單芯片鋰電池保護設計方案

鋰電池保護裝置的電路原理如圖1所示，主要是由電池保護控制IC和外接放電開(kāi)關(guān)M1以及充電開(kāi)關(guān)M2來(lái)實(shí)現。當P+/P-端連接充電器，給電池正常充電時(shí)，M1，M2均處于導通狀態(tài)；當控制IC檢測到充電異常時(shí)，將M2關(guān)斷終止充電。當P+/P-端連接負載，電池正常放電時(shí)，M1，M2均導通；當控制IC檢測到放電異常時(shí)，將M1關(guān)斷終止放電。

圖1：鋰電池保護裝置電路原理。

幾種現有的鋰電池保護方案

圖2是基于上述鋰電池保護原理所設計的一種常用的鋰電池保護板。圖中的SOT23-6L封裝的是控制IC，SOP8封裝的是雙開(kāi)關(guān)管M1，M2。由于制造控制IC的工藝與制造開(kāi)關(guān)管的工藝各不相同，因此圖2中兩個(gè)芯片是從不同的工藝流程中制造出來(lái)的，通常這兩種芯片也是由不同的芯片廠(chǎng)商提供。

圖2： 傳統的電池保護方案。

近幾年來(lái)，業(yè)界出現了將幾個(gè)芯片封裝在一起以提高集成度、縮小最后方案面積的趨勢。鋰電池保護市場(chǎng)也不例外。圖3中的兩種鋰電池保護方案A及B看起來(lái)是將圖2中的兩個(gè)芯片集成于一個(gè)芯片中，但實(shí)際上其封裝內部控制器IC及開(kāi)關(guān)管芯片仍是分開(kāi)的，來(lái)自不同的廠(chǎng)商，該方案僅僅是將二者合封在一起，俗稱(chēng)“二芯合一”。

由于內部?jì)蓚€(gè)芯片實(shí)際仍來(lái)自于不同廠(chǎng)商，外形不能很好匹配，因此導致最終封裝形狀各異，很多情況下不能采用通用封裝。這種封裝體積比較大，又不能節省外圍元件，所以這種“二芯合一”的方案實(shí)際上并省不了太多空間。在成本方面，雖然兩個(gè)封裝的成本縮減成一個(gè)封裝的成本，但由于這個(gè)封裝通常比較大，有的不是通用封裝，有的為了縮小封裝尺寸，需要用芯片疊加的封裝形式，因此與傳統的兩個(gè)芯片的方案相比，其成本優(yōu)勢并不明顯。

　圖4是一種真正的將控制器芯片及開(kāi)關(guān)管芯片集成在同一晶圓的單芯片方案。傳統方案原理圖1中的開(kāi)關(guān)管是N型管，接在圖1中的B-與P-之間，俗稱(chēng)負極保護。 圖4中的方案由于技術(shù)原因，開(kāi)關(guān)管只能改為P型管，接在B+與P+之間，俗稱(chēng)正極保護。用此芯片完成保護板方案后，在檢測保護板時(shí)用戶(hù)需要更換測試設備及理念。此方案雖然減少了一定的封