一种充放电管理集成IC的制作方法

本发明涉及半导体电子集成电路设计，具体涉及针对高精度单节锂电池恒流/恒压线性充放电控制管理的一种新型高精度充放电管理集成ic。

背景技术：

目前，在应用中，锂离子电池、锂聚合物电池等充电电池，由于锂里子的不稳定特性，在充电过程中要对电压、电流进行控制，保证电池不会因为过压、过流、过充、过放等现象损坏锂电池的电芯及使用寿命，让电池有爆炸风险。

为了避免上述风险，现应用中的厂商们设计了复杂的控制电路，以增加产品的成本、体积来规避上述风险。但在体积要求小的领域，厂商们只能使用部份保护功能，放弃大部份的保护特性。这样导致在我们的生活中电池时有爆炸或起火等现象发生。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种充放电管理集成ic，同时解决电池在充放电过程中过压、过流、过充、过放等现象。同时简单的外部应用电路非常适合便携式设备应用，适合usb电源和适配器电源工作，内部采用防倒充电路，不需要外部隔离二极管。同时解决在小型体积产品中的保护要求，保证高精度的电池恒流恒压的充放电控制管理。

本发明采用的技术方案是：一种充放电管理集成ic，集成ic内部包括电阻分压模块、基准源、比较器、逻辑控制电路、充放电检测电路、vm输出控制模块、0v充电允许/禁止模块、短路检测模块、mos管；集成ic外部设有八个端子：vm、bat-、gnd、prog、vdd、vb+、source、bat+；

其bat+端电压在过电压充电保护阈值和过电压放电保护阈值时，vm端检测电压与过电流放电保护电压阈值之间，内部充电控制和放电控制n-mos管均导通；此时，既可以使用充电器对电池充电，也可以通过负载使电池放电；

电池充电：当vb+电池电压低于2.9v，集成ic用小电流对电池进行预充电；当电池电压超过2.9v时，采用恒流模式对电池充电；集成ic内部的智能温度控制电路在芯片的结温超过115℃时自动降低充电电流，这个功能可以使用户最大限度的利用芯片的功率处理能力，不用担心因为过热而损坏芯片或者外部元器件；这样，用户在设计充电电流时可以不用考虑最坏情况，而只是根据典型情况进行设计因为在最坏情况下，we1688会自动减小充电电流；充电电流由外部管脚prog的电阻值r2确定；

过电压充电保护状态：如果使bat+端电压升高超过过电压充电保护阈值4.3v，且持续时间超过过电压充电保护延迟时间110ms，则使内部充电控制mos端由高电平转为vm端电平，从而使内部充电控制mos关闭，充电回路被切断，即进入过电压充电保护状态；

过电压放电保护/低功耗状态：如果电池放电使bat+端电压降低至过电压放电保护阈值2.5v，且持续时间超过过电压放电保护延迟时间55ms，则集成ic将使放电控制mos端由高电平转为bat-端电平，从而使内部放电控制mos管关闭，放电回路被“切断”，即进入过电压放电保护状态；

过电流放电/电池短路保护状态，集成ic电路的vm端电压将随放电电流的增加而升高；如果放电电流增加使vm端电压超过过电流放电保护阈值0.15v，且持续时间超过过电流放电保护延迟时间7ms，则集成ic进入过电流放电保护状态；如果放电电流进一步增加使vm端电压超过电池短路保护阈值1.36v，且持续时间超过短路延迟时间400us，则we1688进入电池短路保护状态。

进一步地，所述集成ic内部是由芯片封装而成，每处管脚与内部功能模块相对应：

1脚vm脚，与内部的vm输出控制，连接到充放电检测电路，vm端接电阻，充放电检测电路检测到电压后，根据电压大小由控制电路来调节充电电流大小，以此来达到恒流充放电作用；

2脚bat-，外部连接到电池的负极，内部连接在2个mos和分压电阻上，内部由电流电压基准源与主控制电路连接，在外部与bat+形成回路；

8脚bat+，外部与电池的正极相连，bat+内部与分压电阻相连，同时连接在比较器上，当bat+上检测电压与基准源电压进行比较，根据检测到不同的电压来实现过充，过放的对电池保护作用；

7脚source，内部与双mos相连外接电源负极；

3脚gnd，为充放电管理集成ic的gnd，与内部电路模块地相连；

4脚prog内部连接到恒流源控制，外接限流电阻，检测到电压后由内部恒注源调节，达到二级输出恒流作用；

5脚vdd，ic电源供电脚；

6脚vb，内部连接主控制电路，外部连接电池正极，检测电池正极电压，当电压值达到设定值时，内部控制电路断开放电回路，实现过放和短路保护。

更进一步地，所述集成ic应用时外部设有包括5v电源、充电电流大小设置电阻r2、电流检测电阻r1、电池；

集成ic接收到5v电源后，启动vb+给bat充电；

充电时bat+脚检测电池电压；

当电池电压低于2.9v,电池正常充电；

bat+脚检测电池电压大于4.3v时，电路启动过电压充电保护；

当方框1接负载时，电池通电vdd放电；

放电时当bat+电压低于2.5v时，集成ic启动过电压放电保护；

电流检测电阻r1检测电流过，集成ic启动过电流放电保护。

本发明的优点：

本发明的充放电管理集成ic能实现：过电压充电保护；过电压放电保护/低功耗状态；过电流放电/电池短路保护状态；0v电池充电；恒流充电电流设置端；智能温度控制；且集成ic应用电路简单。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的一种充放电管理集成ic内部原理框图；

图2是本发明的一种充放电管理集成ic外部结构图；

图3是本发明的一种充放电管理集成ic具体应用原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1和图2，如图1和图2所示的一种充放电管理集成ic，集成ic内部包括电阻分压模块、基准源、比较器、逻辑控制电路、充放电检测电路、vm输出控制模块、0v充电允许/禁止模块、短路检测模块、mos管；集成ic外部设有八个端子：vm、bat-、gnd、prog、vdd、vb+、source、bat+；

其bat+端电压在过电压充电保护阈值和过电压放电保护阈值时，vm端检测电压与过电流放电保护电压阈值之间，内部充电控制和放电控制n-mos管均导通；此时，既可以使用充电器对电池充电，也可以通过负载使电池放电；

电池充电：当vb+电池电压低于2.9v，集成ic用小电流对电池进行预充电；当电池电压超过2.9v时，采用恒流模式对电池充电；集成ic内部的智能温度控制电路在芯片的结温超过115℃时自动降低充电电流，这个功能可以使用户最大限度的利用芯片的功率处理能力，不用担心因为过热而损坏芯片或者外部元器件；这样，用户在设计充电电流时可以不用考虑最坏情况，而只是根据典型情况进行设计因为在最坏情况下，we1688会自动减小充电电流；充电电流由外部管脚prog的电阻值r2确定；

过电压充电保护状态：如果使bat+端电压升高超过过电压充电保护阈值4.3v，且持续时间超过过电压充电保护延迟时间110ms，则使内部充电控制mos端由高电平转为vm端电平(低电平)，从而使内部充电控制mos关闭，充电回路被切断，即进入过电压充电保护状态；

过电压放电保护/低功耗状态：如果电池放电使bat+端电压降低至过电压放电保护阈值2.5v，且持续时间超过过电压放电保护延迟时间55ms，则集成ic将使放电控制mos端由高电平转为bat-端电平(低电平)，从而使内部放电控制mos管关闭，放电回路被“切断”，即进入过电压放电保护状态；

过电流放电/电池短路保护状态，集成ic电路的vm端电压将随放电电流的增加而升高；如果放电电流增加使vm端电压超过过电流放电保护阈值0.15v，且持续时间超过过电流放电保护延迟时间7ms，则集成ic进入过电流放电保护状态；如果放电电流进一步增加使vm端电压超过电池短路保护阈值1.36v，且持续时间超过短路延迟时间400us，则we1688进入电池短路保护状态。

充放电管理集成icwe1688内部是由芯片封装而成，每处管脚与内部功能模块一一对应：

1脚为vm脚，与内部的vm输出控制，连接到充放电检测电路，vm端接电阻，充放电检测电路检测到电压后，根据电压大小由控制电路来调节充电电流大小，以此来达到恒流充放电作用。

2脚为bat-，外部连接到电池的负极，内部连接在2个mos和分压电阻上，内部由电流电压基准源与主控制电路连接，在外部与bat+形成回路。

8脚bat+，外部与电池的正极相连，bat+内部与分压电阻相连，同时连接在比较器上，当bat+上检测电压与基准源电压进行比较。根据检测到不同的电压来实现过充，过放的对电池保护作用。

7脚source内部与双mos相连外接电源负极。

3脚gnd，we1688的gnd，内部电路模块地相连。

4脚prog内部连接到恒流源控制，外接限流电阻，检测到电压后由内部恒注源调节，达到二级输出恒流作用。

5脚vdd，ic电源供电脚。

6脚vb内部连接主控制电路，外部连接电池正极，检测电池正极电压，当电压值达到设定值时，内部控制电路断开放电回路，实现过放和短路保护。

参考图3，如图3所示，所述集成ic应用时外部设有包括5v电源、充电电流大小设置电阻r2、电流检测电阻r1、电池；

集成ic接收到5v电源后，启动vb+给bat充电；

充电时bat+脚检测电池电压；

当电池电压低于2.9v,电池正常充电；

bat+脚检测电池电压大于4.3v时，电路启动过电压充电保护；

当方框1接负载时，电池通电vdd放电；

放电时当bat+电压低于2.5v时，集成ic启动过电压放电保护；

电流检测电阻r1检测电流过，集成ic启动过电流放电保护。

方框1中是接入5v电源。

we1688接收到5v电源后，启动vb+给bat充电。

方框2是设置充电电流大小。

充电时bat+脚检测电池电压。

当电池电压低于2.9v,电池正常充电。

bat+脚检测电池电压大于4.3v时，电路启动过电压充电保护。

当方框1接负载(灯泡)时，方框4电池通电vdd放电。

放电时当bat+电压低于2.5v时，we1688启动过电压放电保护。

方框3检测电流过，we1688启动过电流放电保护。

本发明的充放电管理集成ic是一款高精度的单节锂电池充电、放电控制电路，它可以实现高精度过压充电保护、过电压放电保护、过电流放电保护等功能。集成ic包括单节锂离子电池恒流/恒压线性充电器，内部采用防倒充电路，不需要外部隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。产品内部集成了阻容(rc)器件、功率晶体管、mos管，充电电流可以用外部电阻设定，不需要另加阻流二极管和电流检测电阻。芯片内部的高精度电压基准源、误差放大器和电阻分压网络确保电池端调制电压的精度在1％以内，满足锂离子电池和锂聚合物电池的要求。使其外部无需任何器件。

本发明的充放电管理集成ic能实现：过电压充电保护；过电压放电保护/低功耗状态；过电流放电/电池短路保护状态；0v电池充电；恒流充电电流设置端；智能温度控制；且集成ic应用电路简单。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。