[发明专利]一种锂电池保护系统、芯片系统及方法

权利要求书

1.一种锂电池保护芯片系统，其特征在于：包括TEMP管脚，所述TEMP管脚内部通过导热金属线连接到温度转换模块温度采样区，所述芯片系统将锂电池热能通过TEMP管脚及导热金属线将热能传导到温度转换模块的温度采样区，所述温度转换模块实时将温度转化为电压信号，当温度过高或过低时启动锂电池保护系统；

其中，所述锂电池保护系统包括：

基准电压模块：采用Bandgap voltage reference方式，使用具有正温度系数的电压与具有负温度系数的电压之和，使温度系数相互抵消，实现与温度无关的电压基准；

偏置电流模块：实现与电源无关的稳定的电流，供比较器模块和振荡器模块使用；

比较器模块：用于处理基准电压与事件触发电压，产生或恢复事件信号

振荡器模块：产生振荡信号，提供系统时钟信号；

逻辑处理模块：处理事件信号，产生或恢复MOSFET控制信号。

2.据权利要求1所述的一种锂电池保护芯片系统，其特征在于：所述芯片系统包括锂电池保护芯片、充电MOS和放电MOS，所述锂电池保护芯片通过CO管脚控制充电MOS，所述所述锂电池保护芯片通过DO管脚控制放电MOS。

3.据权利要求1所述的一种锂电池保护芯片系统，其特征在于：所述芯片系统包括锂电池保护芯片和充放电MOS，所述锂电池保护芯片通过CDO管脚控制充放电MOS。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池保护芯片系统，其特征在于：所述温度转换模块实现原理进一步包括：

负温度系数电路原理：

利用PN结正向导通电压实现温度转换；

PN结正向导通电压为V PN、正向导通电流I PN；

PN结电流方程：

I PN＝I S0*[exp(V PN/V T)-1]≈I S0*exp(V PN/V T)式1

其中：I S0：为反向饱和电流，反向饱和电流与PN结材料的禁带宽度和温度有关，随PN结面积增大10-15A；

V T：温度电压当量，理想正温度系数电压，V T＝kT/q≈26mV@300k；

T:热力学温度，单位为开氏温度K；

K:玻尔兹曼常数；

q:单位电子电荷量，单位为库伦C；

PN结反向饱和电流方程：I S＝CTγ*[exp(-U S0/V T)]式2

其中，C是结面积、杂质浓度相关常数；

γ是常数；

U S0为绝对零度时PN结材料的导带底和价带顶间的电势差；

qU S0为PN结材料的禁带宽度；

由式1与式2可得：

V PN≈U S0–V T lnC/I PN–V T lnTγ式3

其中V T lnTγ为较小量，忽略后V PN≈U S0–V T lnC/I PN式4

由此式可知：当PN结电流I PN保持不变时，V PN随V T负温度系数进行变化。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池保护芯片系统，其特征在于：所述温度转换模块实现原理进一步包括：

正温度系数电路原理：

当两个相同PN结的结电流不同时，PN结正向导通电压负温度系数也将不同，其差值为温度系数的电压；

控制PN结电流I PN1＝N*I PN2时：

V PN1–V PN2＝V T*ln(I PN1/I S0)–VT*ln(I PN2/I S0)＝V T*lnN；其中，V PN1为第一个PN结正向导通电压，V PN2为第二个PN结正向导通电压；

由此式可知：当PN结电流I PN1与I PN2保持不变时,V PN1–V PN2随V T正温度系数进行变化。

6.根据权利要求4或5所述的一种锂电池保护芯片系统，其特征在于：所述PN结为双极晶体或者MOS采样二极管的PN结。

7.一种锂电池保护方法，采用权利要求1-6任意一项权利要求所述的锂电池保护芯片系统，其特征在于包括如下步骤：

引出TEMP管脚，TEMP管脚内部通过导热金属线连接到温度转换模块温度采样区，将外部热能信号传导到芯片内部温度传感电路采样区；

将采样区温度转换为电压信号；

比较基准参考电压信号与温度传感电路输出电压信号，比较后输出高温或低温事件信号；

处理高温或低温事件信号并输出控制信号；

最后，对高温或低温事件信号产生的高温或低温事件进行处理。