[发明专利]单晶圆电池保护电路、充放电电路及便携式电子设备

说明书

本申请提供了一种提高抗尖峰电压能力和耐压能力的单晶圆电池保护电路、充放电电路及便携式电子设备。单晶圆电池保护电路包括：基本保护电路、栅极衬底控制电路、充放电控制MOS管和钳压MOS管；所述基本保护电路耦接所述栅极衬底控制电路；所述钳压MOS管的栅极和衬底均连接至源极，所述钳压MOS管的源极接收供电电压，所述钳压MOS管的栅极连接所述栅极衬底控制电路；所述充放电控制MOS管的栅极和衬底分别连接所述栅极衬底控制电路，所述充放电控制MOS管耦接所述基本保护电路和所述栅极衬底控制电路。本申请可使电池保护电路免受尖峰电压和直流高电压的破坏，延长充放电电路的使用寿命。

技术领域

本申请涉及电池充放电技术领域，尤指一种单晶圆电池保护电路、充放电电路及便携式电子设备。

背景技术

随着近年来移动终端功能的不断增加，移动终端的性能也在飞速提升，这对终端电池也提出了更大的要求。有的应用电池需要做得很小，有的应用电池需要做得成本很低，而传统的电池保护方案通常占版面积很大，成本很高，已经越来越不适应新的市场需求。

传统的电池保护方案是由分立器件达成的。需要一个控制电路芯片以及一个包含有两个N型功率MOS管的芯片。控制电路芯片通过控制这两个功率MOS管的栅极电压来实现对电池的充放电控制。控制电路芯片是用CMOS工艺做成，而功率MOS管芯片通常用一种垂直结构的DMOS或UMOS管做成。由于CMOS和DMOS/UMOS是两种完全不同的工艺，因此控制电路芯片和两个功率MOS管芯片通常来自于两个不同的供应商，是两个独立的芯片。另外这种分离器件方案的充放电外围电路需要两个电阻以及一个电容。

目前，为了将电路面积做到最小以及成本做到最低，通常选用5V CMOS工艺来实现。而5V CMOS工艺MOS管击穿电压在8V至12V之间。由于电池保护电路在充放电以及生产测试过程中可能会产生高达14V的尖峰电压以及直流高电压，用5V CMOS工艺做成的单晶圆电池保护电路会被尖峰电压或者直流高电压击穿从而造成单晶圆电池保护电路的损坏。

一种直观的解决办法是选用击穿电压更高的半导体工艺来增加单晶圆电池保护电路的耐压值，使其能够承受14V尖峰电压以及直流高电压，但是这样做会增加工艺层数以及大大增加半导体器件在芯片上所占用的面积，使保护电路的成本大大上涨。

有鉴于此，本申请提供了一种单晶圆电池保护电路、充放电电路及便携式电子设备，以解决上述单晶圆电池保护电路被直流高电压和尖峰电压损坏的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种单晶圆电池保护电路、充放电电路及便携式电子设备。

本申请的目的是提供一种单晶圆电池保护电路，包括：基本保护电路、栅极衬底控制电路、充放电控制MOS管和钳压MOS管；

所述基本保护电路接收供电电压，所述基本保护电路耦接所述栅极衬底控制电路;

所述钳压MOS管的栅极和衬底均连接至源极，所述钳压MOS管的源极接收所述供电电压，所述钳压MOS管的栅极连接所述栅极衬底控制电路；

所述充放电控制MOS管耦接所述基本保护电路和所述栅极衬底控制电路，其中所述充放电控制MOS管的栅极和衬底分别连接所述栅极衬底控制电路。

本方案中的电池保护电路涉及非常多的半导体器件，在电池生产测试过程以及充放电使用时可能被尖峰电压或直流高电压损坏。例如5V CMOS工艺MOS管的击穿电压在8V至12V之间，若生产测试过程及充放电使用时产生的尖峰电压超过这个击穿电压，就会将MOS管损坏。一般直观的解决办法是将MOS管的耐压值提高，如此会增加工艺层数以及增大MOS管在芯片上的面积，提高芯片的成本。本方案为了在保证成本以及芯片面积的前提下保护器件不受尖峰电压或直流高电压损坏，加入了钳压MOS管，将电压钳制在一定的范围内，即便在生产测试过程中及充放电使用时有尖峰电压或直流高电压，也会被钳压MOS管将电压钳制在安全电压范围，保证保护电路不被损坏。