CN103323726A - 用于蓄电池的保护性半导体器件 - Google Patents

Abstract

提供的是一种可靠地检测与蓄电池之间的断路的保护性半导体器件，对于每一个蓄电池其包括：电池连接终端；第一电阻，其检测每一个电池的电压；比较器，其检测每一个电池的电压是否在基准电压范围内；串联电路，其由第二电阻和第一开关元件组成，并且包括控制电路，其控制开关元件的打开/关闭，其中通过打开，第一开关元件将第二电阻连接到连接终端，而通过关闭使其断开，控制电路使断路测试信号维持打开，同时按顺序打开多个第一开关元件，并且基于来自于比较器的输出信号，检测电池和连接终端之间的断路，比较器对应于所打开的第一开关元件。

Description

用于蓄电池的保护性半导体器件

技术领域

本发明涉及用于蓄电池的保护性半导体器件。

背景技术

容易处理的电池组已经广泛使用于移动电子设备中。这样的电池组是由其中包括一个或更多蓄电池的组件/包（package）所形成的。使用高容量电池，例如锂离子电池、锂聚合物电池、镍氢化物电池等作为蓄电池。因为这些高容量电池其中具有大量的能量，所以如果产生过度充电、过度放电和过量的电流等，则可以演变为高温热，其会导致着火。

因而，在蓄电池的电池组中包括用来预防发生过度充电、过度放电、过量充电电流、过量放电电流、短路电流、不正常过热等的保护性半导体器件。保护性半导体器件也预防蓄电池的劣化，同时如果需要通过阻塞与充电器或者负荷（load）设备的连接，预防发生热和着火的演化。

近年来，已经开发了保护性半导体器件，其通过将蓄电池串联地连接而保护所使用的多个蓄电池。然而，在通过将蓄电池串联地连接而保护所使用的多个蓄电池的传统保护性半导体器件中，当在蓄电池和保护性半导体器件之间的部分连接上产生断路（disconnection）时不能检测到断路，这是个问题。

在日本专利申请公告号2008-027658（专利文件1）中，公开了比较当充放电电流流动时的电池电压和当电流不流动时的电池电压，从而检测蓄电池和保护性半导体器件之间的断路的方法。然而，通过如专利文件1中公开的该方法，不能检测到当使用蓄电池时出现的蓄电池和保护性半导体器件之间连接的断路。

发明内容

本发明的目的是提供保护性半导体器件，如果蓄电池和保护性半导体器件之间的部分连接断路，则其可靠地检测断路的发生。

为了完成上述目的，根据本发明一个实施例的保护性半导体器件是能够检测串联连接的多个蓄电池电压状态的保护性半导体器件，其包括连接到每一个蓄电池的电极上的连接终端；检测每一个蓄电池电压的第一电阻，第一电阻对应于每一个蓄电池安排/布置（arrange）并且连接在对应于高压侧和低压侧的每一个电极的终端之间；比较器，其对应于每一个蓄电池安排，并且基于从第一电阻获得的电压，能够检测每一个蓄电池的电压是否在基准电压范围内；串联电路，每一个包括第二电阻和第一开关元件，串联电路对应于每一个蓄电池安排并且连接在连接终端之间；以及控制电路，其控制每个第一开关元件的打开/关闭。第一开关元件通过打开将第二电阻连接到连接终端之间，而通过关闭使第二电阻从连接终端断开。当维持在断路测试信号的打开状态时，控制电路按顺序打开所述多个第一开关元件，并且基于来自于比较器的输出信号，检测蓄电池和连接终端之间的断路，该比较器对应于打开的第一开关元件。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的保护性半导体器件以及蓄电池的示意图；

图2是说明在根据本发明第一实施例的保护性半导体器件中控制电路的控制信号示例的图；

图3是根据本发明第一实施例的保护性半导体器件操作检测高压的操作时序图；

图4是仅仅根据本发明第一实施例（即，第二实施例没有应用）的保护性半导体器件以及蓄电池的实际示意图；

图5是根据本发明第二实施例的保护性半导体器件以及蓄电池的示意图；

图6是说明在根据本发明第二实施例的保护性半导体器件中控制电路的控制信号示例的图；

图7说明根据本发明第二实施例的保护性半导体器件以及蓄电池的实际示意图；

图8是根据本发明第二实施例的保护性半导体器件操作检测断路的操作时序图；

图9是根据本发明第三实施例的保护性半导体器件以及蓄电池的示意图；

图10是根据本发明第三实施例的保护性半导体器件以及蓄电池的实际示意图；

图11是说明在根据本发明第三实施例的保护性半导体器件中控制电路的控制信号示例的图；

图12是根据本发明第三实施例的保护性半导体器件的操作时序图；

图13说明在根据本发明第一到第三实施例的保护性半导体器件的判断电路中输入和输出部分的电路构造；

图14是根据本发明第四实施例的保护性半导体器件以及蓄电池的示意图；

图15说明在根据本发明第四实施例的保护性半导体器件的判断电路中输入和输出部分的电路构造。

具体实施方式

下文中将参考附图描述本发明的优选实施例。

<第一实施例>

本发明的第一实施例涉及保护性半导体器件，其保护串联连接的多个蓄电池，并且具有下面的构造。

保护性半导体器件包括电压敏感电阻，其与蓄电池并联连接从而监测电压。在恒定的时间间隔内，具有比电压敏感电阻更小的电阻值的电阻暂时地与电压敏感电阻并联连接。如果不产生保护性半导体器件和蓄电池之间的断路，则在连接到蓄电池的保护性半导体器件的连接终端不产生通过蓄电池的电压波动。相反，如果产生保护性半导体器件和蓄电池之间的断路，则在从蓄电池断开的连接终端上，电压连同上述并联电阻的暂时形成引起的电阻值波动一起波动。保护性半导体器件检测连同由于断路导致的电阻改变一起所产生的电压波动。

1.1保护性半导体器件的构造

图1是根据本发明第一实施例的保护性半导体器件以及蓄电池的示意图。保护性半导体器件1包括故障检测电路10，其执行高压和断路的检测；内电阻改变电路100；控制电路110以及判断电路120。注意，故障检测电路10可以包括低压检测电路、过量电流检测电路等。此外，在图1所显示的示意图中，蓄电池的数目是四个，但是根据第一实施例的保护性半导体器件预期的蓄电池数目不限制于该数目。

保护性半导体器件1包括电池连接终端VC1到VC4以及接地终端VSS从而连接到四个蓄电池上。第一蓄电池BAT1的正电极连接到电池连接终端VC1上，并且第一蓄电池BAT1的负电极和第二蓄电池BAT2的正电极连接到电池连接终端VC2上。第二蓄电池BAT2的负电极和第三蓄电池BAT3的正电极连接到电池连接终端VC3上。第三蓄电池BAT3的负电极和第四蓄电池BAT4的正电极连接到电池连接终端VC4上。第四蓄电池BAT4的负电极连接到接地终端VSS上。供电终端（supply terminal）VDD连接到电路的电源（没有显示）和电池连接终端VC1上。

故障检测电路10是检测蓄电池的高压或者蓄电池和保护性半导体器件1之间的断路的电路。故障检测电路10包括比较器11、12、13、14；基准电压Vr11、Vr21、Vr31、Vr41；部分电阻/局部电阻Rs11、Rs12、Rs21、Rs22、Rs31、Rs32、Rs41、Rs42以及与非电路（NAND电路）15。在它们之中，比较器11，电阻Rs11、Rs12以及基准电压Vr11构成检测蓄电池BAT1的高压和断路的电路。电阻Rs11和Rs12串联连接，并且连接在电池连接终端VC1和VC2之间。电阻Rs11和Rs12的连接结点连接到比较器11的反相输入端上。基准电压Vr11连接在比较器11的非反相输入端和电池连接终端VC2之间。要注意，电阻Rs11和Rs12是与第一蓄电池BAT1有关的电压敏感电阻。

第二蓄电池BAT2到第四蓄电池BAT4的故障检测电路具有与第一蓄电池BAT1的故障检测电路相同的构造，并且省略了其描述。

比较器11、12、13、14的所有输出端连接到与非电路15的输入端上，并且作为来自与非电路15输出端的检测信号VHS连接到判断电路120的输入端上。

内电阻改变电路100由PMOS晶体管（Ｐ沟道金属氧化物半导体晶体管）M1到M4以及电阻R11到R41组成。在它们之中，PMOS晶体管M1和电阻R11构成串联电路，其改变对应于第一蓄电池BAT1的内电阻以便检测断路。PMOS晶体管M1和电阻R11串联连接，并且进一步连接在电池连接终端VC1和VC2之间。来自于控制电路110的控制信号VG1连接到PMOS晶体管M1的栅极上。

第二蓄电池BAT2到第四蓄电池BAT4的内电阻改变电路具有与第一蓄电池BAT1的内电阻改变电路相同的构造，并且省略了其描述。

电阻R11到R41的电阻值相等，并且小于形成故障检测电路10的一部分的电阻Rs11到Rs42的电阻值。

将高压检测操作信号VHDet和高压检测信号VHout输入到控制电路110中，同时将控制信号VG1、VG2、VG3、VG4分别输出到内电阻改变电路100的PMOS晶体管M1到M4中，并且将断路测试信号LTEST输出到逻辑电路B122中。此外，在图中没有显示的时钟（clock）、外触发器等连接到控制电路110上作为输入端以便产生控制信号VG1到VG4以及断路测试信号LTEST。

判断电路120是判断故障检测电路是否检测到高压或者断路的电路。判断电路120包括逻辑电路A121、逻辑电路B122、延迟电路123、与电路（AND电路）124、与电路125、倒相电路126和倒相电路127。

将作为故障检测电路10输出的检测信号VHS和由倒相电路126反相的断路测试信号LTEST输入到与电路124中，同时输出高压检测操作信号VHDet。将作为故障检测电路10输出的检测信号VHS、断路测试信号LTEST和由倒相电路127反相的高压检测操作信号VHDet输入到与电路125中，同时输出断路检测操作信号LTDet。通过与电路124和125的作用，当执行断路的检测时不执行高压的检测，并且当执行高压的检测时不执行断路的检测。

将高压检测操作信号VHDet和来自延迟电路123的延迟输出DLY1输入到逻辑电路A121中，同时将高压检测信号VHout输出到延迟电路123和内电路（没有显示）中。

将断路检测操作信号LTDet和来自延迟电路123的延迟输出DLY2输入到逻辑电路B122中，同时将断路检测信号LCout输出到延迟电路123和内电路（没有显示）中。

将高压检测操作信号VHDet、断路检测操作信号LTDet、高压检测信号VHout和断路检测信号LCout输入到延迟电路123中。此外，延迟电路123将延迟输出DLY1输出到逻辑电路A121中，并且将延迟输出DLY2输出到逻辑电路B122中。

判断电路120能够具有任何构造，只要其判断是否检测到高压或者断路。

延迟电路123是配置检测/返回的延迟时间从而预防噪音等错误检测的电路。当故障检测电路10已经检测到高压时，一旦来自与电路123输出的信号VHDet从“L”变为“H”，则延迟电路123开始执行，并且如果直到预定周期的最后信号VHDet是“H”，则延迟电路123输出H-脉冲到输出DLY1中。为了从高压检测模式返回，一旦信号VHDet，来自于与电路124的输出，从“H”变为“L”，则延迟电路123开始执行，并且如果直到预定周期的最后信号是“L”，则延迟电路123输出H脉冲。基于高压检测信号VHout，执行检测/返回的判定。例如，高压检测信号VHout“H”判定为“检测”，并且“L”判定为“返回”。

当故障检测电路10检测到断路时，一旦断路检测操作信号LTDet，来自于与电路125的输出从“L”变为“H”，则延迟电路123开始执行，并且如果直到预定周期的最后信号LTDet是“H”，则延迟电路123输出H-脉冲到延迟输出DLY2中。为了从断路检测模式返回，一旦断路检测操作信号LTDet，来自于与电路125的输出，从“H”变为“L”，则延迟电路123开始执行，并且如果直到预定周期的最后断路检测操作信号LTDet是“L”，则延迟电路123输出H脉冲。基于断路检测信号LCout，执行检测/返回的判定。例如，断路检测信号LCout“H”判定为“检测”，并且“L”判定为“返回”。

注意，用于高压检测时间、从高压的返回时间、断路检测时间和从断路的返回时间的这些预定周期不需要相同，其彼此可以不同。此外，如果电路以相同方式工作，则延迟电路123能够具有任何构造，例如计数器（counter）以及使用恒定电流充电的电容。

1.2检测断路时保护性半导体器件的操作

图2说明在根据第一实施例的保护性半导体器件中控制电路110的控制信号的示例。基于控制电路110的操作，下文中将描述保护性半导体器件的操作。控制电路110产生控制信号VG1到VG4以及基于输入的时钟的断路测试信号LTEST等，从而在恒定时间间隔等待时间（twait）内控制蓄电池和保护性半导体器件之间的连接测试。

如图2所显示，控制电路110引起来自于断路测试信号LTEST的输出，其告知判断电路120正在进行测试断路，从而在恒定时间间隔twait内的时间周期宽度tpw期间变为“H”。

关于控制信号VG1到VG4，其中之一与断路测试信号LTEST一前一后地变为“L”，并且打开连接到每一个信号上的PMOS晶体管M1到M4，并且依赖于打开的这些PMOS晶体管M1到M4，引起电阻R11到41并联连接到电压敏感电阻上。

在图1所显示的电路中，假设在电池连接终端VC2和蓄电池之间出现断路。此时，假设断路测试信号LTEST变为“H”状态，并且控制信号VG1变为“L”。然后，在电池连接终端VC1和VC2之间，通过在由第一串联电阻，电阻Rs11和Rs12组成的第一并联电阻以及电阻R11之间连接形成串联电阻（即，通过第一并联电阻和第二串联电阻形成串联电阻）。如果电阻Rs11和Rs12的值相等，并且电阻Rs12和Rs22的值相等，则第二串联电阻的电阻值大于第一并联电阻的电阻值。

然后，第二串联电阻（电阻Rs21和Rs22）上的电压变得高于电池连接终端VC2和蓄电池之间出现断路之前的电压。该“变得更高”是由比较器12检测到的，并且经与非电路15告知判断电路120作为检测信号VHS的“H”状态。此时，判断电路120输出断路检测信号LCout作为“H”状态，对应于断路测试信号LTEST处于“H”状态。

还假设断路测试信号LTEST变为“H”状态，并且控制信号VG2变为“L”，并且电池连接终端VC2和蓄电池断路。然后，在电池连接终端VC1和VC2之间，通过在由第二串联电阻、电阻Rs21和Rs22组成的第二并联电阻以及电阻R21之间连接形成串联电阻（即，通过第二并联电阻和第一串联电阻形成串联电阻）。此时，第一串联电阻的电阻值大于第二并联电阻的电阻值。

然后，第一串联电阻（电阻Rs11和Rs12）上的电压变得高于电池连接终端VC2和蓄电池之间出现断路之前的电压。该“变得更高”是由比较器11检测到的，并且经与非电路15告知判断电路120作为检测信号VHS的“H”状态。此时，判断电路120继续输出断路检测信号LCout作为“H”状态，对应于断路测试信号LTEST也处于“H”状态。

如果断路出现在另一个电池连接终端（例如，终端VC3）和蓄电池之间，则以相同的方式检测断路，并且判断电路120输出断路检测信号LCout作为“H”状态。

注意，断路测试间隔twait和断路测试时间周期tpw能够是任何周期，但是断路测试时间周期tpw应该比延迟电路123所产生的延迟时间短。

此外，能够以任何方式产生测试断路的断路测试间隔twait以及断路测试信号LTEST在“H”状态的时间周期tpw，例如，保护性半导体器件1的外触发器输入、保护性半导体器件1中嵌入的振荡电路等。

1.3检测高压时保护性半导体器件的操作

参考图3和图1，下文中将描述根据第一实施例本发明的保护性半导体器件的高压检测操作。图3是检测高压时根据第一实施例的保护性半导体器件的操作时序图。在时序图中，只显示用于描述的必需信号。下文中，以时间顺序描述操作。

[时间T1：]在特定点开始蓄电池的充电，并且VBAT1，蓄电池BAT1的电压超过时间T1的高压检测水平VHsens。

[式1]

以下面的公式表达VHsens。

[公式1]

$\mathrm{VHsens}=\frac{\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12}{\mathrm{Rs}12}\&times;\mathrm{Vr}11$

因为VBAT1，蓄电池BAT1的电压超过高压检测水平VHsens，来自于比较器11的输出反相（invert）并且变为“L”，结果检测信号VHS，来自于故障检测电路10的输出反相并变为“H”。判断电路120的与电路124将高压检测操作信号VHDet从“L”反相为“H”，因为在该过程中没有断路测试（来自于断路测试信号LTEST的输出是L）。判断电路120的与电路125使断路检测操作信号LTDet保持“L”，因为在该过程中没有断路测试。

[时间T2：]断路测试间隔twait逝去了，但是控制电路110抑制移动到断路测试过程，因为高压检测操作信号VHDet仍然是“H”。也就是说，控制电路110使断路测试信号LTEST保持“L”作为输出。

[时间T3：]对应于检测高压的延迟时间逝去，延迟电路123将H脉冲输出到输出DLY1中，因此，逻辑电路A121使高压检测信号VHout从“L”反相为“H”。通过高压检测信号VHout停止控制电路110的操作，这是因为保护性半导体器件1进入高压保护检测模式。

[时间T4：]当VBAT1，蓄电池BAT1的电压降低到高压检测水平VHsens或者更低时，来自于比较器11的输出反相并且变为“H”，结果，检测信号VHS，来自于故障检测电路10的输出反相并且变为“L”。高压检测操作信号VHDet与检测信号VHS一前一后也反相并且变为“L”。

[时间T5：]对应于从高压检测模式返回的延迟时间已经逝去，从来自于延迟电路123输出的输出DLY1，输出H脉冲，结果逻辑电路A121使高压检测信号VHout从“H”反相为“L”。重新开始控制电路110的性能，这是因为保护性半导体器件1不再处于高压检测模式。

1.4第一实施例的总结

如上面所叙述，在第一实施例中，在用于蓄电池的保护性半导体器件中，其中检测电压波动的比较器安装到串联连接的每一个蓄电池上，电阻按顺序并且暂时地连接到形成每一个蓄电池的比较器的电阻上。通过比较器检测并联连接的每一个蓄电池和保护性半导体器件之间连接终端上电压的波动，可以检测每一个蓄电池和保护性半导体器件之间的断路。

<第二实施例>

如果该设备经由低通滤波器连接作为抵抗噪音的策略，即使由于在断路测试期间，在形成低通滤波器的电阻的两端产生的电压不会出现/引起断路，但是根据本发明第一实施例的保护性半导体器件存在错误检测蓄电池和保护性半导体器件之间断路的问题。因此，根据本发明第二实施例的保护性半导体器件的特征在于，通过比较器减少错误检测，并且通过下面的方式将实现该特征。通过将电阻分别串联地连接到所有蓄电池的每一个电压敏感电阻上，同时具有较小电阻值的电阻暂时并联连接到电压敏感电阻上，与电压敏感电阻连接的比较器的反相水平/反转能级（inversion level）升高。

2.1第二实施例的目标

首先，将描述本发明的第二实施例的目标。图4是仅仅根据本发明第一实施例（即，第二实施例没有应用）的保护性半导体器件和蓄电池的实际示意图。

在实际使用中，保护性半导体器件不直接连接到蓄电池上，但是如图4所显示，其经常经由低通滤波器连接作为抵抗噪音的策略/措施（通过电阻Rf1到Rf4和电容Cf1到Cf4形成）。

下文中参考图4将描述当没有应用第二实施例时出现的问题。该问题是，即，虽然由于断路测试期间形成低通滤波器的电阻的两端产生的电压，没有发生断路，但是能够检测到蓄电池和保护性半导体器件2之间的断路。

为了容易解释，假设VBAT1到VBAT4，蓄电池BAT1到BAT4的电压，电阻Rs11到Rs42，电阻Rf1到Rf4满足下面的条件表达式（cond1到cond5）。

VBAT1=VBAT2=VBAT3=VBAT4  （cond1）

Rs11+Rs12=Rs21+Rs22=Rs31+Rs32=Rs41+Rs42  （cond2）

Rf1=Rf2=Rf3=Rf4  （cond3）

Rs11+Rs12>>Rf1  （cond4）

Rs11+Rs12>>R11  （cond5）

下文中，将描述图2中显示的断路测试间隔twait逝去，控制信号VG1变为“L”并且PMOS晶体管M1变为打开的状态。此时，电池连接终端VC1和VC2之间的电流I1满足下面的表达式（1-1），这是因为电阻R11并联地连接到电阻Rs11和Rs12上。

$I1=\frac{\mathrm{VBAT}1}{\frac{(\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12)\&times;R11}{\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12+R11}+\mathrm{Rf}1+\mathrm{Rf}2}---(1-1)$

现在，将条件表达式（cond3）和条件表达式（cond4）替换为表达式（1-1），如下面的表达式（1-2）表达电流I1。

$I1\&ap;\frac{\mathrm{VBAT}1}{\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12}+\frac{\mathrm{VBAT}1}{R11}---(1-2)$

并且，如下面的表达式（1-3）表达电池连接终端VC2和VC3之间的电流I2，这是因为电阻Rs21和Rs22串联连接。

$I2=\frac{\mathrm{VBAT}2}{\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rf}2+\mathrm{Rf}3}---(1-3)$

以与表达式（1-1）相同的方式，将条件表达式（cond3）和条件表达式（cond4）替换为表达式（1-3），如下面的表达式（1-4）表达电流I2。

$I2\&ap;\frac{\mathrm{VBAT}2}{\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22}---(1-4)$

进一步，将条件表达式（cond1）和条件表达式（cond2）替换为表达式（1-4），如下面的表达式（1-5）表达。

$I2\&ap;\frac{\mathrm{VBAT}1}{\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12}---(1-5)$

通过表达式（1-2）和表达式（1-5），发现电池连接终端VC1和VC2之间的电流I1大于电池连接终端VC2和VC3之间的电流I2，并且该差异如下面的表达式（1-6）所表达的。

$I3=I1-I2=\frac{\mathrm{VBAT}1}{\mathrm{Rs}11}---(1-6)$

通过表达式（1-6）计算的电流经由电池连接终端VC2和形成低通滤波器的电阻Rf2排到蓄电池中。结果，在电阻Rf2的两端产生电压，并且电池连接终端VC2和VC3之间的电压Vvc2变得比蓄电池BAT2的电压VBAT2更高。此时，电池连接终端VC2和VC3之间的电压Vvc2如下面的表达式（1-7）所表达。

$\mathrm{Vvc}2\&ap;\mathrm{VBAT}2+\frac{\mathrm{VBAT}1}{R11}\&times;\mathrm{Rf}2---(1-7)$

如果蓄电池BAT2的电压VBAT2使下面的表达式（1-9）和（1-10）满足由下面的表达式（1-8）计算的高压检测水平VHsens，则来自于比较器12的输出信号反相，并且来自于故障检测电路20的输出信号VHS输出“H”。此时，因为断路测试信号LTEST是“H”，所以判断电路判定蓄电池和保护性半导体器件1之间的连接是断开的，并且输出“H”表示断路检测模式。

$\mathrm{VHsens}=\frac{\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22}{\mathrm{Rs}22}\&times;\mathrm{Vr}21---(1-8)$

$\mathrm{VBAT}2+\frac{\mathrm{VBAT}1}{R11}\&times;\mathrm{Rf}2>\mathrm{VHsens}---(1-9)$

VHsens＞VBAT2   （1-10）

也就是说，即使由于断路测试期间在形成低通滤波器的电阻的两端产生的电压，依赖于蓄电池的电压，没有出现断路，但是能够检测到保护性半导体器件和蓄电池之间的断路。要注意，如果蓄电池BAT2的电压VBAT2满足下面的表达式（1-11），则既检测不到断路也检测不到高压，如果电压VBAT2满足下面的表达式（1-12），则检测到高压。

$\mathrm{VBAT}2+\frac{\mathrm{VBAT}1}{R11}\&times;\mathrm{Rf}2<\mathrm{VHsens}---(1-11)$

VHsens＜VBAT2   （1-12）

本发明的第二实施例的目标是解决该问题，即使由于断路测试期间在形成低通滤波器的电阻的两端产生的电压，依赖于蓄电池的电压，没有出现断路，但是能够检测到保护性半导体器件和蓄电池之间的断路。

2.2保护性半导体器件的构造

图5是根据本发明第二实施例的保护性半导体器件1以及蓄电池的示意图。根据第二实施例的保护性半导体器件具有与根据本发明第一实施例的保护性半导体器件大体上相似的构造。因此，将主要描述它们之间的差异。

根据本发明第二实施例的保护性半导体器件1的故障检测电路10包括，比较器11、12、13、14；基准电压Vr11、Vr21、Vr31、Vr41；部分电阻Rs11、Rs12、Rs21、Rs22、Rs31、Rs32、Rs41、Rs42；与非电路15以及感测（sense）电压改变电路101、102、103、104。在它们之中，比较器11，电阻Rs11、Rs12，基准电压Vr11以及感测电压改变电路101构成检测高压和第一蓄电池BAT1断路的电路。电阻Rs11、Rs12和感测电压改变电路101串联连接，并且进一步连接在电池连接终端VC1和VC2之间。电阻Rs11、Rs12的连接结点连接到比较器11的反相输入端上。基准电压Vr11连接在比较器11的非反相输入端和电池连接终端VC2之间。要注意，电阻Rs11和Rs12形成第一蓄电池BAT1的电压敏感电阻。

感测电压改变电路101由并联连接的PMOS晶体管M11和电阻Rs13组成。PMOS晶体管M11的栅极连接到来自于控制电路110的控制信号Rsw1上。感测电压改变电路101将电阻Rs13串联连接到电阻Rs11和Rs12上，从而在断路测试的操作期间改变比较器的反相电压的电路，其中电阻Rs11和Rs12是电压敏感电阻。

第二蓄电池BAT2到第四蓄电池BAT4的故障检测电路具有与第一蓄电池BAT1相同的构造。

将高压检测操作信号VHDet和高压检测信号VHout输入到控制电路110中，同时将控制信号VG1、VG2、VG3、VG4输出到内电阻改变电路100的PMOS晶体管M1到M4中，并且将断路测试信号LTEST输出到逻辑电路B122中。进一步，控制电路110将控制信号Rsw1、Rsw2、Rsw3、Rsw4输出到感测电压改变电路101到104中PMOS晶体管M11到M14的栅极。此外，在图中没有显示的时钟、外触发器输入到控制电路110中从而产生控制信号VG1到VG4，断路测试信号LTEST以及控制信号Rsw1、Rsw2、Rsw3、Rsw4。

2.3控制电路的控制信号

图6是说明根据第二实施例的保护性半导体器件中控制电路110的控制信号示例的图。首先，作为背景信息将描述控制电路110的操作从而描述保护性半导体器件的操作。控制电路110产生控制信号VG1到VG4、Rsw1到Rsw4以及来自于所输入时钟的断路测试信号LTEST等，从而在恒定的时间间隔twait内执行蓄电池和保护性半导体器件之间的连接测试。

如图6所显示，控制电路110引起来自于断路测试信号LTEST的输出，告知判断电路120正在执行断路测试，从而在恒定的时间间隔twait内的时间周期宽度tpw期间，变为“H”。

关于控制信号VG1到VG4，它们之一与断路测试信号LTEST一前一后变为“L”，并且打开连接到每一个信号上的PMOS晶体管M1到M4，并且依赖于打开的这些PMOS晶体管M1到M4，引起电阻R11到41并联连接到电压敏感电阻上。

关于控制信号Rsw1到Rsw4，它们中所有的与断路测试信号LTEST一前一后变为“H”，并且关闭连接到分别连接到其上的PMOS晶体管M11到M14，并且依赖于关闭的这些PMOS晶体管，这引起电阻Rs13、Rs23、Rs33、Rs43串联连接到电压敏感电阻上。

断路测试间隔twait和断路测试时间周期tpw能够是任何周期，但是断路测试时间周期tpw应该比延迟电路123产生的延迟时间短。

2.4保护性半导体器件的操作

图7显示了根据本发明第二实施例的保护性半导体器件以及蓄电池的实际示意图。如图4示意显示地，图7中所显示的保护性半导体器件1也经由低通滤波器连接，低通滤波器是由电阻Rf1到Rf4以及电容Cf1到Cf4组成作为抵抗噪音的策略。

在第二实施例中，仅仅在断路检测期间，通过感测电压改变电路101到104，电阻Rs13、Rs23、Rs33和Rs43串联连接到故障检测电路10的每一个电压敏感电阻上。通过设置高于断路检测水平LTsens的高压检测水平VHsens，这升高了比较器的反相水平，并且解决了当没有应用第二实施例时出现的问题（参见图4）。

参考图7，将描述根据第二实施例的保护性半导体器件的操作。为了容易解释，假设VBAT1到VBAT4，其为蓄电池BAT1到BAT4的电压，电阻Rs11到Rs43以及电阻Rf1到Rf4满足下面的条件表达式（cond6到cond11）。

VBAT1=VBAT2=VBAT3=VBAT4  （cond6）

Rs11+Rs12=Rs21+Rs22=Rs31+Rs32=Rs41+Rs42  （cond7）

Rf1=Rf2=Rf3=Rf4  （cond8）

Rs11+Rs12>>Rf1  （cond9）

Rs11+Rs12>>R11  （cond10）

Rs13=Rs23=Rs33=Rs43  （cond11）

下文中，将描述图6中所显示的断路测试间隔twait逝去，控制信号VG1变为“L”以及PMOS晶体管M1打开，并且同时控制信号Vsw1到Vsw4变为“H”并且PMOS晶体管M11到M14关闭时的状态。此时，电池连接终端VC1和VC2之间的电流I1满足下面的表达式（2-1），这是因为电阻Rs11和Rs12串联连接到电阻R13上，并且并联连接到电阻R11上。

$I1=\frac{\mathrm{VBAT}1}{\frac{(\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12)\&times;R11}{\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12+R11}+\mathrm{Rf}1+\mathrm{Rf}2}---(2-1)$

现在，将条件表达式（cond8）和条件表达式（cond9）替换为表达式（2-1），电流I1如下面的表达式（2-2）所表达。

$I1\&ap;\frac{\mathrm{VBAT}1}{\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12}+\frac{\mathrm{VBAT}1}{R11}---(2-2)$

并且，电池连接终端VC2和VC3之间的电流I2如下面的表达式（2-3）所表达，这是因为电阻Rs23串联连接到电阻Rs21和Rs22上。

$I2=\frac{\mathrm{VBAT}2}{\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23+\mathrm{Rf}2+\mathrm{Rf}3}---(2-3)$

以与表达式（2-1）相同的方式，将条件表达式（cond8）和条件表达式（cond9）替换为表达式（2-3），电流I2如下面的表达式（2-4）所表示。

$I2\&ap;\frac{\mathrm{VBAT}2}{\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23}---(2-4)$

进一步，将条件表达式（cond6）和条件表达式（cond7）替换为表达式（2-4），其如下面的表达式（2-5）所表示。

$I2\&ap;\frac{\mathrm{VBAT}1}{\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12}---(2-5)$

通过表达式（2-2）和表达式（2-5），发现电池连接终端VC1和VC2之间的电流I1大于电池连接终端VC2和VC3之间的电流I2，该差异如下面的表达式（2-6）所表示。

$I3=I1-I2=\frac{\mathrm{VBAT}1}{\mathrm{Rs}11}---(2-6)$

通过表达式（2-6）所计算的电流经由形成低通滤波器的电池连接终端VC2和电阻Rf2排到（drain）蓄电池中。结果，在电阻Rf2的两端产生的电压，以及电池连接终端VC2和VC3之间的电压Vvc2变得比蓄电池BAT2的电压VBAT2大。此时，电池连接终端VC2和VC3之间的电压Vvc2如下面的表达式（2-7）所表示。

$\mathrm{Vvc}2\&ap;\mathrm{VBAT}2+\frac{\mathrm{VBAT}1}{R11}\&times;\mathrm{Rf}2---(2-7)$

迄今所做出的描述大体上与图4的描述相同。然而，比较器的反相水平不是通过下面的表达式（1-8）计算出来的高压检测水平VHsens，而是通过下面的表达式（2-8）计算出来的断路检测水平LTsens。

$\mathrm{LTsens}=\frac{\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22}{\mathrm{Rs}22}\&times;\mathrm{Vr}21+\frac{\mathrm{Rs}23}{\mathrm{Rs}22}\&times;\mathrm{Vr}21---(2-8)$

如果电阻Rs23设置为满足下面的表达式（2-9），则可以预防参考图4说明的断路的错误检测，这是因为VBAT2，蓄电池BAT2的电压不满足下面的表达式（2-10），而其是比较器12输出反相（output inversion）的条件，即使VBAT2满足表达式（1-9）和表达式（1-10）。

$\frac{\mathrm{Rs}23}{\mathrm{Rs}22}\&times;\mathrm{Vr}21>\frac{\mathrm{VBAT}1}{R11}\&times;\mathrm{Rf}2---(2-9)$

$\mathrm{VBAT}2+\frac{\mathrm{VBAT}1}{R11}\&times;\mathrm{Rf}2>\mathrm{LTsens}---(2-10)$

如果已经发生电池连接终端VC2和蓄电池之间的断路，则电池连接终端VC2和VC3之间的电压Vvc2是考虑条件表达式（cond9）之后通过下面的表达式（2-11）能够计算出来的电压值。

$\mathrm{Vvc}2=\frac{\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23}{\frac{R11\&times;(\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12+\mathrm{Rs}13)}{R11+\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12+\mathrm{Rs}13}+\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23}\&times;(\mathrm{VBAT}1+\mathrm{VBAT}2)---(2-11)$

接着，将条件表达式（cond7）和条件表达式（cond10）替换为表达式（2-11），得到下面的表达式（2-12）。

$\mathrm{Vvc}2\&ap;\frac{(\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23)}{R11+(\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23)}\&times;(\mathrm{VBAT}1+\mathrm{VBAT}2)---(2-12)$

也就是说，即使在断路检测期间比较器的判定条件改变为断路检测水平LTsens高于电压检测水平VHsens，可以没有任何困难地检测断路。

2.5检测断路时保护性半导体器件的操作

下文中，参考图8和图5描述根据本发明第二实施例的保护性半导体器件的断路检测操作。图8是检测断路时根据第二实施例的保护性半导体器件的操作时序图。在时序图中，仅仅显示了描述所必需的信号。为了容易解释，假设VBAT1到VBAT4的值，蓄电池BAT1到BAT4的电压，以及电阻Rs11到Rs43的电阻值满足下面的条件表达式（cond31到cond33）。

VBAT1=VBAT2=VBAT3=VBAT4  （cond31）

Rs11+Rs12=Rs21+Rs22=Rs31+Rs32=Rs41+Rs42  （cond32）

Rs13=Rs23=Rs33=Rs43  （cond33）

在图8所显示的时序图中，说明了保护性半导体器件和蓄电池首先“连接”，接着“断开”并且最后再“连接”的示例。下文中，将以时间顺序描述性能。

[时间T1：]假设蓄电池和电池连接终端VC2是断开的。此时，通过部分电阻Rs11到Rs22，获得电池连接终端VC2和VC3之间的电压，并且导致产生根据下面的表达式（3-1）计算出来的电压V2A。

$V2A=\frac{\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22}{\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12+\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22}\&times;(\mathrm{VBAT}1+\mathrm{VBAT}2)---(3-1)$

通过参考条件表达式（cond31到cond33），发现断路之前，电池连接终端VC2和VC3之间的电压V2A与电压VBAT2没有变化。因此，来自于比较器11到14的任何输出是固定的。

[时间T2：]断路测试信号LTEST，来自于控制电路110的输出信号从输出“L”变为输出“H”，并且告知判断断路120正在执行断路测试。同时，来自于控制信号VG1的输出从“H”变为“L”，并且PMOS晶体管M1变为打开。进一步，来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“L”变为“H”，并且所有的PMOS晶体管M11到M14变为关闭。因此，电阻Rs13串联连接到电阻Rs11和Rs12上，并且电阻R11并联连接。电池连接终端VC2和VC3之间的电压是根据下面的表达式（3-2）计算出来的电压V2B，这是因为电阻Rs23串联连接到电阻Rs21和Rs22上。

$V2B=\frac{\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23}{\frac{R11\&times;(\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12+\mathrm{Rs}13)}{R11+\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12+\mathrm{Rs}13}+\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23}\&times;(\mathrm{VBAT}1+\mathrm{VBAT}2)---(3-2)$

如果与电阻Rs11、Rs12和Rs13的总和相比较，电阻R11足够小，则电池连接终端VC2和VC3之间的电压大体上等于根据下面的表达式（3-3）计算出来的电压V2C。

$V2C\&ap;\frac{\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23}{R11+\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23}\&times;(\mathrm{VBAT}1+\mathrm{VBAT}2)---(3-3)$

通过表达式（3-2）和（3-3），发现电池连接终端VC2的电压提高到接近电池连接终端VC1的电压，VC1是蓄电池BAT1的正极终端。也就是说，于是，电池连接终端VC2和VC3之间的电压增加，来自于比较器12的输出变为表示检测状态的“L”。结果，检测信号VHS，其是来自于故障检测电路10的输出，从“L”变为“H”。

判断电路120中的与电路124使高压检测操作信号VHDet保持“L”（即，此时不执行高压检测），即使检测信号VHS从“L”变为“H”，这是因为正在执行断路测试（即，来自于断路测试信号LTEST的输出是“H”）。也就是说，控制电路110使断路测试信号LTEST保持“L”。因为断路测试正在进行，所以判断电路120中的其他与电路125使断路检测操作信号LTDet与检测信号一前一后从“L”变为“H”。

[时间T3：]判断电路120中的延迟电路123将H脉冲输出到延迟输出DLY2中，因为检测信号VHS维持“H”直到预定周期的最后。通过来自于延迟电路123的延迟输出DLY2的H脉冲的输出，虽然断路测试信号LTEST是“H”，并且来自于故障检测电路10输出的检测信号VHS也是“H”，但是逻辑电路B122判定发生断路，并且使断路检测信号LCout变为表示断路检测状态的“H”。

[时间T4]断路测试信号LTEST变为“L”，控制信号VG1从输出“L”变为“H”，因而，PMOS晶体管M1返回到关闭状态，并且控制信号Rsw1到Rsw4从输出“H”变为“L”，因而，PMOS晶体管M11到M11返回到打开状态。电池连接终端VC2和VC3之间的电压返回到根据表达式（3-1）计算出来的电压V2A。因此，检测信号VHS，来自于故障检测电路10的输出，从“H”变为（回到）“L”，但是断路检测信号LCout，来自于逻辑电路B122的输出，维持“H”并且不变化，这是因为断路测试信号LTEST是“L”。

[时间T5：]断路测试信号LTEST，来自于控制电路110的输出，从输出“L”变为输出“H”，并且告知判断断路120正在执行断路测试。同时，来自于控制信号VG2的输出从“H”变为“L”，因而PMOS晶体管M2变为打开。此外，来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“L”变为“H”，并且所有的PMOS晶体管M11到M14变为关闭。因此，电阻Rs13串联连接到电阻Rs11和Rs12上。电池连接终端VC2和VC3之间的电压是根据下面的表达式（3-4）计算出来的电压V2D，这是因为电阻Rs23串联连接到电阻Rs21和Rs22上，并且电阻R21并联连接。

$V2D=\frac{\frac{R21\&times;(\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23)}{R21+\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23}}{\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12+\mathrm{Rs}23+\frac{R21\&times;(\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23)}{R21+\mathrm{Rs}21+\mathrm{Rs}22+\mathrm{Rs}23}}\&times;(\mathrm{VBAT}1+\mathrm{VBAT}2)---(3-4)$

如果与电阻Rs21、Rs22和Rs23的总和相比较，电阻R21足够小，则电池连接终端VC2和VC3之间的电压大体上等于根据下面的表达式（3-5）计算出来的电压V2E。

$V2E\&ap;\frac{R21}{\mathrm{Rs}11+\mathrm{Rs}12+\mathrm{Rs}13+R21}\&times;(\mathrm{VBAT}1+\mathrm{VBAT}2)---(3-5)$

通过表达式（3-4）和（3-5），发现电池连接终端VC2的电压降低到接近电池连接终端VC3的电压，VC3是蓄电池BAT2的正极终端。也就是说，当电池连接终端VC2和VC3之间的电压下降时，电池连接终端VC1和VC2之间的电压V1A增加下面的表达式（3-6）所表达的。于是，比较器11检测高压，并且其输出变为表示高压检测状态的“L”。结果，检测信号VHS，其是来自于故障检测电路10的输出，从“L”变为“H”。

V1A＝VBAT1+VBAT2-V2E   （3-6）

然后，当操作断路检测时（即，当断路测试信号LTEST是“H”时），检测信号VHS，来自于故障检测电路10的输出，从“L”变为“H”，但是断路检测信号LCout，来自于逻辑电路B122的输出已经是“H”并且不会变化。

[时间T6：]以与时间T4相同的方式，断路测试信号LTEST变为“L”，来自于控制信号VG2的输出从“L”变为“H”，因而PMOS晶体管M1返回到关闭状态，并且来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“H”变为“L”，因而PMOS晶体管M11到M14返回到打开状态。电池连接终端VC2和VC3之间的电压返回为根据上面的表达式（3-1）计算出来的电压V2A。因此，检测信号VHS，来自于故障检测电路10的输出，从“H”变为（返回为）“L”，但是断路检测信号LCout，来自于逻辑电路B122的输出，维持“H”并且不会变化，这是因为断路测试信号LTEST是“L”。

[时间T7：]现在，假设断开的点是固定/确定的。

[时间T8：]断路测试信号LTEST，来自于控制电路110的输出，从输出“L”变为输出“H”，并且告知逻辑断路122正在执行断路测试。同时，控制信号VG1从“H”变为“L”，因而PMOS晶体管M1变为打开。此外，来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“L”变为“H”，并且所有的PMOS晶体管M11到M14是关闭的。因此，电阻Rs13串联连接到电阻Rs11和Rs12上，并且电阻R11并联连接。进一步，电阻Rs23串联连接到电阻Rs21和Rs22上。然而，不像时间T2或T3，或者时间T4或T5，电池连接终端VC2和VC3之间的电压不会不同于VBAT2，这是因为电池连接终端VC2连接到蓄电池上。因此，来自于故障检测电路的输出VHS是固定/稳定的。

[时间T9：]当检测信号VHS维持“L”直到预定周期的最后时，判断电路120中的延迟电路123将H脉冲输出到延迟输出DLY2中。在断路测试信号LTEST是“H”，并且来自于故障检测电路10输出的检测信号VHS是“L”期间，从延迟电路123的延迟输出DLY2输出H脉冲。因而，逻辑电路B122判定保护性半导体器件已经从断路返回，并且使断路检测信号LCout变为表示从断路状态返回的“L”。

[时间T10：]来自于控制电路210输出的断路测试信号LTEST，，从“H”变为“L”，并且告知逻辑断路B122断路测试已经结束了。同时，来自于控制信号VG1的输出从“L”变为“H”，因而PMOS晶体管M1返回到关闭状态，并且来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“H”变为“L”，因而PMOS晶体管M11到M14返回到打开状态。如时间T8中相同地，电池连接终端VC2和VC3之间的电压不会变化，这是因为电池连接终端VC3连接到蓄电池上。

这是当在蓄电池和电池连接终端VC2之间发生断路时，保护性半导体器件操作的示例。关于另外的电池连接终端（例如，VC3或者VC4）和蓄电池的断路，其操作在原理上与上面的示例相同，并且省略了其描述。

2.6第二实施例的总结

如上面所叙述，在第二实施例中，在用于蓄电池的保护性半导体器件中，其中检测电压波动的比较器安装到串联连接的每一个蓄电池上，其他电阻按顺序并且暂时地连接到形成每一个蓄电池比较器的电阻上，此时，比较器检测蓄电池和保护性半导体器件之间每一个终端上电压的波动。当并联连接上述电阻时，而将其他电阻串联连接到形成所有各蓄电池的比较器的电阻上，因而比较器的反相水平变得更高。以这种方式，能够预防错误检测蓄电池和电池连接终端之间断路的问题，即使保护性半导体器件经由低通滤波器连接，低通滤波器作为抵抗噪音的策略。

<第三实施例>

如果包括电阻值较低的电路并联连接到每一个蓄电池上，从而使多个蓄电池的电压均等（even out），则根据本发明第二实施例的保护性半导体器件有时不能正常地运行检测断路的操作。因此，通过当检测断路时抑制（disable）电阻具有较低值，根据本发明第三实施例的保护性半导体器件能够正常地运行检测断路的操作。

3.1保护性半导体器件的构造

图9是根据第三实施例的保护性半导体器件1以及蓄电池的示意图。图10是根据第三实施例的保护性半导体器件以及蓄电池的操作示意图。如图7中示意图所显示地，图10中显示的保护性半导体器件1也经由低通滤波器（由电阻Rf1到Rf4以及电容Cf1到Cf4形成的）连接，低通滤波器作为抵抗噪音的策略。

根据第三实施例的保护性半导体器件1与图5中显示的根据第二实施例的保护性半导体器件1基本上具有相同的构造。因此，将参考图9、图10和图5主要描述它们之间的差异。

如果添加附加的功能，通过连接，例如具有较低值的电阻到每一个蓄电池上实现该功能，则根据第二实施例的保护性半导体器件有时不能运行检测断路的操作。配置根据第三实施例的保护性半导体器件，使得正常运行断路的检测，同时能解决该问题。

首先，将描述附加功能的示例，通过连接，例如具有较低值的电阻到每一个蓄电池上能够实现该功能。在图9和图10显示的电路中，外电阻Rcb1到Rcb4、外部NMOS晶体管Mcb1到Mcb4以及终端CB1到CB4添加到图5中显示的电路中，终端CB1到CB4输出控制信号从而控制外部NMOS晶体管Mcb1到Mcb4的打开/关闭。进一步，在保护性半导体器件2中，添加电压检测电路201到204以及电池放电控制电路220作为控制外部NMOS晶体管Mcb1到Mcb4打开/关闭的电路。图5中显示的控制电路110由控制电路210所替换，控制电路210通过图9和图10中显示的电路中的控制信号CBCTL，附加地控制电池放电控制电路220。外电阻Rcb1到Rcb4、外部NMOS晶体管Mcb1到Mcb4、终端CB1到CB4、电压检测电路201到204以及电池放电控制断路220是实现上面所述的附加功能的电路。

实现上面所述附加功能的电路执行功能从而使多个蓄电池的电压均等。首先，电压检测电路201到204是设置电压水平从而引发外部NMOS晶体管Mcb1到Mcb4的电压检测电路。例如，当蓄电池BAT1的电压超过4.0V时，来自于电压检测电路201的输出是“L”。然后，该信号传输到电池放电控制电路220中。依赖于保护性半导体器件1的状态响应来自电压检测电路201到204的输出，电池放电控制电路220是输出到终端CB1到CB4的控制电路。例如，当来自于电压检测电路201的输出是“L”时，如果电池放电控制电路220依赖于保护性半导体器件1的状态判定可以将“H”输出到终端CB1，则信号“H”输出到终端CB1。结果，信号“H”输入到NMOS晶体管Mcb1中，因而具有较低值的电阻Rcb1分流（shunt）蓄电池BAT1的正极和负极终端。通过将电流施加到包括电阻Rcb1的路径（path）上，如果每一个蓄电池的电压超过4.0V，则蓄电池放出超过4.0V的过量电荷。通过放电直到所有蓄电池的电压达到4.0V，可以使多个蓄电池的电压均等。

如上面所叙述，实现附加功能的电路执行该功能从而使多个蓄电池的电压均等。实现该功能的电路配置为相对较低值电阻。经常使用等于或者低于电阻R11到R41的电阻作为这些电阻Rcb1到Rcb4。因此，如果连接有电阻Rcb1到Rcb4时执行断路的检测，则不能正常地运行检测断路的操作，这是因为大量电流施加到包括电阻Rcb1到Rcb4的路径上。同样地，如果检测断路时电压检测电路201到204输出“L”，则也不能正常地运行断路的检测，对应于此，通过打开NMOS晶体管Mcb1到Mcb4，电池放电控制电路220使电阻Rcb1到Rcb4连接。

恰好从开始检测断路的操作之前，控制电路210输出“L”到控制信号CBCTL中。控制电路210传输到控制电路220中，开始断路的检测从而不打开外部NMOS晶体管Mcb1到Mcb4。以这种方式，可以正常地执行检测断路的操作。

注意，实现上述附加功能的电路不限制于执行该功能从而使多个蓄电池的电压均等，实现附加功能的任何电路，例如通过将低值电阻连接到每一个蓄电池上，能够应用到本发明的第三实施例。

3.2控制电路的控制信号

图11是说明在根据第三实施例的保护性半导体器件中控制电路210控制信号的示例的图。电阻Rcb1到Rcb4比电阻R11到R41小，电阻R11到R41比操作断路检测时连接的电压敏感电阻小，电阻Rcb1到Rcb4连接到图9和图10显示的根据第三实施例的电路上。

每一个控制信号的基本性能与图6中显示的根据第二实施例的保护性半导体器件中控制电路的每一个控制信号相同。然而，在断路测试信号LTEST变为“H”之前终端CB1到CB4中一个（例如，终端CBx）输出“H”的情况下，在时间周期tpw之前，控制电路210使控制信号CBCTL从“H”转变为“L”，因而连接到电阻Rcbx上的NMOS晶体管中的一个打开，其中时间周期tpw是断路测试信号LTEST变为“H”的时间。响应于此，电池放电控制电路220强制地使来自于终端CB1到CB4的输出变为“L”，不考虑其状态。之后不久，当断路测试信号LTEST变为“H”之后，执行检测断路的操作时，根据第三实施例的保护性半导体器件变成与根据第一实施例的保护性半导体器件相同的状态，第一实施例的保护性半导体器件没有实现上述附加功能的电路。要注意，tcb表示在操作检测断路之前控制电阻的时间，其足够蓄电池和整个电路返回到正常操作状态所需要的时间。

3.3保护性半导体器件的操作

下文中，将参考图12、图9和图10描述根据本发明第三实施例的保护性半导体器件的操作。图12是根据第三实施例的保护性半导体器件的操作时序图。在时序图中，仅仅显示描述所必需的信号。检测断路的操作大体上与参考图8的描述相同。同样在图12显示的时序图中，说明了保护性半导体器件和蓄电池首先“连接”，接着“断开”，最后再“连接”的示例。下文中，将以时间顺序描述该操作。

[时间T1：]时间T1表示蓄电池和电池连接终端VC2断开的时机。

[时间T2：]从控制电路210输出的控制信号CBCTL从“H”变为“L”迫使来自于电池放电控制电路220的输出变为“L”，并且将“L”输出到NMOS晶体管Mcb1到Mcb4中，而不考虑电压检测电路201到204的状态。

[时间T3：]断路测试信号LTEST，来自于控制电路210的输出，从输出“L”变为输出“H”，并且告知判断断路120正在执行断路测试。同时，控制信号VG1从“H”转变为“L”，并且PMOS晶体管M1已经打开。进一步，来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“L”变为“H”，并且所有的PMOS晶体管M11到M14已经关闭。因此，电阻Rs13串联连接到电阻Rs11和Rs12上，并且电阻R11并联连接。进一步，电阻Rs23串联连接到电阻Rs21和Rs22上。

电池连接终端VC2的电压提高到接近电池连接终端VC1的电压，电池连接终端VC1是蓄电池BAT1的正极终端。然后，电池连接终端VC2和VC3之间的电压变得更高，于是，来自于比较器12的输出变为表示检测状态的“L”。结果，故障检测电路10输出的检测信号VHS从“L”变为“H”。判断电路120中的与电路124使高压检测操作信号VHDet保持“L”（此时，没有正在执行高压检测），即使检测信号VHS从“L”变为“H”，这是因为断路测试正在执行（即，来自于断路测试信号LTEST的输出是“H”）。判断电路120中的与电路125使断路检测启动信号LTDet与检测信号VHS一前一后从“L”变为“H”。

[时间T4：]当检测信号VHS维持“L”直到预定周期的最后时，判断电路120中的延迟电路123将H脉冲输出到延迟输出DLY2中。在断路测试信号LTEST是“H”，并且来自于故障检测电路10输出的检测信号VHS也是“L”期间，通过从延迟电路123的延迟输出DLY2输出H脉冲，逻辑电路B122判定发生断路，并且使断路检测信号LCout从“H”变为表示断路检测状态的“H”。

[时间T5：]断路测试信号LTEST变为“L”，来自于控制信号VG1的输出从“L”变为“H”，因而PMOS晶体管M1返回到关闭状态，并且来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“H”变为“L”，因而PMOS晶体管M11到M11返回到打开状态。因此，电池连接终端VC2和VC3之间的电压返回。因此，检测信号VHS，来自于故障检测电路10的输出，从“H”变为（返回为）“L”，但是断路检测信号LCout，来自于逻辑电路B122的输出，维持“H”并且是固定的，这是因为断路测试信号LTEST是“L”。将断路检测信号LCout的“H”信号输入控制电路210中，并且其维持控制信号CBCTL的“L”状态。因而，电池放电控制电路220继续将信号“L”输出到NMOS晶体管Mcb1到Mcb4中，而不考虑电压检测电路201到204的状态。

[时间T6：]断路测试信号LTEST，来自于控制电路210的输出，从“L”变为“H”，并且告知判断断路120正在执行断路测试。同时，控制信号VG2从“H”变为“L”，并且PMOS晶体管M1是打开的。此外，来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“L”变为“H”，并且所有的PMOS晶体管M11到M14是关闭的。因此，电阻Rs13串联连接到电阻Rs11和Rs12上。因为电阻Rs23串联连接到电阻Rs21和Rs22上，并且电阻R21并联连接，所以电池连接终端VC2的电压降低到接近电池连接终端VC3的电压，电池连接终端VC3是蓄电池BAT2的负极终端。然后，虽然电池连接终端VC2和VC3之间的电压下降，但是电池连接终端VC1和VC2之间的电压增加。结果，检测信号VHS，来自于故障检测电路10的输出，从“L”变为“H”。

然后，正在执行检测断路的期间（即，断路测试信号LTEST是“H”），检测信号VHS，来自于故障检测电路10的输出，从“H”变为“L”，但是断路检测信号LCout，来自于逻辑电路B122的输出已经是“H”并且是固定的。

[时间T7：]以与时间T5相同的方式，断路测试信号LTEST变为“L”，来自于控制信号VG1的输出从“L”变为“H”，因而PMOS晶体管M1返回到关闭状态，并且来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“H”变为“L”，因而PMOS晶体管M11到M14返回到打开状态。因此，电池连接终端VC2和VC3之间的电压返回。因此，检测信号VHS，来自于故障检测电路10的输出，从“H”变为（返回为）“L”，但是断路检测信号LCout，来自于逻辑电路B122的输出，维持“H”并且是固定的，这是因为断路测试信号LTEST是“L”。因为断路检测信号LCout是“H”，所以控制信号CBCTL维持“L”，并且来自与电池放电控制电路220的输出也强制地维持“L”。

[时间T8：]现在，假设断开的点是确定/固定（fixed）的。

[时间T9：]来自于断路测试信号LTEST的输出，来自于控制电路210的输出，从“L”变为“H”，并且告知逻辑断路B122正在执行断路测试。同时，控制信号VG1从“H”变为“L”，并且PMOS晶体管M1是打开的。此外，来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“L”变为“H”，并且所有的PMOS晶体管M11到M14是关闭的。因此，电阻Rs13串联连接到电阻Rs11和Rs12上，并且电阻R11并联连接。进一步，电阻Rs23串联连接到电阻Rs21和Rs22上。然而，不像时间T2或T3，或者时间T4或T5，电池连接终端VC2和VC3之间的电压不会不同于VBAT2，这是因为电池连接终端VC2连接到蓄电池上。因此，来自于故障检测电路的输出VHS是固定/稳定的。

[时间T10：]因为检测信号VHS维持“L”直到预定周期的最后，所以判断电路120中的延迟电路123将H脉冲输出到延迟输出DLY2中。当断路测试信号LTEST是“H”，并且来自于故障检测电路10输出的检测信号VHS是“L”时，从延迟电路123的延迟输出DLY2输出H脉冲。因而，逻辑电路B122判定保护性半导体器件已经从断路返回，并且使断路检测信号LCout变为表示从断路状态返回的“L”。

[时间T11：]断路测试信号LTEST，来自于控制电路210的输出，从“H”变为“L”，并且告知逻辑断路B122断路测试已经完成了。同时，来自于控制信号VG1的输出从“L”变为“H”，因而PMOS晶体管M1返回到关闭状态，并且来自于控制信号Rsw1到Rsw4的输出从“H”变为“L”，因而PMOS晶体管M11到M14返回到打开状态。以与时间T9相同的方式，电池连接终端VC2和VC3之间的电压与VBAT2不会不同，这是因为电池连接终端VC3连接到蓄电池上。

进一步，控制电路210将控制信号CLCTL输出到电池放电控制电路220中，并且从“L”转变为“H”，这是因为从判断电路120输出的信号LCout变为“L”，并且断路测试信号LTEST变为“L”。响应于此，如果电压检测电路201到204以及保护性半导体器件1是在可以将“H”输出到NMOS晶体管Mcb1到Mcb4的状态，则电池放电控制电路220转变为该状态从而输出“H”。

上面的是当在蓄电池和电池连接终端VC2之间发生断路时，根据第三实施例的保护性半导体器件操作的示例。关于另外的电池连接终端（例如，VC3或者VC4）和蓄电池的断路，保护性半导体器件的操作在原理上与上面相同，并且省略了其描述。

3.4第三实施例的总结

如上面所叙述，在第三实施例中，在用于蓄电池的保护性半导体器件中，其中检测电压波动的比较器安装到串联连接的每一个蓄电池上，其他电阻按顺序并且暂时地连接到形成每一个蓄电池比较器的电阻上，此时，比较器检测蓄电池和保护性半导体器件之间每一个终端上电压的波动。当将上述电阻并联连接到形成所有各蓄电池的比较器的电阻上时，虽然其他电阻串联连接到每一个电阻上，因而比较器的反相水平变得更高。此时，并联连接到每一个蓄电池上的电阻是不起作用的。因此，保护性半导体器件能够正常地运行在蓄电池和每一个电池连接终端之间检测断路的操作，同样涉及串联连接蓄电池，并且在每一个蓄电池的正极和负极终端之间具有电阻。

<第四实施例>

根据第一到第三实施例的保护性半导体器件执行高压的检测以及断路的检测。当保护性半导体器件在高压保护检测模式时执行断路检测测试，该状态不再能够维持，在检测高压保护的期间，判断电路120控制不执行检测断路的操作。

然而，由于发生了断路，至少一个蓄电池进入过度充电状态，并且有时其会引起保护性半导体器件转化为高压保护检测模式。在这样的情况下，即使发生了断路，不执行用于检测断路的测试（断路测试操作），因而不检测断路。

因此，下面的选择器电路添加到根据第四实施例的保护性半导体器件中。当表示正在执行检测断路测试的信号（断路测试信号LTEST）是打开时，选择器电路不能将故障检测电路的信号输入到维持过度充电检测模式（高压保护检测模式）的电路中，并且递归地输入在维持过度充电检测模式（高压保护检测模式）的电路中维持的状态。结果，能够维持过度充电检测模式（高压保护检测模式），而不考虑是否执行了检测断路的测试，并且在过度充电模式下（高压保护检测模式），能够执行断路的检测。

4.1根据第一到第三实施例的部分判断电路的构造和操作

在描述第四实施例之前，将描述在根据第一到第三实施例的保护性半导体器件中部分电路，特别是来自于判断电路120的部分输入和输出的构造。图13说明根据本发明第一到第三实施例的保护性半导体器件的判断电路120中输入和输出部分的电路构造。

图13中显示的电路包括故障检测电路10包括的与非电路15、异或电路140、与非电路145、非或电路146、双稳态多谐振荡器150以及反相器（inverter）142、144、148。异或电路140将信号发送到产生延迟时间的电路中从而从延迟电路123中包括的高压检测返回，延迟电路123设置用于从高压检测返回的延迟时间，同时输入与非电路14的输出信号以及高压检测信号VHout，其是双稳态多谐振荡器150的输出信号。与非电路145的输入信号是延迟电路123的两个输出信号和与非电路15的反相输出信号。非或电路146的输入信号是与非电路15的输出信号、延迟电路123的输出信号之一以及高压检测信号VHout的反相信号VHoutb，高压检测信号VHout是双稳态多谐振荡器150的输出信号。双稳态多谐振荡器150的输入信号是与非电路145的输出信号、与非电路145输出信号的反相信号以及非或电路146的输出信号，同时双稳态多谐振荡器150的输出信号是高压检测信号VHout以及其反相信号VHoutb。

下文中，将描述图13中所显示的电路的操作。首先，假设判断电路120不维持高压保护检测模式的情况。在这种情况下，在判断电路中，高压检测信号，其表示除了高压保护检测模式之外的状态（即，VHout=“L”），输入到异或电路140的输入之一中。与非电路15输出比较器11、12、13、14的信号NAND用于高压检测。如果来自于至少一个比较器的输出变为检测状态（“L”状态），则由与非电路15输出的“H”信号输入到异或电路140的另一个输入中。因此，异或电路140发送信号“H”到产生延迟时间的电路中，从而从依赖于与非电路15的输出的高压检测返回。预定（延迟）时间结束之后，如果与非电路15输出信号“H”，则高压检测信号VHout变为“H”，并且保护性半导体器件进入高压保护检测模式。

接着，假设判断电路120维持高压保护检测模式。在这种情况下，在判断电路中，表示高压保护检测模式的高压检测信号（即，VHout=“H”），输入到异或电路140的输入之一中。如果来自于所有比较器的输出变为正常状态（“H”状态），则由与非电路15输出的“L”信号输入到异或电路140的另一个输入中。因此，异或电路140发送信号“H”到产生延迟时间的电路中，从而从依赖于两个输入的高压检测返回。预定（延迟）时间结束之后，如果与非电路15仍然输出信号“L”，则从判断电路120输出的高压检测信号VHout变为“L”，并且保护性半导体器件返回到不是高压保护检测模式的状态。

注意，虽然判断电路120维持高压保护检测模式时（即，VHout=“H”），但是图1、图5和图9中显示的控制电路110使断路测试信号LTEST保持“L”。然后，在这种情况下，不执行断路测试。

4.2保护性半导体器件的构造

接着，将描述根据本发明第四实施例的保护性半导体器件1。图14是根据本发明第四实施例的保护性半导体器件以及蓄电池的示意图。根据第四实施例的保护性半导体器件与根据本发明第二实施例的保护性半导体器件具有大体上相似的构造。因此，将主要描述其之间的差异。

根据第四实施例的保护性半导体器件1的故障检测电路10包括，比较器11、12、13、14；基准电压Vr11、Vr21、Vr31、Vr41；部分电阻Rs11、Rs12、Rs21、Rs22、Rs31、Rs32、Rs41、Rs42；感测电压改变电路101、102、103、104；与非电路15，以及迟滞/磁滞（hysteresis）形成电路351、352、353、354。

如图14所显示，迟滞形成电路351是由电阻Rs14和NMOS晶体管M31的并联连接所组成的。其他迟滞形成电路352、353、354也是一样的。

在图14中所显示的根据第四实施例的保护性半导体器件1的故障检测电路10中，用于检测高压以及蓄电池BAT1断路的电路是由比较器11；电阻Rs11、Rs12、Rs14；形成迟滞的NMOS晶体管M31；基准电压Vr11以及感测电压改变电路101所组成的。电阻Rs11、Rs12、Rs14和感测电压改变电路101串联连接，并且进一步连接在电池连接终端VC1和VC2之间。电阻Rs11和Rs12的连接结点连接到比较器11的反相输入端上。基准电压Vr11连接在比较器11的非反相输入端和电池连接终端VC2之间。要注意，电阻Rs11和Rs12是到第一蓄电池BAT1上的电压敏感电阻。

当用于检测蓄电池BAT1高压和断路的电路不检测高压时，通过在迟滞形成电路351中的NMOS晶体管M31使电阻Rs14分流。另一方面，当检测高压时，通过用于高压迟滞的信号VHhys（稍后描述）打开NMOS晶体管M31。因此，电阻Rs14插入电阻Rs12和电池连接终端VC2之间。结果，在用于检测高压和断路的电路中，当从高压保护检测模式返回时的电压低于当转化为高压保护检测模式时的电压。即，用于检测高压和断路的电路具有与高压保护检测模式相关的迟滞。

在该实施例中，感测电压改变电路101与第二实施例中的感测电压改变电路具有相似的构造。第二蓄电池BAT2到第四蓄电池BAT4的故障检测电路具有与第一蓄电池BAT1的故障检测电路相同的构造。

将断路检测信号LTout输入到控制电路410中，同时将控制信号VG1、VG2、VG3和VG4输出到内电阻改变电路300中的PMOS晶体管M1到M4中，并且将断路测试信号LTEST输出到判断电路320中。进一步，控制电路410将控制信号Rsw1、Rsw2、Rsw3和Rsw4分别输出到感测电压改变电路101到104中的PMOS晶体管M11到M14的栅极中。此外，在图中没有显示的时钟、外部触发器等连接作为输入端，从而形成控制信号VG1到VG4、断路测试信号LTEST以及控制信号Rsw1、Rsw2、Rsw3和Rsw4。

判断电路320是判断故障检测电路是否检测到高压或者断路的电路。判断电路320包括选择器电路327、与电路324、与电路325、逻辑电路A121、逻辑电路B122、非或电路322、延迟断路123以及倒相电路326。

将检测信号VHS，其是来自于故障检测电路10的输出，以及断路测试信号LTEST输入到判断电路320中，同时输出高压检测信号VHout、用于高压迟滞的信号VHhys以及断路检测信号LCout。稍后将详细地描述判断电路320的内部构造。

将高压检测信号VHout和检测信号VHS，其是故障检测电路10（与非电路15）的输出，输入到位于判断电路320输入部分的选择器电路327中，并且输出依赖于断路测试信号LTEST的状态而选择的至少一个信号。

将高压检测信号VHout和选择器电路327的反相输出信号输入到与电路324中，同时输出高压检测操作信号VHDet。将从故障检测电路10（其与非电路15）输出的检测信号VHS以及断路测试信号LTEST输入到与电路325中，同时输出断路检测操作信号LTDet。

将高压检测操作信号VHDet和从延迟电路123输出的延迟输出DLY1输入到逻辑电路A121中，同时输出高压检测信号VHout。

将断路检测操作信号LTDet和从延迟电路123输出的延迟输出DLY2输入到逻辑电路B122中，同时输出断路检测信号LCout。

将高压检测信号VHout和断路测试信号LTEST输入到非或电路/反或电路322中，同时输出用于高压迟滞的信号VHhys。

将高压检测操作信号VHDet、断路检测操作信号LTDet、高压检测信号VHout以及断路检测信号LCout输入到延迟电路123中。此外，延迟电路123将延迟输出DLY1输出到逻辑电路A121中作为其输入，并且将延迟输出DLY2输出到逻辑电路B122中作为其输入。

延迟电路123是设置用于检测/返回的延迟时间从而预防噪音等错误检测的电路。当故障检测电路10检测到高压时，一旦从与电路124中输出的信号VHDet从“L”变为“H”，延迟电路123就开始操作，并且如果信号VHDet维持“H”直到预定周期的最后，则将H脉冲输出到输出DLY1中。当从高压保护检测模式返回时，一旦从与电路324中输出的信号VHDet从“H”变为“L”，延迟电路123就开始操作，并且当信号VHDet维持“L”直到预定周期的最后时，输出H脉冲。基于高压检测信号VHout，执行检测/返回的判定。例如，判定高压检测信号VHout“H”是“检测”，“L”是“返回”。

当故障检测电路10检测到断路时，一旦从与电路125中输出的断路检测操作信号LTDet从“L”变为“H”，延迟电路123就开始操作，并且如果信号LTDet维持“H”直到预定周期的最后，则将H脉冲输出到输出DLY2中。当从断路检测模式返回时，一旦从与电路325中输出的断路检测操作信号LTDet从“H”变为“L”，延迟电路123就开始操作，并且当信号LTDet维持“L”直到预定周期的最后时，输出H脉冲。基于断路检测信号LCout，执行检测/返回的判定。例如，判定断路检测信号LCout“H”是“检测”，“L”是“返回”。

注意，用于高压检测、从高压返回、断路检测以及从断路返回的这些预定周期不需要相同，其彼此可以不同。此外，如果电路以相同方式运行，则延迟电路123能够具有任何构造，例如计数器和使用恒定电流充电的电容（capacitance charging with constant-current）。

4.3部分判断电路的构造和性能

接着，将特别地描述根据第四实施例的保护性半导体器件中判断电路320的输入和输出部分的构造。图15说明根据第四实施例的保护性半导体器件中判断电路320的输入和输出部分的电路构造。

图15中显示的电路包括故障检测电路10中包括的与非电路15；选择器电路327；异或电路140；与非电路145；非或电路146；双稳态多谐振荡器150；非或电路322以及反相器148、355、356。

与图13中显示的来自于根据第一到第三实施例的保护性半导体器件的判断电路120的输入和输出相比较，选择器电路327添加到图15中显示的电路中。将高压检测信号VHout输入选择器电路327作为第一输入，并且来自于故障检测电路10的与非电路15的输出信号作为第二输入。进一步，将断路测试信号LTEST输入到选择器电路327的选择终端。当信号“H”输入到选择终端时，选择器电路327输出要输入到第一输入（图15中显示的终端A）的信号，并且当信号“L”输入到选择终端时，选择器电路327输出要输入到第二输入（图15中显示的终端B）的信号。也就是说，当断路测试信号LTEST是“H”时（在断路测试中），选择器电路327输出高压检测信号VHout，同时当断路测试信号LTEST是“L”时（不在断路测试中），选择器电路327输出来自于故障检测电路10的与非电路15的输出信号。

异或电路140发送信号到产生延迟时间的电路从而返回到延迟电路123包括的高压检测，延迟电路123设置延迟时间从而从高压检测返回，同时将选择器断路327的输出信号和双稳态多谐振荡器150的输出信号即高压检测信号VHout输入到异或电路140中。将延迟电路123的两个输出信号以及选择器电路327的输出信号输入到与非电路145中。将与非电路145的输出信号、延迟电路123的输出信号以及高压检测信号VHout的反相信号VHoutb输入到非或电路146中，高压检测信号VHout是双稳态多谐振荡器150的输出信号。将与非电路145的输出信号、与非电路145的反相输出信号以及非或电路146的输出信号输入到双稳态多谐振荡器150中，同时其输出高压检测信号VHout以及其反相信号，高压检测信号VHoutb。

下文中，将描述图15中显示的电路的操作。首先，当没有正在执行断路测试时（即，断路测试信号LTEST=“L”），将信号“L”输入到选择器电路327的选择终端，从选择器327中输出来自于故障检测电路10的与非电路15的输出信号，其输入到选择器电路327的终端B（第二输入）。因此，当没有正在执行断路时，根据第四实施例的保护性半导体器件能够进入高压保护检测模式，并且像根据第一到第三实施例的保护性半导体器件一样从高压保护检测模式返回。

当正在执行断路测试时（即，断路测试信号LTEST=“H”），将信号“H”输入到选择器电路327的选择终端，并且从选择器电路327中输出高压检测信号VHout，其输入到选择器电路327的终端A（第一输入）。此时，同相信号输入到位于选择器电路327之后的异或电路140的两个终端。也就是说，当高压检测信号是在高压保护检测模式下时（VHout=“H”），信号“H”输入到异或电路140的两个终端，当高压检测信号不是在高压保护检测模式下时（VHout=“L”），而信号“L”输入到两个终端信号。因为异或电路140此时输出信号“L”，所以位于后面的电路不执行，其产生延迟时间从而从高压检测返回。因为产生延迟时间从而从高压检测返回的电路不执行，所以高压检测信号VHout不会变化。

即，即使执行断路检测，因而来自于故障检测电路10的输出变化，但是因为产生延迟电路从而从高压检测返回的电路不执行，所以高压检测信号VHout不会变化。因此，在双稳态多谐振荡器150中维持高压保护检测模式，即使当保护性半导体器件在高压保护检测模式时，执行断路检测测试。因而，在检测来自于高压的保护期间，判断电路320不需要控制不执行检测断路的操作。

下面的表1表示高压检测信号VHout、断路测试信号LTEST以及来自于选择器电路327的输出（vdlq）之间的相关性。要注意，单词“VHS”表示与非电路15的输出信号。

[表1]

VHout	LTEST	Vd1q
			L	L	VHS
H	L	VHS
			L	H	L
H	H	H

此外，形成到高压检测信号VHout迟滞（VHhys）的电路连接在图15中显示的电路中的双稳态多谐振荡器150后面。正好在该电路前面，设置非或电路322。高压检测信号VHout和断路测试信号LTEST输入到非或电路322中。在断路检测测试期间（即，LTEST=“H”），通过该非或电路322用于高压迟滞的信号确定为“L”，而不考虑高压检测信号VHout的状态。结果，迟滞形成电路351、352、353、354的NMOS晶体管M31、M32、M33、M34是打开的，并且迟滞形成电路351、352、353、354是分流的。也就是说，非或电路322控制表示断路是否发生的临界电压（具体地，从检测断路的状态返回的电压）不会降低，这是由于高压检测信号的迟滞引起的。结果，正好在检测断路测试之前，表示断路是否发生的临界电压维持不变，而不考虑高压检测信号的状态，并且可以预防断路状态的错误检测。

下面的表2表示高压检测信号VHout、断路测试信号LTEST和用于高压迟滞的信号（VHhys）之间的相关性。

[表2]

VHout	LTEST	VHhys
			L	L	L
L	H	L
			H	L	L
H	H	H

4.4第四实施例的总结

如上面所叙述，在第四实施例中，在用于蓄电池的保护性半导体器件中，其中检测电压波动的比较器安装到串联连接的每一个蓄电池上，电阻对应于每一个蓄电池，按顺序并且暂时地连接到形成每一个蓄电池的比较器的电阻上。然后，通过比较器检测在每一个蓄电池和保护性半导体器件之间的每一个电池连接终端上的电压波动。保护性半导体器件包括，在检测操作期间正好在检测蓄电池和保护性半导体器件之间的断路之前，维持信号状态的电路。信号的状态表示至少一个蓄电池是否是高压。以这种方式，维持高压保护检测模式，即使当保护性半导体器件在高压保护检测模式时，也执行检测断路测试。

如上面所叙述，如果使用蓄电池时，蓄电池和保护性半导体器件之间的部分连接断路，则通过利用本发明，能够可靠地检测断路的发生。

虽然按照例示性实施例已经描述了本发明，但是本发明不限制于此。应该明白，本领域内技术人员在所描述的实施例中可以做出变化，而没有背离本发明的保护范围，该保护范围是由本发明的权利要求所限定的。

Claims (11)

1.一种能够检测串联连接的多个蓄电池电压状态的保护性半导体器件，其包括：

连接终端，其连接到每一个蓄电池的电极上；

检测每一个蓄电池的电压的第一电阻，其对应于每一个蓄电池安排，并且连接在对应于每一个高压侧和低压侧电极的所述终端之间；

比较器，其对应于每一个蓄电池安排，并且基于从所述第一电阻获得的电压，能够检测每一个所述蓄电池的电压是否在基准电压范围内；

串联电路，其每一个都由第二电阻和第一开关元件组成，其对应于每一个蓄电池安排，并且连接在所述连接终端之间；以及

控制电路，其控制每个所述第一开关元件的打开/关闭，通过打开，所述第一开关元件将所述第二电阻连接在所述连接终端之间，通过关闭，而使所述第二电阻从所述连接终端断开；并且当维持在断路测试信号的打开状态时，所述控制电路按顺序打开所述多个第一开关元件，并且基于来自对应于所述第一开关元件打开的所述比较器的所述输出信号，检测所述蓄电池和所述连接终端之间的所述断路。

2.根据权利要求1所述的保护性半导体器件，进一步包括第三电阻，其对应于每一个第一电阻以及第二开关元件，其切换每一个连接终端和所述第一电阻之间的所述第三电阻的连接/断开，其中当所述断路测试信号维持打开状态时，所述控制电路通过发送信号来控制所述第二开关元件连接所述第三电阻，从而改变所述比较器的检测标准的所述基准电压水平，。

3.根据权利要求2所述的保护性半导体器件，其中所述比较器检测每一个蓄电池的所述电压是否高于所述基准电压。

4.根据权利要求2所述的保护性半导体器件，其中所述比较器检测每一个蓄电池的所述电压是否低于所述基准电压。

5.根据权利要求2所述的保护性半导体器件，当所述控制电路维持所述断路测试信号的打开状态时，其仅仅执行所述蓄电池和所述连接终端之间的断路的检测。

6.根据权利要求2所述的保护性半导体器件，其中当所述控制电路维持所述断路测试信号的关闭状态时，如果所述比较器检测对应蓄电池的所述电压在基准电压范围外，只要所述检测继续，则所述控制电路继续维持所述断路测试信号的关闭状态。

7.根据权利要求2所述的保护性半导体器件，进一步包括第四电阻和第三开关元件，所述第三开关元件切换连接在蓄电池高压侧和低压侧的每一个终端之间的每一个第四电阻的连接/断开，其中所述控制电路发送信号到第三开关元件从而控制所述第三开关元件，以便从打开断路测试信号之前的预定周期断开所述第四电阻直到所述断路测试信号打开状态的结束。

8.根据权利要求1所述的保护性半导体器件，进一步包括所述电路，其恰在所述断路测试信号进入打开状态之前，维持所述信号表示由所述相应比较器检测的每一个所述蓄电池的电压是否超出所述基准电压范围。

9.根据权利要求8所述的保护性半导体器件，其中所述比较器检测每一个蓄电池的所述电压是否高于所述基准电压。

10.根据权利要求8所述的保护性半导体器件，其中所述比较器检测每一个蓄电池的所述电压是否低于所述基准电压。

11.根据权利要求8所述的保护性半导体器件，进一步包括迟滞形成电路，其形成对表示由所述相应比较器检测的每一个蓄电池的所述电压是否超出基准电压范围的所述信号的迟滞，其中当所述断路测试信号在打开状态时，来自于所述迟滞形成电路的输出维持为关闭状态。

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