CN113224819B - 电压转换电路及电池保护芯片 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电压转换电路及电池保护芯片，该电压转换电路包括信号发送端电路，用于电连接电池组，接入电池组的状况电压信号并转换成状况电流信号输出；电池组包括串联的N节电池，N为大于或等于2的正整数；信号接收端电路，电连接信号发送端电路，用于接收状况电流信号并转换成对应的目标电压信号向外输出；电流镜电路，分别电连接信号发送端电路和信号接收端电路，用于检测到信号接收端电路转发的状况电流信号后开启工作，通过信号发送端电路分别对N节电池进行电流配平。该电路结构有效地解决了电池组的检测功能在薄栅氧器件中的实现问题，从而达到了电流型电压转换电路在电池保护芯片中的适用目的。

Description

电压转换电路及电池保护芯片
技术领域
本发明属于模拟集成电路技术领域，具体涉及一种电压转换电路及电池保护芯片。
背景技术
电压转换电路是模拟集成电路、数模混合信号集成电路中最为常见的模块之一，电压转换电路作为不同电压电路之间的桥梁，起着关键的作用。比如，低压控制和高压驱动电路是最常见的低压转高压型电压转换电路。电压转换模块需要注重的主要性能是速度、功耗与面积。
针对电池保护芯片的设计中高压转低压的电压转换功能，最简单的方案是利用电阻分压从而驱动低压MOS管，但是该方案会在功耗和面积上存在折中，而且电阻的面积也不能有效减少。而且，对于二节锂电池及二节以上的多节电池保护芯片，其意味着，将有二个以及二个以上的电池检测单元，每个电池检测单元都接在相应的电池上。要实现多个这样的单元，普通的电阻分压将不再适用，电阻分压仅能实现单节的应用。而传统的针对多节电池的应用，一般使用厚栅氧或者双栅氧高压工艺，这样一来芯片面积以及成本就提高了。对于浮空电池检测单元的电压转换成对地电压，可以使用电流型电压转换电路来实现。然而，在实现本发明的过程中，发明人发现传统的电流型电压转换电路存在着无法适用于电池保护芯片的技术问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述传统的电流型电压转换电路所存在着的技术问题，提供一种能够适用于电池保护芯片的电压转换电路，还提供了一种电池保护芯片。
为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种电压转换电路，包括：
信号发送端电路，用于电连接电池组，接入电池组的状况电压信号并转换成状况电流信号输出；电池组包括串联的N节电池，N为大于或等于2的正整数；
信号接收端电路，电连接信号发送端电路，用于接收状况电流信号并转换成对应的目标电压信号向外输出；
电流镜电路，分别电连接信号发送端电路和信号接收端电路，用于检测到信号接收端电路转发的状况电流信号后开启工作，通过信号发送端电路分别对N节电池进行电流配平。
在其中一个实施例中，信号发送端电路包括N个相同的发送端模组，N个发送端模组分别与N节电池一一对应，每一发送端模组均用于电连接相应的一节电池，接入相应一节电池的状况电压信号并转换成相应的一路状况电流信号输出；
信号接收端电路包括N个相同的接收端模组，N个接收端模组分别与N个发送端模组一一对应电连接，每一接收端模组均用于接收相应的一路状况电流信号并转换成对应的一路目标电压信号向外输出；
电流镜电路包括N个相同的配平模组，N个配平模组分别与N个接收端模组一一对应电连接，每一配平模组均用于检测到相应的一路状况电流信号后开启工作，分别通过各发送端模组对N节电池进行电流配平。
在其中一个实施例中，发送端模组包括N型场效应晶体管M1、P型场效应晶体管M2至M6、电阻R0以及电流源IS1；
场效应晶体管M1的栅极用于接入状况电压信号，场效应晶体管M1的源极通过电流源IS1电连接相应一节电池的负极，场效应晶体管M1的漏极分别电连接场效应晶体管M2的漏极、电阻R0的一端以及场效应晶体管M3的栅极；
电阻R0的另一端分别电连接场效应晶体管M2的源极、场效应晶体管M4的漏极、场效应晶体管M6的栅极、场效应晶体管M5的栅极与漏极；
场效应晶体管M2的栅极和场效应晶体管M4的栅极相连并接至场效应晶体管M1的栅极，场效应晶体管M4、场效应晶体管M5和场效应晶体管M6的源极均电连接至相应一节电池的正极；
场效应晶体管M6的漏极电连接场效应晶体管M3的源极，场效应晶体管M3的漏极电连接相应接收端模组。
在其中一个实施例中，接收端模组包括N型场效应晶体管M7至M10、电流源IS2至IS4；
场效应晶体管M7的漏极与栅极相连，场效应晶体管M7的栅极与场效应晶体管M8的栅极相连并电连接至相应发送端模组；
场效应晶体管M7、场效应晶体管M8以及场效应晶体管M9的源极分别电连接公共接地端，场效应晶体管M10的源极通过电流源IS2电连接公共接地端；
场效应晶体管M8的漏极电连接场效应晶体管M9的栅极和电流源IS3的一端，电流源IS3的另一端与电流源IS4的另一端均电连接至VDDL电源，电流源IS4的一端电连接场效应晶体管M9的漏极和场效应晶体管M10的栅极，场效应晶体管M9的漏极引出用于输出目标电压信号的目标信号输出端；
场效应晶体管M10的漏极电连接至相应配平模组。
在其中一个实施例中，配平模组包括P型场效应晶体管M11至M14；
场效应晶体管M11的栅极与场效应晶体管M12的栅极相连，且场效应晶体管M12的栅极与漏极相连，场效应晶体管M13的栅极与场效应晶体管M14的栅极相连，且场效应晶体管M14的栅极与漏极相连；
场效应晶体管M11的源极电连接场效应晶体管M13的漏极，场效应晶体管M11的漏极电连接相应一节电池的正极，场效应晶体管M12的源极电连接场效应晶体管M14的漏极，场效应晶体管M12的漏极电连接场效应晶体管M10的漏极；
场效应晶体管M13的源极和场效应晶体管M14的源极均电连接至电池组的正极。
在其中一个实施例中，各场效应晶体管均工作在亚阈值状态。
在其中一个实施例中，N等于5。
另一方面，还提供一种电池保护芯片，包括芯片本体和上述的电压转换电路。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
上述电压转换电路及电池保护芯片，通过信号发送端电路和信号接收端电路形成前后级联的电流型电压转换电路，实现对电池组相应电池的过压/欠压的状况电压信号的电压转换输出功能，同时，加入电流镜电路从而为电路提供电流配平功能，实现对各节电池的电流配平，使得整个电路消耗的电流可以均衡，进而可以有效地延长电池的使用寿命。如此，可利用分级的电路结构可以实现电池组的检测与保护，该电路结构有效地解决了电池组的检测功能在薄栅氧器件中的实现问题，从而达到了电流型电压转换电路在电池保护芯片中的适用目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种传统的电流型电压转换电路结构示意图；
图2为一个实施例中本申请的电压转换电路的结构示意图；
图3为另一个实施例中本申请的电压转换电路的结构示意图；
图4为一个实施例中本申请的电压转换电路的一种具体结构示意图；
图5为另一个实施例中本申请的电压转换电路的一种具体结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件，即也可以是间接连接到另一个元件。
本申请主要涉及的是二节锂电池及二节以上的多节电池保护芯片，这就意味着，将有二个以及二个以上的电池检测单元，每个电池检测单元都接在相应的电池上。要实现多个这样的单元，普通的电阻分压技术将不再适用，电阻分压仅能实现单节的应用。传统的针对多节电池的应用，一般使用厚栅氧或者双栅氧高压工艺，如此一来芯片面积以及成本就提高了。所以本申请提出了一种浮空电池检测单元中的电压转换电路，将每个浮空单元输出信号转换成一个统一的对地信号，因此，该方案仅仅需要薄栅氧高压工艺即可，对于一些不支持厚栅氧器件的高压工艺同样尤其适用，如此，可使芯片在面积上和成本上有所优势。
对于浮空模块的电压转换成对地电压，可以使用电流型电压转换电路来实现。然而，如图1所示，传统的电流型电压转换电路也仅仅适用于单节电池的应用，因为，若将多个单元串联起来，则由于沟道长度调制效应会使串联的每节单元输出电流相差较大，对电池不利，而且不具备电流配平功能。所以，传统的电流型电压转换电路从性能上和功能上都不满足应用要求。由于串联电池应用的电流平衡非常重要，有效地电流配平将在很大程度上提高电池的使用寿命，所以利用电流型电压转换电路，必须具有电流配平电路以保证各个电路电流的平衡。本申请对传统的电流型电压转换电路做了改进，让其适用于前述电池保护芯片。
综上，为了实现电池保护芯片中用于传递前级输入的电池异常信号至后级的信号处理电路，就必须采用新型的具有电流配平功能的电流型电压转换电路。
本发明针对传统的电流型电压转换电路在电池保护芯片中无法适用的技术问题，提供一种适用于电池保护芯片、具有电流配平功能的电压转换电路，这种电压转换电路可以有效地实现多个浮空模块电压的转换，而且具备电流配平功能。
下面，结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
如图2所示，在一个实施例中，本申请提供一种电压转换电路100，其包括信号发送端电路12、信号接收端电路14和电流镜电路16。信号发送端电路12用于电连接电池组E0，接入电池组E0的状况电压信号并转换成状况电流信号输出。电池组E0包括串联的N节电池，N为大于或等于2的正整数。信号接收端电路14电连接信号发送端电路12，用于接收状况电流信号并转换成对应的目标电压信号向外输出。电流镜电路16分别电连接信号发送端电路12和信号接收端电路14，用于检测到信号接收端电路14转发的状况电流信号后开启工作，通过信号发送端电路12分别对N节电池进行电流配平。
可以理解，在本实施例中，上述电池组E0可以是本领域中，电压转换电路100所应用的电池保护芯片所保护的各型电池组E0，可以包含多节串联的电池，N表示电池组E0中包含电池的数量。状况电压信号包括电池组E0的电池过压状态的电压信号以及电池欠压状态的电压信号。
具体的，信号发送端电路12分别接收来自各节电池过压或欠压状态的状况电压信号后，转换成相应的状况电流信号向后级的信号接收端电路14输出。信号接收端电路14分别接收来自信号发送端电路12输出的电流信号后，一方面将该电流信号转换成所需电压大小的目标电压信号并对外输出，另一方面，还将该电流信号转发给电流镜电路16。电流镜电路16检测到信号接收端电路14发送过来的电流信号后开始工作，利用自身电流复制功能，复制相应电路到信号发送端电路12，从而使每节电池的耗电都相同，实现电池之间的电流配平目的。
上述电压转换电路100，通过信号发送端电路12和信号接收端电路14形成前后级联的电流型电压转换电路，实现对电池组E0相应电池的过压/欠压的状况电压信号的电压转换输出功能，同时，加入电流镜电路16从而为电路提供电流配平功能，实现对各节电池的电流配平，使得整个电路消耗的电流可以均衡，进而可以有效地延长电池的使用寿命。如此，可利用分级的电路结构可以实现电池组E0的检测与保护，该电路结构有效地解决了电池组E0的检测功能在薄栅氧器件中的实现问题，从而达到了电流型电压转换电路在电池保护芯片中的适用目的。
如图3所示，在一个实施例中，信号发送端电路12包括N个相同的发送端模组122。N个发送端模组122分别与N节电池一一对应。每一发送端模组122均用于电连接相应的一节电池，接入相应一节电池的状况电压信号并转换成相应的一路状况电流信号输出。
信号接收端电路14包括N个相同的接收端模组142。N个接收端模组142分别与N个发送端模组122一一对应电连接。每一接收端模组142均用于接收相应的一路状况电流信号并转换成对应的一路目标电压信号向外输出。
电流镜电路16包括N个相同的配平模组162。N个配平模组162分别与N个接收端模组142一一对应电连接。每一配平模组162均用于检测到相应的一路状况电流信号后开启工作，分别通过各发送端模组122对N节电池进行电流配平。
可以理解，本实施例中，上述信号发送端电路12、信号接收端电路14和电流镜电路16均包括N个与电池组E0中电池一一对应的模组电路，相同一种模组电路的电路构造均相同。
具体的，对于每一节电池而言，都设置了一级由一个发送端模组122、一个接收端模组142和一个配平模组162构成的电流型电压转换电路，用以实现每一级的电压转换功能；与此同时，通过引入每一级的配平模组162，在各节电池中的任意一节电池有检测产生的状况电压信号，输出至该任意一节电池对应的一级发送端模组122时，该发送端模组122会通过同级的配平模组162单独向同级接收端模组142灌入电流，为了使每一级的电流平衡，配平模组162将会做出相应的电流复制动作，复制一路电流至各节电池的发送端模组122，使的每节电池的耗电相同而实现电流配平。
如图4-(a)所示，在一个实施例中，发送端模组122包括N型场效应晶体管M1、P型场效应晶体管M2至M6、电阻R0以及电流源IS1。
场效应晶体管M1的栅极用于接入状况电压信号Sig_in1，场效应晶体管M1的源极通过电流源IS1电连接相应一节电池的负极VSS，场效应晶体管M1的漏极分别电连接场效应晶体管M2的漏极、电阻R0的一端以及场效应晶体管M3的栅极。
电阻R0的另一端分别电连接场效应晶体管M2的源极、场效应晶体管M4的漏极、场效应晶体管M6的栅极、场效应晶体管M5的栅极与漏极。
场效应晶体管M2的栅极和场效应晶体管M4的栅极相连并接至场效应晶体管M1的栅极。场效应晶体管M4、场效应晶体管M5和场效应晶体管M6的源极均电连接至相应一节电池的正极V1。场效应晶体管M6的漏极电连接场效应晶体管M3的源极，场效应晶体管M3的漏极电连接相应接收端模组142。
可以理解，场效应晶体管M1的栅极、场效应晶体管M2的栅极和场效应晶体管M4的栅极相连一起作为该级发送端模组122的电压信号输入端Sig_in，用于接收对应一节电池的状况电压信号。场效应晶体管M3的漏极作为状况电流信号输出端，用于将该状况电流信号输出给同级的接收端模组142。
具体的，在没有来自电池检测的触发信号(如任一节电池的状况电压信号)时，各级发送端模组122的电压信号输入端Sig_in都是低电平。以任意一级为例，当电压信号输入端Sig_in为低电平时，场效应晶体管M1截止，场效应晶体管M2和场效应晶体管M4开启，从而场效应晶体管M3、场效应晶体管M5和场效应晶体管M6的栅极电平会被拉高而被截止，此时，不会有电流从该级流出到其后端的接收端模组142。
反之，当电压信号输入端Sig_in为高电平时，该级发送端模组122就会进入工作状态，场效应晶体管M1开启，场效应晶体管M2和场效应晶体管M4截止，从而场效应晶体管M3、场效应晶体管M5和场效应晶体管M6的栅极电平会被拉低而被开启，同时通过同级的配平模组162复制电流源IS1的电流，此时，就会有电流从该级流出到其后端的接收端模组142。
通过采用上述电路结构的发送端模组122，可以高效实现输入的状况电压信号向状况电流信号的转换输出功能，电路构造复杂度不高，利于降低芯片制作成本。
如图4-(b)所示，在一个实施例中，接收端模组142包括N型场效应晶体管M7至M10、电流源IS2至IS4。场效应晶体管M7的漏极与栅极相连，场效应晶体管M7的栅极与场效应晶体管M8的栅极相连并电连接至相应发送端模组122。场效应晶体管M7、场效应晶体管M8以及场效应晶体管M9的源极分别电连接公共接地端。场效应晶体管M10的源极通过电流源IS2电连接公共接地端。
场效应晶体管M8的漏极电连接场效应晶体管M9的栅极和电流源IS3的一端。电流源IS3的另一端与电流源IS4的另一端均电连接至VDDL电源。电流源IS4的一端电连接场效应晶体管M9的漏极和场效应晶体管M10的栅极。场效应晶体管M9的漏极引出用于输出目标电压信号的目标信号输出端Sig_out1。场效应晶体管M10的漏极电连接至相应配平模组162。
可以理解，场效应晶体管M7的栅极与漏极相连，并且与场效应晶体管M8的栅极相连一起作为前端发送端模组122输出的状况电流信号的接入端。公共接地端也即VSS端。目标电压信号是指上述电压转换电路所需转换输出的电压信号。述各电流源可以根据电路中所需的电流大小来选择相应类型的电流源，只要能够确保各相应场效应晶体管的截止/开启控制、复制电流大小等的需要即可。VDDL电源的种类可以根据芯片设计需求的设计电压来选择，只要能够满足各电流源所需的电压输出即可。场效应晶体管M9的漏极引出目标信号输出端Sig_out，用于对外输出芯片所需电压转换的目标电压信号。场效应晶体管M10的漏极连接至同级的配平模组162，用于转发相应的状况电流信号。
具体的，在没有来自各节电池信号发送端电路12的状况电流信号时，用任意一级为例：此时，场效应晶体管M7没有电流流入，其对应的电流镜(即场效应晶体管M8)的镜像电流同样也为零，但是场效应晶体管M8的漏极连接的是电流源IS3，所以场效应晶体管M8的漏极将会被拉为高电平，场效应晶体管M9被开启，场效应晶体管M9的漏极将会被拉为低电平。此时，信号输出端Sig_out为低电平，连接至同级配平模组162的场效应晶体管M10也处于截止状态，所以相应的配平模组162将不会工作。
若是某一级有来自相应一节电池的发送端模组122的状况电流信号，相应接收端模组142的电路就会进入工作状态。同样地，以前述任意一级接收端模组142为例：有来自相应一节电池的发送端模组122的状况电流信号时，场效应晶体管M7有电流流入，其对应的场效应晶体管M8镜像场效应晶体管M7的电流，并且该电流比电流源IS3的大，所以场效应晶体管M8的漏极将会被拉为低电平，场效应晶体管M9将处于截止状态，由于场效应晶体管M9的漏极连接了电流源IS4，所以场效应晶体管M9的漏极将会被拉为高电平。此时，信号输出端Sig_out为高电平，连接至同级配平模组162的场效应晶体管M10将处于开启状态，场效应晶体管M10将流过电流源IS2的电流，相应的配平模组162将开始工作。
通过采用上述电路结构的接收端模组142，可以高效实现输入的状况电流信号向目标电压信号的转换输出功能，电路构造复杂度不高，利于降低芯片制作成本。
如图4-(c)所示，在一个实施例中，配平模组162包括P型场效应晶体管M11至M14。场效应晶体管M11的栅极与场效应晶体管M12的栅极相连，且场效应晶体管M12的栅极与漏极相连。场效应晶体管M13的栅极与场效应晶体管M14的栅极相连，且场效应晶体管M14的栅极与漏极相连。场效应晶体管M11的源极电连接场效应晶体管M13的漏极，场效应晶体管M11的漏极电连接相应一节电池的正极V1。场效应晶体管M12的源极电连接场效应晶体管M14的漏极，场效应晶体管M12的漏极电连接场效应晶体管M10的漏极。场效应晶体管M13的源极和场效应晶体管M14的源极均电连接至电池组的正极Vn。
可以理解，场效应晶体管M11的漏极作为输出与相应发送端模组122相连，场效应晶体管M12的漏极作为输入与相应接收端模组142相连。电池组的正极也即VN。
具体的，实现电流配平的方法是：利用了电流镜的电流复制功能，当某一级模组工作时，相对应的配平模组162同时复制一路电流到各节电池的发送端模组122，从而使每节电池的耗电都相同。以任意一级模组为例，当该级相应电池对应的发送端模组122开始工作，此时会有电流从该级流入相应接收端模组142，这时接在该级的电池、接在前一级的电池将消耗电流，当该级接收端模组142接收到传递的电流信号就会开启同级的配平模组162：场效应晶体管M13将复制场效应晶体管M14的电流，而这时其他各节电池都将消耗电流。总体来说，对于每一节电池都消耗了电流，电池之间是电流平衡的，有利于电池的持久使用。
通过采用上述电路结构的配平模组162，可以高效实现各节电池之间的电流配平功能，电路构造复杂度不高，利于降低芯片制作成本。
在一个实施例中，各场效应晶体管均工作在亚阈值状态。优选的，本着低功耗设计的原则，让电路的功耗尽量降低，所以电路中模拟部分的各晶体管都处于亚阈值状态，从而达到了进一步降低电路功耗的效果。
如图5所示，在一个实施例中，N等于5。可选的，本实施例中针对5节电池的电池组设计的电压转换电路100：五节电池的信号发送端电路12由五级发送端模组122组成，第一级发送端模组122连接电源V1与地VSS，第二级发送端模组122连接电源V2与相对参考地V1，第三级发送端模组122连接电源V3与相对参考地V2，第四级发送端模组122连接电源V4与相对参考地V3，第五级发送端模组122连接电源V5与相对参考地V4。在没有来自电池检测的触发信号(也即状况电压信号)时，该五级发送端模组122的输入端Sig_in1至Sig_in5都是低电平，以第二级为例：当输入端Sig_in2为低电平时，场效应晶体管MA26截止，场效应晶体管MA21、场效应晶体管MA24开启，从而场效应晶体管MA22、场效应晶体管MA23和场效应晶体管MA25的栅极会被拉高而被截止；此时，不会有电流从该级流出到信号接收端电路14。若某一级有来自电池检测的触发信号，电路就会进入工作状态，假定第二级输入端Sig_in2有来自电池检测的触发信号(高电平)，场效应晶体管MA26将开启，场效应晶体管MA21和场效应晶体管MA24将截止，此时，场效应晶体管MA22、场效应晶体管MA23和场效应晶体管MA25都将开启，第二级将通过电流镜电路16复制电流源IA2的电流，进而输出到信号接收端模组142。
相应的，信号接收端电路14也由五级模组构成，第一级接收端模组142接收来自五节电池信号发送端电路12中的第一级发送端模组122的信号，以此类推，第二级至第五级接收端模组142分别相应接收来自信号发送端电路12中的第二级至第五级发送端模组122的信号。在没有来自五节电池的信号发送端电路12的电流信号时，以第二级接收端模组142为例：此时，场效应晶体管MB21没有电流流入，其对应的场效应晶体管MB22的镜像电流同样也为零，但是场效应晶体管MB22的漏极连接的是电流源IB22，所以场效应晶体管MB22的漏极将会被拉为高电平，场效应晶体管MB23被开启，场效应晶体管MB23的漏极将会被拉低电平，此时，信号输出端Sig_out2为低电平，连接至电流镜电路16的场效应晶体管MB24也处于截止状态，所以相应的电流镜电路16将不会工作。
若是某一级有来自五节电池的信号发送端电路12的相应电流信号，电路就会进入工作状态，同样地，假定第二级接收端模组142有来自相应发送端模组122的电流信号输入，此时，场效应晶体管MB21有电流流入，其对应的场效应晶体管MB22镜像其电流，并且该电流比电流源IB22的大，所以场效应晶体管MB22的漏极将被拉为低电平，场效应晶体管MB23将处于截止状态，由于场效应晶体管MB23的漏极连接了电流源IB23，所以场效应晶体管MB23的漏极将被拉为高电平，此时，信号输出端Sig_out2为高电平，连接至电流镜电路16的场效应晶体管MB24将处于开启状态，场效应晶体管MB24将流过电流源IB21的电流，相应的电流镜电路16将开始工作。
相应的，电流镜电路16也由五级模组构成，第一级配平模组162连接信号发送端电路12的第一级与信号接收端电路14的第一级，以此类推，第二级至第五级分别连接信号发送端电路12的第二级至第五级、信号接收端电路14的第二级至第五级。以第二级配平模组162为例：当信号发送端电路12的第二级开始工作，此时会有电流从该级流入信号接收端电路14的第二级，这时接在V1与VSS之间的电池1、接在V2与V1之间的电池2将消耗电流，当信号接收端电路14的第二级接收到传递的电流信号就会开启电流镜电路16的第二级，电流镜MC23将复制MC24的电流，而这时接在V3与V2之间的电池3、接在V4与V3之间的电池4、接在V5与V4之间的电池5也都将消耗电流。总体来说，每一节电池都消耗了电流，电池之间是电流平衡的，有利于电池的持久使用。
在一些实施方式中，若第一节电池触发了信号，即Sig_in1端被触发使能，电池1上将流过信号发送端电路12中第一级产生的输出电流I1；若第二节电池触发了信号，即Sig_in2端被触发使能，电池1和电池2上将流过信号发送端电路12中第二级产生的输出电流I2；以此类推，Sig_in3端被触发使能，电池1、电池2和电池3上流过电流I3；Sig_in4端被触发使能，电池1、电池2、电池3和电池4上流过电流I4；Sig_in5端被触发使能，电池1、电池2、电池3、电池4和电池5上流过电流I5。通过加入电阻R1～R5以及场效应晶体管MA15～MA55，可以抑制沟道长度调制效应，所以，电流I1～I5可以近似相等，令I1＝I2＝I3＝I4＝I5＝I，电流I的数值为200nA，以满足保护芯片的低功耗设计。
由上述的现象可以得出：某一级电池触发信号使能，将使本级以及下级所有电池都流过I电流，上一级将不会流过此电流。因此，这将导致电池间电流的不平衡。通过加入电流I6～I14，其中，电流I6＝I7＝……＝I14＝I，可以推导出：无论哪一级电池触发信号使能，每节电池上都将流过两倍I的电流，从而使每节电池都消耗相同的电流，达到电流配平的目的，提高了电池的使用寿命。
在一个实施例中，本发明还提供一种电池保护芯片，包括芯片本体和上述的电压转换电路100。可以理解，本实施例中的芯片本体是指本领域中，电压转换电路100所能应用于的各类电池保护芯片的芯片本体，关于本实施例中的电压转换电路100的具体解释说明，可以参见上述各个电压转换电路100的实施例中相应解释说明同理理解，此处不再重复赘述。
上述电池保护芯片，通过应用上述电压转换电路100，可以较低的功耗实现所需的电压转换功能，并且能够有效延长电池的使用寿命，还降低了芯片的综合制作成本。
在本说明书的描述中，参考术语“其中一个实施例”、“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可做出若干变形和改进，都属于本申请保护范围。因此本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种电压转换电路，其特征在于，包括：
信号发送端电路，用于电连接电池组，接入所述电池组的状况电压信号并转换成状况电流信号输出；所述电池组包括串联的N节电池，N为大于或等于2的正整数；
信号接收端电路，电连接所述信号发送端电路，用于接收所述状况电流信号并转换成对应的目标电压信号向外输出；
电流镜电路，分别电连接所述信号发送端电路和所述信号接收端电路，用于检测到所述信号接收端电路转发的所述状况电流信号后开启工作，通过所述信号发送端电路分别对N节所述电池进行电流配平；
所述信号发送端电路包括N个相同的发送端模组，N个所述发送端模组分别与N节所述电池一一对应，每一所述发送端模组均用于电连接相应的一节所述电池，接入相应一节所述电池的状况电压信号并转换成相应的一路所述状况电流信号输出；
所述信号接收端电路包括N个相同的接收端模组，N个所述接收端模组分别与N个所述发送端模组一一对应电连接，每一所述接收端模组均用于接收相应的一路所述状况电流信号并转换成对应的一路目标电压信号向外输出；
所述电流镜电路包括N个相同的配平模组，N个所述配平模组分别与N个所述接收端模组一一对应电连接，每一所述配平模组均用于检测到相应的一路所述状况电流信号后开启工作，分别通过各所述发送端模组对N节所述电池进行电流配平；
所述发送端模组包括N型场效应晶体管M1、P型场效应晶体管M2至M6、电阻R0以及电流源IS1；
所述场效应晶体管M1的栅极用于接入所述状况电压信号，所述场效应晶体管M1的源极通过所述电流源IS1电连接相应一节所述电池的负极，所述场效应晶体管M1的漏极分别电连接所述场效应晶体管M2的漏极、所述电阻R0的一端以及所述场效应晶体管M3的栅极；
所述电阻R0的另一端分别电连接所述场效应晶体管M2的源极、所述场效应晶体管M4的漏极、所述场效应晶体管M6的栅极、所述场效应晶体管M5的栅极与漏极；
所述场效应晶体管M2的栅极和所述场效应晶体管M4的栅极相连并接至所述场效应晶体管M1的栅极，所述场效应晶体管M4、所述场效应晶体管M5和所述场效应晶体管M6的源极均电连接至相应一节所述电池的正极；
所述场效应晶体管M6的漏极电连接所述场效应晶体管M3的源极，所述场效应晶体管M3的漏极电连接相应所述接收端模组。
2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述接收端模组包括N型场效应晶体管M7至M10、电流源IS2至IS4；
所述场效应晶体管M7的漏极与栅极相连，所述场效应晶体管M7的栅极与场效应晶体管M8的栅极相连并电连接至相应所述发送端模组；
所述场效应晶体管M7、所述场效应晶体管M8以及所述场效应晶体管M9的源极分别电连接公共接地端，所述场效应晶体管M10的源极通过所述电流源IS2电连接所述公共接地端；
所述场效应晶体管M8的漏极电连接所述场效应晶体管M9的栅极和所述电流源IS3的一端，所述电流源IS3的另一端与所述电流源IS4的另一端均电连接至VDDL电源，所述电流源IS4的一端电连接所述场效应晶体管M9的漏极和所述场效应晶体管M10的栅极，所述场效应晶体管M9的漏极引出用于输出所述目标电压信号的目标信号输出端；
所述场效应晶体管M10的漏极电连接至相应所述配平模组。
3.根据权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述配平模组包括P型场效应晶体管M11至M14；
所述场效应晶体管M11的栅极与所述场效应晶体管M12的栅极相连，且所述场效应晶体管M12的栅极与漏极相连，所述场效应晶体管M13的栅极与所述场效应晶体管M14的栅极相连，且所述场效应晶体管M14的栅极与漏极相连；
所述场效应晶体管M11的源极电连接所述场效应晶体管M13的漏极，所述场效应晶体管M11的漏极电连接相应一节所述电池的正极，所述场效应晶体管M12的源极电连接所述场效应晶体管M14的漏极，所述场效应晶体管M12的漏极电连接所述场效应晶体管M10的漏极；
所述场效应晶体管M13的源极和所述场效应晶体管M14的源极均电连接至所述电池组的正极。
4.根据权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，各所述场效应晶体管均工作在亚阈值状态。
5.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，N等于5。
6.一种电池保护芯片，其特征在于，包括芯片本体和权利要求1至5任一项所述的电压转换电路。
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