CN115800424A - 一种正端充放电的电池保护芯片及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种正端充放电的电池保护芯片及系统，电池保护芯片包括驱动电路，该驱动电路包括充电控制支路，充电控制支路的过充电保护输出端用于连接电池的正端充电电路上的充电开关管，充电控制支路包括上拉单元和下拉单元，上拉单元连接充电电压，并通过获取电池电压和充电电压对过充电保护输出端形成上拉，下拉单元接地，并通过获取电池电压和基准电压对过充电保护输出端形成下拉，当电池电压小于基准电压与MOS管的开启电压的和，且充电电压大于电池电压时，下拉单元的下拉大于上拉单元的上拉，使得过充电保护输出端为低电平，促使充电开关管关断，从而在电池电压较小时避免对电池充电造成电池损伤，以保护电池来提高电池的使用寿命。

Description

一种正端充放电的电池保护芯片及系统

技术领域

本发明适用于电池保护技术领域，尤其是涉及一种正端充放电的电池保护芯片及系统。

背景技术

目前，电池保护系统采用电池保护芯片对电池的充放电电路进行控制，从而在电池充放电过程出现过充、过放等不利情况时，切断充电或放电。如图1 所示，为现有电池保护系统的结构框图，包含电池保护芯片1、滤波电阻R1、滤波电容C1、控制充放电的开关管M1和M2以及提高充放电电路上VM电压检测的静电防护能力的电阻R2，其中，电池保护芯片1包含电荷泵、检测电路、逻辑控制电路和驱动电路，电荷负责将电池电压VDD泵送到高于电池电压(如 2*VDD电压)用于给驱动电路供电，使其能够打开充放电控制开关管M1和 M2，检测电路用于通过检测P+和B+电压压差监控系统充放电电流大小，当充放电电流过大时通过逻辑控制电路实现对系统的充放电保护，逻辑控制电路负责接收检测电路的输出，通过该信号控制驱动电路的输出，驱动电路的电压来自于电荷泵，通过接收逻辑控制电路的输出通过控制CO和DO的输出实现对系统的充电和放电保护。如图2所示，为现有的驱动电路结构示意图，该驱动电路的CO和DO均为CMOS输出，以电荷泵输出VCP电压为电源，当逻辑控制电路输出ODP为低电平时，DO为高电平，控制DO管M1开启，当逻辑控制电路输出ODP为高电平时，DO为低电平，控制DO管M1关闭，当逻辑控制电路输出OCP为低电平时，CO为高电平，控制CO管M2开启，当逻辑控制电路输出OCP为高电平时，CO为低电平，控制CO管M2关闭。由于电池电压较低时对电池充电存在一定的安全隐患，采用低压禁充的方式可以避免对电池进行充电，而基于上述结构当电池电压为0V时此时电荷泵不会工作，DO和CO 的状态没法保证，此时若插入充电器有可能会可以充电，可能导致电池损伤以及存在安全隐患，降低电池的使用寿命。因此，如何在电池电压较低时确保电池进入禁充状态，以保证使用的安全性成为亟待解决的问题。

发明内容

为克服如何在电池电压较低时确保电池进入禁充状态，以保证使用的安全性的问题，本发明提供了一种正端充放电的电池保护芯片及系统。

第一方面，本发明提供一种正端充放电的电池保护芯片，

所述电池保护芯片包括驱动电路，所述驱动电路包括充电控制支路，所述充电控制支路的过充电保护输出端用于连接设置在电池的正端充电电路上的充电开关管；

所述充电控制支路包括上拉单元和下拉单元；

所述上拉单元包括第一PMOS管和第一限流元件，所述第一PMOS管的源极用于连接所述正端充电电路，以获取所述正端充电电路的充电电压，所述第一PMOS管的栅极用于连接所述电池的电压检测电路，以获取所述电池的电池电压，所述第一PMOS管的漏极通过所述第一限流元件连接所述过充电保护输出端；

所述下拉单元包括第二PMOS管、第一NMOS管和第二NMOS管，所述第二PMOS管的源极用于连接所述电压检测电路，所述第二PMOS管的栅极连接基准电压；所述第一NMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的漏极，所述第一NMOS管的漏极用于连接所述正端充电电路；所述第二NMOS管的栅极连接所述第一NMOS管的漏极，所述第二NMOS管的漏极连接所述过冲保护输出端；所述第二PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的源极以及所述第二NMOS管的源极均接地；

当所述电池电压小于所述基准电压与所述第二PMOS管的开启电压的和，且所述充电电压大于所述电池电压时，所述第二NMOS管的下拉大于所述第一 PMOS管的上拉，使得所述过充电保护输出端为低电平。

在一实施方式中，所述上拉单元还包括防倒灌元件，所述第一PMOS管的漏极通过所述第一限流元件连接所述防倒灌元件的输入端，所述防倒灌元件的输出端连接所述过充电保护输出端；

所述防倒灌元件为第三PMOS管或者二极管，若所述防倒灌元件为所述第三PMOS管，则所述第三PMOS管的漏极连接所述第一限流元件，所述第三 PMOS管的源极和栅极均连接所述过充电保护输出端；或者若所述防倒灌元件为所述二极管，则所述二极管的阳极连接所述第一限流元件，所述二极管的阴极连接所述过充电保护输出端。

在一实施方式中，所述下拉单元还包括第二限流元件，所述第二PMOS管的漏极通过所述第二限流元件接地；

所述第二限流元件为第三NMOS管或者第一电阻，若所述第二限流元件为所述第三NMOS管，则所述第二PMOS管的漏极连接所述第三NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的源极和栅极均接地；或者若所述第二限流元件为所述第一电阻，则所述第二PMOS管的漏极通过所述第一电阻接地。

在一实施方式中，所述下拉单元还包括第三限流元件，所述第一NMOS管的漏极通过所述第三限流元件用于连接所述正端充电电路；

所述第三限流元件为第四NMOS管或者第二电阻，若所述第三限流元件为所述第四NMOS管，则所述第一NMOS管的漏极连接所述第四NMOS管的源极和栅极，所述第四NMOS管的漏极用于连接所述正端充电电路；或者若所述第三限流元件为所述第二电阻，则所述第一NMOS管的漏极通过所述第一电阻用于连接所述正端充电电路。

在一实施方式中，所述充电控制支路还包括第一CMOS电路，所述第一 CMOS电路的输出为所述过充电保护输出端，所述第一CMOS电路的输入用于连接所述电池的逻辑控制电路；

所述驱动电路还包括放电控制支路，所述放电控制支路包括第二CMOS电路，所述第二CMOS电路的输入用于连接所述逻辑控制电路，所述第二CMOS 电路的输出为过放电保护输出端，所述过放电保护输出端用于连接所述电池的正端放电电路上的放电开关管。

第二方面，本发明提供一种正端充放电的电池保护系统，所述电池保护系统包括电池保护芯片和充电开关管，所述充电开关管用于设置在电池的正端充电线路上；

所述电池保护芯片包括驱动电路，所述驱动电路包括充电控制支路，所述充电控制支路的过充电保护输出端连接所述充电开关管；

所述充电控制支路包括上拉单元和下拉单元；

所述上拉单元包括第一PMOS管和第一限流元件，所述第一PMOS管的源极用于连接所述正端充电电路，以获取所述正端充电电路的充电电压，所述第一PMOS管的栅极用于连接所述电池的电压检测电路，以获取所述电池的电池电压，所述第一PMOS管的漏极通过所述第一限流元件连接所述过充电保护输出端；

所述下拉单元包括第二PMOS管、第一NMOS管和第二NMOS管，所述第二PMOS管的源极用于连接所述电压检测电路，所述第二PMOS管的栅极连接基准电压；所述第一NMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的漏极，所述第一NMOS管的漏极用于连接所述正端充电电路；所述第二NMOS管的栅极连接所述第一NMOS管的漏极，所述第二NMOS管的漏极连接所述过冲保护输出端；所述第二PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的源极以及所述第二NMOS管的源极均接地；

当所述电池电压小于所述基准电压与所述第二PMOS管的开启电压的和，且所述充电电压大于所述电池电压时，所述第二NMOS管的下拉大于所述第一 PMOS管的上拉，使得所述过充电保护输出端为低电平。

在一实施方式中，所述上拉单元还包括防倒灌元件，所述第一PMOS管的漏极通过所述第一限流元件连接所述防倒灌元件的输入端，所述防倒灌元件的输出端连接所述过充电保护输出端；

所述防倒灌元件为第三PMOS管或者二极管，若所述防倒灌元件为所述第三PMOS管，则所述第三PMOS管的漏极连接所述第一限流元件，所述第三 PMOS管的源极和栅极均连接所述过充电保护输出端；或者若所述防倒灌元件为所述二极管，则所述二极管的阳极连接所述第一限流元件，所述二极管的阴极连接所述过充电保护输出端。

在一实施方式中，所述下拉单元还包括第二限流元件，所述第二PMOS管的漏极通过所述第二限流元件接地；

所述第二限流元件为第三NMOS管或者第一电阻，若所述第二限流元件为所述第三NMOS管，则所述第二PMOS管的漏极连接所述第三NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的源极和栅极均接地；或者若所述第二限流元件为所述第一电阻，则所述第二PMOS管的漏极通过所述第一电阻接地。

在一实施方式中，所述下拉单元还包括第三限流元件，所述第一NMOS管的漏极通过所述第三限流元件用于连接所述正端充电电路；

所述第三限流元件为第四NMOS管或者第二电阻，若所述第三限流元件为所述第四NMOS管，则所述第一NMOS管的漏极连接所述第四NMOS管的源极和栅极，所述第四NMOS管的漏极用于连接所述正端充电电路；或者若所述第三限流元件为所述第二电阻，则所述第一NMOS管的漏极通过所述第一电阻用于连接所述正端充电电路。

在一实施方式中，所述充电控制支路还包括第一CMOS电路，所述第一 CMOS电路的输出为所述过充电保护输出端，所述第一CMOS电路的输入用于连接所述电池的逻辑控制电路；

所述驱动电路还包括放电控制支路，所述放电控制支路包括第二CMOS电路，所述第二CMOS电路的输入用于连接所述逻辑控制电路，所述第二CMOS 电路的输出为过放电保护输出端，所述过放电保护输出端用于连接所述电池的正端放电电路上的放电开关管。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明的驱动电路包括充电控制支路，充电控制支路的过充电保护输出端用于连接正端充电电路上的充电开关管，充电控制支路包括上拉单元和下拉单元，上拉单元包括第一PMOS 管和第一限流元件，第一PMOS管的源极用于连接正端充电电路，以获取正端充电电路的充电电压，第一PMOS管的栅极用于连接电池的电压检测电路，以获取电池的电池电压，第一PMOS管的漏极通过所述第一限流元件连接过充电保护输出端，下拉单元包括第二PMOS管、第一NMOS管和第二NMOS管，第二PMOS管的源极用于连接电压检测电路，第二PMOS管的栅极连接基准电压；第一NMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的漏极，第一NMOS管的漏极用于连接正端充电电路，第二NMOS管的栅极连接第一NMOS管的漏极，第二NMOS管的漏极连接过冲保护输出端，第二PMOS管的漏极、第一NMOS 管的源极以及第二NMOS管的源极均接地，当电池电压小于基准电压与第二 PMOS管的开启电压的和，且充电电压大于电池电压时，第二NMOS管的下拉大于第一PMOS管的上拉，使得过充电保护输出端为低电平，促使充电开关管关断，从而在电池电压较小时避免对电池充电造成电池损伤，以保护电池来提高电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的一种电池保护系统的结构框图；

图2是现有技术的驱动电路的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种正端充放电的电池保护芯片的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的一种正端充放电的电池保护芯片的结构示意图；

图5是本发明一实施例提供的一种正端充放电的电池保护芯片的结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的一种正端充放电的电池保护芯片的结构示意图；

图7是本发明一实施例提供的一种正端充放电的电池保护系统的结构框图；

其中，1、电池保护芯片；30、上拉单元；31、下拉单元；301、第一PMOS 管；302、第一限流元件；303、防倒灌元件；311、第二PMOS管；312、第一 NMOS管；313、第二NMOS管；314、第二限流元件；315、第三限流元件； 3141、第三NMOS管；3142、第一电阻；3151、第四NMOS管；3152、第二电阻；3021、第三电阻；3031、第三PMOS管；3032、二极管；51、第一CMOS 电路；52、第二CMOS电路；70、正端充放电的电池保护系统；71、电池。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“竖向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图3，是本发明一实施例提供的一种正端充放电的电池保护芯片的结构示意图，上述驱动电路包括充电控制支路，该充电控制支路的过充电保护输出端(CO)用于连接正端充电电路上的充电开关管，当充电开关管导通时正端充电电路导通，电池即可进行充电，当充电开关管关断时正端充电电路断开，电池不可进行充电。

上述充电控制支路包括上拉单元30和下拉单元31，该上拉单元30包括第一PMOS管301和第一限流元件302，该第一PMOS管301的源极用于连接正端充电电路，以获取正端充电电路的充电电压VM，第一PMOS管301的栅极用于连接电池的电压检测电路，以获取电池的电池电压VDD，第一PMOS管301 的漏极通过第一限流元件连接过CO，该下拉单元31包括第二PMOS管311、第一NMOS管312和第二NMOS管313，第二PMOS管311的源极用于连接电压检测电路，从而获取电池的电池电压VDD，第二PMOS管311的栅极连接基准电压；第一NMOS管312的栅极连接第二PMOS管311的漏极，第一NMOS 管312的漏极用于连接正端充电电路，从而获取正端充电电路的充电电压VM；第二NMOS管313的栅极连接第一NMOS管312的漏极，第二NMOS管313 的漏极连接过冲保护输出端CO；第二PMOS管311的漏极、第一NMOS管313 的源极以及第二NMOS管311的源极均接地。

插入充电器时充电电压VM会高于电池电压VDD，当电池电压VDD小于基准电压VREF与第二PMOS管311的开启电压的和，且充电电压VM大于电池电压VDD时，对于下拉单元31而言，第二PMOS管311为关断，第一NMOS 管312的栅极电压为0，使得第一NMOS管312关断，从而使得第二NMOS管313的栅极的电压为充电电压VM，使得第二NMOS管导通，由于第二NMOS 管313是接地的，使得对过CO形成下拉；对于上拉单元30而言，第一PMOS 管301导通，第一PMOS管301的源极连接充电电压VM，使得对过充保护输出端CO形成上拉，由于第一限流元件302的存在，而第二NMOS管313是直接接地的，因此，第二NMOS管313的下拉大于第一PMOS管301的上拉，使得过CO为低电平。在电池电压VDD恢复大于基准电压VREF与第二PMOS 管311的开启电压的和之后，第二PMOS管311为导通，第一NMOS管312的栅极电压为电池电压VDD，使得第一NMOS管312导通，从而使得充电电压 VM接地，使得第二NMOS管313的栅极的电压为0，使得第二NMOS管关断，不再对过CO形成下拉，而上拉单元30依然保持有上拉趋势，因此，过CO为高电平，即可恢复对电池的充电，实现了0V禁充功能

在一实施方式中，如图3所示，上拉单元30还包括防倒灌元件303，该第一PMOS管301的漏极通过第一限流元件302连接防倒灌元件303的输入端，防倒灌元件303的输出端连接过CO。

在一实施方式中，如图4所示，上述下拉单元31还包括第二限流元件314，第二PMOS管311的漏极通过第二限流元件314接地。另外，上述下拉单元31 还包括第三限流元件315，第一NMOS管312的漏极通过第三限流元件315用于连接正端充电电路，即获取充电电压VM。

参见图5和图6，在上述图3和图4的基础上，在一实施方式中，上述防倒灌元件303为第三PMOS管3031，第三PMOS管3031的漏极连接第三电阻3021，第三PMOS管3031的源极和栅极均连接过CO。其中，第三电阻3021即为上述第一限流元件302。第三PMOS管3031是为了防止正常工作时CO电压通过第一PMOS管301倒灌到充电。

在一实施方式中，上述第二限流元件314为第三NMOS管3141，上述第二 PMOS管311的漏极连接第三NMOS管3141的漏极，第三NMOS管3141的源极和栅极均接地。

在一实施方式中，上述第三限流元件315为第四NMOS管3151，上述第一 NMOS管312的漏极连接第四NMOS管3151的源极和栅极，第四NMOS管3151 的漏极用于连接正端充电电路，以获取充电电压VM。

插入充电器时充电电压VM会高于电池电压VDD，如果第二限流元件314 为第三NMOS管3141，三限流元件315为第四NMOS管3151，且防倒灌元件 303为第三PMOS管3031，由于VDD电压接近0V，所以第二PMOS管311关断，第三NMOS管3141为N型耗尽管，此时第三NMOS管3141的漏极处电压为低电平，导致第一NMOS管312关闭，第四NMOS管3151为N型耗尽管，此时第一NMOS管的漏极处电压为充电电压VM，使得第二NMOS管313导通，由于第三电阻3021的原因导致第二NMOS管313对CO的下拉强于VM对CO 的上拉，所以CO为恒定的低电平，从而实现了0V禁充功能，当电池电压VDD 上升到高于VREF+VTH(VTH为第二PMOS管311的开启电压)时，第二PMOS 管311导通，第三NMOS管3141为N型耗尽管，此时第三NMOS管3141的漏极处电压为VDD电平，导致第一NMOS管312导通，第四NMOS管3151 为N型耗尽管，所以第一NMOS管312的漏极处电压为低电平，使得第二NMOS 管313关断，第二NMOS管313对CO的下拉消失，由于VM通过第一PMOS 管301对CO有弱上拉能力，所以此时CO为VM电压，从而实现了可充功能。

通过上述的驱动电路实现了当电池电压低于VREF+VTH，尤其是电池电压低于0V时插入充电器不能对电池充电，当电池电压高于VREF+VTH时插入充电器恢复对电池充电。

在一实施方式中，上述防倒灌元件303为二极管3032，二极管3032的阳极连接第三电阻3021，二极管的阴极连接过CO。其中，第三电阻3021也即为上述第一限流元件301。二极管3032是为了防止正常工作时CO电压通过第一 PMOS管301倒灌到充电。

在一实施方式中，上述第二限流元件314为第一电阻3142，上述第二PMOS 管311的漏极通过第一电阻3142接地。

在一实施方式中，上述第三限流元件315为第二电阻3152，第一NMOS管 312的漏极通过第一电阻3152用于连接正端充电电路，以获取充电电压VM。

插入充电器时充电电压VM会高于电池电压VDD，如果第二限流元件314 为第一电阻3142，第三限流元件315为第二电阻3152，且防倒灌元件303为二极管3032，由于VDD电压接近0V，所以第二PMOS管311关断，第二PMOS 管311的漏极处电压为低电平，导致第一NMOS管312关闭，第一NMOS管的漏极处电压为充电电压VM，使得第二NMOS管313导通，由于第三电阻3021 的原因导致第二NMOS管313对CO的下拉强于VM对CO的上拉，所以CO 为恒定的低电平，从而实现了0V禁充功能，当电池电压VDD上升到高于 VREF+VTH(VTH为第二PMOS管311的开启电压)时，第二PMOS管311 导通，第二PMOS管311的漏极处电压为VDD电平，导致第一NMOS管312 导通，所以第一NMOS管312的漏极处电压为低电平，使得第二NMOS管313 关断，第二NMOS管313对CO的下拉消失，由于VM通过第一PMOS管301 对CO有弱上拉能力，所以此时CO为VM电压，从而实现了可充功能。

通过上述的驱动电路实现了当电池电压低于VREF+VTH，尤其是电池电压低于0V时插入充电器不能对电池充电，当电池电压高于VREF+VTH时插入充电器恢复对电池充电。

在一实施方式中，上述充电控制支路还包括第一CMOS电路51，第一CMOS 电路51的输出为过CO，第一CMOS电路51的输入用于连接电池的逻辑控制电路，以获取逻辑控制电路发送的OCP控制信号，实现电池的充电控制、过充控制等。

在一实施方式中，上述驱动电路还包括放电控制支路，放电控制支路包括第二CMOS电路52，第二CMOS电路52的输出为过放电保护输出端(DO)， DO用于连接电池的正端放电电路上的放电开关管。当放电开关管导通时电池的正端放电电路导通，电池即可进行放电，当放电开关管关断时电池的正端放电电路断开，电池不可进行放电。第二CMOS电路52的输入用于连接逻辑控制电路，以获取逻辑控制电路发送的ODP控制信号，实现电池的放电控制、过放控制等。图5和图6中CMOS电路均有一个PMOS管和一个NMOS管组成。

正常工作时逻辑控制电路输出ODP和OCP均为低电平，经过驱动电路后 CO和DO为高电平，即电池的正常充放电；当发生过放或者放电过流时ODP 变为高电平，此时DO为低电平，控制放电开关管关断，实现放电保护；当发生过充电或者充电过流时OCP变为高电平，此时CO为低电平，控制充电开关管关断，实现充电保护。

当电池电压为0V时此时电荷泵不会工作，因此DO和CO的状态没法保证，此时若插入充电器有可能会可以充电，从而造成安全隐患，现有的充放电电路为一体设置，充电开关管和放电开关管为前后设置，一般为充电开关管相较于放电开关管更为靠近电池，由于DO的状态无论如何都阻止不了充电电流流过 CO控制的开关管(电流可从放电开关管的寄生二极管流过)，因此，要保证禁充需要确保CO为低电平。

参见图7，为本发明提供的一种正端充放电的电池保护系统70的结构框图，其中，电池保护系统70包括电荷泵、过流保护电路、电压检测电路、逻辑控制电路和驱动电路，电荷泵负责将电池电压VDD泵送到高于电池电压，用于给驱动电路供电，使驱动电路能够打开充放电开关管，过流保护电路检测充放电电压，电压检测电路通过检测电池电压大小实现电池过充和过放保护，逻辑控制电路负责接收电压检测电路和过流保护电路的输出，从而控制驱动电路的输出，驱动电路的电压来自于电荷泵，通过接收逻辑控制电路的输出通过控制CO和 DO的输出实现对电池71的充电和放电保护。

该正端充放电的电池保护系统70应用于保护电池71，该电池71的充放电电路的正极上设置有放电开关管M3、充电开关管M4、过流保护电阻R6，另外，滤波电阻R5与滤波电容C2连接电压检测电路，过流保护电路用于检测充电电压和放电电压，根据过流保护电阻R6的压差(即VM和VINI的压差)监控系统充放电电流大小，当充放电电流过大时通过逻辑控制电路实现对系统的充放电保护，放电电压的检测通过电阻R3连接过流保护电阻R6靠近电池71的一端，充电电压的检测通过电阻R4连接过流保护电阻R6远离电池71的一端，电阻 R3和电阻R4以分别用于提高静电防护能力。

正常情况下电池电压在过放电压和过充电压之间，充放电电流值在过流保护阈值内，此时逻辑控制电路控制驱动电路的输出CO和DO均为高电平，此时电池71可正常充放电；当电压检测电路检测到电池电压VDD低于过放电压阈值时电压检测电路输出发生翻转，逻辑控制电路控制驱动电路的输出DO为低电平，CO为高电平，从而禁止对电池71进行放电；当电压检测电路检测到电池电压VDD高于过充电压阈值时电压检测电路输出发生翻转，逻辑控制电路控制驱动电路的输出CO为低电平，DO为高电平，从而禁止对电池71进行充电；当过流保护电路检测到VINI比VM高出放电过流阈值VDI时，过流保护电路输出发生翻转，逻辑控制电路控制驱动电路的输出DO为低电平，CO为高电平，从而禁止对电池71进行放电；当过流保护电路检测到VM比VINI高出充电过流阈值VCI时，过流保护电路输出发生翻转，逻辑控制电路控制驱动电路的输出CO为低电平，DO为高电平，从而禁止对电池71进行充电。

本发明的电池保护系统过流检测通过检测过流保护电阻R6的压降实现对系统的充电和放电保护，由于过流保护电阻R6阻值不随电池71电压和温度的变化，因此采用本发明的电池保护系统的过流值非常稳定，有利于保护电池71的安全。

本发明的驱动电路还有0V禁充功能，参见图3至图6所示，上述驱动电路包括充电控制支路，该充电控制支路的过CO连接充电开关管M4，当充电开关管M4导通时正端充电电路导通，电池71即可进行充电，当充电开关管M4关断时正端充电电路断开，电池71不可进行充电。

上述充电控制支路包括上拉单元30和下拉单元31，该上拉单元30包括第一PMOS管301和第一限流元件302，该第一PMOS管301的源极连接过流保护电路的VM，以获取正端充电电路的充电电压VM，第一PMOS管301的栅极连接电压检测电路的输出，以获取电池71的电池电压VDD，第一PMOS管 301的漏极通过第一限流元件连接过CO，该下拉单元31包括第二PMOS管311、第一NMOS管312和第二NMOS管313，第二PMOS管311的源极连接电压检测电路的输出，从而获取电池71的电池电压VDD，第二PMOS管311的栅极连接基准电压；第一NMOS管312的栅极连接第二PMOS管311的漏极，第一 NMOS管312的漏极连接过流保护电路的VM，从而获取正端充电电路的充电电压VM；第二NMOS管313的栅极连接第一NMOS管312的漏极，第二NMOS 管313的漏极连接过冲保护输出端CO；第二PMOS管311的漏极、第一NMOS 管313的源极以及第二NMOS管311的源极均接地。

插入充电器时充电电压VM会高于电池电压VDD，当电池电压VDD小于基准电压VREF与第二PMOS管311的开启电压的和，且充电电压VM大于电池电压VDD时，对于下拉单元31而言，第二PMOS管311为关断，第一NMOS 管312的栅极电压为0，使得第一NMOS管312关断，从而使得第二NMOS管 313的栅极的电压为充电电压VM，使得第二NMOS管导通，由于第二NMOS 管313是接地的，使得对过CO形成下拉；对于上拉单元30而言，第一PMOS 管301导通，第一PMOS管301的源极连接充电电压VM，使得对过充保护输出端CO形成上拉，由于第一限流元件302的存在，而第二NMOS管313是直接接地的，因此，第二NMOS管313的下拉大于第一PMOS管301的上拉，使得过CO为低电平。在电池电压VDD恢复大于基准电压VREF与第二PMOS 管311的开启电压的和之后，第二PMOS管311为导通，第一NMOS管312的栅极电压为电池电压VDD，使得第一NMOS管312导通，从而使得充电电压 VM接地，使得第二NMOS管313的栅极的电压为0，使得第二NMOS管关断，不再对过CO形成下拉，而上拉单元30依然保持有上拉趋势，因此，过CO为高电平，即可恢复对电池71的充电。

在一实施方式中上拉单元30还包括防倒灌元件303，该第一PMOS管301 的漏极通过第一限流元件302连接防倒灌元件303的输入端，防倒灌元件303 的输出端连接过CO。

在一实施方式中，上述下拉单元31还包括第二限流元件314，第二PMOS 管311的漏极通过第二限流元件314接地。另外，上述下拉单元31还包括第三限流元件315，第一NMOS管312的漏极通过第三限流元件315连接过流保护电路的VM，即获取充电电压VM。

在一实施方式中，上述防倒灌元件303为第三PMOS管3031，第三PMOS 管3031的漏极连接第三电阻3021，第三PMOS管3031的源极和栅极均连接过 CO。其中，第三电阻3021即为上述第一限流元件302。第三PMOS管3031是为了防止正常工作时CO电压通过第一PMOS管301倒灌到充电。

在一实施方式中，上述第二限流元件314为第三NMOS管3141，上述第二 PMOS管311的漏极连接第三NMOS管3141的漏极，第三NMOS管3141的源极和栅极均接地。

在一实施方式中，上述第三限流元件315为第四NMOS管3151，上述第一NMOS管312的漏极连接第四NMOS管3151的源极和栅极，第四NMOS管3151 的漏极连接过流保护电路的VM，以获取充电电压VM。

在一实施方式中，上述防倒灌元件303为二极管3032，二极管3032的阳极连接第三电阻3021，二极管的阴极连接过CO。其中，第三电阻3021也即为上述第一限流元件301。二极管3032是为了防止正常工作时CO电压通过第一 PMOS管301倒灌到充电。

在一实施方式中，上述第二限流元件314为第一电阻3142，上述第二PMOS 管311的漏极通过第一电阻3142接地。

在一实施方式中，上述第三限流元件315为第二电阻3152，第一NMOS管 312的漏极通过第一电阻3152连接过流保护电路的VM，以获取充电电压VM。

在一实施方式中，上述充电控制支路还包括第一CMOS电路51，第一CMOS 电路51的输出为过CO，第一CMOS电路51的输入连接逻辑控制电路，以获取逻辑控制电路发送的OCP控制信号，实现电池71的充电控制、过充控制等。

在一实施方式中，上述驱动电路还包括放电控制支路，放电控制支路包括第二CMOS电路52，第二CMOS电路52的输出为DO，DO连接放电开关管 M3。当放电开关管M3导通时电池的正端放电电路导通，电池71即可进行放电，当放电开关管M3关断时电池的正端放电电路断开，电池71不可进行放电。第二CMOS电路52的输入连接逻辑控制电路，以获取逻辑控制电路发送的ODP 控制信号，实现电池71的放电控制、过放控制等。

本发明不对上述步骤的顺序进行限定，上述步骤的顺序与其具体实现过程相关，上述步骤所实现的过程与上述正端充放电的电池保护芯片中各电路的实现过程相同，在此不再赘述。在对该方法进行实施时，可以将其包装成控制程序，并安装在相应的处理器的存储器中，处理器处理该程序来实现上述的方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种正端充放电的电池保护芯片，其特征在于，所述电池保护芯片包括驱动电路，所述驱动电路包括充电控制支路，所述充电控制支路的过充电保护输出端用于连接设置在电池的正端充电电路上的充电开关管；

所述充电控制支路包括上拉单元和下拉单元；

所述上拉单元包括第一PMOS管和第一限流元件，所述第一PMOS管的源极用于连接所述正端充电电路，以获取所述正端充电电路的充电电压，所述第一PMOS管的栅极用于连接所述电池的电压检测电路，以获取所述电池的电池电压，所述第一PMOS管的漏极通过所述第一限流元件连接所述过充电保护输出端；

所述下拉单元包括第二PMOS管、第一NMOS管和第二NMOS管，所述第二PMOS管的源极用于连接所述电压检测电路，所述第二PMOS管的栅极连接基准电压；所述第一NMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的漏极，所述第一NMOS管的漏极用于连接所述正端充电电路；所述第二NMOS管的栅极连接所述第一NMOS管的漏极，所述第二NMOS管的漏极连接所述过冲保护输出端；所述第二PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的源极以及所述第二NMOS管的源极均接地；

当所述电池电压小于所述基准电压与所述第二PMOS管的开启电压的和，且所述充电电压大于所述电池电压时，所述第二NMOS管的下拉大于所述第一PMOS管的上拉，使得所述过充电保护输出端为低电平。

2.根据权利要求1所述的电池保护芯片，其特征在于，所述上拉单元还包括防倒灌元件，所述第一PMOS管的漏极通过所述第一限流元件连接所述防倒灌元件的输入端，所述防倒灌元件的输出端连接所述过充电保护输出端；

所述防倒灌元件为第三PMOS管或者二极管，若所述防倒灌元件为所述第三PMOS管，则所述第三PMOS管的漏极连接所述第一限流元件，所述第三PMOS管的源极和栅极均连接所述过充电保护输出端；或者若所述防倒灌元件为所述二极管，则所述二极管的阳极连接所述第一限流元件，所述二极管的阴极连接所述过充电保护输出端。

3.根据权利要求1所述的电池保护芯片，其特征在于，所述下拉单元还包括第二限流元件，所述第二PMOS管的漏极通过所述第二限流元件接地；

所述第二限流元件为第三NMOS管或者第一电阻，若所述第二限流元件为所述第三NMOS管，则所述第二PMOS管的漏极连接所述第三NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的源极和栅极均接地；或者若所述第二限流元件为所述第一电阻，则所述第二PMOS管的漏极通过所述第一电阻接地。

4.根据权利要求1所述的电池保护芯片，其特征在于，所述下拉单元还包括第三限流元件，所述第一NMOS管的漏极通过所述第三限流元件用于连接所述正端充电电路；

所述第三限流元件为第四NMOS管或者第二电阻，若所述第三限流元件为所述第四NMOS管，则所述第一NMOS管的漏极连接所述第四NMOS管的源极和栅极，所述第四NMOS管的漏极用于连接所述正端充电电路；或者若所述第三限流元件为所述第二电阻，则所述第一NMOS管的漏极通过所述第一电阻用于连接所述正端充电电路。

5.根据权利要求1所述的电池保护芯片，其特征在于，所述充电控制支路还包括第一CMOS电路，所述第一CMOS电路的输出为所述过充电保护输出端，所述第一CMOS电路的输入用于连接所述电池的逻辑控制电路；

所述驱动电路还包括放电控制支路，所述放电控制支路包括第二CMOS电路，所述第二CMOS电路的输入用于连接所述逻辑控制电路，所述第二CMOS电路的输出为过放电保护输出端，所述过放电保护输出端用于连接所述电池的正端放电电路上的放电开关管。

6.一种正端充放电的电池保护系统，其特征在于，所述电池保护系统包括电池保护芯片和充电开关管，所述充电开关管用于设置在电池的正端充电线路上；

所述电池保护芯片包括驱动电路，所述驱动电路包括充电控制支路，所述充电控制支路的过充电保护输出端连接所述充电开关管；

所述充电控制支路包括上拉单元和下拉单元；

所述上拉单元包括第一PMOS管和第一限流元件，所述第一PMOS管的源极用于连接所述正端充电电路，以获取所述正端充电电路的充电电压，所述第一PMOS管的栅极用于连接所述电池的电压检测电路，以获取所述电池的电池电压，所述第一PMOS管的漏极通过所述第一限流元件连接所述过充电保护输出端；

所述下拉单元包括第二PMOS管、第一NMOS管和第二NMOS管，所述第二PMOS管的源极用于连接所述电压检测电路，所述第二PMOS管的栅极连接基准电压；所述第一NMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的漏极，所述第一NMOS管的漏极用于连接所述正端充电电路；所述第二NMOS管的栅极连接所述第一NMOS管的漏极，所述第二NMOS管的漏极连接所述过冲保护输出端；所述第二PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的源极以及所述第二NMOS管的源极均接地；

当所述电池电压小于所述基准电压与所述第二PMOS管的开启电压的和，且所述充电电压大于所述电池电压时，所述第二NMOS管的下拉大于所述第一PMOS管的上拉，使得所述过充电保护输出端为低电平。

7.根据权利要求6所述的电池保护系统，其特征在于，所述上拉单元还包括防倒灌元件，所述第一PMOS管的漏极通过所述第一限流元件连接所述防倒灌元件的输入端，所述防倒灌元件的输出端连接所述过充电保护输出端；

所述防倒灌元件为第三PMOS管或者二极管，若所述防倒灌元件为所述第三PMOS管，则所述第三PMOS管的漏极连接所述第一限流元件，所述第三PMOS管的源极和栅极均连接所述过充电保护输出端；或者若所述防倒灌元件为所述二极管，则所述二极管的阳极连接所述第一限流元件，所述二极管的阴极连接所述过充电保护输出端。

8.根据权利要求1所述的电池保护系统，其特征在于，所述下拉单元还包括第二限流元件，所述第二PMOS管的漏极通过所述第二限流元件接地；

所述第二限流元件为第三NMOS管或者第一电阻，若所述第二限流元件为所述第三NMOS管，则所述第二PMOS管的漏极连接所述第三NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的源极和栅极均接地；或者若所述第二限流元件为所述第一电阻，则所述第二PMOS管的漏极通过所述第一电阻接地。

9.根据权利要求1所述的电池保护系统，其特征在于，所述下拉单元还包括第三限流元件，所述第一NMOS管的漏极通过所述第三限流元件用于连接所述正端充电电路；

所述第三限流元件为第四NMOS管或者第二电阻，若所述第三限流元件为所述第四NMOS管，则所述第一NMOS管的漏极连接所述第四NMOS管的源极和栅极，所述第四NMOS管的漏极用于连接所述正端充电电路；或者若所述第三限流元件为所述第二电阻，则所述第一NMOS管的漏极通过所述第一电阻用于连接所述正端充电电路。

10.根据权利要求6所述的电池保护系统，其特征在于，所述充电控制支路还包括第一CMOS电路，所述第一CMOS电路的输出为所述过充电保护输出端，所述第一CMOS电路的输入用于连接所述电池的逻辑控制电路；

所述驱动电路还包括放电控制支路，所述放电控制支路包括第二CMOS电路，所述第二CMOS电路的输入用于连接所述逻辑控制电路，所述第二CMOS电路的输出为过放电保护输出端，所述过放电保护输出端用于连接所述电池的正端放电电路上的放电开关管。

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