CN112583078B - 一种电池组件、电池保护芯片和电子产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池组件、电池保护芯片和电子产品，其中，电池保护芯片包括电源引脚、接地引脚、电感接入引脚、电流检测引脚、放电控制引脚和充电控制引脚，芯片内部还包括控压电路、放电控制电路和充电控制电路，电感的一端接控压电路的输入端，另一端电连接电池的正极端，电池保护芯片的放电控制引脚和充电控制引脚分别用于控制与电池的负极端电连接第一NMOS管，与外部电源负极端电连接的第二NMOS管，控压电路产生稳定的控制电压，使得两个NMOS管导通状态不受电池压降的影响，以及有效避免电池内外因电池负极端中断连接而产生内外没有共地带来的电势差。

Description

一种电池组件、电池保护芯片和电子产品

技术领域

本发明涉及电池保护技术领域，尤其涉及一种电池组件、电池保护芯片和电子产品。

背景技术

可充电电池在消费类电子产品中广泛应用，并且已经呈现出内置为电子产品重要组成部分的趋势，因此对可充电电池的质量和使用保护往往也决定了电子产品的品质。

对于电池充放电保护电路而言，在对可充电电池的充放电过程中，需要对充电或放电的电流进行检测，如果电流过大则需要自动切断充电或放电，而控制充电和放电的开关通常是由MOS管来实现的，对MOS管的通断控制需要利用电池的电压来实现，但是在充电初期或放电后期，电池的电压通常比满额电压要小，比如额定电压为4.2V的锂电池，在充电初期或放电后期，电池的电压会降到2.5V左右，在这种低压的情况下，用于控制MOS管导通的电压差也会明显变小，这样会导致MOS管的导通阻抗明显提升，此时外置MOS的导通阻抗可能会比电池电压为4V时大一倍，对于大电流应用情况下MOS管的导通阻抗带来的损耗会大一倍，加速减小电池的有效使用时间，同时还会带来热量释放，电子产品的内部温度随之升高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电池充放电保护电路、芯片和电子产品，解决对电池的充放电保护中，如何在电池低电压情况下实现对开关管的导通电压保持稳定，不会因导通阻抗升高而带来热能耗增加。

为解决上述技术问题，为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种电池组件，包括电池和电池保护芯片，所述电池保护芯片包括电源引脚、接地引脚、电感接入引脚、电流检测引脚、放电控制引脚和充电控制引脚，芯片内部还包括控压电路、放电控制电路和充电控制电路，所述控压电路的输入端电连接电感接入引脚，所述电感输入引脚电连接一个电感，所述电感的另一端电连接电池的正极端，所述控压电路的输出端分别电连接放电控制电路和充电控制电路的输入端，所述放电控制电路的输出端电连接放电控制引脚，所述充电控制电路的输出端电连接充电控制引脚；所述电池保护芯片的电源引脚与电池的正极端电连接，所述电池的负极端还电连接第一NMOS管的源极，所述第一NMOS管的漏极与第二NMOS管的漏极电连接，第二NMOS管的源极则作为电池放电和充电共用的负极连接端，电池的正极端则作为电池放电和充电共用的正极连接端；所述电池保护芯片的放电控制引脚电连接所述第一NMOS管的栅极，所述充电控制引脚电连接所述第二NMOS管的栅极；所述电池的负极端与所述电池保护芯片的接地引脚电连接，第二NMOS管的源极与所述电池保护芯片的电流检测引脚电连接。

优选的，所述控压电路向所述放电控制电路输入控制电压，所述电池保护芯片用于监控电池放电正常工作时，所述放电控制电路通过放电控制引脚输出所述控制电压，监控电池放电异常工作时，所述放电控制电路通过放电控制引脚输出第二电压；所述控压电路向所述充电控制电路输入控制电压，所述电池保护芯片用于监控电池正常充电工作时，所述充电控制电路通过充电控制引脚输出所述控制电压，监控电池充电异常工作时，所述充电控制电路通过充电控制引脚输出第三电压。

优选的，所述控制电压的电压值减去所述电池的负极端的电压值的差值，大于或等于所述第一NMOS管的栅极与源极之间的最小导通电压，小于所述第一NMOS管的栅极与源极之间的最大击穿电压；所述控制电压的电压值减去所述第二NMOS管的源极的电压值的差值，大于或等于所述第二NMOS管的栅极与源极之间的最小导通电压，小于所述第二NMOS管的栅极与源极之间的最大击穿电压。

优选的，所述控制电压的电压值是固定值，或者所述控制电压的电压值是一个区间值，或者所述控制电压是所述电池的电压值的整数倍。

优选的，所述第二电压为所述电池的负极端的电压，所述第三电压为所述第二NMOS管的源极的电压。

优选的，所述控压电路包括开关管，所述开关管的一端与所述电感电连接，另一端接地，所述开关管的控制端电连接一个可调控的脉冲发生器，所述脉冲发生器产生的脉冲用于对所述开关管的两端进行导通或关断控制；所述开关管与所述电感的连接处还连接一个二极管的正极，所述二极管的负极电连接一个电容后接地，所述二极管的负极产生的电压即为所述所述控压电路的输出电压。

优选的，所述控压电路包括开关管，所述开关管的一端与所述电感电连接，另一端接地，所述开关管的控制端电连接一个可调控的脉冲发生器，所述脉冲发生器产生的脉冲用于对所述开关管的两端进行导通或关断控制；所述开关管与所述电感的连接处还连接一个二极管的正极，所述二极管的负极电连接一个电容后接地，所述二极管的负极产生的电压即为所述所述控压电路的输出电压；在所述二极管的负极还电连接串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻后接地，在所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻之间的连接处与所述脉冲发生器的控制端电连接。

优选的，在所述脉冲发生器的控制端电连接一个误差运算放大器，所述误差运算放大器的一个输入端接入参考电压，另一个输入端则接入来自所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻之间的连接处的反馈电压，输出端则接入所述脉冲发生器的控制端。

优选的，所述脉冲发生器还接入振荡器，所述振荡器输入振荡信号作为脉冲发生器产生脉冲输出的信号源。

优选的，所述控压电路包括开关管，所述开关管的一端与所述电感电连接，另一端接地，所述开关管的控制端电连接一个可调控的脉冲发生器，所述脉冲发生器产生的脉冲用于对所述开关管的两端进行导通或关断控制；所述开关管与所述电感的连接处还连接一个二极管的正极，所述二极管的负极电连接一个电容后接地，所述二极管的负极产生的电压即为所述所述控压电路的输出电压；在所述二极管的负极还电连接串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻后接地，在所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻之间的连接处分别电连接第一比较器的正极输入端和第二比较器的负极输入端，所述第一比较器的负极输入端接入低参考电压，所述第二比较器的正极输入端接入高参考电压，所述第二比较器的输出端和所述第一比较器的输出端分别接入到脉冲发生器的两个控制输入端。

优选的，所述放电控制电路包括第一放电非门，第一放电P型MOS管，第二放电P型MOS管，第三放电P型MOS管，第一放电N型MOS管，第二放电N型MOS管，第三放电N型MOS管；所述第一放电非门的输入端与所述第二放电N型MOS管的栅极电连接，所述第一放电非门的输出端与所述第一放电N型MOS管的栅极电连接；所述第一放电P型MOS管的漏极与所述第一放电N型MOS管的漏极电连接作为第一漏极连接点，所述第一漏极连接点与所述第二放电P型MOS管的栅极电连接；所述第二放电P型MOS管的漏极与所述第二放电N型MOS管的漏极电连接作为第二漏极连接点，所述第二漏极连接点与所述第一放电P型MOS管的栅极电连接；所述第三放电P型MOS管第三放电P型MOS管的栅极与所述第三放电N型MOS管的栅极电连接作为第一栅极连接点，所述第一栅极连接点与所述第二漏极连接点电连接；所述第三放电P型MOS管第三放电P型MOS管的漏极与所述第三放电N型MOS管的漏极电连接作为第三漏极连接点，为所述放电控制电路的输出端；第一放电P型MOS管的源极、第二放电P型MOS管的源极、第三放电P型MOS管第三放电P型MOS管的源极与所述控压电路的输出端电连接，作为所述放电控制电路的控制电压；第一放电N型MOS管的源极与第二放电N型MOS管的源极，第三放电N型MOS管的源极均与所述电池保护芯片的接地引脚电连接，作为所述放电控制电路的第二电压。

优选的，充电控制电路包括第一充电非门，第一充电P型MOS管，第二充电P型MOS管，第三充电P型MOS管，第四充电P型MOS管，第五充电P型MOS管，第六充电P型MOS管，第一充电N型MOS管，第二充电N型MOS管，第三充电N型MOS管，第四充电N型MOS管，第五充电N型MOS管，第六充电N型MOS管；所述第一充电非门的输入端与第二充电P型MOS管的栅极电连接，所述第一充电非门的输出端与所述第一充电P型MOS管的栅极电连接；所述第一充电P型MOS管的漏极与所述第一充电N型MOS管的漏极电连接作为第一充电漏极连接点，所述第一充电漏极连接点与所述第二充电N型MOS管的栅极电连接；所述第二充电P型MOS管的漏极与所述第二充电N型MOS管的漏极电连接作为第二充电漏极连接点，所述第二充电漏极连接点与所述第一充电N型MOS管的栅极电连接；所述第三充电P型MOS管的栅极与所述第三充电N型MOS管的栅极电连接作为第一充电栅极连接点，所述第一充电栅极连接点与所述第二充电漏极连接点,还与第五充电N型MOS管栅极电连接，所述第三充电P型MOS管的漏极与所述第三充电N型MOS管的漏极电连接作为第三充电漏极连接点，与所述第四充电N型MOS管的栅极电连接；第一充电P型MOS管的源极与第二充电P型MOS管的源极、第三充电P型MOS管的源极电连接，与所述电池保护芯片的电源引脚电连接；所述第四充电P型MOS管的漏极与所述第四充电N型MOS管的漏极电连接作为第四充电漏极连接点，所述第四充电漏极连接点与所述第五充电P型MOS管的栅极电连接；所述第五充电P型MOS管的漏极与所述第五充电N型MOS管的漏极电连接作为第五充电漏极连接点，所述第五充电漏极连接点与所述第四充电P型MOS管的栅极电连接；所述第六充电P型MOS管的栅极与所述第六充电N型MOS管的栅极电连接作为第二充电栅极连接点，所述第二充电栅极连接点与所述第五充电漏极连接点电连接；所述第六充电P型MOS管的漏极与所述第六充电N型MOS管的漏极电连接作为第六充电漏极连接点，为所述充电控制电路的输出端；第四充电P型MOS管的源极与第五充电P型MOS管的源极、第六充电P型MOS管的源极电连接，与所述控压电路的输出端电连接，作为所述放充电控制电路的控制电压；第一充电N型MOS管的源极与第二充电N型MOS管的源极，第三充电N型MOS管的源极，第四充电N型MOS管的源极、第五充电N型MOS管的源极与第六充电N型MOS管的源极电连接，均与电流检测引脚电连接，作为所述充电控制电路的第三电压。

优选的，还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括与第二NMOS管的源极电连接的第二限流电阻，第二限流电阻的另一端接入到电流检测引脚。

本发明还提供一种电池保护芯片，其特征在于，所述电池保护芯片前述的电池组件中所包含的电池保护芯片。

本发明还提供一种电子产品，包括前述的电池组件。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种电池组件、电池保护芯片和电子产品，其中，电池保护芯片包括电源引脚、接地引脚、电感接入引脚、电流检测引脚、放电控制引脚和充电控制引脚，芯片内部还包括控压电路、放电控制电路和充电控制电路，电感的一端接控压电路的输入端，另一端电连接电池的正极端，电池保护芯片的放电控制引脚和充电控制引脚分别用于控制与电池的负极端电连接第一NMOS管，与外部电源负极端电连接的第二NMOS管，控压电路产生稳定的控制电压，使得两个NMOS管导通状态不受电池压降的影响，以及有效避免电池内外因电池负极端中断连接而产生内外没有共地带来的电势差。

附图说明

图1是根据本发明电池组件一实施例的组成框图；

图2是根据本发明电池组件另一实施例中的控压电路图；

图3是根据本发明电池组件另一实施例中的控压电路图；

图4是根据本发明电池组件另一实施例中的放电控制电路图；

图5是根据本发明电池组件另一实施例中的充电控制电路图；

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明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发明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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明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，不是用于限制本发明。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。

图1显示了本发明电池组件一实施例的电路组成框图。该电池组件包括电池1和电池保护芯片2，所述电池保护芯片2包括电源引脚201、接地引脚202、电流检测引脚203、放电控制引脚204和充电控制引脚205、电感接入引脚206，电池保护芯片2内部还包括控压电路21、放电控制电路22和充电控制电路23，所述控压电路21的输入端电连接电感接入引脚206，所述电感输入引脚206电连接一个电感L1，所述电感L1的另一端电连接电池1的正极端101，所述控压电路21的输出端分别电连接放电控制电路22和充电控制电路23的输入端，所述放电控制电路22的输出端电连接放电控制引脚204，所述充电控制电路23的输出端电连接充电控制引脚205；

所述电池保护芯片2的电源引脚201与电池1的正极端101电连接，所述电池1的负极端102还电连接第一NMOS管FET1的源极，所述第一NMOS管FET1的漏极与第二NMOS管FET2的漏极电连接，第二NMOS管FET2的源极则作为电池1放电和充电共用的负极连接端P-，电池的正极端101则作为电池1放电和充电共用的正极连接端P+；所述电池保护芯片2的放电控制引脚204电连接所述第一NMOS管FET1的栅极，所述充电控制引脚205电连接所述第二NMOS管FET2的栅极；

所述电池的负极端102与所述电池保护芯片2的接地引脚202电连接，第二NMOS管FET2的源极与所述电池保护芯片1的电流检测引脚203电连接。

优选的，所述电池保护芯片2的电源引脚201与电池1的正极端101之间还串接有第一限流电阻R1，电池1的正极端也用VDD表示。进一步的，电源引脚201还连接一个稳压滤波电容C1，该稳压滤波电容C1的另一端接电池1的负极端102，我们也称之为是电池的接地端GND。

优选的，所述电池保护芯片2的接地引脚202与放电控制电路22电连接，作为放电控制电路22的第二电压，即第一参考地GND，电流检测引脚203与充电控制电路23电连接，作为充电控制电路23的第三电压，即第二参考地VM。可以看出，第二NMOS管FET2的源极作为电池放电和充电共用的负极连接端P-，是直接与外部放电设备或充电器的接地端电连接，以它们的接地端作为参考地。

优选的，在第二NMOS管FET2的源极还电连接一个第二限流电阻R2，R2的另一端接入到电流检测引脚203，作为充电控制电路23的参考地。原则上，当这两个NMOS管在充电和放电过程中导通时，第一参考地和第二参考地是连接在一起，实现了共地连接。如果当充电电流过大而断开第二NMOS管FET2时或放电电流过大而断开第一NMOS管FET1时，则第一参考地和第二参考地是相互断开的，因此，充电控制电路以第二参考地为参考地，即便是第一NMOS管FET1和第二NMOS管FET2任一个断开，可以保证对第二NMOS管FET2的栅极与源极的电压始终是以第二参考地为参考地，而不是以第一参考地为参考地。同样也保证对第一NMOS管FET1的栅极与源极的电压始终是以第一参考地为参考地，而不是以第二参考地为参考地，这样可以避免因为第一参考地和第二参考地不共地而导致的内部电池与外部用电设备或充电器之间存在接地压差，有利于用电安全。

优选的，所述控压电路21向所述放电控制电路22输入控制电压，所述电池保护芯片2用于监控电池1放电正常工作时，所述放电控制电路22通过放电控制引脚204输出所述控制电压。优选的，所述控制电压的电压值减去所述电池的负极端的电压值的差值，大于或等于所述第一NMOS管FET1的栅极与源极之间的最小导通电压，小于所述第一NMOS管FET1的栅极与源极之间的最大击穿电压，由此可以保证第一NMOS管FET1的源极和漏极之间充分导通，而不至于出现导通阻抗过大而造成的能耗问题。优选的，第一NMOS管FET1和第二NMOS管FET2具有相同的特性，在电池1放电正常工作时，控制电压使得这两个MOS管的源极和漏极之间均是处于充分导通状态。进一步的，监控电池1放电异常工作时，如电流过大，所述放电控制电路22通过放电控制引脚204输出第二电压，施加第二电压的作用就是要使得所述第二电压的电压值减去所述电池的负极端的电压值的差值，明显小于所述第一NMOS管FET1的栅极与源极之间的最小导通电压，因此第一NMOS管FET1处于关断截止状态。优选的，所述第二电压为所述电池的负极端的电压，也就是第一参考地对应的电压。

优选的，所述控压电路21向所述充电控制电路23输入控制电压，所述电池保护芯片2用于监控电池1正常充电工作时，所述充电控制电路23通过充电控制引脚205输出所述控制电压。优选的，所述控制电压的电压值减去所述第二NMOS管FET2的源极的电压值的差值，大于或等于所述第二NMOS管FET2的栅极与源极之间的最小导通电压，小于所述第二NMOS管FET2的栅极与源极之间的最大击穿电压。由此可以保证第二NMOS管FET2的源极和漏极之间充分导通，而不至于出现导通阻抗过大而造成的能耗问题。优选的，第一NMOS管FET1和第二NMOS管FET2具有相同的特性，在电池1充电正常工作时，控制电压使得这两个MOS管的源极和漏极之间均是处于充分导通状态。进一步的，监控电池1充电异常工作时，所述充电控制电路22通过充电控制引脚205输出第三电压，施加第三电压的作用就是要使得所述第三电压的电压值减去所述第二NMOS管的源极的电压值的差值，明显小于所述第二NMOS管FET2的栅极与源极之间的最小导通电压，因此第二NMOS管FET1处于关断截止状态。优选的，所述第三电压为所述第二NMOS管的源极的电压，也就是第二参考地对应的电压。

优选的，在满足所述控制电压的电压值减去所述电池的负极端的电压值的差值，大于或等于所述第一NMOS管FET1的栅极与源极之间的最小导通电压的前提下，以及满足所述控制电压的电压值减去所述第二NMOS管FET2的源极的电压值的差值，大于或等于所述第二NMOS管FET2的栅极与源极之间的最小导通电压的前提下，所述控制电压的电压值是固定值，或者所述控制电压的电压值是一个区间值，或者所述控制电压是所述电池的电压值的整数倍。

如图2所示，在本发明中所述控压电路21的一个优选实施例。所述所述控压电路21包括所述开关管M1，所述所述开关管M1的一端与所述电感L1电连接，另一端接地，所述所述开关管M1的控制端电连接一个可调控的脉冲发生器，所述脉冲发生器产生的脉冲用于对所述开关管M1的两端进行导通或关断控制。

优选的，所述开关管M1与所述电感L1的连接处连接一个所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极电连接一个电容C1后接地，所述二极管D1的负极产生的电压即为所述所述控压电路21的输出电压。

优选的，通过调控所述脉冲发生器产生的脉冲的占空比保持不变，所述控压电路21的输出电压与所述电感L1接入的电池电压VDD保持固定的比例关系，例如所述控压电路21的输出电压是所述所述电池电压的二倍，或者也可以是其他倍数关系，只需要对占空比进行调控即可实现。

在实际应用中，由于所述电池电压会发生变化，例如刚充满电时所述电池电压较高，而随着所述电池1使用放电，所述电池电压会下降，而在所述电池放电后期电压下降明显，例如锂电池可以从4.2V下降到2.5V，如果输出电压保持是所述电池电压的二倍关系，那么输出电压会从8.4V下降到5V。这种输出电压的变化还是比较大的，但是如果能够满足所述放电控制电路22和所述充电控制电路23对相应的MOS管的导通控制需求，这种输出电压与所述电池电压保持固定倍数的关系也是可以使用的，只是该输出电压不是保持在一个稳定的电压输出，而是保持与所述电池1电压的固定倍数关系。

优选的，在所述二极管D1的负极还电连接串联的第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2后接地，在所述第一反馈电阻R1和所述第二反馈电阻R2之间的连接处与所述脉冲发生器的控制端电连接。这里，所述第一反馈电阻R1和所述第二反馈电阻R2连接处可以对输出电压Vo进行分压而得到一个反馈电压Vfb，所述第一反馈电阻R1和所述第二反馈电阻R2的阻值分别为R1和R2，则有Vfb＝R2/(R1+R2)*Vo。而所述反馈电压Vfb可以作用到所述脉冲发生器的控制端，当Vfb电压减小时，对应可以调控所述脉冲发生器产生的脉冲占空比增加，进而调控所述开关管M1的导通和关断的时长比例关系，增加所述电感L1的储能，使得输出电压Vo升高，进而也会使得反馈所述电压Vfb升高。同样，当所述反馈电压Vfb电压升高时，基于同样的反馈和调控原理，会使得输出电压Vo减小，进而也会使得所述反馈电压Vfb减小。由此，可以使得输出电压Vo稳定在一个相对固定的电压值，这样就不会受所述电池电压的变化而改变。

优选的，为了是输出电压Vo稳定输出在一个所需要的电压值上，还可以进一步在所述脉冲发生器的控制端电连接一个误差运算放大器EA，该误差运算放大器EA的一个输入端接入参考电压Vref，另一个输入端则接入反馈电压Vfb，输出端则接入所述脉冲发生器的控制端。当所述反馈电压Vfb大于所述参考电压Vref时，该误差运算放大器EA会输出一个正电压，并且该正电压的电压值是与所述反馈电压Vfb与所述参考电压Vref的差值成正比。所述脉冲发生器根据控制端输入电压来对应的调控输出脉冲的占空比，使得所述电感L1的储能减少，进而降低输出电压。基于同样的原理，当所述反馈电压Vfb低于所述参考电压Vref时，所述脉冲发生器根据控制端输入电压来对应的调控输出脉冲的占空比，使得所述电感L1的储能增加，进而提高输出电压。因此，所述反馈电压Vfb总是围绕所述参考电压Vref而动态变化，而这种动态变化具有很小的幅度变化和快速跟踪调控，由此保证了输出电压：

因此，通过合理设置参考电压值和两个反馈电阻的比例关系，能够使得输出电压保持稳定输出，并且不随所述电池1电压的改变而改变。

优选的，所述所述开关管M1为NMOS管，所述NMOS管的栅极电连接脉冲发生器的输出端，源极接地，漏极电连接所述所述电感L1。

优选的，所述脉冲发生器还接入振荡器OSC，所述振荡器OSC输入振荡信号作为脉冲发生器产生脉冲输出的信号源。所述脉冲发生器可以对输入的振荡信号的频率进行倍频或分频控制，从而改变输出的脉冲信号的频率，就是进行脉冲频率调制(PFM)，或者也可以改变输出的脉冲信号的占空比，进行脉冲宽度调制(PWM)。

优选的，所述脉冲发生器的占空比越大，所述电感L1中储能越多，因为所述电感L1电流＝VDD/(L*D*T)，L是所述电感L1的电感值，D是脉冲信号的占空比,T是脉冲信号的频率周期。在一个脉冲周期内，所述开关管M1导通的时段内，所述电感L1在占空比D的范围内存储能量，而当所述开关管M1断开的时段内，所述电感L1在1-D的范围内部分放电输出到电容C1。因此，通过调控脉冲的占空比，可以调控所述电感L1的储能以及输出到电容C1的输出电压。

进一步优选的，在图2的基础上，图3是另一个所述控压电路21组成图，与图2的主要区别是把图2中的所述误差运算放大器EA换成了两个比较器，所述第一反馈电阻R1和所述第二反馈电阻R2的连接处分别电连接第一比较器的正极输入端和第二比较器的负极输入端，所述第一比较器EA1的负极输入端接入低参考电压Vref_L，所述第二比较器EA2的正极输入端接入高参考电压Vref_H，所述第二比较器EA1的输出端和所述第一比较器EA1的输出端分别接入到脉冲发生器的两个控制输入端。

优选的，所述第一反馈电阻R1和所述第二反馈电阻R2的连接处的反馈电压Vfb小于或等于低参考电压Vref_L时，所述第一比较器EA1输出低电压，所述第二比较器EA2输出高电压；当反馈电压Vfb大于低参考电压Vref_L时，同时小于高参考电压Vref_H时，所述第一比较器EA1输出高电压，所述第二比较器EA2输出高电压；当反馈电压Vfb大于或等于高参考电压Vref_H时，所述第一比较器EA1输出高电压，所述第二比较器EA2输出低电压。由此，所述脉冲发生器根据这两个比较器的输出电压的逻辑组合关系，识别出反馈电压Vfb小于或等于低参考电压Vref_L时，则调控所述脉冲发生器产生的脉冲占空比增加，进而调控所述开关管M1的导通和关断的时长比例关系，增加所述电感L1的储能，使得输出电压Vo升高，进而也会使得反馈电压Vfb升高。当识别出反馈电压Vfb大于或等于高参考电压Vref_H时，则调控所述脉冲发生器产生的脉冲占空比减少，进而调控所述开关管M1的导通和关断的时长比例关系，减少所述电感L1的储能，使得输出电压Vo降低，进而也会使得反馈电压Vfb降低。而当识别出反馈电压Vfb介于低参考电压Vref_L与高参考电压Vref_H之间时，则保持所述脉冲发生器产生的脉冲占空比不变。由此，通过图3实施例，可以使得输出电压稳定在一个区间范围内，满足的关系是：

如图4所示，在本发明中放电控制电路22的一个优选实施例。放电控制电路包括第一放电非门DF1，第一放电P型MOS管DP1，第二放电P型MOS管DP2，第三放电P型MOS管DP3，第一放电N型MOS管DN1，第二放电N型MOS管DN2，第三放电N型MOS管DN3；第一放电非门DF1的输入端与第二放电N型MOS管DN2的栅极电连接，第一放电非门DF1的输出端与第一放电N型MOS管DN1的栅极电连接；第一放电P型MOS管DP1的漏极与第一放电N型MOS管DN1的漏极电连接作为第一漏极连接点，第一漏极连接点与第二放电P型MOS管DP2的栅极电连接；第二放电P型MOS管DP2的漏极与第二放电N型MOS管DN2的漏极电连接作为第二漏极连接点，所述第二漏极连接点与第一放电P型MOS管DP1的栅极电连接；

第三放电P型MOS管DP3的栅极与第三放电N型MOS管DN3的栅极电连接作为第一栅极连接点，所述第一栅极连接点与所述第二漏极连接点电连接；第三放电P型MOS管DP3的漏极与所述第三放电N型MOS管DN3的漏极电连接作为第三漏极连接点，为所述放电控制电路的输出端；

第一放电P型MOS管DP1的源极、第二放电P型MOS管DP2的源极、第三放电P型MOS管DP3的源极与控压电路的输出端VP电连接，作为放电控制电路的控制电压；第一放电N型MOS管DN1的源极与第二放电N型MOS管DN2的源极，第三放电N型MOS管DN3的源极均与所述电池保护芯片的接地引脚电连接，作为所述放电控制电路的第二电压。

通过该放电控制电路可以从所述控压电路的输出端VP产生输出的控制电压对第一NMOS管FET1栅极进行控制，对应的电压值分别是控制电压或者是第二电压，即电池负极端电压GND，由此实现对第一NMOS管FET1的导通或截止控制。

当放电控制信号DO_crtl为高电平时，第二放电N型MOS管DN2导通，经过非门，第一放电N型MOS管DN1截止。第二放电N型MOS管DN2的漏极为低电平，第一放电P型MOS管DP1导通，第二放电P型MOS管DP2第二放电P型MOS管截止，第三放电P型MOS管DP3导通，第三放电N型MOS管DN3截止，由此放电控制电路的输出端DO输出来自控压电路的输出端VP的控制电压；当放电控制信号DO_crtl为低电平时，第二放电N型MOS管DN2截止，经过非门，第一放电N型MOS管DN1导通。第二放电P型MOS管DP2导通，第一放电P型MOS管DP1截止，第二放电N型MOS管DN2的漏极为高电平，第三放电P型MOS管DP3截止，第三放电N型MOS管DN3导通，由此放电控制电路的输出端DO输出来自接地引脚的电池的负极端电压GND，即第二电压。

如图5所示，在本发明中充电控制电路的一个优选实施例，所述充电控制电路包括第一充电非门C_F1，第一充电P型MOS管C_P1，第二充电P型MOS管C_P2，第三充电P型MOS管C_P3，第四充电P型MOS管C_P4，第五充电P型MOS管C_P5，第六充电P型MOS管C_P6，第一充电N型MOS管C_N1，第二充电N型MOS管C_N2，第三充电N型MOS管C_N3，第四充电N型MOS管C_N4，第五充电N型MOS管C_N5，第六充电N型MOS管C_N6；所述第一充电非门C_F1的输入端与第二充电P型MOS管C_P2的栅极电连接，所述第一充电非门C_F1的输出端与所述第一充电P型MOS管C_P1的栅极电连接；

所述第一充电P型MOS管C_P1的漏极与所述第一充电N型MOS管C_N1的漏极电连接作为第一充电漏极连接点，所述第一充电漏极连接点与所述第二充电N型MOS管C_N2的栅极电连接；所述第二充电P型MOS管C_P2的漏极与所述第二充电N型MOS管C_N2的漏极电连接作为第二充电漏极连接点，所述第二充电漏极连接点与所述第一充电N型MOS管C_N1的栅极电连接；所述第三充电P型MOS管C_P3的栅极与所述第三充电N型MOS管C_N3的栅极电连接作为第一充电栅极连接点，所述第一充电栅极连接点与所述第二充电漏极连接点,还与第五充电N型MOS管栅极电连接，所述第三充电P型MOS管C_P3的漏极与所述第三充电N型MOS管C_N3的漏极电连接作为第三充电漏极连接点，与所述第四充电N型MOS管C_N4的栅极电连接；第一充电P型MOS管C_P1的源极与第二充电P型MOS管C_P2的源极、第三充电P型MOS管C_P3的源极电连接，与电池保护芯片的电源引脚电连接，接入所述电池的正极端VDD；

所述第四充电P型MOS管C_P4的漏极与所述第四充电N型MOS管C_N4的漏极电连接作为第四充电漏极连接点，所述第四充电漏极连接点与所述第五充电P型MOS管C_P5的栅极电连接；所述第五充电P型MOS管C_P5的漏极与所述第五充电N型MOS管C_N5的漏极电连接作为第五充电漏极连接点，所述第五充电漏极连接点与所述第四充电P型MOS管C_P4的栅极电连接；所述第六充电P型MOS管C_P6的栅极与所述第六充电N型MOS管C_N6的栅极电连接作为第二充电栅极连接点，所述第二充电栅极连接点与所述第五充电漏极连接点电连接；所述第六充电P型MOS管C_P6的漏极与所述第六充电N型MOS管C_N6的漏极电连接作为第六充电漏极连接点，为所述充电控制电路的输出端CO；

第四充电P型MOS管C_P4的源极与第五充电P型MOS管C_P5的源极、第六充电P型MOS管C_P6的源极电连接，与所述控压电路的输出端电连接，作为所述放充电控制电路的驱动电源；第一充电N型MOS管C_N1的源极与第二充电N型MOS管C_N2的源极，第三充电N型MOS管C_N3的源极，第四充电N型MOS管C_N4的源极与第五充电N型MOS管C_N5的源极，第六充电N型MOS管C_N6的源极电连接，均与电流检测引脚电连接，作为所述充电控制电路的参考地。

基于图5中的电路，当充电控制电路的充电控制信号Co_crtl输入高电平，作用于第二充电P型MOS管C_P2的栅极，且经过第一充电非门C_F1后输出低电平，如0V电压，作用于第一充电P型MOS管C_P1的栅极，则第一充电P型MOS管C_P1导通，第二充电P型MOS管C_P2截止，进一步的，作用于第二充电N型MOS管C_N2的栅极电压为电池的正极电压VDD，因此第二充电N型MOS管C_N2导通，第一充电N型MOS管C_N1截止，则所述第二充电漏极连接点处电压为外部电源地电压VM，对应为第三电压，第三充电P型MOS管C_P3导通，第三充电N型MOS管C_N3和第五充电N型MOS管C_N5截止，则所述第三充电漏极连接点处电压为电池的正极电压VDD，进一步的，第四充电N型MOS管C_N4导通，则第四充电P型MOS管C_P4的漏极和第四充电N型MOS管C_N4的漏极连接的第四充电漏极连接点处的电压为外部电源地VM，如0V电压，则第五充电P型MOS管C_P5导通，作用于第四充电P型MOS管C_P4的栅极电压与第六充电P型MOS管C_P6的栅极和第六充电N型MOS管C_N6的栅极电压为倍压电路的输出的控制电压VP，因此第四充电P型MOS管C_P4和第六充电P型MOS管C_P6截止，第六充电N型MOS管C_N6导通，该放电控制电路的输出端电压DO等于外部电源地电压VM；基于同样的原理，当充电控制信号Co_crtl输入低电平，如0V电压，作用于第二充电P型MOS管C_P2的栅极，且经过第一充电非门C_F1后输出高电平，作用于第一充电P型MOS管C_P1的栅极，则第一充电P型MOS管C_P1截止，第二充电P型MOS管C_P2导通，进一步的，作用于第一充电N型MOS管C_N1的栅极电压为电池的正极电压VDD，因此第一充电N型MOS管C_N1导通，第二充电N型MOS管C_N2截止，则所述第二充电漏极连接点处电压为电池的正极电压VDD，进一步的，第三充电P型MOS管C_P3截止，第三充电N型MOS管C_N3和第五充电N型MOS管C_N5导通，则所述第三充电漏极连接点处电压为外部电源地VM，如0V电压，进一步的，第四充电N型MOS管C_N4截止，所述第五充电N型MOS管C_N5导通，则第四充电P型MOS管C_P4的栅极电压与第六充电P型MOS管C_P6的栅极和第六充电N型MOS管C_N4的栅极连接的第六充电栅极连接点处的电压为外部电源地VM，进而第四充电P型MOS管C_P4和第六充电P型MOS管C_P6导通，第六充电N型MOS管C_N6截止，该放电控制电路的输出端电压DO等于倍压电路的输出的控制电压VP。作用于第五充电N型MOS管C_N5的栅极，且经过第一充电非门C_F1后输出低电平，如0V电压，作用于第四充电N型MOS管C_N4的栅极，则第四充电N型MOS管C_N4截止，第五充电N型MOS管C_N5导通，因此第五充电P型MOS管C_P5的漏极和第五充电N型MOS管C_N5的漏极连接的第二漏极连接点处的电压为低电平，如0V电压，作用于第四充电P型MOS管C_P4与第六充电P型MOS管C_P6的栅极和第六充电N型MOS管C_N6的栅极，则第四充电P型MOS管C_P4和第五充电P型MOS管C_P5截止，因此第六充电P型MOS管C_P6导通，第六充电N型MOS管C_N6截止，该充电控制电路的输出端电压DO等于倍压电路的输出的控制电压VP。

基于同样的原理，当充电控制电路的充电控制信号Co_crtl输入低电平，则第四充电N型MOS管C_N4导通，第五充电N型MOS管C_N5截止，因此第四充电P型MOS管C_P4的漏极和第四充电N型MOS管C_N4的漏极连接的第一充电漏极连接点处的电压为低电平，如0V电压，则第五充电P型MOS管C_P5导通，作用于第四充电P型MOS管C_P4的栅极电压与第六充电P型MOS管C_P6的栅极和第六充电N型MOS管C_N6的栅极电压为倍压电路的输出的控制电压VP，因此第四充电P型MOS管C_P4和第六充电P型MOS管C_P6截止，第六充电N型MOS管C_N6导通，该充电控制电路的输出端电压CO等于外部电源地VM，对应为第三电压。

通过该充电控制电路可以从所述控压电路的输出端VP产生输出的控制电压对所述第二NMOS管FET2栅极进行控制，对应的电压值分别是控制电压或者是外部电源地VM，由此实现对所述第二NMOS管FET2的导通或截止控制。

基于同一构思，本发明还提供了一种电池保护芯片，所述电池保护芯片为前述电池组件中所包含的电池保护芯片。

基于同一构思，本发明还提供了一种电子产品，包括前述的电池组件。

由此可见，本发明公开了一种电池组件、电池保护芯片和电子产品，其中，电池保护芯片包括电源引脚、接地引脚、电感接入引脚、电流检测引脚、放电控制引脚和充电控制引脚，芯片内部还包括控压电路、放电控制电路和充电控制电路，电感的一端接控压电路的输入端，另一端电连接电池的正极端，电池保护芯片的放电控制引脚和充电控制引脚分别用于控制与电池的负极端电连接第一NMOS管，与外部电源负极端电连接的第二NMOS管，控压电路产生稳定的控制电压，使得两个NMOS管导通状态不受电池压降的影响，以及有效避免电池内外因电池负极端中断连接而产生内外没有共地带来的电势差。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种电池组件,包括电池和电池保护芯片,其特征在于,所述电池保护芯片包括电源引脚、接地引脚、电感接入引脚、电流检测引脚、放电控制引脚和充电控制引脚,芯片内部还包括控压电路、放电控制电路和充电控制电路,所述控压电路的输入端电连接电感接入引脚,所述电感输入引脚电连接一个电感,所述电感的另一端电连接电池的正极端,所述控压电路的输出端分别电连接放电控制电路和充电控制电路的输入端,所述放电控制电路的输出端电连接放电控制引脚,所述充电控制电路的输出端电连接充电控制引脚；

所述电池保护芯片的电源引脚与电池的正极端电连接,所述电池的负极端还电连接第一NMOS管的源极,所述第一NMOS管的漏极与第二NMOS管的漏极电连接,第二NMOS管的源极则作为电池放电和充电共用的负极连接端,电池的正极端则作为电池放电和充电共用的正极连接端；所述电池保护芯片的放电控制引脚电连接所述第一NMOS管的栅极,所述充电控制引脚电连接所述第二NMOS管的栅极；

所述电池的负极端与所述电池保护芯片的接地引脚电连接,第二NMOS管的源极与所述电池保护芯片的电流检测引脚电连接；所述控压电路向所述放电控制电路输入控制电压,所述电池保护芯片用于监控电池放电正常工作时,所述放电控制电路通过放电控制引脚输出所述控制电压,监控电池放电异常工作时,所述放电控制电路通过放电控制引脚输出第二电压；所述控压电路向所述充电控制电路输入控制电压,所述电池保护芯片用于监控电池正常充电工作时,所述充电控制电路通过充电控制引脚输出所述控制电压,监控电池充电异常工作时,所述充电控制电路通过充电控制引脚输出第三电压；

所述控压电路的控制电压保持稳定输出,并且不随所述电池电压的改变而改变；

所述控制电压的电压值减去所述电池的负极端的电压值的差值,大于或等于所述第一NMOS管的栅极与源极之间的最小导通电压,小于所述第一NMOS管的栅极与源极之间的最大击穿电压；所述控制电压的电压值减去所述第二NMOS管的源极的电压值的差值,大于或等于所述第二NMOS管的栅极与源极之间的最小导通电压,小于所述第二NMOS管的栅极与源极之间的最大击穿电压；

所述控制电压的电压值是固定值,对应所述控压电路包括开关管，所述开关管的一端与所述电感电连接，另一端接地，所述开关管的控制端电连接一个可调控的脉冲发生器，所述脉冲发生器产生的脉冲用于对所述开关管的两端进行导通或关断控制；

所述开关管与所述电感的连接处还连接一个二极管的正极，所述二极管的负极电连接一个电容后接地，所述二极管的负极产生的电压即为所述控压电路的输出电压；

所述脉冲发生器的控制端通过所述控压电路的输出电压的反馈电压，对应的调控其输出脉冲的占空比，使得所述电感的储能增加或减少，进而提高或减小所述控制电压。

2.根据权利要求1所述的电池组件,其特征在于,所述第二电压为所述电池的负极端的电压,所述第三电压为所述第二NMOS管的源极的电压。

3.根据权利要求1所述的电池组件,其特征在于,

在所述二极管的负极还电连接串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻后接地,在所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻之间的连接处与所述脉冲发生器的控制端电连接。

4.根据权利要求3所述的电池组件,其特征在于,在所述脉冲发生器的控制端电连接一个误差运算放大器,所述误差运算放大器的一个输入端接入参考电压,另一个输入端则接入来自所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻之间的连接处的反馈电压,输出端则接入所述脉冲发生器的控制端。

5.根据权利要求4所述的电池组件,其特征在于,所述脉冲发生器还接入振荡器,所述振荡器输入振荡信号作为脉冲发生器产生脉冲输出的信号源。

6.根据权利要求1所述的电池组件,其特征在于,或者，所述控制电压的电压值是一个区间值，对应所述控压电路包括开关管,所述开关管的一端与所述电感电连接,另一端接地,所述开关管的控制端电连接一个可调控的脉冲发生器,所述脉冲发生器产生的脉冲用于对所述开关管的两端进行导通或关断控制；

所述开关管与所述电感的连接处还连接一个二极管的正极,所述二极管的负极电连接一个电容后接地,所述二极管的负极产生的电压即为所述所述控压电路的输出电压；

在所述二极管的负极还电连接串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻后接地,在所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻之间的连接处分别电连接第一比较器的正极输入端和第二比较器的负极输入端,所述第一比较器的负极输入端接入低参考电压,所述第二比较器的正极输入端接入高参考电压,所述第二比较器的输出端和所述第一比较器的输出端分别接入到脉冲发生器的两个控制输入端。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电池组件,其特征在于,所述放电控制电路包括第一放电非门,第一放电P型MOS管,第二放电P型MOS管,第三放电P型MOS管,第一放电N型MOS管,第二放电N型MOS管,第三放电N型MOS管；所述第一放电非门的输入端与所述第二放电N型MOS管的栅极电连接,所述第一放电非门的输出端与所述第一放电N型MOS管的栅极电连接；所述第一放电P型MOS管的漏极与所述第一放电N型MOS管的漏极电连接作为第一漏极连接点,所述第一漏极连接点与所述第二放电P型MOS管的栅极电连接；所述第二放电P型MOS管的漏极与所述第二放电N型MOS管的漏极电连接作为第二漏极连接点,所述第二漏极连接点与所述第一放电P型MOS管的栅极电连接；

所述第三放电P型MOS管的栅极与所述第三放电N型MOS管的栅极电连接作为第一栅极连接点,所述第一栅极连接点与所述第二漏极连接点电连接；所述第三放电P型MOS管的漏极与所述第三放电N型MOS管的漏极电连接作为第三漏极连接点,为所述放电控制电路的输出端；

第一放电P型MOS管的源极、第二放电P型MOS管的源极、第三放电P型MOS的源极与所述控压电路的输出端电连接,作为所述放电控制电路的控制电压；第一放电N型MOS管的源极与第二放电N型MOS管的源极,第三放电N型MOS管的源极均与所述电池保护芯片的接地引脚电连接,作为所述放电控制电路的第二电压。

8.根据权利要求1-6任一项所述的电池组件,其特征在于,充电控制电路包括第一充电非门,第一充电P型MOS管,第二充电P型MOS管,第三充电P型MOS管,第四充电P型MOS管,第五充电P型MOS管,第六充电P型MOS管,第一充电N型MOS管,第二充电N型MOS管,第三充电N型MOS管,第四充电N型MOS管,第五充电N型MOS管,第六充电N型MOS管；所述第一充电非门的输入端与第二充电P型MOS管的栅极电连接,所述第一充电非门的输出端与所述第一充电P型MOS管的栅极电连接；

所述第一充电P型MOS管的漏极与所述第一充电N型MOS管的漏极电连接作为第一充电漏极连接点,所述第一充电漏极连接点与所述第二充电N型MOS管的栅极电连接；所述第二充电P型MOS管的漏极与所述第二充电N型MOS管的漏极电连接作为第二充电漏极连接点,所述第二充电漏极连接点与所述第一充电N型MOS管的栅极电连接；所述第三充电P型MOS管的栅极与所述第三充电N型MOS管的栅极电连接作为第一充电栅极连接点,所述第一充电栅极连接点与所述第二充电漏极连接点,还与第五充电N型MOS管栅极电连接,所述第三充电P型MOS管的漏极与所述第三充电N型MOS管的漏极电连接作为第三充电漏极连接点,与所述第四充电N型MOS管的栅极电连接；第一充电P型MOS管的源极与第二充电P型MOS管的源极、第三充电P型MOS管的源极电连接,与所述电池保护芯片的电源引脚电连接；

所述第四充电P型MOS管的漏极与所述第四充电N型MOS管的漏极电连接作为第四充电漏极连接点,所述第四充电漏极连接点与所述第五充电P型MOS管的栅极电连接；所述第五充电P型MOS管的漏极与所述第五充电N型MOS管的漏极电连接作为第五充电漏极连接点,所述第五充电漏极连接点与所述第四充电P型MOS管的栅极电连接；所述第六充电P型MOS管的栅极与所述第六充电N型MOS管的栅极电连接作为第二充电栅极连接点,所述第二充电栅极连接点与所述第五充电漏极连接点电连接；所述第六充电P型MOS管的漏极与所述第六充电N型MOS管的漏极电连接作为第六充电漏极连接点,为所述充电控制电路的输出端；

第四充电P型MOS管的源极与第五充电P型MOS管的源极、第六充电P型MOS管的源极电连接,与所述控压电路的输出端电连接,作为所述充电控制电路的控制电压；第一充电N型MOS管的源极与第二充电N型MOS管的源极,第三充电N型MOS管的源极,第四充电N型MOS管的源极、第五充电N型MOS管的源极与第六充电N型MOS管的源极电连接,均与电流检测引脚电连接,作为所述充电控制电路的第三电压。

9.根据权利要求1-6任一项所述的电池组件,其特征在于,还包括电流检测电路,所述电流检测电路包括与第二NMOS管的源极电连接的第二限流电阻,第二限流电阻的另一端接入到电流检测引脚。

10.一种电池保护芯片,其特征在于,所述电池保护芯片为权利要求1-9 中任一项电池组件中所包含的电池保护芯片。

11.一种电子产品,其特征在于,包括权利要求1-10中任一项电池组件。

Images