一种电池的保护集成电路的制作方法

1.本发明涉及电池充电控制电路，尤其是电池保护ic的0v充电控制电路。


背景技术：

2.如图1所示，现有电池保护ic与锂电池的连接方式，透过工作电压接脚vcc/接地接脚vss感测电池跨压、透过感测接脚cs感测充电路径电流，再透过控制接脚do/co控制充/放电路径上的保护开关，达到电池充放电保护的目的。
3.在电池处于通常状态下，系统导通放电控制接脚do和充电控制接脚co对应的两开关，当外接适配器耦接输入端eb 和eb-之间时，适配器给电池充电；当外接负载时，电池给负载供电；在电池处于欠压状态下，系统分别关断放电控制接脚do及开启充电控制接脚co相对应的开关，当外接适配器在eb 和eb-之间时，适配器通过放电控制接脚do对应的开关的寄生二极管给电池充电；当外接负载时，由于放电控制接脚do对应的开关关断，电池无法给负载供电；在电池跨压处于0v状态下，由于芯片内部控制电路欠压无法正常工作，此时，放电控制接脚do和充电控制接脚co相对应的开关均为关断状态，禁止电池充放电动作。
4.通常锂电池的跨压降到2.5v左右，系统会进入低电量模式，对负载而言就算没电。在低电量模式中，由于电池会自身放电、保护芯片也会消耗电池电量，故即使未对负载供电，电池在久置之后也可能会被完全放电(电池跨压＝0v)，有些种类的锂电池在0v时充电会导致漏液、过电流过热等，故不允许0v充电；有些电池没有这些问题，故允许0v充电。对于允许0v充电的电池，就需要增加0v充电控制电路，当外接适配器时，将充电控制端上拉至vcc，当适配器压差大于充电控制端的开启阈值时，充电控制端co开启，适配器通过放电控制端do的寄生二极管给电池充电。在先技术存在的技术问题：为了因应不同电池种类，而对应电池种类在pcb上选择性配置0v充电控制电路，造成pcb生产成本提高、pcb面积变大。


技术实现要素：

5.本发明所要接脚的技术问题是提供一种电池的保护集成电路，将外部被动组件构成的0v控制电路改为内置电路，ic内部电路的功耗比pcb组件的功耗还低；将外部0v充电控制电路改为内置电路，省略了pcb面积及被动组件成本，且由于电路简单，不致过于影响原本ic面积。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种电池的保护集成电路，电池具有工作电压接脚耦接电池的正极及适配器的正输入端、控制接脚耦接充电开关、感测接脚耦接适配器的负输入端、接地接脚耦接电池的负极，适配器的正输入端、电池、充电开关及适配器的负输入端形成充电路径，保护集成电路包括比较电路以及0v充电控制电路。比较电路耦接工作电压接脚，以根据电池的跨压产生复位信号。
7.0v充电控制电路包括控制电路及第一熔丝。控制电路耦接比较电路、工作电压接脚及接地接脚，并具有输出端，用以根据复位信号及电池的跨压提供控制信号。第一熔丝耦接于控制电路的输出端与工作电压接脚之间。透过熔断第一熔丝来启用0v充电控制电路。
8.作为改进，还包括充放电保护电路，分别耦接比较电路及控制接脚，根据复位信号启用或禁用充放电保护功能。
9.作为改进，还包括反向电路，其输入端耦接第一熔丝及控制逻辑的输出端。
10.作为改进，0v充电控制电路还包括第二熔丝，耦接于控制逻辑的输出端与感测接脚之间，当第一熔丝保持导通时，第二熔丝熔断，藉以降低控制逻辑的功耗。
11.作为改进，0v充电控制电路还包括延迟电路，接收控制信号，用以提供控制信号迟滞窗口。
12.作为改进，0v充电控制电路还包括滤波电路，接收控制信号，用以对控制信号进行滤波。
13.本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
14.低功耗：将外部被动组件构成的0v控制电路改为内置电路，ic内部电路的功耗比pcb组件的功耗还低；
15.降低pcb成本：将外部0v充电控制电路改为内置电路，省略了pcb面积及被动组件成本，且由于电路简单，不致过于影响原本ic面积；
16.降低ic生产成本：透过熔断熔丝选择性的启用/禁用0v充电控制电路，仅需一套通用模板即可生产适用于两种需求的ic，节省ic生产成本。
附图说明
17.图1为现有技术电路图。
18.图2为本发明系统框架图。
19.图3为禁止0v充电的波形图。
20.图4为允许0v充电的波形图
21.图5为具体实施电路图。
具体实施方式
22.下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
23.如图2及图5所示，一种电池的保护集成电路，电池具有工作电压接脚vcc耦接电池的正极及适配器的正输入端eb 、控制接脚co耦接充电开关、感测接脚vm耦接适配器的负输入端eb-、接地接脚vss耦接电池的负极，适配器的正输入端eb 、电池、充电开关及适配器的负输入端eb-形成充电路径。保护集成电路包括：比较电路、0v充电控制电路、充放电保护电路和反向电路。
24.0v充电控制电路，包括控制电路、第一熔丝fuse1、第二熔丝fuse2、延迟电路和滤波电路。控制电路，耦接比较电路、工作电压接脚vcc及接地接脚vss，并具有输出端，用以根据复位信号及电池的跨压提供控制信号。第一熔丝fuse1，耦接于控制电路的输出端与工作电压接脚vcc之间；透过熔断第一熔丝fuse1来启用0v充电控制电路。第二熔丝fuse2，耦接于控制逻辑的输出端与感测接脚vm之间，当第一熔丝fuse1保持导通时，第二熔丝fuse2熔断，藉以降低控制逻辑的功耗。延迟电路，接收控制信号，用以提供控制信号迟滞窗口。滤波电路，接收控制信号，用以对控制信号进行滤波。
25.出厂时透过熔断熔丝fuse1来决定是否启用0v充电控制电路以支持0v保护，熔丝
fuse1导通：禁0v充电；熔丝fuse1断开：允许0v充电。
26.当电池及ic接上适配器时，透过vcc接脚及vm接脚提供工作电压(即eb 与eb-之间的压差)给ic内的电路，利用比较电路比较相对于接地接脚vss的工作电压vcc与vth(1.5v)产生复位信号por，当vcc》vth时，复位信号por＝1，当vcc《vth时，复位信号por＝0。透过复位信号por切换充放电保护电路和0v充电控制电路；复位信号por＝0时，禁能充放电保护电路并提供por＝0的信号给0v充电控制电路，复位信号por＝1时，致能充放电保护电路并提供por＝1的信号给0v充电控制电路。
27.如图3所示，在t1之前，尚未接上适配器且电池跨压vbat为0v、vcc＝vss＝0v，所有电路输出均为0；在t1时，接上适配器提供工作电压(例如5v)给ic，此时电池跨压vcc-vss＝0v《vth使por＝0启用0v充电控制电路，但由于fuce导通，故输出节点的输出信号n＝1，经过反相器使节点n7＝0，故控制信号co＝0，使充电回路不导通，电池无法充电，尔后就固定在此状态。
28.如图4所示，在t1时，接上适配器提供工作电压(例如5v)给ic，此时电池跨压vcc-vss＝0v《vth使por＝0启用0v充电控制电路，由于fuce关断，故输出节点的输出信号n＝0，经过反相器使节点n7＝1，故控制信号co＝1，使充电回路导通，电池开始充电。在t2时，电池跨压vbat爬升至vth(例如4.5v)，使por＝1，禁用0v充电控制电路使节点n7＝0并启用充放电保护电路，以接手继续提供控制信号co＝1直到电池充饱电(即vcc-vss＝5v)，电池充饱电之后若不触发ovp机制，充放电保护电路仍会保持控制信号co＝1，这部分与本案无关，故不赘述。
29.如图5所示，控制电路包括反相器i1、晶体管pm1、晶体管pm2、熔丝fuse2和晶体管nd1；晶体管pm1栅极与vss接脚连接，晶体管pm1源极与vcc接脚连接，晶体管pm1漏极与晶体管pm2源极连接，晶体管pm2栅极与反相器i1输出端连接，晶体管pm2漏极与熔丝fuse1、熔丝fuse2及触发器i2连接，熔丝fuse2的另一端与晶体管nd1的漏极连接，晶体管nd1栅极和源极与vm接脚连接。
30.如图5所示，延迟电路包括晶体管pm3、晶体管pm4、晶体管pm5、晶体管pm6、晶体管nd2和反相器i4；晶体管pm3源极与vcc接脚连接，晶体管pm3栅极与反相器i3的输出端连接，晶体管pm3漏极与晶体管pm4源极连接，晶体管pm4栅极与vm连接，晶体管pm4漏极分别与晶体管pm5和晶体管pm6的源极连接，晶体管pm5和晶体管pm6的逻辑分别与反相器i4的输入端及晶体管nd2漏极连接，晶体管nd2栅极和源极与vm接脚连接。
31.如图5所示，反向滤波电路包括晶体管pm7、晶体管nd3、晶体管nd4、晶体管nm2、电容c1、触发器i5和晶体管pm8；晶体管pm7和晶体管nm2的栅极分别与晶体管pm6栅极及反相器i4的输出端连接，晶体管pm7源极与vcc接脚连接，晶体管pm7漏极与晶体管nd3漏极连接，晶体管nd3栅极和源极与电容c1、触发器i5的输入端及晶体管nd4漏极连接，晶体管nd4源极和栅极与晶体管nm2漏极连接，晶体管nm2源极与vm接脚及电容c1另一端连接，触发器输出端与晶体管pm8栅极连接，晶体管pm8源极与vcc接脚连接，晶体管pm8漏极与co接脚连接。
32.熔丝fuse1和熔丝fuse2为金属保险丝或聚熔断器；在熔丝fuse1导通(禁0v充电)的前提下，断开熔丝fuse2，可降低功耗；熔丝fuse1和熔丝fuse2可用激光熔断。
33.晶体管nd1、晶体管nd2、晶体管nd3和晶体管nd4均为耗尽管，其他晶体管均为普通低压管。
34.如图5所示，工作原理：在电池0v状态下的vcc＝vss＝0v，电池复位信号por＝0，外接适配器时，eb ＝vcc，eb-＝vm，即适配器压降落在vcc-vm之间，当系统默认为允许0v充电功能时，断开熔丝fuse1，具体工作原理如下，vcc-vss＝0v，晶体管pm1关断，耗尽型晶体管nd1导通下拉节点n1，此时，节点n1＝vm，输入到smit触发器i2整形，节点n2＝vcc，再输入到反相器i3，得到节点n3＝vm，晶体管pm3导通，由于晶体管pm4和晶体管pm5处于常通状态，故节点n4被上拉至vcc，经过反相器i4后，节点n5＝vm，由晶体管pm4、晶体管pm5、晶体管pm6和反相器i4组成迟滞控制电路，提高电路抗干扰能力，节点n5信号输入到反向滤波电路中，得到节点n6＝vcc，节点n6信号输入到smit触发器i5整形后，节点n7＝vm，晶体管pm8导通，充电控制端co被上拉至vcc，当外接适配器电压大于充电控制开关管nmc的vth阈值时，充电控制开关管nmc被开启，适配器通过放电控制端的寄生二极管diode1形成回路给电池充电，
35.当电池被充电至上电复位阈值使por＝1时，vcc-vss大于晶体管pm1的阈值，晶体管pm1开启，同时，反相器i1接收到por＝1信号，开启pm2，节点n1被上拉至vcc，经过smit触发器i2和反相器i3，输出节点n3＝vcc，关断晶体管pm3，该信号经过迟滞控制电路、反向滤波模块和smit触发器i5,输出节点n7＝vcc关断晶体管pm8，至此，系统退出0v充电机制，并进入到电池欠压判别机制中。
36.若系统默认为禁止0v充电功能，熔丝fuse1保持连接，外接适配器时，eb ＝vcc，节点n1会持续被上拉至vcc，工作原理同上，使充电控制端co持续下拉为0。