其塑封，同时，所述第一封装层800还显露所述金属凸块703的连接面，可以是其上表面，从而实现所述金属凸块703与后续形成的所述重新布线层704的电连接，另外，所述金属连接柱705也形成在所述第一封装层800中，并贯穿其上下表面，以实现所述金属连接柱与所述重新布线层和所述基板的电连接。该示例中，所述第二封装层801形成于所述第一封装层800上，所述第二封装层801封装所述感温元件707，从而所述第一封装层800和所述第二封装层801共同将功率器件、感温元件进行塑封。在另外示例中，所述感温元件707设置在所述第一封装层800的上表面，这里，所述感温元件707设置于充电功率器件和放电功率器件之间并非是严格意义上的中间，不应过分限制本发明的保护范围，其在上下方向上可以形成位移，当然，在其他的示例中，所述感温元件707还可以设置在所述第一封装层800中，且与各功率器件位于同一水平面上。
另外，在一示例中，当所述放电模块包括第一电阻、第二电阻时，所述充电模块包括第三电阻、第四电阻时，各电阻设置于所述第一封装层800的上表面，可以通过焊接或粘贴的方式固定，在另一可选示例中，当所述放电模块包括所述第一稳压二极管时，所述充电模块包括第二稳压二极管时，所述第一稳压二极管设置在所述第一封装层800上，进一步，所述第一稳压二极管及所述第二稳压二极管的一端与功率器件通过所述重新布线层与功率器件电连接，另一端设置在对应的电阻上，可以是焊接或者粘贴的方式进行固定。所述第二封装层801将各个电阻、稳压二极管进行同时封装。
作为示例，所述封装结构还包括背面塑封层803以及焊盘709，其中，所述基板701正面的封装结构封装好之后，可以对所述基板的背面进行腐蚀，以形成需要的外部引脚，进一步，可以在对应的位置形成所述焊盘709，所述焊盘实现将基板上的封装结构与PCB板的电连接，形成所述焊盘之后还可以通过所述背面塑封层803封装所述焊盘，并显露焊盘的与外界进行电连接的连接面，其中，所述背面塑封层的材料包括但不限于环氧树脂。
在一示例中，如图4-6所示，其中，图5中以各功率器件选择为NMOS进行示例，作为示例，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管、所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的源极通过制球工艺(bump，所述金属凸块703)、所述重新布线层704以及所述金属连接柱705连接到所述基板701，以在后续形成外部引脚，其具体连接到所述基板701上的位置可以依据实际需求进行选择，即内部MOSFET的Source端通过制球(bump)的工艺连接到顶层的铜箔，使用工艺是RDL(重布线层技术)，再通过铜柱的形式连接到后续的外部引脚，源极引出方式可参见图5中的1S、2S、3S、4S、S113、S114、S115、S116所示，多S极设置可以有利于保证锂电保护模块的通流能力，其中，重新布线(RDL)是将原来设计的IC线路接点位置(I/O pad)，通过晶圆级金属布线制程和凸块制程改变其接点位置，使IC能适用于不同的封装形式。可改变线路I/O原有的设计，增加原有设计的附加价值；可加大I/O的间距，提供较大的凸块面积，降低基板与元件间的应力，增加元件的可靠性；取代部分IC线路设计，加速IC开发时间。
作为示例，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管、所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的漏极通过制球工艺(bump，所述金属凸块703)、所述重新布线层704以及所述金属连接柱705连接到所述基板701，以在后续形成外部引脚，其具体连接到所述基板701上的位置可以依据实际需求进行选择，其中，漏极引出方式参见图5中的5D、6D、7D、8D、9D、10D、11D、10D、18D、21D所示，多D极设置有利于保证锂电保护模块的散热；
作为示例，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管、所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的栅极通过制球工艺(bump，所述金属凸块703)、所述重新布线层704以及所述金属连接柱705连接到所述基板701，以在后续形成外部引脚，其具体连接到所述基板701上的位置可以依据实际需求进行选择，另外，功率器件的栅极还可以通过重新布线层实现与电阻(如所述第一电阻、所述第二电阻)之间的电连接，栅极引出方式参见图5中的22G、17G1所示。
同理，可选地，所述第一PMOS管、所述第二PMOS管、所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的漏极、源极、栅极通过所述金属凸块、所述重新布线层以及所述金属连接柱连接到所述基板以形成外部引脚；可选地，所述第一PMOS管、所述第二PMOS管、所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的漏极、源极、栅极通过所述金属凸块、所述重新布线层以及所述金属连接柱连接到所述基板以形成外部引脚。
另外，参见实施例一及实施例二所述，所述放电模块包括第一稳压二极管，所述充电模块包括第二稳压二极管，以NMOSFET功率器件的电路为例，图4及图5示出了其连接方式，所述第一稳压二极管708a用重新布线技术在稳压二极管的阴极端连接到电阻一端，另外，图4中，显示所述第二NMOS管702a、所述第四NMOS管702b、所述第二稳压二极管708b、所述第二电阻706a、所述第二电阻706b以及塑封层802，在一示例中，将各充电功率器件、各放电功率器件、所述放电模块中的所述第一电阻、所述第二电阻、所述第一稳压二极管以及所述充电模块中的所述第二电阻、第三电阻、第二稳压二极管均封装在所述塑封层802中，即在一个封装体中实现上述部件的封装。另外，对应的封装结构可以参阅图6所示，封装形式可以为DFN。
另外，如图4(a)-图4(e)所示，本发明还提供一种锂电池保护模块的封装方法，本实施例提供的封装结构优选采用该封装方法进行封装，当然也可以采用其他封装方法封装得到，以NMOSFET功率器件的电路为例，其中，如图4(a)所示，提供一基板701，接着，如图4(b)所示，在所述基板701上固定充电模块的充电功率器件及放电模块的放电功率器件，图中示出所述第二NMOS管702a、所述第四NMOS管702b，并在各功率器件上制备金属凸块703，然后在基板701上形成第一封装层800，在所述第一封装层800中打孔形成金属连接柱705，打磨露出金属凸块的上表面，然后，如图4(c)所示，形成重新布线层704，所述重新布线层704与所述金属凸块703及所述金属连接柱705均电连接，接着，如图4(d)所示，放置电阻(如图中的所述第二电阻706a和第四电阻706b)、感温元件、稳压二极管(如图中的第一稳压管708a和第二稳压管708b)，且上述元件的放置顺序可以依据实际进行选择，在一示例中，可以是所述重新布线层704制备完成后，再连接电阻和稳压二极管，可以是所述重新布线层704制备好之后，再焊接或粘贴电阻，电阻焊接好之后再焊接或粘贴稳压二极管，再进行塑封形成第二封装层801，另外，各材料层之间还可以通过绝缘层进行隔离，如第二电阻706a与其下方的所述基板701之间可以通过绝缘层相隔离，另外，图4(a)-图4(e)仅示出了各元件的截面示意图，图中并不完全代表各元件的前后关系，可以结合图5进行参考，这里本领域技术人员可以理解的，在此不再赘述。
作为示例，如图4(e)所示，还包括形成背面塑封层803以及焊盘709的步骤，其中，所述基板701正面的封装结构封装好之后，可以对所述基板的背面进行腐蚀，以形成需要的外部引脚，进一步，可以在对应的位置形成所述焊盘709，所述焊盘实现将基板上的封装结构与PCB板的电连接，形成所述焊盘之后还可以通过所述背面塑封层803封装所述焊盘，并显露焊盘的与外界进行电连接的连接面，其中，所述背面塑封层的材料包括但不限于环氧树脂。
作为示例，所述感温元件包括热敏电阻，所述热敏电阻布置于并联的所述放电功率器件及并联的所述放电功率器件之间，如图5中的NTC1及NTC2所示。
其中，在一示例中，各所述功率器件均选择为MOSFET，所述感温元件300直接采集MOSFET的结温，能够更好的保护MOSFET，可选地，各所述功率器件选择为裸晶粒，此时各晶粒没有进行封装，一方面，可以使得本发明的封装结构体积减小，另外，所述感温元件，如所述热敏电阻，放在封装体的中间，放在所述充电模块及所述放电模块中间，也就是放在充电和放电MOSFET管的中间，电气特性是直接将NTC电阻通过铜丝连接到焊盘，直接采集裸晶粒的结温(Tj)，向外部传输数据，无需通过裸晶粒(如MOSFET)的塑封料的壳温(封装体的温度)来辐射到NTC上，引起NTC的阻值变化来达到监测MOSFET的温度，壳温辐射存在一个很大缺点，就是温度检测不准确，误差很大，并只能检测到MOSFET的周围的环境温度，不能够检测到MOSFET的Tj(结温)温度，不能够很好反映MOSFET当前工作温升的情况，本发明的方案可以采集结温，能够很好反映MOSFET当前工作温升的情况。
另外，在一可选示例中，所述裸晶粒选自于同一晶圆上相邻的晶粒，即所述放电功率器件及所述充电功率器件均选自于同一晶圆，且选自于同时切割下来的相邻的晶粒(die)，具体作为充电功率器件或放电功率器件可以依据实际布局等进行选择，一方面，上述选择的裸晶粒之间动静态参数等一致性良好，另一方面，封装过程中无需作为单独的封装晶粒进行封装，各放电功率器件及充电功率器件一起集中在同一封装体中，均流的效果好，动静态参数的一致性良好。
综上所述，本发明的锂电池保护电路、锂电池保护系统、锂电池保护模块封装结构及封装方法，各所述功率器件选择为裸晶粒，可以减小封装体积，感温元件设置在充电模块及放电模块中间，采集裸晶粒的结温，提高温度采集的准确性，本发明的方案可以实现均流的效果好，动静态参数的一致性良好的效果，连接电阻，可以提高驱动能力，能够更好的实现均流及阻抗匹配，设置稳压二极管，可以对功率器件进行静电保护，防止器件被静电击穿受损。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种锂电池保护电路，其特征在于，所述锂电池保护电路包括：
放电模块，具有放电控制端、第一连接端及第二连接端，所述放电控制端接收放电控制信号以控制所述放电模块的导通和关断，所述第一连接端作为第一外接端口；
充电模块，具有充电控制端、第三连接端及第四连接端，所述充电控制端接收充电控制信号以控制所述充电模块的导通和关断，所述第三连接端与所述放电模块的所述第二连接端相连接，所述第四连接端作为第二外接端口；以及
感温元件，所述感温元件设置于所述放电模块与所述充电模块之间，以采集所述放电模块及所述充电模块的结温；
其中，所述放电模块包括至少两个并联设置的放电功率器件，所述充电模块包括至少两个并联设置的充电功率器件，所有所述放电功率器件及所有所述充电功率器件均包括裸晶粒。
2.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述放电功率器件包括第一NMOS管及第二NMOS管，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的源极相连接作为所述第一连接端，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的漏极相连接作为所述第二连接端，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的栅极相连接作为所述放电控制端，或者，所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的源极相连接作为所述第二连接端，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的漏极相连接作为所述第一连接端，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的栅极相连接作为所述放电控制端。
3.根据权利要求2所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述放电模块包括第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一NMOS管或所述第一PMOS管的栅极相连接，所述第二电阻的一端与所述第二NMOS管或所述第二PMOS管的栅极相连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连接作为所述放电控制端，和/或，所述放电模块包括第一稳压二极管，当所述放电功率器件包括第一NMOS管及第二NMOS管时，所述第一稳压二极管的阴极与所述放电控制端相连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述第一连接端相连接；当所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管时，所述第一稳压二极管的阴极与所述第二连接端相连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述放电控制端相连接。
4.根据权利要求1所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述充电功率器件包括第三NMOS管及第四NMOS管，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的源极相连接作为所述第四连接端，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的漏极相连接作为所述第三连接端，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的栅极相连接作为所述充电控制端，或者，所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的源极相连接作为所述第三连接端，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的漏极相连接作为所述第四连接端，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的栅极相连接作为所述充电控制端。
5.根据权利要求4所述的锂电池保护电路，其特征在于，所述充电模块包括第三电阻及第四电阻，所述第三电阻的一端与所述第三NMOS管或所述第三PMOS管的栅极相连接，所述第四电阻的一端与所述第四NMOS管或所述第三PMOS管的栅极相连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的另一端相连接作为所述充电控制端，和/或，所述充电模块包括第二稳压二极管，当所述充电功率器件包括第三NMOS管及第四NMOS管，所述第二稳压二极管的阴极与所述充电控制端相连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述第四连接端相连接；当所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管时，所述第二稳压二极管的阴极与所述第三连接端相连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述充电控制端相连接。
6.一种锂电池保护系统，其特征在于，所述锂电池保护系统包括：
锂电池，具有电池正极及电池负极；
电池管理模块，具有电源端、接地端、第一输出端及第二输出端；以及
如权利要求1-5中任意一项所述的锂电池保护电路，其中：
所述放电控制端与所述第一输出端相连接以接收所述电池管理模块发出的所述放电控制信号控制所述放电模块的导通和关断，所述充电控制端与所述第二输出端相连接以接收所述电池管理模块发出的所述充电控制信号控制所述充电模块的导通和关断，所述电池正极与所述电源端相连接，所述电池负极与所述接地端相连接，所述锂电池基于所述第一外接端口或所述第二外接端口与所述放电模块和所述充电模块串联设置形成充放电回路。
7.一种锂电池保护模块封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：
基板；
放电模块及充电模块，所述放电模块包括至少两个并联设置的放电功率器件，所述充电模块包括至少两个并联设置的充电功率器件，所有所述放电功率器件及所有所述充电功率器件均包括裸晶粒，各所述放电功率器件及各所述充电功率器件均固定于所述基板上；
金属凸块、重新布线层及金属连接柱，所述金属凸块形成于各所述放电功率器件及各所述充电功率器件上并与各所述放电功率器件及各所述充电功率器件分别电连接，所述重新布线层形成于所述金属凸块上并与所述金属凸块电连接，所述金属连接柱形成于所述基板上并与所述重新布线层电连接，其中，各所述放电功率器件及各所述充电功率器件通过所述金属凸块、金属连接层以及所述金属连接柱与所述基板相连接；
感温元件，设置于所述放电功率器件和所述充电功率器件之间；以及
塑封层，所述塑封层形成于所述基板上，且所述塑封层将所述放电模块、所述充电模块以及所述感温元件同时包覆。
8.根据权利要求7所述的锂电池保护模块封装结构，其特征在于，所述塑封层包括第一封装层及第二封装层，其中，所述第一封装层形成于所述基板上，将各所述放电功率器件、各所述充电功率器件、所述金属凸块以及所述金属连接柱包覆并显露所述金属凸块及所述金属连接柱的上表面，且所述重新布线层及所述感温元件形成于所述第一封装层表面，所述第二封装层形成于所述第一封装层上并将所述重新布线层及所述感温元件包覆。
9.根据权利要求7所述的锂电池保护模块封装结构，其特征在于，所述感温元件包括热敏电阻；所述锂电池保护模块封装结构还包括焊盘及背面塑封层，所述焊盘形成于所述基板远离各功率器件的一侧，所述背面塑封层将所述焊盘包覆并显露所述焊盘的连接面。
10.根据权利要求7所述的锂电池保护模块封装结构，其特征在于，所述放电模块具有放电控制端、第一连接端及第二连接端，所述放电控制端接收放电控制信号以控制所述放电模块的导通和关断，所述第一连接端作为第一外接端口，其中，所述放电功率器件包括第一NMOS管及第二NMOS管，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的源极相连接作为所述第一连接端，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的漏极相连接作为所述第二连接端，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的栅极相连接作为所述放电控制端，或者，所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的源极相连接作为所述第二连接端，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的漏极相连接作为所述第一连接端，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的栅极相连接作为所述放电控制端。
11.根据权利要求10所述的锂电池保护模块封装结构，其特征在于，所述放电模块包括第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一NMOS管或所述第一PMOS管的栅极相连接，所述第二电阻的一端与所述第二NMOS管或所述第二PMOS管的栅极相连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连接作为所述放电控制端，和/或，所述放电模块包括第一稳压二极管，当所述放电功率器件包括第一NMOS管及第二NMOS管时，所述第一稳压二极管的阴极与所述放电控制端相连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述第一连接端相连接；当所述放电功率器件包括第一PMOS管及第二PMOS管时，所述第一稳压二极管的阴极与所述第二连接端相连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述放电控制端相连接。
12.根据权利要求10所述的锂电池保护模块封装结构，其特征在于，所述充电模块具有充电控制端、第三连接端及第四连接端，所述充电控制端接收充电控制信号以控制所述充电模块的导通和关断，所述第三连接端与所述放电模块的所述第二连接端相连接，所述第四连接端作为第二外接端口，其中，所述充电功率器件包括第三NMOS管及第四NMOS管，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的源极相连接作为所述第四连接端，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的漏极相连接作为所述第三连接端，所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的栅极相连接作为所述充电控制端，或者，所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的源极相连接作为所述第三连接端，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的漏极相连接作为所述第四连接端，所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的栅极相连接作为所述充电控制端。
13.根据权利要求12所述的锂电池保护模块封装结构，其特征在于，所述充电模块包括第三电阻及第四电阻，所述第三电阻的一端与所述第三NMOS管或所述第三PMOS管的栅极相连接，所述第四电阻的一端与所述第四NMOS管或所述第三PMOS管的栅极相连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的另一端相连接作为所述充电控制端，和/或，所述充电模块包括第二稳压二极管，当所述充电功率器件包括第三NMOS管及第四NMOS管，所述第二稳压二极管的阴极与所述充电控制端相连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述第四连接端相连接；当所述充电功率器件包括第三PMOS管及第四PMOS管时，所述第二稳压二极管的阴极与所述第三连接端相连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述充电控制端相连接。
14.根据权利要求12-13中任意一项所述的锂电池保护模块封装结构，其特征在于，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管、所述第三NMOS管及所述第四NMOS管的源极、漏极和栅极分别通过所述金属凸块、所述重新布线层以及所述金属连接柱连接到所述基板以形成外部引脚；所述第一PMOS管、所述第二PMOS管、所述第三PMOS管及所述第四PMOS管的源极、漏极和栅极分别通过所述金属凸块、所述重新布线层以及所述金属连接柱连接到所述基板以形成外部引脚。
15.一种锂电池保护模块的封装方法，其特征在于，所述封装方法包括如下步骤：
提供基板；
于所述基板上固定放电模块及充电模块，所述放电模块包括至少两个并联设置的放电功率器件，所述充电模块包括至少两个并联设置的充电功率器件，所有所述放电功率器件及所有所述充电功率器件均包括裸晶粒，其中，至少将各所述放电功率器件及各所述充电功率器件固定于所述基板上；
于各功率器件上制备金属凸块，于所述基板上形成第一封装层，并于所述第一封装层中制备金属连接柱，且所述金属连接柱与所述基板相连接，其中，所述第一封装层将各所述放电功率器件、各所述充电功率器件、所述金属凸块以及所述金属连接柱包覆并显露所述金属凸块及所述金属连接柱的上表面；
于所述第一封装层上制备与所述金属凸块及所述金属连接柱电连接的重新布线层，各所述放电功率器件及各所述充电功率器件通过所述金属凸块、金属连接层以及所述金属连接柱与所述基板相连接；
于所述第一封装层上对应所述放电功率器件和所述充电功率器件之间放置感温元件；
于所述第一封装层上形成第二封装层，所述第二封装层将所述重新布线层及所述感温元件包覆。
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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: Lithium battery protection circuit, protection system, protection module packaging structure and method

Granted publication date: 20230418

Pledgee: Bank of China Limited Chongqing High tech Branch

Pledgor: CHINA RESOURCES MICROELECTRONICS (CHONGQING) Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980041481

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