專利名稱：電池保護集成電路及系統(tǒng)的制作方法
電池保護集成電路及系統(tǒng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池保護領(lǐng)域，特別涉及一種在同一芯片上集成高壓保護開關(guān)管的電池保 護電路。背景技術(shù)：
由于鋰電子電池沒有記憶效應(yīng)，當前逐漸在越來越多的電子系統(tǒng)中替代傳統(tǒng)的鎳氫電 池，成為便攜電子設(shè)備中的主要電源。但是鋰電池存在很多安全性問題。因此，在鋰電池系 統(tǒng)中都存在復(fù)雜的電池保護電路，以確保在各種意外情況下防止發(fā)生不安全情形導(dǎo)致電池 損壞。請參考圖1，其示出了現(xiàn)有的一種鋰電池保護電路系統(tǒng)100。在鋰電池102的負極 VG與負載或者充電器104的負極VM之間設(shè)置有用于保護的串聯(lián)的充電保護開關(guān)MC及放電 保護開關(guān)MD，通過控制充電保護開關(guān)MC的開啟或關(guān)斷可以實現(xiàn)電池的允許充電或禁止充 電功能。相應(yīng)地，通過控制放電保護開關(guān)MD的開啟或關(guān)斷可以實現(xiàn)電池的允許放電或禁止 放電功能。虛線框內(nèi)的電路為電池保護電路106，該電池保護電路106包括有異常檢測電路 108和控制電路110。其中控制電路110根據(jù)異常檢測電路的檢測結(jié)果輸出控制信號來確 定充電保護開關(guān)MC的開啟或關(guān)斷和放電保護開關(guān)MD的開啟或關(guān)斷。充電保護開關(guān)MC及放電保護開關(guān)MD通常采用MOS開關(guān)管實現(xiàn)，而且此處采用的 MOS開關(guān)管應(yīng)當具有低導(dǎo)通電阻的特性，譬如3(Γ100毫歐姆。這是因為MOS開關(guān)管自身的 電阻效應(yīng)會帶來一定程度的壓降，導(dǎo)通電阻越大壓降越大，壓降越大就越容易導(dǎo)致鋰電池 的實際電量還可以使用的情況下，用電設(shè)備端的電壓不足而過早的自動關(guān)機，同時大的導(dǎo) 通電阻也會帶來更多的功耗和發(fā)熱。另外一方面，此處采用的MOS開關(guān)管還應(yīng)當具有一定 的耐高壓性能。這是因為鋰電池保護電路在充電時，可能是直接連接在AC-DC轉(zhuǎn)換器上，而 AC-DC轉(zhuǎn)換器通常在待機狀態(tài)下電壓飄高，如達到12V。另外，有時鋰電池也可能被用戶錯 誤地接到一個高壓充電器上。所以業(yè)界普遍要求電池保護電路的充電端至少具備18V的高 壓耐受能力，甚至有些廠商的產(chǎn)品要求電池保護電路的充電端至少具備24V的高壓耐受能 力。而在實際產(chǎn)品制備過程中，高壓MOS開關(guān)管的導(dǎo)通電阻要比低壓MOS開關(guān)管的導(dǎo) 通電阻大，直接獲得即能耐高壓又具有低導(dǎo)通電阻的功率MOSFET管是比較困難的。MOSFET 器件制造工藝可以分為垂直制作工藝和平面制作工藝兩種，垂直制作工藝制作的MOSFET 器件的源極和漏極引出端分別處于硅晶圓的上邊和下邊，這種工藝的優(yōu)點在于比平面制作 工藝更容易實現(xiàn)低導(dǎo)通電阻的MOSFET器件，但這種工藝的缺點在于流經(jīng)源極和漏極的溝 道電流是上下貫穿整個硅晶圓的，所以垂直制作工藝通常都只用來制造單一器件。如果采 用垂直制作工藝來制造芯片，那么當芯片上的功率MOSFET管內(nèi)部流經(jīng)較大的溝道電流時， 該溝道電流流經(jīng)其他器件的襯底將在寄生電阻上導(dǎo)致較大的電壓差，而引發(fā)災(zāi)難性的閂鎖 效應(yīng)(Latch-up effect)。所以在傳統(tǒng)方法中具體到圖1所示系統(tǒng)的制造時，在一塊芯片上 利用平面制作工藝將異常檢測電路和控制電路集成在一起形成一個單元，然后采用兩個垂 直制作工藝的高壓MOS管作為充電保護開關(guān)MC及放電保護開關(guān)MD形成另一個單元，最后將兩個單元采用多芯片封裝技術(shù)封裝在一個封裝單元內(nèi)。雖然這樣的方案能夠達到性能要 求，但是采用多芯片封裝技術(shù)不僅增加了封裝復(fù)雜度和封裝成本，而且最后封裝后的成品 體積也比較大。另一方面，平面制作工藝制作的MOSFET器件的源極和漏極引出端都處于硅晶圓 的上邊，該種工藝有利于在一塊芯片上集成多種器件，以達到高集成度、體積小、工藝簡單 和成本低的優(yōu)點，具體到圖1所示系統(tǒng)的制造時，就是可以將充電保護開關(guān)MC及放電保護 開關(guān)MD、異常檢測電路和控制電路都集成在一個芯片上，但是這種工藝的缺點在于異常檢 測電路和控制電路通常采用低壓器件，如果制造時采用同一工藝，那么充電保護開關(guān)MC及 放電保護開關(guān)MD也會被制作成低壓器件。雖然低壓MOD開關(guān)管的導(dǎo)通電阻較小可以滿足 該應(yīng)用中對導(dǎo)通電阻的需求，但是滿足不了該應(yīng)用中對高壓耐性的需求。盡管一些制造商 為了節(jié)約成本和減小成品體積采用了這樣的方案，但事實上留下了極大的安全隱患。因此，有必要提出一種新的技術(shù)方案來解決上述缺點。
發(fā)明內(nèi)容
本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在 本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說 明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的一個目的在于提供一種新型的電池保護集成電路。本發(fā)明的另一目的在于提供一種新型的電池保護系統(tǒng)。為了達到本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種電池保護集成 電路，所述電池保護集成電路包括:M0S開關(guān)管，其一端接電池，另一端接負載或者充電器； 與所述MOS開關(guān)管集成于同一個晶圓上的保護控制電路，所述保護控制電路根據(jù)電池充電 或放電情況而產(chǎn)生控制信號控制所述MOS開關(guān)管的導(dǎo)通或截止，其中所述MOS開關(guān)管的柵 極氧化層厚度大于所述保護控制電路中MOSFET器件的柵極氧化層厚度。進一步地，所述MOS開關(guān)管是非對稱隔離型高壓MOS管。進一步地，所述電池保護集成電路還包括襯底控制電路，該襯底控制電路連接于 所述MOS開關(guān)管的襯底，并根據(jù)所述MOS開關(guān)管的工作狀態(tài)自動切換所述MOS開關(guān)管的襯 底電壓。進一步地，所述MOS開關(guān)管包括兩個串聯(lián)的高壓MOS管，該兩個串聯(lián)的高壓MOS管 分別作為充電保護開關(guān)和放電保護開關(guān)。進一步地，所述電池保護集成電路還包括升壓電路和驅(qū)動電路，所述升壓電路提 供所述驅(qū)動電路驅(qū)動所述MOS開關(guān)管時的高壓信號，所述驅(qū)動電路接收所述保護控制電路 的控制信號后利用所述升壓電路提供的高壓信號驅(qū)動所述MOS開關(guān)管。進一步地，所述升壓電路采用電荷泵電路實現(xiàn)。進一步地，所述電荷泵電路將電池電壓倍增至預(yù)定高壓以提供所述驅(qū)動電路所需 高壓，所述預(yù)定高壓小于所述MOS開關(guān)管的柵極耐壓極限值。進一步地，升壓倍率與電池電壓呈反比關(guān)系。進一步地，所述電荷泵電路在正常工作時采用第一工作頻率工作，在剛啟動時采 用第二工作頻率工作，所述第一工作頻率小于第二工作頻率。進一步地，當接收到所述保護控制電路的開啟控制信號時，所述驅(qū)動電路利用升壓電路提供的高壓信號來驅(qū)動所述MOS開關(guān)管，當接收到所述保護控制電路的關(guān)斷控制信 號時，所述驅(qū)動電路關(guān)斷所述MOS開關(guān)管。 進一步地，所述保護控制電路包括異常檢測電路和控制電路，所述控制電路根據(jù) 異常檢測電路的檢測結(jié)果輸出開啟控制信號或者關(guān)斷控制信號。進一步地，所述異常檢測電路是過電壓充電檢測電路、過電壓放電檢測電路、過電 流充電檢測電路、過電流放電檢測電路中的一種或者多種。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供一種電池保護系統(tǒng)，所述電池保護系統(tǒng)包 括鋰電池和本發(fā)明提供的電池保護集成電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所能夠得到的部分有益目的如下
1， 本發(fā)明采用平面制作工藝集成高壓MOSFET管和控制電路等在同一芯片上，減 少了成本和節(jié)省了芯片面積；
2， 本發(fā)明集成的高壓MOSFET管是非對稱隔離型高壓MOS開關(guān)管，滿足了該應(yīng)用中 對高壓耐受能力的需求，同時達到了占用較小芯片面積的優(yōu)點；
3， 本發(fā)明利用電荷泵電路驅(qū)動高壓MOSFET管的方法，使高壓MOSFET管的導(dǎo)通電 阻降低而滿足該應(yīng)用中對低導(dǎo)通電阻的要求。

結(jié)合參考附圖及接下來的詳細描述，本發(fā)明將更容易理解，其中同樣的附圖標記對應(yīng) 同樣的結(jié)構(gòu)部件，其中
圖1為現(xiàn)有的一種鋰電池保護電路系統(tǒng)；
圖2為本發(fā)明的一個實施例中的電池保護集成電路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的一個實施例中的保護開關(guān)管的構(gòu)造剖面圖；和 圖4為本發(fā)明的一個實施例中的電池保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的詳細描述主要通過程序、步驟、邏輯塊、過程或其他象征性的描述來直接或間 接地模擬本發(fā)明技術(shù)方案的運作。為透徹的理解本發(fā)明，在接下來的描述中陳述了很多特 定細節(jié)。而在沒有這些特定細節(jié)時，本發(fā)明則可能仍可實現(xiàn)。所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員使用 此處的這些描述和陳述向所屬領(lǐng)域內(nèi)的其他技術(shù)人員有效的介紹他們的工作本質(zhì)。換句話 說，為避免混淆本發(fā)明的目的，由于熟知的方法、程序、成分和電路已經(jīng)很容易理解，因此它 們并未被詳細描述。此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中 的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個實施例中”并非均指同一 個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。此外，表示一個或多 個實施例的方法、流程圖或功能框圖中的模塊順序并非固定的指代任何特定順序，也不構(gòu) 成對本發(fā)明的限制。本發(fā)明所述電池保護集成電路及系統(tǒng)采用了平面制作工藝將保護開關(guān)管、異常檢 測電路和控制電路等集成在了同一芯片上，并且集成的保護開關(guān)管是能夠耐受高壓的MOS 開關(guān)管。本發(fā)明一方面利用電荷泵電路驅(qū)動高壓MOS開關(guān)管的方式滿足了實際應(yīng)用中對導(dǎo) 通電阻的性能要求，另一方面利用非對稱隔離型高壓MOS開關(guān)管滿足了實際應(yīng)用中對高壓 耐受能力的性能要求，并且還減少了高壓MOS開關(guān)管占用的芯片面積大小。
為了便于描述本發(fā)明，下文將通過不同的實施例從兩個角度對本發(fā)明所述電池保 護集成電路及系統(tǒng)能夠同時滿足低導(dǎo)通電阻和較高高壓耐受能力的技術(shù)原理作出詳細描 述。請參考圖2，其示出了本發(fā)明的一個實施例中的電池保護集成電路200的結(jié)構(gòu)示 意圖。所述電池保護集成電路200包括采用平面制造工藝集成于同一晶圓(芯片)上的MOS 開關(guān)管203、保護控制電路206、升壓電路208和驅(qū)動電路210。MOS開關(guān)管203包括充電保護開關(guān)202和放電保護開關(guān)204。充電保護開關(guān)202 和放電保護開關(guān)204串聯(lián)后作為該電池保護集成電路200的保護開關(guān)管。MOS開關(guān)管203 的一端與電池220的負極VG相連，另一端與負載或者充電器240的負極VM相連，即充電保 護開關(guān)202和放電保護開關(guān)204串聯(lián)后接于電池220的負極VG和負載或者充電器240的 負極VM之間。當然，可以是充電保護開關(guān)202與電池220的負極VG相接，對應(yīng)地放電保護 開關(guān)204與負載或者充電器240的負極VM相接；也可以是放電保護開關(guān)204與電池220的 負極VG相接，對應(yīng)地充電保護開關(guān)202與負載或者充電器240的負極VM相接。通過控制 充電保護開關(guān)202的開啟或關(guān)斷可以實現(xiàn)電池220的允許充電或禁止充電功能。相應(yīng)地， 通過控制放電保護開關(guān)204的開啟或關(guān)斷可以實現(xiàn)電池220的允許放電或禁止放電功能。保護控制電路206包括異常檢測電路和控制電路(均未示出)。其中控制電路根據(jù) 異常檢測電路的檢測結(jié)果輸出控制信號來確定充電保護開關(guān)202的開啟或關(guān)斷和放電保 護開關(guān)204的開啟或關(guān)斷。所述異常檢測電路可以是過電壓充電檢測電路、過電壓放電檢 測電路、過電流充電檢測電路、過電流放電檢測電路中的一種或者多種。特別地，所述充電保護開關(guān)202和放電保護開關(guān)204采用的是高壓MOS開關(guān)管，即 所述充電保護開關(guān)202和放電保護開關(guān)204的柵極氧化層厚度大于在同一晶圓上的保護控 制電路206中MOSFET器件的柵極氧化層厚度，這是為了達到較好的柵極耐高壓能力。此時 充電保護開關(guān)202和放電保護開關(guān)204的導(dǎo)通電阻會相應(yīng)變大，根據(jù)一定范圍內(nèi)MOSFET器 件的柵極電壓越大導(dǎo)通電阻越低的場效應(yīng)管基本物理特性，所述電池保護集成電路200還 可以進一步地通過升壓電路208和驅(qū)動電路210來達到降低充電保護開關(guān)202和放電保護 開關(guān)204的導(dǎo)通電阻的目的。所述升壓電路208可以采用電荷泵電路來實現(xiàn)，其作用是提供一定的高壓信號以 便驅(qū)動電210驅(qū)動充電保護開關(guān)202和放電保護開關(guān)204。所述驅(qū)動電路210同時接收所 述保護控制電路206的控制信號，當接收到所述保護控制電路206的開啟控制信號時，所述 驅(qū)動電路210利用升壓電路208提供的高壓信號來驅(qū)動充電保護開關(guān)202和放電保護開關(guān) 204的開啟。當接收到所述保護控制電路206的關(guān)斷控制信號時，所述驅(qū)動電路210關(guān)斷所 述充電保護開關(guān)202和/或放電保護開關(guān)204。當使用電荷泵電路實現(xiàn)所述升壓電路208時，電荷泵電路輸出高于電池電壓的一 高壓。因為MOS開關(guān)管的柵極電壓越高，其導(dǎo)通電阻越小，所以電荷泵電路可以將電池電壓 倍增1到10倍之間的任一倍率作為驅(qū)動充電保護開關(guān)202和放電保護開關(guān)204的高壓MOS 管的柵極電壓，當然升壓倍率較高較優(yōu)。但同時考慮到MOS開關(guān)管的柵極存在一定的耐壓 極限值，所以在設(shè)計時，電荷泵電路的輸出電壓的峰值應(yīng)當小于充電保護開關(guān)202和放電 保護開關(guān)204的柵極耐壓極限值。在較優(yōu)的實施例中，所述電荷泵電路的升壓倍率可以設(shè) 定為一變值，以在不同情況下自適應(yīng)調(diào)節(jié)，例如使電荷泵電路的升壓倍率與電池電壓呈反比關(guān)系。當電池電壓較低時采用較大的升壓倍率，當電池電壓較高時采用較小的升壓倍率 防止充電保護開關(guān)202和放電保護開關(guān)204的兩端過壓。另外由于電池保護電路通常要求靜態(tài)功耗很低，比如一般需要小于6微安，所以 所述電荷泵電路在正常工作時采用非常低的第一工作頻率工作，但對于所述電荷泵電路在 系統(tǒng)剛啟動時，需要快速升高電壓來加快保護開關(guān)管的導(dǎo)通速度，所以所述電荷泵電路可 以采用較高的第二工作頻率工作來提高電荷泵輸出電壓達到穩(wěn)定態(tài)的速度，所述第一工作 頻率小于第二工作頻率。本發(fā)明的重點和亮點之一是采用了升壓電路驅(qū)動高壓MOS管的方式增強了電路 保護開關(guān)的高壓耐受能力。進一步的，所述電池保護集成電路采用非對稱隔離型高壓MOS管作為保護開關(guān) 管，所述非對稱隔離型高壓MOS管進一步提高保護開關(guān)管的高壓耐受能力和降低保護開關(guān) 管的導(dǎo)通電阻，還能夠減少保護開關(guān)管的芯片占用面積。請一并參考圖3，其示出了本發(fā)明的一個實施例中的保護開關(guān)管300的構(gòu)造剖面 圖。所述保護開關(guān)管300采用的是非對稱隔離型高壓MOS開關(guān)管，所述非對稱隔離型高壓 MOS開關(guān)管與保護控制電路206等集成在同一 P型半導(dǎo)體襯底Ρ-sub上，其制備時可以與其 他所需器件的標準工藝兼容(其他所需器件通常采用低壓MOSFET器件)。所述非對稱隔離 型高壓MOS開關(guān)管是由柵極G、源極S、漏極D及襯底P-body組成的四端口半導(dǎo)體器件。所 述非對稱隔離型高壓MOS開關(guān)管利用N型阱NW來隔離其襯底P-body和芯片的P型半導(dǎo)體 襯底P-sub，以防止兩個P型區(qū)域穿通(Punch-through)，當然如果版圖設(shè)計中采用了較大 間距時可以省略N型阱NW。所述非對稱隔離型高壓MOS開關(guān)管可以采用摻雜的多晶硅作為 柵極G，并在柵極G處形成厚柵氧。所述非對稱隔離型高壓MOS開關(guān)管的漏極D由N型中度 摻雜的NG區(qū)域和低濃度的N型高壓阱HNW區(qū)域形成的N型摻雜濃度漸變區(qū)域構(gòu)成，這樣的 濃度漸變區(qū)域可以維持較高的反向耐壓和較低的漏極電阻，較高的反向耐壓可以進一步地 增強MOS開關(guān)管的漏極抗高壓能力，較低的漏極電阻有利于進一步地降低MOS開關(guān)的導(dǎo)通 電阻。所述非對稱隔離型高壓MOS開關(guān)管的源極S由處于P型中度摻雜的P-body區(qū)域的 N+重摻雜區(qū)域構(gòu)成。在具體實施時，電池保護電路200中的保護開關(guān)管可以采用兩個非對稱隔離型高 壓MOS開關(guān)管分別作為充電保護開關(guān)和放電保護開關(guān)，也可以只采用一個非對稱隔離型高 壓MOS開關(guān)管作為主開關(guān)管而代替充電保護開關(guān)和放電保護開關(guān)。在只采用一個非對稱隔 離型高壓MOS開關(guān)管作為主開關(guān)管的方案中還可以增加一襯底控制電路。由于所述非對稱 隔離型高壓MOS開關(guān)管的非對稱性，在與電池保護集成電路的其他器件連接時，其漏極D與 VG端(即電池的負極)相連，其源極S連接至負載或者充電器的VM端，其從P+區(qū)域引出的 襯底端由襯底驅(qū)動電路控制，該襯底端總是連接至VG端和VM端中電位較低的一端。這樣 就可以利用一個非對稱隔離型高壓開關(guān)管代替?zhèn)鹘y(tǒng)方式中的兩個MOS開關(guān)管(充電保護開 關(guān)和放電保護開關(guān))。所述襯底驅(qū)動電路的實現(xiàn)方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的內(nèi)容，在此 不再累述。請參考圖4，其示出了本發(fā)明的一個實施例中的電池保護系統(tǒng)400的結(jié)構(gòu)示意圖。 所述電池保護系統(tǒng)400包括電池402、設(shè)置在同一晶圓上的高壓MOS開關(guān)管404、驅(qū)動電路 406、電荷泵電路408、控制電路410、異常檢測電路412和襯底控制電路414。
高壓MOS開關(guān)管404可以是非對稱隔離型高壓MOS管，其一端連接電池402并且 另一端連接負載或者充電器。驅(qū)動電路406與所述高壓MOS開關(guān)管404的柵極相連以驅(qū)動所述高壓MOS開關(guān)管 404開啟或關(guān)斷。電荷泵電路408與所述驅(qū)動電路406相連以提供其驅(qū)動時所需高壓。具體可以采 用將電池電壓倍增至預(yù)定高壓以提供給驅(qū)動電路406的方案。在正常工作狀態(tài)，所述電荷 泵電路408輸出高于電池電壓的高壓，該高壓可以為所述電池電壓倍增廣10倍后的預(yù)定高 壓，當然增加的倍數(shù)越高越優(yōu)，因為所述高壓MOS開關(guān)管404的柵極電壓越高，其導(dǎo)通電阻 越小。但是考慮到所述高壓MOS開關(guān)管404的柵極電壓存在耐壓極限值，所以所述預(yù)定高 壓應(yīng)當小于所述高壓MOS開關(guān)管404的柵極耐壓極限值。在另一個實施例中，還可以根據(jù) 需要對所述電荷泵電路206的升壓倍率設(shè)定為變值，以在不同情況下自適應(yīng)調(diào)節(jié)，例如使 所述預(yù)定高壓與電池電壓呈反比線性關(guān)系。當電池電壓較低時采用較大的升壓倍率，當電 池電壓較高時采用較小的升壓倍率防止過壓。另外由于電池保護電路通常要求靜態(tài)功耗很低，比如一般需要小于6微安，所以 所述電荷泵電路408在正常工作時采用非常低的第一工作頻率工作，但對于所述電荷泵電 路408在剛啟動時，需要快速升高電壓來加快所述高壓MOS開關(guān)管404的導(dǎo)通速度，所以可 以采用較高的第二工作頻率工作來提高電荷泵輸出電壓達到穩(wěn)定態(tài)的速度，所述第一工作 頻率小于第二工作頻率?？刂齐娐?10的輸出端與所述高壓MOS開關(guān)管驅(qū)動電路404相連，并根據(jù)所述電 池的充電或者放電異常發(fā)出關(guān)斷控制信號。所述控制電路410根據(jù)異常檢測電路412的檢 測結(jié)果來發(fā)出控制信號，所述異常檢測電路412可以是過電壓充電檢測電路、過電壓放電 檢測電路、過電流充電檢測電路、過電流放電檢測電路中的一種或者多種。另外本實施例中只采用一個高壓MOS開關(guān)管404作為保護開關(guān)管，在所述高壓MOS 開關(guān)管的襯底還連接一襯底控制電路414，所述襯底控制電路414根據(jù)所述高壓MOS開關(guān) 管404的狀態(tài)自動切換所述高壓MOS開關(guān)管404的襯底電壓，以實現(xiàn)一個MOS開關(guān)管代替 兩個MOS開關(guān)管的功能。應(yīng)當認識到，除高壓MOS開關(guān)管外，其他諸如控制電路、異常檢測電路都是采用的 低壓器件。此外在一些實施例中，所述電池保護系統(tǒng)還可以包括用于過壓保護的電路或限 壓電路。上述說明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實施方式
。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的 技術(shù)人員對本發(fā)明的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。 相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于所述具體實施方式
。
權(quán)利要求
1.一種電池保護集成電路，其特征在于，其包括MOS開關(guān)管，其一端接電池，另一端接負載或者充電器；與所述MOS開關(guān)管集成于同一個晶圓上的保護控制電路，所述保護控制電路根據(jù)電池 充電或放電情況而產(chǎn)生控制信號控制所述MOS開關(guān)管的導(dǎo)通或截止，其中所述MOS開關(guān)管 的柵極氧化層厚度大于所述保護控制電路中MOSFET器件的柵極氧化層厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護集成電路，其特征在于，所述MOS開關(guān)管是非對稱隔 離型高壓MOS管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池保護集成電路，其特征在于，所述電池保護集成電路還 包括襯底控制電路，該襯底控制電路連接于所述MOS開關(guān)管的襯底，并根據(jù)所述MOS開關(guān)管 的工作狀態(tài)自動切換所述MOS開關(guān)管的襯底電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護集成電路，其特征在于，所述MOS開關(guān)管包括兩個串 聯(lián)的高壓MOS管，該兩個串聯(lián)的高壓MOS管分別作為充電保護開關(guān)和放電保護開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護集成電路，其特征在于，所述電池保護集成電路還 包括升壓電路和驅(qū)動電路，所述升壓電路提供所述驅(qū)動電路驅(qū)動所述MOS開關(guān)管時的高壓 信號，所述驅(qū)動電路接收所述保護控制電路的控制信號后利用所述升壓電路提供的高壓信 號驅(qū)動所述MOS開關(guān)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池保護集成電路，其特征在于，所述升壓電路采用電荷泵 電路實現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池保護集成電路，其特征在于，所述電荷泵電路將電池電 壓倍增至預(yù)定高壓以提供所述驅(qū)動電路所需高壓，所述預(yù)定高壓小于所述MOS開關(guān)管的柵 極耐壓極限值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池保護集成電路，其特征在于，所述電荷泵電路將電池電 壓倍增時的升壓倍率與電池電壓呈反比關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池保護集成電路，其特征在于，所述電荷泵電路在正常工 作時采用第一工作頻率工作，在剛啟動時采用第二工作頻率工作，所述第一工作頻率小于 第二工作頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池保護集成電路，其特征在于，當接收到所述保護控制 電路的開啟控制信號時，所述驅(qū)動電路利用升壓電路提供的高壓信號來驅(qū)動所述MOS開關(guān) 管，當接收到所述保護控制電路的關(guān)斷控制信號時，所述驅(qū)動電路關(guān)斷所述MOS開關(guān)管。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護集成電路，其特征在于，所述保護控制電路包括異 常檢測電路和控制電路，所述控制電路根據(jù)異常檢測電路的檢測結(jié)果輸出開啟控制信號或 者關(guān)斷控制信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池保護集成電路，其特征在于，所述異常檢測電路是過 電壓充電檢測電路、過電壓放電檢測電路、過電流充電檢測電路、過電流放電檢測電路中的一種或者多種。
13.一種電池保護系統(tǒng)，其特征在于，其包括鋰電池和如權(quán)利要求1至12任一所述的電 池保護集成電路。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種電池保護集成電路，所述電池保護集成電路包括MOS開關(guān)管，其一端接電池，另一端接負載或者充電器；與所述MOS開關(guān)管集成于同一個晶圓上的保護控制電路，所述保護控制電路根據(jù)電池充電或放電情況而產(chǎn)生控制信號控制所述MOS開關(guān)管的導(dǎo)通或截止，其中所述MOS開關(guān)管的柵極氧化層厚度大于所述保護控制電路中MOSFET器件的柵極氧化層厚度。所述MOS開關(guān)管可以是非對稱隔離型高壓MOS管。本發(fā)明采用平面制作工藝集成高壓MOSFET管和控制電路等在同一芯片上，減少了成本和節(jié)省了芯片面積，同時還可以滿足了該應(yīng)用中對高壓耐受能力的需求。
文檔編號H02H7/18GK102005734SQ20101051423
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者尹航, 楊曉東, 王釗 申請人:無錫中星微電子有限公司