專利名稱：一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片cmos基準(zhǔn)源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，具體是指一種適用于兩節(jié)鋰電池保 護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源。
背景技術(shù)：
在模擬，數(shù)?；旌?，數(shù)字電路中都經(jīng)常會(huì)用到基準(zhǔn)源電路。基準(zhǔn)源電路的穩(wěn)定性直 接關(guān)系到整個(gè)電路的性能。低功耗、高精度、小型化是當(dāng)今電池管理芯片的發(fā)展趨勢(shì)，更是 滿足應(yīng)用的必然要求，研究電池管理芯片的低功耗有重要的實(shí)用價(jià)值。傳統(tǒng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)采 用基于雙極性晶體管帶隙基準(zhǔn)暴露出兩個(gè)缺點(diǎn)占用芯片面積很大，不利于降低成本；雙 極性晶體管的模型參數(shù)很難精確提取。另外傳統(tǒng)的模擬電路中，MOS管工作在強(qiáng)反型區(qū)也 意味著需要更多的功耗，在低功耗設(shè)計(jì)中可以將工作區(qū)域進(jìn)行拓展，以求得功耗和面積之 間的平衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，用于保護(hù) 芯片比較器關(guān)于過(guò)充電，過(guò)放電，過(guò)電流的保護(hù)基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)低溫度系數(shù)、低功耗。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，包括依次連接在Vdd電源和Vss 接地之間的啟動(dòng)電路、PTAT產(chǎn)生電路、CTAT產(chǎn)生電路、第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生 電路，所述的PTAT產(chǎn)生電路還分別與第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路連接，所述的 CTAT產(chǎn)生電路還與第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路連接，還包括分別與啟動(dòng)電路、PTAT產(chǎn)生電路連接的 第一關(guān)斷控制電路，分別與CTAT產(chǎn)生電路、第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路連接的 第二關(guān)斷控制電路，在所述第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路上連接有第三關(guān)斷控制電路。所述的啟動(dòng)電路包括三個(gè)MOS管，即MP1、MP2、麗1，其中MPl的源極連接到Vdd電 源，MPl柵極和漏極連接后再連接到MP2的柵極，MP2的柵極連接到麗1的柵極，麗1的源極 和漏極都連接到Vss接地，MP2的源極和漏極均與PTAT產(chǎn)生電路連接，同時(shí)，MP2的源極與 第一關(guān)斷控制電路連接。所述PTAT產(chǎn)生電路包括6個(gè)MOS管和1個(gè)電阻，即MP3、MP4、MP5、MP6、MN2、MN3、 以及電阻R1，其中MP3、MP4源極相連作為電源輸入端，共同連接到Vdd電源，MP5源極連接 MP3漏極，MP6源極連接MP4漏極，MP3、MP4、MP5、MP6的柵極相連后與第一關(guān)斷控制電路連 接，麗2管柵極和漏極相連后與MP5的漏極連接，麗3的漏極同時(shí)與MP6的漏極、柵極相連， 麗2、麗3的柵極相連，麗3的源極和電阻Rl連接后，與麗2的源極共連接到Vss接地，MP6的 柵極和漏極相連后作為PTAT產(chǎn)生電路的輸出端口分別與CTAT產(chǎn)生電路、第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電 路、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路連接。所述CTAT產(chǎn)生電路包括6個(gè)MOS管和1個(gè)電阻，即MP7、MP8、MP9、MP10、MN4、MN5、 以及電阻R2，其中MP7、MP9的源極相連作為電源輸入端，共同連接到Vdd電源，MP8源極與MP7漏極相連，MPlO源極與MP9漏極相連，MP7、MP8的柵極相連后作為CTAT產(chǎn)生電路的輸 入口與PTAT產(chǎn)生電路的輸出端口連接，MP9的柵極、MPlO的柵極、MPlO的漏極相連后作為 CTAT產(chǎn)生電路的輸出端口，該輸出端口與第二關(guān)斷控制電路的輸出連接后分別與第一基準(zhǔn) 產(chǎn)生電路、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路連接，MP8的漏極分別與MN5的管柵極、MN4的漏極連接，MPlO 的漏極連接到麗5的漏極，麗5的源極與MN4的柵極連接后通過(guò)電阻R2連接到Vss接地， MN4的源極連接到Vss接地。所述第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路包括4個(gè)MOS管和一個(gè)電阻，即MP11、MP12、MP13、MP14、 以及電阻R3，其中MP11、MP13源極相連作為電源輸入端，共同連接到Vdd電源，MP12源極與 MP11漏極連接，且MP11、MP 12的柵極相連后與CTAT產(chǎn)生電路的輸出端口連接，MP14源極與 MP13漏極連接，且MP13、MP14的柵極相連后與PTAT產(chǎn)生電路的輸出端口連接，MP12、MP14 的漏極相連后作為第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的輸出VKEF1，同時(shí)通過(guò)電阻R3與Vss接地。所述第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路包括8個(gè)MOS管和一個(gè)電阻，即MP15、MP16、MP17、MP18、 MN6、麗7、MN8、MN9、以及電阻R4，其中MP15、MP17源極相連作為電源輸入端，共同連接到Vdd 電源，MP16源極連接MP15漏極，MP15、MP16的柵極相連后與PTAT產(chǎn)生電路的輸出端口連 接，MP18源極連接MP17漏極，MP17、MP18的柵極相連后與CTAT產(chǎn)生電路的輸出端口連接， MP16、MP18的漏極相連后分別與MN6的漏極、MN6的柵極、麗7的柵極連接，MN9的漏極與 麗7的源極連接，MN6的源極分別與MN8的漏極、MN8的柵極、MN9的柵極連接，并且同時(shí)與 第三關(guān)斷控制電路連接，MN8的源極與MN9的源極同時(shí)與Vss接地，MN7的漏極作為第二基 準(zhǔn)產(chǎn)生電路的輸出VKEF2，同時(shí)通過(guò)電阻R4與Vdd電源連接。所述的第一關(guān)斷控制電路包括一個(gè)MOS管，即MP19，MP19的源極與Vdd電源連接， MP19的柵極與PD信號(hào)連接，麗19的漏極作為第一關(guān)斷控制電路的輸出端口分別與啟動(dòng)電 路、PTAT產(chǎn)生電路連接。所述的第二關(guān)斷控制電路包括一個(gè)MOS管，即MP20，MP20的源極與Vdd電源連接， MP20的柵極與PD信號(hào)連接，MP20的漏極作為第二關(guān)斷控制電路的輸出端口分別與CTAT產(chǎn)
生電路、第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路連接。所述的第三關(guān)斷控制電路包括一個(gè)MOS管，即麗10，麗10的源極與Vss接地，麗10 的柵極與PDN信號(hào)連接，MNlO的漏極作為第三關(guān)斷控制電路的輸出端口與第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電 路連接。啟動(dòng)電路的輸出連接到PTAT產(chǎn)生電路和CTAT產(chǎn)生電路的輸入端，在電源上電的 時(shí)候能讓PTAT產(chǎn)生電路和CTAT產(chǎn)生電路順利的工作，PTAT產(chǎn)生電路和CTAT產(chǎn)生電路的 輸出端連接到第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路和第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的輸入端，第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路和第二 基準(zhǔn)產(chǎn)生電路利用PTAT產(chǎn)生電路和CTAT產(chǎn)生電路輸入的電流產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓輸出，第一關(guān) 斷控制電路的輸出端與PTAT產(chǎn)生電路和CTAT產(chǎn)生電路連接，第二關(guān)斷控制電路的輸出端 分別與CTAT產(chǎn)生電路、第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路連接，第三關(guān)斷控制電路的 輸出端與第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路連接，通過(guò)第一關(guān)斷控制電路、第二關(guān)斷控制電路、第三關(guān)斷控 制電路上連接的外加信號(hào)PD和PDN控制整個(gè)電路的開(kāi)通和關(guān)斷，第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路、第二 基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的兩個(gè)輸出端分別輸出兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片需要的兩個(gè)基準(zhǔn)Vkefi和Vkef2，且 iii 足 VEEF1+VEEF2=VDDo工作原理如下MP1、MP2、麗1組成啟動(dòng)電路，在電源上電的瞬間，MP1給麗1充電，將MP2柵極拉低，通 過(guò)MP2給偏置結(jié)構(gòu)即PTAT產(chǎn)生電路2灌電流，使偏置電路脫離簡(jiǎn)并點(diǎn)。
與帶隙基準(zhǔn)類似，工作在亞閾值區(qū)的COMS電壓基準(zhǔn)源也是基于與溫度成正比 (PTAT)和反比(CTAT)電壓或電流相補(bǔ)償?shù)脑?。與帶隙基準(zhǔn)不同，PTAT和CTAT來(lái)源于偏 置在亞閾值區(qū)MOS管的Vgs和Δ Vgs。工作在亞閾值區(qū)的MOS管Ilis-Ves特性由以下公式描 述
權(quán)利要求
1.一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，其特征在于包括依次連接在Vdd電 源和Vss接地之間的啟動(dòng)電路(1)、PTAT產(chǎn)生電路(2 )、CTAT產(chǎn)生電路(3 )、第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電 路(4 )、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(5 )，所述的PTAT產(chǎn)生電路(2 )還分別與第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(4 )、 第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(5)連接，所述的CTAT產(chǎn)生電路(3)還與第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(5)連接，還 包括分別與啟動(dòng)電路(1)、PTAT產(chǎn)生電路(2)連接的第一關(guān)斷控制電路(7)，分別與CTAT產(chǎn) 生電路(3)、第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(4)、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(5)連接的第二關(guān)斷控制電路(8)， 在所述第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(5 )上連接有第三關(guān)斷控制電路(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，其特征在于 所述的啟動(dòng)電路(1)包括三個(gè)MOS管，即MP1、MP2、麗1，其中MPl的源極連接到Vdd電源， MPl柵極和漏極連接后再連接到MP2的柵極，MP2的柵極連接到麗1的柵極，麗1的源極和 漏極都連接到Vss接地，MP2的源極和漏極均與PTAT產(chǎn)生電路(2)連接，同時(shí)，MP2的源極與 第一關(guān)斷控制電路(7)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，其特征在于 所述PTAT產(chǎn)生電路(2)包括6個(gè)MOS管和1個(gè)電阻，即:MP3、MP4、MP5、MP6、MN2、MN3、以 及電阻R1，其中MP3、MP4源極相連作為電源輸入端，共同連接到Vdd電源，MP5源極連接MP3 漏極，MP6源極連接MP4漏極，MP3、MP4、MP5、MP6的柵極相連后與第一關(guān)斷控制電路(7)連 接，麗2管柵極和漏極相連后與MP5的漏極連接，麗3的漏極同時(shí)與MP6的漏極、柵極相連， 麗2、麗3的柵極相連，麗3的源極和電阻Rl連接后，與麗2的源極共連接到Vss接地，MP6的 柵極和漏極相連后作為PTAT產(chǎn)生電路(2)的輸出端口分別與CTAT產(chǎn)生電路(3)、第一基準(zhǔn) 產(chǎn)生電路(4)、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(5)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，其特征在于 所述CTAT產(chǎn)生電路(3)包括6個(gè)MOS管和1個(gè)電阻，即MP7、MP8、MP9、MP10、MN4、MN5、以 及電阻R2，其中MP7、MP9的源極相連作為電源輸入端，共同連接到Vdd電源，MP8源極與MP7 漏極相連，MPlO源極與MP9漏極相連，MP7、MP8的柵極相連后作為CTAT產(chǎn)生電路(3)的輸 入口與PTAT產(chǎn)生電路(2)的輸出端口連接，MP9的柵極、MPlO的柵極、MPlO的漏極相連后 作為CTAT產(chǎn)生電路(3)的輸出端口，該輸出端口與第二關(guān)斷控制電路(8)的輸出連接后分 別與第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(4)、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(5)連接，MP8的漏極分別與麗5的管柵極、 MN4的漏極連接，MPlO的漏極連接到麗5的漏極，麗5的源極與MN4的柵極連接后通過(guò)電阻 R2連接到Vss接地，MN4的源極連接到Vss接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，其特征在于 所述第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(4)包括4個(gè)MOS管和一個(gè)電阻，即MP11、MP12、MP13、MP14、以及 電阻R3，其中MP11、MP13源極相連作為電源輸入端，共同連接到Vdd電源，MP12源極與MPll 漏極連接，且MP11、MP12的柵極相連后與CTAT產(chǎn)生電路(3)的輸出端口連接，MP14源極與 MP13漏極連接，且MP13、MP14的柵極相連后與PTAT產(chǎn)生電路(2)的輸出端口連接，MP12、 MP14的漏極相連后作為第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(4)的輸出VKEF1，同時(shí)通過(guò)電阻R3與Vss接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，其特征在于 所述第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(5)包括8個(gè)MOS管和一個(gè)電阻，即MP15、MP16、MP17、MP18、MN6、 麗7、MN8、MN9、以及電阻R4，其中MP15、MP17源極相連作為電源輸入端，共同連接到Vdd電 源，MP16源極連接MP15漏極，MP15、MP16的柵極相連后與PTAT產(chǎn)生電路(2)的輸出端口連接，MP18源極連接MP17漏極，MP17、MP18的柵極相連后與CTAT產(chǎn)生電路(3)的輸出端口連 接，MP16、MP18的漏極相連后分別與MN6的漏極、MN6的柵極、麗7的柵極連接，MN9的漏極 與麗7的源極連接，MN6的源極分別與MN8的漏極、MN8的柵極、MN9的柵極連接，并且同時(shí) 與第三關(guān)斷控制電路連接，MN8的源極與MN9的源極同時(shí)與Vss接地，麗7的漏極作為第二 基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(5)的輸出VKEF2，同時(shí)通過(guò)電阻R4與Vdd電源連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，其特征在于 所述的第一關(guān)斷控制電路(7)包括一個(gè)MOS管，S卩MP19，MP19的源極與Vdd電源連接，MP19 的柵極與PD信號(hào)連接，麗19的漏極作為第一關(guān)斷控制電路(7)的輸出端口分別與啟動(dòng)電路 (1)、PTAT產(chǎn)生電路(2)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，其特征在于 所述的第二關(guān)斷控制電路(8)包括一個(gè)MOS管，S卩MP20，MP20的源極與Vdd電源連接，MP20 的柵極與PD信號(hào)連接，MP20的漏極作為第二關(guān)斷控制電路(8)的輸出端口分別與CTAT產(chǎn) 生電路(3)、第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(4)、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路(5)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，其特征在于 所述的第三關(guān)斷控制電路(6)包括一個(gè)MOS管即麗10，麗10的源極與Vss接地，麗10的柵 極與PDN信號(hào)連接，MNlO的漏極作為第三關(guān)斷控制電路(6)的輸出端口與第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電 路(5)連接。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種適用于兩節(jié)鋰電池保護(hù)芯片CMOS基準(zhǔn)源，包括啟動(dòng)電路、PTAT產(chǎn)生電路、CTAT產(chǎn)生電路、第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路、第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路、以及三個(gè)關(guān)斷控制電路。本發(fā)明只包含NMOS管,PMOS管和電阻，沒(méi)有三極管，電路結(jié)構(gòu)和制備工藝都相對(duì)簡(jiǎn)單；第一基準(zhǔn)產(chǎn)生電路和第二基準(zhǔn)產(chǎn)生電路輸出的基準(zhǔn)用于分別保護(hù)芯片比較器關(guān)于過(guò)充電，過(guò)放電，過(guò)電流的保護(hù)基準(zhǔn)，其溫度系數(shù)低、功耗低；適用于CMOS工藝實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G05F1/56GK102117088SQ20111002678
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者宋勇, 楊躍, 林秀龍 申請(qǐng)人:成都瑞芯電子有限公司