JP2000102182A - Overcharge/overdischarge preventive circuit for secondary battery - Google Patents

Overcharge/overdischarge preventive circuit for secondary battery

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JP2000102182A
JP2000102182A JP10274588A JP27458898A JP2000102182A JP 2000102182 A JP2000102182 A JP 2000102182A JP 10274588 A JP10274588 A JP 10274588A JP 27458898 A JP27458898 A JP 27458898A JP 2000102182 A JP2000102182 A JP 2000102182A
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JP
Japan
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secondary battery
voltage
mosfet
turned
switch
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JP10274588A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Sato
佐藤  裕
Akihiko Emori
昭彦 江守
Hideki Miyazaki
英樹 宮崎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an overcharge/overdischarge preventive circuit of a small loss for a secondary battery. SOLUTION: A secondary battery Bat is serially connected with a bidirectionally conducting field effect transistor Q1. The bidirectionally conducting field effect transistor Q is turned on and off by a control signal accommodating the voltage level of the secondary battery Bat to prevent the overcharge and overdischarge of the secondary battery Bat. A switch for allowing charging and discharging current to flow and cutting it off is constituted only of the bidirectionally conducting field effect transistor. Due to this structure, a loss can be reduced and the size can also be reduced more than the conventional battery.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は2次電池の過充電及
び過放電防止回路に関する。
The present invention relates to a circuit for preventing overcharge and overdischarge of a secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、2次電池を過充電や過放電状
態にすると特性の劣化をまねくため、これらを防止する
必要がある。特にリチウムイオン2次電池では過充電状
態になると発火や破裂の危険性があり安全上、過充電・
過放電防止機能は不可欠である。2次電池の過充電・過
放電防止対策としては電池電圧と充放電エネルギーの相
関関係を利用し、電池電圧が設定上限値以上になると充
電電流を遮断し、設定下限値以下になると放電電流を遮
断する方式が広く用いられている。
2. Description of the Related Art Generally, when a secondary battery is overcharged or overdischarged, its characteristics are deteriorated, and it is necessary to prevent such deterioration. In particular, lithium-ion rechargeable batteries may be ignited or exploded if overcharged.
An overdischarge prevention function is indispensable. As a measure to prevent overcharge and overdischarge of the secondary battery, the correlation between the battery voltage and the charge / discharge energy is used. When the battery voltage exceeds the set upper limit, the charge current is cut off. The blocking method is widely used.

【0003】図11は従来の過充電・過放電防止回路を
示す。2次電池BatにはMOSFETのスイッチMS1及び
MS2が直列に接続される。ダイオードD1及びD2は
それぞれスイッチMS1及びMS2に内蔵された素子で
ある。端子V+及び端子V−には充電回路あるいは負荷
が接続される。スイッチMS1及びMS2のゲートは電
池保護用ICに接続される。電池保護用ICは2次電池
Batの電圧を検出し、設定上限電圧以上であると過充
電と判断しスイッチMS2をオフする。これにより充電
電流は遮断されて過充電が防止される。また電池電圧が
設計下限値以下になると電池保護用ICは過放電と判断
し、スイッチMS1をオフする。これにより放電電流は
遮断されて過放電が防止される。
FIG. 11 shows a conventional overcharge / overdischarge prevention circuit. MOSFET switches MS1 and MS2 are connected in series to the secondary battery Bat. The diodes D1 and D2 are elements built in the switches MS1 and MS2, respectively. A charging circuit or a load is connected to the terminals V + and V-. The gates of the switches MS1 and MS2 are connected to a battery protection IC. The battery protection IC detects the voltage of the secondary battery Bat, and determines that the voltage is equal to or higher than the set upper limit voltage, determines that the battery is overcharged, and turns off the switch MS2. As a result, the charging current is cut off and overcharging is prevented. When the battery voltage falls below the design lower limit, the battery protection IC determines that the battery is overdischarged and turns off the switch MS1. As a result, the discharge current is cut off and overdischarge is prevented.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では充
放電電流は常に2個のスイッチMS1及びMS2を流れ
るため、これらのスイッチによる損失が問題となる。す
なわち充電時には電池に蓄えるエネルギー以外にこの2
つのスイッチで消費されるエネルギーを供給しなければ
ならず、また放電時には電池電力の1部が、この2つの
スイッチで浪費され、エネルギーの有効活用の妨げとな
るためである。したがって、保護回路の損失は出来る限
り小さくすることが必要である。またスイッチ素子2
個、ICを1個用いているため小型,低コスト化を図る
うえでも問題である。
In the above prior art, the charge / discharge current always flows through the two switches MS1 and MS2, so that the loss due to these switches becomes a problem. That is, besides the energy stored in the battery during charging,
This is because the energy consumed by the two switches must be supplied, and a part of the battery power is discharged by the two switches during discharging, which hinders the effective use of energy. Therefore, it is necessary to reduce the loss of the protection circuit as much as possible. Switch element 2
Since one IC and one IC are used, there is a problem in reducing the size and cost.

【0005】本発明の目的は、低損失かつ小型化が可能
な2次電池の過充電及び過放電防止回路を提供するもの
である。
An object of the present invention is to provide a circuit for preventing overcharge and overdischarge of a secondary battery which can be reduced in size and reduced in loss.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の2次電池の過充電・過放電防止回路は、2次電池に
双方向導通型MOSFETを直列に接続し、2次電池の電圧レ
ベルに応じた制御信号により、双方向導通型電界効果ト
ランジスタをオン,オフし2次電池の過充電・過放電を
防止するものである。
An overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to the present invention which solves the above-mentioned problems is provided by connecting a bidirectional conduction type MOSFET in series to the secondary battery and controlling the voltage of the secondary battery. The control signal according to the level turns on and off the bidirectional conductive field effect transistor to prevent overcharge and overdischarge of the secondary battery.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施例であ
る2次電池の過充電・過放電防止回路を示す。2次電池
Batの正極側に双方向に通電,遮断可能な4端子のデ
プレッション型NチャネルMOSFET Q1 を直列に接続す
る。端子V+及びV−には充電回路あるいは負荷が接続
され、充放電電流はこの端子を通して2次電池Batに
供給あるいは放出される。制御回路は2次電池Bat及
びMOSFET Q1 の電圧を検出し、その値に応じてスイッチ
M1,M2,M3のオン,オフを制御する。
FIG. 1 shows an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention. A four-terminal depletion-type N-channel MOSFET Q1 capable of conducting and shutting off bidirectionally is connected in series to the positive electrode side of the secondary battery Bat. A charging circuit or a load is connected to the terminals V + and V-, and a charging / discharging current is supplied to or discharged from the secondary battery Bat through these terminals. The control circuit detects the voltages of the secondary battery Bat and the MOSFET Q1, and controls on / off of the switches M1, M2, and M3 according to the values.

【0008】図2には本発明の第1の実施例で用いてい
るデプレッション型NチャネルMOSFET Q1 の断面構造図
を示す。ゲート電極Gの電位が負のしきい値電圧以上に
なるとドレイン電極Dとソース電極S間は双方向に通電
可能となり、ゲート電極Gの電位がしきい値電圧以下に
なるとドレイン電極Dとソース電極S間はオフ状態とな
る。
FIG. 2 is a sectional structural view of a depletion-type N-channel MOSFET Q1 used in the first embodiment of the present invention. When the potential of the gate electrode G is equal to or higher than the negative threshold voltage, bidirectional conduction is possible between the drain electrode D and the source electrode S. When the potential of the gate electrode G is equal to or lower than the threshold voltage, the drain electrode D and the source electrode During S, it is off.

【0009】まず過充電防止機能について説明する。充
電回路を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のド
レイン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは正の値と
なる。制御回路はVdsが正であることを検出し、スイ
ッチM1,M2をオフし、スイッチM3をオンする。こ
れによりMOSFET Q1 のゲート電極G−ソース電極S間に
は正の電圧Vdsが印加されMOSFET Q1 は通電状態とな
る。
First, the overcharge prevention function will be described. When the charging circuit is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a positive value. The control circuit detects that Vds is positive, turns off the switches M1 and M2, and turns on the switch M3. As a result, a positive voltage Vds is applied between the gate electrode G and the source electrode S of the MOSFET Q1, and the MOSFET Q1 is turned on.

【0010】2次電池が充電され電池電圧が設定上限値
に達すると制御回路はスイッチM1をオン、スイッチM
2,M3をオフする。するとMOSFET Q1 のゲート電極は
ソース電極Sより2次電池Batの電圧分だけ低電位に
なりMOSFET Q1 はオフ状態となる。その結果充電電流は
遮断され、2次電池Batが過充電されるのを防止す
る。
When the secondary battery is charged and the battery voltage reaches the set upper limit, the control circuit turns on the switch M1, and the switch M
2. Turn off M3. Then, the gate electrode of the MOSFET Q1 becomes lower in potential than the source electrode S by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the charging current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being overcharged.

【0011】充電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は低下す
る。この電圧低下により再度充電が開始されるのを防止
するため、充電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度放電されて電圧が設定した値以下になるまで、充
電禁止状態を保持すると良い。充電禁止状態において端
子V+,V−間に負荷が接続されると、Vdsは正から
負に切り替わる。制御回路はVdsが負の場合は放電
し、正の場合には充電電流を遮断するようにスイッチM
1〜M3を制御すればよい。
When the charging current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat decreases. In order to prevent the charging from being started again due to the voltage drop, after the charging is prohibited, the charging prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is discharged to some extent and the voltage becomes equal to or lower than the set value. . When a load is connected between the terminals V + and V- in the charging prohibited state, Vds switches from positive to negative. The control circuit switches M so as to discharge when Vds is negative and to cut off the charging current when Vds is positive.
What is necessary is just to control 1-M3.

【0012】上記説明では充電時にはスイッチM1,M
2をオフとし、スイッチM3をオンとした。しかしスイ
ッチM1をオフし、スイッチM2とM3の少なくとも一
方をオンすれば、同様に充電可能である。スイッチM2
をオンした場合、スイッチM3のオン,オフに関わら
ず、ゲート電極Gはソース電極Sと同電位となり、MOSF
ET Q1 は通電状態となるためである。
In the above description, the switches M1 and M
2 was turned off, and the switch M3 was turned on. However, if the switch M1 is turned off and at least one of the switches M2 and M3 is turned on, charging can be performed similarly. Switch M2
Is turned on, the gate electrode G has the same potential as the source electrode S regardless of the on / off state of the switch M3.
This is because ET Q1 is energized.

【0013】上で説明したように、スイッチM3をオ
ン、スイッチM2をオフとすれば、ゲート電極G−ソー
ス電極S間の電圧はVdsとなり正にバイアスされるた
め、低損失化の点で有利である。またスイッチM2,M
3をともにオンとした場合には、後で説明するように放
電も可能である。従って、充放電の切り替わりにおける
スイッチの切り替えが不要になる。さらに上で説明した
充電禁止時、及び後で述べる放電禁止時にはスイッチM
2,M3はともにオフであり、2つのスイッチは常に同
時にオンあるいはオフとなる。したがって、スイッチM
2,M3を独立して制御する必要がなく、制御回路の構
成を簡単に出来る。
As described above, when the switch M3 is turned on and the switch M2 is turned off, the voltage between the gate electrode G and the source electrode S becomes Vds and is positively biased, which is advantageous in terms of reducing loss. It is. Switches M2 and M
When both of them are turned on, discharge is possible as described later. Therefore, it is not necessary to switch the switch when switching between charging and discharging. Further, when charging is prohibited as described above, and when discharging is to be described later, the switch M
2 and M3 are both off, and the two switches are always on or off at the same time. Therefore, switch M
It is not necessary to independently control M2 and M3, and the configuration of the control circuit can be simplified.

【0014】次に過放電防止機能について説明する。負
荷を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のドレイ
ン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは負の値とな
る。制御回路はVdsが負であることを検出し、スイッ
チM1,M3をオフし、スイッチM2をオンする。これ
によりMOSFET Q1 のゲート電極Gはドレイン電極D間に
は正のバイアス−Vdsが印加されMOSFET Q1 は通電状
態となる。
Next, the overdischarge prevention function will be described. When a load is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a negative value. The control circuit detects that Vds is negative, turns off the switches M1 and M3, and turns on the switch M2. As a result, a positive bias -Vds is applied between the drain electrode D and the gate electrode G of the MOSFET Q1, and the MOSFET Q1 is turned on.

【0015】2次電池の放電が進み電池電圧が設定下限
値に達すると制御回路はスイッチM1をオン、スイッチ
M2,M3をオフする。するとMOSFET Q1 のゲート電極
はドレイン電極Dより2次電池Batの電圧分だけ低電
位になりMOSFET Q1 はオフ状態となる。その結果放電電
流は遮断され、2次電池Batが過放電されるのを防止
する。
When the discharge of the secondary battery proceeds and the battery voltage reaches the set lower limit, the control circuit turns on the switch M1 and turns off the switches M2 and M3. Then, the gate electrode of the MOSFET Q1 becomes lower than the drain electrode D by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the discharge current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being over-discharged.

【0016】放電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は上昇す
る。この電圧上昇により再度放電が開始されるのを防止
するため、放電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度充電されて電圧が設定した値以上になるまで放電
禁止状態を保持すると良い。放電禁止状態において端子
V+,V−間に充電回路が接続されるとVdsは負から
正に切り替わる。制御回路はVdsが正の場合は充電
し、負の場合には放電電流を遮断するようにスイッチM
1〜M3を制御すればよい。
When the discharge current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat increases. In order to prevent the discharge from being started again due to this voltage rise, after the discharge is prohibited, the discharge prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is charged to some extent and the voltage becomes equal to or higher than the set value. When a charging circuit is connected between the terminals V + and V- in the discharge prohibited state, Vds switches from negative to positive. The control circuit switches the switch M so as to charge when Vds is positive, and to cut off the discharge current when Vds is negative.
What is necessary is just to control 1-M3.

【0017】上記説明では放電時にはスイッチM1,M
3をオフし、スイッチM2をオンするとした。しかしス
イッチM1をオフし、スイッチM2とM3の少なくとも
一方をオンすれば同様に放電可能である。スイッチM3
をオンとした場合、スイッチM2のオン,オフに関わら
ず、ゲート電極Gはドレイン電極Dと同電位となり、MO
SFET Q1 は通電状態となるからである。上で説明したよ
うに、スイッチM2をオン、スイッチM3をオフとすれ
ば、ゲート電極G−ドレイン電極D間の電圧は−Vds
となり正にバイアスされるため、低損失化の点で有利で
ある。またスイッチM2,M3をともにオンとした場合
には前に述べたように、充放電の切り替わり時にスイッ
チを切り替える必要がなくなり、またスイッチM2,M
3を独立して制御する必要がなくなり、制御回路の構成
を簡単に出来る。
In the above description, the switches M1, M
3 is turned off and the switch M2 is turned on. However, if the switch M1 is turned off and at least one of the switches M2 and M3 is turned on, the discharge can be performed similarly. Switch M3
Is turned on, the gate electrode G has the same potential as the drain electrode D irrespective of the on / off state of the switch M2.
This is because the SFET Q1 is turned on. As described above, when the switch M2 is turned on and the switch M3 is turned off, the voltage between the gate electrode G and the drain electrode D becomes -Vds
Is positively biased, which is advantageous in reducing the loss. Further, when the switches M2 and M3 are both turned on, as described above, it is not necessary to switch the switches at the time of switching between charging and discharging.
3 need not be controlled independently, and the configuration of the control circuit can be simplified.

【0018】MOSFET Q1 のサブストレイト電極Sbとド
レイン電極D及びソース電極S間にはそれぞれダイオー
ドD1,D2が形成される。サブストレイト電極Sbは
2次電池Batの負極側に接続されるため、常に逆バイ
アスとなる。従ってダイオードD1,D2は導通するこ
とはなく、上で説明した保護動作に影響することはな
い。
Diodes D1 and D2 are formed between the substrate electrode Sb of the MOSFET Q1 and the drain electrode D and the source electrode S, respectively. Since the substrate electrode Sb is connected to the negative electrode side of the secondary battery Bat, it is always reverse biased. Therefore, the diodes D1 and D2 do not conduct, and do not affect the protection operation described above.

【0019】図2に示したMOSFET Q1 は横型構造であ
り、MOSFET Q1 と制御回路を1個のICで構成すること
が容易である。従って従来IC1個とスイッチ2個で構
成していた過充電・過放電保護回路をIC1個で構成で
きるため小型化,低コスト化を図ることが可能である。
The MOSFET Q1 shown in FIG. 2 has a horizontal structure, and it is easy to configure the MOSFET Q1 and the control circuit with one IC. Therefore, since the overcharge / overdischarge protection circuit, which conventionally has been configured with one IC and two switches, can be configured with one IC, downsizing and cost reduction can be achieved.

【0020】図3には本発明の第2の実施例である2次
電池の過充電・過放電防止回路に用いるデプレッション
型NチャネルMOSFET Q1 の断面構造図を示す。2次電池
の過充電・過放電防止回路の構成は本発明の第1の実施
例である図1と同様である。図2と同様にゲート電極G
が負のしきい値電圧以上ではドレイン電極Dとソース電
極S間は双方向に通電可能となり、ゲート電極Gをしき
い値電圧以下するとドレイン電極Dとソース電極S間は
オフ状態となる。本実施例ではデプレッション型Nチャ
ネルMOSFET Q1 は縦型構造である。従って、図2の横型
のMOSFETと比較して低損失化を図ることが出来る。
FIG. 3 is a sectional structural view of a depletion-type N-channel MOSFET Q1 used in an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention. The configuration of the overcharge / overdischarge prevention circuit for the secondary battery is the same as that of FIG. 1 which is the first embodiment of the present invention. Gate electrode G as in FIG.
Is greater than or equal to the negative threshold voltage, bidirectional conduction is possible between the drain electrode D and the source electrode S, and when the gate electrode G is less than the threshold voltage, the drain electrode D and the source electrode S are turned off. In this embodiment, the depression type N-channel MOSFET Q1 has a vertical structure. Therefore, lower loss can be achieved as compared with the lateral MOSFET of FIG.

【0021】図4は本発明の第3の実施例である2次電
池の過充電・過放電防止回路を示す。2次電池Batの
負極側に双方向に通電,遮断可能な4端子のデプレッシ
ョン型PチャネルMOSFET Q1 を直列に接続する。端子V
+及びV−には充電回路あるいは負荷が接続され、充放
電電流はこの端子を通して2次電池Batに供給あるい
は放出される。制御回路は2次電池Bat及びMOSFET Q
1 の電圧を検出し、その値に応じてスイッチM1,M
2,M3のオン,オフを制御する。MOSFET Q1 は、ゲー
ト電極Gの電位が正のしきい値電圧以下ではドレイン電
極Dとソース電極S間は双方向に通電可能となり、ゲー
ト電極Gの電位がしきい値電圧以上になるとドレイン電
極Dとソース電極S間はオフ状態となる。
FIG. 4 shows an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to a third embodiment of the present invention. A four-terminal depletion-type P-channel MOSFET Q1 capable of conducting and shutting off bidirectionally is connected in series to the negative electrode side of the secondary battery Bat. Terminal V
A charging circuit or a load is connected to + and V-, and a charging / discharging current is supplied to or discharged from the secondary battery Bat through this terminal. The control circuit is a rechargeable battery Bat and MOSFET Q
1 is detected, and switches M1, M
2, ON / OFF of M3 is controlled. When the potential of the gate electrode G is equal to or lower than the positive threshold voltage, the MOSFET Q1 can conduct electricity bidirectionally between the drain electrode D and the source electrode S. When the potential of the gate electrode G exceeds the threshold voltage, the drain electrode D And the source electrode S is turned off.

【0022】まず過充電防止機能について説明する。充
電回路を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のド
レイン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは正の値と
なる。制御回路はVdsが正であることを検出し、スイ
ッチM1,M3をオフし、スイッチM2をオンする。こ
れによりMOSFET Q1 のゲート電極G−ドレイン電極D間
には負の電圧−Vdsが印加されMOSFET Q1 は通電状態
となる。
First, the overcharge prevention function will be described. When the charging circuit is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a positive value. The control circuit detects that Vds is positive, turns off the switches M1 and M3, and turns on the switch M2. As a result, a negative voltage -Vds is applied between the gate electrode G and the drain electrode D of the MOSFET Q1, and the MOSFET Q1 is turned on.

【0023】2次電池が充電され電池電圧が設定上限値
に達すると制御回路はスイッチM1をオン、スイッチM
2,M3をオフする。するとMOSFET Q1 のゲート電極は
ドレイン電極Dより2次電池Batの電圧分だけ高電位
になりMOSFET Q1 はオフ状態となる。その結果充電電流
は遮断され、2次電池Batが過充電されるのを防止す
る。
When the secondary battery is charged and the battery voltage reaches the set upper limit value, the control circuit turns on the switch M1, and the switch M
2. Turn off M3. Then, the gate electrode of the MOSFET Q1 becomes higher than the drain electrode D by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the charging current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being overcharged.

【0024】充電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は低下す
る。この電圧低下により再度充電が開始されるのを防止
するため、充電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度放電されて電圧が設定した値以下になるまで充電
禁止状態を保持すると良い。充電禁止状態において端子
V+,V−間に負荷が接続されるとVdsは正から負に
切り替わる。制御回路はVdsが負の場合は放電し、正
の場合には充電電流を遮断するようにスイッチM1〜M
3を制御すればよい。
When the charging current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat decreases. In order to prevent the charging from being started again due to the voltage drop, after the charging is prohibited, the charging prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is discharged to some extent and the voltage becomes equal to or lower than the set value. When a load is connected between the terminals V + and V- in the charging prohibited state, Vds switches from positive to negative. The control circuit switches M1 to M so as to discharge when Vds is negative and to cut off the charging current when Vds is positive.
3 may be controlled.

【0025】上記説明では充電時にはスイッチM1,M
3をオフとし、スイッチM2をオンとした。しかしスイ
ッチM1をオフし、スイッチM2とM3の少なくとも一
方をオンすれば同様に充電可能である。スイッチM3を
オンした場合、スイッチM2のオン,オフに関わらず、
ゲート電極Gはドレイン電極Dと同電位となり、MOSFET
Q1 は通電状態となるためである。
In the above description, the switches M1, M
3 was turned off, and the switch M2 was turned on. However, if the switch M1 is turned off and at least one of the switches M2 and M3 is turned on, charging can be performed similarly. When the switch M3 is turned on, regardless of whether the switch M2 is on or off,
The gate electrode G has the same potential as the drain electrode D, and the MOSFET
This is because Q1 is energized.

【0026】上で説明したように、スイッチM2をオ
ン、スイッチM3をオフとすれば、ゲート電極G−ドレ
イン電極D間の電圧は−Vdsとなり負にバイアスされ
るため、低損失化の点で有利である。またスイッチM
2,M3をともにオンとした場合には、後で説明するよ
うに放電も可能である。従って、充放電の切り替わりに
おけるスイッチの切り替えが不要になる。さらに上で説
明した充電禁止時、及び後で述べる放電禁止時にはスイ
ッチM2,M3はともにオフであり、2つのスイッチは
常に同時にオンあるいはオフとなる。したがってスイッ
チM2,M3を独立して制御する必要がなく、制御回路
の構成を簡単に出来る。
As described above, when the switch M2 is turned on and the switch M3 is turned off, the voltage between the gate electrode G and the drain electrode D becomes -Vds, which is negatively biased. It is advantageous. Also switch M
When both M3 and M3 are turned on, discharge is possible as described later. Therefore, it is not necessary to switch the switch when switching between charging and discharging. Further, when charging is prohibited as described above and when discharging is to be described later, the switches M2 and M3 are both off, and the two switches are always on or off at the same time. Therefore, there is no need to independently control the switches M2 and M3, and the configuration of the control circuit can be simplified.

【0027】次に過放電防止機能について説明する。負
荷を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のドレイ
ン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは負の値とな
る。制御回路はVdsが負であることを検出し、スイッ
チM1,M2をオフし、スイッチM3をオンする。これ
によりMOSFET Q1 のゲート電極Gはソース電極S間には
負のバイアスVdsが印加されMOSFET Q1 は通電状態と
なる。
Next, the overdischarge prevention function will be described. When a load is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a negative value. The control circuit detects that Vds is negative, turns off the switches M1 and M2, and turns on the switch M3. As a result, a negative bias Vds is applied between the source electrode S and the gate electrode G of the MOSFET Q1, and the MOSFET Q1 is turned on.

【0028】2次電池の放電が進み電池電圧が設定下限
値に達すると制御回路はスイッチM1をオン、スイッチ
M2,M3をオフする。するとMOSFET Q1 のゲート電極
はソース電極Sより2次電池Batの電圧分だけ高電位
になりMOSFET Q1 はオフ状態となる。その結果放電電流
は遮断され、2次電池Batが過放電されるのを防止す
る。
When the discharge of the secondary battery proceeds and the battery voltage reaches the set lower limit, the control circuit turns on the switch M1 and turns off the switches M2 and M3. Then, the gate electrode of the MOSFET Q1 becomes higher in potential than the source electrode S by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the discharge current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being over-discharged.

【0029】放電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は上昇す
る。この電圧上昇により再度放電が開始されるのを防止
するため、放電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度充電されて電圧が設定した値以上になるまで放電
禁止状態を保持すると良い。放電禁止状態において端子
V+,V−間に充電回路が接続されるとVdsは負から
正に切り替わる。制御回路はVdsが正の場合は充電
し、負の場合には放電電流を遮断するようにスイッチM
1〜M3を制御すればよい。
When the discharge current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat increases. In order to prevent the discharge from being started again due to this voltage rise, after the discharge is prohibited, the discharge prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is charged to some extent and the voltage becomes equal to or higher than the set value. When a charging circuit is connected between the terminals V + and V- in the discharge prohibited state, Vds switches from negative to positive. The control circuit switches the switch M so as to charge when Vds is positive, and to cut off the discharge current when Vds is negative.
What is necessary is just to control 1-M3.

【0030】上記説明では放電時にはスイッチM1,M
2をオフとし、スイッチM3をオンとした。しかしスイ
ッチM1をオフし、スイッチM2とM3の少なくとも一
方をオンすれば同様に放電可能である。スイッチM2を
オンとした場合、スイッチM3のオン,オフに関わら
ず、ゲート電極Gはソース電極Sと同電位となり、MOSF
ET Q1 は通電状態となるためである。上で説明したよう
に、スイッチM3をオン、スイッチM2をオフとすれ
ば、ゲート電極G−ソース電極S間の電圧はVdsとな
り負にバイアスされるため、低損失化の点で有利であ
る。またスイッチM2,M3をともにオンとした場合に
は前に述べたように、充放電の切り替わり時にスイッチ
を切り替える必要がなくなり、またスイッチM2,M3
を独立して制御する必要がなくなり、制御回路の構成を
簡単に出来る。
In the above description, the switches M1, M
2 was turned off, and the switch M3 was turned on. However, if the switch M1 is turned off and at least one of the switches M2 and M3 is turned on, the discharge can be performed similarly. When the switch M2 is turned on, the gate electrode G has the same potential as the source electrode S regardless of whether the switch M3 is on or off.
This is because ET Q1 is energized. As described above, when the switch M3 is turned on and the switch M2 is turned off, the voltage between the gate electrode G and the source electrode S becomes Vds and is negatively biased, which is advantageous in reducing loss. Further, when the switches M2 and M3 are both turned on, as described above, there is no need to switch the switches at the time of switching between charging and discharging.
Need not be controlled independently, and the configuration of the control circuit can be simplified.

【0031】MOSFET Q1 のサブストレイト電極Sbとド
レイン電極D及びソース電極S間にはそれぞれダイオー
ドD1,D2が形成される。サブストレイト電極Sbは
2次電池Batの正極側に接続されるため、常に逆バイ
アスとなる。従ってダイオードD1,D2は導通するこ
とはなく、上で説明した保護動作に影響することはな
い。
Diodes D1 and D2 are formed between the substrate electrode Sb and the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1, respectively. Since the substrate electrode Sb is connected to the positive electrode side of the secondary battery Bat, it is always reverse biased. Therefore, the diodes D1 and D2 do not conduct, and do not affect the protection operation described above.

【0032】先に説明した本発明の第1の実施例と同じ
くMOSFET Q1 は横型構造でも縦型構造でもよい。横型構
造とすればMOSFET Q1 と制御回路を1個のICで構成す
ることが容易である。従って従来IC1個とスイッチ2
個で構成していた過充電・過放電保護回路をIC1個で
構成できるため、小型化,低コスト化を図ることが可能
である。一方、縦型構造とすれば横型構造に比較して低
損失化を図ることが出来る。
As in the first embodiment of the present invention, the MOSFET Q1 may have a horizontal structure or a vertical structure. With the horizontal structure, it is easy to configure the MOSFET Q1 and the control circuit with one IC. Therefore, one conventional IC and switch 2
Since the overcharge / overdischarge protection circuit, which has been configured as a single unit, can be configured with a single IC, downsizing and cost reduction can be achieved. On the other hand, the vertical structure can reduce the loss compared to the horizontal structure.

【0033】図5は本発明の第4の実施例である2次電
池の過充電・過放電防止回路を示す。2次電池Batの
正極側に双方向に通電,遮断可能な4端子のエンハンス
メント型NチャネルMOSFET Q1 を直列に接続する。端子
V+及びV−には充電回路あるいは負荷が接続され、充
放電電流はこの端子を通して2次電池Batに供給ある
いは放出される。制御回路は2次電池Bat及びMOSFET
Q1 の電圧を検出し、その値に応じてスイッチM1〜M
5のオン,オフを制御する。MOSFET Q1 は、ゲート電極
Gの電位が正のしきい値電圧以上ではドレイン電極Dと
ソース電極S間は双方向に通電可能となり、ゲート電極
Gの電位がしきい値電圧以下になるとドレイン電極Dと
ソース電極S間はオフ状態となる。
FIG. 5 shows an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention. A four-terminal enhancement-type N-channel MOSFET Q1 capable of conducting and shutting off bidirectionally is connected in series to the positive electrode side of the secondary battery Bat. A charging circuit or a load is connected to the terminals V + and V-, and a charging / discharging current is supplied to or discharged from the secondary battery Bat through these terminals. Control circuit is rechargeable battery Bat and MOSFET
The voltage of Q1 is detected, and switches M1 to M
5 is turned on and off. When the potential of the gate electrode G is equal to or higher than the positive threshold voltage, the MOSFET Q1 can conduct current bidirectionally between the drain electrode D and the source electrode S. When the potential of the gate electrode G becomes equal to or lower than the threshold voltage, the drain electrode D And the source electrode S is turned off.

【0034】まず過充電防止機能について説明する。充
電回路を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のド
レイン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは正の値と
なる。制御回路はVdsが正であることを検出し、まず
スイッチM1,M4をオンし、スイッチM2,M3,M
5をオフする。するとコンデンサC1には正の電圧Vc
が印加される。ここでVcの符号は図に示した向きにと
るものとする。このときMOSFET Q1 のゲート電極Gとソ
ース電極SはスイッチM4により短絡されているため同
電位であり、オフ状態である。次にコンデンサC1が充
電されるのに十分な時間が経過した後、スイッチM2を
オン、スイッチM1,M3〜M5をオフする。これによ
りMOSFET Q1 のゲート電極G−ソース電極S間には正の
電圧Vcが印加されMOSFET Q1 は通電状態となる。この
ときダイオードDI1は、スイッチM4の内蔵ダイオー
ド及びスイッチM2を通してコンデンサC1の電荷が放
電するのを防止している。
First, the overcharge prevention function will be described. When the charging circuit is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a positive value. The control circuit detects that Vds is positive, and first turns on the switches M1 and M4, and switches M2, M3 and M
Turn 5 off. Then, the positive voltage Vc is applied to the capacitor C1.
Is applied. Here, the sign of Vc is assumed to be in the direction shown in the figure. At this time, since the gate electrode G and the source electrode S of the MOSFET Q1 are short-circuited by the switch M4, they have the same potential and are in an off state. Next, after a sufficient time has elapsed for charging the capacitor C1, the switch M2 is turned on, and the switches M1, M3 to M5 are turned off. As a result, a positive voltage Vc is applied between the gate electrode G and the source electrode S of the MOSFET Q1, and the MOSFET Q1 is turned on. At this time, the diode DI1 prevents the charge of the capacitor C1 from being discharged through the built-in diode of the switch M4 and the switch M2.

【0035】2次電池が充電され電池電圧が設定上限値
に達すると制御回路はスイッチM2,M5をオン、スイ
ッチM1,M3,M4をオフする。するとコンデンサC
1には負の電圧が印加されると同時に、MOSFET Q1 のゲ
ート電極Gはソース電極Sより2次電池Batの電圧分
だけ低電位になりMOSFET Q1 はオフ状態となる。その結
果充電電流は遮断され、2次電池Batが過充電される
のを防止する。
When the secondary battery is charged and the battery voltage reaches the set upper limit, the control circuit turns on the switches M2 and M5 and turns off the switches M1, M3 and M4. Then capacitor C
At the same time as the negative voltage is applied to 1, the gate electrode G of the MOSFET Q1 becomes lower in potential than the source electrode S by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the charging current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being overcharged.

【0036】充電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は低下す
る。この電圧低下により再度充電が開始されるのを防止
するため、充電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度放電されて電圧が設定した値以下になるまで充電
禁止状態を保持すると良い。充電禁止状態において端子
V+,V−間に負荷が接続されるとVdsは正から負に
切り替わる。制御回路はVdsが負の場合は放電し、正
の場合には充電電流を遮断するようにスイッチM1〜M
5を制御すればよい。
When the charging current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat decreases. In order to prevent the charging from being started again due to the voltage drop, after the charging is prohibited, the charging prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is discharged to some extent and the voltage becomes equal to or lower than the set value. When a load is connected between the terminals V + and V- in the charging prohibited state, Vds switches from positive to negative. The control circuit switches M1 to M so as to discharge when Vds is negative and to cut off the charging current when Vds is positive.
5 may be controlled.

【0037】上記説明では充電時にはスイッチM4はオ
フしたが、オンでも同様に充電可能である。スイッチM
4をオンしてもダイオードDI1が、スイッチM4の内
蔵ダイオード及びスイッチM2を通してコンデンサC1
の電荷が放電するのを防止しており、ゲート電極G−ソ
ース電極S間にはVcが印加されMOSFET Q1 は通電状態
となるためである。また充電停止時にはスイッチM2,
M5をオン、スイッチM1,M3,M4をオフしたが、
スイッチM5をオンし、他をオフ、あるいはスイッチM
1,M4をオンし、他をオフとしても同様に充電停止可
能である。
In the above description, the switch M4 is turned off at the time of charging, but it can be charged similarly when it is turned on. Switch M
4 is turned on, the diode DI1 is connected to the capacitor C1 through the built-in diode of the switch M4 and the switch M2.
Is prevented from being discharged, Vc is applied between the gate electrode G and the source electrode S, and the MOSFET Q1 is turned on. When charging is stopped, switch M2
M5 was turned on and switches M1, M3 and M4 were turned off,
Turn on switch M5 and turn off the other, or switch M
1, M4 can be turned on and the others can be turned off to stop charging.

【0038】スイッチM5をオンし他をオフした場合、
コンデンサC1に充電された電荷はスイッチM5,スイ
ッチM1の内蔵ダイオードを通して放電し、MOSFETのゲ
ート電極Gはソース電極Sより2次電池Batの電圧分
だけ低電位になりMOSFET Q1はオフ状態となるためであ
る。またスイッチM1,M4をオンした場合、スイッチ
M4及び順方向にバイアスされたダイオードDI1によ
りMOSFETのゲート電極Gはソース電極Sと同電位になり
MOSFET Q1 はオフ状態となるためである。
When the switch M5 is turned on and the others are turned off,
The electric charge charged in the capacitor C1 is discharged through the built-in diodes of the switches M5 and M1, the gate electrode G of the MOSFET is lower in potential than the source electrode S by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. It is. When the switches M1 and M4 are turned on, the gate electrode G of the MOSFET is set to the same potential as the source electrode S by the switch M4 and the diode DI1 biased in the forward direction.
This is because the MOSFET Q1 is turned off.

【0039】次に過放電防止機能について説明する。負
荷を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のドレイ
ン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは負の値とな
る。制御回路はVdsが負であることを検出し、スイッ
チM1,M4をオンし、スイッチM2,M3,M5をオ
フする。するとコンデンサC1には正の電圧Vcが印加
される。このときMOSFET Q1 のゲート電極Gとソース電
極SはスイッチM4により短絡されているため同電位で
あり、オフ状態である。次にコンデンサC1が充電され
るのに十分な時間が経過した後、スイッチM3をオン、
スイッチM1,M2,M4,M5をオフする。これによ
りMOSFET Q1 のゲート電極G−ドレイン電極D間には正
の電圧Vcが印加されMOSFET Q1 は通電状態となる。こ
のときダイオードDI1は、スイッチM4の内蔵ダイオ
ード及びスイッチM3を通してコンデンサC1の電荷が
放電するのを防止している。
Next, the overdischarge prevention function will be described. When a load is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a negative value. The control circuit detects that Vds is negative, turns on the switches M1 and M4, and turns off the switches M2, M3 and M5. Then, a positive voltage Vc is applied to the capacitor C1. At this time, since the gate electrode G and the source electrode S of the MOSFET Q1 are short-circuited by the switch M4, they have the same potential and are in an off state. Next, after a sufficient time has elapsed for the capacitor C1 to be charged, the switch M3 is turned on.
The switches M1, M2, M4, M5 are turned off. As a result, a positive voltage Vc is applied between the gate electrode G and the drain electrode D of the MOSFET Q1, and the MOSFET Q1 is turned on. At this time, the diode DI1 prevents the charge of the capacitor C1 from being discharged through the built-in diode of the switch M4 and the switch M3.

【0040】2次電池の放電が進み電池電圧が設定下限
値に達すると制御回路はスイッチM3,M5をオン、ス
イッチM1,M2,M4をオフする。するとコンデンサ
C1には負の電圧が印加されると同時に、MOSFET Q1 の
ゲート電極Gはドレイン電極Dより2次電池Batの電
圧分だけ低電位になりMOSFET Q1 はオフ状態となる。そ
の結果放電電流は遮断され、2次電池Batが過放電さ
れるのを防止する。
When the discharge of the secondary battery proceeds and the battery voltage reaches the set lower limit, the control circuit turns on the switches M3 and M5 and turns off the switches M1, M2 and M4. Then, at the same time when a negative voltage is applied to the capacitor C1, the gate electrode G of the MOSFET Q1 becomes lower in potential than the drain electrode D by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the discharge current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being over-discharged.

【0041】放電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は上昇す
る。この電圧上昇により再度放電が開始されるのを防止
するため、放電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度充電されて電圧が設定した値以上になるまで放電
禁止状態を保持すると良い。放電禁止状態において端子
V+,V−間に充電回路が接続されるとVdsは負から
正に切り替わる。制御回路はVdsが正の場合は充電
し、負の場合には放電電流を遮断するようにスイッチM
1〜M5を制御すればよい。
When the discharge current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat increases. In order to prevent the discharge from being started again due to this voltage rise, after the discharge is prohibited, the discharge prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is charged to some extent and the voltage becomes equal to or higher than the set value. When a charging circuit is connected between the terminals V + and V- in the discharge prohibited state, Vds switches from negative to positive. The control circuit switches the switch M so as to charge when Vds is positive, and to cut off the discharge current when Vds is negative.
What is necessary is just to control 1-M5.

【0042】上記説明では放電時にはスイッチM4はオ
フしたが、オンでも同様に放電可能である。スイッチM
4をオンしてもダイオードDI1が、スイッチM4の内
蔵ダイオード及びスイッチM3を通してコンデンサC1
の電荷が放電するのを防止しており、ゲート電極G−ド
レイン電極D間にはVcが印加されMOSFET Q1 は通電状
態となるためである。
In the above description, the switch M4 is turned off at the time of discharging, but it can be discharged similarly when it is turned on. Switch M
4 is turned on, the diode DI1 is connected to the capacitor C1 through the built-in diode of the switch M4 and the switch M3.
Is prevented from being discharged, Vc is applied between the gate electrode G and the drain electrode D, and the MOSFET Q1 is turned on.

【0043】また放電停止時にはスイッチM3,M5を
オン、スイッチM1,M2,M4をオフしたが、スイッ
チM5をオンし、他をオフ、あるいはスイッチM1,M
4をオンし、他をオフとしても同様に放電停止可能であ
る。スイッチM5をオンし、他をオフした場合、コンデ
ンサC1に充電された電荷はスイッチM5,スイッチM
1の内蔵ダイオードを通して放電し、MOSFETのゲート電
極Gはドレイン電極Dより2次電池Batの電圧分だけ
低電位になりMOSFET Q1 はオフ状態となるためである。
またスイッチM1,M4をオンした場合、スイッチM4
及び順方向にバイアスされたダイオードDI1によりMO
SFETのゲート電極Gはソース電極Sと同電位になりMOSF
ET Q1 はオフ状態となるためである。
When the discharge is stopped, the switches M3 and M5 are turned on and the switches M1, M2 and M4 are turned off. However, the switch M5 is turned on and the others are turned off, or the switches M1 and M5 are turned off.
Similarly, the discharge can be stopped by turning on the switch 4 and turning off the other switches. When the switch M5 is turned on and the others are turned off, the electric charge charged in the capacitor C1 is changed to the switches M5 and M
1 through the internal diode, the gate electrode G of the MOSFET becomes lower than the drain electrode D by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off.
When the switches M1 and M4 are turned on, the switch M4
And the forward biased diode DI1
The gate electrode G of the SFET becomes the same potential as the source electrode S and becomes MOSF
This is because ET Q1 is turned off.

【0044】MOSFET Q1 のサブストレイト電極Sbとド
レイン電極D及びソース電極S間にはそれぞれダイオー
ドD1,D2が形成される。サブストレイト電極Sbは
2次電池Batの負極側に接続されるため、常に逆バイ
アスとなる。従ってダイオードD1,D2は導通するこ
とはなく、上で説明した保護動作に影響することはな
い。
Diodes D1 and D2 are formed between the substrate electrode Sb and the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1, respectively. Since the substrate electrode Sb is connected to the negative electrode side of the secondary battery Bat, it is always reverse biased. Therefore, the diodes D1 and D2 do not conduct, and do not affect the protection operation described above.

【0045】先に説明した本発明の第1の実施例と同じ
くMOSFET Q1 は横型構造でも縦型構造でもよい。横型構
造とすればMOSFET Q1 と制御回路を1個のICで構成す
ることが容易である。従って従来IC1個とスイッチ2
個で構成していた過充電・過放電保護回路をIC1個で
構成できるため小型化,低コスト化を図ることが可能で
ある。一方、縦型構造とすれば横型構造に比較して低損
失化を図ることが出来る。
As in the first embodiment of the present invention described above, the MOSFET Q1 may have a horizontal structure or a vertical structure. With the horizontal structure, it is easy to configure the MOSFET Q1 and the control circuit with one IC. Therefore, one conventional IC and switch 2
Since the overcharge / overdischarge protection circuit, which has been configured as a single unit, can be configured with a single IC, downsizing and cost reduction can be achieved. On the other hand, the vertical structure can reduce the loss compared to the horizontal structure.

【0046】図6は本発明の第5の実施例である2次電
池の過充電・過放電防止回路を示す。2次電池Batの
負極側に双方向に通電,遮断可能な4端子のエンハンス
メント型PチャネルMOSFET Q1 を直列に接続する。端子
V+及びV−には充電回路あるいは負荷が接続され、充
放電電流はこの端子を通して2次電池Batに供給ある
いは放出される。制御回路は2次電池Bat及びMOSFET
Q1 の電圧を検出し、その値に応じてスイッチM1〜M
5のオン,オフを制御する。MOSFET Q1 は、ゲート電極
Gの電位が負のしきい値電圧以下ではドレイン電極Dと
ソース電極S間は双方向に通電可能となり、ゲート電極
Gの電位がしきい値電圧以上になるとドレイン電極Dと
ソース電極S間はオフ状態となる。
FIG. 6 shows a circuit for preventing overcharge and overdischarge of a secondary battery according to a fifth embodiment of the present invention. A four-terminal enhancement-type P-channel MOSFET Q1 capable of conducting and shutting off bidirectionally is connected in series to the negative electrode side of the secondary battery Bat. A charging circuit or a load is connected to the terminals V + and V-, and a charging / discharging current is supplied to or discharged from the secondary battery Bat through these terminals. Control circuit is rechargeable battery Bat and MOSFET
The voltage of Q1 is detected, and switches M1 to M
5 is turned on and off. When the potential of the gate electrode G is equal to or lower than the negative threshold voltage, the MOSFET Q1 can conduct electricity bidirectionally between the drain electrode D and the source electrode S. When the potential of the gate electrode G exceeds the threshold voltage, the drain electrode D And the source electrode S is turned off.

【0047】まず過充電防止機能について説明する。充
電回路を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のド
レイン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは正の値と
なる。制御回路はVdsが正であることを検出し、まず
スイッチM1,M4をオンし、スイッチM2,M3,M
5をオフする。するとコンデンサC1には正の電圧Vc
が印加される。ここでVcの符号は図に示した向きにと
るものとする。このときMOSFET Q1 のゲート電極Gとド
レイン電極DはスイッチM4により短絡されているため
同電位であり、オフ状態である。次にコンデンサC1が
充電されるのに十分な時間が経過した後、スイッチM2
をオン、スイッチM1,M3〜M5をオフする。これに
よりMOSFET Q1 のゲート電極G−ドレイン電極D間には
負の電圧−Vcが印加されMOSFET Q1 は通電状態とな
る。このときダイオードDI1は、スイッチM4の内蔵
ダイオード及びスイッチM2を通してコンデンサC1の
電荷が放電するのを防止している。
First, the overcharge prevention function will be described. When the charging circuit is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a positive value. The control circuit detects that Vds is positive, and first turns on the switches M1 and M4, and switches M2, M3 and M
Turn 5 off. Then, the positive voltage Vc is applied to the capacitor C1.
Is applied. Here, the sign of Vc is assumed to be in the direction shown in the figure. At this time, since the gate electrode G and the drain electrode D of the MOSFET Q1 are short-circuited by the switch M4, they have the same potential and are in an off state. Next, after a sufficient time has elapsed for the capacitor C1 to be charged, the switch M2
And switches M1 and M3 to M5 are turned off. As a result, a negative voltage -Vc is applied between the gate electrode G and the drain electrode D of the MOSFET Q1, and the MOSFET Q1 is turned on. At this time, the diode DI1 prevents the charge of the capacitor C1 from being discharged through the built-in diode of the switch M4 and the switch M2.

【0048】2次電池が充電され電池電圧が設定上限値
に達すると制御回路はスイッチM2,M5をオン、スイ
ッチM1,M3,M4をオフする。するとコンデンサC
1には負の電圧が印加されると同時に、MOSFET Q1 のゲ
ート電極Gはドレイン電極Dより2次電池Batの電圧
分だけ高電位になりMOSFET Q1 はオフ状態となる。その
結果充電電流は遮断され、2次電池Batが過充電され
るのを防止する。
When the secondary battery is charged and the battery voltage reaches the set upper limit, the control circuit turns on the switches M2 and M5 and turns off the switches M1, M3 and M4. Then capacitor C
At the same time as the negative voltage is applied to 1, the gate electrode G of the MOSFET Q1 becomes higher in potential than the drain electrode D by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the charging current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being overcharged.

【0049】充電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は低下す
る。この電圧低下により再度充電が開始されるのを防止
するため、充電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度放電されて電圧が設定した値以下になるまで充電
禁止状態を保持すると良い。充電禁止状態において端子
V+,V−間に負荷が接続されるとVdsは正から負に
切り替わる。制御回路はVdsが負の場合は放電し、正
の場合には充電電流を遮断するようにスイッチM1〜M
5を制御すればよい。
When the charging current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat decreases. In order to prevent the charging from being started again due to the voltage drop, after the charging is prohibited, the charging prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is discharged to some extent and the voltage becomes equal to or lower than the set value. When a load is connected between the terminals V + and V- in the charging prohibited state, Vds switches from positive to negative. The control circuit switches M1 to M so as to discharge when Vds is negative and to cut off the charging current when Vds is positive.
5 may be controlled.

【0050】上記説明では充電時にはスイッチM4はオ
フしたが、オンでも同様に充電可能である。スイッチM
4をオンしてもダイオードDI1が、スイッチM4の内
蔵ダイオード及びスイッチM2を通してコンデンサC1
の電荷が放電するのを防止しており、ゲート電極G−ド
レイン電極D間には−Vcが印加されMOSFET Q1 は通電
状態となるためである。また充電停止時にはスイッチM
2,M5をオン、スイッチM1,M3,M4をオフした
が、スイッチM5をオンし、他をオフ、あるいはスイッ
チM1,M4をオンし、他をオフとしても同様に充電停
止可能である。スイッチM5をオンし他をオフした場
合、コンデンサC1に充電された電荷はスイッチM5、
スイッチM1の内蔵ダイオードを通して放電し、MOSFET
のゲート電極Gはドレイン電極Dより2次電池Batの
電圧分だけ高電位になりMOSFETQ1はオフ状態となるため
である。またスイッチM1,M4をオンした場合、スイ
ッチM4及び順方向にバイアスされたダイオードDI1
によりMOSFETのゲート電極Gはドレイン電極Dと同電位
になりMOSFET Q1 はオフ状態となるためである。次に過
放電防止機能について説明する。負荷を端子V+,V−
間に接続するとMOSFET Q1 のドレイン電極D−ソース電
極S間の電圧Vdsは負の値となる。制御回路はVds
が負であることを検出し、スイッチM1,M4をオン
し、スイッチM2,M3,M5をオフする。するとコン
デンサC1には正の電圧Vcが印加される。このときMO
SFET Q1 のゲート電極Gとドレイン電極DはスイッチM
4により短絡されているため同電位であり、オフ状態で
ある。次にコンデンサC1が充電されるのに十分な時間
が経過した後、スイッチM3をオン、スイッチM1,M
2,M4,M5をオフする。これによりMOSFET Q1 のゲ
ート電極G−ソース電極S間には負の電圧−Vcが印加
されMOSFET Q1 は通電状態となる。このときダイオード
DI1は、スイッチM4の内蔵ダイオード及びスイッチ
M3を通してコンデンサC1の電荷が放電するのを防止
している。
In the above description, the switch M4 is turned off at the time of charging, but it can be charged similarly when it is turned on. Switch M
4 is turned on, the diode DI1 is connected to the capacitor C1 through the built-in diode of the switch M4 and the switch M2.
Is prevented from being discharged, -Vc is applied between the gate electrode G and the drain electrode D, and the MOSFET Q1 is turned on. When charging is stopped, switch M
2, M5 is turned on, and switches M1, M3, and M4 are turned off. However, charging can be stopped similarly by turning on switch M5 and turning off the other, or turning on switches M1 and M4 and turning off the other. When the switch M5 is turned on and the others are turned off, the charge stored in the capacitor C1 is changed to the switch M5,
Discharge through the built-in diode of switch M1, MOSFET
Is higher than the drain electrode D by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. When the switches M1 and M4 are turned on, the switch M4 and the forward-biased diode DI1 are turned on.
As a result, the gate electrode G of the MOSFET has the same potential as the drain electrode D, and the MOSFET Q1 is turned off. Next, the overdischarge prevention function will be described. Load is applied to terminals V +, V-
When connected between them, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a negative value. The control circuit is Vds
Is negative, switches M1 and M4 are turned on, and switches M2, M3 and M5 are turned off. Then, a positive voltage Vc is applied to the capacitor C1. At this time MO
The gate electrode G and drain electrode D of SFET Q1 are switches M
4, since they are short-circuited, they have the same potential and are in an off state. Next, after a sufficient time has elapsed for charging the capacitor C1, the switch M3 is turned on, and the switches M1 and M
2, M4 and M5 are turned off. As a result, a negative voltage -Vc is applied between the gate electrode G and the source electrode S of the MOSFET Q1, and the MOSFET Q1 is turned on. At this time, the diode DI1 prevents the charge of the capacitor C1 from being discharged through the built-in diode of the switch M4 and the switch M3.

【0051】2次電池の放電が進み電池電圧が設定下限
値に達すると制御回路はスイッチM3,M5をオン、ス
イッチM1,M2,M4をオフする。するとコンデンサ
C1には負の電圧が印加されると同時に、MOSFET Q1 の
ゲート電極Gはソース電極Sより2次電池Batの電圧
分だけ高電位になり、MOSFET Q1 はオフ状態となる。そ
の結果放電電流は遮断され、2次電池Batが過放電さ
れるのを防止する。
When the discharge of the secondary battery proceeds and the battery voltage reaches the set lower limit, the control circuit turns on the switches M3 and M5 and turns off the switches M1, M2 and M4. Then, at the same time as the negative voltage is applied to the capacitor C1, the gate electrode G of the MOSFET Q1 becomes higher in potential than the source electrode S by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the discharge current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being over-discharged.

【0052】放電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は上昇す
る。この電圧上昇により再度放電が開始されるのを防止
するため、放電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度充電されて電圧が設定した値以上になるまで放電
禁止状態を保持すると良い。放電禁止状態において端子
V+,V−間に充電回路が接続されるとVdsは負から
正に切り替わる。制御回路はVdsが正の場合は充電
し、負の場合には放電電流を遮断するようにスイッチM
1〜M5を制御すればよい。
When the discharge current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat increases. In order to prevent the discharge from being started again due to this voltage rise, after the discharge is prohibited, the discharge prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is charged to some extent and the voltage becomes equal to or higher than the set value. When a charging circuit is connected between the terminals V + and V- in the discharge prohibited state, Vds switches from negative to positive. The control circuit switches the switch M so as to charge when Vds is positive, and to cut off the discharge current when Vds is negative.
What is necessary is just to control 1-M5.

【0053】上記説明では放電時にはスイッチM4はオ
フしたが、オンでも同様に放電可能である。スイッチM
4をオンしてもダイオードDI1が、スイッチM4の内
蔵ダイオード及びスイッチM3を通してコンデンサC1
の電荷が放電するのを防止しており、ゲート電極G−ド
レイン電極D間にはVcが印加されMOSFET Q1 は通電状
態となるためである。
In the above description, the switch M4 is turned off at the time of discharging, but it can be discharged even when it is turned on. Switch M
4 is turned on, the diode DI1 is connected to the capacitor C1 through the built-in diode of the switch M4 and the switch M3.
Is prevented from being discharged, Vc is applied between the gate electrode G and the drain electrode D, and the MOSFET Q1 is turned on.

【0054】また放電停止時にはスイッチM3,M5を
オン、スイッチM1,M2,M4をオフしたが、スイッ
チM5をオンし、他をオフ、あるいはスイッチM1,M
4をオンし、他をオフとしても同様に放電停止可能であ
る。スイッチM5をオンし、他をオフした場合、コンデ
ンサC1に充電された電荷はスイッチM5,スイッチM
1の内蔵ダイオードを通して放電し、MOSFETのゲート電
極Gはソース電極sより2次電池Batの電圧分だけ高
電位になりMOSFET Q1 はオフ状態となるためである。ま
たスイッチM1,M4をオンした場合、スイッチM4及
び順方向にバイアスされたダイオードDI1によりMOSF
ETのゲート電極Gはソース電極Sと同電位になりMOSFET
Q1 はオフ状態となるためである。
When the discharge is stopped, the switches M3 and M5 are turned on and the switches M1, M2 and M4 are turned off. However, the switch M5 is turned on and the others are turned off or the switches M1 and M5 are turned off.
Similarly, the discharge can be stopped by turning on the switch 4 and turning off the other switches. When the switch M5 is turned on and the others are turned off, the electric charge charged in the capacitor C1 is changed to the switches M5 and M
This is because the discharge through the internal diode 1 causes the gate electrode G of the MOSFET to be higher than the source electrode s by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. When the switches M1 and M4 are turned on, the MOSF is turned on by the switch M4 and the diode DI1 biased in the forward direction.
The gate electrode G of the ET becomes the same potential as the source electrode S, and the MOSFET
This is because Q1 is turned off.

【0055】MOSFET Q1 のサブストレイト電極Sbとド
レイン電極D及びソース電極S間にはそれぞれダイオー
ドD1,D2が形成される。サブストレイト電極Sbは
2次電池Batの正極側に接続されるため、常に逆バイ
アスとなる。従ってダイオードD1,D2は導通するこ
とはなく、上で説明した保護動作に影響することはな
い。
Diodes D1 and D2 are formed between the substrate electrode Sb and the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1, respectively. Since the substrate electrode Sb is connected to the positive electrode side of the secondary battery Bat, it is always reverse biased. Therefore, the diodes D1 and D2 do not conduct, and do not affect the protection operation described above.

【0056】先に説明した本発明の第1の実施例と同じ
くMOSFET Q1 は横型構造でも縦型構造でもよい。横型構
造とすれば、MOSFET Q1 と制御回路を1個のICで構成
することが容易である。従って、従来IC1個とスイッ
チ2個で構成していた過充電・過放電保護回路をIC1
個で構成できるため小型化,低コスト化を図ることが可
能である。一方、縦型構造とすれば横型構造に比較して
低損失化を図ることが出来る。
As in the first embodiment of the present invention described above, the MOSFET Q1 may have a horizontal structure or a vertical structure. With the horizontal structure, it is easy to configure the MOSFET Q1 and the control circuit with one IC. Therefore, the overcharge / overdischarge protection circuit conventionally constituted by one IC and two switches is replaced by the IC1.
Since it can be constituted by individual components, it is possible to reduce the size and cost. On the other hand, the vertical structure can reduce the loss compared to the horizontal structure.

【0057】図7は本発明の第6の実施例である2次電
池の過充電・過放電防止回路を示す。2次電池Batの
正極側に双方向に通電,遮断可能な4端子のエンハンス
メント型NチャネルMOSFET Q1 を直列に接続する。端子
V+及びV−には充電回路あるいは負荷が接続され、充
放電電流はこの端子を通して2次電池Batに供給ある
いは放出される。制御回路は2次電池Bat及びMOSFET
Q1 の電圧を検出し、その値に応じてスイッチM1,M
2のオン,オフを制御する。MOSFET Q1 は、ゲート電極
Gの電位が正のしきい値電圧以上ではドレイン電極Dと
ソース電極S間は双方向に通電可能となり、ゲート電極
Gの電位がしきい値電圧以下になるとドレイン電極Dと
ソース電極S間はオフ状態となる。
FIG. 7 shows an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to a sixth embodiment of the present invention. A four-terminal enhancement-type N-channel MOSFET Q1 capable of conducting and shutting off bidirectionally is connected in series to the positive electrode side of the secondary battery Bat. A charging circuit or a load is connected to the terminals V + and V-, and a charging / discharging current is supplied to or discharged from the secondary battery Bat through these terminals. Control circuit is rechargeable battery Bat and MOSFET
The voltage of Q1 is detected, and switches M1, M
2 is turned on and off. When the potential of the gate electrode G is equal to or higher than the positive threshold voltage, the MOSFET Q1 can conduct current bidirectionally between the drain electrode D and the source electrode S. When the potential of the gate electrode G becomes equal to or lower than the threshold voltage, the drain electrode D And the source electrode S is turned off.

【0058】まず過充電防止機能について説明する。充
電回路を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のド
レイン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは正の値と
なる。制御回路はVdsが正であることを検出し、まず
スイッチM1,M2をオンする。するとリアクトルL1
には図示した方向に電流ILが流れる。このときMOSFET
Q1 のゲート電極GはスイッチM2がオンしているため
ソース電極Sより2次電池Batの電圧分だけ低電位と
なり、オフ状態である。次にリアクトルL1にある程度
の電流ILが流れた後、スイッチM1をオン、スイッチ
M2をオフする。すると電流ILはダイオードDI1,
ダンピング抵抗R1を通して、MOSFET Q1 のゲート電極
Gに流れ込む。この電流により、MOSFETの寄生容量が充
電され、ゲート電極Gはソース電極Sより高電位となり
MOSFET Q1 は通電状態となる。このときダイオードDI
1は、電流ILが逆流しゲート電極Gの電位が低下する
のを防止している。
First, the overcharge prevention function will be described. When the charging circuit is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a positive value. The control circuit detects that Vds is positive, and first turns on the switches M1 and M2. Then reactor L1
A current IL flows in the illustrated direction. At this time, the MOSFET
Since the switch M2 is on, the gate electrode G of Q1 has a lower potential than the source electrode S by the voltage of the secondary battery Bat, and is in an off state. Next, after a certain amount of current IL flows through reactor L1, switch M1 is turned on and switch M2 is turned off. Then, the current IL becomes the diode DI1,
The current flows into the gate electrode G of the MOSFET Q1 through the damping resistor R1. With this current, the parasitic capacitance of the MOSFET is charged, and the gate electrode G becomes higher in potential than the source electrode S.
MOSFET Q1 is energized. At this time, the diode DI
1 prevents the current IL from flowing backward to lower the potential of the gate electrode G.

【0059】2次電池が充電され電池電圧が設定上限値
に達すると制御回路はスイッチM2をオン、スイッチM
1をオフする。するとゲート電極Gに蓄えられた電荷は
放電し、ゲート電極Gはソース電極Sより2次電池Ba
tの電圧分だけ低電位になり、MOSFET Q1 はオフ状態と
なる。その結果充電電流は遮断され、2次電池Batが
過充電されるのを防止する。
When the secondary battery is charged and the battery voltage reaches the set upper limit, the control circuit turns on the switch M2,
Turn 1 off. Then, the charge stored in the gate electrode G is discharged, and the gate electrode G is separated from the source electrode S by the secondary battery Ba.
The potential becomes lower by the voltage of t, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the charging current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being overcharged.

【0060】充電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は低下す
る。この電圧低下により再度充電が開始されるのを防止
するため、充電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度放電されて電圧が設定した値以下になるまで、充
電禁止状態を保持すると良い。充電禁止状態において端
子V+,V−間に負荷が接続されるとVdsは正から負
に切り替わる。制御回路はVdsが負の場合は放電し、
正の場合には充電電流を遮断するようにスイッチM1,
M2を制御すればよい。
When the charging current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat decreases. In order to prevent the charging from being started again due to the voltage drop, after the charging is prohibited, the charging prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is discharged to some extent and the voltage becomes equal to or lower than the set value. . When a load is connected between the terminals V + and V- in the charging prohibited state, Vds switches from positive to negative. The control circuit discharges when Vds is negative,
In the positive case, the switches M1,
M2 may be controlled.

【0061】次に過放電防止機能について説明する。負
荷を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のドレイ
ン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは負の値とな
る。制御回路はVdsが負であることを検出し、スイッ
チM1,M2をオンする。するとリアクトルL1には図
示した方向に電流ILが流れる。このときMOSFET Q1 の
ゲート電極GはスイッチM2がオンしているためソース
電極Sより2次電池Batの電圧分だけ低電位となり、オ
フ状態である。次にリアクトルL1にある程度の電流I
Lが流れた後、スイッチM1をオン、スイッチM2をオ
フする。
Next, the overdischarge prevention function will be described. When a load is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a negative value. The control circuit detects that Vds is negative, and turns on the switches M1 and M2. Then, current IL flows in reactor L1 in the illustrated direction. At this time, since the switch M2 is on, the gate electrode G of the MOSFET Q1 becomes lower in potential than the source electrode S by the voltage of the secondary battery Bat, and is in the off state. Next, a certain amount of current I flows through reactor L1.
After L flows, the switch M1 is turned on and the switch M2 is turned off.

【0062】すると電流ILはダイオードDI1,ダン
ピング抵抗R1を通して、MOSFETQ1のゲート電極Gに
流れ込む。この電流により、MOSFETの寄生容量が充電さ
れ、ゲート電極Gはドレイン電極Dより高電位となりMO
SFET Q1 は通電状態となる。このときダイオードDI1
は、電流ILが逆流しゲート電極Gの電位が低下するの
を防止している。
Then, the current IL flows into the gate electrode G of the MOSFET Q1 through the diode DI1 and the damping resistor R1. With this current, the parasitic capacitance of the MOSFET is charged, and the potential of the gate electrode G becomes higher than that of the drain electrode D.
SFET Q1 is turned on. At this time, the diode DI1
Prevents the current IL from flowing backward and the potential of the gate electrode G from lowering.

【0063】2次電池の放電が進み電池電圧が設定下限
値に達すると制御回路はスイッチM2をオン、スイッチ
M1をオフする。するとゲート電極Gに蓄えられた電荷
は放電し、ゲート電極Gはドレイン電極Dより2次電池
Batの電圧分だけ低電位になりMOSFET Q1 はオフ状態
となる。その結果放電電流は遮断され、2次電池Bat
が過放電されるのを防止する。
When the discharge of the secondary battery proceeds and the battery voltage reaches the set lower limit, the control circuit turns on the switch M2 and turns off the switch M1. Then, the charge stored in the gate electrode G is discharged, the gate electrode G becomes lower in potential than the drain electrode D by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the discharge current is cut off and the secondary battery Bat
To prevent overdischarge.

【0064】放電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は上昇す
る。この電圧上昇により再度放電が開始されるのを防止
するため、放電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度充電されて電圧が設定した値以上になるまで放電
禁止状態を保持すると良い。放電禁止状態において端子
V+,V−間に充電回路が接続されるとVdsは負から
正に切り替わる。制御回路はVdsが正の場合は充電
し、負の場合には放電電流を遮断するようにスイッチM
1,M2を制御すればよい。
When the discharge current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat increases. In order to prevent the discharge from being started again due to this voltage rise, after the discharge is prohibited, the discharge prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is charged to some extent and the voltage becomes equal to or higher than the set value. When a charging circuit is connected between the terminals V + and V- in the discharge prohibited state, Vds switches from negative to positive. The control circuit switches the switch M so as to charge when Vds is positive, and to cut off the discharge current when Vds is negative.
1, M2 may be controlled.

【0065】MOSFET Q1 のサブストレイト電極Sbとド
レイン電極D及びソース電極S間にはそれぞれダイオー
ドD1,D2が形成される。サブストレイト電極Sbは
2次電池Batの負極側に接続されるため、常に逆バイ
アスとなる。従ってダイオードD1,D2は導通するこ
とはなく、上で説明した保護動作に影響することはな
い。
Diodes D1 and D2 are formed between the substrate electrode Sb and the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1, respectively. Since the substrate electrode Sb is connected to the negative electrode side of the secondary battery Bat, it is always reverse biased. Therefore, the diodes D1 and D2 do not conduct, and do not affect the protection operation described above.

【0066】先に説明した本発明の第1の実施例と同じ
くMOSFET Q1 は横型構造でも縦型構造でもよい。横型構
造とすればMOSFET Q1 と制御回路を1個のICで構成す
ることが容易である。従って従来IC1個とスイッチ2
個で構成していた過充電・過放電保護回路をIC1個で
構成できるため小型化,低コスト化を図ることが可能で
ある。一方縦型構造とすれば横型構造に比較して低損失
化を図ることが出来る。
As in the first embodiment of the present invention, the MOSFET Q1 may have a horizontal structure or a vertical structure. With the horizontal structure, it is easy to configure the MOSFET Q1 and the control circuit with one IC. Therefore, one conventional IC and switch 2
Since the overcharge / overdischarge protection circuit, which has been configured as a single unit, can be configured with a single IC, downsizing and cost reduction can be achieved. On the other hand, the vertical structure can reduce the loss compared to the horizontal structure.

【0067】図8は本発明の第7の実施例である2次電
池の過充電・過放電防止回路を示す。2次電池Batの
負極側に双方向に通電,遮断可能な4端子のエンハンス
メント型PチャネルMOSFET Q1 を直列に接続する。端子
V+及びV−には充電回路あるいは負荷が接続され、充
放電電流はこの端子を通して2次電池Batに供給ある
いは放出される。制御回路は2次電池Bat及びMOSFET
Q1 の電圧を検出し、その値に応じてスイッチM1,M
2のオン,オフを制御する。MOSFET Q1 は、ゲート電極
Gの電位が負のしきい値電圧以下ではドレイン電極Dと
ソース電極S間は双方向に通電可能となり、ゲート電極
Gの電位がしきい値電圧以上になるとドレイン電極Dと
ソース電極S間はオフ状態となる。
FIG. 8 shows a circuit for preventing overcharge and overdischarge of a secondary battery according to a seventh embodiment of the present invention. A four-terminal enhancement-type P-channel MOSFET Q1 capable of conducting and shutting off bidirectionally is connected in series to the negative electrode side of the secondary battery Bat. A charging circuit or a load is connected to the terminals V + and V-, and a charging / discharging current is supplied to or discharged from the secondary battery Bat through these terminals. Control circuit is rechargeable battery Bat and MOSFET
The voltage of Q1 is detected, and switches M1, M
2 is turned on and off. When the potential of the gate electrode G is equal to or lower than the negative threshold voltage, the MOSFET Q1 can conduct electricity bidirectionally between the drain electrode D and the source electrode S. When the potential of the gate electrode G exceeds the threshold voltage, the drain electrode D And the source electrode S is turned off.

【0068】まず過充電防止機能について説明する。充
電回路を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のド
レイン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは正の値と
なる。制御回路はVdsが正であることを検出し、まず
スイッチM1,M2をオンする。するとリアクトルL1
には図示した方向に電流ILが流れる。このときMOSFET
Q1 のゲート電極GはスイッチM2がオンしているた
め、ソース電極Sより2次電池Batの電圧分だけ高電
位となり、オフ状態である。次にリアクトルL1にある
程度の電流ILが流れた後、スイッチM1をオン、スイ
ッチM2をオフする。すると電流ILはダイオードDI
1,ダンピング抵抗R1を通して、MOSFET Q1 のゲート
電極Gから流れ出す。この電流により、MOSFETの寄生容
量が充電され、ゲート電極Gはソース電極Sより低電位
となりMOSFET Q1 は通電状態となる。このときダイオー
ドDI1は、電流ILが逆流しゲート電極Gの電位が上
昇するのを防止している。
First, the overcharge prevention function will be described. When the charging circuit is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a positive value. The control circuit detects that Vds is positive, and first turns on the switches M1 and M2. Then reactor L1
A current IL flows in the illustrated direction. At this time, the MOSFET
Since the switch M2 is on, the gate electrode G of Q1 has a higher potential than the source electrode S by the voltage of the secondary battery Bat, and is off. Next, after a certain amount of current IL flows through reactor L1, switch M1 is turned on and switch M2 is turned off. Then, the current IL becomes the diode DI
1, flows out from the gate electrode G of the MOSFET Q1 through the damping resistor R1. This current charges the parasitic capacitance of the MOSFET, the gate electrode G becomes lower in potential than the source electrode S, and the MOSFET Q1 is turned on. At this time, the diode DI1 prevents the current IL from flowing backward and the potential of the gate electrode G from rising.

【0069】2次電池が充電され電池電圧が設定上限値
に達すると制御回路はスイッチM2をオン、スイッチM
1をオフする。するとゲート電極Gに蓄えられた電荷は
放電し、ゲート電極Gはソース電極Sより2次電池Ba
tの電圧分だけ高電位になりMOSFET Q1 はオフ状態とな
る。その結果充電電流は遮断され、2次電池Batが過
充電されるのを防止する。
When the secondary battery is charged and the battery voltage reaches the set upper limit, the control circuit turns on the switch M2,
Turn 1 off. Then, the charge stored in the gate electrode G is discharged, and the gate electrode G is separated from the source electrode S by the secondary battery Ba.
The potential becomes high by the voltage of t, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the charging current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being overcharged.

【0070】充電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は低下す
る。この電圧低下により再度充電が開始されるのを防止
するため、充電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度放電されて電圧が設定した値以下になるまで、充
電禁止状態を保持すると良い。充電禁止状態において端
子V+,V−間に負荷が接続されるとVdsは正から負
に切り替わる。制御回路はVdsが負の場合は放電し、
正の場合には充電電流を遮断するようにスイッチM1,
M2を制御すればよい。
When the charging current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat decreases. In order to prevent the charging from being started again due to the voltage drop, after the charging is prohibited, the charging prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is discharged to some extent and the voltage becomes equal to or lower than the set value. . When a load is connected between the terminals V + and V- in the charging prohibited state, Vds switches from positive to negative. The control circuit discharges when Vds is negative,
In the positive case, the switches M1,
M2 may be controlled.

【0071】次に過放電防止機能について説明する。負
荷を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のドレイ
ン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは負の値とな
る。制御回路はVdsが負であることを検出し、スイッ
チM1,M2をオンする。するとリアクトルL1には図
示した方向に電流ILが流れる。このときMOSFET Q1 の
ゲート電極GはスイッチM2がオンしているためソース
電極Sより2次電池Batの電圧分だけ高電位となり、オ
フ状態である。次にリアクトルL1にある程度の電流I
Lが流れた後、スイッチM1をオン、スイッチM2をオ
フする。すると電流ILはダイオードDI1,ダンピン
グ抵抗R1を通して、MOSFET Q1 のゲート電極Gから流
れ出す。この電流により、MOSFETの寄生容量が充電さ
れ、ゲート電極Gはドレイン電極Dより低電位となりMO
SFET Q1 は通電状態となる。このときダイオードDI1
は、電流ILが逆流しゲート電極Gの電位が低下するの
を防止している。
Next, the overdischarge prevention function will be described. When a load is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a negative value. The control circuit detects that Vds is negative, and turns on the switches M1 and M2. Then, current IL flows in reactor L1 in the illustrated direction. At this time, since the switch M2 is on, the gate electrode G of the MOSFET Q1 becomes higher in potential than the source electrode S by the voltage of the secondary battery Bat, and is off. Next, a certain amount of current I flows through reactor L1.
After L flows, the switch M1 is turned on and the switch M2 is turned off. Then, the current IL flows out of the gate electrode G of the MOSFET Q1 through the diode DI1 and the damping resistor R1. This current charges the parasitic capacitance of the MOSFET, causing the gate electrode G to have a lower potential than the drain electrode D and
SFET Q1 is turned on. At this time, the diode DI1
Prevents the current IL from flowing backward and the potential of the gate electrode G from lowering.

【0072】2次電池の放電が進み電池電圧が設定下限
値に達すると制御回路はスイッチM2をオン、スイッチ
M1をオフする。するとゲート電極Gに蓄えられた電荷
は放電し、ゲート電極Gはドレイン電極Dより2次電池
Batの電圧分だけ低電位になりMOSFET Q1 はオフ状態
となる。その結果放電電流は遮断され、2次電池Bat
が過放電されるのを防止する。
When the discharge of the secondary battery proceeds and the battery voltage reaches the set lower limit, the control circuit turns on the switch M2 and turns off the switch M1. Then, the charge stored in the gate electrode G is discharged, the gate electrode G becomes lower in potential than the drain electrode D by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the discharge current is cut off and the secondary battery Bat
To prevent overdischarge.

【0073】放電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は上昇す
る。この電圧上昇により再度放電が開始されるのを防止
するため、放電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度充電されて電圧が設定した値以上になるまで放電
禁止状態を保持すると良い。放電禁止状態において端子
V+,V−間に充電回路が接続されるとVdsは負から
正に切り替わる。制御回路はVdsが正の場合は充電
し、負の場合には放電電流を遮断するようにスイッチM
1,M2を制御すればよい。
When the discharge current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat increases. In order to prevent the discharge from being started again due to this voltage rise, after the discharge is prohibited, the discharge prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is charged to some extent and the voltage becomes equal to or higher than the set value. When a charging circuit is connected between the terminals V + and V- in the discharge prohibited state, Vds switches from negative to positive. The control circuit switches the switch M so as to charge when Vds is positive, and to cut off the discharge current when Vds is negative.
1, M2 may be controlled.

【0074】MOSFET Q1 のサブストレイト電極Sbとド
レイン電極D及びソース電極S間にはそれぞれダイオー
ドD1,D2が形成される。サブストレイト電極Sbは
2次電池Batの負極側に接続されるため、常に逆バイ
アスとなる。従ってダイオードD1,D2は導通するこ
とはなく、上で説明した保護動作に影響することはな
い。
Diodes D1 and D2 are formed between the substrate electrode Sb and the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1, respectively. Since the substrate electrode Sb is connected to the negative electrode side of the secondary battery Bat, it is always reverse biased. Therefore, the diodes D1 and D2 do not conduct, and do not affect the protection operation described above.

【0075】先に説明した本発明の第1の実施例と同じ
くMOSFET Q1 は横型構造でも縦型構造でもよい。横型構
造とすればMOSFET Q1 と制御回路を1個のICで構成す
ることが容易である。従って従来IC1個とスイッチ2
個で構成していた過充電・過放電保護回路をIC1個で
構成できるため小型化,低コスト化を図ることが可能で
ある。一方縦型構造とすれば横型構造に比較して低損失
化を図ることが出来る。
As in the first embodiment of the present invention, the MOSFET Q1 may have a horizontal structure or a vertical structure. With the horizontal structure, it is easy to configure the MOSFET Q1 and the control circuit with one IC. Therefore, one conventional IC and switch 2
Since the overcharge / overdischarge protection circuit, which has been configured as a single unit, can be configured with a single IC, downsizing and cost reduction can be achieved. On the other hand, the vertical structure can reduce the loss compared to the horizontal structure.

【0076】図9は本発明の第8の実施例である2次電
池の過充電・過放電防止回路を示す。2次電池Batの
負極側に双方向に通電,遮断可能なエンハンスメント型
NチャネルMOSFET Q1 を直列に接続する。端子V+及び
V−には充電回路あるいは負荷が接続され、充放電電流
はこの端子を通して2次電池Batに供給あるいは放出
される。制御回路は2次電池Bat及びMOSFET Q1 の電
圧を検出し、その値に応じてスイッチM1,M2,M3
のオン,オフを制御する。MOSFET Q1 は、ゲート電極G
の電位が正のしきい値電圧以上ではドレイン電極Dとソ
ース電極S間は双方向に通電可能となり、ゲート電極G
の電位がしきい値電圧以下になるとドレイン電極Dとソ
ース電極S間はオフ状態となる。
FIG. 9 shows an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to an eighth embodiment of the present invention. An enhancement-type N-channel MOSFET Q1 that can be turned on and off bidirectionally is connected in series to the negative electrode side of the secondary battery Bat. A charging circuit or a load is connected to the terminals V + and V-, and a charging / discharging current is supplied to or discharged from the secondary battery Bat through these terminals. The control circuit detects the voltage of the secondary battery Bat and the voltage of the MOSFET Q1, and switches M1, M2, M3 according to the detected values.
On and off. MOSFET Q1 has a gate electrode G
Is more than the positive threshold voltage, bidirectional conduction is possible between the drain electrode D and the source electrode S, and the gate electrode G
Becomes lower than the threshold voltage, the drain electrode D and the source electrode S are turned off.

【0077】まず過充電防止機能について説明する。充
電回路を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のド
レイン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは正の値と
なる。制御回路はVdsが正であることを検出し、スイ
ッチM1をオンし、スイッチM2,M3をオフする。こ
れによりMOSFET Q1 のゲート電極はソース電極Sより2
次電池Batの電圧分だけ高電位になりMOSFET Q1 は通
電状態となる。
First, the overcharge prevention function will be described. When the charging circuit is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a positive value. The control circuit detects that Vds is positive, turns on the switch M1, and turns off the switches M2 and M3. As a result, the gate electrode of MOSFET Q1 is 2
The potential becomes higher by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned on.

【0078】2次電池が充電され電池電圧が設定上限値
に達すると制御回路はスイッチM1をオフ、スイッチM
2,M3をオンする。するとMOSFET Q1 のゲート電極G
はソース電極Sと同電位となりMOSFET Q1 はオフ状態と
なる。その結果充電電流は遮断され、2次電池Batが
過充電されるのを防止する。またこのときダイオードD
I2は逆バイアスとなりスイッチM2及びスイッチM3
を通って電流が流れるのを防止している。
When the secondary battery is charged and the battery voltage reaches the set upper limit, the control circuit turns off the switch M1,
2. Turn on M3. Then the gate electrode G of MOSFET Q1
Becomes the same potential as the source electrode S, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the charging current is cut off, and the secondary battery Bat is prevented from being overcharged. At this time, the diode D
I2 becomes reverse-biased and switches M2 and M3
Prevents current from flowing through.

【0079】充電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は低下す
る。この電圧低下により再度充電が開始されるのを防止
するため、充電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度放電されて電圧が設定した値以下になるまで充電
禁止状態を保持すると良い。充電禁止状態において端子
V+,V−間に負荷が接続されるとVdsは正から負に
切り替わる。制御回路はVdsが負の場合は放電し、正
の場合には充電電流を遮断するようにスイッチM1〜M
3を制御すればよい。
When the charging current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat decreases. In order to prevent the charging from being started again due to the voltage drop, after the charging is prohibited, the charging prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is discharged to some extent and the voltage becomes equal to or lower than the set value. When a load is connected between the terminals V + and V- in the charging prohibited state, Vds switches from positive to negative. The control circuit switches M1 to M so as to discharge when Vds is negative and to cut off the charging current when Vds is positive.
3 may be controlled.

【0080】上記説明では充電停止時にはスイッチM
2,M3はともにオンとした。しかしスイッチM3はオ
フしても同様に充電停止可能である。スイッチM3のオ
ン,オフに関わらず、スイッチM2がオンしているため
ゲート電極Gはソース電極Sと同電位となり、MOSFET Q
1 はオフ状態となる。またダイオードDI2によりスイ
ッチM2,M3を通って流れる電流も遮断されるためで
ある。
In the above description, when charging is stopped, the switch M
2 and M3 were both turned on. However, even if the switch M3 is turned off, charging can be stopped similarly. Regardless of whether the switch M3 is on or off, the gate electrode G has the same potential as the source electrode S because the switch M2 is on, and the MOSFET Q
1 is off. Also, the current flowing through the switches M2 and M3 is cut off by the diode DI2.

【0081】但し上で説明した充電時、及び後で述べる
放電時にはスイッチM2,M3はともにオフである。そ
のため充電停止時にスイッチM2,M3はともにオンと
し、後で説明するように放電停止時にもスイッチM2,
M3はともにオンとすれば、2つのスイッチは常に同時
にオンあるいはオフとなる。したがって、スイッチM
2,M3を独立して制御する必要がなく、制御回路の構
成を簡単に出来る。
However, both the switches M2 and M3 are off during the charging described above and during the discharging described below. Therefore, when the charging is stopped, the switches M2 and M3 are both turned on. As will be described later, even when the discharging is stopped, the switches M2 and M3 are turned off.
If both M3 are on, the two switches are always on or off at the same time. Therefore, switch M
It is not necessary to independently control M2 and M3, and the configuration of the control circuit can be simplified.

【0082】次に過放電防止機能について説明する。負
荷を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のドレイ
ン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは負の値とな
る。制御回路はVdsが負であることを検出し、スイッ
チM1をオンし、スイッチM2,M3をオフする。これ
によりMOSFET Q1 のゲート電極はドレイン電極Dより2
次電池Batの電圧分だけ高電位になりMOSFET Q1 は通
電状態となる。
Next, the overdischarge prevention function will be described. When a load is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a negative value. The control circuit detects that Vds is negative, turns on the switch M1, and turns off the switches M2 and M3. As a result, the gate electrode of MOSFET Q1 is two
The potential becomes higher by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned on.

【0083】2次電池の放電が進み電池電圧が設定下限
値に達すると制御回路はスイッチM1をオフ、スイッチ
M2,M3をオンする。するとMOSFET Q1 のゲート電極
Gはドレイン電極Dと同電位となりMOSFET Q1 はオフ状
態となる。その結果放電電流は遮断され、2次電池Ba
tが過放電されるのを防止する。またこのときダイオー
ドDI1は逆バイアスとなりスイッチM3及びスイッチ
M2を通って電流が流れるのを防止している。
When the discharge of the secondary battery proceeds and the battery voltage reaches the set lower limit, the control circuit turns off the switch M1 and turns on the switches M2 and M3. Then, the gate electrode G of the MOSFET Q1 has the same potential as the drain electrode D, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the discharge current is cut off and the secondary battery Ba
t is prevented from being over-discharged. At this time, the diode DI1 is reverse-biased to prevent a current from flowing through the switches M3 and M2.

【0084】放電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は上昇す
る。この電圧上昇により再度放電が開始されるのを防止
するため、放電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度充電されて電圧が設定した値以上になるまで、放
電禁止状態を保持すると良い。放電禁止状態において端
子V+,V−間に充電回路が接続されるとVdsは負か
ら正に切り替わる。制御回路はVdsが正の場合は充電
し、負の場合には放電電流を遮断するようにスイッチM
1〜M3を制御すればよい。
When the discharge current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat increases. In order to prevent the discharge from being started again due to this voltage rise, after the discharge is prohibited, the discharge prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is charged to some extent and the voltage becomes equal to or higher than the set value. . When a charging circuit is connected between the terminals V + and V- in the discharge prohibited state, Vds switches from negative to positive. The control circuit switches the switch M so as to charge when Vds is positive, and to cut off the discharge current when Vds is negative.
What is necessary is just to control 1-M3.

【0085】上記説明では放電停止時にはスイッチM
2,M3はともにオンとした。しかしスイッチM2はオ
フしても同様に放電停止可能である。スイッチM2のオ
ン,オフに関わらず、スイッチM3がオンしているため
ゲート電極Gはドレイン電極Dと同電位となり、MOSFET
Q1 はオフ状態となる。またダイオードDI1によりス
イッチM2,M3を通って流れる電流も遮断されるため
である。
In the above description, when the discharge is stopped, the switch M
2 and M3 were both turned on. However, even when the switch M2 is turned off, the discharge can be stopped similarly. Since the switch M3 is on regardless of whether the switch M2 is on or off, the gate electrode G has the same potential as the drain electrode D, and the MOSFET
Q1 is turned off. Also, the current flowing through the switches M2 and M3 is cut off by the diode DI1.

【0086】但し放電停止時にスイッチM2,M3はと
もにオンとすれば、前に説明したように2つのスイッチ
は常に同時にオンあるいはオフとなる。したがってスイ
ッチM2,M3を独立して制御する必要がなく、制御回
路の構成を簡単に出来る。
However, if the switches M2 and M3 are both turned on when the discharge is stopped, the two switches are always turned on or off simultaneously as described above. Therefore, there is no need to independently control the switches M2 and M3, and the configuration of the control circuit can be simplified.

【0087】MOSFET Q1 には内蔵のダイオードD1,D
2が形成される。しかしこれらは逆方向に直列接続され
ており導通することはなく、上で説明した保護動作に影
響することはない。
MOSFET Q1 has built-in diodes D1 and D
2 are formed. However, they are connected in series in the reverse direction, do not conduct, and do not affect the protection operation described above.

【0088】先に説明した本発明の第1の実施例と同じ
くMOSFET Q1 は横型構造でも縦型構造でもよい。横型構
造とすればMOSFET Q1 と制御回路を1個のICで構成す
ることが容易である。従って従来IC1個とスイッチ2
個で構成していた過充電・過放電保護回路をIC1個で
構成できるため小型化,低コスト化を図ることが可能で
ある。一方縦型構造とすれば横型構造に比較して低損失
化を図ることが出来る。
As in the first embodiment of the present invention, the MOSFET Q1 may have a horizontal structure or a vertical structure. With the horizontal structure, it is easy to configure the MOSFET Q1 and the control circuit with one IC. Therefore, one conventional IC and switch 2
Since the overcharge / overdischarge protection circuit, which has been configured as a single unit, can be configured with a single IC, downsizing and cost reduction can be achieved. On the other hand, the vertical structure can reduce the loss compared to the horizontal structure.

【0089】図10は本発明の第9の実施例である2次
電池の過充電・過放電防止回路を示す。2次電池Bat
の正極側に双方向に通電,遮断可能なエンハンスメント
型PチャネルMOSFET Q1 を直列に接続する。端子V+及
びV−には充電回路あるいは負荷が接続され、充放電電
流はこの端子を通して2次電池Batに供給あるいは放
出される。制御回路は2次電池Bat及びMOSFET Q1 の
電圧を検出し、その値に応じてスイッチM1,M2,M
3のオン,オフを制御する。MOSFET Q1 は、ゲート電極
Gの電位が負のしきい値電圧以下ではドレイン電極Dと
ソース電極S間は双方向に通電可能となり、ゲート電極
Gの電位がしきい値電圧以上になるとドレイン電極Dと
ソース電極S間はオフ状態となる。
FIG. 10 shows an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to a ninth embodiment of the present invention. Secondary battery Bat
An enhancement-type P-channel MOSFET Q1 that can be turned on and off bidirectionally is connected in series to the positive electrode side of. A charging circuit or a load is connected to the terminals V + and V-, and a charging / discharging current is supplied to or discharged from the secondary battery Bat through these terminals. The control circuit detects the voltage of the secondary battery Bat and the voltage of the MOSFET Q1, and switches M1, M2, M
3 is turned on and off. When the potential of the gate electrode G is equal to or lower than the negative threshold voltage, the MOSFET Q1 can conduct electricity bidirectionally between the drain electrode D and the source electrode S. When the potential of the gate electrode G exceeds the threshold voltage, the drain electrode D And the source electrode S is turned off.

【0090】まず過充電防止機能について説明する。充
電回路を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のド
レイン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは正の値と
なる。制御回路はVdsが正であることを検出し、スイ
ッチM1をオンし、スイッチM2,M3をオフする。こ
れによりMOSFET Q1 のゲート電極はドレイン電極Dより
2次電池Batの電圧分だけ低電位になりMOSFET Q1 は
通電状態となる。
First, the overcharge prevention function will be described. When the charging circuit is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a positive value. The control circuit detects that Vds is positive, turns on the switch M1, and turns off the switches M2 and M3. As a result, the gate electrode of the MOSFET Q1 becomes lower in potential than the drain electrode D by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned on.

【0091】2次電池が充電され電池電圧が設定上限値
に達すると制御回路はスイッチM1をオフ、スイッチM
2,M3をオンする。するとMOSFET Q1 のゲート電極G
はドレイン電極Dと同電位となりMOSFET Q1 はオフ状態
となる。その結果充電電流は遮断され、2次電池Bat
が過充電されるのを防止する。またこのときダイオード
DI2は逆バイアスとなりスイッチM2及びスイッチM
3を通って電流が流れるのを防止している。
When the secondary battery is charged and the battery voltage reaches the set upper limit, the control circuit turns off the switch M1,
2. Turn on M3. Then the gate electrode G of MOSFET Q1
Becomes the same potential as the drain electrode D, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the charging current is cut off and the secondary battery Bat
To prevent overcharging. At this time, the diode DI2 is reverse-biased and the switches M2 and M
3 prevents current from flowing.

【0092】充電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は低下す
る。この電圧低下により再度充電が開始されるのを防止
するため、充電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度放電されて電圧が設定した値以下になるまで、充
電禁止状態を保持すると良い。充電禁止状態において端
子V+,V−間に負荷が接続されるとVdsは正から負
に切り替わる。制御回路はVdsが負の場合は放電し、
正の場合には充電電流を遮断するようにスイッチM1〜
M3を制御すればよい。
When the charging current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat decreases. In order to prevent the charging from being started again due to the voltage drop, after the charging is prohibited, the charging prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is discharged to some extent and the voltage becomes equal to or lower than the set value. . When a load is connected between the terminals V + and V- in the charging prohibited state, Vds switches from positive to negative. The control circuit discharges when Vds is negative,
In the positive case, the switches M1
What is necessary is just to control M3.

【0093】上記説明では充電停止時にはスイッチM
2,M3はともにオンとした。しかしスイッチM2はオ
フしても同様に充電停止可能である。スイッチM2のオ
ン,オフに関わらず、スイッチM3がオンしているため
ゲート電極Gはドレイン電極Dと同電位となり、MOSFET
Q1 はオフ状態とる。またダイオードDI2によりスイ
ッチM2,M3を通って流れる電流も遮断されるためで
ある。
In the above description, when charging is stopped, the switch M
2 and M3 were both turned on. However, even if the switch M2 is turned off, charging can be stopped similarly. Since the switch M3 is on regardless of whether the switch M2 is on or off, the gate electrode G has the same potential as the drain electrode D, and the MOSFET
Q1 is off. Also, the current flowing through the switches M2 and M3 is cut off by the diode DI2.

【0094】但し上で説明した充電時、及び後で述べる
放電時にはスイッチM2,M3はともにオフである。そ
のため充電停止時にスイッチM2,M3はともにオンと
し、後で説明するように放電停止時にもスイッチM2,
M3はともにオンとすれば、2つのスイッチは常に同時
にオンあるいはオフとなる。したがってスイッチM2,
M3を独立して制御する必要がなく、制御回路の構成を
簡単に出来る。
However, the switches M2 and M3 are both off during the charging described above and during the discharging described later. Therefore, when the charging is stopped, the switches M2 and M3 are both turned on. As will be described later, even when the discharging is stopped, the switches M2 and M3 are turned off.
If both M3 are on, the two switches are always on or off at the same time. Therefore, switch M2,
It is not necessary to control M3 independently, and the configuration of the control circuit can be simplified.

【0095】次に過放電防止機能について説明する。負
荷を端子V+,V−間に接続するとMOSFET Q1 のドレイ
ン電極D−ソース電極S間の電圧Vdsは負の値とな
る。制御回路はVdsが負であることを検出し、スイッ
チM1をオンし、スイッチM2,M3をオフする。これ
によりMOSFET Q1 のゲート電極はソース電極Sより2次
電池Batの電圧分だけ低電位になりMOSFET Q1 は通電
状態となる。
Next, the overdischarge prevention function will be described. When a load is connected between the terminals V + and V-, the voltage Vds between the drain electrode D and the source electrode S of the MOSFET Q1 becomes a negative value. The control circuit detects that Vds is negative, turns on the switch M1, and turns off the switches M2 and M3. As a result, the gate electrode of the MOSFET Q1 becomes lower in potential than the source electrode S by the voltage of the secondary battery Bat, and the MOSFET Q1 is turned on.

【0096】2次電池の放電が進み電池電圧が設定下限
値に達すると制御回路はスイッチM1をオフ、スイッチ
M2,M3をオンする。するとMOSFET Q1 のゲート電極
Gはソース電極Sと同電位となりMOSFET Q1 はオフ状態
となる。その結果放電電流は遮断され、2次電池Bat
が過放電されるのを防止する。またこのときダイオード
DI1は逆バイアスとなりスイッチM3及びスイッチM
2を通って電流が流れるのを防止している。
When the discharge of the secondary battery proceeds and the battery voltage reaches the set lower limit, the control circuit turns off the switch M1 and turns on the switches M2 and M3. Then, the gate electrode G of the MOSFET Q1 has the same potential as the source electrode S, and the MOSFET Q1 is turned off. As a result, the discharge current is cut off and the secondary battery Bat
To prevent overdischarge. At this time, the diode DI1 is reverse-biased and the switches M3 and M
2 to prevent current from flowing.

【0097】放電電流を遮断すると、内部抵抗による電
圧降下が無くなるため、2次電池Batの電圧は上昇す
る。この電圧上昇により再度放電が開始されるのを防止
するため、放電禁止となった後は、2次電池Batがあ
る程度充電されて電圧が設定した値以上になるまで放電
禁止状態を保持すると良い。放電禁止状態において端子
V+,V−間に充電回路が接続されるとVdsは負から
正に切り替わる。制御回路はVdsが正の場合は充電
し、負の場合には放電電流を遮断するようにスイッチM
1〜M3を制御すればよい。
When the discharge current is cut off, the voltage drop due to the internal resistance is eliminated, so that the voltage of the secondary battery Bat increases. In order to prevent the discharge from being started again due to this voltage rise, after the discharge is prohibited, the discharge prohibited state may be maintained until the secondary battery Bat is charged to some extent and the voltage becomes equal to or higher than the set value. When a charging circuit is connected between the terminals V + and V- in the discharge prohibited state, Vds switches from negative to positive. The control circuit switches the switch M so as to charge when Vds is positive, and to cut off the discharge current when Vds is negative.
What is necessary is just to control 1-M3.

【0098】上記説明では放電停止時にはスイッチM
2,M3はともにオンとした。しかしスイッチM3はオ
フしても同様に放電停止可能である。スイッチM3のオ
ン,オフに関わらず、スイッチM2がオンしているため
ゲート電極Gはソース電極Sと同電位となり、MOSFET Q
1 はオフ状態となる。またダイオードDI1によりスイ
ッチM2,M3を通って流れる電流も遮断されるためで
ある。
In the above description, when the discharge is stopped, the switch M
2 and M3 were both turned on. However, even when the switch M3 is turned off, the discharge can be stopped similarly. Regardless of whether the switch M3 is on or off, the gate electrode G has the same potential as the source electrode S because the switch M2 is on, and the MOSFET Q
1 is off. Also, the current flowing through the switches M2 and M3 is cut off by the diode DI1.

【0099】但し放電停止時にスイッチM2,M3はと
もにオンとすれば、前に説明したように2つのスイッチ
は常に同時にオンあるいはオフとなる。したがってスイ
ッチM2,M3を独立して制御する必要がなく、制御回
路の構成を簡単に出来る。
However, if the switches M2 and M3 are both turned on when the discharge is stopped, the two switches are always turned on or off simultaneously as described above. Therefore, there is no need to independently control the switches M2 and M3, and the configuration of the control circuit can be simplified.

【0100】MOSFET Q1 には内蔵のダイオードD1,D
2が形成される。しかしこれらは逆方向に直列接続され
ており導通することはなく、上で説明した保護動作に影
響することはない。
MOSFET Q1 has built-in diodes D1 and D
2 are formed. However, they are connected in series in the reverse direction, do not conduct, and do not affect the protection operation described above.

【0101】先に説明した本発明の第1の実施例と同じ
くMOSFET Q1 は横型構造でも縦型構造でもよい。横型構
造とすればMOSFET Q1 と制御回路を1個のICで構成す
ることが容易である。従って従来IC1個とスイッチ2
個で構成していた過充電・過放電保護回路をIC1個で
構成できるため、小型化,低コスト化を図ることが可能
である。一方縦型構造とすれば横型構造に比較して低損
失化を図ることが出来る。
As in the first embodiment of the present invention, the MOSFET Q1 may have a horizontal structure or a vertical structure. With the horizontal structure, it is easy to configure the MOSFET Q1 and the control circuit with one IC. Therefore, one conventional IC and switch 2
Since the overcharge / overdischarge protection circuit, which has been configured as a single unit, can be configured with a single IC, downsizing and cost reduction can be achieved. On the other hand, the vertical structure can reduce the loss compared to the horizontal structure.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上図面を用いて説明したように本発明
による2次電池の過充電・過放電防止回路は、2次電池
に双方向導通型MOSFETを直列に接続し、2次電池の電圧
レベルに応じた制御信号により、双方向導通型電界効果
トランジスタをオン,オフし2次電池の過充電・過放電
を防止するものである。従来2個の電解効果トランジス
タで構成していたものを本発明では1個の双方向導通型
電界効果トランジスタで構成しているため、小型化,低
損失化が図れる。さらに横型双方向導通型電界効果トラ
ンジスタを用いれば制御回路を含めて1個のICで構成
することが可能であり、大幅な小型化が図れる。
As described above with reference to the drawings, the overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to the present invention comprises connecting a bidirectional MOSFET in series with the secondary battery, and controlling the voltage of the secondary battery. The control signal according to the level turns on and off the bidirectional conductive field effect transistor to prevent overcharge and overdischarge of the secondary battery. In the present invention, which has conventionally been constituted by two field effect transistors, but is constituted by one bidirectional conduction field effect transistor, the size and loss can be reduced. Furthermore, if a lateral bidirectional conduction field-effect transistor is used, it can be constituted by a single IC including a control circuit, and the size can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例である2次電池の過充電
・過放電防止回路図。
FIG. 1 is an overcharge / overdischarge prevention circuit diagram of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例で用いる双方向導通横型
電界効果トランジスタの断面図。
FIG. 2 is a sectional view of a bidirectional conducting lateral field effect transistor used in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例で用いる双方向導通縦型
電界効果トランジスタの断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a bidirectional conducting vertical field effect transistor used in a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例である2次電池の過充電
・過放電防止回路図。
FIG. 4 is an overcharge / overdischarge prevention circuit diagram of a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施例である2次電池の過充電
・過放電防止回路図。
FIG. 5 is an overcharge / overdischarge prevention circuit diagram of a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施例である2次電池の過充電
・過放電防止回路図。
FIG. 6 is a circuit diagram of an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施例である2次電池の過充電
・過放電防止回路図。
FIG. 7 is a circuit diagram of an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施例である2次電池の過充電
・過放電防止回路図。
FIG. 8 is an overcharge / overdischarge prevention circuit diagram of a secondary battery according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第8の実施例である2次電池の過充電
・過放電防止回路図。
FIG. 9 is a circuit diagram of an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to an eighth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第9の実施例である2次電池の過充
電・過放電防止回路図。
FIG. 10 is a circuit diagram of an overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery according to a ninth embodiment of the present invention.

【図11】従来の2次電池の過充電・過放電防止回路
図。
FIG. 11 is a circuit diagram of a conventional overcharge / overdischarge prevention of a secondary battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Bat…2次電池、Q1…双方向導通型電解効果トラン
ジスタ、D…ドレイン電極、S…ソース電極、G…ゲー
ト電極、Sb…サブストレイト電極、D1,D2…電解
効果トランジスタ内蔵のダイオード、DI1,DI2…
ダイオード、M1〜M3,MS1,MS2…MOSFET、V
+,V−…端子。
Bat: secondary battery, Q1: bidirectional conductive field effect transistor, D: drain electrode, S: source electrode, G: gate electrode, Sb: substrate electrode, D1, D2: diode with built-in field effect transistor, DI1, DI2 ...
Diode, M1 to M3, MS1, MS2 ... MOSFET, V
+, V -... terminals.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 英樹 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 5G003 AA01 BA01 CA14 CC02 DA07 DA13 GA01  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hideki Miyazaki 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. 5G003 AA01 BA01 CA14 CC02 DA07 DA13 GA01

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】2次電池及び、前記2次電池の正極側に直
列接続された双方向に通電,遮断可能な4端子のデプレ
ッション型NチャネルMOSFET及び、前記2次電池の電圧
に応じて前記デプレッション型NチャネルMOSFETを通電
あるいは遮断する手段を備え、前記デプレッション型N
チャネルMOSFETのサブストレイト電極が前記2次電池の
負極側に接続されていることを特徴とする2次電池の過
充電・過放電防止回路。
1. A rechargeable battery, a four-terminal depletion-type N-channel MOSFET connected in series to a positive electrode of the rechargeable battery and capable of conducting and shutting off bidirectionally, and the voltage corresponding to the voltage of the rechargeable battery. Means for energizing or deactivating the depletion type N-channel MOSFET;
An overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery, wherein a substrate electrode of a channel MOSFET is connected to a negative electrode side of the secondary battery.
【請求項2】2次電池及び、前記2次電池の負極側に直
列接続された双方向に通電,遮断可能な4端子のデプレ
ッション型PチャネルMOSFET及び、前記2次電池の電圧
に応じて前記デプレッション型PチャネルMOSFETを通電
あるいは遮断する手段を備え、前記デプレッション型P
チャネルMOSFETのサブストレイト電極が前記2次電池の
正極側に接続されていることを特徴とする2次電池の過
充電・過放電防止回路。
2. A rechargeable battery, a four-terminal depletion-type P-channel MOSFET connected in series to a negative electrode of the rechargeable battery and capable of conducting and shutting off bidirectionally, and the voltage corresponding to the voltage of the rechargeable battery. Means for turning on or off the depletion-type P-channel MOSFET;
An overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery, wherein a substrate electrode of a channel MOSFET is connected to a positive electrode side of the secondary battery.
【請求項3】2次電池及び、前記2次電池の正極側に直
列接続された双方向に通電,遮断可能な4端子のエンハ
ンスメント型NチャネルMOSFET及び、コンデンサ及び、
前記コンデンサに前記2次電池の電圧を正または負に充
電する手段及び、前記2次電池の電圧に応じて正または
負に充電された前記コンデンサの電圧を前記エンハンス
メント型NチャネルMOSFETのゲート電極に印加する手段
を備え、前記エンハンスメント型NチャネルMOSFETのサ
ブストレイト電極が前記2次電池の負極側に接続されて
いることを特徴とする2次電池の過充電・過放電防止回
路。
3. A rechargeable battery, a four-terminal enhancement-type N-channel MOSFET connected in series to a positive electrode of the rechargeable battery and capable of conducting and shutting off bidirectionally, a capacitor, and
Means for positively or negatively charging the capacitor with the voltage of the secondary battery, and applying the voltage of the capacitor charged positively or negatively according to the voltage of the secondary battery to the gate electrode of the enhancement N-channel MOSFET. An overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery, comprising: means for applying a voltage, wherein a substrate electrode of the enhancement type N-channel MOSFET is connected to a negative electrode side of the secondary battery.
【請求項4】2次電池及び、前記2次電池の負極側に直
列接続された双方向に通電,遮断可能な4端子のエンハ
ンスメント型PチャネルMOSFET及び、コンデンサ及び前
記コンデンサに前記2次電池の電圧を正または負に充電
する手段及び、前記2次電池の電圧に応じて正または負
に充電された前記コンデンサの電圧を前記エンハンスメ
ント型PチャネルMOSFETのゲート電極に印加する手段を
備え、前記エンハンスメント型PチャネルMOSFETのサブ
ストレイト電極が前記2次電池の正極側に接続されてい
ることを特徴とする2次電池の過充電・過放電防止回
路。
4. A rechargeable battery, a four-terminal enhancement-type P-channel MOSFET connected in series with a negative electrode of the rechargeable battery and capable of conducting and shutting off bidirectionally, and a capacitor and a capacitor connected to the rechargeable battery. Means for positively or negatively charging a voltage, and means for applying a voltage of the capacitor positively or negatively charged according to a voltage of the secondary battery to a gate electrode of the enhancement type P-channel MOSFET, An overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery, wherein a substrate electrode of a type P-channel MOSFET is connected to a positive electrode side of the secondary battery.
【請求項5】2次電池及び、前記2次電池の正極側に直
列接続された双方向に通電,遮断可能な4端子のエンハ
ンスメント型NチャネルMOSFET及び、電流源及び、前記
2次電池の電圧に応じて前記電流源の電流を前記エンハ
ンスメント型NチャネルMOSFETのゲート電極に通流する
手段を備え、前記エンハンスメント型NチャネルMOSFET
のサブストレイト電極が前記2次電池の負極側に接続さ
れていることを特徴とする2次電池の過充電・過放電防
止回路。
5. A rechargeable battery, a four-terminal enhancement-type N-channel MOSFET connected in series with a positive electrode of the rechargeable battery and capable of bidirectional conduction and cutoff, a current source, and a voltage of the rechargeable battery. Means for flowing the current of the current source to the gate electrode of the enhancement N-channel MOSFET in accordance with
Wherein the substrate electrode is connected to the negative electrode side of the secondary battery.
【請求項6】2次電池及び、前記2次電池の負極側に直
列接続された双方向に通電,遮断可能な4端子のエンハ
ンスメント型jPチャネルMOSFET及び、電流源及び、前
記2次電池の電圧に応じて前記電流源の電流を前記エン
ハンスメント型PチャネルMOSFETのゲート電極に通流す
る手段を備え、前記エンハンスメント型PチャネルMOSF
ETのサブストレイト電極が前記2次電池の正極側に接続
されていることを特徴とする2次電池の過充電・過放電
防止回路。
6. A rechargeable battery, a four-terminal enhancement-type jP-channel MOSFET connected in series with a negative electrode of the rechargeable battery and capable of bidirectional conduction and cutoff, a current source, and a voltage of the rechargeable battery. Means for flowing the current of the current source to the gate electrode of the enhancement-type P-channel MOSFET in accordance with
An overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery, wherein a substrate electrode of the ET is connected to a positive electrode side of the secondary battery.
【請求項7】2次電池及び、前記2次電池の負極側に直
列接続された双方向に通電,遮断可能なエンハンスメン
ト型NチャネルMOSFET及び、前記2次電池の電圧に応じ
て前記エンハンスメント型NチャネルMOSFETを通電ある
いは遮断する手段を備え、前記エンハンスメント型Nチ
ャネルMOSFETのサブストレイトがフローティングである
ことを特徴とする2次電池の過充電・過放電防止回路。
7. A rechargeable battery, an enhancement N-channel MOSFET connected in series to a negative electrode of the rechargeable battery and capable of conducting and shutting off bidirectionally, and the enhancement N-type MOSFET according to a voltage of the rechargeable battery. An overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery, comprising: means for energizing or interrupting a channel MOSFET, wherein a substrate of the enhancement type N-channel MOSFET is floating.
【請求項8】2次電池及び、前記2次電池の正極側に直
列接続された双方向に通電,遮断可能なエンハンスメン
ト型PチャネルMOSFET及び、前記2次電池の電圧に応じ
て前記エンハンスメント型PチャネルMOSFETを通電ある
いは遮断する手段を備え、前記エンハンスメント型Pチ
ャネルMOSFETのサブストレイトがフローティングである
ことを特徴とする2次電池の過充電・過放電防止回路。
8. A rechargeable battery, an enhancement-type P-channel MOSFET connected in series to the positive electrode of the rechargeable battery and capable of conducting and shutting off bidirectionally, and the enhancement-type P-channel MOSFET according to the voltage of the rechargeable battery. An overcharge / overdischarge prevention circuit for a secondary battery, comprising means for energizing or interrupting a channel MOSFET, wherein a substrate of the enhancement type P-channel MOSFET is floating.
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