CN105324908A - 电池的充电、放电控制回路 - Google Patents

电池的充电、放电控制回路 Download PDF

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Abstract

本发明在利用一个电流通路场效应晶体管来控制二次电池的充电、放电方面，将各个状态下的泄漏电流抑制成“0”，并且实现了稳定的充电、放电控制。本发明的结构单元如下：通路接通场效应晶体管的源极与和电池端子直接连接的充电器(负荷)端子节点相连接，通路接通场效应晶体管的漏极与电流通路场效应晶体管的栅极相连接，通路接通场效应晶体管的栅极与控制器的第一控制信号相连接，电流通路场效应晶体管的漏极与电池的另一端子相连接，上述电流通路场效应晶体管的源极与充电器的一个端子相连接。在上述电流通路场效应晶体管的漏极和栅极之间以串联方式连接两个通路断开场效应晶体管，并且，上述两个通路断开场效应晶体管的栅极中的一个与从控制器输出的第二控制信号相连接，上述两个通路断开场效应晶体管的栅极中的另一个与电平转换器相连接，上述电平转换器的输入与上述第二控制信号相连接。在上述电流通路场效应晶体管的源极和栅极之间以串联方式连接两个其他通路断开场效应晶体管，上述两个其他通路断开场效应晶体管的栅极与从控制器输出的第三控制信号相连接。

Description

电池的充电、放电控制回路
技术领域
本发明涉及电池保护回路，根据上述电池保护回路，在利用一个电流通路控制用场效应晶体管(FET)控制二次电池的充电、放电方面，可以以无泄漏电流的方式实现稳定的充电、放电控制。
背景技术
图29为最普遍使用的以往的电池保护回路，在控制电池的充电、放电电流方面，使用两个电流通路金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)。
图30为接通电流通路金属氧化物半导体场效应晶体管313、314的状态下的等效回路，以能够在当作为以往回路的图29中的回路正常工作时，同时进行充电、放电。在正常状态下，两个电流通路金属氧化物半导体场效应晶体管向双方向导通。在检测到作为以往回路的图29中的回路异常后，以使电池处于禁止充电并可放电状态的方式接通电流通路金属氧化物半导体场效应晶体管313，并且金属氧化物半导体场效应晶体管314被断开，从而使充电方向的电流无法流通，但是上述场效应晶体管314的寄生二极管可使放电方向的电流流通，而图31为上述动作的等效回路。在检测到作为以往回路的图29中的回路异常后，以使电池处于禁止放电并可充电的方式接通电流通路金属氧化物半导体场效应晶体管314，并且金属氧化物半导体场效应晶体管313被断开，从而使放电方向的电流无法流通，但是上述场效应晶体管313的寄生二极管可使充电方向的电流流通，而图32为上述动作的等效回路。
在上述图29中的现有技术中，在电流通路控制单元307使用两个金属氧化物半导体场效应晶体管，并且，上述电流通路控制单元307通常以与控制回路部分分离的单独的外置形态构成。若以一个硅芯片的方式内置上述金属氧化物半导体场效应晶体管，则需要相当大的面积，从而导致制造成本大幅上升。因此，若由一个芯片构成，则由于电流通路金属氧化物半导体场效应晶体管的所需面积将减少到1/4，因而仅使用一个电流通路控制金属氧化物半导体场效应晶体管的结构成为了必要的结构。
如上所述，在日本公开公报2000-102182(图33)中，公开了利用一个金属氧化物半导体场效应晶体管来实现充电、放电控制的现有技术。
观察上述图33中的回路的工作，当正常工作时，场效应晶体管301被接通，场效应晶体管304、305被断开，场效应晶体管306被接通，从而可同时进行充电、放电。在上述图33中的回路的工作中，实现禁止充电状态并可放电状态的控制如下：断开场效应晶体管301、断开场效应晶体管304、接通场效应晶体管305，则场效应晶体管306的栅极电压为以V-端子121为基准的“0”，从而达到禁止充电，但可放电。而且，实现禁止放电并可充电状态的控制如下：断开场效应晶体管301、接通场效应晶体管304、断开场效应晶体管305，则可达到禁止放电，但可充电的状态。如对上述工作的说明，虽然在逻辑性工作方面不存在问题，但在充电或禁止放电的状态下，上述电流通路场效应晶体管306的栅极电压始终具有肖特基二极管302、303的正向电压以下的不确定的某个值，并且存在场效应晶体管306导致泄漏电流(Leakage)向两个方向流通的可能性。并且，由于还需要进行肖特基二极管工序，因而不可避免地导致因增加特殊工序而使得制造成本上升。
在图34中的回路中，并不使用肖特基二极管，而使用一个电流通路控制场效应晶体管，并在韩国特许申请号10-2011-0088835中，公开了可按互补金属氧化物半导体(CMOS)标准制造的回路。
上述图34中的回路的正常状态下的工作如下：场效应晶体管110处于接通状态，场效应晶体管111处于断开状态，并且场效应晶体管114处于完全接通的状态，从而可实现充电、放电。实现禁止充电并可放电状态的控制如下：断开场效应晶体管110、接通场效应晶体管111，并且场效应晶体管114的栅极电压与V-端子121电压相同，从而充电方向成为反向，放电方向成为正向。但是，由于上述图34中的发明并未定义对禁止放电并可充电状态的控制，因而可称为并不完整的发明。
图35中的回路作为对上述图34中的问题进行弥补的发明，并在韩国特许申请号(10-2011-0088548)中公开。
图35中的回路的工作如下。可实现正常状态下的充电、放电的控制如下：接通场效应晶体管110、断开场效应晶体管111、断开场效应晶体管161、162，并且随着场效应晶体管114的栅极形成“高介(High)”，来处于完全接通的状态，从而处于可实现充电放电的状态。对控制回路检测到禁止充电状态，来形成禁止充电并可放电的状态的控制如下：断开场效应晶体管110、接通场效应晶体管111、断开场效应晶体管161、接通场效应晶体管162，并且电流通路控制场效应晶体管114的栅极电压与V-端子121的电压相同。在上述状态下，充电电流方向成为反向，放电电流方向成为正向，来体现上述禁止充电并可放电状态。对控制回路检测到禁止放电状态，来形成禁止放电并可充电的状态的控制如下：断开场效应晶体管110、接通场效应晶体管111、接通场效应晶体管161、断开场效应晶体管162，并且电流通路控制场效应晶体管114的栅极电压与电池的负端子123的电压相同。在上述状态下，放电电流方向成为反向，充电电流方向成为正向，来体现上述禁止放电并可充电状态。虽然可在逻辑上形成上述理想状态的工作，但在上述禁止充电的状态下，存在场效应晶体管161、162发生泄漏电流的问题，以下将对此进行说明。
在图35中，对禁止充电(可放电状态)的控制如同上述，在上述状态下，V-端子121的电压因充电器而小于电池负端子123的电压。此时，场效应晶体管114的栅极电压与V-端子121的电压相同，场效应晶体管161的栅极电压与电池负端子123的电压相同，场效应晶体管161和场效应晶体管162的共同端子的电压与V-端子121的电压相同，因而场效应晶体管161的节点128电压处于比节点125电压高的状态，因而从节点123朝向场效应晶体管161和场效应晶体管162的共同节点的方向成为正向，从而发生电流通路。因此，从电池负端子123朝向V-端子121方向的泄漏电流在场效应晶体管161中经由场效应晶体管162流通，这造成持续充电的问题。
在仅使用一个上述电流通路控制场效应晶体管的充电、放电控制回路中，使用特殊元件，例如采用肖特基二极管并不成大问题，但是由于泄漏电流的发生将缩短电池的使用期限并造成电池裂化，因此可以说是大问题，因而需要完全不存在泄漏电流的发明。
发明内容
技术问题
在现有的充电、放电控制技术(图35)中，通过V-端子121和电池的负端子123之间的电压差发生在用于控制电流通路控制场效应晶体管114的栅极电压的场效应晶体管161、162中发生的泄漏电流，因而本发明提供根本性地阻断上述现象并稳定的电池充电、放电回路。
解决问题的手段
用于解决现有技术问题的本发明作为控制充电放电的回路，本发明的电池的充电、放电控制回路的结构如下。
在与电池第一端子直接连接的充电器(负荷)第一端子节点连接通路接通场效应晶体管(第一场效应晶体管)的源极，上述通路接通场效应晶体管(第一场效应晶体管)的漏极与电流通路场效应晶体管(第六场效应晶体管)的栅极相连接，上述通路接通场效应晶体管(第一场效应晶体管)的栅极与控制器的第一控制信号相连接，电流通路场效应晶体管(第六场效应晶体管)的漏极与电池的第二端子相连接，上述电流通路场效应晶体管(第六场效应晶体管)的源极与充电器的第二端子相连接。
在上述电流通路场效应晶体管(第六场效应晶体管)的漏极和栅极之间以串联方式连接两个通路断开场效应晶体管(第三场效应晶体管、第四场效应晶体管)，并且上述两个通路断开场效应晶体管(第三场效应晶体管、第四场效应晶体管)的栅极中的一个与从控制器输出的第二控制信号相连接，上述两个通路断开场效应晶体管(第三场效应晶体管、第四场效应晶体管)的栅极中的另一个与电平转换器相连接，上述电平转换器的输入与上述第二控制信号相连接。在上述电流通路场效应晶体管(第六场效应晶体管)的源极和栅极之间以串联方式连接不同的两个通路断开场效应晶体管(第五场效应晶体管、第六场效应晶体管)，并且上述两个不同的通路断开场效应晶体管(第五场效应晶体管、第六场效应晶体管)的栅极与从控制器输出的第三控制信号相连接。
发明的效果
本发明作为使用一个电流通路场效应晶体管的电池的充电、放电控制回路，通过使泄漏电流达到“0”水平而非减少，从而具有不仅延长电池的使用时间，而且防止电池裂化的效果。
附图说明
图1为第一实施例的电池充电、放电控制回路。
其中，图1的附图标记的说明如下。
100：电池第一端子101：电池第二端子
102：充电器(负荷)第一端子103：充电器(负荷)第二端子
124：第一控制信号121：第二控制信号
122：第三控制信号
105：第一场效应晶体管(通路接通场效应晶体管)
110：第六场效应晶体管(电流通路场效应晶体管)
106、107：第二场效应晶体管、第三场效应晶体管(通路断开场效应晶体管)
108、109：第四场效应晶体管、第五场效应晶体管(通路断开场效应晶体管)
图2至图7为第一实施例的各个状态的等效回路。
图8为第二实施例的电池充电、放电控制回路。
图9至图14为第二实施例的各个状态的等效回路
图15为第三实施例的电池充电、放电控制回路。
图16至图21为第三实施列的各个状态的等效回路。
图22为第四实施例的电池充电、放电控制回路。
图23至图28为第四实施例的各个状态的等效回路。
图29为以往的使用两个电流通路场效应晶体管的充电、放电控制回路。
图20至图32为按各个状态的等效回路。
图33为以往的技术(日本公开公报2000-102182)。
图34为以往的技术(韩国特许申请号10-2011-0088835)。
图35为以往的技术(韩国特许申请号10-2011-0088548)。
具体实施方式
在实施例中，为了便于说明，在详细的附图标记方面，对相同的功能赋予相同的附图标记。
实施例1
图1为包括控制器104的电池充电、放电控制回路的第一实施例。
本发明的第一实施例的充电、放电控制回路包括控制器104、电流通路场效应晶体管110、电平转换器111、通路接通场效应晶体管105、及通路断开场效应晶体管106、107、108、109。
通路接通场效应晶体管105的源极与电池119和充电器(负荷)120的共同端子100、102相连接，上述场效应晶体管105的栅极与第一控制信号124相连接。上述第一控制信号通常还可以为显示正常状态的信号。上述场效应晶体管105的漏极与电流通路场效应晶体管110的栅极相连接。电池119的一个端子101与电流通路场效应晶体管110的漏极(源极)相连接，电流通路场效应晶体管110的另一源极(漏极)与充电器(负荷)120的端子103相连接。以栅极输入的方式接收第二控制信号121的通路断开场效应晶体管107和上述场效应晶体管107的源极与电池端子101节点相连接，上述场效应晶体管107的漏极与通路断开场效应晶体管106的漏极相连接，上述场效应晶体管106的栅极与电平转换器111相连接，上述电平转换器111与第二控制信号121相连接。上述场效应晶体管106的源极与上述场效应晶体管110的栅极节点123相连接。以栅极输入的方式接收第三控制信号122的通路断开场效应晶体管109和上述场效应晶体管109的源极与充电器(负荷)端子103节点相连接，上述场效应晶体管109的漏极与通路断开场效应晶体管108的漏极相连接，上述场效应晶体管108的栅极与第三控制信号122相连接。上述场效应晶体管108的源极与上述场效应晶体管110的栅极节点123相连接。上述第二控制信号、上述第三控制信号通常表示电池处于异常状态。以下，以附图标记表示控制信号。
以下为上述第一实施例的工作说明。
如上所述，充电、放电控制回路大致分为三种模式，如正常工作状态、禁止放电状态(允许充电)及禁止充电状态(允许放电)。上述三种模式为由控制器104监视电池节点101和充电器节点103的状态来检测。以下记载的说明针对在控制器104检测状态之后，控制电流通路场效应晶体管110的回路。
在图1中，正常状态的工作如下。
需要使电流通路场效应晶体管110处于接通状态，为此，若形成通路接通场效应晶体管105被接通，通路断开场效应晶体管106、107、108、109被断开的状态，则电流通路场效应晶体管110完全处于接通状态，来使电流向双向流通。上述状态的电等效回路如图2及图5。上述通路接通场效应晶体管105可具有以串联方式连接多个来接收多个控制信号的形态。上述通路断开场效应晶体管106、107、场效应晶体管108、109的体节点的位置使各个寄生二极管向反向形成，因而不发生泄漏电流。上述通路断开场效应晶体管106、107、场效应晶体管108、109的体节点位置有如图2和图5的等效回路等的两种形态。在正常状态下，电流通路场效应晶体管110处于完全接通的状态，形成电池节点101的电位和充电器节点103的电位几乎不存在差异的状态，因而只要使上述通路断开场效应晶体管106、107、108、109的寄生二极管位置按如上所述的方式形成，则不发生泄漏电流。
在图1中，禁止放电(允许充电)的工作如下。
在控制器104中，断开通路接通场效应晶体管105，断开通路断开场效应晶体管108、109，接通通路断开场效应晶体管106、107。在这种情况下，等效回路如图3、图6。充电方向为由电流通路场效应晶体管110以金属氧化物半导体二极管(MOS-Diode)形态形成正向来处于允许充电状态，并且放电方向成为反向来禁止放电。
在现有技术中，作为解决由通路断开场效应晶体管(图35中的162、161)引起的发生泄漏电流的问题的方案，在电流通路场效应晶体管110的栅极节点123和负荷节点103之间设有一对以串联方式连接的通路断开场效应晶体管108、109。上述场效应晶体管109的栅极节点122的电位处于“低(LOW)”状态，上述场效应晶体管109的栅极节点122的电位与节点101的电位相同，并与电流通路场效应晶体管110的栅极节点123的电位相同。在禁止放电状态下，处于连接负荷120的状态，并且，节点103的电位可上升至最高节点100的电位，在上述状态下，场效应晶体管109的栅极也处于“0V”状态，因而与通路断开场效应晶体管108的状态无关地阻断泄漏电流。
在图1中，禁止充电(允许放电)的工作如下。
在控制器104中，断开通路接通场效应晶体管105，断开通路断开场效应晶体管106、107，接通通路断开场效应晶体管108、109。在这种情况下，等效回路如图4、图7。放电方向为由电流通路场效应晶体管110以金属氧化物半导体二极管形态形成正向来处于允许充电状态，并且充电方向成为反向来禁止充电。
在现有技术中，作为解决由通路断开场效应晶体管(图35中的162、161)引起的泄漏电流的发生问题，在电流通路场效应晶体管110的栅极节点123和电池节点之间设有一对以串联方式连接的通路断开场效应晶体管106、107。上述电平转换器111的输入处于“低(Low)”状态，通路断开场效应晶体管106的栅极电压接收电平转换器111的输出，上述值与节点103的电压相同，并且与电流通路场效应晶体管110的栅极节点123的电位相同。在禁止充电状态下，处于连接充电器120的状态，节点103的电位处于负电位。在上述状态下，场效应晶体管106的栅极电压与节点103具有相同的电位，因而阻断经由上述场效应晶体管106、107的泄漏电流。
实施例2
图8为包括控制器204的电池充电、放电控制回路的第二实施例。
本发明的第二实施例的充电、放电控制回路包括控制器204、电流通路场效应晶体管210、电平转换器211、通路接通场效应晶体管205以及通路断开场效应晶体206、207、208、209。
通路接通场效应晶体管205的源极与电池219和充电器(负荷)220的共同端子201、203相连接，上述场效应晶体管205的栅极与控制器信号224相连接。上述场效应晶体管205的漏极与电流通路场效应晶体管210的栅极相连接。电池219的一个端子200与电流通路场效应晶体管210的漏极相连接，电流通路场效应晶体管210的源极与充电器(负荷)220的端子202相连接。以栅极输入方式接收控制器信号221的通路断开场效应晶体管207和上述场效应晶体管207的源极与电池端子200节点相连接，上述场效应晶体管207的漏极与通路断开场效应晶体管206的漏极相连接，上述场效应晶体管206的栅极与电平转换器211相连接，上述电平转换器211与控制信号节点221相连接。上述场效应晶体管206的源极与上述场效应晶体管210的栅极节点223相连接。以栅极输入方式接收控制器信号222的通路断开场效应晶体管209和上述场效应晶体管209的源极与充电器(负荷)端子202节点相连接，上述场效应晶体管209的漏极与通路断开场效应晶体管208的漏极相连接。上述场效应晶体管208的栅极与控制信号222相连接，上述场效应晶体管208的源极与上述场效应晶体管210的栅极节点223相连接。
以下为上述第二实施例的工作说明。
在图8中，正常状态的工作如下。
需要使电流通路场效应晶体管210处于接通状态，为此，若处于通路接通场效应晶体管205被接通，通路断开场效应晶体管206、207、208、209被断开的状态，则电流通路场效应晶体管210完全处于接通状态来使电流向双向流通。上述状态的电等效回路如图9及图12。上述通路接通场效应晶体管205可具有多个以串联方式连接来接收多个控制信号的形态。上述通路断开场效应晶体管206、207的体节点的位置需要使各个寄生二极管向反向形成，上述通路断开场效应晶体管208、209的体节点位置也需要使各寄生二极管相互处于反向，以此才可不发生泄漏电流。在正常状态下，电流通路场效应晶体管210处于完全接通的状态，形成电池节点200的电位和充电器节点202的电位几乎不存在差异的状态，因而只要使上述通路断开场效应晶体管206、207、208、209的寄生二极管位置按如上所述的方式形成，则不发生泄漏电流。
在图8中，禁止放电(允许充电)的工作如下。
在控制器204中，断开通路接通场效应晶体管205，断开通路断开场效应晶体管208、209，接通通路断开场效应晶体管206、207。在上述情况下，等效回路如图10、图13。充电方向为由电流通路场效应晶体管210以金属氧化物半导体二极管形态形成正向来处于允许充电状态，并且放电方向成为反向来禁止放电。
在电流通路场效应晶体管210的栅极节点223和负荷节点202之间设有一对以串联方式连接的通路断开场效应晶体管208、209。上述场效应晶体管209的栅极节点222处于“高(High)”状态，上述栅极节点222的电位与节点200的电位相同，并且，上述栅极节点222的电位与电流通路场效应晶体管210的栅极节点223的电位相同。在禁止放电的状态下，处于连接负荷220的状态，节点202的电位可下降至最大节点200的电位，在上述状态下，场效应晶体管209的栅极电压也成为节点200的电位，因而与通路断开场效应晶体管208的状态无关地阻断泄漏电流。
在图8中，禁止充电(允许放电)的工作如下。
在控制器204中，断开通路接通场效应晶体管205，断开通路断开场效应晶体管206、207，接通通路断开场效应晶体管208、209。在这种情况下，等效回路如图11、图14。放电方向由电流通路场效应晶体管210以金属氧化物半导体二极管形态形成正向来处于允许充电状态，并且充电方向成为反向来禁止充电。
在电流通路场效应晶体管210的栅极节点223和电池节点200之间设有一对以串联方式连接的通路断开场效应晶体管206、207。上述电平转换器211的输入处于“高(High)”状态，并且通路断开场效应晶体管206的栅极电压接收电平转换器211的输出，上述值与节点202的电压相同，并且与电流通路场效应晶体管210的栅极节点223的电位相同。在禁止充电状态下，处于连接充电器220的状态，并且节点202的电位的值高于电池节点200的电位的值。在上述状态下，场效应晶体管206的栅极电压具有与充电器节点202相同的电位，从而阻断经由上述场效应晶体管206、207的泄漏电流。
实施例3
图15为包括控制器104的电池充电、放电控制回路的第三实施例。
本发明的第三实施例的充电、放电控制回路包括控制器104、电流通路场效应晶体管110、电平转换器111、通路接通场效应晶体管105、通路断开场效应晶体管106、107、108、109及大容量控制器113。
通路接通场效应晶体管105的源极与电池119和充电器(负荷)120的共同端子100、102相连接，上述场效应晶体管105的栅极与控制器信号124相连接。上述场效应晶体管105的漏极与电流通路场效应晶体管110的栅极电连接。电池119的一个端子101与电流通路场效应晶体管110的漏极(源极)相连接，电流通路场效应晶体管110的另一源极(漏极)与充电器(负荷)120的端子103相连接。以栅极输入方式接收控制器信号121的通路断开场效应晶体管107和上述场效应晶体管107的源极与电池端子101节点相连接，上述场效应晶体管107的漏极与通路断开场效应晶体管106的漏极相连接，上述场效应晶体管106的栅极与电平转换器111相连接，上述电平转换器111与控制信号节点121相连接。上述场效应晶体管106的源极与上述场效应晶体管110的栅极节点123相连接。以栅极输入方式接收控制器信号122的通路断开场效应晶体管109和上述场效应晶体管109的源极与充电器(负荷)端子103节点相连接，上述场效应晶体管109的漏极与通路断开场效应晶体管108的漏极相连接。上述场效应晶体管108的栅极与控制信号122相连接。上述场效应晶体管108的源极与上述场效应晶体管110的栅极节点123相连接。大容量控制器113与控制信号121、122相连接，大容量控制器113与电池节点101和充电器节点103相连接，大容量控制器113与电流通路场效应晶体管110的体节点相连接。
以下为上述第三实施例的工作说明。
在图15中，正常状态的工作如下。
需要使电流通路场效应晶体管110处于接通状态，为此，若处于通路接通场效应晶体管105被接通，通路断开场效应晶体管106、107、108、109被断开的状态，则电流通路场效应晶体管110完全处于接通状态，来使电流向双向流通。上述通路接通场效应晶体管105可具有多个以串联方式连接来接收多个控制信号的形态。并且，在大容量控制器113中，可接通电流通路场效应晶体管110的体节点或使电流通路场效应晶体管110的体节点位于节点101或节点103的位置，在本实施例中采用接通电流通路场效应晶体管110的体节点。上述状态的电等效回路如图16和图19。上述通路断开场效应晶体管106、107的体节点的位置需要使各个寄生二极管向反向形成，上述通路断开场效应晶体管108、109的体节点位置也需要使各寄生二极管相互处于反向，以此才可不发生泄漏电流。在正常状态下，电流通路场效应晶体管110处于完全接通的状态，形成电池节点101的电位和充电器节点103的电位几乎不存在差异的状态，因而只要使上述通路断开场效应晶体管106、107、108、109的寄生二极管位置按如上所述的方式形成，则不发生泄漏电流。
在图15中，禁止放电(允许充电)的工作如下。
在控制器104中，断开通路接通场效应晶体管105，断开通路断开场效应晶体管108、109，接通通路断开场效应晶体管106、107。并且，在大容量控制器113中，通过控制来使电流通路场效应晶体管110的体节点向节点101靠近。在这种情况下，等效回路如图17、图20。充电方向为由电流通路场效应晶体管110以金属氧化物半导体二极管形态形成正向来处于允许充电状态，并且放电方向成为反向来禁止放电。
在电流通路场效应晶体管110的栅极节点123和负荷节点103之间设有一对以串联方式连接的通路断开场效应晶体管108、109。上述场效应晶体管109的栅极节点122处于“低(Low)”状态，并且上述栅极节点122的电位与节点101的电位相同，并且，上述栅极节点122的电位与电流通路场效应晶体管110的栅极节点123的电位相同。在禁止充电状态下，处于连接负荷120的状态，节点103的电位可上升至最大节点100的电位，在上述状态下，场效应晶体管109的栅极处于“0V”状态，因而与通路断开场效应晶体管108的状态无关地阻断泄漏电流。
在图15中，禁止充电(允许放电)的工作如下。
在控制器104中，断开通路接通场效应晶体管105，断开通路断开场效应晶体管106、107，接通通路断开场效应晶体管108、109。并且，在大容量控制器113中，通过控制来使电流通路场效应晶体管110的体节点向节点103靠近。在这种情况下，等效回路如图4、图7。放电方向为由电流通路场效应晶体管110以金属氧化物半导体二极管形态形成正向来处于允许放电状态，并且充电方向成为反向来禁止充电。
在电流通路场效应晶体管110的栅极节点123和电池节点101之间设有一对以串联方式连接的通路断开场效应晶体管106、107。上述电平转换器111的输入处于“低(Low)”状态，通路断开场效应晶体管106的栅极电压接收电平转换器111的输出，上述值与节点103的电压相同，并且与电流通路场效应晶体管110的栅极节点123的电位相同。在禁止充电状态下，处于连接充电器120的状态，节点103的电位处于负电位，在上述状态下，场效应晶体管106的栅极电压具有与节点103的电位相同的电位，从而阻断经由上述场效应晶体管106、107的泄漏电流。
实施例4
图22为包括控制器204的电池充电、放电控制回路的第四实施例。
本发明的第四实施例的充电、放电控制回路包括控制器204、电流通路场效应晶体管210、电平转换器211、通路接通场效应晶体管205、通路断开场效应晶体管206、207、208、209及大容量控制器213。
通路接通场效应晶体管205的源极与电池219和充电器(负荷)220的共同端子201、203相连接，上述场效应晶体管205的栅极与控制器信号224相连接。上述场效应晶体管205的漏极与电流通路场效应晶体管210的栅极相连接。电池219的一个端子200与电流通路场效应晶体管210的漏极相连接，电流通路场效应晶体管210的源极与充电器(负荷)220的端子202相连接。以栅极输入方式接收控制器信号221的通路断开场效应晶体管207和上述场效应晶体管207的源极与电池端子200节点相连接，上述场效应晶体管207的漏极与通路断开场效应晶体管206的漏极相连接，上述场效应晶体管206的栅极与电平转换器211相连接，上述电平转换器211与控制信号节点221相连接。上述场效应晶体管206的源极与上述场效应晶体管210的栅极节点223相连接。以栅极输入方式接收控制器信号222的通路断开场效应晶体管209和上述场效应晶体管209的源极与充电器(负荷)端子202节点相连接，上述场效应晶体管209的漏极与通路断开场效应晶体管208的漏极相连接。上述场效应晶体管208的栅极与控制信号222相连接。上述场效应晶体管208的源极与上述场效应晶体管210的栅极节点223相连接。大容量控制器213与控制信号221、222相连接，大容量控制器113与电池节点200和充电器节点202相连接，大容量控制器113与电流通路场效应晶体管110的体节点相连接。
以下为上述第四实施例的工作说明。
在图22中，正常状态的工作如下。
需要使电流通路场效应晶体管210处于接通状态，为此，若处于通路接通场效应晶体管205被接通，通路断开场效应晶体管206、207、208、209被断开的状态，则电流通路场效应晶体管210完全处于接通状态，来使电流向双向流通。上述通路接通场效应晶体管205可具有多个以串联方式连接来接收多个控制信号的形态。并且，在大容量控制器213中，可接通电流通路场效应晶体管210的体节点或使电流通路场效应晶体管210的体节点位于节点100或节点202的位置，在本实施例中采用接通电流通路场效应晶体管210的体节点。上述状态的电等效回路如图23和图26。上述通路断开场效应晶体管206、207的体节点的位置需要使各个寄生二极管向反向形成，上述通路断开场效应晶体管208、209的体节点位置也需要使各寄生二极管相互处于反向，以此才可不发生泄漏电流。在正常状态下，电流通路场效应晶体管210处于完全接通的状态，形成电池节点200的电位和充电器节点202的电位几乎不存在差异的状态，因而只要使上述通路断开场效应晶体管206、207、208、209的寄生二极管位置按如上所述的方式形成，则不发生泄漏电流。
在图8中，禁止放电(允许充电)的工作如下。
在控制器204中，断开通路接通场效应晶体管205，断开通路断开场效应晶体管208、209，接通通路断开场效应晶体管206、207。并且，在大容量控制器213中，通过控制来使电流通路场效应晶体管210的体节点向节点200靠近。在这种情况下，等效回路如图10、图13。充电方向为由电流通路场效应晶体管210以金属氧化物半导体二极管形态形成正向来处于允许充电状态，并且放电方向成为反向来禁止放电。
在电流通路场效应晶体管210的栅极节点223和负荷节点202之间设有一对以串联方式连接的通路断开场效应晶体管208、209。上述场效应晶体管209的栅极节点222处于“高(High)”状态，上述栅极节点222的电位与节点200的电位相同，并且上述栅极节点222的电位与电流通路场效应晶体管210的栅极节点223的电位相同。在禁止放电的状态下，处于连接负荷220的状态，节点202的电位可下降至最大节点200的电位，并且在上述状态下，场效应晶体管209的栅极电压也成为节点200的电位，因而与通路断开场效应晶体管208的状态无关地阻断泄漏电流。
在图8中，禁止充电(允许放电)的工作如下。
在控制器204中，断开通路接通场效应晶体管205，断开通路断开场效应晶体管206、207，接通通路断开场效应晶体管208、209。并且，在大容量控制器213中，通过控制来使电流通路场效应晶体管210的体节点向节点202靠近。在这种情况下的等效回路如图25、图28。放电方向为由电流通路场效应晶体管210以金属氧化物半导体二极管形态形成正向来处于允许放电状态，并且充电方向成为反向来禁止充电。
在电流通路场效应晶体管210的栅极节点223和电池节点200之间设有一对以串联方式连接的通路断开场效应晶体管206、207。上述电平转换器211的输入处于“高(High)”状态，通路断开场效应晶体管206的栅极电压接收电平转换器211的输出，并且上述值与节点202的电压相同，上述值与电流通路场效应晶体管210的栅极节点223的电位相同。在禁止充电状态下，处于连接充电器220的状态，节点202的电位的值高于电池节点200的电位的值。并且，在上述状态下，场效应晶体管206的栅极电压具有与充电器节点202相同的电位，因而阻断经由上述场效应晶体管206、207的泄漏电流。
产业上的可利用性
在电池充电、放电控制回路中，若仅使用一个电流通路场效应晶体管来进行控制，则具有如下效果，即，与现有的使用两个场效应晶体管的情况相比，电流通路场效应晶体管的大小减小为1/4。但是在使用一个电流通路场效应晶体管的情况下，降低泄漏电流成为最重要的目标，并且在本发明中完美地控制了泄漏电流。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种充电、放电控制回路，对电池的充电、放电控制信号作出响应，上述充电、放电控制回路的特征在于，
包括：
充电器负荷端子节点，与电池端子相连接；
电平转换器；
控制器，具有第一控制信号、第二控制信号及第三控制信号；以及
第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第三场效应晶体管、第四场效应晶体管、第五场效应晶体管、第六场效应晶体管，
在上述端子节点和上述第六场效应晶体管的栅极之间连接上述第一场效应晶体管的源极和漏极，
上述第一场效应晶体管的栅极与上述第一控制信号相连接，
上述第六场效应晶体管的漏极或源极与电池的另一端子相连接，
上述第六场效应晶体管的源极或漏极与充电器负荷的另一端子相连接，
在上述第六场效应晶体管的栅极和漏极或源极之间以串联方式连接上述第二场效应晶体管的漏极-源极和上述第三场效应晶体管的漏极-源极，
在上述第六场效应晶体管的栅极和漏极或源极之间以串联方式连接上述第四场效应晶体管的漏极-源极和上述第五场效应晶体管的漏极-源极，
上述第四场效应晶体管的栅极用于输入上述第三控制信号，
上述第五场效应晶体管的栅极用于输入上述第三控制信号，
上述第二场效应晶体管的栅极用于输入上述第二控制信号，
上述第三场效应晶体管的栅极用于输入上述第二控制信号，
在上述第二场效应晶体管的栅极和上述第三场效应晶体管的栅极中的至少一个栅极与上述第二控制信号之间连接上述电平转换器。

Claims (1)

1.一种充电、放电控制回路，对电池的充电、放电控制信号作出响应，上述充电、放电控制回路的特征在于，
设有与电池端子直接相连接的充电器负荷端子节点，
第一场效应晶体管的源极与上述节点相连接，
上述第一场效应晶体管的漏极与第六场效应晶体管的栅极进行逻辑连接，
上述第一场效应晶体管的栅极与第一控制信号相连接
上述第六场效应晶体管的漏极与电池的另一端子相连接，
上述第六场效应晶体管的源极与充电器负荷的另一端子相连接，
在上述第六场效应晶体管的栅极和漏极之间设有以串联方式连接第二场效应晶体管的漏极-源极和第三场效应晶体管的漏极-源极的电开关，
在上述第二场效应晶体管的栅极和上述第三场效应晶体管的栅极中，两个栅极中的一个栅极与电平转换器的输出相对应，上述第二场效应晶体管的另一栅极、上述第三场效应晶体管的另一栅极及上述电平转换器的输入与第二控制信号进行逻辑连接，
在上述第六场效应晶体管的栅极和源极之间设有电开关，上述电开关与第三控制信号进行逻辑连接。
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