CN215417541U

CN215417541U - 一种片内eeprom烧写系统

Info

Publication number: CN215417541U
Application number: CN202122274522.9U
Authority: CN
Inventors: 徐良良; 钟纬坤
Original assignee: Dot Crystal Micro Xiamen Integrated Circuit Co ltd
Current assignee: Dot Crystal Micro Xiamen Integrated Circuit Co ltd
Priority date: 2021-09-18
Filing date: 2021-09-18
Publication date: 2022-01-04
Anticipated expiration: 2031-09-18

Abstract

一种片内EEPROM烧写系统，属于电子电路领域，解决了现有片内EEPROM烧写系统的主板采用继电器切换所需电压不安全的问题。本实用新型包括主板、电源V1，主板为烧写控制板，主板的VOUT电压切换电路包括微控制器、PMOS晶体管Q1、PMOS晶体管Q2、NMOS晶体管Q3、NPN型三极管Q4、NPN型三极管Q5、电阻R1‑R9、电容C1、电容C2和直流稳压源；通过微控制器输出电平控制NPN型三极管Q4和NPN型三极管Q5的状态，当NPN型三极管Q4截止状态，VOUT电压切换电路的输出端VOUT为0V，当NPN型三极管Q4饱和状态，NPN型三极管Q5截止状态，VOUT电压切换电路的输出端VOUT为直流稳压源的输出电压，当NPN型三极管Q4饱和状态，NPN型三极管Q5饱和状态，VOUT电压切换电路的输出端VOUT为电源V1的输出电压。

Description

一种片内EEPROM烧写系统

技术领域

本实用新型涉及一种片内EEPROM烧写系统。

背景技术

电池管理芯片是电池管理系统(Battery management system简称为BMS)的核心，电池管理芯片的性能好坏决定了BMS的可靠与否。然而锂离子电池的种类繁多。不同应用场景以及锂离子电池技术的开枝散叶催生了多种类的锂离子电池，它们在工作电压范围、工作温度范围、内阻甚至是充放电模式等方面均有差别，而每一款芯片的开发都对应着高昂的成本，若要针对每种锂离子电池都开发对应的电池管理芯片，这在开发成本和用户的使用过程中都是不可忍受的，因此可适配不同模型阈值的电池管理芯片显得尤为重要。可以在电池管理芯片中增加可擦写存储单元来解决上述问题，将存储数据应用在电池管理芯片的阈值配置中即可以大大拓宽电池管理芯片的应用范围。电子擦除式只读存储器(EEPROM-Electrically Erasable Prog rammable ReadOnly Memory)，是一种电可擦除的存储单元。只需在EEPROM中存储不同的阈值数据，就可以实现一款芯片对不同的电池模型、不同的串联节数的电池组的保护。用户只需要以一定的电子擦除方式来修改对应的EEPROM配置，就可以满足自己的需求。虽然EEPROM的使用给电池管理芯片带来更多的灵活性，但对于EEPROM的编程操作同样也较为复杂。除了需要额外的编程操作电压之外，还有着复杂的时序通信要求，在不同的电池管理芯片中，擦除和编程EEPROM的通信要求亦有所区别。

烧写系统主板在烧写过程中需要实现0V、10V、16V三种电压的相互切换。在主板编程过程中，为确保主板的安全，以及烧写内容的可靠性，需要先给主板VDD引脚10V使电池管理芯片进入正常工作模式，而后给出16V时主板才可以进行编程操作。同时考虑到烧写引脚拔插时带电的安全性问题，需要在未进行烧写操作的时候关闭烧写总电源。

目前常用电压切换控制方案中使用继电器，由于机械结构的切换，需要一定的时间，因此在电压切换时会出现意外的悬空状态，对于主板编程过程来说这会造成未知的安全性问题，背离了想要提高烧写过程安全性的初衷。同时继电器在吸合时本身功耗也较大，对供电电平亦有要求。

集成模拟开关芯片亦可实现常用的信号切换控制，但模拟开关芯片的导通电流一般较小，几个mA级别，经测试，在16V供电各个分压模块所需要总电流约40mA，因此此处需要通过较大电流，适用于小电流场景的模拟开关显然不适合用在此处。

发明内容

针对现有片内EEPROM烧写系统的主板采用继电器切换所需电压不安全的问题，本新型提供一种使烧写过程电压切换较快的片内EEPROM烧写系统。

本新型的一种片内EEPROM烧写系统，包括主板电源V1，主板为烧写控制板，所述主板的VOUT电压切换电路包括微控制器、PMOS晶体管Q1、PMOS晶体管Q2、NMOS晶体管Q3、NPN型三极管Q4、NPN型三极管Q5、电阻R1-R9、电容C1、电容C2和直流稳压源；

电源V1的正极与电阻R7的一端和电容C2的一端和PMOS晶体管Q1的源极同时连接，PMOS晶体管Q1的漏极与电容C1的一端、电阻R2的一端、PMOS晶体管Q2的源极和直流稳压电源的电压输入端同时连接，

PMOS晶体管Q1的栅极与电容C2的另一端和电阻R6的一端同时连接；

电阻R7的另一端、电阻R6的另一端和NPN型三极管Q4的集电极同时连接；

输入端InA与电阻R9的一端与电阻R8的一端同时连接，电阻R8的另一端与NPN型三极管Q4的基极连接；

电容C1的另一端与PMOS晶体管Q2的栅极、电阻R1的一端和NMOS晶体管Q3的栅极同时连接；

电阻R1的另一端、电阻R2的另一端和NPN型三极管Q5的集电极同时连接；

输入端InB与电阻R4的一端与电阻R3的一端同时连接，电阻R3的另一端与NPN型三极管Q5的基极连接；

PMOS晶体管Q2的漏极与NMOS晶体管Q3的漏极、电阻R5的一端和电源输出端VOUT连接；

NMOS晶体管Q3的源极与直流稳压电源的电压输出端连接；

电源V1的负极、电阻R9的另一端、NPN型三极管Q4的发射极、电阻R4的另一端、NPN型三极管Q5的发射极、直流稳压电源的接地端和电阻R5的另一端同时接地；

微控制器的两个控制电平输出端分别输入端InA和输入端InB连接，用于控制NPN型三极管Q4和NPN型三极管Q5处于截止状态或饱和状态。

作为优选，所述电源V1为输出为16V直流电压，直流稳压源的输出为10V直流电压。

作为优选，所述直流稳压电源采用型号为LM7810芯片实现。

作为优选，所述微控制器可输出多种电平。

作为优选，所述系统还包括副板，主板和副板均设有通信接口电路，主板和副板通过通信接口电路通信，副板包括夹座连接电路，用于连接芯片，主板通过副板对电池管理芯片进行烧写。

本新型的有益效果：本实用新型通过微控制器输出电平控制NPN型三极管Q4和NPN型三极管Q5的状态，烧写过程中需要输出三种电压，例如0V、10V和16V，电源V1为输出为16V直流电压，直流稳压源的输出为10V直流电压，当NPN型三极管Q4截止状态，VOUT电压切换电路的输出端VOUT为0V，当NPN型三极管Q4饱和状态，NPN型三极管Q5截止状态，VOUT电压切换电路的输出端VOUT为10V，当NPN型三极管Q4饱和状态，NPN型三极管Q5饱和状态，VOUT电压切换电路的输出端VOUT为16V。本实用新型电压的切换过程较快，无中间悬空状态。电压的切换仅涉及电容的充放电过程，可通过电阻的选取来控制电荷的抽取和注入速度，因此电压的切换过程较快，且可以人为控制，不涉及机械结构带来的中间悬空状态，较为可靠。

附图说明

图1为本实用新型的片内EEPROM烧写系统的原理示意图；

图2为VOUT电压切换电路的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本新型实施例中的附图，对本新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本新型作进一步说明，但不作为本新型的限定。

如图1所示，本实施方式的片内EEPROM烧写系统，包括主板、副板、电源V1和铜芯线接口电路，主板为主要烧写控制板，烧写控制逻辑由主板实现，采用STM32控制器实现，副板为芯片夹座板，包括夹座连接电路，夹座连接电路对应芯片封装为TSSOP20，夹座连接电路连接芯片的作用为简化主板设计，留出通用接口便于硬件升级，以及对不同芯片封装的适配；主板和副板的通信接口电路的连接线为FC排线，两端插头位置反向排列，凸点均向内侧；USB-TTL转接线连接PC和主板，用于烧写过程的控制和烧写配置信息传递；

本实施方式考虑到此处的输出端VOUT电流较大，因此可以选用功率MOS管作为开关来进行控制，功率MOS管可以通过大电流，且导通电阻小。但其导通所需要栅极电压和导通电压相关，并不适合直接作为控制单元，需要增加驱动电路来使用3.3V微控制器输出控制MOS管的开关。这里MOS管均采用增强型，电路中有两个POMS器件，一个NMOS器件，本实施方式的主板的VOUT电压切换电路包括微控制器、PMOS晶体管Q1、PMOS晶体管Q2、NMOS晶体管Q3、NPN型三极管Q4、NPN型三极管Q5、电阻R1-R9、电容C1、电容C2和直流稳压源；

NMOS晶体管Q3的源极与直流稳压电源的电压输出端连接；

电源V1为输出为16V直流电压，直流稳压源的输出为10V直流电压。

本实施方式中直流稳压电源采用型号为LM7810芯片实现。

若NPN型三极管Q4截止时，PMOS晶体管Q1的栅源间电压VGS＝0V，此时PMOS晶体管Q1关断，输出端VOUT为0V。

若NPN型三极管Q4饱和状态，PMOS晶体管Q1导通，此时，若NPN型三极管Q5截止，PMOS晶体管Q2的栅源间电压V_GS＝0V，此时PMOS晶体管Q2关闭；NMOS晶体管Q3Q3的栅源间电压V_GS＝U_G–U_S＝16V–10V＝4V，U_G表示其栅极电压，U_S表示其源极电压，此时NMOS晶体管Q3打开，因此输出端VOUT为10V。

若NPN型三极管Q4饱和状态，PMOS晶体管Q1导通，NPN型三极管Q5饱和状态，PMOS晶体管Q3的栅源间电压V_GS＝U_G–U_S＝0V–10V＝-10V，此时PMOS晶体管Q3关闭；PMOS晶体管Q2的栅源间电压V_GS＝U_G–U_S＝0V–16V＝-16V，PMOS晶体管Q2导通，对于Q3来说V_GS＝U_G–U_S＝0V–10V＝-10V，因此输出端VOUT为16V。

综上，只需要给出不同的控制端电平：INA、INB组合，使得三极管Q4、Q5进入截止或者饱和状态即可控制总的VOUT电压输出。

本实施防水袋额微控制器可输出多种电平。控制端可兼容多种电平(3.3V/5V或其他)，只需选取合适电阻组合使三极管进入深度饱和状态即可。同时控制端的驱动电流也很小，且可以通过电阻来进行一定的调控，实际测试仅需要0.3mA电流即可驱动。

本实施方式电路本身功耗较小，除却10V稳压芯片消耗，其余电源旁路导通消耗电流之和为1mA，关断时只有少量漏电流(uA级别)。

导通电压损失小，适合较大电流的应用场景。使用功率MOS管作为导通器件，适合大电流通过。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims

1.一种片内EEPROM烧写系统，包括主板电源V1，主板为烧写控制板，其特征在于，所述主板的VOUT电压切换电路包括微控制器、PMOS晶体管Q1、PMOS晶体管Q2、NMOS晶体管Q3、NPN型三极管Q4、NPN型三极管Q5、电阻R1-R9、电容C1、电容C2和直流稳压源；

NMOS晶体管Q3的源极与直流稳压电源的电压输出端连接；

2.根据权利要求1所述的片内EEPROM烧写系统，其特征在于，所述电源V1为输出为16V直流电压，直流稳压源的输出为10V直流电压。

3.根据权利要求2所述的片内EEPROM烧写系统，其特征在于，所述直流稳压电源采用型号为LM7810芯片实现。

4.根据权利要求2所述的片内EEPROM烧写系统，其特征在于，所述微控制器可输出多种电平。

5.根据权利要求1所述的片内EEPROM烧写系统，其特征在于，所述系统还包括副板，主板和副板均设有通信接口电路，主板和副板通过通信接口电路通信，副板包括夹座连接电路，用于连接芯片，主板通过副板对电池管理芯片进行烧写。