CN110832732A - 电池的保护电路和具备该保护电路的电源装置 - Google Patents

Abstract

使用小功率的FET快速将放电用FET切换成断开状态，在确保高的安全性的同时确实地防止切换时的放电用FET的功率损失。电池的保护电路具备：放电用FET(3)，其与电池(1)串联连接，将电池(1)的放电电流阻断；和控制电路(5)，其将放电用FET(3)切换成接通断开，该电池的保护电路具备：第1小信号FET(6)，其与放电用FET(3)的G‑S间并联连接，以从控制电路(5)输入的接通信号切换成接通状态，将放电用FET(3)的栅极电压设为断开电压；和第2小信号FET(7)，其与放电用FET(3)的G‑S间并联连接，并且检测放电用FET(3)的D‑S间的电压，在放电用FET(3)的D‑S间的电压高于设定电压的状态下切换成接通状态，将放电用FET(3)的栅极电压设为断开电压。

Description

电池的保护电路和具备该保护电路的电源装置

技术领域

本发明涉及检测电池、负载的异常状态并将与电池串联连接的放电用FET切换成断开来阻断电流的电池的保护电路和具备该保护电路的电源装置。

背景技术

开发出具备将放电用FET与电池串联连接并在异常时阻断电池的电流的保护电路的电池组(参考专利文献1)。

该电池组具备与电池串联连接的放电用FET和充电用FET，由控制电路将放电用FET和充电用FET切换成接通断开。控制电路检测电池、负载的异常状态，在异常时将放电用FET切换成断开状态来阻断电流，并且将充电用FET切换成断开状态来阻断充电电流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009-296873号公报

发明内容

发明要解决的课题

这样具备保护电路的电池组由控制电路检测电池、负载的异常状态。控制电路若判定为将电流阻断的异常状态，就对放电用FET的栅极输入断开电压，来将放电用FET切换成断开状态。在从控制电路对放电用FET输入断开电压而将放电用FET切换成断开的定时会产生延迟时间。若放电用FET的输入侧的静电容变大而使控制电路的输出阻抗变大，则该延迟时间就变长。处于接通状态的放电用FET被充电有存在于输入侧的、与电容和电压之积成正比的电荷。控制电路以断开信号将该电荷放电，来使放电用FET的栅极电压降低到断开电压。对接通状态下充电到电容的电荷进行放电的时间由于与控制电路的输出阻抗成正比地变长，因此输出阻抗高的控制电路在电荷的放电上要花费时间，放电用FET的栅极电压降低到断开电压要花费时间。由于放电用FET是栅极电压降低到断开电压而切换成断开状态的，因此，将电容放电而降低到断开电压为止的时间滞后成为放电用FET切换成断开状态的延迟时间。能降低控制电路的输出阻抗而缩短放电用FET的延迟时间。但是，通用的IC的FET断开能力受到其IC的特性(IC的内部电阻等)左右，虽然关于提高电阻，能通过外设来进行对应，但降低电阻就需要变更IC，会关系到成本提高。另外，这时的速度由于也受到FET的输入电容、并联数左右，因此在特性被固定的通用IC中难以进行调整。

将放电用FET切换成断开的延迟时间由于不能快速阻断电流，因此除了具有使安全性降低的弊端以外，也会进一步成为极其增大放电用FET的峰值功率而发生损伤的原因。这是因为，在从接通切换成断开的定时，放电用FET的功率损失瞬时变得相当大。放电用FET虽然能减小接通状态和断开状态下的功率损失，但在从接通切换成断开的定时，功率损失急剧变大。这是因为，功率损失与电流的平方和内部电阻之积成正比地变大。放电用FET在接通状态下，实质的内部电阻大致为0Ω，在断开状态下，内部电阻实质上成为无限大，从而功率损失变小。但是，在从接通切换成断开的定时，由于放电用FET的栅极电压逐渐降低，内部电阻逐渐增加，因此这其间的内部电阻成为功率损失的原因。因此，放电用FET切换成断开状态时的延迟时间由于由瞬时变大的内部电阻带来的功率损失而成为放电用FET发生损伤的原因。

本发明以解决现有的以上缺点为目的而开发。本发明的重要目的在于，提供保护电路和具备该保护电路的电源装置，使用小功率的FET来快速将放电用FET切换成断开状态，能在确保高的安全性的同时，确实地防止因切换时的放电用FET的功率损失导致的损伤。

用于解决课题的手段以及发明的效果

本发明的某方式所涉及的电池的保护电路具备：放电用FET3，其与电池1串联连接，将电池1的放电电流阻断；和控制电路5，其将放电用FET3切换成接通断开，该电池的保护电路具备：第1小信号FET6，其与放电用FET3的G-S间并联连接，以从控制电路5输入的接通信号切换成接通状态，将放电用FET3的栅极电压设为断开电压；和第2小信号FET7，其与放电用FET3的G-S间并联连接，并且检测放电用FET3的D-S间的电压，在放电用FET3的D-S间的电压高于设定电压的状态下切换成接通状态，将放电用FET3的栅极电压设为断开电压。

以上的保护电路使用小功率的FET快速地将放电用FET切换成断开状态，具有能在确保高的安全性的同时确实地防止因切换时的放电用FET的功率损失导致的损伤的特征。这是因为，以上的保护电路具备：第1小信号FET，其与放电用FET的G-S间并联，由控制电路切换成接通状态，将放电用FET的栅极电压设为断开电压；和第2小信号FET，其与放电用FET的G-S间并联连接，并且在放电用FET的D-S间的电压高于设定电压的状态下切换成接通状态，将放电用FET的栅极电压设为断开电压。

以上的保护电路在控制电路将电池电流阻断时，通过将第1小信号FET切换成接通状态来将放电用FET的G-S间短路，能使放电用FET的栅极电压快速降低到断开电压而切换成断开状态，并且，若切换成断开状态的放电用FET的D-S间的电压高于设定电压，则第2小信号FET就切换成接通状态来将放电用FET的G-S间短路，因此能将放电用FET的栅极电压保持在断开电压。即，以上的保护电路在控制电路将电池电流阻断时，由切换成接通状态的第1小信号FET将放电用FET的栅极电压快速降低到断开电压，若切换成断开状态而使放电用FET的D-S间的电压变得高于设定电压，就能由切换成接通状态的第2小信号FET将放电用FET的栅极电压保持在断开电压。因此，能在将放电用FET快速阻断的同时将放电用FET保持在断开状态来保护电池。

另外，在放电用FET的切换时，由于能通过第1小信号FET以及第2小信号FET使放电用FET的栅极电压快速降低到断开电压来切换成断开状态，因此减少了因放电用FET切换成断开状态时的延迟时间引起的功率损失，从而能确实地防止放电用FET发生损伤。

根据本发明的其他方式所涉及的电池的保护电路，能够是，在第2小信号FET7的输入侧具备将放电用FET3的D-S间连接的第3小信号FET8，该第3小信号FET8以输入到栅极的断开信号将第2小信号FET7切换成断开状态。

以上的保护电路由于在第2小信号FET的输入侧具备将放电用FET的D-S间连接的第3小信号FET，第3小信号FET以输入到栅极的断开信号将第2小信号FET切换成断开状态，因此能由第3小信号FET将检测出切换成断开状态的放电用FET的D-S间的电压而切换成接通状态的第2小信号FET设为断开状态。因此，放电用FET能解除G-S间的短路状态，以来自控制电路的接通信号切换成接通状态而容许放电。

另外，根据本发明的其他方式所涉及的电池的保护电路，能够是，具备：输入电路9，其对第3小信号FET8的栅极输入断开信号。

根据上述结构，能通过控制对第3小信号FET的栅极输入断开信号的输入电路，来将第3小信号FET切换成断开状态，将第2小信号FET切换成断开状态。这样，通过由输入电路将第2小信号FET控制成断开状态，能使控制电路的放电用FET的控制有效，将放电用FET切换成接通状态。

另外，根据本发明的其他方式所涉及的电池的保护电路，能够是，控制电路5具备：第1控制电路5A，其检测将电池电流阻断的电流阻断状态，对放电用FET3输出断开信号；和第2控制电路5B，其检测电流阻断状态，对第1小信号FET6输出接通信号，以第1控制电路5A输出的断开信号将放电用FET3切换成断开状态，以第2控制电路5B输出的接通信号将第1小信号FET6切换成接通状态，接通状态的第1小信号FET6将放电用FET3切换成断开状态。

根据上述结构，控制电路通过具备检测电流阻断状态并对放电用FET输出断开信号的第1控制电路、和检测电流阻断状态并对第1小信号FET输出接通信号的第2控制电路，不管第1控制电路的特性如何，都能容易地调整放电用FET的FET断开速度。因此，在作为第1控制电路而使用通用的IC的情况下，也能不受通用的IC的FET断开能力左右地通过第2控制电路的第1小信号FET的控制而容易地调整放电用FET的FET断开速度。

进而，根据本发明的其他方式所涉及的电池的保护电路，能够是，第1控制电路5A或第2控制电路5B检测电池信息和负载信息的至少一者，来检测电流阻断状态。

根据上述结构，由于检测从电池信息检测到的电池的异常、从负载信息得到的负载的异常来检测电流阻断状态，因此在电池、负载的异常时，能快速将放电用FET切换成断开状态来确实地阻断放电电流。

进而，根据本发明的其他方式所涉及的电池的保护电路，能够是，放电用FET3由相互并联连接的多个功率MOSFET构成。

根据上述结构，通过由并联连接的多个功率MOSFET构成放电用FET，能减少在各放电用FET中通电的电流。由此，能在使用容许电流小且廉价的FET的同时加大整体的容许电流。另外，在并联连接的FET的数量增加的情况下，也能通过调整第1小信号FET的电荷抽出速度来调整FET断开速度。

进而，根据本发明的其他方式所涉及的电池的保护电路，能够是，具备：充电用FET4，其与放电用FET3串联连接，由控制电路5控制充电用FET4。

进而，根据本发明的某方式所涉及的电源装置，能够是，具备上述任一者记载的保护电路。

附图说明

图1是具备本发明的一个实施方式所涉及的电池的保护电路的电源装置的概略框图。

图2是图1所示的电源装置的方框电路图。

图3是具备本发明的其他实施方式所涉及的电池的保护电路的电源装置的概略框图。

图4是具备本发明的其他实施方式所涉及的电池的保护电路的电源装置的概略框图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的实施方式。但是，上述的实施方式是用于将本发明的技术思想具体化的例示，本发明并不确定为以下方案。另外，本说明书绝不是将权利要求书所示的构件确定为实施方式的构件。特别是，实施方式记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等只要没有特定的记载，就并不旨在将本发明的范围仅限定于这些，不过是单纯的说明例。另外，各图面所表示的构件的大小、位置关系等有时会为了使说明明确而进行夸张。进而，在以下的说明中，关于相同名称、附图标记，表示相同或同质的构件，适当省略详细说明。进而，构成本发明的各要素可以设为由同一构件构成多个要素而由一个构件兼作多个要素的方案，反之还能由多个构件分担实现一个构件的功能。

在图1和图2示出具备本发明的一个实施方式所涉及的电池的保护电路的电源装置。这些图中示出的电源装置100具备：能充放电的电池1；与该电池1串联连接来阻断电池1的放电电流的放电用FET3；切换成该放电用FET3的接通断开的控制电路5；和在阻断电池电流的电流阻断状态下将放电用FET3切换为断开状态来阻断放电电流的保护电路2。进而，图中的电源装置100具备与电池1串联连接来阻断电池1的充电电流的充电用FET4，由控制电路5将该充电用FET4切换成接通断开。

(电池1)

电池1是能充放电的二次电池。电源装置100使用锂离子二次电池作为电池1。相对于容量和重量，锂离子二次电池的充放电容量大，能减小电源装置的外形并使其轻量，能加大充放电容量。但是，本发明的电源装置能取代锂离子二次电池而使用能充放电的其他所有二次电池。图1和图2所示的电源装置100具备多个电池1，将这些电池1串联连接来形成电池块10。图中的电池块10将多个电池1串联连接，但本发明并不确定电池的个数及其连接状态。电池块还能将多个电池并联和串联连接。

(放电用FET3)

放电用FET3是电池1的输出侧，串联连接在电池1与输出端子11之间。若检测到电池1的过放电状态，则该放电用FET3就被切换成断开状态而将电池1的放电电流阻断。在放电用FET3中例如使用功率MOSFET。图中所示的放电用FET3是N沟道的功率MOSFET，将漏极连接到电池1侧，将源极连接到输出端子11侧，并且将栅极连接到控制电路5。进而，放电用FET3在漏极-源极间(以下记载为D-S间)连接寄生二极管。该寄生二极管连接在容许充电电流并阻断放电电流的方向上。

进而，放电用FET3如图2所示那样，将第1电阻21和齐纳二极管31并联连接在栅极-源极间(以下记载为G-S间)。将该齐纳二极管31配置成使G-S间的栅极电压成为给定的电压。并联连接在G-S间的第1电阻21和齐纳二极管31经由作为栅极电阻的第2电阻22连接到放电用FET3的栅极。该放电用FET3在从控制电路5被输入作为接通信号的“High”的状态下切换成接通，在被输入作为断开信号的“Low”的状态下切换成断开。

(充电用FET4)

充电用FET4配置于电池1与输出端子11之间，并与放电用FET3串联连接。若检测到电池1的过充电状态，该充电用FET4就被切换成断开状态来阻断电池1的充电电流。在充电用FET4中例如使用功率MOSFET。图中所示的充电用FET4是N沟道的功率MOSFET，将漏极连接到输出端子11侧，将源极连接到电池1侧，并且将栅极连接到控制电路5。进而，充电用FET4在D-S间连接寄生二极管。该寄生二极管连接在容许放电电流并阻断充电电流的方向上。

进而，图2所示的充电用FET4将第3电阻23和齐纳二极管32并联连接在G-S间。将该齐纳二极管32配置成使G-S间的栅极电压成为给定的电压。并联连接在G-S间的第3电阻23和齐纳二极管32经由作为栅极电阻的第4电阻24而连接到充电用FET4的栅极。该充电用FET4在从控制电路5被输入作为接通信号的“High”的状态下切换成接通，在被输入作为断开信号的“Low”的状态下切换成断开。

以上的放电用FET3和充电用FET4以相互反向的姿态串联连接，在电池1的充放电状态下被控制电路5控制成接通断开。放电用FET3在停止电池1的放电的状态下切换成断开，充电用FET在停止电池1的充电的状态下切换成断开。在对电池1进行充放电的状态下，放电用FET3和充电用FET4保持在接通状态。

图1和图2所示的电源装置100在电池1的输出侧的输出线上串联连接放电用FET3和充电用FET4。该电源装置100经由串联连接的放电用FET3和充电用FET4来通电充放电电流。因此，在放电用FET3以及充电用FET4中使用能容许从具备多个电池1的电池块10通电的充放电时的最大电流的FET。这时，在具备串联连接多个电池1而成的电池块10的电源装置100中，由于通电的充放电时的最大电流变大，因此在这些放电用FET3以及充电用FET4中需要使用容许电流大的FET。但是，容许电流大的FET价高，并且输入侧的静电容大，在使用绝缘电路的结构中成为高价，但通过使用通用IC(CP内置的控制电路)，能简化电路。其中，由于能力受到IC的特性左右，因此如后述那样追加第2控制电路。

进而，虽未图示，但电源装置还能由将配置于输出线的放电用FET以及充电用FET相互并联连接而成的多个功率MOSFET构成。根据该结构，由于能将在输出线上通电的充放电的电流分流到由并联连接的多个FET构成的放电用FET、充电用FET，因此能减小在各FET中通电的电流的最大值，并且能在各个FET中使用廉价的FET，因此能降低制造成本。

(控制电路5)

控制电路5控制放电用FET3和充电用FET4的接通断开来控制电池1的充放电状态，并且检测阻断电池电流的电流阻断状态，将放电用FET3切换成断开状态。控制电路5检测被充放电的电池1的信息，并且基于这些电池信息来控制电池1的充放电，且检测电池1的电流阻断状态。在此，所谓阻断电池电流的电流阻断状态，是指由于与电源装置100的输出端子11连接的负载90的异常、电池1的异常等而在电池1中流过过大的电流的状态，或者是由于电池温度的异常的上升等而优选将电池电流阻断的状态。以上那样的电流阻断状态作为电池信息或负载信息而由控制电路5检测。另外，作为负载90的异常的一例而能举出负载90的内部短路等。在这样的负载90的内部短路时，在电池1中通电过大的放电电流。因此，控制电路5若检测到过大的放电电流，就将电流阻断状态检测为负载90的异常或电池1的异常。

控制电路5具备第1控制电路5A，其检测电池电压、充放电电流以及电池温度作为电池信息，控制电池1的充放电状态。第1控制电路3从检测到的电池信息中检测电池1的充放电状态，将放电用FET3以及充电用FET4切换成接通断开。虽未图示，但该第1控制电路5A具备：检测电池1的电压、电流、温度等的检测部；利用由该检测部检测到的电池信息将放电用FET3以及充电用FET4控制成接通断开的控制部；和将检测到的电池信息传输给微机5C的通信部。检测部检测相互串联连接的各电池1的电压以及串联连接的电池块10整体的电压，并且检测与电池1的输出线串联连接的电流检测电阻12的电压，来检测充放电电流。另外，检测部根据从配置成与电池1热耦合状态的温度传感器13输入的信号来检测电池温度。

控制部根据由检测部检测到的电池电压、电池电流、温度等来判定电池1的状态，在能对电池1正常进行充放电的状态下，将放电用FET3以及充电用FET4切换成接通状态，在不能正常使用电池1的状态下，将放电用FET3或充电用FET4切换成断开状态。例如，控制部若检测到处于放电状态的电池1的过放电状态，就对放电用FET3输出断开信号而将放电用FET3切换成断开状态，来阻断放电电流。另外，控制部若检测到处于充电状态的电池1的过充电状态，就对充电用FET4输出断开信号而将充电用FET4切换成断开状态，来阻断充电电流。

进而，控制电路5具备第2控制电路5B，其检测电流阻断状态，将放电用FET3切换成断开状态。该第2控制电路5B检测电池信息和负载信息的至少一者来检测电流阻断状态。第2控制电路5B通过微机5C以及其他保护功能来检测异常，不管有无第1控制电路5A的动作都能进行保护动作。该第2控制电路5B通过不是对放电用FET3直接输出断开信号，而是控制后述的第1小信号FET6，来将放电用FET3切换成断开状态。如以上那样，控制电路5具备：第1控制电路5A，其检测电池信息，并基于这些信息切换放电用FET3和充电用FET4的接通断开，来控制电池1的充放电状态；第2控制电路5B，其控制第1小信号FET6的接通断开状态；和微机5C，其控制第1控制电路5A以及第2控制电路5B。

(保护电路2)

图1和图2所示的保护电路2具备：放电用FET3，其在电流阻断状态下将电池1的放电电流阻断；第1小信号FET6，其除了与将放电用FET3切换成接通断开的控制电路5并联连接，还与放电用FET3的G-S间并联连接，以从控制电路5输入的断开信号切换成接通状态，将放电用FET3的栅极电压设为断开电压；第2小信号FET7，其与放电用FET3的G-S间并联连接，且检测放电用FET3的D-S间的电压，在放电用FET3的D-S间的电压比设定电压高的状态下切换成接通状态，将放电用FET3的栅极电压设为断开电压。

若由控制电路5检测到阻断电池电流的电流阻断状态，则该保护电路2就将放电用FET3切换成断开状态来阻断放电电流。在此，若检测到电流阻断状态，保护电路2就将放电用FET3切换成断开状态来阻断放电电流。但是，在将放电用FET3切换成断开状态的控制中，如前述那样，若第1控制电路5A单独将放电用FET3切换成断开状态，就会在充电到放电用FET3的电容的电荷的放电上花费时间，直至将放电用FET3的栅极电压降低到断开电压为止要花费时间。放电用FET3切换成断开的延迟时间成为极其增大放电用FET3的峰值功率而发生损伤的原因。在电池1的正常时的放电用FET3的切换中，虽然由于电流值是正常的范围而不担忧因延迟时间而使放电用FET3发生损伤，但在如电流阻断状态那样通电过大的电流的状态下，由于放电用FET3切换成断开的延迟时间，有可能使放电用FET3受到损伤。因此，在该保护电路2中，在检测到电流阻断状态的状态下，为了将放电用FET3在短时间内切换成断开状态，将第1小信号FET6与放电用FET3的G-S间并联连接。

(第1小信号FET6)

图2所示的第1小信号FET6是P沟道的FET，将源极连接到放电用FET3的栅极侧，将漏极连接到放电用FET3的源极侧，并且将栅极连接到控制电路5。进而，第1小信号FET6将栅极经由第5电阻25连接到放电用FET3的栅极。该第1小信号FET6以从第2控制电路5B输入的接通信号切换成接通状态。第1小信号FET6若从第2控制电路5B被输入“Low”作为接通信号，就被输入施加在第5电阻25的电压作为栅极电压而切换成接通状态。切换成接通状态的第1小信号FET6将放电用FET3的G-S间短路来使充电到放电用FET3的电容的电荷快速放电。由此，放电用FET3在短时间内将栅极电压降低到断开电压而切换成断开状态。

图中所示的保护电路2为了调整充电到放电用FET3的电容的电荷的放电所花费的时间，而将第6电阻26与第1小信号FET6串联连接。该第6电阻26调整电阻值，使得放电用FET3从接通切换成断开的时间成为最佳的时间。第6电阻26调整电阻值，使得放电用FET3从接通切换成断开的时间优选成为1m秒以下，进一步优选成为100μ秒以下。

如以上那样，在检测到电流阻断状态而将放电用FET3切换成断开状态的状态下，保护电路2通过第1控制电路5A对放电用FET3输出断开信号并且第2控制电路5B对第1小信号FET6输出接通信号来将第1小信号FET6切换成接通状态，从而使放电用FET3的栅极电压快速降低到断开电压而切换成断开状态。

但是，保护电路2在电流阻断状态的检测时，在将放电用FET3切换成断开状态时，不一定非要使第1控制电路5A和第2控制电路5B同时动作，还能是仅使第2控制电路5B动作的设定，即还能是提高使放电用FET3的G-S间短路的动作的优先级的设定。在该情况下，通过与第1控制电路5A的放电用FET3的FET接通能力相比，使得第2控制电路5B的放电用FET3的FET断开能力更大，不管第1控制电路5A的放电用FET3的接通/断开信号如何，都能以第2控制电路5B的接通信号将第1小信号FET6设为接通状态，从而将放电用FET3的G-S间短路来将放电用FET3切换成断开状态。这样，通过设为在电流阻断状态的检测时使第2控制电路5B的放电用FET3的断开动作优先的结构，在要求放电用FET3的FET断开速度那样的保护、微机以及第1控制电路的故障时，也能使第2控制电路5B单独具有保护功能，能提升安全性。其中，在该情况下，在使第2控制电路5B动作而将第1小信号FET6切换成接通状态后，优选将第1控制电路5A的放电用FET3的控制设为断开状态。这是为了阻止放电用FET3不小心被切换成接通状态。

通过由第2控制电路5B控制成接通状态的第1小信号FET6将放电用FET3的G-S间短路，从而将放电用FET3快速切换成断开状态。但是，若通过接通状态的第1小信号FET6将G-S间短路，使放电用FET3的栅极电压降低而接近0，则由于第1小信号FET6的驱动电压降低，因此不再能将第1小信号FET6保持在接通状态。若第1小信号FET6成为断开状态，则放电用FET3不再保持在断开状态。未保持在断开状态的放电用FET3由于成为不稳定的状态而不优选。因此，该保护电路2为了将切换成断开状态的放电用FET3继续保持在断开状态，而将第2小信号FET7与放电用FET3的G-S间并联连接，并且在该第2小信号FET7的输入侧分压输入放电用FET3的D-S间的电压。

(第2小信号FET7)

图2所示的第2小信号FET7是N沟道的FET，将漏极连接到放电用FET3的栅极侧，将源极连接到放电用FET3的源极侧，并且将栅极连接到放电用FET3的D-S间，设为检测D-S间的电压的端子。若放电用FET3切换成断开状态而电阻变大，则在放电用FET3的D-S间产生电池输出与输出端子11间的电位差。若切换成断开状态的放电用FET3的D-S间的电压变得高于设定电压，则该第2小信号FET7就切换成接通状态。这是因为，在放电用FET3的D-S间串联配置的电阻的分压作为栅极电压而输入到第2小信号FET7。

在图中所示的保护电路2中，在放电用FET3的D-S间连接有第7电阻27与第8电阻28的串联电路，将第7电阻27与第8电阻28的中间点作为放电用FET3的电压检测点而连接到第2小信号FET7的栅极。该第7电阻27连接在第2小信号FET7的G-S间，将施加在放电用FET3的D-S间的电压分压而作为第2小信号FET7的栅极电压输入。因此，若放电用FET3的D-S间的电压变得高于设定电压，则第2小信号FET7就被输入栅极电压而切换成接通状态。

进而，图中所示的保护电路2在第2小信号FET7的G-S间将齐纳二极管33和电容器34与第7电阻并联连接。将该齐纳二极管33配置成使G-S间的栅极电压成为给定的电压。另外，电容器34作为延迟电路发挥功能，即使放电用FET3的D-S间的电压成为设定电压以下，也能在给定的时间内对第2小信号FET7的G-S间提供栅极电压。即使由于从电源装置100取下负载90等而使放电用FET3的D-S间的电压成为设定电压以下，该保护电路2也能通过延迟电路来保持栅极电压，从而能在给定的时间内将第2小信号FET7保持在接通状态。

若放电用FET3的D-S间的电压变得高于设定电压而将第2小信号FET7切换成接通状态，则以上的保护电路2就将放电用FET3保存在断开状态。这是因为，电池1的输出电压经由配置于放电用FET3的D-S间的第7电阻27与第8电阻28的串联电路而连接到输出端子11。这样，在检测到电流阻断状态而将放电用FET3切换成断开状态后，第2小信号FET7继续保持在接通状态，这样的结构具有能阻止放电用FET3恢复到接通状态而能确保安全性的特征。这是因为，例如在电源装置100的输出侧短路的情况下，若放电用FET3切换成接通状态，就会流过过大的短路电流而成为危险的状态。因此，检测到电流阻断状态而切换成断开状态的放电用FET3优选保持成不能恢复到接通状态。

以上的保护电路2如以下那样将放电用FET3切换成断开。

(1)若控制电路5从电池信息或负载信息检测到阻断电池电流的电流阻断状态，则第2控制电路5B就对第1小信号FET6输出接通信号。另外，第1控制电路5A优选在该动作的前后对放电用FET3输出断开信号。

(2)被输入接通信号的第1小信号FET6切换成接通状态，将放电用FET3的G-S间短路。

(3)放电用FET3通过由接通状态的第1小信号FET6将G-S间短路，从而将栅极电压快速降低到断开电压而切换成断开状态，将放电电流阻断。

(4)若放电用FET3切换成断开状态而使电阻变大，就会在放电用FET3的D-S间产生电位差。若放电用FET3的D-S间的电压变得高于设定电压，则在D-S间串联配置的电阻的分压就作为栅极电压输入到第2小信号FET7。

(5)第2小信号FET7若检测到栅极电压，就切换成接通状态，使放电用FET3的G-S间短路。放电用FET3通过由接通状态的第2小信号FET7将G-S间短路，从而保持在断开状态。特别在放电用FET3的断开状态下，由于在放电用FET3的D-S间持续产生基于电池电压的电位差，因此第2小信号FET7保持在接通状态。

如以上那样，放电用FET3若检测到阻断电池电流的电流阻断状态，就通过切换成接通状态的第1小信号FET6快速将栅极电压降低到断开电压而切换成断开状态，并且利用通过放电用FET3成为断开状态而使D-S间的电压成为设定电压以上从而切换成接通状态的第2小信号FET，持续保持在断开状态，使阻断电流的状态继续。

该电源装置1005若检测到电流阻断状态而将放电用FET3切换成断开，则放电用FET3就继续断开状态。例如在第2小信号FET7的接通状态下，即使从第1控制电路5A对放电用FET3输入接通信号，放电用FET3也不会切换成接通状态。这是因为，通过在放电用FET3的D-S间产生的电压，第2小信号FET7保持在接通状态而将放电用FET3的G-S间短路。因此，在第2小信号FET7切换成接通后，控制电路5也可以停止向第1小信号FET6输入接通信号。

因此，该电源装置100为了再次使放电用FET3恢复到接通状态，需要将第2小信号FET7切换成断开状态。第2小信号FET7例如能通过对电源装置100的电池1进行充电来切换成断开。这是因为，在对电池1进行充电时，由于对输出端子11施加比电池电压大的电压，因此放电用FET3的D-S间的电位差消失。若在对输出端子11施加充电电压而将第2小信号FET7的接通状态解除的状态下，从第2控制电路5B对第1小信号FET6输入断开信号，且从第1控制电路5A对放电用FET3输入接通信号，则放电用FET3就切换成接通状态而成为容许放电电流的状态。

在以上的电源装置100中，若放电用FET3切换成断开状态而阻断放电电流，就对输出端子11施加给定的电压，使放电用FET3的D-S间的电压成为设定电压以下，由此能将第2小信号FET7切换成断开状态而将放电用FET3切换成接通状态。其中，在放电用FET切换成断开状态而阻断放电电流的状态下，电源装置有时还要求不对输出端子施加电压就将放电用FET切换成接通状态的动作。例如有时会在电源装置的设置时等检查放电用FET的动作确认、来自电源装置的放电状态等。

(其他实施方式)

图3和图4所示的电源装置200、300为了将第2小信号FET7切换成断开状态，而在第2小信号FET7的输入侧配置将放电用FET3的D-S间连接的第3小信号FET8。这些图中所示的保护电路2在放电用FET3的D-S间串联地连接第3小信号FET8。第3小信号FET8是P沟道的FET，将源极连接到放电用FET3的漏极侧，将漏极连接到放电用FET3的源极侧(输出端子11侧)，以输入到栅极的信号将第3小信号FET8控制成接通断开。

进而，图3所示的电源装置200将第3小信号FET8的栅极输入到控制电路5。该保护电路2在第3小信号FET8的G-S间连接第9电阻29，并且将第3小信号FET8的栅极经由第10电阻30输入到控制电路5。根据该电路结构，第3小信号FET8在从控制电路5被输入“Low”作为接通信号的状态下切换成接通，在被输入“High”作为断开信号的状态下切换成断开。这是因为，在从控制电路5输入接通信号的状态下，在第9电阻29中产生的分压作为栅极电压而输入到第3小信号FET8的G-S间。因此，在该电源装置200中，在控制电路5对第3小信号FET8输入接通信号的状态下，第3小信号FET8成为接通状态，第2小信号FET7保持在接通状态。另外，在控制电路5对第3小信号FET8输入断开信号的状态下，第3小信号FET8成为断开状态，第2小信号FET7切换成断开状态。其中，图中所示的第2小信号FET7由于在输入侧设置有由电容器34构成的延迟电路，因此在第3小信号FET8切换成断开状态后，在给定的时间内将第2小信号FET7保持在接通状态。

进而，图4所示的电源装置300设置有对第3小信号FET8的栅极输入断开信号的输入电路9。该电源装置300通过操作输入开关9来将第2小信号FET7切换成断开状态。图中的保护电路2在第3小信号FET8的G-S间连接第9电阻29，并且将第3小信号FET8的栅极经由第10电阻30与开闭开关14的串联电路连接到放电用FET3的源极侧(输出端子11侧)。该开闭开关14通过露出到电源装置300的外部而设置的外部开关15来控制接通断开。即，该电源装置300用设置于第3小信号FET8的栅极侧的开闭开关14和外部开关15来构成输入电路9。

该输入电路9在外部开关15被操作的状态下使开闭开关14成为断开状态，在外部开关15未被操作的状态下使开闭开关14成为接通状态。该保护电路2在外部开关15未被操作的状态下，将在第9电阻29中产生的分压作为栅极电压输入到第3小信号FET8的G-S间，使第3小信号FET8成为接通状态，将第2小信号FET7保持在接通状态。另外，在外部开关15被操作的状态下，通过开闭开关14成为开状态而不再对第9电阻29输入栅极电压，第3小信号FET8成为断开状态，第2小信号FET7切换成断开状态。

产业上的可利用性

本发明能适于作为载置型的蓄电用设备的电源，或作为各种电池设备的后备用电源而加以利用。

附图标记的说明

100、200、300...电源装置

1...电池

2...保护电路

3...放电用FET

4...充电用FET

5...控制电路

5A...第1控制电路

5B...第2控制电路

5C...微机

6...第1小信号FET

7...第2小信号FET

8...第3小信号FET

9...输入电路

10...电池块

11...输出端子

12...电流检测电阻

13...温度传感器

14...开闭开关

15...外部开关

21...第1电阻

22...第2电阻

23...第3电阻

24...第4电阻

25...第5电阻

26...第6电阻

27...第7电阻

28...第8电阻

29...第9电阻

30...第10电阻

31...齐纳二极管

32...齐纳二极管

33...齐纳二极管

34...电容器

90...负载

Claims (8)

1.一种电池的保护电路，具备：

放电用FET，其与电池串联连接，将电池的放电电流阻断；和

控制电路，其将所述放电用FET切换成接通断开，

所述电池的保护电路具备：

第1小信号FET，其与所述放电用FET的G-S间并联连接，以从所述控制电路输入的接通信号切换成接通状态，将所述放电用FET的栅极电压设为断开电压；和

第2小信号FET，其与所述放电用FET的G-S间并联连接，并且检测所述放电用FET的D-S间的电压，在所述放电用FET的D-S间的电压高于设定电压的状态下切换成接通状态，将所述放电用FET的栅极电压设为断开电压。

2.根据权利要求1所述的电池的保护电路，其中，

在所述第2小信号FET的输入侧具备将所述放电用FET的D-S间连接的第3小信号FET，

所述第3小信号FET以输入到栅极的断开信号将所述第2小信号FET切换成断开状态。

3.根据权利要求2所述的电池的保护电路，其中，

所述电池的保护电路具备：

输入电路，其对所述第3小信号FET的栅极输入断开信号。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池的保护电路，其中，

所述控制电路具备：

第1控制电路，其检测将电池电流阻断的电流阻断状态，对所述放电用FET输出断开信号；和

第2控制电路，其检测电流阻断状态，对所述第1小信号FET输出接通信号，

以所述第1控制电路输出的断开信号将所述放电用FET切换成断开状态，

以所述第2控制电路输出的接通信号将所述第1小信号FET切换成接通状态，接通状态的所述第1小信号FET将所述放电用FET切换成断开状态。

5.根据权利要求4所述的电池的保护电路，其中，

所述第1控制电路或所述第2控制电路检测电池信息和负载信息的至少一者，来检测电流阻断状态。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池的保护电路，其中，

所述放电用FET由相互并联连接的多个功率MOSFET构成。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池的保护电路，其中，

所述电池的保护电路具备：

充电用FET，其与所述放电用FET串联连接，

所述充电用FET由所述控制电路控制。

8.一种电源装置，具备权利要求1～7中任一项所述的保护电路。

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