CN102969698B - 半导体集成电路、保护电路以及电池组 - Google Patents

半导体集成电路、保护电路以及电池组 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种半导体集成电路、保护电路以及电池组，其即使在发生漏电流的情况下也能够稳定地保持调节器的输出电压。具有检测半导体集成电路内的漏电流的发生，输出检测结果的泄漏检测单元；根据上述泄漏检测单元的输出，控制导通/关断的开关；和用于在通过上述泄漏检测单元检测出上述漏电流时，通过上述开关和上述调节器的输出端子连接，使上述调节器的输出电压降低的下拉电阻。

Description

半导体集成电路、保护电路以及电池组
技术领域
本发明涉及具有调节器的半导体集成电路、保护电路以及电池组。
背景技术
近年来，使用能够充放电的蓄电池驱动的便携设备正在普及。蓄电池有时作为具有保护电路的电池组装载。在该保护电路内，有具有保护蓄电池不致过充电或者过放电的功能、或者进行电池余量的管理等的电池监视功能等的单元。
图1是表示现有的保护电路的例子的图。图1表示的保护电路10具有保护IC11、电池监视IC12、开关晶体管M1、和开关晶体管M2。另外，保护电路10具有端子B+、端子B-、端子P+、端子P-，在端子B+和端子B-之间连接蓄电池B1，在端子P+和端子P-之间连接充电器或者负荷(未图示)。保护IC11和电池监视IC12可通信地连接。
保护IC11通过从蓄电池B1供给的电压VDD驱动。另外，保护IC11的基板是N型基板。保护IC11，当从VDD-VSS端子间电压检测出蓄电池B1的过充电时，从端子COUT输出使晶体管M1关断的控制信号，使停止充电。另外，保护IC11，当从VDD-VSS端子间电压检测出蓄电池B1的过放电时，从端子COUT输出使晶体管M2关断的控制信号，使停止放电。
电池监视IC12，把通过保护IC11具有的调节器从电压VDD生成的电压作为电源，监视蓄电池B1的状态。所谓蓄电池B1的状态，例如是电池余量或者在蓄电池B1中发生的异常的履历等。
图2是表示现有的保护IC的例子的图。保护IC11具有基准电压生成电路13、比较器14、逻辑电路15、调节器16、电阻R1、电阻R2。
电阻R1和电阻R2分压VSS-VDD间电压。比较器14比较分压后的VSS-VDD间电压、和通过基准电压生成电路13生成的基准电压，向逻辑电路15输出其结果。逻辑电路15遵照比较器14的输出检测过充电或者过放电，从端子COUT以及端子DOUT输出控制信号。
另外用基准电压生成电路13生成的基准电压供给调节器16。调节器16具有放大器17、电阻R3、电阻R4。从基准电压生成电路13输出的基准电压供给放大器17的一方的输入。在放大器17的另一方的输入上供给放大器17的输出。放大器17的输出，通过电阻R3和电阻R4分压，作为调节器16的输出。
但是，在充电蓄电池B1的情况下，在端子P+和端子P-之间连接充电器。在蓄电池B1充电时，有充电器和蓄电池B1极性相反连接的可能性。以下把该状态称为充电器反接状态。当成为充电器反接状态时，在蓄电池B1的负极侧过大施加电压，成为蓄电池B1的异常状态。因此，历来在防止发生充电器反接状态方面下功夫。
例如在专利文献1中，记载有当检测出充电器反接状态时停止对于蓄电池充电的技术。
专利文献1：日本特开2009-247100号公报
例如在图1表示的保护电路中发生充电器反接状态的情况下，因为端子P-的电压上升，保护IC11检测出放电过电流或者短路，使晶体管M2关断。但是因为保护IC11的基板是电压是VDD的N型基板，当通过充电器反接状态各端子的电压变得比VDD高时，寄生晶体管动作，在内部电路内产生漏电流。通过该漏电流，调节器16的输出电压升高，有损坏作为调节器16的输出电压的供给目的地的电池监视IC12的可能性。
发明内容
本发明鉴于上述事情为解决该问题做出，其目的在于提供一种半导体集成电路、保护电路以及电池组，其即使在发生漏电流的情况下也能够稳定地保持调节器的输出电压。
为实现上述目的，本发明采用如下的结构。
本发明是具有调节器(115)的半导体集成电路(110)，具有：
检测该半导体集成电路(110)内的漏电流的发生，输出检测结果的泄漏检测单元(130)；
根据上述泄漏检测单元(130)的输出，控制导通/关断的开关(S1)；和
用于在通过上述泄漏检测单元(130)检测出上述漏电流时，经由上述开关(S1)与上述调节器(115)的输出端子(VREGOUT)连接，使上述调节器(115)的输出电压降低分下拉电阻(R50)。
本发明是进行蓄电池(B1)的保护的半导体集成电路(110)，具有：
输出用于控制放电控制用开关(M20)以及充电控制用开关(M10)的导通/关断的信号的控制单元；
生成向其他半导体集成电路(120)供给的电压的调节器(115)；
检测该半导体集成电路(110)内的漏电流的发生，输出检测结果的泄漏检测单元(130)；
根据上述泄漏检测单元(130)的输出，控制导通/关断的开关(S1)；和
用于在通过上述泄漏检测单元(130)检测出上述漏电流时，通过上述开关(S1)和上述调节器(115)的输出端子(VREGOUT)连接，使上述调节器(115)的输出电压降低的下拉电阻(R50)。
本发明是进行蓄电池(B10)的保护的保护电路(100)，具有：
放电控制用开关(M20)以及充电控制用开关(M10)；
输出用于控制上述放电控制用开关(M20)以及上述充电控制用开关(M10)的导通/关断的信号的第一半导体集成电路(110)；和
把从上述第一半导体集成电路(110)供给的电压作为电源的第二导体集成电路(120)，
上述第一半导体集成电路(110)具有：
生成向上述第二导体集成电路(120)供给的电压的调节器(115)；
检测上述第一半导体集成电路(110)内的漏电流的发生，输出检测结果的泄漏检测单元(130)；
根据上述泄漏检测单元(130)的输出，控制导通/关断的开关(S1)；和
用于在通过上述泄漏检测单元(130)检测出上述漏电流时，经由上述开关(S1)与上述调节器(115)的输出端子(VREGOUT)连接，使上述调节器(115)的输出电压降低的下拉电阻(R50)。
另外在本发明的保护电路中，上述第二导体集成电路(120)包含计算上述蓄电池(B10)的剩余容量的功能、和管理上述蓄电池的状态的履历的功能。
另外，本发明的保护电路，在上述第一半导体集成电路(110)中，
上述泄漏检测单元(130)具有，
在与上述蓄电池(B10)的负极连接的端子(V-)的电压成为规定电压以上时，一端通过寄生元件(132)与上述端子(V-)连接的恒流源(131)，
在上述恒流源(131)的输出成为规定值以上时，输出检测到上述漏电流的情况。
另外在本发明的保护电路中，上述第一半导体集成电路(110)和上述第二半导体集成电路(120)可通信地连接，
上述第一半导体集成电路(110)，在检测到上述漏电流时向上述第二半导体集成电路(120)通知上述检测。
本发明是电池组(200)，具有：
蓄电池(B10)；
放电控制用开关(M20)以及充电控制用开关(M10)；
输出控制上述放电控制用开关(M20)以及上述充电控制用开关(M10)的导通/关断的信号的第一半导体集成电路(110)；和
把从上述第一半导体集成电路(110)供给的电压作为电源的第二半导体集成电路(120)，
上述第一半导体集成电路(110)具有：
生成向上述第二导体集成电路(120)供给的电压的调节器(115)；
检测上述第一半导体集成电路(110)内的漏电流的发生，输出检测结果的泄漏检测单元(130)；
根据上述泄漏检测单元(130)的输出，控制导通/关断的开关(S1)；和
用于在通过上述泄漏检测单元(130)检测出上述漏电流时，经由上述开关(S1)与上述调节器(115)的输出端子(VREGOUT)连接，使上述调节器(115)的输出电压降低的下拉电阻(R50)。
此外，上述括弧内的参照符号，是为容易理解而附加的，不过是一例，不限定图示的方式。
根据本发明，即使在漏电流发生的情况下也能够恒定地保持调节器的输出电压。
附图说明
图1是表示现有的保护电路的例子的图。
图2是表示现有的保护IC的例子的图。
图3是说明本发明的保护电路的图。
图4是说明本实施方式的保护IC的图。
图5是说明本实施方式的泄漏检测电路的图。
符号说明
100 保护电路
110 保护IC
112 基准电压生成电路
115 调节器
120 电池监视IC
130 泄漏检测电路
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施方式。图3是说明本发明的保护电路的图。
在图3中，本实施方式的保护电路100与可充放电的蓄电池B10连接而构成电池组200。电池组200被安装在未图示的便携设备等上，通过蓄电池B10的电池电压驱动便携设备。
在保护电路100中，在端子B+、B-间连接锂离子电池等蓄电池B10。端子B+与端子P+连接，端子B-通过电阻R5、MOS晶体管M20以及M10与端子P-连接，在端子P+、P-间连接未图示的负荷或者充电器。另外在连接充电器时，在端子P+上连接充电器的正极侧，在端子P-上连接充电器的负极侧的状态成为通常的连接状态。
另外，本实施方式的保护电路100具有保护IC(Integrated Circuit：集成电路)110和电池监视IC120。在电池监视IC120中，给端子VRSM和端子VRSF供给电阻R5两端的电压，从端子VRSM和端子VRSF的电位差检测蓄电池B10的充放电电流。另外，蓄电池B10的电池电压通过保护IC110供给端子VBAT，电池监视IC120把端子VBAT的电压作为蓄电池B10的电压而检测。
另外在电池监视IC120的端子VDD上供给通过保护IC110稳定的电源。电池监视IC120内置微计算机，累计蓄电池B10的充放电电流而计算蓄电池B10的剩余容量，同时进行蓄电池B10的过电压检测以及充放电的过电流检测等，根据该检测结果进行保护℃110的控制。另外本实施方式的电池监视IC120对在蓄电池B10中发生的异常状态的履历等进行保存。
本实施方式的保护IC110通过后述的调节器，稳定从蓄电池B10通过电阻R6向端子VDD供给的电压，从端子VREGOUT向电池监视IC120供给。另外，在端子VSENSE上通过电阻R7供给蓄电池B10的电池电压，分压该电池电压后从端子VBAT供给电池监视IC120。
另外本实施方式的保护IC110将端子VSENSE的电压与过充电阈值以及过放电阈值进行比较，当端子VSENSE的电压超过过充电阈值时，作为异常状态关断MOS晶体管M10，当低于过放电阈值时，作为异常状态关断MOS晶体管M20。与此同时，保护IC110通过遵照来自电池监视IC120的控制切换MOS晶体管M10、M20的导通/关断，进行蓄电池B10的充放电控制。
在本实施方式的保护电路100中，电池监视IC120的端子ICOM和保护IC110的端子ICOM通过信号线13连接，在电池监视IC120和保护IC110之间进行双向三值串行通信。
另外本实施方式的保护IC110检测在电池组200上以和蓄电池B10的极性相反的状态连接充电器的充电器反接状态。亦即所谓充电器反接状态是充电器的正极侧连接端子P-、充电器的负极侧连接端子P+的状态。
本实施方式的保护IC110，当检测出充电器反接状态时，下拉保护IC110具有的调节器的输出电压。另外本实施方式的保护IC110，当检测出充电器反接状态时，关断晶体管M20，使蓄电池B10的充放电停止。
下面参照图4说明本实施方式的保护IC110。图4是说明本实施方式的保护IC的图。另外在图4中，仅表示为说明当通过保护IC110检测出充电器反接状态时调节器的输出电压的下拉必要的端子，省略其他端子的图示。
本实施方式的保护IC110具有基准电压生成电路112、比较器113、逻辑电路114、调节器115、泄漏检测电路130、电阻R10、电阻R20、电阻R50、开关SW1。
在本实施方式的保护℃110中，电阻R10和电阻R20分压端子VSS-端子VDD间的电压。比较器113比较分压后的端子VSS-端子VDD间的电压和通过基准电压生成电路112生成的基准电压，向逻辑电路114输出其结果。逻辑电路114遵照比较器113的输出检测过充电或者过放电，从端子COUT以及端子DOUT输出控制信号。另外，用基准电压生成电路112生成的基准电压供给调节器115。
本实施方式的调节器115具有放大器116、电阻R30、电阻R40。从基准电压生成电路112输出的基准电压供给放大器116的一方的输入。在放大器116的另一方的输入上供给放大器116的输出。放大器116的输出通过电阻R30和电阻R40分压，作为调节器115的输出电压。
本实施方式的泄漏检测电路130检测保护IC110内是否发生漏电流。开关SW1，一端通过电阻R50连接调节器115的输出，另一端连接VSS端子。开关SW1根据从泄漏检测电路130输出的信号，控制导通/关断。在本实施方式中，即使在成为充电器反接状态的情况下，通过开关SW1以及电阻R50也能把调节器115的输出电压保持在规定范围内。
具体说在本实施方式中，泄漏检测电路130当检测出充电器反接状态时输出高电平(以下称H电平)的信号，在未检测出充电器反接状态的通常的连接状态下输出低电平(以下称L电平)的信号。本实施方式的开关SW1，在泄漏检测电路130的输出是H电平时导通，在泄漏检测电路130的输出是L电平时关断。
当通过泄漏检测电路130检测出充电器反接状态时，开关SW导通，在调节器115的输出电压和电压VSS之间连接电阻R50。通过连接电阻R50，作为调节器115的输出的端子VREGOUT的电压通过电阻R50下拉。
因此，在本实施方式中，即使在检测出充电器反接状态时，也能够把调节器115的输出电压保持在规定范围内。此外本实施方式的电阻R50的电阻值，根据成为充电器反接状态的情况下的端子V-的电压、或者通常时的调节器115的输出电压等设定。另外，理想的是，电阻R50的值设定为在成为充电器反接状态的情况下从端子VREGOUT供给电压而不破坏电池监视IC120的程度那样的电压。进而，理想的是，电阻R50的值设定为在成为充电器反接状态的情况下也使从端子VREGOUT输出的电压和通常时相同。
下面参照图5说明本实施方式的泄漏检测电路130。图5是说明本实施方式的泄漏检测电路的图。
在本实施方式的保护IC110中，泄漏检测电路130具有恒流源131。另外，本实施方式的保护IC110的基板是N型基板，因为在基板上安装电路组或者端子等的区域是P型井，所以在N型基板和P型井之间存在寄生元件132。在本实施方式中，例如在泄漏检测电路130内的P型井133、和与端子V-连接的P型井134之间存在寄生晶体管132。本实施方式的泄漏检测电路130把恒流源131和P型井133的连接点的电压的电平作为输出。
这里，在本实施方式的电池组200中当发生充电器反接状态时，端子P-的电压上升，保护IC110的端子V-的电压变得比VDD高。另外，当端子V-的电压变得比在电压VDD上加上寄生晶体管132的动作阈值电压的值高时，寄生晶体管132动作。当寄生晶体管132动作时，在端子V-上连接的P型井134和泄漏检测电路130内的P型井133通过寄生晶体管132与端子V-连接，在泄漏检测电路130内从端子V-流入漏电流。
在泄漏检测电路130内，当流入漏电流时，P型井132和恒流源131的连接点A的电压上升。另外当连接点A的电压成为规定值以上时，泄漏检测电路130的输出成为H电平，开关SW1被导通。当开关SW1被导通时，通过电阻R50下拉端子VREGOUT的电压。
如上所述，根据本实施方式，即使在成为充电器反接状态，在保护IC110内发生漏电流的情况下，也能够把调节器115的输出维持在规定范围内。
另外在本实施方式中，说明了保护IC110具有的调节器115向电池监视IC120供给电源电压的例子，但是不限于此。本实施方式能够适应具有调节器的半导体集成电路。
另外在本实施方式中，保护IC110和电池监视IC120通过端子ICOM可通信地连接。因此在本实施方式中，在保护IC110中检测出充电器反接状态时，作为表示蓄电池B10的状态的信息，能够向电池监视IC120通知检测结果。
因此在本实施方式中，在进行放电控制的晶体管M20被关断的状态下，能够区别检测出充电器反接状态的情况。
到此根据各实施方式进行了本发明的说明，但是在上述实施方式中表示的要件并不限定本发明。关于这些点，可以在不离开本发明的宗旨的范围内进行变更，可以根据其应用方式适当决定。

Claims (7)

1.一种具有调节器的半导体集成电路，其形成在N型基板上，用于进行蓄电池的保护，其特征在于，
具有：
检测该半导体集成电路内的漏电流的发生，输出检测结果的泄漏检测单元；
根据上述泄漏检测单元的输出，控制导通/关断的开关；和
用于在通过上述泄漏检测单元检测出上述漏电流时，经由上述开关与上述调节器的输出端子连接，使上述调节器的输出电压降低的下拉电阻，
上述泄漏检测单元在连接该半导体集成电路的外部端子的第一P型阱、与设置在不同位置的第二P型阱之间，经由上述N型基板而形成寄生元件，并根据对上述外部端子施加的电压来使上述寄生元件导通，由此检测漏电流。
2.一种半导体集成电路，其形成在N型基板上，用于进行蓄电池的保护，其特征在于，
具有：
输出用于控制放电控制用开关以及充电控制用开关的导通/关断的信号的控制单元；
生成向其他半导体集成电路供给的电压的调节器；
检测该半导体集成电路内的漏电流的发生，输出检测结果的泄漏检测单元；
根据上述泄漏检测单元的输出，控制导通/关断的开关；和
用于在通过上述泄漏检测单元检测出上述漏电流时，经由上述开关与上述调节器的输出端子连接，使上述调节器的输出电压降低的下拉电阻，
上述泄漏检测单元在连接该半导体集成电路的外部端子的第一P型阱、与设置在不同位置的第二P型阱之间，经由上述N型基板而形成寄生元件，并根据对上述外部端子施加的电压来使上述寄生元件导通，由此检测漏电流。
3.一种保护电路，其用于进行蓄电池的保护，其特征在于，
具有：
放电控制用开关以及充电控制用开关；
输出用于控制上述放电控制用开关以及上述充电控制用开关的导通/关断的信号的、形成在N型基板上的第一半导体集成电路；和
把从上述第一半导体集成电路供给的电压作为电源的第二半导体集成电路，
上述第一半导体集成电路具有：
生成向上述第二半导体集成电路供给的电压的调节器；
检测上述第一半导体集成电路内的漏电流的发生，输出检测结果的泄漏检测单元；
根据上述泄漏检测单元的输出，控制导通/关断的开关；和
用于在通过上述泄漏检测单元检测出上述漏电流时，经由上述开关与上述调节器的输出端子连接，使上述调节器的输出电压降低的下拉电阻，
上述泄漏检测单元在连接该半导体集成电路的外部端子的第一P型阱、与设置在不同位置的第二P型阱之间，经由上述N型基板而形成寄生元件，并根据对上述外部端子施加的电压来使上述寄生元件导通，由此检测漏电流。
4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，
上述第二半导体集成电路具有计算上述蓄电池的剩余容量的功能和管理上述蓄电池的状态的履历的功能。
5.根据权利要求3或4所述的保护电路，其特征在于，
在上述第一半导体集成电路中，上述泄漏检测单元具有在充电时与上述蓄电池的负极连接的上述外部端子的电压成为规定电压以上时，一端通过寄生元件与上述外部端子连接的恒流源，
在上述一端的电压成为规定值以上时，输出检测到上述漏电流的情况。
6.根据权利要求3或4所述的保护电路，其特征在于，
上述第一半导体集成电路和上述第二半导体集成电路能够通信地连接，
上述第一半导体集成电路，在检测到上述漏电流时向上述第二半导体集成电路通知上述检测。
7.一种电池组，
具有：
蓄电池；
放电控制用开关以及充电控制用开关；
输出用于控制上述放电控制用开关以及上述充电控制用开关的导通/关断的信号的、形成在N型基板上的第一半导体集成电路；和
把从上述第一半导体集成电路供给的电压作为电源的第二半导体集成电路，
该电池组的特征在于，
上述第一半导体集成电路具有：
生成向上述第二半导体集成电路供给的电压的调节器；
检测上述第一半导体集成电路内的漏电流的发生，输出检测结果的泄漏检测单元；
根据上述泄漏检测单元的输出，控制导通/关断的开关；和
用于在通过上述泄漏检测单元检测出上述漏电流时，经由上述开关与上述调节器的输出端子连接，使上述调节器的输出电压降低的下拉电阻，
上述泄漏检测单元在连接该半导体集成电路的外部端子的第一P型阱、与设置在不同位置的第二P型阱之间，经由上述N型基板而形成寄生元件，并根据对上述外部端子施加的电压来使上述寄生元件导通，由此检测漏电流。
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