集成功率MOSFET的锂电池保护芯片及控制电路

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其是一种集成功率MOSFET的锂电池保护芯片及控制电路。

背景技术

在现有技术中，中国发明申请CN201610124057.1公开了集成功率MOSFET的锂电池保护芯片，在该技术中功率MOSFET包括充电控制用MOSFET以及放电控制用 MOSFET；放电控制用MOSFET的源极用作电池芯负极端S1，充电控制用 MOSFET的源极用作充电负极端S2；充电控制用MOSFET的漏极以及放电控制用MOSFET的漏极相互连接作为漏极公共端D；该集成功率MOSFET的锂电池保护芯片的过充电流比较器、短路比较器、第一过放电流比较器、第二过放电流比较器的第一输入端与充电控制用MOSFET的源极端S2连接；过放电压比较器、过充电压比较器的第一输入端与分压器连接；分压器与电源输入端VDD连接；过充电流比较器、过放电压比较器、过充电压比较器、短路比较器、第一过放电流比较器、第二过放电流比较器的第二输入端与带隙基准电路连接；电源复位模块和振荡器模块分别与逻辑控制器连接；放电过流检测模块分别连接逻辑控制器与充电控制用MOSFET的源极端S2；充电控制用MOSFET的栅极以及放电控制用MOSFET的栅极分别与逻辑控制器连接，现有技术中的类似的集成功率MOSFET的锂电池保护芯片采用了基本的过充/过放电路控制，对各种类型或寿命点的锂电池均采用一成不变的控制标准，实质没有完全优化对锂电池保护的控制。

发明内容

为了克服现有的技术存在的不足, 本发明提供一种集成功率MOSFET的锂电池保护芯片及控制电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

集成功率MOSFET的锂电池保护芯片，逻辑控制单元和集成在片内至少两个功率mosfet管，至少两个功率mosfet管用于悉知的锂电池充电控制与放电控制，所述的逻辑控制单元与过充比较单元、过放比较单元分别电性连接，所述的过充比较单元、过放比较单元均与参考基准单元电性连接，所述的参考基准单元用于提供基准电压或基准电流，上述的至少两个功率mosfet管均采用悉知的以栅极与逻辑控制单元电性连接，上述的至少两个功率mosfet管的栅极与控制统计单元电性连接，所述的控制统计单元还与逻辑控制单元、时钟单元、控制分析单元分别电性连接，所述的控制统计单元用于采集至少两个功率mosfet管的栅极的控制信号以及控制信号的形成时间，并且所述的控制统计单元定期将采集的控制信号以及对应的时间戳形成统计信号后发送给控制分析单元，所述的控制分析单元与参考基准单元电性连接，所述的控制分析单元以统计信号运算出参考基准调整信号，所述的控制分析单元用于将参考基准调整信号发送给参考基准单元并通过参考基准调整信号改变基准电压或基准电流。

进一步，所述的控制分析单元，以及控制分析单元以统计信号运算出参考基准调整信号均基于锂电池寿命周期阶段性特点配置：

在锂电池的不同阶段的寿命周期锂电池的充电周期以及放电周期均不相同，锂电池的不同阶段的寿命周期锂电池的过充或过放基准电压、基准电流的数值区间均被动态配置，建立在锂电池的不同阶段的寿命周期的周期时间戳与对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间的映射，建立在锂电池的不同阶段的寿命周期的周期时间戳与其控制信号定期特征的映射，控制分析单元运算中，所述的统计信号用于还原对应的锂电池的寿命周期阶段的时间戳，然后依据锂电池的寿命周期阶段的时间戳寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，然后依据最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间确定参考基准调整信号，所述的参考基准调整信号用于在参考基准单元一侧还原最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，以使得参考基准单元实时产生最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间对过充比较单元/过放比较单元重新配置。

进一步，所述的逻辑控制单元还与温控单元电性连接。

进一步，所述的控制分析单元，以及控制分析单元以统计信号运算出参考基准调整信号均基于不同类型锂电池的特性配置：

不同类型锂电池的充电周期以及放电周期均不相同，不同类型锂电池的过充或过放基准电压、基准电流的数值区间均被动态配置，建立在不同类型锂电池与对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间的映射，建立在锂电池的不同阶段的寿命周期的周期时间戳与其控制信号定期特征的映射，控制分析单元运算中，所述的统计信号用于还原对应的锂电池的寿命周期阶段的时间戳，还用于还原锂电池的类型，然后首先依据锂电池的类型寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，并且依据锂电池的寿命周期阶段的时间戳寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，然后以“所依据锂电池的类型寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间”和“所依据锂电池的寿命周期阶段的时间戳寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间”两个最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间的交集确定参考基准调整信号，所述的参考基准调整信号用于在参考基准单元一侧还原上述交集的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，以使得参考基准单元实时产生最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间对过充比较单元/过放比较单元重新配置。

进一步，所述的控制分析单元向片外输出一个状态输出引脚，所述的状态输出引脚用于连接外部显示电路。

进一步，所述的控制分析单元向片外输出一个控制输出引脚，所述的控制输出引脚用于连接外部积分控制电路。

集成功率MOSFET的锂电池保护芯片的控制电路，包括向集成功率MOSFET的锂电池保护芯片提供电源的变压控制电路、连接锂电池的接口电路，所述的接口电路包括锂电池对集成功率MOSFET的锂电池保护芯片的输出电路、集成功率MOSFET的锂电池保护芯片对锂电池的控制电路，所述集成功率MOSFET的锂电池保护芯片对锂电池的控制电路至少与功率mosfet管对应的芯片引脚电性连接。

进一步，还包括与状态输出引脚连接的显示电路，所述的显示电路被配置将状态输出引脚的信号输出为可显示的光信号。

进一步，还包括一个积分控制电路，所述的积分控制电路被配置基于“最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间的交集确定参考基准调整信号”还原最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，并且在最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间内选取若干具体数值作为积分自变量在笛卡尔坐标中的标的数值，设定固定的控制周期，然后构造一个时间曲线函数，该时间曲线函数以单位时间与标的数值共同组成的二维量为自变量并且以对参考基准单元的控制影响为因变量，积分控制电路用于计算时间曲线函数在固定的控制周期内的积分，选择控制影响最优的积分对应一个或一组二维量的作为最优的外部控制参数，基于该二维量最优的外部控制参数确定芯片的输出控制信号占空比以获得最优的控制模式。

本发明的有益效果是，本申请的控制统计单元采集至少两个功率mosfet管的栅极的控制信号以及控制信号的形成时间，并且所述的控制统计单元定期将采集的控制信号以及对应的时间戳形成统计信号后发送给控制分析单元，所述的控制分析单元以统计信号运算出参考基准调整信号，所述的控制分析单元将参考基准调整信号发送给参考基准单元并通过参考基准调整信号改变基准电压或基准电流，改变的基准电压或基准电流能够重新对过充比较单元或过放比较单元配置，这样就可以改变一成不变的控制标准，优化对锂电池保护的控制，具体还可以针对各种类型或寿命点的锂电池优化对锂电池保护的控制。

附图说明

图1是本申请实施例的芯片电路组成框图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

在具体实施中，本申请的集成功率MOSFET的锂电池保护芯片如图1所示的，包括逻辑控制单元和集成在片内至少两个功率mosfet管，至少两个功率mosfet管用于悉知的锂电池充电控制与放电控制，所述的逻辑控制单元与过充比较单元、过放比较单元分别电性连接，所述的过充比较单元、过放比较单元均与参考基准单元电性连接，所述的参考基准单元用于提供基准电压或基准电流，上述的至少两个功率mosfet管均采用悉知的以栅极与逻辑控制单元电性连接，上述的至少两个功率mosfet管的栅极与控制统计单元电性连接，所述的控制统计单元还与逻辑控制单元、时钟单元、控制分析单元分别电性连接，所述的控制统计单元用于采集至少两个功率mosfet管的栅极的控制信号以及控制信号的形成时间，并且所述的控制统计单元定期将采集的控制信号以及对应的时间戳形成统计信号后发送给控制分析单元，所述的控制分析单元与参考基准单元电性连接，所述的控制分析单元以统计信号运算出参考基准调整信号，所述的控制分析单元用于将参考基准调整信号发送给参考基准单元并通过参考基准调整信号改变基准电压或基准电流；所述的逻辑控制单元还与温控单元电性连接。在实施中，控制统计单元采集至少两个功率mosfet管的栅极的控制信号以及控制信号的形成时间，并且所述的控制统计单元定期将采集的控制信号以及对应的时间戳形成统计信号后发送给控制分析单元，所述的控制分析单元以统计信号运算出参考基准调整信号，所述的控制分析单元将参考基准调整信号发送给参考基准单元并通过参考基准调整信号改变基准电压或基准电流，改变的基准电压或基准电流能够重新对过充比较单元或过放比较单元配置，这样就可以改变一成不变的控制标准，优化对锂电池保护的控制。

在更好的实施中，所述的控制分析单元，以及控制分析单元以统计信号运算出参考基准调整信号均基于锂电池寿命周期阶段性特点配置：

在锂电池的不同阶段的寿命周期锂电池的充电周期以及放电周期均不相同，锂电池的不同阶段的寿命周期锂电池的过充或过放基准电压、基准电流的数值区间均被动态配置，建立在锂电池的不同阶段的寿命周期的周期时间戳与对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间的映射，建立在锂电池的不同阶段的寿命周期的周期时间戳与其控制信号定期特征的映射，控制分析单元运算中，所述的统计信号用于还原对应的锂电池的寿命周期阶段的时间戳，然后依据锂电池的寿命周期阶段的时间戳寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，然后依据最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间确定参考基准调整信号，所述的参考基准调整信号用于在参考基准单元一侧还原最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，以使得参考基准单元实时产生最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间对过充比较单元/过放比较单元重新配置；

实施中，所述的统计信号还原对应的锂电池的寿命周期阶段的时间戳，然后依据锂电池的寿命周期阶段的时间戳寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，然后依据最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间确定参考基准调整信号，所述的参考基准调整信号在参考基准单元一侧还原最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，以使得参考基准单元实时产生最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间对过充比较单元/过放比较单元重新配置，通过这样实现了对不同寿命点的锂电池均采用不同的控制标准，优化对锂电池保护的控制。

所述的控制分析单元，以及控制分析单元以统计信号运算出参考基准调整信号均基于不同类型锂电池的特性配置：

不同类型锂电池的充电周期以及放电周期均不相同，不同类型锂电池的过充或过放基准电压、基准电流的数值区间均被动态配置，建立在不同类型锂电池与对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间的映射，建立在锂电池的不同阶段的寿命周期的周期时间戳与其控制信号定期特征的映射，控制分析单元运算中，所述的统计信号用于还原对应的锂电池的寿命周期阶段的时间戳，还用于还原锂电池的类型，然后首先依据锂电池的类型寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，并且依据锂电池的寿命周期阶段的时间戳寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，然后以“所依据锂电池的类型寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间”和“所依据锂电池的寿命周期阶段的时间戳寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间”两个最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间的交集确定参考基准调整信号，所述的参考基准调整信号用于在参考基准单元一侧还原上述交集的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，以使得参考基准单元实时产生最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间对过充比较单元/过放比较单元重新配置；

所述的统计信号还原对应的锂电池的寿命周期阶段的时间戳，还原锂电池的类型，然后首先依据锂电池的类型寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，并且依据锂电池的寿命周期阶段的时间戳寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，然后以“所依据锂电池的类型寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间”和“所依据锂电池的寿命周期阶段的时间戳寻找对应的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间”两个最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间的交集确定参考基准调整信号，所述的参考基准调整信号在参考基准单元一侧还原上述交集的最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，以使得参考基准单元实时产生最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间对过充比较单元/过放比较单元重新配置；通过这样实现了对不同类型及寿命点的锂电池均采用不同的控制标准，优化对锂电池保护的控制。

基于上述芯片，本申请集成功率MOSFET的锂电池保护芯片的控制电路，包括向集成功率MOSFET的锂电池保护芯片提供电源的变压控制电路、连接锂电池的接口电路，所述的接口电路包括锂电池对集成功率MOSFET的锂电池保护芯片的输出电路、集成功率MOSFET的锂电池保护芯片对锂电池的控制电路，所述集成功率MOSFET的锂电池保护芯片对锂电池的控制电路至少与功率mosfet管对应的芯片引脚电性连接。

对于上述的芯片实施例，所述的控制分析单元向片外输出一个状态输出引脚，所述的状态输出引脚用于连接外部显示电路；相应的控制电路还包括与状态输出引脚连接的显示电路，所述的显示电路被配置将状态输出引脚的信号输出为可显示的光信号，通过这样可以在用户端展示电池的实际使用情况。

对于上述的芯片实施例，所述的控制分析单元向片外输出一个控制输出引脚，所述的控制输出引脚用于连接外部积分控制电路；相应的控制电路，还包括一个积分控制电路，所述的积分控制电路被配置基于“最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间的交集确定参考基准调整信号”还原最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间，并且在最优过充或过放基准电压、基准电流的数值区间内选取若干具体数值作为积分自变量在笛卡尔坐标中的标的数值，设定固定的控制周期，然后构造一个时间曲线函数，该时间曲线函数以单位时间与标的数值共同组成的二维量为自变量并且以对参考基准单元的控制影响为因变量，积分控制电路用于计算时间曲线函数在固定的控制周期内的积分，选择控制影响最优的积分对应一个或一组二维量的作为最优的外部控制参数，基于该二维量最优的外部控制参数确定芯片的输出控制信号占空比以获得最优的控制模式，实施中通过外部积分控制实现对整体控制的进一步优化。