CN117650593A - 二次电池保护集成电路、电源系统以及电池装置 - Google Patents

二次电池保护集成电路、电源系统以及电池装置 Download PDF

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山口刚史
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Abstract

本发明涉及二次电池保护集成电路、电源系统以及电池装置。提高解除断电状态的便利性。二次电池保护集成电路具有第一电源端子和第二电源端子，在第一电源端子与二次电池的第一电极连接、且第二电源端子与二次电池的第二电极连接时，利用串联插入到与第一电极连接的放电路径中的放电控制晶体管切断放电路径，由此保护所述二次电池，其中，该二次电池保护集成电路具有：输入端子；输出端子；以及控制电路，其在输入端子的电平从第一电平变化时，转变为使放电控制晶体管截止、且将输出端子与第一电源端子之间连接的放电切断状态，在放电切断状态下，在输入端子的电平从与第一电平不同的第二电平变化时，控制电路使放电控制晶体管导通。

Description

二次电池保护集成电路、电源系统以及电池装置
技术领域
本公开涉及二次电池保护集成电路、电源系统以及电池装置。
背景技术
以往，已知有通过使插入到二次电池的负极与连接于负载的地线的负端子之间的充放电电流路径的放电FET截止来保护所述二次电池的电路(例如，参照专利文献1)。该电路具备被输入控制信号的端子，当向该端子输入控制信号时，使自身成为断电状态并且使所述放电FET截止，由此抑制所述二次电池的电力消耗。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-267407号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在现有技术中，为了解除断电状态，需要连接充电器。因此，如果没有充电器则无法解除断电状态，有时使用便利性不好。
本公开提供一种提高解除断电状态的便利性的技术。
用于解决课题的手段
作为本公开的第一方式，提供一种二次电池保护集成电路，其具有第一电源端子和第二电源端子，在所述第一电源端子与二次电池的第一电极连接、且所述第二电源端子与所述二次电池的第二电极连接时，利用串联插入到与所述第一电极连接的放电路径中的放电控制晶体管切断所述放电路径，由此保护所述二次电池，其中，该二次电池保护集成电路具有：输入端子；输出端子；以及控制电路，其在所述输入端子的电平从第一电平变化时，转变为使所述放电控制晶体管截止、且将所述输出端子与所述第一电源端子之间连接的放电切断状态，在所述放电切断状态下，在所述输入端子的电平从与所述第一电平不同的第二电平变化时，所述控制电路使所述放电控制晶体管导通。
作为本公开的第二方式，提供一种二次电池保护集成电路，其具有第一电源端子和第二电源端子，在所述第一电源端子与二次电池的第一电极连接、且所述第二电源端子与所述二次电池的第二电极连接时，利用串联插入到与所述第一电极连接的放电路径中的放电控制晶体管切断所述放电路径，由此保护所述二次电池，该二次电池保护集成电路具有：输入输出端子；以及控制电路，其在所述输入输出端子的电平从第一电平变化时，转变为使所述放电控制晶体管截止、且将所述输入输出端子与所述第一电源端子之间连接的放电切断状态，在所述放电切断状态下，所述输入输出端子的电平从与所述第一电平不同的第二电平变化时，所述控制电路使所述放电控制晶体管导通。
发明效果
根据本公开，断电状态的解除的便利性提高。
附图说明
图1是表示第一实施方式的电源系统的一结构例的图。
图2是表示第一实施方式的电源系统的一动作例的时序图。
图3是表示第二实施方式的电源系统的一结构例的图。
图4是表示第二实施方式的电源系统的一动作例的时序图。
图5是表示第二实施方式的二次电池保护集成电路内的控制电路的一结构例的图。
图6是表示第三实施方式的电源系统的一结构例的图。
图7是表示第三实施方式的电源系统的一动作例的时序图。
图8是表示第三实施方式的二次电池保护集成电路内的控制电路的一结构例的图。
图9是表示第四实施方式的电源系统的一结构例的图。
图10是表示第四实施方式的电源系统的一动作例的时序图。
图11是表示第五实施方式的电源系统的一结构例的图。
图12是表示第五实施方式的电源系统的一动作例的时序图。
符号说明
1充电控制晶体管
2放电控制晶体管
3开关电路
4正侧电流路径
5负侧电流路径
20异常检测电路
21、22、23控制电路
31内部开关
32内部电阻
33、53判定电路
34、54施密特触发电路
35、55延迟电路
36、56关机设定电路
37、57逻辑电路
40开关
41系统电路
42PMIC
43电压控制开关
44、46二极管
45、47寄生二极管
70二次电池
71正极
72负极
80、81、82、83、84、85电池保护电路
101、102、103、104、105电池装置
201、202、203、204、205保护IC
301电子设备
310USB端口
311电源线
312接地线
340、341、342外部电路
401、402、403、404、405电源系统。
具体实施方式
以下，根据附图对本公开的实施方式进行说明。
＜第一实施方式＞
图1是表示第一实施方式的电源系统的一结构例的图。图1所示的电源系统401是将二次电池70作为电源的系统。电源系统401包括电池装置101、外部电路340和USB端口310。外部电路340和USB端口310设置在电子设备301中。
电池装置101具备二次电池70和电池保护电路80。二次电池70和电池保护电路80内置于电池装置101。电池装置101可以内置于电子设备301，也可以外置。电池装置101例如是电池组。
二次电池70是能够充放电的电池的一例。二次电池70向与端子P+和端子P-连接的电子设备301(或者，与USB端口310的端子VBUS和端子GND连接的未图示的负载)供给电力。二次电池70能够通过与端子P+和端子P-连接的充电器(或者，与USB端口310的端子VBUS和端子GND连接的充电器)进行充电。作为二次电池70的具体例，可举出锂离子电池、锂聚合物电池等。二次电池70具有正极71和负极72。
电子设备301是将电池装置101的二次电池70作为电源的负载的一例。作为电子设备301的具体例，可列举便携电话、智能手机、平板电脑、耳机等便携式设备。电子设备301不限于这些设备。
电池保护电路80是以二次电池70为电源进行动作的二次电池保护电路的一例，通过控制二次电池70的充放电来保护二次电池70免于过充电、过放电等。电池保护电路80具备端子P+、端子P-、端子B+、端子B-、端子S-、端子PSA、电阻元件Rpu、开关电路3以及保护IC201。
端子P+是负载正端子的一例，连接电子设备301的电源线311。端子P-是负载负极端子的一例，连接电子设备301的接地线312。端子B+是电池正端子的一例，与二次电池70的正极71连接。端子B-是电池负端子的一例，与二次电池70的负极72连接。
端子B+和端子P+通过正侧电流路径4连接。正侧电流路径4是端子B+与端子P+之间的电源路径。正侧电流路径4作为二次电池70的充电电流流过的充电路径或二次电池70的放电电流流过的放电路径发挥功能。正侧电流路径4是二次电池70的正极71与端子P+之间的充放电电流路径的一例。
端子B-和端子P-通过负侧电流路径5连接。负侧电流路径5是端子B-与端子P-之间的电流路径。负侧电流路径5作为二次电池70的充电电流流过的充电路径或二次电池70的放电电流流过的放电路径发挥功能。负侧电流路径5是二次电池70的负极72与端子P-之间的充放电电流路径的一例。
开关电路3串联地插入到端子B-与端子P-之间的负侧电流路径5。开关电路3例如具备充电控制晶体管1和放电控制晶体管2，是充电控制晶体管1和放电控制晶体管2串联连接的串联电路。充电控制晶体管1是切断二次电池70的充电路径的充电路径切断部的一例。放电控制晶体管2是切断二次电池70的放电路径的放电路径切断部的一例。
在图示的情况下，充电控制晶体管1切断二次电池70的充电电流流过的负侧电流路径5，放电控制晶体管2切断二次电池70的放电电流流过的负侧电流路径5。充电控制晶体管1和放电控制晶体管2是对负侧电流路径5进行导通或切断切换的开关元件，串联地插入负侧电流路径5。充电控制晶体管1以及放电控制晶体管2例如是N沟道型的MOSFET(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。
充电控制晶体管1在漏极和源极之间具有将与二次电池70的充电电流的方向相反的方向作为正向的寄生二极管1a。充电控制晶体管1是以充电控制晶体管1的寄生二极管1a的正向与二次电池70的放电电流的流动方向一致的方式串联插入负侧电流路径5的开关元件。
放电控制晶体管2在漏极与源极之间具有将与二次电池70的放电电流的方向相反的方向作为正向的寄生二极管2a。放电控制晶体管2是以放电控制晶体管2的寄生二极管2a的正向与二次电池70的充电电流流动的方向一致的方式串联插入负侧电流路径5的开关元件。
保护IC201是二次电池保护集成电路的一例。保护IC201将二次电池70作为电源进行动作。保护IC201例如是以二次电池70的正极71与负极72之间的电池电压(也称为“单元(cell)电压”)进行动作的集成电路(IC)。
保护IC201通过控制开关电路3来保护二次电池70免于过放电等。例如，保护IC201通过使充电控制晶体管1截止，保护二次电池70免于充电异常(例如，过充电、充电方向的过电流(充电过电流)等)。另一方面，保护IC201通过使放电控制晶体管2截止，保护二次电池70免于放电异常(例如，过放电、放电方向的过电流(放电过电流)等)。
保护IC201例如具备充电控制端子(端子COUT)、放电控制端子(端子DOUT)、监视端子(端子V-)、电源端子(端子VDD)、接地端子(端子VSS)、电流检测端子(端子CS)、输入端子(端子PS)以及输出端子(端子SWL)。这些端子是用于将保护IC201的内部电路与保护IC201的外部连接的外部连接端子。
端子COUT与充电控制晶体管1的栅极(控制端子)连接，输出使充电控制晶体管1导通和截止的信号。端子DOUT与放电控制晶体管2的栅极(控制端子)连接，输出使放电控制晶体管2导通和截止的信号。
端子V-用于监视端子P-的电位，与端子P-连接。端子V-用于例如保护IC201内的检测电路监视有无电子设备301或充电器的连接。端子V-在开关电路3与端子P-之间与负侧电流路径5连接。
端子VDD是保护IC201的电源端子，与二次电池70的正极71和正侧电流路径4连接。端子VSS是保护IC201的接地端子，与二次电池70的负极72以及负侧电流路径5连接。端子VSS在开关电路3与端子B-之间与负侧电流路径5连接。换言之，端子VSS在放电控制晶体管2与负极72之间与负侧电流路径5连接。在该例子中，端子VSS在感测电阻6与负极72之间与负侧电流路径5连接。
端子CS在开关电路3的放电控制晶体管2与感测电阻6之间与负侧电流路径5连接。感测电阻6是在开关电路3与端子B-之间串联地插入到负侧电流路径5的电流检测电阻。感测电阻6在放电控制晶体管2与负极72之间串联地插入到负侧电流路径5。
端子PS与端子PSA和电阻元件Rpu连接。端子PS经由电阻元件Rpu在开关电路3与端子P-之间与负侧电流路径5连接。端子PS经由端子PSA被输入削减保护IC201的消耗电力的指令信号(强制关机信号)。
端子SWL与端子S-连接。端子SWL和端子VSS在保护IC201的内部经由内部开关31和内部电阻32连接。内部开关31以及内部电阻32内置于保护IC201。
保护IC201进行二次电池70的保护动作。保护IC201具备异常检测电路20以及控制电路21。异常检测电路20是检测二次电池70的电流或电压的异常的单元的一例。控制电路21具有基于异常检测电路20的异常检测结果来控制开关电路3的充电控制晶体管1或放电控制晶体管2的导通截止的开关控制电路。控制电路21和开关控制电路例如由逻辑电路构成。
异常检测电路20监视端子VDD与端子VSS之间的电源电压Vd。当异常检测电路20检测到高于预定的过充电检测电压VDET1的电源电压Vd时，控制电路21使充电控制晶体管1截止。当通过异常检测电路20检测到比预定的过充电恢复电压VRET1低的电源电压Vd时，控制电路21使充电控制晶体管1导通。当异常检测电路20检测到低于预定的过放电检测电压VDET2的电源电压Vd时，控制电路21使放电控制晶体管2截止。当异常检测电路20检测到高于预定的过放电恢复电压VRET2的电源电压Vd时，控制电路21使放电控制晶体管2导通。
外部电路340包括电阻元件Rpd、开关40、系统电路41、PMIC42和电压控制开关43。外部电路340例如是电子设备301的电源电路。
开关40设置在保护IC201的外部，是将端子PS与端子SWL之间连接或切断的元件。在该例子中，开关40设置于电池装置101的外部。开关40和电阻元件Rpd的串联电路串联插入在端子S-和端子PSA之间。开关40例如是通过用户的操作而导通或截止的元件。开关40例如是电子设备301的电源开关。开关40也可以是电源开关以外的开关。
当满足预定条件时，系统电路41从端子GPIO输出强制关机信号。系统电路41以电源线311与接地线312之间的内部电源电压进行动作。GPIO表示通用输入输出。
PMIC42是通过电压控制开关43将电源线311与接地线312之间的内部电源电压控制为预定的目标电压值的电源管理集成电路。PMIC42对端子VBUS与端子GND之间的外部电压进行降压或升压，生成电源线311与接地线312之间的内部电源电压。或者，PMIC42对电源线311与接地线312之间的内部电源电压进行降压或升压，生成端子VBUS与端子GND之间的外部电压。
图2是表示第一实施方式的电源系统的一动作例的时序图。图2表示保护IC201的动作模式的转变。接着，参照图1对图2进行说明。
在图2中，“GPIO”表示端子GPIO的电压电平。“Power switch”表示开关40的导通或截止的状态。“PS”表示端子PS的电压电平。“SWL”表示端子SWL的电压电平。“Vbattery”表示端子P+与端子P-之间的电压(电池输出电压)。通常模式也称为通常状态。节电模式也称为强制关机状态。
保护IC201的控制电路21在通常模式下使充电控制晶体管1和放电控制晶体管2导通。通过放电控制晶体管2的导通，电池输出电压Vbattery与二次电池70的单元电压Vcell大致相等。控制电路21在通常模式下将端子SWL上拉连接于端子VDD，但也可以将端子SWL设为开路输出。
当预定的条件成立时，电子设备301的系统电路41从端子GPIO输出高电平的强制关机信号。系统电路41在预定的条件成立的期间，从端子GPIO持续地输出高电平的强制关机信号。
在通常模式下，当端子PS的电平从第一电平(在该例子中，与端子VSS大致相同的电位的电平)变化时，控制电路21使保护IC201的动作模式从通常模式转变为节电模式。控制电路21例如在端子PS的电平上升且比第一阈值Vps_det高的状态持续预定时间(延迟时间d1)以上时，使保护IC201的动作模式从通常模式转变为节电模式。
节电模式是使放电控制晶体管2截止并且通过内部开关31的导通将端子SWL与端子VSS之间连接的放电切断状态。通过放电控制晶体管2的截止，电池输出电压Vbattery大致变为零，因此系统电路41停止，输出强制关机信号的端子GPIO的电平变为高阻抗(Hi Z)。电池输出电压Vbattery大致为零，因此电子设备301的消耗电流降低。另外，控制电路21在节电模式下切断异常检测电路20的电源。通过异常检测电路20的电源的切断，保护IC201的消耗电流降低。
通过内部开关31的导通来连接端子SWL与端子VSS之间，从而端子SWL成为与端子VSS以及负极72大致相同的电位。由此，开关40的第一端成为与端子VSS以及负极72大致相同的电位。另一方面，当放电控制晶体管2截止时，端子P-因外部电路340的存在而成为与端子P+和正极71大致相同的电位。由此，端子PS及开关40的第二端成为与端子P+及正极71大致相同的电位。
接着，在节电模式下，开关40导通时，端子PS的电平从与第一电平不同的第二电平转变为第三电平。在该例中，第二电平是与端子P+及正极71大致相同的电位的电平，第三电平是比第二电平低的电平。第三电平在该例子中相当于单元电压Vcell被电阻元件Rpu、电阻元件Rpd及内部电阻32分压而获得的电平。电阻元件Rpu的电阻值充分大于内部电阻32及电阻元件Rpd。另外，电阻元件Rpu只要是具有电阻值的导通元件即可，因此也可以是MOSFET等晶体管。
控制电路21在节电模式下，当端子PS的电平降低且比第二阈值Vps_rel低的状态持续预定时间(延迟时间d2)以上时，使保护IC201的动作模式从节电模式转变(恢复)为通常模式。
在恢复到通常模式时，控制电路21使放电控制晶体管2导通，并且通过内部开关31的截止来切断端子SWL与端子VSS之间。在恢复到通常模式时，控制电路21将端子SWL上拉连接到端子VDD，但也可以将端子SWL设为开路输出。
这样，在第一实施方式中，控制电路21在输入端子PS的电平从第一电平变化时，转变为使放电控制晶体管2截止、且将输出端子SWL与端子VSS之间连接的放电切断状态。并且，在该放电切断状态下，当端子PS的电平从第二电平变化时，控制电路21使放电控制晶体管2导通。在放电切断状态下，系统电路41的电源由于放电控制晶体管2的截止而被切断，因此系统电路41无法检测开关40的导通，无法输出解除节电模式的控制信号。
但是，在第一实施方式中，在放电切断状态下，输出端子SWL与端子VSS之间被连接，所以能够将开关40的第一端设定为与端子VSS以及负极72大致相同的电位。因此，端子PS的电平与开关40的导通联动地变化，所以控制电路21在放电切断状态下，能够检测开关40的导通，能够伴随开关40的导通的检测而使放电控制晶体管2导通。因此，即使不连接充电器，也能够通过开关40的导通来解除节电模式，因此能够提高解除断电状态的便利性。
此外，在第一实施方式中，端子VSS是第一电源端子的一例，端子VDD是第二电源端子的一例，负极72是第一电极的一例，正极71是第二电极的一例，负侧电流路径5是与第一电极连接的放电路径的一例。另外，在第一实施方式中，端子PS是输入端子的一例，端子SWL是输出端子的一例。
＜第二实施方式＞
图3是表示第二实施方式的电源系统的一结构例的图。在第二实施方式中，关于与第一实施方式相同的结构、作用以及效果的说明，通过引用上述的说明而省略或简化。第二实施方式与第一实施方式的不同点在于，第一实施方式的电阻元件Rpu未外接于端子PS，与电阻元件Rpu相同功能的内部电阻Ru2内置于二次电池保护集成电路。
图3所示的电源系统402具备电池装置102。电池装置102具备电池保护电路81。电池保护电路81具备端子P+、端子P-、端子S-、端子PSA、开关电路3以及保护IC202。
保护IC202是二次电池保护集成电路的一例。保护IC202具备异常检测电路20以及控制电路22。控制电路22具有基于异常检测电路20的异常检测结果来控制开关电路3的充电控制晶体管1或放电控制晶体管2的导通截止的开关控制电路。控制电路22具有内部开关SW1、内部开关SW2以及判定电路33。
内部开关SW1具有切换将端子SWL与端子VSS之间连接还是切断的功能、切换将端子SWL与端子VDD之间连接还是切断的功能。在该例子中，内部开关SW1切换是经由内部电阻Rd1将端子SWL下拉连接到端子VSS，还是经由内部电阻Ru1将端子SWL上拉连接到端子VDD，还是将端子SWL设为开路输出。
内部开关SW2具有切换将端子PS与端子VSS之间连接还是切断的功能、切换将端子PS与端子VDD之间连接还是切断的功能。在该例子中，内部开关SW2切换是经由内部电阻Rd2将端子PS下拉连接到端子VSS，还是经由内部电阻Ru2将端子PS上拉连接到端子VDD，还是将端子PS设为开路输入。
判定电路33根据端子PS的电平，控制内部开关SW1以及内部开关SW2的切换动作。
图4是表示第二实施方式的电源系统的一动作例的时序图。图4表示保护IC202的动作模式的转变。接着，参照图3对图4进行说明。
在图4中，“SW”表示开关40的导通或截止的状态。“GPIO”表示端子GPIO的电压电平。“PS(输入)”表示端子PS的电压电平。“SWL(输出)”表示端子SWL的电压电平。“强制关机标志”表示控制电路22是否将保护IC202的动作模式设定为节电模式的信息。“DOUT：放电控制输出”表示端子DOUT的电压水平。“P-”表示端子P-的电位电平。
保护IC202的控制电路22在通常模式下使充电控制晶体管1和放电控制晶体管2导通。通过放电控制晶体管2的导通，端子P-的电平与负极72的电平大致相同，电池输出成为通电状态。控制电路22在通常模式下将端子SWL上拉连接于端子VDD(SW1＝Ru1)，但也可以将端子SWL设为开路输出。另一方面，控制电路22在通常模式下，将端子PS下拉连接于端子VSS(SW2＝Rd2)。
当预定的条件成立时，电子设备301的系统电路41从端子GPIO输出高电平的强制关机信号。系统电路41在预定的条件成立的期间，从端子GPIO持续地输出高电平的强制关机信号。
在通常模式下，当端子PS的电平从第一电平(在该例子中，与端子VSS大致相同的电位的电平)变化时，控制电路22使保护IC202的动作模式从通常模式转变为节电模式。控制电路22例如在端子PS的电平上升且比第一阈值Vps_det高的状态持续预定时间(延迟时间d1)以上时，使保护IC202的动作模式从通常模式转变为节电模式。
节电模式是使放电控制晶体管2截止，并且通过内部开关SW1的导通(SW1＝Rd1)将端子SWL与端子VSS之间连接，通过内部开关SW2的导通(SW2＝Ru2)将端子PS与端子VDD之间连接的放电切断状态。通过放电控制晶体管2的截止，电池输出成为放电截止状态，因此系统电路41停止，输出强制关机信号的端子GPIO的电平成为高阻抗(Hi Z)。电池输出成为放电截止状态，因此电子设备301的消耗电流降低。另外，控制电路22在节电模式下切断异常检测电路20的电源。通过异常检测电路20的电源的切断，保护IC202的消耗电流降低。
通过内部开关SW1的导通(SW1＝Rd1)来连接端子SWL和端子VSS之间，从而端子SWL成为与端子VSS以及负极72大致相同的电位。由此，开关40的第一端成为与端子VSS以及负极72大致相同的电位。另一方面，通过内部开关SW2的导通(SW2＝Ru2)来连接端子PS与端子VDD之间，从而端子PS成为与端子P+及正极71大致相同的电位。由此，开关40的第二端成为与端子P+及正极71大致相同的电位。
接着，在节电模式下，当开关40导通时，端子PS的电平从与第一电平不同的第二电平转变为第三电平。在该例子中，第二电平是与端子P+及正极71大致相同的电位的电平，第三电平是比第二电平低的电平。在该例子中，第三电平相当于单元电压Vcell被内部电阻Ru2、电阻元件Rpd以及内部电阻Ru1分压而得到的电平。内部电阻Ru2的电阻值与内部电阻Rd1以及电阻元件Rpd相比足够大。
在节电模式下，当端子PS的电平降低且比第二阈值Vps_rel低的状态持续预定时间(延迟时间d2)以上时，控制电路22使保护IC202的动作模式从节电模式转变(恢复)为通常模式。将端子PS下拉连接于端子VSS(SW2＝Rd2)，但也可以将端子PS设为开路输入。
这样，在第二实施方式中，在放电切断状态下，输出端子SWL与端子VSS之间被连接，所以能够将开关40的第一端设定为与端子VSS以及负极72大致相同的电位。因此，端子PS的电平与开关40的导通联动地变化，所以控制电路22在放电切断状态下，能够检测开关40的导通，能够伴随开关40的导通的检测而使放电控制晶体管2导通。因此，即使不连接充电器，也能够通过开关40的导通来解除节电模式，因此能够提高解除断电状态的便利性。
此外，在第二实施方式中，端子VSS是第一电源端子的一例，端子VDD是第二电源端子的一例，负极72是第一电极的一例，正极71是第二电极的一例，负侧电流路径5是与第一电极连接的放电路径的一例。此外，在第二实施方式中，端子PS是输入端子的一例，端子SWL是输出端子的一例。
图5是表示第二实施方式的二次电池保护集成电路内的控制电路的一结构例的图。图5所示的控制电路22具有根据端子PS的电平来控制内部开关SW1以及内部开关SW2的切换动作的判定电路33。判定电路33具有施密特触发电路34、延迟电路35、关机设定电路36以及逻辑电路37。
施密特触发电路34检测端子PS的电平的变化。延迟电路35使从施密特触发电路34输出的端子PS的电平变化的检测信号延迟，并供给至关机设定电路36。关机设定电路36具有逻辑电路和触发器(F/F)。关机设定电路36在判定为强制关机信号被输入到端子PS时，输出高电平(H)的标志信号。另一方面，关机设定电路36在判定为通过开关40的导通而产生的节电模式的解除信号被输入到端子PS时，输出低电平(L)的标志信号。控制电路22根据从关机设定电路36输出的标志信号，控制内部开关SW1以及内部开关SW2的切换。控制电路22具有逻辑电路37，该逻辑电路37使用从关机设定电路36输出的标志信号和从异常检测电路20输出的异常检测信号，将端子DOUT的电平设定为高电平或低电平。控制电路22通过具有这样的结构，实现图4所示的动作。
＜第三实施方式＞
图6是表示第三实施方式的电源系统的一结构例的图。在第三实施方式中，关于与上述的实施方式相同的结构、作用以及效果的说明，通过引用上述的说明而省略或者简化。第三实施方式与第二实施方式的不同点在于，第二实施方式的端子PS和端子SWL被共用化为单一的输入输出端子(端子PS)。
图6所示的电源系统403具有电池装置103和外部电路341。外部电路341设置于电子设备301。
电池装置103具备电池保护电路82。电池保护电路82具备端子P+、端子P-、端子PSA、开关电路3以及保护IC203。
保护IC203是二次电池保护集成电路的一例。保护IC203具备异常检测电路20以及控制电路23。控制电路23具有基于异常检测电路20的异常检测结果来控制开关电路3的充电控制晶体管1或放电控制晶体管2的导通截止的开关控制电路。控制电路23具有内部开关SW2以及判定电路53。
判定电路53根据端子PS的电平，控制内部开关SW2的切换动作。
外部电路341具备电阻元件Rpd、开关40、系统电路41以及二极管44。外部电路341例如是电子设备301的电源电路。
开关40设置在保护IC203的外部，是将端子PS与电源线311之间连接或切断的切换元件。在该例子中，开关40设置于电池装置103的外部。开关40与电阻元件Rpd的串联电路串联插入在端子P+与端子PSA之间。
二极管44是连接在端子GPIO与端子PSA之间的元件。二极管44具有与端子PSA连接的阳极和与端子GPIO连接的阴极。二极管44的阳极连接在端子PS与开关40之间。二极管44是防止经由存在于保护IC203的外部的二极管的电流的流动的逆流防止元件的一例。在该例子中，二极管44防止从接地线312经由寄生二极管45向端子PS逆流的电流。寄生二极管45存在于接地线312与端子GPIO之间。二极管44在放电控制晶体管2的截止状态下，接地线312的电位上升到端子P+以及正极71的电位，因此防止电流经由寄生二极管45以及内部电阻Rd2逆流。另外，存在于保护IC203的外部的二极管不限于寄生二极管45，也可以是连接在接地线312与端子GPIO之间的保护二极管。
图7是表示第三实施方式的电源系统的一动作例的时序图。图7表示保护IC203的动作模式的转变。接着，参照图6对图7进行说明。
在图7中，“PS(输入输出)”表示端子PS的电压电平。除此以外的标签与图4相同。
在通常模式下，保护IC203的控制电路23使充电控制晶体管1和放电控制晶体管2导通。通过放电控制晶体管2的导通，端子P-的电平与负极72的电平大致相同，电池输出成为通电状态。控制电路23在通常模式下将端子PS上拉连接于端子VDD(SW2＝Ru2)。
当预定的条件成立时，电子设备301的系统电路41从端子GPIO输出低电平的强制关机信号。系统电路41在预定的条件成立的期间，从端子GPIO持续地输出低电平的强制关机信号。
在通常模式下，当端子PS的电平从第一电平(在该例子中，与端子VDD大致相同的电位的电平)变化时，控制电路23使保护IC203的动作模式从通常模式转变为节电模式。控制电路23例如在端子PS的电平降低且比第一阈值Vps_det低的状态持续预定时间(延迟时间d1)以上时，使保护IC203的动作模式从通常模式转变为节电模式。
节电模式是使放电控制晶体管2截止，并且通过内部开关SW2的导通(SW2＝Rd2)将端子PS与端子VSS之间连接的放电切断状态。通过放电控制晶体管2的截止，电池输出成为放电截止状态，因此系统电路41停止，输出强制关机信号的端子GPIO的电平成为高阻抗(HiZ)。电池输出成为放电截止状态，因此电子设备301的消耗电流降低。另外，控制电路23在节电模式下切断异常检测电路20的电源。通过异常检测电路20的电源的切断，保护IC203的消耗电流降低。
通过内部开关SW2的导通(SW2＝Rd2)而连接端子PS与端子VSS之间，从而端子PS成为与端子B-及负极72大致相同的电位。由此，开关40的第二端成为与端子B-及负极72大致相同的电位。
接着，在节电模式下，当开关40导通时，端子PS的电平从与第一电平不同的第二电平转变为第三电平。在该例中，第二电平是与端子B-及负极72大致相同的电位的电平，第三电平是比第二电平高的电平。在该例子中，第三电平相当于单元电压Vcell被内部电阻Rd2及电阻元件Rpd分压而得到的电平。内部电阻Rd2的电阻值与电阻元件Rpd相比足够大。
在节电模式下，当端子PS的电平上升且高于第二阈值Vps_rel的状态持续预定时间(延迟时间d2)以上时，控制电路23使保护IC203的动作模式从节电模式转变(恢复)为通常模式。
在恢复到通常模式时，控制电路23使放电控制晶体管2导通，并且通过内部开关SW2的截止来切断端子PS与端子VSS之间。在恢复到通常模式时，控制电路23将端子PS上拉连接到端子VDD(SW2＝Ru2)，但也可以将端子PS设为开路输入。
这样，在第三实施方式中，在放电切断状态下，端子PS与端子VSS之间连接，因此能够将开关40的第一端设定为与端子VSS以及负极72大致相同的电位。因此，端子PS的电平与开关40的导通联动地变化，所以控制电路23在放电切断状态下能够检测开关40的导通，能够伴随开关40的导通的检测而使放电控制晶体管2导通。因此，即使不连接充电器，也能够通过开关40的导通来解除节电模式，因此能够提高解除断电状态的便利性。
此外，在第三实施方式中，端子VSS是第一电源端子的一例，端子VDD是第二电源端子的一例，负极72是第一电极的一例，正极71是第二电极的一例，负侧电流路径5是与第一电极连接的放电路径的一例。另外，在第三实施方式中，端子PS是输入输出端子的一例，电源线311是与第二电极连接的第二放电路径的一例。
图8是表示第三实施方式的二次电池保护集成电路内的控制电路的一结构例的图。图8所示的控制电路23具有根据端子PS的电平来控制内部开关SW2的切换动作的判定电路53。判定电路53具有施密特触发电路54、延迟电路55、关机设定电路56以及逻辑电路57。施密特触发电路54、延迟电路55、关机设定电路56以及逻辑电路57的功能可以与施密特触发电路34、延迟电路35、关机设定电路36以及逻辑电路37的上述功能相同。控制电路23通过具有这样的结构，实现图7所示的动作。
＜第四实施方式＞
图9是表示第四实施方式的电源系统的一结构例的图。在第四实施方式中，关于与上述的实施方式相同的结构、作用以及效果的说明，通过引用上述的说明而省略或者简化。第四实施方式与第二实施方式不同点在于，开关电路3串联地插入到正侧电流路径4。
图9所示的电源系统404具备电池装置104。电池装置104具备电池保护电路84。电池保护电路84具备端子P+、端子P-、端子S+、端子PSA、开关电路3以及保护IC204。充电控制晶体管1以及放电控制晶体管2例如是P沟道型的MOSFET。
保护IC204是二次电池保护集成电路的一例。保护IC204具备异常检测电路20以及控制电路22。控制电路22具有基于异常检测电路20的异常检测结果来控制开关电路3的充电控制晶体管1或放电控制晶体管2的导通截止的开关控制电路。控制电路22具有内部开关SW1、内部开关SW2以及判定电路33。
保护IC204例如具备充电控制端子(端子COUT)、放电控制端子(端子DOUT)、监视端子(端子V+)、电源端子(端子VDD)、接地端子(端子VSS)、电流检测端子(端子CS)、输入端子(端子PS)以及输出端子(端子SWH)。这些端子是用于将保护IC204的内部电路与保护IC204的外部连接的外部连接端子。
端子V+用于监视端子P+的电位，与端子P+连接。端子V+例如用于保护IC204内的检测电路监视有无电子设备301或充电器的连接。端子V+在开关电路3与端子P+之间连接有正侧电流路径4。
图10是表示第四实施方式的电源系统的一动作例的时序图。图10表示保护IC204的动作模式的转变。接着，参照图9对图10进行说明。
在图10中，“P+”表示端子P+的电位电平。除此以外的标签与图4相同。
在通常模式下，保护IC204的控制电路22使充电控制晶体管1和放电控制晶体管2导通。通过放电控制晶体管2的导通，端子P+的电平与正极71的电平大致相同，电池输出成为通电状态。在通常模式下，控制电路22将端子SWH下拉连接于端子VSS(SW1＝Rd1)，但也可以将端子SWH设为开路输出。另一方面，在通常模式下，控制电路22将端子PS上拉连接于端子VDD(SW2＝Ru2)。
当预定的条件成立时，电子设备301的系统电路41从端子GPIO输出低电平的强制关机信号。在预定的条件成立的期间，系统电路41从端子GPIO持续地输出低电平的强制关机信号。
在通常模式下，当端子PS的电平从第一电平(在该例子中，与端子VDD大致相同的电位的电平)变化时，控制电路22使保护IC204的动作模式从通常模式转变为节电模式。控制电路22例如在端子PS的电平降低且比第一阈值Vps_det低的状态持续预定时间(延迟时间d1)以上时，使保护IC204的动作模式从通常模式转变为节电模式。
节电模式是放电控制晶体管2截止，并且，通过内部开关SW1的导通(SW1＝Ru1)连接端子SWH和端子VDD之间，通过内部开关SW2的导通(SW2＝Rd2)连接端子PS和端子VSS的之间的放电切断状态。通过放电控制晶体管2的截止，电池输出成为放电截止状态，因此系统电路41停止，输出强制关机信号的端子GPIO的电平成为高阻抗(Hi Z)。电池输出成为放电截止状态，因此电子设备301的消耗电流降低。另外，控制电路22在节电模式下切断异常检测电路20的电源。通过异常检测电路20的电源的切断，保护IC204的消耗电流降低。
通过内部开关SW1的导通(SW1＝Ru1)连接端子SWH与端子VDD之间，从而端子SWH成为与端子VDD以及正极71大致相同的电位。由此，开关40的第一端成为与端子VDD及正极71大致相同的电位。另一方面，通过内部开关SW2的导通(SW2＝Rd2)连接端子PS与端子VSS之间，从而端子PS成为与端子P-及负极72大致相同的电位。由此，开关40的第二端成为与端子P-及负极72大致相同的电位。
接着，在节电模式下，当开关40导通时，端子PS的电平从与第一电平不同的第二电平转变为第三电平。在该例子中，第二电平是与端子P-及负极72大致相同的电位的电平，第三电平是比第二电平高的电平。在该例子中，第三电平相当于单元电压Vcell被内部电阻Ru1、电阻元件Rpd以及内部电阻Rd2分压而得到的电平。内部电阻Rd2的电阻值与内部电阻Ru1以及电阻元件Rpd相比足够大。
在节电模式下，当端子PS的电平上升且高于第二阈值Vps_rel的状态持续预定时间(延迟时间d2)以上时，控制电路22使保护IC204的动作模式从节电模式转变(恢复)为通常模式。将端子PS上拉连接于端子VDD(SW2＝Ru2)，但也可以将端子PS设为开路输入。
这样，在第四实施方式中，在放电切断状态下，输出端子SWH与端子VDD之间被连接，因此能够将开关40的第一端设定为与端子VDD以及正极71大致相同的电位。因此，端子PS的电平与开关40的导通联动地变化，所以控制电路22在放电切断状态下，能够检测开关40的导通，能够伴随开关40的导通的检测而使放电控制晶体管2导通。因此，即使不连接充电器，也能够通过开关40的导通来解除节电模式，因此能够提高解除断电状态的便利性。
此外，在第四实施方式中，端子VDD是第一电源端子的一例，端子VSS是第二电源端子的一例，正极71是第一电极的一例，负极72是第二电极的一例，正侧电流路径4是与第一电极连接的放电路径的一例。此外，在第四实施方式中，端子PS为输入端子的一例，端子SWH为输出端子的一例。
＜第五实施方式＞
图11是表示第五实施方式的电源系统的一结构例的图。在第五实施方式中，关于与上述的实施方式相同的结构、作用以及效果的说明，通过引用上述的说明而省略或者简化。第五实施方式与第四实施方式的不同点在于，第四实施方式的端子PS和端子SWH被共用为单一的输入输出端子(端子PS)。
图11所示的电源系统405具有电池装置105和外部电路342。外部电路342设置于电子设备301。
电池装置105具备电池保护电路85。电池保护电路85具备端子P+、端子P-、端子PSA、开关电路3以及保护IC205。
保护IC205是二次电池保护集成电路的一例。保护IC205具备异常检测电路20以及控制电路23。控制电路23具有基于异常检测电路20的异常检测结果来控制开关电路3的充电控制晶体管1或放电控制晶体管2的导通截止的开关控制电路。控制电路23具有内部开关SW2以及判定电路53。
判定电路53根据端子PS的电平，控制内部开关SW2的切换动作。
外部电路342具备电阻元件Rpd、开关40、系统电路41以及二极管46。外部电路342例如是电子设备301的电源电路。
开关40设置在保护IC205的外部，是将端子PS与接地线312之间连接或切断的切换元件。在该例子中，开关40设置于电池装置105的外部。开关40和电阻元件Rpd的串联电路串联插入在端子P-和端子PSA之间。
二极管46是连接在端子GPIO与端子PSA之间的元件。二极管46具有与端子PSA连接的阴极和与端子GPIO连接的阳极。二极管46的阴极连接在端子PS与开关40之间。二极管46是防止经由存在于保护IC205的外部的二极管的电流的流动的逆流防止元件的一例。二极管46防止从端子PS经由寄生二极管47向电源线311逆流的电流。寄生二极管47存在于电源线311与端子GPIO之间。二极管46在放电控制晶体管2的截止状态下，电源线311的电位降低到端子P-和负极72的电位，因此防止电流经由内部电阻Ru2和寄生二极管47逆流。另外，存在于保护IC205的外部的二极管不限于寄生二极管47，也可以是连接在电源线311与端子GPIO之间的保护二极管。
图12是表示第五实施方式的电源系统的一动作例的时序图。图12表示保护IC205的动作模式的转变。接着，参照图11对图12进行说明。
在图12中，“P+”表示端子P+的电位电平。除此以外的标签与图7相同。
在通常模式下，保护IC205的控制电路23使充电控制晶体管1和放电控制晶体管2导通。通过放电控制晶体管2的导通，端子P+的电平与正极71的电平大致相同，电池输出成为通电状态。在通常模式下，控制电路23将端子PS下拉连接于端子VSS(SW2＝Rd2)。
当预定的条件成立时，电子设备301的系统电路41从端子GPIO输出高电平的强制关机信号。在预定的条件成立的期间，系统电路41从端子GPIO持续地输出高电平的强制关机信号。
在通常模式下，当端子PS的电平从第一电平(在该例子中，与端子VSS大致相同的电位的电平)变化时，控制电路23使保护IC205的动作模式从通常模式转变为节电模式。控制电路23例如在端子PS的电平上升且比第一阈值Vps_det高的状态持续预定时间(延迟时间d1)以上时，使保护IC205的动作模式从通常模式转变为节电模式。
节电模式是使放电控制晶体管2截止，并且通过内部开关SW2的导通(SW2＝Ru2)将端子PS与端子VDD之间连接的放电切断状态。通过放电控制晶体管2的截止，电池输出成为放电截止状态，因此系统电路41停止，输出强制关机信号的端子GPIO的电平成为高阻抗(HiZ)。电池输出成为放电截止状态，因此电子设备301的消耗电流降低。另外，在节电模式下，控制电路23切断异常检测电路20的电源。通过异常检测电路20的电源的切断，保护IC205的消耗电流降低。
通过内部开关SW2的导通(SW2＝Ru2)而连接端子PS与端子VDD之间，从而端子PS成为与端子B+及正极71大致相同的电位。由此，开关40的第二端成为与端子B+及正极71大致相同的电位。
接着，在节电模式下，当开关40导通时，端子PS的电平从与第一电平不同的第二电平转变为第三电平。在该例子中，第二电平是与端子B+及正极71大致相同的电位的电平，第三电平是比第二电平低的电平。在该例子中，第三电平相当于单元电压Vcell被内部电阻Ru2以及电阻元件Rpd分压而得到的电平。内部电阻Ru2的电阻值与电阻元件Rpd相比足够大。
在节电模式下，当端子PS的电平降低且比第二阈值Vps_rel低的状态持续预定时间(延迟时间d2)以上时，控制电路23使保护IC205的动作模式从节电模式转变(恢复)为通常模式。
在恢复到通常模式时，控制电路23使放电控制晶体管2导通，并且通过内部开关SW2的截止来切断端子PS与端子VDD之间。在恢复到通常模式时，控制电路23将端子PS下拉连接到端子VSS(SW2＝Rd2)，但也可以将端子PS设为开路输入。
这样，在第五实施方式中，在放电切断状态下，端子PS与端子VDD之间被连接，因此能够将开关40的第一端设定为与端子VDD以及正极71大致相同的电位。因此，端子PS的电平与开关40的导通联动地变化，所以控制电路23在放电切断状态下能够检测开关40的导通，能够伴随开关40的导通的检测而使放电控制晶体管2导通。因此，即使不连接充电器，也能够通过开关40的导通来解除节电模式，因此能够提高解除断电状态的便利性。
此外，在第五实施方式中，端子VDD是第一电源端子的一例，端子VSS是第二电源端子的一例，正极71是第一电极的一例，负极72是第二电极的一例，正侧电流路径4是与第一电极连接的放电路径的一例。另外，在第五实施方式中，端子PS是输入输出端子的一例，接地线312是与第二电极连接的第二放电路径的一例。
如上所述，对实施方式进行了说明，但上述实施方式是作为例子而提出的，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种组合、省略、置换、变更等。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、主旨，并且包含于专利请求范围所记载的发明及其等同的范围。
另外，例如，充电控制晶体管1和放电控制晶体管2的配置位置也可以相对于图示的位置相互置换。另外，开关电路3也可以内置于二次电池保护集成电路。

Claims (11)

1.一种二次电池保护集成电路，其具有第一电源端子和第二电源端子，在所述第一电源端子与二次电池的第一电极连接、且所述第二电源端子与所述二次电池的第二电极连接时，利用串联插入到与所述第一电极连接的放电路径中的放电控制晶体管切断所述放电路径，由此保护所述二次电池，其特征在于，该二次电池保护集成电路具备：
输入端子；
输出端子；以及
控制电路，其在所述输入端子的电平从第一电平变化时，转变为使所述放电控制晶体管截止、且将所述输出端子与所述第一电源端子之间连接的放电切断状态，
在所述放电切断状态下，在所述输入端子的电平从与所述第一电平不同的第二电平变化时，所述控制电路使所述放电控制晶体管导通。
2.根据权利要求1所述的二次电池保护集成电路，其特征在于，
在所述放电切断状态下，所述输入端子的电平从所述第二电平变化，且变化后的电平持续预定时间以上时，所述控制电路使所述放电控制晶体管导通。
3.根据权利要求2所述的二次电池保护集成电路，其特征在于，
在所述放电切断状态下，所述输入端子的电平从所述第二电平变化，且变化后的电平持续预定时间以上时，所述控制电路将所述输出端子与所述第一电源端子之间切断。
4.根据权利要求3所述的二次电池保护集成电路，其特征在于，
在所述放电切断状态下，所述输入端子的电平从所述第二电平变化为所述第一电平，且变化后的电平持续预定时间以上时，所述控制电路将所述输出端子与所述第二电源端子之间连接。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的二次电池保护集成电路，其特征在于，
在所述放电切断状态下，所述控制电路将所述输入端子与所述第二电源端子之间连接。
6.一种二次电池保护集成电路，其具备第一电源端子和第二电源端子，在所述第一电源端子与二次电池的第一电极连接、且所述第二电源端子与所述二次电池的第二电极连接时，利用串联插入到与所述第一电极连接的放电路径中的放电控制晶体管切断所述放电路径，由此保护所述二次电池，其特征在于，
该二次电池保护集成电路具有：输入输出端子；以及控制电路，其在所述输入输出端子的电平从第一电平变化时，转变为使所述放电控制晶体管截止、且将所述输入输出端子与所述第一电源端子之间连接的放电切断状态，
在所述放电切断状态下，所述输入输出端子的电平从与所述第一电平不同的第二电平变化时，所述控制电路使所述放电控制晶体管导通。
7.一种电源系统，其特征在于，具备：
权利要求1至4中的任一项所述的二次电池保护集成电路；
开关，其设置在所述二次电池保护集成电路的外部，将所述输入端子与所述输出端子之间切换为连接或切断；以及
电阻元件，其连接在所述输入端子与所述放电路径之间。
8.一种电源系统，其特征在于，具备：
权利要求5所述的二次电池保护集成电路；以及
开关，其设置在所述二次电池保护集成电路的外部，将所述输入端子与所述输出端子之间切换为连接或切断。
9.一种电源系统，其特征在于，具备：
权利要求6所述的二次电池保护集成电路；
第二放电路径，其与所述第二电极连接；以及
开关，其设置其所述二次电池保护集成电路的外部，将所述第二放电路径与所述输入输出端子之间切换为连接或切断。
10.根据权利要求9所述的电源系统，其特征在于，
所述电源系统具备：逆流防止元件，其连接在所述输入输出端子与所述开关之间，防止经由存在于所述二次电池保护集成电路的外部的二极管的电流的流动。
11.一种电池装置，其特征在于，具备：
权利要求1至4、6中的任一项所述的二次电池保护集成电路；
所述二次电池；以及
所述放电控制晶体管。
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