CN115133629A - 充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路 - Google Patents

充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路。充电控制电路用于控制充电开关管，充电控制电路包括第一开关组件和第二开关组件。第一开关组件基于充电使能信号处于第一工作状态并驱动充电开关管导通，第二开关组件基于充电使能信号和第一开关组件的状态信号处于第一工作状态并驱动充电开关管关断；所述输入电压信号大于所述电池电压信号。本发明的充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路能够自适应不同的输入电压以控制充电开关管的通断，且可以在线改变输入电压而不用改变电路结构，同时采用电流比较和电压钳位来控制充电开关管的关断，实现关断速度可调，消耗电流较小，能够有效延长锂电池的使用寿命。

Description

充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，具体但不限于涉及一种充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路。
背景技术
锂电池管理驱动方案分为高边驱动和低边驱动，高边驱动由于与外部控制器MCU共地，可以减少隔离器件，越来越受欢迎。高边驱动需要一个高于电池电压BAT的电压信号CP用于驱动外部高压NMOS（CFET/DFET），如图1所示，其中CHG_DRV高边驱动模块用于控制充电管CFET的通断。当要导通时，CHG拉高到CP电压；当要关断时，CHG拉低到BAT电压。如图2所示为目前的高压逻辑控制方案，采用ON_Control和OFF_Control两部分电流对开关的栅极进行充放电，所有开关管MNx为与衬底隔离的NMOS器件，开关管M0为需驱动的高边N型MOS开关，开关管M1为普通高压NMOS，输入电压VHIGH为驱动电源。其中NMOS器件MN0~MN3提供了偏置电路，开关管M1为源随器限制M0的栅极充电电压，实现高边驱动以及可控压摆率的功能。
现有技术方案提供的N型MOS的驱动电压受限于MN0~MN3偏置电路与M1所形成的VGS环路，驱动M0管的电压固定不可变（驱动M0管的电压为VGS_MN0+ VGS_MN1+ VGS_MN2+VGS_MN3- VGS_M1），未能充分利用电源电压（即图2中的VHIGH-Source）。在开关管M0需要不同驱动电压时需要改变电路结构，如在MN1至MN3之间叠加更多的二极管连接形式的NMOS来实现。此外，该结构需要消耗较多电流。
有鉴于此，需要提供一种新的结构或控制方法，以期解决上述至少部分问题。
发明内容
针对现有技术中的一个或多个问题，本发明提出了一种充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路，能够自适应不同的输入电压以控制充电开关管的通断，且可以在线改变输入电压而不用改变电路结构，同时采用电流比较和电压钳位来控制充电开关管的关断，实现关断速度可调，消耗电流较小，能够有效延长锂电池的使用寿命。
实现本发明目的的技术解决方案为：
根据本发明的一个方面，公开了一种充电控制电路，用于控制充电开关管，所述充电控制电路包括：
第一开关组件，第一端接入输入电压信号，第二端接入充电使能信号，第三端与第二开关组件的第一端、充电开关管耦接，第一开关组件基于充电使能信号处于第一工作状态并驱动充电开关管导通；
第二开关组件，第一端与充电开关管耦接，第二端接入电池电压信号，第三端接入第一开关组件的内部电位端，第二开关组件基于充电使能信号和第一开关组件提供的内部电位信号处于第一工作状态并驱动充电开关管关断；所述输入电压信号大于所述电池电压信号。
作为本发明的一实施方式，所述第一开关组件和/或第二开关组件采用背靠背MOS管设计。
作为本发明的一实施方式，所述第一开关组件包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管的漏极接入所述输入电压信号，第一MOS管的栅极与第二MOS管的栅极均接入充电使能信号，第一MOS管的源极与第二MOS管的源极相连形成公共源端并作为内部电位端与第二开关组件的第三端耦接，第二MOS管的漏极与第二开关组件的第一端、充电开关管耦接。
作为本发明的一实施方式，所述第二开关组件包括第三MOS管和第四MOS管，第三MOS管的漏极与第一开关组件的第三端、充电开关管耦接，第三MOS管的源极与第四MOS管的源极相连，第三MOS管的栅极与第四MOS管的栅极相连形成公共栅极并与第一开关组件的公共源端耦接，第四MOS管的漏极接入电池电压信号。
作为本发明的一实施方式，所述充电控制电路还包括第一电流源和第三电流源，其中：
第一电流源耦接在第二开关组件的公共栅极与第一开关组件的公共源端之间，且第二开关组件的公共栅极通过第五MOS管接地，所述第五MOS管的源极接地，漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，栅极通过反相器接入充电使能信号；
第三电流源耦接在第四MOS管的漏极与地之间。
作为本发明的一实施方式，所述第三电流源通过第六MOS管与第四MOS管耦接，其中，第六MOS管的源极与第三电流源的第一端耦接，漏极与第四MOS管的漏极耦接，栅极耦接内部电压源。
作为本发明的一实施方式，所述充电控制电路还包括第一电流源和第二电阻，其中：
第一电流源耦接在第二开关组件的公共栅极与第一开关组件的公共源端之间，且第二开关组件的公共栅极通过第五MOS管接地，所述第五MOS管的源极接地，漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，栅极通过反相器接入充电使能信号；
第二电阻耦接在第四MOS管的漏极与地之间。
作为本发明的一实施方式，所述第二电阻通过第六MOS管与第四MOS管耦接，其中，第六MOS管的源极与第二电阻的第一端耦接，漏极与第四MOS管的漏极耦接，栅极耦接内部电压源。
作为本发明的一实施方式，所述充电控制电路还包括第二电流源，第二电流源耦接在第五MOS管与地之间，所述第五MOS管的源极与第二电流源的第一端耦接。
作为本发明的一实施方式，所述第二电流源的电流远大于所述第一电流源的电流。
作为本发明的一实施方式，所述充电控制电路还包括钳位电路，其中，钳位电路的第一端与第四MOS管的漏极耦接，钳位电路的第二端与第六MOS管的漏极耦接，钳位电流的第三端、第四端分别耦接第七MOS管、第八MOS管的栅极，第七MOS管的源极与第八MOS管的源极相连，第七MOS管的漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，第八MOS管的漏极与第五MOS管的漏极耦接。
作为本发明的一实施方式，所述钳位电路包括若干个PMOS管，每个PMOS管的栅极和漏极相连，相邻PMOS管的源极和漏极相连；首端的PMOS管的栅极与第七MOS管的栅极耦接，源极与第二开关组件的第二端耦接；末端的PMOS管的栅极与第八MOS管的栅极耦接，漏极与第六MOS管的漏极耦接。
作为本发明的一实施方式，所述钳位电路包括若干个NMOS管，每个NMOS管的栅极和漏极相连，相邻NMOS管的源极和漏极相连；首端的NMOS管的源极与第四MOS管的漏极耦接，源极与第七MOS管的栅极耦接；末端的NMOS管的源极与第八MOS管的栅极、第六MOS管的漏极均耦接。
作为本发明的一实施方式，所述充电控制电路还包括电平转换模块，第一开关组件的第二端通过电平转换模块接入充电使能信号。
作为本发明的一实施方式，所述充电控制电路还包括第一电阻，第一开关组件的第三端、第二开关组件的第一端均通过第一电阻与充电开关管耦接。
根据本发明的另一个方面，公开了一种锂电池高边驱动电路，包括充电开关管、以及上述的充电控制电路，充电控制电路的输入端接入输入电压信号和充电使能信号，输出端与充电开关管耦接。
作为本发明的一实施方式，所述充电开关管为高压晶体管。
根据本发明的又一个方面，公开了一种充电控制方法，用于控制充电开关管，所述充电控制方法包括：
获取充电使能信号、输入电压信号和电池电压信号；
根据充电使能信号的第一状态，控制第一开关组件处于第一工作状态，使充电控制电压和第二开关组件的控制电压提升至与输入电压信号相等，则外部充电开关管开启，同时第二开关组件处于第二工作状态；
根据充电使能信号的第二状态，控制第一开关组件处于第二工作状态，并通过电流比较的方式将第二开关组件的控制电压降低，则第二开关组件处于第一工作状态，使充电控制电压降低至与电池电压信号相等，则外部充电开关管关断。
作为本发明的一实施方式，当充电使能信号处于第二状态时，通过钳位电路钳位第二开关组件的控制电压，将第二开关组件始终保持在第一工作状态。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明提出了一种充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路，该充电控制电路能够自适应不同的输入电压以控制充电开关管的通断，且可以在线改变输入电压而不用改变电路结构。同时采用电流比较和电压钳位来控制充电开关管的关断，实现关断速度可调，消耗电流较小，能够有效延长锂电池的使用寿命。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，与说明描述一起用于解释本发明的实施例，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了现有技术的锂电池高边驱动应用的电路示意图。
图2示出了现有技术的高压逻辑控制方案。
图3示出了本发明一实施例的充电控制电路的电路结构示意图。
图4示出了本发明另一实施例的充电控制电路的电路结构示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。不同实施例的组合、不同实施例中的一些技术特征进行相互替换，相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。
说明书中的“耦接”或“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。间接连接为通过中间媒介进行的连接，如通过电传导媒介如导体的连接，其中电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容，也可通过说明书中实施例所描述的中间电路或部件的连接；间接连接还可包括可实现相同或相似功能的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、信号放大电路、跟随电路等电路或部件的连接。“多个”或“多”表示两个或两个以上。
本发明一实施例公开了一种充电控制电路，如图3所示，充电控制电路用于控制充电开关管CFET，充电开关管CFET的第一端耦接充电控制电路，充电开关管CFET的第二端耦接锂电池，即充电开关管CFET设置在充电控制电路之外，充电控制电路通过控制充电开关管CFET对锂电池充电。
如图3所示的实施例中，所述充电控制电路包括第一开关组件101和第二开关组件102，其中，第一开关组件101的第一端接入输入电压信号CP，第一开关组件101的第二端接入充电使能信号CHG_EN，第一开关组件101的第三端与第二开关组件102的第一端、充电开关管耦接。即第一开关组件101基于充电使能信号CHG_EN处于第一工作状态调整驱动控制信号CHG并驱动充电开关管导通。优选的，所述输入电压信号CP为在线可变电压。所述输入电压信号CP可由电荷泵提供。在一实施例中，通过充电使能信号CHG_EN使第一开关组件101导通并将驱动充电开关管CFET的驱动控制信号CHG调整至与输入电压信号CP相等，再基于此时的驱动控制信号CHG驱动外部的充电开关管CFET导通。第二开关组件102的第一端与充电开关管耦接，第二开关组件102的第二端接入电池电压信号BAT，第二开关组件102的第三端接入第一开关组件101的内部电位端。即第二开关组件102基于充电使能信号CHG_EN和第一开关组件101的内部电位VH1处于第一工作状态调整驱动控制信号CHG并驱动充电开关管关断。优选的，所述输入电压信号CP大于所述电池电压信号BAT，例如，输入电压信号CP为电池电压信号BAT+5V或者电池电压信号BAT+11V。在一实施例中，通过第一开关组件101的内部电位VH1使第二开关组件102导通并将驱动充电开关管CFET的驱动控制信号CHG调整至与电池电压信号BAT相等，再基于此时的驱动控制信号CHG驱动外部的充电开关管CFET关断。
在优选的一实施例中，所述第一开关组件101采用背靠背MOS管设计，以防止ESD击穿。优选的，所述第一开关组件101包括第一MOS管PM0和第二MOS管PM1。第一MOS管PM0的漏极接入所述输入电压信号CP，第一MOS管PM0的栅极与第二MOS管PM1的栅极均接入充电使能信号CHG_EN，第一MOS管PM0的源极与第二MOS管PM1的源极相连形成公共源端并作为内部电位端与第二开关组件102的第三端耦接，第二MOS管PM1的漏极与第二开关组件102的第一端、充电开关管耦接。进一步优选，所述第一MOS管PM0和第二MOS管PM1均为PMOS管。在一实施例中，通过充电使能信号CHG_EN使第一MOS管PM0和第二MOS管PM1导通，此时驱动控制信号CHG与输入电压信号CP相等，则充电开关管CFET导通。
在优选的另一实施例中，所述第二开关组件102采用背靠背结构MOS管设计，以防止ESD击穿。优选的，所述第二开关组件102包括第三MOS管PM2和第四MOS管PM3。第三MOS管PM2的漏极与第一开关组件101的第三端、充电开关管耦接，第三MOS管PM2的源极与第四MOS管PM3的源极相连，第三MOS管PM2的栅极与第四MOS管PM3的栅极相连形成公共栅极并与第一开关组件101的公共源端耦接，用于获取第一开关组件的内部电位VH1，第四MOS管PM3的漏极接入电池电压信号BAT。进一步优选，所述第三MOS管PM2和第四MOS管PM3均为PMOS管。在一实施例中，第一开关组件101的内部电位VH1使第三MOS管PM2和第四MOS管PM3导通，此时驱动控制信号CHG与电池电压信号BAT相等，则充电开关管CFET关断。
在本发明的一实施例中，如图3所示，所述充电控制电路包括第一MOS管PM0、第二MOS管PM1、第三MOS管PM2、第四MOS管PM3、第一电流源I1和第三电流源I3。第一MOS管PM0的漏极接入所述输入电压信号CP，第一MOS管PM0的栅极与第二MOS管PM1的栅极均接入充电使能信号CHG_EN，第一MOS管PM0的源极与第二MOS管PM1的源极相连形成公共源端并作为内部电位端与第三MOS管PM2的栅极、第四MOS管PM3的栅极耦接，第二MOS管PM1的漏极与第三MOS管PM2的漏极、充电开关管CFET耦接；第三MOS管PM2的漏极与第二MOS管PM1的漏极、充电开关管CFET耦接，第三MOS管PM2的源极与第四MOS管PM3的源极相连，第三MOS管PM2的栅极与第四MOS管PM3的栅极相连形成公共栅极并与第一MOS管PM0和第二MOS管PM1的公共源极耦接，第四MOS管PM3的漏极接入电池电压信号BAT。第一电流源I1耦接在第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极与第一MOS管PM0和第二MOS管PM1的公共源端之间，且第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极通过第五MOS管NM2接地，所述第五MOS管NM2的源极接地，漏极与第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极耦接，栅极通过反相器接入充电使能信号CHG_EN；第三电流源I3耦接在第四MOS管PM3的漏极与地之间。由此可知，第五MOS管NM2强下拉开关与第一电流源I1上拉电流进行比较，从而使得第三MOS管PM2与第四MOS管PM3公共栅极的电压VG2_CHG被拉低。进一步的优选，第三电流源I3通过第六MOS管NM3与第四MOS管PM3耦接，其中，第六MOS管NM3的源极与第三电流源I3的第一端耦接，漏极与第四MOS管PM3的漏极耦接，栅极耦接内部电压源AVDD，则第六MOS管NM3恒定导通。在优选的一实施例中，所述充电控制电路还包括第二电流源I2，第二电流源I2耦接在第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极与地之间。优选的，所述第二电流源I2的电流远大于所述第一电流源I1的电流。由此可知，第二电流源I2电流与第一电流源I1电流进行比较，从而使得第三MOS管PM2与第四MOS管PM3公共栅极的电压VG2_CHG被拉低。
在本发明的另一实施例中，如图4所示，所述充电控制电路包括第一MOS管PM0、第二MOS管PM1、第三MOS管PM2、第四MOS管PM3、第一电流源I1和第二电阻R0。第一MOS管PM0的漏极接入所述输入电压信号CP，第一MOS管PM0的栅极与第二MOS管PM1的栅极均接入充电使能信号CHG_EN，第一MOS管PM0的源极与第二MOS管PM1的源极相连形成公共源端并作为内部电位端与第三MOS管PM2的栅极、第四MOS管PM3的栅极耦接，第二MOS管PM1的漏极与第三MOS管PM2的漏极、充电开关管CFET耦接；第三MOS管PM2的漏极与第二MOS管PM1的漏极、充电开关管CFET耦接，第三MOS管PM2的源极与第四MOS管PM3的源极相连，第三MOS管PM2的栅极与第四MOS管PM3的栅极相连形成公共栅极并与第一MOS管PM0和第二MOS管PM1的公共源极耦接，第四MOS管PM3的漏极接入电池电压信号BAT。第一电流源I1耦接在第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极与第一MOS管PM0和第二MOS管PM1的公共源端之间，且第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极通过第五MOS管NM2接地，所述第五MOS管NM2的源极接地，漏极与第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极耦接，栅极通过反相器接入充电使能信号CHG_EN；第二电阻R0耦接在第四MOS管PM3的漏极与地之间。由此可知，第五MOS管NM2强下拉开关与第一电流源I1上拉电流进行比较，从而使得第三MOS管PM2与第四MOS管PM3公共栅极的电压VG2_CHG被拉低。进一步的优选，第二电阻R0通过第六MOS管NM3与第四MOS管PM3耦接，其中，第六MOS管NM3的源极与第二电阻R0的第一端耦接，漏极与第四MOS管PM3的漏极耦接，栅极耦接内部电压源AVDD，则第六MOS管NM3恒定导通，此时流过第六MOS管NM3的电流为：（AVDD-VGS_NM3）/R0。在优选的一实施例中，所述充电控制电路还包括第二电流源I2，第二电流源I2耦接在第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极与地之间。优选的，所述第二电流源I2的电流远大于所述第一电流源I1的电流。由此可知，第二电流源I2电流与第一电流源I1电流进行比较，从而使得第三MOS管PM2与第四MOS管PM3公共栅极的电压VG2_CHG被拉低。
具体的，当第一开关组件101的驱动控制信号VG1_CHG为逻辑低时，使第一MOS管PM0、第二MOS管PM1导通并将驱动控制信号CHG和第二开关组件102的驱动控制信号VG2_CHG调整至与输入电压信号CP相等，即：CHG=CP，VG2_CHG=CP，则外部的充电开关管CFET导通、第三MOS管PM2和第四MOS管PM3关断。此时第一电流源I1、第三电流源I3消耗电流，第二电流源I2断开。当第一开关组件101的驱动控制信号VG1_CHG为逻辑高时，使第一MOS管PM0、第二MOS管PM1关断，由于第一MOS管PM0体二极管存在，第一开关组件101的内部电位VH1此时为：VH1=CP-Vbody_diode，第二开关组件102的驱动控制信号VG2_CHG则被下拉，此时第一电流源I1、第二电流源I2和第三电流源I3均导通。由于第二电流源I2的电流远大于第一电流源I1的电流，两电流比较使第二开关组件102的驱动控制信号VG2_CHG被拉低，并使第三MOS管PM2、第四MOS管PM3导通，此时驱动控制信号CHG调整至与电池电压信号BAT相等，则外部的充电开关管CFET关断。当电压VB被下拉到地后第二电流源I2断开，只有第一电流源I1、第三电流源I3消耗电流。
在本发明的再一实施例中，如图3所示，所述充电控制电路包括第一MOS管PM0、第二MOS管PM1、第三MOS管PM2、第四MOS管PM3、第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3和钳位电路103。第一MOS管PM0的漏极接入所述输入电压信号CP，第一MOS管PM0的栅极与第二MOS管PM1的栅极均接入充电使能信号CHG_EN，第一MOS管PM0的源极与第二MOS管PM1的源极相连形成公共源端并作为内部电位端与第三MOS管PM2的栅极、第四MOS管PM3的栅极耦接，第二MOS管PM1的漏极与第三MOS管PM2的漏极、充电开关管CFET耦接；第三MOS管PM2的漏极与第二MOS管PM1的漏极、充电开关管CFET耦接，第三MOS管PM2的源极与第四MOS管PM3的源极相连，第三MOS管PM2的栅极与第四MOS管PM3的栅极相连形成公共栅极并与第一MOS管PM0和第二MOS管PM1的公共源极耦接，第四MOS管PM3的漏极接入电池电压信号BAT并与钳位电路103的第一端耦接。钳位电路103的第二端通过第六MOS管NM3与第三电流源I3耦接，其中第六MOS管NM3的源极与第三电流源I3的第一端耦接，第六MOS管NM3的漏极与钳位电路103的第二端耦接，第六MOS管NM3的栅极耦接内部电压源AVDD，则第六MOS管NM3恒定导通。钳位电路103的第三端、第四端分别耦接第七MOS管、第八MOS管的栅极，第七MOS管的源极与第八MOS管的源极相连，第七MOS管的漏极与第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极耦接，第八MOS管的漏极与第五MOS管NM2的漏极耦接，第五MOS管NM2的源极与第二电流源I2的第一端耦接，第二电流源I2的第二端接地，第五MOS管NM2的栅极通过反相器接入充电使能信号CHG_EN。第一电流源I1耦接在第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极与第一MOS管PM0和第二MOS管PM1的公共源端之间，且第三MOS管PM2和第四MOS管PM3的公共栅极与第七MOS管NM1的漏极耦接。优选的，所述第二电流源的电流远大于所述第一电流源的电流。优选的，第三电流源I3可用第二电阻R0替代。再优选的，去掉第二电流源I2，第五MOS管NM2的源极直接接地。
在优选的一实施例中，如图3所示，所述钳位电路103包括若干个PMOS管PM4~PM7，PMOS管PM4~PM7各自的栅极和漏极相连，PM4的漏极与PM5的源极相连，PM5的漏极与PM6的源极相连，PM6的漏极与PM7的源极相连；首端的PMOS管PM4的栅极与第七MOS管NM1的栅极耦接，此时PMOS管PM4的栅极的电压记为Vclamp1，Vclamp1约为BAT-1.2V，PMOS管PM4的源极与第四MOS管的漏极及电池电压BAT耦接；末端的PMOS管PM7的栅极与第八MOS管的栅极耦接，PMOS管PM7的漏极与第六MOS管的漏极耦接，此时PMOS管PM7的栅极的电压记为Vclamp2，Vclamp2约为BAT-5.8V。
在优选的另一实施例中，如图4所示，所述钳位电路103包括若干个NMOS管NM4~NM7，NMOS管NM4~NM7各自的栅极和漏极相连，NM4的源极与NM5的漏极相连，NM5的源极与NM6的漏极相连，NM6的源极与NM7的漏极相连；首端的NMOS管NM4的漏极与第四MOS管PM3的漏极耦接，源极与第七MOS管NM1的栅极耦接；末端的NMOS管NM7的源极与第八MOS管PM8的栅极、第六MOS管NM3的漏极均耦接。
当第一开关组件101的驱动控制信号VG1_CHG为逻辑低时，使第一MOS管PM0、第二MOS管PM1导通并将驱动控制信号CHG和第二开关组件102的驱动控制信号VG2_CHG调整至与输入电压信号CP相等，则外部的充电开关管CFET导通、第三MOS管PM2、第四MOS管PM3关断。此时第一电流源I1、第三电流源I3消耗电流，第二电流源I2断开。当第一开关组件101的驱动控制信号VG1_CHG为逻辑高时，使第一MOS管PM0、第二MOS管PM1关断，此时第一电流源I1、第二电流源I2和第三电流源I3均导通。由于第二电流源I2的电流远大于第一电流源I1的电流，通过两电流比较使得第二开关组件102的驱动控制信号VG2_CHG被拉低到VM=Vclamp2+VSG_PM8。再通过钳位电路103和第七开关管NM1、第八开关管PM8组成的VGS环使第二开关组件102的驱动控制信号VG2_CHG钳位为比电池电压信号BAT低约3*Vsg，使第三MOS管PM2、第四MOS管PM3保证导通，此时驱动控制信号CHG调整至与电池电压信号BAT相等，则外部的充电开关管CFET关断。当电压VB被下拉到地后第二电流源I2断开，只有第一电流源I1、第三电流源I3消耗电流。
在一实施例中，充电控制电路还可以包括电平转换模块104，如图3所示，第一开关组件101的第二端通过电平转换模块104接入充电使能信号CHG_EN，即电平转换模块104的第一端耦接第一MOS管PM0的栅极和第二MOS管PM1的栅极，电平转换模块104的第二端接入充电使能信号CHG_EN。电平转换模块104用于产生电平位移及相应的钳位电压，实现充电使能信号CHG_EN从低向高的转换功能。当充电使能信号CHG_EN为高电平，则经电平转换模块104输出的第一开关组件101的驱动控制信号VG1_CHG为逻辑低；当充电使能信号CHG_EN为低电平，则经电平转换模块104输出的第一开关组件101的驱动控制信号VG1_CHG为逻辑高。
在一实施例中，充电控制电路还可以包括第一电阻（附图中未示出），第二MOS管PM1的漏极、第三MOS管PM2的漏极均通过第一电阻与充电开关管CFET耦接，充电控制电路生成的驱动控制信号CHG通过第一电阻输出，以实现限流以及调节寄生电感和寄生电容引起的震荡。
本发明另一实施例公开了一种锂电池高边驱动电路，包括充电开关管CFET、以及上述的充电控制电路，充电控制电路的输入端接入输入电压信号CP和充电使能信号CHG_EN，输出端与充电开关管耦接。
在一实施例中，所述充电开关管CFET为高压晶体管。
本发明又一实施例公开了一种充电控制方法，用于控制充电开关管，充电控制方法包括：
获得充电使能信号、输入电压信号和电池电压信号；
根据充电使能信号的第一状态，控制第一开关组件处于第一工作状态，使充电控制电压和第二开关组件的控制电压提升至与输入电压信号相等，则外部充电开关管开启，同时第二开关组件处于第二工作状态；
根据充电使能信号的第二状态，控制第一开关组件处于第二工作状态，并通过电流比较的方法将第二开关组件的控制电压降低，则第二开关组件处于第一工作状态，使充电控制电压降低至与电池电压信号相等，则外部充电开关管关断。
在一实施例中，当充电使能信号处于第二状态时，通过钳位电路钳位第二开关组件的控制电压，将第二开关组件始终保持在第一工作状态。
本领域技术人员应当知道，说明书或附图所涉逻辑控制中的“高电平”与“低电平”、“置位”与“复位”、“与门”与“或门”、“同相输入端”与“反相输入端”等逻辑控制可相互调换或改变，通过调节后续逻辑控制而实现与上述实施例相同的功能或目的。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。说明书中所涉及的效果或优点等相关描述可因具体条件参数的不确定或其它因素影响而可能在实际实验例中不能体现，效果或优点等相关描述不用于对发明范围进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (19)

1.一种充电控制电路，用于控制充电开关管，其特征在于，所述充电控制电路包括：
第一开关组件，第一端接入输入电压信号，第二端接入充电使能信号，第三端与第二开关组件的第一端、充电开关管耦接，第一开关组件基于充电使能信号处于第一工作状态并驱动充电开关管导通；
第二开关组件，第一端与充电开关管耦接，第二端接入电池电压信号，第三端接入第一开关组件的内部电位端，第二开关组件基于充电使能信号和第一开关组件提供的内部电位信号处于第一工作状态并驱动充电开关管关断；所述输入电压信号大于所述电池电压信号。
2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述第一开关组件和/或第二开关组件采用背靠背MOS管设计。
3.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述第一开关组件包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管的漏极接入所述输入电压信号，第一MOS管的栅极与第二MOS管的栅极均接入充电使能信号，第一MOS管的源极与第二MOS管的源极相连形成公共源端并作为内部电位端与第二开关组件的第三端耦接，第二MOS管的漏极与第二开关组件的第一端、充电开关管耦接。
4.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，所述第二开关组件包括第三MOS管和第四MOS管，第三MOS管的漏极与第一开关组件的第三端、充电开关管耦接，第三MOS管的源极与第四MOS管的源极相连，第三MOS管的栅极与第四MOS管的栅极相连形成公共栅极并与第一开关组件的公共源端耦接，第四MOS管的漏极接入电池电压信号。
5.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括第一电流源和第三电流源，其中：
第一电流源耦接在第二开关组件的公共栅极与第一开关组件的公共源端之间，且第二开关组件的公共栅极通过第五MOS管接地，所述第五MOS管的源极接地，漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，栅极通过反相器接入充电使能信号；
第三电流源耦接在第四MOS管的漏极与地之间。
6.根据权利要求5所述的充电控制电路，其特征在于，所述第三电流源通过第六MOS管与第四MOS管耦接，其中，第六MOS管的源极与第三电流源的第一端耦接，漏极与第四MOS管的漏极耦接，栅极耦接内部电压源。
7.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括第一电流源和第二电阻，其中：
第一电流源耦接在第二开关组件的公共栅极与第一开关组件的公共源端之间，且第二开关组件的公共栅极通过第五MOS管接地，所述第五MOS管的源极接地，漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，栅极通过反相器接入充电使能信号；
第二电阻耦接在第四MOS管的漏极与地之间。
8.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，所述第二电阻通过第六MOS管与第四MOS管耦接，其中，第六MOS管的源极与第二电阻的第一端耦接，漏极与第四MOS管的漏极耦接，栅极耦接内部电压源。
9.根据权利要求5-8任一所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括第二电流源，第二电流源耦接在第五MOS管与地之间，所述第五MOS管的源极与第二电流源的第一端耦接。
10.根据权利要求9所述的充电控制电路，其特征在于，所述第二电流源的电流远大于所述第一电流源的电流。
11.根据权利要求9所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括钳位电路，其中，钳位电路的第一端与第四MOS管的漏极耦接，钳位电路的第二端与第六MOS管的漏极耦接，钳位电流的第三端、第四端分别耦接第七MOS管、第八MOS管的栅极，第七MOS管的源极与第八MOS管的源极相连，第七MOS管的漏极与第二开关组件的公共栅极耦接，第八MOS管的漏极与第五MOS管的漏极耦接。
12.根据权利要求11所述的充电控制电路，其特征在于，所述钳位电路包括若干个PMOS管，每个PMOS管的栅极和漏极相连，相邻PMOS管的源极和漏极相连；首端的PMOS管的栅极与第七MOS管的栅极耦接，源极与第二开关组件的第二端耦接；末端的PMOS管的栅极与第八MOS管的栅极耦接，漏极与第六MOS管的漏极耦接。
13.根据权利要求11所述的充电控制电路，其特征在于，所述钳位电路包括若干个NMOS管，每个NMOS管的栅极和漏极相连，相邻NMOS管的源极和漏极相连；首端的NMOS管的源极与第四MOS管的漏极耦接，源极与第七MOS管的栅极耦接；末端的NMOS管的源极与第八MOS管的栅极、第六MOS管的漏极均耦接。
14.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括电平转换模块，第一开关组件的第二端通过电平转换模块接入充电使能信号。
15.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括第一电阻，第一开关组件的第三端、第二开关组件的第一端均通过第一电阻与充电开关管耦接。
16.一种锂电池高边驱动电路，其特征在于，包括充电开关管、以及如权利要求1-15任一所述的充电控制电路，充电控制电路的输入端接入输入电压信号和充电使能信号，输出端与充电开关管耦接。
17.根据权利要求16所述的锂电池高边驱动电路，其特征在于，所述充电开关管为高压晶体管。
18.一种充电控制方法，用于控制充电开关管，其特征在于，所述充电控制方法包括：
获取充电使能信号、输入电压信号和电池电压信号；
根据充电使能信号的第一状态，控制第一开关组件处于第一工作状态，使充电控制电压和第二开关组件的控制电压提升至与输入电压信号相等，则外部充电开关管开启，同时第二开关组件处于第二工作状态；
根据充电使能信号的第二状态，控制第一开关组件处于第二工作状态，并通过电流比较的方式将第二开关组件的控制电压降低，则第二开关组件处于第一工作状态，使充电控制电压降低至与电池电压信号相等，则外部充电开关管关断。
19.根据权利要求18所述的充电控制方法，其特征在于，当充电使能信号处于第二状态时，通过钳位电路钳位第二开关组件的控制电压，将第二开关组件始终保持在第一工作状态。
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