CN213661252U - 一种功率器件及充电保护电路、锂电池保护器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于锂电保护的功率器件，还提供一种锂电池充电保护电路、锂电池保护器及电子设备，实施例中的功率器件通过将多个MOS管集成在一个功率器件中，本功率器件在锂电池保护电路中使用，可以在电路中不使用高精度电阻，且同时可以满足最大电流精度要求，不仅降低了成本，还提高了电流检测精度，同时还具有反应速度快的优点。

Description

一种功率器件及充电保护电路、锂电池保护器及电子设备

技术领域

本实用新型涉及锂电保护领域，尤其涉及一种用于锂电保护的功率器件，以及锂电池充电保护电路、锂电池保护器及电子设备。

背景技术

现有技术中的一种锂电池充电保护电路，如图1所示，包括锂电池保护板、电阻R2、MOS管Q1和MOS管Q2。在图1中，锂电池保护板的放电控制端DO接MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的源极接锂电池负极，MOS管Q1的漏极接MOS管Q2的漏极；锂电池保护板的充电控制端CO接MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的源极接电阻R2的一端和充电电路的负输出VCC-；电阻R2的另一端接锂电池保护板的第一检测端VM。

在现有技术中，锂电池保护板的第一检测端VM通常通过电阻R2来检测充电电流，但是R2必须采用高精度电阻，成本高，电流检测精度受制于R2的精度；而且这种电路结构的反应速度也不快。并且对于大容量的电池来说，取样电阻的电阻值会极大的增加整个回路中的总电阻值，从而增加系统的功耗，极大的降低了整机的待机时间。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于锂电保护的功率器件，还提供了一种锂电池保护电路、锂电池保护器及电子设备，用于解决现有技术中，取样电阻的电阻值影响回路中的总电阻值，而导致整机待机时间下降的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种用于锂电保护的功率器件，包括：

集成在本器件中的第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的漏极相互连接；

所述第二MOS管的源极还连接所述锂电池保护板的第一检测端VM；所述第四MOS管的源极连接所述锂电池保护板的第二检测端VMS。

进一步的，所述器件还连接锂电池；

第一MOS管和第三MOS管的源极连接锂电池的负极；

第二MOS管的源极连接充电电路的负输出VCC-。

进一步的，所述第一MOS管和所述第三MOS管的栅极连接所述锂电池保护板的放电控制端DO；且所述第二MOS管和所述第四MOS管的栅极连接所述锂电池保护板的充电控制端。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是提供了一种锂电池充电保护电路，所述电路包括锂电池保护板和用于锂电保护的MOS功率器件，所述用于锂电保护的MOS功率器件包括：

集成在本器件中的第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的漏极相互连接；

所述第二MOS管的源极还连接所述锂电池保护板的第一检测端VM；所述第四MOS管的源极连接所述锂电池保护板的第二检测端VMS。

进一步的，所述电路还包括锂电池；

所述第一MOS管和第三MOS管的源极连接锂电池的负极；

第二MOS管的源极连接充电电路的负输出VCC-。

进一步的，第一MOS管和第三MOS管的栅极连接所述锂电池保护板的放电控制端DO；且第二MOS管和第四MOS管的栅极连接所述锂电池保护板的充电控制端。

进一步的，所述第二MOS管的源极通过第二电阻接所述锂电池保护板的第一检测端VM。

进一步的，所述电路还包括第一电阻和电容；

所述锂电池保护板的正电压端VDD连接第一电阻和电容；所述第一电阻的另一端连接锂电池正极和充电电路的正输出VCC+；所述锂电池保护板的负电压端VSS连接电容的另一端和锂电池的负极，并接地。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是提供一种锂电池保护器，所述锂电池保护器包括前述的锂电池充电保护电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是提供一种电子设备，所述电子设备包括前述的锂电池保护器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种用于锂电保护的功率器件及锂电池充电保护电路、锂电池保护器及电子设备，通过将多个MOS管集成在一个功率器件中，本功率器件在锂电池保护电路中使用，可以在电路中不使用高精度电阻，且同时可以满足最大电流精度要求，不仅降低了成本，还提高了电流检测精度，同时还具有反应速度快的优点。

附图说明

图1是传统锂电池充电保护电路示意图；

图2是本实用新型中用于锂电保护的功率器件内部等效电路结构示意图；

图3是本实用新型中锂电池充电保护电路示意图；

图4是本实用新型实施例中MOS管的四种排布示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型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，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“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。

如图2所示，图2是本实用新型中用于锂电保护的功率器件结构示意图；在图2中，用于锂电保护的功率器件包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4，其中，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4均集成在本功率器件中；第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的漏极相互连接；第一MOS管Q1和第三MOS管Q3的栅极连接锂电池保护板的放电控制端DO；且第二MOS管Q2和第四MOS管Q4的栅极连接锂电池保护板的充电控制端。通过在本功率器件中集成4个MOS管，本功率器件在锂电池保护电路中使用，可以在电路中不使用高精度电阻，降低成本。

进一步的，本实施例中的用于锂电保护的功率器件在锂电池保护电路中电性连接锂电池，具体的：第一MOS管Q1和第三MOS管Q3的源极连接锂电池的负极；第二MOS管Q2的源极连接充电电路的负输出VCC-，第四MOS管Q4的源极连接所述锂电池保护板的第二检测端VMS。且第二MOS管Q2的源极通过连接第二电阻R2间接连接第一检测端VM。

在四个MOS管中，第三MOS管Q3和第四MO管Q4均作为POWER-MOS-RON特性采样器件，第三MOS管Q3和第四MOS管Q4在各种应用场景下的RON均和第一MOS管Q1及第二MOS管Q2的RON成固定比例变化，因此无需增加高精度采样电阻便可满足最大电流精度的要求。

其中，第三MOS管Q3和第四MOS管Q4在各种应用场景下的RON均和第一MOS管Q1及第二MOS管Q2的RON成固定比例变化的原理为：

VM端检测电压＝loutX(Ron_Q1+Ron_Q2+Ron_Q3)；

VMS端电压＝lref_OCPX Ron_Q4+＝loutX(Ron_Q1+Ron_Q3)；

当VM＝VMS时，触发OCP，达到最大输出电流限制；

lref_OCPX Ron_Q4+loutX(Ron_Q1+Ron_Q3)

＝loutX(Ron_Q1+Ron_Q2+Ron_Q3)；

因此，lout＝lref_OCPX Ron_Q4/Ron_Q2；

所以，lout＝K X lref_OCP；

其中，K就是Q2和Q4的比例；lref_OCP时内部精准的电流源。

进一步的，在对前述4个MOS管的实际排布上，将4个MOS管排布在2个相同的MOS管中，即A管和B管，其中A管包括第一MOS管Q1和第三MOS管Q3，B管包括第二MOS管Q2和第四MOS管Q4。其中，A管和B管具有共同的背面漏极，因此四个MOS管Q1、Q2、Q3和Q4的漏极相接。

在A管中，第一MOS管Q1的源极S1和第三MOS管Q3的源极S3之间有隔离；在B管中，第二MOS管Q2的源极S2和第四MOS管Q4的源极S4之间有隔离。第三MOS管Q3的源极S3存在于A管中，是A管中除第一MOS管Q1的源极S1之外的另一个源极；第三MOS管Q3的栅极与A管中第一MOS管Q1的栅极G1共用；第三MOS管Q3与第一MOS管Q1的背面漏极共用。第四MOS管Q4的源极S4存在于B管中，是B管中除第二MOS管Q2的源极S2之外的另一个源极；第四MOS管Q4的栅极与B管中第二MOS管Q2的栅极G2共用；第四MOS管Q4与第二MOS管Q2的背面漏极共用。

图4给出了MOS管Q1、Q2、Q3和Q4的四种排布示意，具体的：

Q3的源极S3位于Q1的源极S1区域中间时，通过四边隔离；

Q3的源极S3位于Q1的源极S1区域侧边时，通过三边隔离；

Q3的源极S3位于Q1的源极S1区域外侧顶角时，通过二边隔离；

Q3的源极S3位于Q1的源极S1区域顶部时，通过一边隔离；

Q4的源极S4位于Q2的源极S2区域中间时，通过四边隔离；

Q4的源极S4位于Q2的源极S2区域侧边时，通过三边隔离；

Q4的源极S4位于Q2的源极S2区域外侧顶角时，通过二边隔离；

Q4的源极S4位于Q2的源极S2区域顶部时，通过一边隔离。

上述器件结构，将四个MOS管集成于单个功率器件中，结构新颖，且方便了使用时的连接。

进一步的，Q3的源极S3与Q4的源极S4的位置和大小可以是不对称的。

在本实施例中，通过在功率器件中集成4个MOS管，本功率器件在锂电池保护电路中使用，可以在电路中不使用高精度电阻，且同时可以满足最大电流精度要求，不仅降低了成本，还提高了电流检测精度，同时还具有反应速度快的优点。

如图3所示，图3是本实用新型中锂电池充电保护电路示意图。在图3中，包括锂电池保护板、用于锂电保护的MOS功率器件、锂电池、第二电阻R2、第一电阻R1和电容C，其中，用于锂电保护的MOS功率器件包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4，其中，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4均集成在本功率器件中；第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的漏极相互连接。第一MOS管Q1和第三MOS管Q3的栅极连接锂电池保护板的放电控制端DO；且第二MOSQ2管和第四MOS管Q4的栅极连接锂电池保护板的充电控制端。第一MOS管Q1和第三MOS管Q3的源极连接锂电池的负极；第二MOS管Q2的源极连接充电电路的负输出VCC-；第四MOS管Q4的源极连接所述锂电池保护板的第二检测端VMS。第二电阻R2的一端连接第二MOS管Q2的源极，第二电阻R2的另一端连接锂电池保护板的第一检测端VM。锂电池保护板的正电压端VDD连接第一电阻R1和电容C；第一电阻R1的另一端连接锂电池正极和充电电路的正输出VCC+；锂电池保护板的负电压端VSS连接电容C的另一端和锂电池的负极，并接地。

在本实施例中，通过在锂电池保护电路中使用由集成4个MOS管的功率器件，从而避免了在电路中使用高精度电阻，降低了成本，还可以提高电流检测精度，同时还具有反应速度快的优点。

本申请实施例还提供一种锂电池保护器，本实施例中的锂电池保护器包括前述实施例中的锂电池充电保护电路。

本申请实施例还提供一种电子设备，本实施例中的电子设备包括前述实施例中的锂电池保护器。本实施例中的电子设备可以是任何包含前述实施例中的锂电池保护器的设备。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于锂电保护的功率器件，所述器件用于连接锂电池保护板，其特征在于，所述器件包括：

集成在本器件中的第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的漏极相互连接；

所述第二MOS管的源极还连接所述锂电池保护板的第一检测端VM；所述第四MOS管的源极连接所述锂电池保护板的第二检测端VMS。

2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于：

所述器件还连接锂电池；

第一MOS管和第三MOS管的源极连接锂电池的负极，第二MOS管的源极连接充电电路的负输出VCC-。

3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述第二MOS管的源极还连接第二电阻。

4.一种锂电池充电保护电路，其特征在于，所述电路包括锂电池保护板和用于锂电保护的MOS功率器件，所述用于锂电保护的MOS功率器件包括：

集成在本器件中的第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的漏极相互连接；

所述第二MOS管的源极还连接所述锂电池保护板的第一检测端VM；所述第四MOS管的源极连接所述锂电池保护板的第二检测端VMS。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于：

所述电路还包括锂电池；

所述第一MOS管和第三MOS管的源极连接锂电池的负极；

第二MOS管的源极连接充电电路的负输出VCC-。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第三MOS管的栅极连接所述锂电池保护板的放电控制端DO；且所述第二MOS管和所述第四MOS管的栅极连接所述锂电池保护板的充电控制端。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第二MOS管的源极通过第二电阻接所述锂电池保护板的第一检测端VM。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于：

所述电路还包括第一电阻和电容；

所述锂电池保护板的正电压端VDD连接第一电阻和电容；所述第一电阻的另一端连接锂电池正极和充电电路的正输出VCC+；所述锂电池保护板的负电压端VSS连接电容的另一端和锂电池的负极，并接地。

9.一种锂电池保护器，其特征在于，所述锂电池保护器包括权利要求4至权利要求8任一一项权利要求所述的锂电池充电保护电路。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求9所述的锂电池保护器。

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