CN213521313U

CN213521313U - 单晶圆电池保护电路、电池充放电电路及便携式电子设备

Info

Publication number: CN213521313U
Application number: CN202020771325.0U
Authority: CN
Inventors: 谭健; 蒋锦茂
Original assignee: Suzhou Saixin Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Saixin Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2021-06-22
Anticipated expiration: 2030-05-11

Abstract

本申请公开了一种单晶圆电池保护电路、电池充放电电路以及便携式电子设备。单晶圆电池保护电路包括：外置电阻、基本保护电路、栅极衬底控制电路和充放电控制MOS管；充放电控制MOS管的源极或漏极的一端连接电池的负极、基本保护电路和栅极衬底控制电路；充放电控制MOS管的源极或漏极的另一端通过外置电阻连接基本保护电路、充电器的负极或负载；充放电控制MOS管的栅极和衬底分别连接至栅极衬底控制电路；基本保护电路与栅极衬底控制电路连接，电池的正极连接充电器的正极或负载，外置电阻用于保证过流值不随电源电压变化。本申请可实现在全电压工作范围内获得同样的过流值，适合需要高精度应用的工作环境。

Description

单晶圆电池保护电路、电池充放电电路及便携式电子设备

技术领域

本申请涉及电池充放电技术领域，尤指高精度过流值的单晶圆电池保护电路、电池充放电电路以及便携式电子设备。

背景技术

目前市场上的单节锂电池保护电路判断充电过流和放电过流的原理为：检测VM与VGND之间的电压差值(充放电控制MOS管两端的压差)、与设定的参考电压进行比较，VM与VGND之间电压差值超过设定值时认为充电过流或放电过流，关断充电通路或放电通路。由于VM与VGND之间的电压差值为:VM与VGND之间的电阻乘以流过VM与VGND的电流值，而VM与VGND之间的电阻为保护MOS管的导通电阻，该电阻随VDD变化，因此VM与VGND之间的电压也随VDD变化，但是设定的参考电压是不随VDD变化的，从而导致检测到的电流值也是随VDD变化的。在一些高精度应用中，过流值需要在全电压工作范围内保持不变，不随VDD电压变化而变化。为了解决这一问题，本设计提供了一种高精度过流值的单晶圆电池保护电路结构。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种单晶圆电池保护电路、电池充放电电路以及便携式电子设备，在一些高精度应用中，可使过流值在全电压工作范围内不随电压变化而变化。

现有主流的锂电保护芯片，都是电池电压直接作为充放电控制MOS管的gate电压，这样电池电压低时，充放电控制MOS管的gate电压就低，充放电控制MOS管的导通电阻就高，对应的过流值就低。

例如在移动电源、电子烟等大功率应用时，为保证不同电池电压下有同样的输出功率，则需要电池电压低时有较大的输出电流，而现有锂电保护的过流值是随电池电压的减少而减少。满足了低电池电压下同样的输出功率，则电池电压高时则有更高的过流值，会超过移动电源或其他标准中的最大过流值。导致产品不能满足要求。采用外置电阻设置过流值，则过流值不会随电池电压的变化而变化，能满足低电池电压有相同的输出功率、也能满足最大过流值小于移动电源或其他标准中的最大过流值。

还有一些应用，为了延长电池的寿命，需要过流值尽可能少；现有方案，电池电压高时过流值会大于低电池电压的过流值，因此在高电压时，过流值会更大，则过流的保护效果高电池电压弱于低电池电压。采用外置电阻设置过流值，则电池电压高、电池电压低时过流值都一样，因此在全电池电压范围内保护效果一样。

还有、外置电阻调整过流值，系统具有更大的灵活性和兼容性。原来的锂电池保护芯片每个型号对应一种过流值，如果客户需要不同过流值时，只能换不同型号的锂电保护芯片，这样无论是采购、备货、生产都会带来额外的成本。采用外置电阻调整过流值的方案，则只需要一颗锂电保护就能兼容多种不同过流值的应用。极大的降低了成本。

本申请提供的技术方案如下：

本申请提供了一种单晶圆电池保护电路，包括：基本保护电路、栅极衬底控制电路、充放电控制MOS管和外置电阻；

所述充放电控制MOS管的源极或漏极的一端连接电池的负极、所述基本保护电路和所述栅极衬底控制电路；所述充放电控制MOS管的源极或漏极的另一端通过外置电阻连接所述基本保护电路、充电器的负极或负载；所述充放电控制MOS管的栅极和衬底分别连接至所述栅极衬底控制电路；所述基本保护电路与所述栅极衬底控制电路连接，所述电池的正极连接所述充电器的正极或负载。

本申请还提供了一种电池充电电路，包括上述的单晶圆电池保护电路、充电器、电池和RC滤波电路，其中：

所述RC滤波电路中第一电阻的一端连接所述基本保护电路的供电电压，所述第一电阻的另一端连接所述电池的正极；

所述RC滤波电路中第一电容的一端连接所述基本保护电路的供电电压，所述第一电容的另一端连接所述电池的负极；

所述充电器的正极连接所述电池的正极，为电池提供充电电压，所述充电器的负极通过所述外置电阻和所述充放电控制MOS管与所述电池的负极连接。

本申请还提供了一种电池放电电路，包括上述的单晶圆电池保护电路、RC滤波电路、电池和负载，其中：

所述电池的正极连接所述负载的正极，为负载提供电源，所述负载的负极通过所述外置电阻和所述充放电控制MOS管与所述电池的负极连接。

本申请还提供了一种便携式电子设备，包括单晶圆以及上述的单晶圆电池保护电路。其中，便携式电子设备可以为具有锂电池的设备，例如手机、玩具、移动电源、电子烟、蓝牙耳机(TWS)等。

通过本申请提供的单晶圆电池保护电路、电池充电电路及电池放电电路，至少能够带来以下有益效果：

本申请通过设置外置电阻，在全电压工作范围内栅极衬底控制电路的过流值不随电压变化而变化。提高电池保护电路芯片在生产测试过程中以及充放电使用时的耐压，防止电池保护电路中的器件损坏。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对单晶圆电池保护电路、电池充电电路及电池放电电路的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是传统分立器件电池保护电路的充电及放电电路结构示意图；

图2是本申请的单晶圆电池保护电路、电池充电电路及电池放电电路一实施例的结构示意图；

图3是图2中基本保护电路的结构示意图；

图4是图3中放电过流比较器、放电短路比较器和充电过流比较器的电路图；

图5是图2中栅极衬底控制电路的电路图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本申请的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本申请相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

图1为传统的分立器件电池保护方案的充放电电路。控制电路A通过控制两个功率MOS管(Mc和Md)的栅极电压来实现对电池的充放电控制。控制电路A是用CMOS工艺做成，而功率MOS管(Mc和Md)通常用一种垂直结构的DMOS或UMOS管做成。由于CMOS和DMOS/UMOS是两种完全不同的工艺，因此控制电路A和两个功率MOS管(Mc和Md)通常来自于两个不同的供应商，是两个独立的芯片，外围电路需要两个电阻R0和Rvm以及一个电容C0。

如图2-5所示，本申请提供一种单晶圆电池保护电路1，该单晶圆电池保护电路1应用于电池充放电电路2。

其中，该电池充放电电路2包括电池、RC滤波电路3、单晶圆电池保护电路1、充电器以及负载，电池分别与RC滤波电路3、充电器和负载并联连接；单晶圆电池保护电路1、充电器、电池和RC滤波电路3组成电池充电电路；单晶圆电池保护电路1、RC滤波电路3、电池和负载组成电池放电电路。

具体地，电池充电电路包括单晶圆电池保护电路1、充电器、电池和RC滤波电路3，RC滤波电路3的第一电阻R1的一端连接供电电压VDD端，第一电阻R1的另一端连接电池的正极；RC滤波电路3的第一电容C1的一端连接供电电压VDD端，第一电容C1的另一端连接电池的负极；充电器的正极在充电时与电池的正极连接，为电池提供充电电压；充电器的负极通过外置电阻R2和充放电控制MOS管M1连接电池的负极。

电池放电电路包括单晶圆电池保护电路1、外置电阻R2、RC滤波电路3、电池和负载，RC滤波电路3的第一电阻R1的一端连接供电电压VDD端，第一电阻R1的另一端与电池的正极连接；RC滤波电路3中第一电容C1的一端连接供电电压VDD端，第一电容C1的另一端连接电池的负极；电池的正极在放电时与负载的正极连接，为负载提供电源，负载的负极通过外置电阻R2和充放电控制MOS管M1与电池的负极连接。

单晶圆电池保护电路1包括：外置电阻R2、基本保护电路10、栅极衬底控制电路11和充放电控制MOS管M1；充放电控制MOS管M1的源极或漏极的一端连接电池的负极、基本保护电路10和栅极衬底控制电路11；充放电控制MOS管M1的源极或漏极的另一端通过外置电阻R2连接基本保护电路10、充电器的负极或负载；充放电控制MOS管M1的栅极和衬底分别连接至栅极衬底控制电路11；基本保护电路10与栅极衬底控制电路11连接，电池的正极连接充电器的正极或负载，外置电阻R2用于保证过流值不随电源电压变化。在其他实施例中，外置电阻R2可以为可调电阻。

本实施例的单晶圆电池保护电路1及充放电电路2相对现有电路，原来检测电流是采样VM与VGND之间的电压(充放电控制MOS管M1的源端和漏端的电压)，现在通过采样P-与VM(外置电阻的两端)之间的电压。外置电阻R2不随电池电压的变化而变化，因此栅极衬底控制电路11的过流值不会随电源电压变化。栅极衬底控制电路11连接外置电阻R2，改变参考电压，过流值固定，保护栅极衬底控制电路11不被击穿或损坏。

参照图3所示，图3是图2单晶圆电池保护电路1中的基本保护电路10的电路图，基本保护电路10包括：基准电路、放电过流比较器、放电短路比较器、充电过流比较器、过放电压比较器、过充电压比较器、延时电路、充放电检测电路、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一逻辑控制单元I0、第二逻辑控制单元I1、第三逻辑控制单元I2、第四逻辑控制单元I3和第五逻辑控制单元I4。

基准电路的输出端分别与放电过流比较器、放电短路比较器、充电过流比较器、过放电压比较器的第二输入端(负向输入端)、过充电压比较器的第一输入(正向输入端)端连接；放电过流比较器的第一输入端(正向输入端)、放电短路比较器的第一输入端(正向输入端)、充电过流比较器的第二输入端(负向输入端)、充放电检测电路的第二输入端(负向输入端)通过第六电阻与充放电控制MOS管M1的源极或漏极连接，并通过外置电阻R2连接充电器的负极；放电过流比较器的第二输入端(负向输入端)、放电短路比较器的第二输入端(负向输入端)和充电过流比较器的第一输入端(正向输入端)连接充电器的负极；第三电阻R3的一端连接供电电压VDD，第三电阻R3的另一端连接过放电压比较器的第一输入端(正向输入端)和第四电阻R4的一端；第四电阻R4的另一端连接过充电压比较器的第二输入端(负向输入端)和第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端连接充放电检测电路的第一输入端(正向输入端)和接地；放电过流比较器的输出端、放电短路比较器的输出端、充电过流比较器的输出端、过放电压比较器的输出端、过充电压比较器的输出端分别与延时电路连接；充电过流比较器的输出端分别连接延时电路和栅极衬底控制电路11。

延时电路的输出端通过第一逻辑控制单元I0连接第三逻辑控制单元I2的第一输入端；充放电检测电路的输出端连接第三逻辑控制单元I2的第二输入端；第三逻辑控制单元I2的输出端连接栅极衬底控制电路11；延时电路的输出端通过第二逻辑控制单元I1连接第四逻辑控制单元I3的第一输入端；充放电检测电路的输出端连接第五逻辑控制单元I4的输入端；第五逻辑控制单元I4的输出端连接第四逻辑控制单元I3的第二输入端；第四逻辑控制单元I3的输出端连接栅极衬底控制电路11。

其中，基准电路用于产生放电过流比较器和放电短路比较器的输入信号PBIAS和NBIAS、参考输出电压VPN、VOTP、过充电压比较器的正输入信号VOCV、以及产生过放电压比较器的负输入信号VODV。

放电过流比较器基于正输入信号与负输入信号的大小比较结果，输出高电平VDD、低电平VGND。

放电短路比较器基于正输入信号与负输入信号的大小比较结果，输出高电平VDD、低电平VGND。

充电过流比较器基于正输入信号与负输入信号的大小比较结果，输出高电平VDD、低电平VGND。

过充电压比较器基于正输入信号VOCV与供电电压VDD经过电阻分压后的负输入信号VROCV的大小比较结果，输出高电平VDD或低电平VGND。

过放电压比较器基于供电电压VDD经过电阻分压后的正输入信号VRODV与负输入信号VODV的大小比较结果，输出高电平VDD或低电平VGND。

充放电检测电路基于正输入信号VGND与负输入信号虚拟接地电压VM1的大小比较结果，输出高电平VDD或低电平VGND。正输入信号VGND大于负输入信号虚拟接地电压VM1时输出高电平VDD，正输入信号VGND低于负输入信号虚拟接地电压VM1时输出低电平VGND。

延时电路用于对放电过流比较器的输出信号VOC1P、放电短路比较器的输出信号VSHORTP、充电过流比较器的输出信号VCHOC1、过放电压比较器的输出信号VODVP、过充电压比较器的输出信号VOCVP进行延时，延时后对应输出VDOC1、VDSHORT、VDCHOC、VDODV、VDOCV。VDOC1为VOC1P经过延时的信号，VDSHORT是VSHORTP经过延时的信号、VDCHOC是VCHOC1经过延时的信号、VDODV是VODVP经过延时的信号、VDOCV是VOCVP经过延时的信号。

当VDOC1、VDSHORT、VDODV都为高时，第一逻辑控制单元I0输出信号VOD3输出为高电平VDD，VDOC1、VDSHORT、VDODV中至少一个为低时，第一逻辑控制单元I0输出信号VOD3输出为低电平VGND。

当VDCHOC、VDOCV都为高时，第二逻辑控制单元I1输出信号VOC3输出为高电平VDD。VDCHOC、VDOCV中至少一个为低时，第二逻辑控制单元I1输出信号VOC3输出为低电平VGND。

当第一逻辑控制单元I0输出信号VOD3、充放电检测电路输出信号VCHP中至少一个为高时，第三逻辑控制单元I2输出信号VOD2输出为高电平VDD、当VOD3、VCHP都为低时，VOD2输出为低电平VGND。

当第二逻辑控制单元I1输出信号VOC3、第五逻辑控制单元I4输出信号VCHN中至少一个为高时，第四逻辑控制单元I3输出信号VOC2输出为高电平VDD、当第二逻辑控制单元I1输出信号VOC3、第五逻辑控制单元I4输出信号VCHN都为低时，第四逻辑控制单元I3输出信号VOC2输出为低电平VGND。

本实施例的单晶圆电池保护电路1中的基本保护电路10检测电池的充放电情况，向栅极衬底控制电路11发送控制信号，使栅极衬底控制电路11根据控制信号控制充放电控制MOS管M1的导通情况，从而对电池的充放电进行控制。

参照图4所示，图4是图3基本保护电路10中放电过流比较器和放电短路比较器的电路图。

放电过流比较器包括第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七MOS管M7和第七电阻R7。

第二MOS管M2的源极、第二MOS管M2的衬底、第三MOS管M3的源极、第三MOS管M3的衬底、第六MOS管M6的源极、第六MOS管M6的衬底连接在一起、并连接供电电压；第二MOS管M2的栅极连接第三MOS管M3的栅极和基准电路输出端PBIAS；第二MOS管M2的漏极连接第四MOS管M4的漏极、第四MOS管M4的栅极和第五MOS管M5的栅极；第四MOS管M4的源极连接第四MOS管M4的衬底、通过第七电阻R7连接放电过流比较器的负向输入端INN；第三MOS管M3的漏极连接第六MOS管M6的栅极、第五MOS管M5的漏极；第五MOS管M5的源极连接第五MOS管M5的衬底通过第八电阻R8连接放电过流比较器的正向输入端INP；第六MOS管M6的漏极连接第七MOS管M7的漏极和延时电路；第七MOS管M7的栅极连接基准电路输出端NBIAS；第七MOS管M7的源极连接第七MOS管M7的衬底和接地。

放电电流较小时，放电过流比较器正向输入端INP电压低于放电过流比较器负向输入端INN电压加上I_M2*R₇，即第四MOS管M4的S电位高于第五MOS管M5的S电位，第五MOS管M5的D端为低电位，则第六MOS管M6的上拉能力高于第七MOS管M7的下拉能力，OUT输出为高。放电电流较大时，放电过流比较器正向输入端INP电压高于放电过流比较器负向输入端INN电压加上I_M2*R₇，即第四MOS管M4的S电位低于第五MOS管M5的S电位，第五MOS管M5的D端为高电位，则第六MOS管M6的上拉能力低高于第七MOS管M7的下拉能力，OUT输出为低。

因外置电阻R2在单晶圆电池保护电路1和充放电电路2中的具体连接方式的特点，本实施例的放电过流比较器和放电短路比较器的电路和传统的不一样，放电过流比较器和放电短路比较器具有相同的结构。

参照图5所示，图5是图2单晶圆电池保护电路1中栅极衬底控制模块11的电路图。栅极衬底控制电路11包括输出VGATE的栅极控制部分和输出VSUB的衬底控制部分，栅极控制部分和衬底控制部分具有共用电路。

栅极控制部分包括第八MOS管M8、第九MOS管M9、第十MOS管M10、第十一MOS管M11、第十二MOS管M12、第十三MOS管M13、第十四MOS管M14、第十五MOS管M15、第十六MOS管M16、第十七MOS管M17、第十八MOS管M18、第十九MOS管M19、第二十MOS管M20、第二十一MOS管M21和第六逻辑控制单元I6、第七逻辑控制单元I7、第八逻辑控制单元I8、第九逻辑控制单元I9。

第六逻辑控制单元I6的输入端连接第八MOS管M8的栅极、并连接基本保护电路10的输出端，接入VOD电压；第六逻辑控制单元I6的输出端连接第九MOS管M9的栅极；第八MOS管M8的源极连接其衬底、供电电压VDD、第九MOS管M9的衬底及源极；第八MOS管M8的漏极连接第十MOS管M10的漏极和第十一MOS管M11的栅极；第九MOS管M9的漏极连接第十MOS管M10的栅极、第十一MOS管M11的漏极和第九逻辑控制单元I9的第一输入端；第九逻辑控制单元I9的输出端连接充放电控制MOS管M1的栅极；第十MOS管M10的源极及衬底、第十一MOS管M11的源极及衬底、第十四MOS管M14的源极及衬底、第十五MOS管M15的源极及衬底、第十八MOS管M18的源极及衬底、第十九MOS管M19的源极及衬底连接在一起，并连接第二十MOS管M20的源极及衬底、第二十一MOS管M21的源极及衬底；第二十MOS管M20的漏极连接电池的负极；第二十一MOS管M21的漏极连接充放电控制MOS管M1的源极或漏极的另一端和通过外置电阻R2连接充电器的负极。

第七逻辑控制单元I7的输入端连接第十二MOS管M12的栅极、并连接基本保护电路10的输出端，接入VOC电压；第七逻辑控制单元I7的输出端连接第十三MOS管M13的栅极；第十二MOS管M12的源极连接其衬底、供电电压VDD、第十三MOS管M13的衬底及源极；第十二MOS管M12的漏极连接第十四MOS管M14的漏极和第十五MOS管M15的栅极；第十三MOS管M13的漏极连接第十四MOS管M14的栅极、第十五MOS管M15的漏极、第九逻辑控制单元I9的第二输入端和衬底控制部分。

第八逻辑控制单元I8的输入端连接第十六MOS管M16的栅极、并连接基本保护电路10的输出端，接入VCHOC1电压；第八逻辑控制单元I8的输出端连接第十七MOS管M17的栅极；第十六MOS管M16的源极连接其衬底、供电电压VDD、第十七MOS管M17的衬底及源极；第十六MOS管M16的漏极连接第十八MOS管M18的漏极、第十九MOS管M19的栅极和第二十一MOS管M21的栅极；第十七MOS管M17的漏极连接第十八MOS管M18的栅极、第十九MOS管M19的漏极和第二十MOS管M20的栅极。

衬底控制部分包括第十二MOS管M12、第十三MOS管M13、第十四MOS管M14、第十五MOS管M15、第十六MOS管M16、第十七MOS管M17、第十八MOS管M18、第十九MOS管M19、第二十MOS管M20、第二十一MOS管M21、第二十二MOS管M22、第二十三MOS管M23和第七逻辑控制单元I7、第八逻辑控制单元I8、第十逻辑控制单元I10、第十一逻辑控制单元I11。

第十逻辑控制单元I10的输入端连接第九逻辑控制单元I9的第二输入端、第十三MOS管M13的漏极、第十四MOS管M14的栅极和第十五MOS管M15的漏极；第十逻辑控制单元I10的输出端连接第十一逻辑控制单元I11的输入端和第二十三MOS管M23的栅极；第十一逻辑控制单元I11的输出端连接第二十二MOS管M22的栅极；第二十二MOS管M22的漏极连接第二十MOS管M20的漏极和电池的负极；第二十二MOS管M22的源极及衬底和第二十三MOS管M23的源极及衬底连接在一起，并连接充放电控制MOS管M1的衬底；第二十三MOS管M23的漏极连接第二十一MOS管M21的漏极、充放电控制MOS管M1的源极或漏极的另一端和通过外置电阻R2连接充电器的负极。

由于栅极控制电路11的低电平VSS电压和VGND电压不是完全一样的电位，栅极控制电路11输入的VOD电压、VOC电压、VCHOC1电压的低电位是VGND电压、需要转换成VSS电压。VOD电压、VOC电压、VCHOC1电压都需要一个电平转换电路，下面以VOD电压的电平转换电路为例说明。

第八MOS管M8、第九MOS管M9、第十MOS管M10、第十一MOS管M11、第六逻辑控制单元I6完成VOD电压的低电平转换。当VOD电压为高电平VDD时，第八MOS管M8截止、第九MOS管M9导通，VODP电压为高电平VDD；当VOD电压为低电平VGND时，第八MOS管M8导通、第九MOS管M9截止，VODP电压为低电平VSS，完成从VGND电平到VSS电平的转换。同理VOC电压转换成VOCP电压、VCHOC1电压转换成VCHOC1P电压、VCHOC1N电压。当VODP电压、VOCP电压都为高电平时，VGATE端输出为高电平VDD，当VODP电压、VOCP电压中有一个为低电平VSS时，VGATE端输出为低电平VSS。当VOCP为高电平，VGOC为低电平、VGOCB为高电平、第二十二MOS管M22导通、第二十三MOS管M23截止、输出VSUB电压等于VGND电压；当VOCP为低电平，VGOC为高电平、VGOCB为低电平、第二十二MOS管M22截止、第二十三MOS管M23导通、输出VSUB电压等于VM电压。VCHOC1电压为高时，VCHOC1P电压为高，VCHOC1N电压为低，第二十MOS管M20导通、第二十一MOS管M21截止，VSS电压等于VGND电压；VCHOC1电压为低时，VCHOC1P电压为低，VCHOC1N电压为高，第二十MOS管M20截止、第二十一MOS管M21导通，VSS电压等于VM电压。

本申请还提供一种便携式电子设备，其包括单晶圆和上述实施例所揭示的单晶圆电池保护电路1，便携式电子设备可以为具有锂电池的设备，例如手机、玩具、移动电源、电子烟、蓝牙耳机(TWS)等。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims

1.一种单晶圆电池保护电路，其特征在于，包括：基本保护电路、栅极衬底控制电路、充放电控制MOS管和外置电阻；

2.根据权利要求1所述的单晶圆电池保护电路，其特征在于，所述基本保护电路包括：过放电压比较器、过充电压比较器、充放电检测电路、第三电阻、第四电阻、第五电阻、基准电路、放电过流比较器、放电短路比较器、充电过流比较器、延时电路、第六电阻；

所述基准电路的输出端分别与所述放电过流比较器、所述放电短路比较器、所述充电过流比较器连接；

所述放电过流比较器的第一输入端、所述放电短路比较器的第一输入端、所述充电过流比较器的第二输入端、充放电检测电路的第二输入端通过所述第六电阻与所述充放电控制MOS管的源极或漏极连接，并通过所述外置电阻连接所述充电器的负极；

所述放电过流比较器的第二输入端、所述放电短路比较器的第二输入端、和所述充电过流比较器的第一输入端连接所述充电器的负极；

所述放电过流比较器的输出端、所述放电短路比较器的输出端、所述充电过流比较器的输出端分别与所述延时电路连接；

所述充电过流比较器的输出端分别连接所述延时电路和所述栅极衬底控制电路；

所述基准电路的输出端分别与所述过放电压比较器的第二输入端、所述过充电压比较器的第一输入端连接；

所述过放电压比较器的输出端、所述过充电压比较器的输出端分别与所述延时电路连接；

所述第三电阻的一端连接供电电压，所述第三电阻的另一端连接所述过放电压比较器的第一输入端和所述第四电阻的一端；

所述第四电阻的另一端连接所述过充电压比较器的第二输入端和所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接所述充放电检测电路的第一输入端和接地。

3.根据权利要求2所述的单晶圆电池保护电路，其特征在于，

所述基本保护电路还包括第一逻辑控制单元、第二逻辑控制单元、第三逻辑控制单元、第四逻辑控制单元和第五逻辑控制单元；

所述延时电路的输出端通过所述第一逻辑控制单元连接所述第三逻辑控制单元的第一输入端；所述充放电检测电路的输出端连接所述第三逻辑控制单元的第二输入端；所述第三逻辑控制单元的输出端连接所述栅极衬底控制电路；

所述延时电路的输出端通过所述第二逻辑控制单元连接所述第四逻辑控制单元的第一输入端；所述充放电检测电路的输出端连接所述第五逻辑控制单元的输入端；所述第五逻辑控制单元的输出端连接所述第四逻辑控制单元的第二输入端；所述第四逻辑控制单元的输出端连接所述栅极衬底控制电路。

4.根据权利要求2所述的单晶圆电池保护电路，其特征在于，所述基本保护电路的放电过流比较器包括第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第七电阻和第八电阻；放电短路比较器、充电过流比较器的结构与放电过流比较器相同；

所述第二MOS管的源极、所述第二MOS管的衬底、所述第三MOS管的源极、所述第三MOS管的衬底、所述第六MOS管的源极、所述第六MOS管的衬底连接在一起、并连接所述供电电压；所述第二MOS管的栅极连接所述第三MOS管的栅极和所述基准电路的输出端；所述第二MOS管的漏极连接所述第四MOS管的漏极、所述第四MOS管的栅极和所述第五MOS管的栅极；所述第四MOS管的源极连接所述第四MOS管的衬底，并通过所述第七电阻连接所述放电过流比较器的负向输入端；所述第三MOS管的漏极连接所述第六MOS管的栅极、所述第五MOS管的漏极；所述第五MOS管的源极连接所述所第五MOS管的衬底通过第八电阻连接所述放电过流比较器的正向输入端；所述第六MOS管的漏极连接所述第七MOS管的漏极和所述延时电路；所述第七MOS管的栅极连接所述基准电路的输出端；所述第七MOS管的源极连接所述第七MOS管的衬底和接地。

5.根据权利要求1所述的单晶圆电池保护电路，其特征在于，所述栅极衬底控制电路包括栅极控制部分和衬底控制部分；所述栅极控制部分与所述充放电控制MOS管的栅极连接，所述衬底控制部分与所述充放电控制MOS管的衬底连接。

6.根据权利要求5所述的单晶圆电池保护电路，其特征在于，所述栅极衬底控制部分包括第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管、第十七MOS管、第十八MOS管、第十九MOS管、第二十MOS管、第二十一MOS管和第六逻辑控制单元、第七逻辑控制单元、第八逻辑控制单元和第九逻辑控制单元；

所述第六逻辑控制单元的输入端连接所述第八MOS管的栅极、并连接所述基本保护电路的输出端；所述第六逻辑控制单元的输出端连接所述第九MOS管的栅极；所述第八MOS管的源极连接其衬底、供电电压、所述第九MOS管的衬底及源极；所述第八MOS管的漏极连接所述第十MOS管的漏极和所述第十一MOS管的栅极；所述第九MOS管的漏极连接所述第十MOS管的栅极、所述第十一MOS管的漏极和所述第九逻辑控制单元的第一输入端；所述第九逻辑控制单元的输出端连接所述充放电控制MOS管的栅极；所述第十MOS管的源极及衬底、所述第十一MOS管的源极及衬底、所述第十四MOS管的源极及衬底、所述第十五MOS管的源极及衬底、所述第十八MOS管的源极及衬底、所述第十九MOS管的源极及衬底连接在一起，并连接所述第二十MOS管的源极及衬底、所述第二十一MOS管的源极及衬底；所述第二十MOS管的漏极连接所述电池的负极；所述第二十一MOS管的漏极连接所述充放电控制MOS管的源极或漏极的另一端和通过所述外置电阻连接所述充电器的负极；

所述第七逻辑控制单元的输入端连接所述第十二MOS管的栅极、并连接所述基本保护电路的输出端；所述第七逻辑控制单元的输出端连接所述第十三MOS管的栅极；所述第十二MOS管的源极连接其衬底、所述供电电压、所述第十三MOS管的衬底及源极；所述第十二MOS管的漏极连接所述第十四MOS管的漏极和所述第十五MOS管的栅极；所述第十三MOS管的漏极连接所述第十四MOS管的栅极、所述第十五MOS管的漏极、所述第九逻辑控制单元的第二输入端和所述衬底控制部分；

所述第八逻辑控制单元的输入端连接所述第十六MOS管的栅极、并连接所述基本保护电路的输出端；所述第八逻辑控制单元的输出端连接所述第十七MOS管的栅极；所述第十六MOS管的源极连接其衬底、所述供电电压、所述第十七MOS管的衬底及源极；所述第十六MOS管的漏极连接所述第十八MOS管的漏极、所述第十九MOS管的栅极和所述第二十一MOS管的栅极；所述第十七MOS管的漏极连接所述第十八MOS管的栅极、所述第十九MOS管的漏极和所述第二十MOS管的栅极。

7.根据权利要求6所述的单晶圆电池保护电路，其特征在于，所述衬底控制部分包括第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管、第十七MOS管、第十八MOS管、第十九MOS管、第二十MOS管、第二十一MOS管、第二十二MOS管、第二十三MOS管和第七逻辑控制单元、第八逻辑控制单元、第十逻辑控制单元、第十一逻辑控制单元；

所述第十逻辑控制单元的输入端连接所述第九逻辑控制单元的第二输入端、所述第十三MOS管的漏极、所述第十四MOS管的栅极和所述第十五MOS管的漏极；所述第十逻辑控制单元的输出端连接所述第十一逻辑控制单元的输入端和所述第二十三MOS管的栅极；所述第十一逻辑控制单元的输出端连接所述第二十二MOS管的栅极；所述第二十二MOS管的漏极连接所述第二十MOS管的漏极和所述电池的负极；所述第二十二MOS管的源极及衬底和所述第二十三MOS管的源极及衬底连接在一起，并连接所述充放电控制MOS管的衬底；所述第二十三MOS管的漏极连接所述第二十一MOS管的漏极、所述充放电控制MOS管的源极或漏极的另一端和通过所述外置电阻连接所述充电器的负极。

8.一种电池充电电路，特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的单晶圆电池保护电路、充电器、电池和RC滤波电路，其中：

9.一种电池放电电路，特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的单晶圆电池保护电路、RC滤波电路、电池和负载，其中：

所述电池的正极连接负载的正极，为负载提供电源，所述负载的负极通过所述外置电阻和所述充放电控制MOS管与所述电池的负极连接。

10.一种便携式电子设备，其特征在于，所述便携式电子设备包括单晶圆以及如权利要求1至7中任一项所述的单晶圆电池保护电路。