CN113675922A - 电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备 - Google Patents

电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113675922A
CN113675922A CN202110947958.1A CN202110947958A CN113675922A CN 113675922 A CN113675922 A CN 113675922A CN 202110947958 A CN202110947958 A CN 202110947958A CN 113675922 A CN113675922 A CN 113675922A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mos transistor
current detection
current
discharge
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110947958.1A
Other languages
English (en)
Inventor
不公告发明人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuhai Maiju Microelectronics Co Ltd
Original Assignee
Zhuhai Maiju Microelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuhai Maiju Microelectronics Co Ltd filed Critical Zhuhai Maiju Microelectronics Co Ltd
Priority to CN202110947958.1A priority Critical patent/CN113675922A/zh
Publication of CN113675922A publication Critical patent/CN113675922A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H02J7/06—Regulation of charging current or voltage using discharge tubes or semiconductor devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本公开提供了一种电流检测装置，包括：充电MOS晶体管，充电MOS晶体管的栅极用于接收充电控制信号以控制电池装置的充电；至少一个充电电流检测MOS晶体管，充电电流检测MOS晶体管检测电池装置的充电电流，充电电流检测MOS晶体管的漏极与充电MOS晶体管的漏极连接，充电电流检测MOS晶体管的栅极用于接收充电检测控制信号以对充电电流进行检测；校准电流生成电路，校准电流生成电路至少向充电MOS晶体管提供校准电流；以及采样校准控制器。本公开还提供一种半导体芯片、电池管理系统及用电设备。

Description

电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备
技术领域
本公开涉及电流检测技术领域，本公开尤其涉及一种电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备。
背景技术
现有技术中大量的用电设备(电动汽车、手机等)使用电池组(或电池单元、电池包)来提供电能，需要通过电池组的放电为负载提供电能，并且也需要外接充电器对电池组进行充电。
电池组在充电和放电的过程中，需要对充电电流和放电电流进行检测，避免发生安全事故。
现有技术中，电流检测的方式通常在电池组回路中设置检测电阻，然而，检测电阻的设置必然会导致能量损耗、产生热量等，导致诸多不利后果。
另外，充放电电流的大小往往会发生变化，现有技术中的电流检测电路无法根据充放电电流的大小调整电流检测电路结构，例如较大的充放电电流可能导致电流检测电路的损坏，较小的充放电电流可能导致较差的检测精度。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供一种电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备。
本公开的电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备通过以下技术方案实现。
根据本公开的一个方面，提供一种电流检测装置，包括：
充电MOS晶体管，所述充电MOS晶体管的栅极用于接收充电控制信号以控制电池装置的充电；
至少一个充电电流检测MOS晶体管，所述充电电流检测MOS晶体管检测所述电池装置的充电电流，所述充电电流检测MOS晶体管的漏极与所述充电MOS晶体管的漏极连接，所述充电电流检测MOS晶体管的栅极用于接收充电检测控制信号以对所述充电电流进行检测，所述充电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与所述充电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：M，其中M大于1；
校准电流生成电路，所述校准电流生成电路至少向所述充电MOS晶体管提供校准电流；以及，
采样校准控制器，所述采样校准控制器基于所述校准电流以及所述比值获得所述充电电流检测MOS晶体管的理想充电电流检测值，且所述充电MOS晶体管被提供所述校准电流时，所述采样校准控制器采集所述充电电流检测MOS晶体管的测试充电电流检测值，并基于所述理想充电电流检测值与所述测试充电电流检测值生成校准参数。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，还包括：
放电MOS晶体管，所述放电MOS晶体管的栅极用于接收放电控制信号以控制所述电池装置的放电；
至少一个放电电流检测MOS晶体管，所述放电电流检测MOS晶体管检测所述电池装置的放电电流，所述放电电流检测MOS晶体管的漏极与所述放电MOS晶体管的漏极连接，所述放电电流检测MOS晶体管的栅极用于接收放电检测控制信号以对所述放电电流进行检测，所述放电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与所述放电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：N，其中N大于1。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述校准电流生成电路至少向所述放电MOS晶体管提供校准电流，所述采样校准控制器基于所述校准电流以及所述比值1：N获得所述放电电流检测MOS晶体管的理想放电电流检测值，且所述放电MOS晶体管被提供所述校准电流时，所述采样校准控制器采集所述放电电流检测MOS晶体管的测试放电电流检测值，并基于所述理想放电电流检测值与所述测试放电电流检测值生成校准参数。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述校准电流生成电路包括基准电压装置以及基准电阻器，所述基准电压装置提供基准电压，所述基准电压被施加到所述基准电阻器以产生所述校准电流。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述采样校准控制器包括控制单元，所述控制单元至少向所述充电MOS晶体管的栅极提供所述充电控制信号(GMB)、向所述充电电流检测MOS晶体管的栅极提供充电检测控制信号、向所述放电MOS晶体管的栅极提供放电控制信号(GMA)以及向所述放电电流检测MOS晶体管的栅极提供放电检测控制信号。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述采样校准控制器还包括采样测量电路，所述采样测量电路对所述充电电流检测MOS晶体管检测的检测电流进行采集和/或对所述放电电流检测MOS晶体管检测的检测电流进行采集。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述采样测量电路包括第一开关部、第一电流镜、第二开关部以及第二电流镜以及电流检测电路，所述第二开关部基于所述充电电流检测MOS晶体管检测的检测电流导通，以将所述充电电流检测MOS晶体管检测的检测电流被所述第二电流镜镜像之后以被所述电流检测电路检测；所述第一开关部基于所述放电电流检测MOS晶体管检测的检测电流导通，以将所述放电电流检测MOS晶体管检测的检测电流被所述第一电流镜镜像之后以被所述电流检测电路检测。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述电流检测电路包括感测电阻以及电压检测部，所述电流检测电路基于所述电压检测部检测自所述第二电流镜的输出端的检测电压以及所述感测电阻的阻值获得所述充电电流检测MOS晶体管检测的检测电流。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述电流检测电路基于所述电压检测部检测自所述第一电流镜的输出端的检测电压以及所述感测电阻的阻值获得所述放电电流检测MOS晶体管检测的检测电流。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述第一电流镜的输出端与所述第二电流镜的输出端连接。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述采样校准控制器还包括校准单元，所述校准单元基于所述采样测量电路采集的所述充电电流检测MOS晶体管检测的检测电流以及所述理想充电电流检测值生成校准参数。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述校准单元基于所述采样测量电路采集的所述放电电流检测MOS晶体管检测的检测电流以及所述理想放电电流检测值生成校准参数。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述充电电流检测MOS晶体管的数量为n个，其中n为大于等于1的整数，第n个充电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与所述充电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：M的n-1次方。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述充电电流检测MOS晶体管的数量为n个，其中n为大于等于1的整数，第n个充电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与所述充电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：M的n次方。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述放电电流检测MOS晶体管的数量为n个，其中n为大于等于1的整数，第n个放电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与所述放电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：N的n-1次方。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述放电电流检测MOS晶体管的数量为n个，其中n为大于等于1的整数，第n个放电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与所述放电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：N的n次方。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述充电MOS晶体管和所述充电电流检测MOS晶体管为NMOS晶体管或PMOS晶体管，并且M值为100。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述放电MOS晶体管和所述放电电流检测MOS晶体管为NMOS晶体管或PMOS晶体管，并且N值为100。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，还包括第二选通装置，所述第二选通装置包括至少一个选通开关，第二选通装置的选通开关的数量与所述充电电流检测MOS晶体管的数量相同，充电电流检测MOS晶体管对应的选通开关被导通时执行充电电流检测。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，还包括第一选通装置，所述第一选通装置包括至少一个选通开关，第一选通装置的选通开关的数量与所述放电电流检测MOS晶体管的数量相同，放电电流检测MOS晶体管对应的选通开关被导通时执行放电电流检测。
根据本公开的至少一个实施方式的电流检测装置，所述电流检测装置为半导体芯片形式。
根据本公开的又一个方面，提供一种半导体芯片，形成有上述任一项所述的电流检测装置。
根据本公开的另一个方面，提供一种电池管理系统，包括：
上述任一项所述的电流检测装置，所述电流检测装置对电池装置进行充电/放电控制并对电池装置的充电电流/放电电流进行检测。
根据本公开的又一个方面，提供一种用电设备，包括：
电池装置；以及上述的电池管理系统，所述电池管理系统至少对所述电池装置进行充电/放电控制并对所述电池装置的充电电流/放电电流进行检测。
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是根据本公开的一个实施方式的电流检测装置的电路结构示意图。
图2是根据本公开的又一个实施方式的电流检测装置的电路结构示意图。
图3是根据本公开的一个实施方式的电流检测装置的采样校准控制器的电路结构示意图。
图4是根据本公开的又一个实施方式的电流检测装置的电路结构示意图。
图5是根据本公开的一个实施方式的电池管理系统的结构示意框图。
图6是根据本公开的一个实施方式的用电设备的结构示意框图。
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，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。
下文结合图1至图6对本公开的电流检测装置、电池管理系统及用电设备进行详细说明。
首先参考图1和图2，根据本公开的一个实施方式的电流检测装置，包括：
充电MOS晶体管120，充电MOS晶体管120的栅极用于接收充电控制信号(GMB)以控制电池装置20的充电；
至少一个充电电流检测MOS晶体管121(CHG)，充电电流检测MOS晶体管121检测电池装置20的充电电流，充电电流检测MOS晶体管121的漏极与充电MOS晶体管120的漏极连接，充电电流检测MOS晶体管121的栅极用于接收充电检测控制信号以对充电电流进行检测，充电电流检测MOS晶体管121的沟道宽长比与充电MOS晶体管120的沟道宽长比的比值为1：M，其中M大于1；
校准电流生成电路，校准电流生成电路至少向充电MOS晶体管120提供校准电流(Itest)；以及，
采样校准控制器30，采样校准控制器30基于校准电流以及比值获得充电电流检测MOS晶体管121的理想充电电流检测值，且充电MOS晶体管120被提供校准电流(Itest)时，采样校准控制器30采集充电电流检测MOS晶体管121的测试充电电流检测值，并基于理想充电电流检测值与测试充电电流检测值生成校准参数。
其中，校准参数优选为比参数，即通过理想充电电流检测值与测试充电电流检测值的比值P作为与上述比值中的M值关联的校准参数。例如M值为100即充电电流检测MOS晶体管121的沟道宽长比与充电MOS晶体管120的沟道宽长比的比值为1：100，可以令校准电流为1A，则此时充电电流检测MOS晶体管121的理想充电电流检测值为0.01A，然而由于集成电路制造工艺的非理想性而导致的误差，虽然在电路设计时，充电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比和充电MOS晶体管的沟道宽长比的比值设计为1：M，实际测量时，充电电流检测MOS晶体管的检测电流与充电MOS晶体管的充电电流的比值并不能精确的遵循1：M，本公开的技术方案，通过采样校准控制器30，基于理想充电电流检测值与测试充电电流检测值(也即实测充电电流检测值)之间的差异，生成校准参数，从而，使得本公开的电流检测装置能够输出近乎理想的充电电流检测值。其中，M值可以为100、1000、10000等。
在上述实施方式的电流检测装置的基础上，优选地，电流检测装置还包括：
放电MOS晶体管110，放电MOS晶体管110的栅极用于接收放电控制信号(GMA)以控制电池装置20的放电；
至少一个放电电流检测MOS晶体管111(DSG)，放电电流检测MOS晶体管111检测电池装置20的放电电流，放电电流检测MOS晶体管111的漏极与放电MOS晶体管120的漏极连接，放电电流检测MOS晶体管111的栅极用于接收放电检测控制信号以对放电电流进行检测，放电电流检测MOS晶体管111的沟道宽长比与放电MOS晶体管110的沟道宽长比的比值为1：N，其中N大于1。
图1中示出了一个充电电流检测MOS晶体管121和一个放电电流检测MOS晶体管111，根据本公开的优选实施方式，充电电流检测MOS晶体管121的沟道宽长比与充电MOS晶体管120的沟道宽长比不同，充电电流检测MOS晶体管121的沟道宽长比小于充电MOS晶体管120的沟道宽长比，放电电流检测MOS晶体管111的沟道宽长比与放电MOS晶体管110的沟道宽长比不同，放电电流检测MOS晶体管111的沟道宽长比小于放电MOS晶体管110的沟道宽长比。
图2中示出了n个充电电流检测MOS晶体管和n个放电电流检测MOS晶体管，n为大于等于1的整数。
本领域技术人员应当理解，MOS晶体管的沟道宽长比越大，导通电阻越小，这样流过其的电流就越大。在本公开中，通过大的宽长比的充电和放电MOS晶体管，其导通电阻将会很小，这样在充放电回路中消耗的能量就很小。而在需要检测电流时，使用沟道宽长比较小的检测MOS晶体管，这样其导通电阻较大，因此流过其的电流较小，这样可以方便检测，而不需要后续采集单元等耐大电流的需求。同时由于检测MOS晶体管处于检测支路中，这样又不会对正常的充放电回路产生影响，例如消耗电池的电能等。
在包括多个充电检测MOS晶体管的情况下，通过器件的外部电路，可以根据检测的充电电流的大小的情况来切换采用哪个充电检测MOS晶体管来进行检测。例如通过晶体管121得到检测电流，当检测电流过大时，可以切换至晶体管122来得到检测电流，更大时也可以切换至其他晶体管。当检测的充电电流过小时，也可以进行反顺序地切换。另外，可以根据检测的充电电流的具体值，来选择使用那个充电检测MOS晶体管对充电电流进行检测。
在包括多个放电检测MOS晶体管的情况下，通过器件的外部电路，可以根据检测的放电电流的大小的情况来切换采用哪个放电检测MOS晶体管来进行检测。例如通过晶体管111得到检测电流，当检测电流过大时，可以切换至晶体管112来得到检测电流，更大时也可以切换至其他晶体管。当检测的放电电流过小时，也可以进行反顺序地切换。另外，可以根据检测的放电电流的具体值，来选择使用那个放电检测MOS晶体管对放电电流进行检测。
即，本公开的电流检测装置，可以基于充/放电电流的大小，自适应地选择n个充电电流检测MOS晶体管及n个放电电流检测MOS晶体管中具有合适的沟道宽长比的晶体管进行充/放电电流检测，例如当使用某个充电电流检测MOS晶体管进行充电电流检测时，检测电流较大或者过饱和，可以切换至其他的充电电流检测MOS晶体管，以输出合适大小的检测电流，检测电流过小时，可以切换至其他的充电电流检测MOS晶体管，以输出合适大小的检测电流，从而实现本公开的电流检测装置的增益自动控制。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，优选地，校准电流生成电路至少向放电MOS晶体管110提供校准电流(Itest)，采样校准控制器30基于校准电流以及比值1：N获得放电电流检测MOS晶体管111的理想放电电流检测值，且放电MOS晶体管110被提供校准电流(Itest)时，采样校准控制器30采集放电电流检测MOS晶体管111的测试放电电流检测值，并基于理想放电电流检测值与测试放电电流检测值生成校准参数。
根据本公开的优选实施方式的电流检测装置，参考图1和图2，校准电流生成电路包括基准电压装置140以及基准电阻器130，基准电压装置140提供基准电压，基准电压被施加到基准电阻器130以产生校准电流(Itest)。
根据本公开的优选实施方式，基准电阻器130为外置于基准电压装置140的基准电阻器，根据本公开的又一个实施方式，基准电阻器130为内置于基准电压装置140的基准电阻器。
其中，基准电阻器优选为精密电阻器件，其具有精确的电阻值，其阻值优选地不受温度等因素影响。
其中，基准电压装置140可以为低压差稳压器(LDO)。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，优选地，参考图2和图3，采样校准控制器30包括控制单元320，控制单元320至少向充电MOS晶体管120的栅极提供充电控制信号(GMB)、向充电电流检测MOS晶体管121的栅极提供充电检测控制信号、向放电MOS晶体管110的栅极提供放电控制信号(GMA)以及向放电电流检测MOS晶体管111的栅极提供放电检测控制信号。
其中，充电控制信号、放电控制信号、充电检测控制信号以及放电检测控制信号均可以是电压信号的形式，即控制单元320可以是输出电压控制信号的器件，例如逻辑控制芯片或者逻辑控制芯片的一部分，控制信号的产生和输出属于现有技术，本公开并不意图对控制单元320的结构进行特别限定。
根据本公开的优选实施方式的电流检测装置，参考图2和图3，采样校准控制器30还包括采样测量电路310，采样测量电路310对充电电流检测MOS晶体管121检测的检测电流(ISC)进行采集和/或对放电电流检测MOS晶体管111检测的检测电流(ISD)进行采集。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，优选地，参考图4，采样测量电路310包括第一开关部311、第一电流镜313、第二开关部312以及第二电流镜314以及电流检测电路315，第二开关部312基于充电电流检测MOS晶体管121检测的检测电流(ISC)导通，以将充电电流检测MOS晶体管121检测的检测电流(ISC)被第二电流镜314镜像之后以被电流检测电路315检测；第一开关部311基于放电电流检测MOS晶体管111检测的检测电流(ISD)导通，以将放电电流检测MOS晶体管111检测的检测电流(ISD)被第一电流镜313镜像之后以被电流检测电路315检测。
优选地，参考图4，电流检测电路315包括感测电阻Rsense以及电压检测部ADC，电流检测电路315基于电压检测部ADC检测自第二电流镜314的输出端的检测电压以及感测电阻Rsense的阻值获得充电电流检测MOS晶体管121检测的检测电流(ISC)。
优选地，参考图4，电流检测电路315基于电压检测部ADC检测自第一电流镜313的输出端的检测电压以及感测电阻Rsense的阻值获得放电电流检测MOS晶体管111检测的检测电流(ISD)。
如图4所示，更优选地，第一电流镜的输出端与第二电流镜的输出端连接。
本公开通过对采样测量电路310的电路结构设计，实现了基于放电检测电流和充电检测电流的电流采集自动控制。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，优选地，采样校准控制器30还包括校准单元330，校准单元330基于采样测量电路310采集的充电电流检测MOS晶体管121检测的检测电流(ISC)以及理想充电电流检测值(与上文描述的M或N关联)生成校准参数。
进一步地，校准单元330基于采样测量电路310采集的放电电流检测MOS晶体管111检测的检测电流(ISD)以及理想放电电流检测值(与上文描述的M或N关联)生成校准参数。
其中，校准单元330可以是逻辑处理芯片或者逻辑处理芯片的一部分，可通过芯片制造工艺在基底上形成除法电路以通过理想充/放电电流检测值与测试充/放电电流检测值的比值P，再获得校准参数。
本领域技术人员在充分理解了本公开的技术方案的基础上，可以对校准单元330的电路形式进行调整，如何获得电流比值属于现有技术，本公开并不意图对校准单元330的电路结构进行特别限定。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，优选地，充电电流检测MOS晶体管的数量为n个，其中n为大于等于1的整数，第n个充电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与充电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：M的n-1次方。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，优选地，充电电流检测MOS晶体管的数量为n个，其中n为大于等于1的整数，第n个充电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与充电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：M的n次方。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，优选地，放电电流检测MOS晶体管的数量为n个，其中n为大于等于1的整数，第n个放电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与放电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：N的n-1次方。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，优选地，放电电流检测MOS晶体管的数量为n个，其中n为大于等于1的整数，第n个放电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与放电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：N的n次方。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，其中，充电MOS晶体管和充电电流检测MOS晶体管为NMOS晶体管或PMOS晶体管，并且M值优选为100。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，其中，放电MOS晶体管和放电电流检测MOS晶体管为NMOS晶体管或PMOS晶体管，并且N值为100。
对于上述各个实施方式的电流检测装置，参考图4，优选地还包括第二选通装置170，第二选通装置170包括至少一个选通开关，第二选通装置170的选通开关的数量与充电电流检测MOS晶体管的数量相同，充电电流检测MOS晶体管对应的选通开关被导通时执行充电电流检测。
进一步地，还包括第一选通装置160，第一选通装置160包括至少一个选通开关，第一选通装置160的选通开关的数量与放电电流检测MOS晶体管的数量相同，放电电流检测MOS晶体管对应的选通开关被导通时执行放电电流检测。
根据本公开的一个实施方式的电池管理系统，参考图5，包括：
上述任一个实施方式的电流检测装置，电流检测装置对电池装置20进行充电/放电控制并对电池装置20的充电电流/放电电流进行检测。
其中，电流检测装置可以串联在电池装置20和充电器/负载之间，以对充电和放电进行控制，同时也能够对充电电流和放电电流进行检测。
本公开还提供了一种用电设备，例如电动工具，便携终端、电动汽车等等。如图6所示，该用电设备可以包括上述的电池装置以及上述的电池管理系统，电池管理系统至少对电池装置进行充电/放电控制并对电池装置的充电电流/放电电流进行检测。
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公开的至少一个实施例/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。在本公开的描述中，“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)

1.一种电流检测装置，其特征在于，包括：
充电MOS晶体管，所述充电MOS晶体管的栅极用于接收充电控制信号以控制电池装置的充电；
至少一个充电电流检测MOS晶体管，所述充电电流检测MOS晶体管检测所述电池装置的充电电流，所述充电电流检测MOS晶体管的漏极与所述充电MOS晶体管的漏极连接，所述充电电流检测MOS晶体管的栅极用于接收充电检测控制信号以对所述充电电流进行检测，所述充电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与所述充电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：M，其中M大于1；
校准电流生成电路，所述校准电流生成电路至少向所述充电MOS晶体管提供校准电流；以及
采样校准控制器，所述采样校准控制器基于所述校准电流以及所述比值获得所述充电电流检测MOS晶体管的理想充电电流检测值，且所述充电MOS晶体管被提供所述校准电流时，所述采样校准控制器采集所述充电电流检测MOS晶体管的测试充电电流检测值，并基于所述理想充电电流检测值与所述测试充电电流检测值生成校准参数。
2.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，还包括：
放电MOS晶体管，所述放电MOS晶体管的栅极用于接收放电控制信号以控制所述电池装置的放电；
至少一个放电电流检测MOS晶体管，所述放电电流检测MOS晶体管检测所述电池装置的放电电流，所述放电电流检测MOS晶体管的漏极与所述放电MOS晶体管的漏极连接，所述放电电流检测MOS晶体管的栅极用于接收放电检测控制信号以对所述放电电流进行检测，所述放电电流检测MOS晶体管的沟道宽长比与所述放电MOS晶体管的沟道宽长比的比值为1：N，其中N大于1。
3.根据权利要求2所述的电流检测装置，其特征在于，所述校准电流生成电路至少向所述放电MOS晶体管提供校准电流，所述采样校准控制器基于所述校准电流以及所述比值1：N获得所述放电电流检测MOS晶体管的理想放电电流检测值，且所述放电MOS晶体管被提供所述校准电流时，所述采样校准控制器采集所述放电电流检测MOS晶体管的测试放电电流检测值，并基于所述理想放电电流检测值与所述测试放电电流检测值生成校准参数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电流检测装置，其特征在于，所述校准电流生成电路包括基准电压装置以及基准电阻器，所述基准电压装置提供基准电压，所述基准电压被施加到所述基准电阻器以产生所述校准电流。
5.根据权利要求2所述的电流检测装置，其特征在于，所述采样校准控制器包括控制单元，所述控制单元至少向所述充电MOS晶体管的栅极提供所述充电控制信号、向所述充电电流检测MOS晶体管的栅极提供充电检测控制信号、向所述放电MOS晶体管的栅极提供放电控制信号以及向所述放电电流检测MOS晶体管的栅极提供放电检测控制信号。
6.根据权利要求5所述的电流检测装置，其特征在于，所述采样校准控制器还包括采样测量电路，所述采样测量电路对所述充电电流检测MOS晶体管检测的检测电流进行采集和/或对所述放电电流检测MOS晶体管检测的检测电流进行采集。
7.根据权利要求6所述的电流检测装置，其特征在于，所述采样测量电路包括第一开关部、第一电流镜、第二开关部以及第二电流镜以及电流检测电路，所述第二开关部基于所述充电电流检测MOS晶体管检测的检测电流导通，以将所述充电电流检测MOS晶体管检测的检测电流被所述第二电流镜镜像之后以被所述电流检测电路检测；所述第一开关部基于所述放电电流检测MOS晶体管检测的检测电流导通，以将所述放电电流检测MOS晶体管检测的检测电流被所述第一电流镜镜像之后以被所述电流检测电路检测。
8.一种半导体芯片，其特征在于，形成有权利要求1至7中任一项所述的电流检测装置。
9.一种电池管理系统，其特征在于，包括：
权利要求1至7中任一项所述的电流检测装置，所述电流检测装置对电池装置进行充电/放电控制并对电池装置的充电电流/放电电流进行检测。
10.一种用电设备，其特征在于，包括：
电池装置；以及
权利要求9所述的电池管理系统，所述电池管理系统至少对所述电池装置进行充电/放电控制并对所述电池装置的充电电流/放电电流进行检测。
CN202110947958.1A 2021-08-18 2021-08-18 电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备 Pending CN113675922A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110947958.1A CN113675922A (zh) 2021-08-18 2021-08-18 电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110947958.1A CN113675922A (zh) 2021-08-18 2021-08-18 电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113675922A true CN113675922A (zh) 2021-11-19

Family

ID=78543530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110947958.1A Pending CN113675922A (zh) 2021-08-18 2021-08-18 电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113675922A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4888041B2 (ja) 組電池の電圧調整装置
CN103326326B (zh) 电池组和集成电路
US9046584B2 (en) Battery voltage detector having pull-up resistor
US10622685B2 (en) Problem detection apparatus
US20180309172A1 (en) Controller, energy storage apparatus, energy storage system, moving object, backup power supply, and controller method
US20120253716A1 (en) Battery voltage detector
US11527883B2 (en) Power protection apparatus and terminal using the apparatus
US20120106013A1 (en) Current sense circuit and battery over-current protection controller
EP3644473A1 (en) Battery protection circuit and battery pack comprising same
CN115372686A (zh) 充电芯片的检流电路以及电子设备
US20150380774A1 (en) Battery state monitoring circuit and battery device
EP3907813A1 (en) Temperature measuring apparatus, battery apparatus including same, and temperature measuring method
CN215870843U (zh) 电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备
JP5219653B2 (ja) 電源装置
CN215954179U (zh) 高精度低功耗温度系数校准装置及电池管理芯片
CN113675922A (zh) 电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备
EP3327454B1 (en) Battery system with a shared cell supervision circuit unit
CN111766495B (zh) Mosfet导通电阻的检测电路和方法、芯片及电池管理系统
CN113169385B (zh) 电池包、测量电池电流的电路系统及测量电池电流的设备
KR102617142B1 (ko) Ess 내 개별 배터리 랙별 절연 감지 장치 및 방법
CN112039144A (zh) 充放电控制电路、电池管理芯片及电设备
CN214626468U (zh) 功率器件及电池管理系统
CN216524415U (zh) 温度检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备
CN216350901U (zh) 电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备
US11398743B2 (en) Apparatus and method for forming current path according to charging or discharging state of battery pack

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination