[发明专利]场效应晶体管电路、方法、装置、芯片及电池管理系统

说明书

本公开提供了一种场效应晶体管电路，包括：场效应晶体管，所述场效应晶体管包括栅极、源极、漏极、衬底、第一寄生二极管和第二寄生二极管，其中所述第一寄生二极管和第二寄生二极管反向串联，所述第一寄生二极管和第二寄生二极管的串联电路的一端连接所述源极，并且所述串联电路的另一端连接所述漏极，所述第一寄生二极管和第二寄生二极管的连接点与所述衬底连接；以及开关，所述开关的一端与所述连接点连接，所述开关的另一端与所述源极连接。本公开还提供了一种场效应晶体管的控制方法、充放电控制装置、芯片、电池管理系统、及电设备。

技术领域

本公开涉及一种场效应晶体管电路、场效应晶体管的控制方法、充放电控制装置、芯片、电池管理系统、及电设备。

背景技术

在电池系统中，电池的过度充电和过度放电不仅会降低电池的使用寿命，严重时还会引发爆炸和火灾的安全事故。该电池例如为锂电池组等。

图1示出了根据现有技术的传统过流检测方式。

电池正常放电时，驱动单元的输出的控制信号OD和OC端口的电压通常为VDD、5V或15V左右，控制信号OD和OC分别连接到保护开关MOSFET M1和M2的栅极(G)，此时M1和M2工作在线性区，M1和M2的漏极(D)和源极(S)等效为一个导通电阻，导通电阻值为R_on。放电电流I_dsg从P-端流向B-端，P-端的电压较高，当检测到P-端与B-端的电压差(I_dsg*R_on)达到某一限定值时，控制信号OD的电压从诸如VDD变为VB-(B-端的电压)，从而关断M1，关断放电通路。控制信号OC可仍保持诸如VDD电位，M2可仍出于开启状态。

类似地，电池正常充电时，M1、M2的栅极电压为VDD。电流从B-端流向P-端，P-端的电压较低，当B-端与P-端的电压差(I_chg*R_on)达到某一限定值，控制信号OC的电压从诸如VDD变为VB-，关断M2,切断充电通路。控制信号OD可仍保持诸如VDD电位，M1可仍处于开启状态。

在图1所示的电路结构中，在正常充电过程中，M1、M2的导通电阻R_on的串联于电池及外部充电器的回路中，所以系统充电时，因M1和M2的导通电阻引起的功率损耗P_Loss＝I_chg*[2*R_on]²，该功率损耗直接转变成了系统的发热。这样，系统充电时因M1的M2的热损耗导致的温升为△T＝P_Loss/(C*m)，其中C为系统比热系数，m为系统质量。

锂电池系统的安全工作温度通常在45℃左右，所以为了控制系统因为M1和M2的导通电阻的热耗散带来的系统温度升高，必须控制充电电流的最大值I_chg(max)＝P_Loss(max)/([2*R_on]²)，这样充电电流变小，势必会延长系统的充电时间。

类似地，在放电过程中，M1和M2的导通电阻R_on的串联于电池和负载(R_Load)的回路中，由M1和M2的导通电阻引起的热损耗P_Loss＝I_dsg*[2*R_on]²。该功率损耗降低了电池能量的利用效率，也限制了最大放电电流。系统放电时因M1和M2的热损耗导致的△T＝P_Loss/(C*m)，其中C为系统比热系数，m为系统质量。锂电池系统的安全工作温度通常在45℃左右，所以为了控制系统因为M1和M2的导通电阻的热耗散带来的系统温度升高，必须控制充电电流的最大值I_dsg(max)＝P_Loss(max)/([2*R_on]²)。这样将会限制电池系统能够输出的最大电流。

发明内容