本申請涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，具體地，涉及一種電池保護電路及晶片。

背景技術(shù)：

電池保護電路一般包括電池保護控制芯片和功率開關(guān)。

溝槽型垂直工藝和平面工藝是集成電路制造的兩種常用工藝。溝槽型垂直工藝有利于實現(xiàn)較小導(dǎo)通電阻的開關(guān)，通常采用該工藝制造功率開關(guān)。但溝槽型垂直工藝不適于制造功能復(fù)雜的控制電路，因此通常采用平面工藝制造電池保護控制芯片。

由于電池保護控制芯片和功率開關(guān)的制造工藝的不同，導(dǎo)致功率開關(guān)和電池保護控制芯片處于不同的晶片，難于對功率開關(guān)的溫度進行檢測，從而無法對功率開關(guān)實現(xiàn)過溫保護。而如果功率開關(guān)由于過熱損壞，將導(dǎo)致電池保護電路失控，產(chǎn)生危險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請實施例中提供了一種電池保護電路及晶片，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的電池保護電路無法對功率開關(guān)實現(xiàn)過溫保護，導(dǎo)致的安全性問題。

根據(jù)本申請實施例的第一個方面，提供了一種電池保護電路，包括：功率開關(guān)s1，用于控制該電池的充放電狀態(tài)；傳感器，用于感應(yīng)該功率開關(guān)s1的溫度，該傳感器的一端接電池保護控制芯片，另一端接地；且該傳感器為負溫度系數(shù)傳感器或正溫度系數(shù)傳感器；其中，傳感器和功率開關(guān)s1位于同一晶片；該電池保護控制芯片，用于在該功率開關(guān)s1的溫度高于閾值溫度時，輸出用于觸發(fā)該功率開關(guān)s1關(guān)斷的有效信號。

根據(jù)本申請實施例的第二個方面，還提供了一種晶片，包括：功率開關(guān)s1，用于控制該電池的充放電狀態(tài)；二極管d1，用于感應(yīng)該功率開關(guān)s1的溫度，該二極管d1的一端接電池保護控制芯片，另一端接地；且該二極管d1為負溫度系數(shù)的二極管。

采用本申請實施例中提供的一種電池保護電路及晶片，通過負溫度系數(shù)或正溫度系數(shù)的傳感器來感應(yīng)功率開關(guān)的溫度，并在功率開關(guān)的溫度高于閾值溫度時，輸出用于觸發(fā)該功率開關(guān)s1關(guān)斷的有效信號，從而實現(xiàn)了對電池保護電路中功率開關(guān)的溫度檢測和過溫保護，提高了電池保護電路的可靠性，從而進一步提高了鋰電池的安全性。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本申請實施例一的電池保護電路的電路圖；

圖2示出了根據(jù)本申請實施例一的二極管的截面圖；

圖3示出了根據(jù)本申請實施例一的電池保護控制芯片的電路圖；

圖4示出了根據(jù)本申請實施例二的晶片的截面示意圖。

具體實施方式

在實現(xiàn)本申請的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，難于對功率開關(guān)的溫度進行檢測，從而無法對功率開關(guān)實現(xiàn)過溫保護。而如果功率開關(guān)由于過熱損壞，將導(dǎo)致電池保護電路失控，產(chǎn)生危險。

為解決上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环N電池保護電路及晶片，通過負溫度系數(shù)或正溫度系數(shù)的傳感器來感應(yīng)功率開關(guān)的溫度，并在功率開關(guān)的溫度高于閾值溫度時，輸出用于觸發(fā)該功率開關(guān)s1關(guān)斷的有效信號，從而實現(xiàn)了對電池保護電路中功率開關(guān)的溫度檢測和過溫保護，提高了電池保護電路的可靠性，從而進一步提高了鋰電池的安全性。

為了使本申請實施例中的技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對本申請的示例性實施例進行進一步詳細的說明，顯然，所描述的實施例僅是本申請的一部分實施例，而不是所有實施例的窮舉。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

實施例一

圖1示出了根據(jù)本申請實施例一的電池保護電路的電路圖。

如圖1所示，根據(jù)本申請實施例的電池保護電路包括：功率開關(guān)s1，用于控制該電池的充放電狀態(tài)；傳感器，用于感應(yīng)該功率開關(guān)s1的溫度，該傳感器的一端接電池保護控制芯片，另一端接地；該傳感器為負溫度系數(shù)元器件或正溫度系數(shù)元器件；其中，該傳感器和該功率開關(guān)s1位于同一晶片；該電池保護控制芯片，用于在該功率開關(guān)s1的溫度高于預(yù)定閾值時，輸出用于觸發(fā)該功率開關(guān)s1關(guān)斷的有效信號。

由于功率開關(guān)s1和傳感器被集成在同一晶片上，由于熱傳導(dǎo)的作用，兩者的溫度保持相同。

在具體實施時，該功率開關(guān)s1采用溝槽型垂直工藝制成；該電池保護控制芯片采用平面工藝制成。

在具體實施時，該傳感器可以采用圖1所示的負溫度系數(shù)二極管d1，負溫度系數(shù)的二極管d1，是指該二極管d1的導(dǎo)通電壓隨溫度的上升而下降。具體地，該二極管d1的陽極接該電池保護控制芯片中的比較器的一輸入端，陰極與功率開關(guān)的源極連接后，接地電平gnd。具體地，該二極管d1可以采用如圖2所示的二極管。如圖2所示，二極管d1可以包括低摻雜濃度的n阱(nwell)，n阱里設(shè)置重摻雜濃度的n+區(qū)和重摻雜濃度的p+區(qū)；其中n+區(qū)接gnd電位，p+區(qū)接vts電位。應(yīng)當理解，該傳感器也可以采用正溫度系數(shù)的熱敏電阻，即，電壓差隨溫度上升而升高的電阻；或者是負溫度系數(shù)的熱敏電阻，即電壓差隨便溫度上升而下降的電阻，本申請對此均不作限制。

接下來，對根據(jù)本申請實施例的電池保護控制芯片的具體實施進行介紹。

根據(jù)本申請實施例的電池保護控制芯片集成了檢測溫度的電路，并對功率開關(guān)進行控制以實現(xiàn)對功率開關(guān)的保護。

在一種具體實施方式中，該電池保護控制芯片可以包括：比較器，該比較器第一輸入端接該傳感器，第二輸入端接參考電壓vr，比較器的輸出端與功率開關(guān)連接；該比較器根據(jù)該傳感器的端電壓vts與參考電壓之間的高低關(guān)系，輸出有效信號或無效信號；電流源，該電流源接該傳感器，用于為該傳感器提供偏置電流。

在具體實施時，該傳感器可以是負溫度系數(shù)傳感器，即，其電壓差隨溫度的升高而下降；該比較器的正輸入端接該傳感器，該比較器的負輸入端接參考電壓vr；當傳感器的溫度(與功率開關(guān)s1的溫度相同)上升時，傳感器的端電壓vts下降，當端電壓vts下降至小于參考電壓vr時，表明功率開關(guān)s1的溫度超過閾值溫度，則比較器輸出有效信號，例如，低電平，以觸發(fā)功率開關(guān)關(guān)斷。當端電壓vts高于參考電壓vr時，所述比較器輸出無效信號，例如，高電平，功率開關(guān)不動作。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，在該具體實施方式中，該有效信號也可以是高電平，無效信號可以是低電平；當有效信號是高電平時，可以將比較的正輸入端接參考電壓vr，將負輸入端接傳感器即可，本申請對此不作限制。

下面將以一具體實例進行說明。例如，可以設(shè)計二極管d1的溫度系數(shù)為-1.5mv/℃，其含義是其導(dǎo)通電壓隨溫度每升高1攝氏度，其電壓下降-1.5mv。例如常溫25℃時，d1的兩端電壓為800mv，當溫度上升至125℃時，d1的兩端電壓下降為650mv。根據(jù)本發(fā)明的電池保護控制芯片中集成了監(jiān)測二極管d1電壓的功能，當二極管d1電壓低于設(shè)定閾值電壓，則表示功率開關(guān)s1的溫度超過閾值溫度(例如125℃)，需要關(guān)斷開關(guān)s1，此時既禁止充電，也禁止放電，讓流過開關(guān)s1的電流為零，這樣避免開關(guān)s1進一步發(fā)熱而損壞。

在具體實施時，當該傳感器是正溫度系數(shù)傳感器，即，其兩端電壓差隨溫度的升高而升時；該比較器的負輸入端接該傳感器，該比較器的正輸入端接參考電壓vr；當傳感器的溫度(與功率開關(guān)s1的溫度相同)上升時，傳感器的端電壓vts上升，當端電壓vts上升至大于參考電壓vr時，表明功率開關(guān)s1的溫度超過閾值溫度，比較器輸出有效信號，例如，低電平，觸發(fā)功率開關(guān)關(guān)斷。當端電壓vts小于參考電壓vr時，所述比較器輸出無效信號，例如，高電平，功率開關(guān)不動作。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，該有效信號也可以是高電平，當有效信號是高電平時，可以將比較器的負輸入端接參考電壓vr，將正輸入端接傳感器即可，本申請對此不作限制。

圖3示出了根據(jù)本申請實施例一的電池保護控制芯片的電路圖。

如圖3所示，該電池保護控制芯片可以包括：比較器，該比較器第一輸入端接該傳感器，第二輸入端接參考電壓vr，該比較器的輸出端連接至與門的輸入端；該比較器根據(jù)該傳感器的端電壓vts與參考電壓vr之間的高低關(guān)系，輸出有效信號或無效信號；電流源i1，該電流源接該傳感器，用于為該傳感器提供偏置電流；其他保護單元，該其他保護單元的輸出端flag連接至該與門的另一輸入端；用于在檢測到放電過流或短路時，輸出有效信號；與門and，用于對該比較器的輸出信號和其他保護單元的輸出信號進行與運算，并向該功率開關(guān)輸出有效信號或無效信號。

具體地，i1可以設(shè)計為例如1微安的電流源。參考電壓vr可以由例如帶隙基準電路產(chǎn)生，屬于常規(guī)技術(shù)，為了簡化描述，此處省略。根據(jù)上面設(shè)計125℃過溫保護的例子中，可以把vr設(shè)計為650mv，當vts電壓低于vr電壓時，比較器輸出信號otpb變?yōu)榈碗娖?，與門輸出信號on變?yōu)榈碗娖剑P(guān)斷功率開關(guān)s1，實現(xiàn)對功率開關(guān)s1的保護。其他保護單元如果檢測到例如放電過流或者短路等其他異常時，也會將其輸出信號flag信號置為低電平，經(jīng)過與門后，on信號也變?yōu)榈碗娖?，關(guān)斷功率開關(guān)s1，實現(xiàn)其他的保護功能(例如對放電過流的保護或者對短路情況的保護)。

采用本申請實施例中提供的電池保護電路，通過負溫度系數(shù)或正溫度系數(shù)的傳感器來感應(yīng)功率開關(guān)的溫度，并在功率開關(guān)的溫度高于閾值溫度時，輸出用于觸發(fā)該功率開關(guān)s1關(guān)斷的有效信號，從而實現(xiàn)了對電池保護電路中功率開關(guān)的溫度檢測和過溫保護，提高了電池保護電路的可靠性，從而進一步提高了鋰電池的安全性。

實施例二

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本申請實施例中還提供了一種晶片，該晶片包括：功率開關(guān)s1，用于控制該電池的充放電狀態(tài)；二極管d1，用于感應(yīng)該功率開關(guān)s1的溫度，該二極管d1的一端接電池保護控制芯片，另一端接地；且該二極管d1為負溫度系數(shù)的二極管。

圖4示出了根據(jù)本申請實施例二的晶片的截面示意圖。在圖4中，p+為重摻雜的p型有源區(qū)，n+為重摻雜的n型有源區(qū)，p-為輕摻雜的p型阱區(qū)，n-為輕摻雜的n型襯底，nwell為n型阱區(qū)，簡稱n阱。

在圖4中，除去右側(cè)由n阱及n阱中的n+、p+構(gòu)成的二極管之后，晶片的其余部分構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)的溝槽型nmos，即本申請中的功率開關(guān)。

如圖4所示，根據(jù)本申請實施例二的晶片包括：從下至上依次形成的n+襯底和n-層，以及在n-層中形成的p-區(qū)；該n+襯底作為該功率開關(guān)的漏極；從上至下延伸入p-區(qū)、并嵌入n-層的凹形溝槽；該溝槽內(nèi)填充多晶硅柵；該多晶硅柵作為功率開關(guān)的柵極；溝槽兩側(cè)分別從內(nèi)向外依次形成一相鄰的n+區(qū)域和p+區(qū)域；該兩個n+區(qū)域和兩個p+區(qū)域共同作為所述功率開關(guān)的源極；在該p-區(qū)中形成的二極管d1，其中，該二極管d1包括n阱、以及形成于該n阱內(nèi)的n+區(qū)域和p+區(qū)域，該n+區(qū)域和p+區(qū)域間隔分布；其中，該功率開關(guān)的柵極接該電池保護控制芯片的輸出端，漏極接外部電路，源極與該二極管d1的n+區(qū)域連接后接地電平gnd；該二極管d1的p+區(qū)域接該電池保護控制芯片中的比較器的一輸入端。

在具體實施時，該p-區(qū)也可以設(shè)計為l形。

由于熱傳導(dǎo)的作用，功率開關(guān)和二極管的溫度保持相同；從而能夠?qū)崿F(xiàn)對功率開關(guān)s1的溫度的檢測。

采用本申請實施例中提供的晶片，通過負溫度系數(shù)或正溫度系數(shù)的傳感器來感應(yīng)功率開關(guān)的溫度，并將溫度傳遞給電池保護控制芯片，以使得電池保護控制芯片能夠在功率開關(guān)的溫度高于閾值溫度時，輸出用于觸發(fā)該功率開關(guān)s1關(guān)斷的有效信號，從而實現(xiàn)了對電池保護電路中功率開關(guān)的溫度檢測和過溫保護，提高了電池保護電路的可靠性，從而進一步提高了鋰電池的安全性。

實施例三

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本申請實施例中還提供了一種電池保護控制芯片，包括：比較器，該比較器第一輸入端接傳感器，第二輸入端接參考電壓vr，該比較器的輸出端與功率開關(guān)s1連接；該比較器根據(jù)該傳感器的端電壓vts與參考電壓vr之間的高低關(guān)系，輸出有效信號或無效信號；其中，該傳感器用于感應(yīng)功率開關(guān)s1的溫度，且該傳感器為負溫度系數(shù)傳感器或正溫度系數(shù)傳感器；該有效信號用于觸發(fā)該功率開關(guān)s1關(guān)斷；電流源，該電流源接該傳感器，用于為該傳感器提供偏置電流。

本申請實施例中的電池保護控制芯片的具體實施可以參照本申請實施例一中的電池保護控制芯片的實施，重復(fù)之處不再贅述。

采用本申請實施例中提供的電池保護控制芯片，能夠在功率開關(guān)的溫度高于閾值溫度時，輸出用于觸發(fā)該功率開關(guān)s1關(guān)斷的有效信號，從而實現(xiàn)了對電池保護電路中功率開關(guān)的溫度檢測和過溫保護，提高了電池保護電路的可靠性，從而進一步提高了鋰電池的安全性。

實施例四

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本申請實施例中還提供了一種電池保護控制芯片，包括：比較器，該比較器第一輸入端接傳感器，第二輸入端接參考電壓vr，該比較器的輸出端連接至與門的一輸入端；該比較器根據(jù)該傳感器的端電壓vts與參考電壓vr之間的高低關(guān)系，輸出有效信號或無效信號；其中，該傳感器用于感應(yīng)功率開關(guān)s1的溫度，且該傳感器為負溫度系數(shù)傳感器或正溫度系數(shù)傳感器；該有效信號用于觸發(fā)該功率開關(guān)s1關(guān)斷；電流源，該電流源接該傳感器，用于為該傳感器提供偏置電流；其他保護單元，所述其他保護單元的輸出端連接至所述與門的另一輸入端；用于在檢測到放電過流或短路時，輸出有效信號；與門，用于對比較器的輸出信號和其他保護單元的輸出信號進行與運算，并向功率開關(guān)輸出有效信號或無效信號。

本申請實施例中的電池保護控制芯片的具體實施可以參照本申請實施例一中的電池保護控制芯片的實施，重復(fù)之處不再贅述。

采用本申請實施例中提供的電池保護控制芯片，能夠在功率開關(guān)的溫度高于閾值溫度時，輸出用于觸發(fā)該功率開關(guān)s1關(guān)斷的有效信號，從而實現(xiàn)了對電池保護電路中功率開關(guān)的溫度檢測和過溫保護，提高了電池保護電路的可靠性，從而進一步提高了鋰電池的安全性。

另外，在其他保護單元檢測到其他異常(例如放電過流或者短路等)，也會將其輸出信號flag信號置為低電平，經(jīng)過與門后，on信號也變?yōu)榈碗娖?，關(guān)斷開關(guān)s1，從而在實現(xiàn)功率開關(guān)的過溫保護的同時，實現(xiàn)其他的保護功能(例如對放電過流的保護或者對短路情況的保護)。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

本申請是參照根據(jù)本申請實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本申請的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本申請范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本申請進行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。