TW578321B

TW578321B - Complementary metal-oxide semiconductor structure for a battery protection circuit and battery protection circuit therewith

Info

Publication number: TW578321B
Application number: TW091122708A
Authority: TW
Inventors: Chi-Chang Wang
Original assignee: Topro Technology Inc
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-03-01
Also published as: US20040065922A1; US20050052802A1; US6822296B2

Description

578321 五、發明說明（l) 本發明係有關於一種半導體結構及具有此結構之電池保護電路’特別是有關於一種適用於電池保護電路之低電壓互補式金氧半導體（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)結構及具有此結構之電池保護電路，而此互補式金氧半導體（CM0S)結構係運用三井 (Tri-Well)或是埋層（Buried Layer)技術所形成。過去之鋰離子（Lithium-ion)電池組，其工作電壓約介於2 · 4伏特到4 · 2伏特之間。因此，此鐘離子電池組之保護電路中會以電壓偵測電路，用以提供偵測各電池電壓之狀態。當鐘離子電池在充電時，若是電壓超過約4·3伏特以上時’則將會切斷用以將外部電壓源提供給鋰離子電池組之開關’以免過度充電（Overcharge)之情形發生，致使鐘離子電池發生爆炸之危險。而若是當工作電壓低於約2. 3 伏特時，則將會切斷鋰離子電池之放電操作，以免過度放電（Over-discharge)之情形發生，損壞鋰離子電池，降低其壽命或使其不能再使用。上述之電壓偵測電路，可參考美國第6，2 2 5，7 7 9號專利之關於π監控個別元件電壓之供應電壓監控積體電路裝置 "(Power Supply Monitoring Integrated Circuit Device for Individually Monitoring Voltage of Cel Is)，或是美國第6, 285, 1 65號專利之關於，，第二個電池保遵電路（Secondary Battery Protection Circuit，，）。另外，電池保護電路還有包括一超量電流（Excess current)和一短路電流（Short)保護電路，用以提供該電

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則將會切斷鋰離子電回到正常工作，達到池組在工作電流發生異常之情況下，池組與負载之連接，待狀況解除後再保護之功能。然而，一般互補之影響， (CMOS)製法以低電為達上之低壓互保護電路技術運用以往之鐘式金氧半其電路工程之崩潰壓的互補述之目的補式金氧，係將三在此互補離子（Li thium-i 〇n)電池組保護電路以導體（CMOS)製程實現時，因受基底偏壓作電壓會高於低壓之互補式金氧半導體電壓。因此’電池組之電池保護電路無式金氧半導體（CMOS)製程實現。 ’本發明提供一種適用於電池保護電路半導體（CMOS)結構及具有此結構之電池井（Tri-Well)或是埋層（Buried Layer) 式金氧半導體（CMOS)結構上，可提供各電池組保護電路不會受基底偏壓之影響，而在相對的低工作電壓下執行工作，可有效地降低晶片的面積、成本和易於設計。本發明提供一種適用於電池保護電路之低壓互補式金氧半導體（CMOS)結構及具有此結構之電池保護電路，係具有隔離基底雜訊之功能。本發明提供一種適用於電池保護電路之低壓互補式金氧半導體（CMOS)結構及具有此結構之電池保護電路，係能避免所保護的電池組產生不平衡（Unbalance condition)之情況發生。為達上述之目的，本發明提供一種用於電池保護電路之互補式金氧半導體結構，包括一 P型基底、一N型金氧半導

9691twf.ptd 第6頁 578321 五、發明說明（3) 體電晶體與一p型金氧半導體電晶體。其中，此p型基底具有相鄰之一 p型井與一N型井，其中p型井具有一N型埋層^ P型基底隔離。N型金氧半導體電晶體則形成於p型井内，型金氧半導體電晶體則形成於該N型井内，其中n型金氧半導體電晶體之一閘極連接到一輸入端，而其一源極連接到一第一電壓電位，而另外一汲極則連接到一輸出端。 P型金氧半導體電晶體之一閘極連接到輸入端，而其一源極連接到一第二電位，而另一汲極則連接到輸出端，其中第一電位小於第二電位。八為達上述之目的，本發明提供一種用於電池保護電路之互補式金氧半導體結構，包括一 N型基底、一n型金氧半導體2晶體與一P型金氧半導體電晶體。此N型基底具有相鄰 P型井與一N型井，其中N型井具有一P型埋層與N型基氐°N型金氧半導體電晶體形成於p型井内，而一p型金氧半導體電晶體則形成於N型井内，其中N型金氣，晶，之一閘極連接到一輸入端，而其一源極連接到一第 =壓電位，而另外一汲極則連接到一輸出端。p型金氧一體電晶體之一閘極連接到輸入端，而其一源極連接到一電位，而另一汲極則連接到輸出端，其中第一電位小於該第二電位。上述之目的，本發明提供一種用於電池保護電路之 # 金氧半導體結構，包括一 Ρ型基底、一Ν型金氧半導體二？與一 ρ型金氧半導體電晶體。此ρ型基== 1井，而Ν型井内形成與ρ基底隔離之一 ρ型井。一ν型 9691twf.ptd 第7頁 578321 五、發明說明（4) ------ 2半ϋ電晶體形成於p型井内，，-閉極連接到-輸二：源極連接到一第一電壓電位，而另外-汲極 .^ 1 一輸出端。Ρ型金氧半導體電晶體形成於ρ型井内，，、一閘極連接到輸入端，而一源極連接到一第二電壓電位，而另一汲極則連接到該輸出端。為達上述之目的，本發明提供一種用於電池保護電路之互補式金氧半導體結構，包括一 Ν型基底、Ν型金氧半導體電晶體、與-Ρ型金氧半導體電晶體。上述_型基底其上形成二Ρ型井，而Ρ型井内形成與Ν基底隔離之一Ν型井。Ν 型金氧半導體電晶體形成於ρ型井内，其一閘極連接到一輸入端，而其一源極連接到一第一電壓電位，而另外一汲極則連接到一輸出端。ρ型金氧半導體電晶體形成於Ν型井内’其一閘極連接到輸入端，而一源極連接到一第二電壓電位，而另一汲極則連接到輸出端。為達上述之目的，本發明提供一種電池保護電路，用以偵測電池電壓和電流並保護此電池組，該電池保護電路包括複數個過度充電與過度放電保護單元，用以監測電池^ 各電池之電壓值’這些過度充電與過度放電保護單元係以一互補式金氧半導體（CMOS)結構所組成；一位準移位電' 路’用以連接到該過度充電與過度放電保護單元，並將這些過度充電與過度放電保護單元所輸出之複數個比較信^ 調整其位準；以及一邏輯及延遲電路，耦接到該位準^位電路’用以接收調整後之該些比較信號，並據以輪出一第一信號與一第二信號，其中該第一信號若位於邏輯丨之位

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準代表該電池組過度放電（〇ve卜disch )，若位於邏輯κ位準代表該電池組過度充V 號 (Overcharge) 〇上述的過度充電與過度放電保護單元之該互補式金導體（C Μ 0 S)結構如上所述之不同種類之結構。上述的電池保護電路，其中更包括一超量電流保護單元、一短路電流保護單元與一電壓整流器，其中該超量流與短路電流保護單元用以提供該電池組之電流在一不正常工作之情況下，則將會切斷鐘離子電池組與負載之不正吊操作’達到保護之功能。同時位準移位電路，用以連接到該複數個比較信號調整其位準；以及一邏輯及延遲電路’耦接到該位準移位電路，用以接收調整後之該些比較信號，並和過度放電保護單元偵測結果經由數位電路整合後’據以輸出一信號至外界開關。另外，該電壓整流器則提供該超量電流保護單元與短路電流保護單元電壓源。上述的超量電流保護單元與短路電流保護單元之該互補式金氧半導體（CMOS)結構如上所述之不同種類之結構。上述的電池保護電路，其中過度充電與過度放電保護單元更包括一第一比較器與一第二比較器；一能隙參考電壓產生單元（Bandgap Reference Voltage Generating Un i t)，耦接到第一比較器與該第二比較器，其中第一比較器，用以連接到所欲監測電壓值之一，並根據從能隙參考電壓產生單元所提供之一參考電壓，比較後輸出第一信號，第二比較器，用以連接到第一比較器所欲監測之電壓

9691twf.ptd 第9頁 578321 五、發明說明（6) _ ----- ，，並根據從能隙參考電麼產生單元所提供之一壓，比較後輸出第二信號。 f發明之電池保護電路，其所提出使用能隙參考電壓產生早 7G(Bandgap Reference v〇ltage Generating Unit) 產生參考電壓和比較器，將僅需要較低的電壓和較少的電流，i可減少功率之消耗。另外，其所提出之超量電流保濩，疋、短路電流保護單元與電壓整流器，可使電池電流保護電路在運作時，可避免電池組產生不平衡之狀況。本發明之電池保護電路，由於使用互補式金氧半導體 (CMOS)製程完成三井或埋層之結構，因此，可隔絕與基底的雜訊影響。一土- 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂’下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： ' ” 圖號說明電池電壓保護電路100

過度充電與過度放電保護單元Cl、C2、C3與C4 電壓VI、V2、V3 與V4 超量電流保護單元Ε1 短路電流保護單元Ε2 電壓整流器VR 位準移位電路11 〇邏輯及延遲電路120

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實施例說明請參照第1圖，係一種電池電壓保護電路丨〇〇。而此電池保護電路包括位於左側的四個過度充電與過度放電保護單元（Overcharge and Over-discharge Protection

Cii:cuit)Cl、C2、C3與C4。此過度充電與過度放電保護單元之數量係根據所要監測的電壓數量而定，此較佳實施例係以四個電壓V1、v2、V3與V4說明，然並非限制本發明之運用範圍。除了過度充電與過度放電保護單元C1、C2、C3 與C4之外，還包括一超量電流保護單元（Excess Current

Protection Unit) El與短路電流保護單元（Short Current Protection Unit)E2、一電壓整流器（Voltage

Regulator，如圖示之” VRn )VR、一位準移位電路（Level Shift Circuit)110 與一邏輯及延遲電路（Logic and De1 ay C i rcu i t)12 0 〇在每一個過度充電與過度放電保護單元Cl、C2、C3與C4 中，各包括兩個比較器（圖示中的CMP，Comparator)與一個能隙參考電壓產生單元（Bandgap Reference Voltage Generating Unit)。例如過度充電與過度放電保護單元Cl 中的比較器CMP 102L、比較器CMP 102R，以及能隙參考電壓產生單元102。而其他的充電與過度放電保護單元C2、 C3與C4各分別為比較器104L與104R、106L與106R、108L與 108R、以及能隙參考電壓產生單元104、106與108。在此以過度充電與過度放電保護單元C4說明，其比較器 108L之一輸入端連接到所要監控（Monitor)之電壓V4至電

9691twf.ptd 第11頁 578321 五、發明說明（8) ㈣藉由兩電阻RUR2之分麼所得到的電壓值輸入端則連接到能隙參考電壓產生單元1〇8的一此比較器108L之比較結果，則輸出到位準移位電路ιι〇，此結果係用以作為監控電壓V4至電壓V3之電壓位準是否過度放電（Over-Discharge)之情形。而另外一比較器i〇8r 之:輸入端則連接到所要監控（M〇n i t〇r )之電壓以至電壓 V3藉由兩電阻R3至R4之分壓所得到的電壓值，而另外一輸入端則連接到能隙參考電壓產生單元1〇8的一輸出端，此比較器1 08R之比較結果，則輸出到位準移位電路丨〗〇，此結果係用以作為監控電壓V4至電壓V3之電壓位準度充電（Overcharge)之情形。早疋否有過其他之充電與過度放電保護單元C1、C2與㈡，也係相同之操作方法。例如，比較器1 〇 6 L係用以監控電壓v 3至電壓 ▽ 2之電壓位準是否有過度放電（〇”1_1)1%11訂以）之情形，而另外一比較器106R則用以監控電壓V3至電壓V2之電壓位準是否有過度充電（Overcharge)之情形。比較器10礼係用以監控電壓V2至電壓VI之電壓位準是否有過度放電 (Over-Discharge)之情形，而另外一比較器1〇4R則用以監控電壓V2至電壓VI之電壓位準是否有過度充電孤 (Overcharge)之情形。比較器i〇2L係用以監控電壓VI至接地之電壓位準是否有過度放電（〇ver — Discharge)之情形，而另外一比較器106R則用以監控電壓VI至接地之電壓位準疋否有過度充電（Overcharge)之情形。過度充電與過度放電保護單元C4中之能隙參考電壓產生

第12頁 578321 五、發明說明（9) 單元1 0 8，其連接方式孫脸恭π 至雷饜V3，而拉i甘认、·電源端連接到欲監控的電壓V4 :壓V3而錯由其輸出端輸出一參考電壓。此 i電ΐ電f係所要監控的電壓v4至電壓”，因此，此盘摔 :溫度、製程條件與電壓之變化並沒有關· = ，現。而在充電與過度放電保護單元C1中，其能 f i生单兀102之連接。方式係分別連接到電壓VI至接/地。 ^與過度放電保護單元C2中，其能隙參考電壓產生單元 104之連接方式係分別連接到電壓¥2至電壓Vl。充電與度放電保護單元C3中，其能隙參考電壓產生單元1〇6之連接方式係分別連接到電壓V 3至電壓V 2。為了能以低壓製程實現，可降低製造成本和易於設計。另外，為了此電池電壓保護電路丨00中組成元件有致的表現，在此實施例中所監控的電壓V4約為電壓n的四倍，而電壓V3約為電壓VI的三倍，電壓V2約為電壓VI的二倍。而電壓V1變動之範圍係介於約2伏特到約4 · 4伏特之間。因此，每一個過度充電、過度放電保護單元與能隙參考電壓產生單元所連接的兩電壓差值皆介於約2伏特到約4 · 4伏特之電壓位準。位準移位電路110將過度充電與過度放電保護單元C1、 C2、C3與C4所輸出關於過度充電（Overcharge)與過度放電 (0 v e r - D i s c h a r g e )和超量電流保護單元E1與短路電流保護早元E2之信號電壓位準放大後，輸入邏輯及延遲電路120 中，並輸出信號C0與DO，根據信號C0與DO，以便開啟或是關閉用以控制電池保護之開關（未顯示），此開關一般而言

9691twf.ptd 第13頁 578321 五、發明說明（ίο) 係為功率金氧半導體（power Metal Oxide Semiconductor，簡稱powerM〇s)的電晶體。而本貝施例之電池保護電路還包括超量電流保護單元 E1、短路電流保護單元E2與電壓整流器VR。此超量電流保護f元E1與短路電流保護單元E2係連接到由外部一電流感測器（Current Sensor)所感測輸入的電壓，是由電壓μ至接地間電壓變化情況所致。另外，超量電流保護單元以與短路電流保護單元E2之電源端則連接到電壓”至電壓整流器VR之輸出，則能確保超量與短路電流保護單元工作電壓差範圍係介於約2伏特到約4·4伏特之間，電池組又不會產生不平衡之現象。而超量電流保護單元E1與短路電流保護單元E2之輸出則連接到位準移位電路11〇，作為負載在運，時若有不正常情況下，達到保護之功能。而此電壓整流，VR係包括一運算放大器（〇perat i 〇n Ampl i f ier)及一高壓電晶體’係用以產生相等於V 3值之電壓，如此超量電流保護單元E1與短路電流保護單元E2就能以低壓製程實現。由於過去電池組’例如麵（L i t h i u m )離子電池，對於一般製^之保護電路而言，因受基底偏壓之影響，其電路工作，壓會高於低壓之互補式金氧半導體（CM〇s)製程之崩潰電壓三因此，電池組之電池保護電路皆無法以低壓的互補式金氧半導體（CMOS)製程實現。而本發明之此實施例，係運用三井（Tri-Well)或埋層（Buried Layer)之技術.，將互補式金氧半導體（CMOS)結構建構在基底上，例如將上述的過度充電與過度放電保護單元C1、C2、C3與C4，以及超量電

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流保護單元El與短路電流保護單元E2以金氧半導體（cm〇s) 製程]建構在三井或埋層之結構上。如此，就能將電池組之保護電路不受基底偏壓之影響，以不同的低電壓執行工作’並可有效的降低晶片之成本和易於設計。本發明之一較佳貫施例，如第2 a圖所示，係建構在p型基底（P-type Substrate)上，並運用金氧半導體（CM〇s) 程之技術。如第2A圖所示，在此P基底上，先形：一= 埋層（N - type Barrier Layer，底下簡稱"NBL"，圖上亦如此顯示）。而在左邊的N型金氧半導體（n-type Metal Oxide Semiconductor，簡稱NMOS)電晶體係形成於一p型之井（P-type Well，底下稱為"p井"），此p井的左側有一 N 井作為屏障，以便與P基底隔離。此NMOS電晶體之閘極連接到輸入端，而其一源極連接到一低電壓（L〇w Voltage) 電位VL，而另外一汲極則連接到輸出端。另外，在右邊的 P 型金氧半導體（P-type Metal Oxide Semiconductor，簡稱PMOS)電晶體係形成於一N型井（N-type Well，底下稱為 N井）’此P Μ 0 S電晶體之閘極連接到輸入端，而其一源極連接到一高電壓（High Voltage)電位VH，而汲極則連接到輸出端。本發明之另一較佳實施例，如第2 B圖所示，係建構在n 型基底（N-type Substrate)上，並運用金氧半導體（CMOS) 製程之技術。如第2B圖所示，在此N基底上，先形成一 p型的埋層（P-type Barrier Layer，底下簡稱，，PBL” ，圖上亦如此顯示）。而在左邊的N型金氧半導體（N-type Metal

9691twf.ptd 第15頁 578321 五、發明說明（12)

Oxide Semiconductor，簡稱nm〇S)電晶體係形成於一p 井。此NM0S電晶體之閘極連接到輸入端，而其一源極連接到一低電壓（Low Voltage)電位VL，而另外一汲極則連接到輸出端。另外，在右邊的P型金氧半導體（p一 type Metal

Oxide Semiconductor，簡稱pm〇S)電晶體形成於一n井，而此N井之右側有一 P井作為屏障，以便與N基底隔離。而此PM0S電晶體之閘極連接到輸入端，而其一源極連接到一高電壓（High Voltage)電位vh，而汲極則連接到輸出端。在運用之部分，利用上述三井或埋層之技術，將互補式金氧半導體（CMOS)結構建構在基底上，例如將上述的過度充電與過度放電保護單元就能以一低壓製程實現。以及超量電流保護單元E1與短路電流保護單元E2以金氧半導體 (CMOS)製程’建構在三井或埋層之結構上。而整個電路於基底上的位置圖，則如第3A圖與第3B圖所示。如第1圖中的電池電壓保護電路1〇〇，可建構在高壓電路所包含之位置内，請參照第3 A圖，過度充電與過度放電保護單元 Cl、C2、C3與C4可由三井或埋層之結構保護下，以低壓製程形成於P基底上。另外，超量電流保護單元E丨與短路電流保護單元E2，亦可以低壓製程形成於此p基底上。而請參照第3B圖，係顯示本發明之一較佳實施例中，將第i圖中的電池電壓保護電路1〇〇、超量電流保護單元E1與短路電流保護單元E2亦可以低壓製程建構在一n基底上，而位於局壓電路所包含之位置上。除了第2A與2B圖所示的實施例外，本發明另外一較佳實

578321 五、發明說明（13) 施例係如第4A與4B所示。請參照第4A圖’此CMOS電晶體係建構在P型基底上。此p基底上先形成一N型的井（n-type Wei 1，底下簡稱” n井”）。而在左邊形成被上述N井所包覆並與P基底隔離之p型井（p-type Well，底下簡稱π p井1，）。而NM0S電晶體係形成於此ρ井中。此NM0S電晶體之閘極連接到輸入端，而其一源極連接到一低電壓電位VL，而另外一汲極則連接到輸出端。另外，在此Ν井的右邊，形成一ρ 型金氧半導體（p —type Metal Oxide Semiconductor，簡稱PMOS)電晶體，此PM0S電晶體之閘極連接到輸入端，而其一源極連接到一高電壓電位VH，而汲極則連接到輸出端。本發明之另一較佳實施例，請參照第4B圖，此CMOS電晶體係建構在N型基底上。此N基底上先形成一P型的井 (P - type Well，底下簡稱” ρ井”）。而在左邊形成被上述ρ 井所包覆並與N基底隔離之N型井（N-type Well，底下簡稱 ’· N井"）。而NM0S電晶體係形成於此ρ井中。此NM0S電晶體之閘極連接到輸入端，而其一源極連接到一低電壓電位 VL ’而另外一汲極則連接到輸出端。另外，在ν井内，形成一P型金氧半導體（p — type Metal Oxide

Semiconductor，簡稱PMOS)電晶體，此PMOS電晶體之閘極連接到輸入端，而其一源極連接到一高電壓電位VH，而汲極則連接到輸出端。本發明中利用上述三井或埋層之技術，將電池保護電路以低壓CMOS製程技術建構在基底上，例如將上述的過度充

578321 五、發明說明（14) 電與過度放電保護單元C1 護單元E1與短路電流保護底上。如此，將可以各電不同之低工作電壓電源下效地降低晶片之成本和易另外，本發明之實施例單元（Bandgap Reference 生參考電壓和比較器，如的電流量，可減少功率之整流器VR。因此，可使超作時，電池組不會產生不補式金氧半導體（CMOS)製此’可隔絕基底中雜訊的雖然本發明已以一較佳限定本發明，任何熟習此和範圍内，當可作各種之範圍當視後附之申請專利、C2、C3與C4，以及超量電流保單元E2以CMOS製程技術建構在基池組保護電路與基底隔絕，可在工作，並可降低晶片之面積，有於設計。中更提出使用能隙參考電壓產生 Voltage Generating Unit)產此，將僅需要較低的電壓和較少損耗。而另外，由於加上了電壓量電流與短路電流保護單元在運平衡之情況。另外，由於使用互程完成三井或埋層之結構，因影響。實施例揭露如上，麸其甘韭热具並非用以食在不脫離本發明之精神更動與潤部，因& 士欲OD M s ^因此本發明之保護耗圍所界定者為準。

969ltwf.ptd 第18頁 578321 圖式簡單說明第1圖係說明依照本發明一較佳實施例之電池電壓保護電路方塊圖； ” ° 第2A圖係說明第1圖中的電池保護電路運用金氧半導體 (C Μ 0 S)製程之埋層技術建構在p型基底上之一元件結構之一實施例；第2Β圖係說明第1圖中的電池保護電路運用金氧半導體 (CMOS)製程之埋層技術建構在ν型基底上之一元件結構之一實施例；第3A圖係說明第1圖中的電池保護電路運用金氧半導體 (CMOS)製程之技術建構在p型基底上之結構之一實施例；第3B圖係說明第！圖中的電池保護電路運用金氧半導體 (CMOS)製程之技術建構在p型基底上之結構之一實施例；第4A圖係說明第1圖中的電池保護電路運用金氧半導體 (CMOS)製程之三井技術建構在p型基底上之一元件結構之又一貫施例；以及第4B圖係說明第1圖中的電池保護電路運用金 (CMOS—)製程之三井技術建構在N型基底上之一元件二之

Claims

578321 i S2· l £ 91122708 年P月|q日修正六、申請專利範圍 1· 一種適用於電池保護電路之互補式金氧半導體結構包括 • 一P型基底，具有相鄰之- - P型井與一 N型井，，其中該P 型井具有一N型埋層與該P型基底隔離；一 N型金氧半導體電晶體，，形成於該P型井内，而一 P 型金氧半導體電晶體則形成於該N型井内，其中該N型金氧半導體電晶體之一閘極連接到一輸入端，而其一源極連接到一第一電壓電位，而另外一汲極則連接到一輸出端，該 P型金氧半導體電晶體之一閘極連接到該輸入端，丨而其一源極連接到一第二電位’而另一汲極則連接到該輸出端，其中該第一電位小於該第二電位。 2 · 一種電池保護電路結構，其特徵具有如申請專利範圍第 1項所述之互補式金氧半導體結構。 3. 一種適用於電池保護電路之互補式金氧半導體結構包括 • 一N型基底：，具有相鄰之- -P型井與一 N型井，其中該N 型井具有一P型埋層與該N型基底隔離；一 N型金氧半導體電晶體：，形成於該P型井内，而一 P 型金氧半導體電晶體則形成於該N型井内，其中該N型金氧半導體電晶體之一閘極連接到一輸入端，而其一源極連接到一第一電壓電位，而另外一汲極則連接到一輸出端，該 P型金氧半導體電晶體之一閘極連接到該輸入端，而其一源極連接到一第二電位’而另一汲極則連接到該輸出端’ 其中該第一電位小於該第二電位。

9691twfl-抽.ptc 第20頁 578321 _案號91122708_年月日__ 六、申請專利範圍 4 . 一種電池保護電路結構，其特徵具有如申請專利範圍第3項所述之互補式金氧半導體結構。 5. —種適用於電池保護電路之互補式金氧半導體結構，包括：一 P型基底，其上形成一 N型井，而該N型井内形成與該P基底隔離之一 P型井；一 N型金氧半導體電晶體形成於該P型井内，其一閘極連接到一輸入端，而其一源極連接到一第一電壓電位，而另外一源極則連接到一輸出端；一P型金氧半導體電晶體形成於該N型井内，其一閘極連接到該輸入端，而一源極連接到一第二電壓電位，而另一沒極則連接到該輸出端。 6. —種電池保護電路結構，其特徵具有如申請專利範圍第5項所述之互補式金氧半導體結構。 7. —種適用於電池保護電路之互補式金氧半導體結構，包括：一N型基底，其上形成一P型井，而該P型井内形成與該N基底隔離之一N型井；一N型金氧半導體電晶體形成於該P型井内，其一閘極連接到一輸入端，而其一源極連接到一第一電壓電位，而另外一汲極則連接到一輸出端；一P型金氧半導體電晶體形成於該N型井内，其一閘極連接到該輸入端，而一源極連接到一第二電壓電位，而另一汲極則連接到該輸出端。

9691twfl-抽.ptc 第21頁 578321 _案號91122708_年月日__ 六、申請專利範圍 8 . —種電池保護電路結構，其特徵具有如申請專利範圍第7項所述之互補式金氧半導體結構。 9. 一種電池保護電路，用以偵測並保護一電池組，該電池保護電路包括：複數個過度充電與過度放電保護單元，用以監測一電池組各個電壓值，達到電壓保護之功能；一超量電流保護單元、一短路電流保護單元與一電壓整流器，用以監測該電池組之工作電流，達到電流保護之功能，其中該壓整流器則提供該超量電流與該短路電流保護單元電壓源，可使該超量電流與該短路電流保護單元在運作時，該電池組不會產生不平衡之情況，其中，該過度充電與過度放電和超量電流與短路電流保護單元係以一具有三井或埋層技術之互補式金氧半導體（CMOS)結構所組成，一位準移位電路，用以連接到該過度充電與過度放電、該超量電流保護早元、該短路電流保護早元’並將該些保護單元所輸出之複數個比較信號調整其位準；以及一邏輯及延遲電路，耦接到該位準移位電路，用以接收調整後之該些比較信號，經過該邏輯及延遲電路處理後，並據以輸出一Co信號與一Do信號，其中該Co信號若位於邏輯1之位準代表該電池組過度放電（Over-discharge) 或超量電流與短路電流發生，該D 〇信號若位於邏輯1之位準代表該電池組過度充電（Overcharge) 發生。 1 0.如申請專利範圍第9項之電池保護電路，其中該過

9691twfl-抽.ptc 第22頁 578321 _案號91122708_年月日修正_ 六、申請專利範圍度充電與過度放電和超量電流與短路電流保護單元之該互補式金氧半導體（CMOS)結構包括三井或埋層技術所組成。 1 1 .如申請專利範圍第9項之電池保護電路，其中該過度充電與過度放電和超量電流與短路電流保護單元之該互補式金氧半導體（CMOS)結構包括：一 P型基底，具有相鄰之一 P型井與一 N型井，其中該P 型井具有一N型埋層與該P型基底隔離；一N型金氧半導體電晶體，形成於該P型井内，而一P 型金氧半導體電晶體則形成於該N型井内，其中該N型金氧半導體電晶體之一閘極連接到一輸入端，而其一源/汲極連接到一第一電壓電位，而另外一源/沒極則連接到一輸出端，該P型金氧半導體電晶體之一閘極連接到該輸入端，而其一源極連接到一第二電位，而另一汲極則連接到該輸出端，其中該第一電位小於該第二電位。 1 2.如申請專利範圍第9項之電池保護電路，其中該過度充電與過度放電保護單元之該互補式金氧半導體（CMOS) 結構包括：一 N型基底，具有相鄰之一 P型井與一 N型井，其中該N 型井具有一P型埋層與該N型基底隔離；一N型金氧半導體電晶體，形成於該P型井内，而一P 型金氧半導體電晶體則形成於該N型井内，其中該N型金氧半導體電晶體之一閘極連接到一輸入端，而其一源極連接到一第一電壓電位，而另外一沒極則連接到一輸出端，該 P型金氧半導體電晶體之一閘極連接到該輸入端，而其一

9691twfl-抽.ptc 第23頁 578321 __ 案號91122708_年月日修正六、申請專利範圍源極連接到一第二電位，而另一汲極則連接到該輸出端，其中該第一電位小於該第二電位。 1 3 ·如申請專利範圍第9項之電池保護電路，其中該過度充電與過度放電和超量電流與短路電流保護單元之該互補式金氧半導體（CMOS)結構包括· 一 P型基底，其上形成一 N型井，而該N型井内形成與該P基底隔離之一 P型井；一N型金氧半導體電晶體形成於該p型井内，其一閘極連接到一輸入端，而其一源極連接到一第一電壓電位，而另外一汲極則連接到一輸出端；一P型金氧半導體電晶體形成於該P型井内，其一閘極連接到該輸入端，而一源極連接到一第二電壓電位，而另一沒極則連接到該輸出端。 1 4 ·如申請專利範圍第9項之電池保護電路，其中該過度充電與過度放電和超量電流與短路電流保護單元之該互補式金氧半導體（CM〇s)結構包括：一 ^型基底，其上形成一P型井，而該P型井内形成盥 5亥N基底隔離之一 n型井； ’、 N型金氧半導體電晶體形成於該p型井連接到-輸入端，m其一源極連接到一第壓問極另外？極則連接到一輸出端；電壓電位’而 ^型金氧半導體電晶體形成於該Ν型井内，i 連接到該輸入端，而一源極連接到一第^ φ其—閘極一汲極則連接到該輸出端。第—電堡電位，而另

9691twfl-抽.ptc 第24頁 578321 _案號 91122708_年月日__ 六、申請專利範圍 1 5.如申請專利範圍第9項之電池保護電路，其中該過度充電與過度放電保護單元更包括一第一比較器與一第二比較器；一能隙參考電壓產生單元（Bandgap Reference Voltage Generating Unit) ，I馬接到該第一比較器與該第二比較器，其中該第一比較器，用以連接到所欲監測之該些電壓值之一，並根據從該能隙參考電壓產生單元所提供之一參考電壓，比較後輸出該第一信號，該第二比較器，用以連接到該第一比較器所欲監測之該電壓值，並根據從該能隙參考電壓產生單元所提供之一參考電壓，比較後輸出該第二信號。 1 6.如申請專利範圍第9項之電池保護電路，其中該過度充電與過度放電保護單元Cl、C2、C3與C4的工作電壓分別為VI至接地、V2至VI、V3至V2與V4至V3，其電壓差皆低於5 V，就能以一低壓製程實現。 1 7.如申請專利範圍第9項之電池保護電路，其中該超量電流與短路電流保護單元係連接到由外部一電流感測器所感測輸入之電壓，其中該所感測之輸入電壓是由該電池組之該些電壓值中最高之電壓值至接地電壓變化情況所致。 1 8.如申請專利範圍第9項之電池保護電路，其中該電壓整流器包括一運算放大器（Operation Amplifier)及一高壓電晶體，係用以產生一相等於電壓V4至電壓V3間之工

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