CN1812087A - 电池保护ic芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池保护IC芯片。本发明的目的在于提高锂离子电池保护模块中的充电放控制用FET的温度检测精度。本发明的技术方案中，控制IC芯片(120)除具有放电过电流检测部(VD3)、充电过电流检测部(VD4)外，还具有温度检测部(148)。通过将控制IC芯片(120)重叠地装在充电控制用FET芯片及放电控制用FET芯片的上面，可以将温度检测部(148)配置成与充电控制用FET芯片及放电控制用FET芯片极为靠近，从而可以对充电控制用FET芯片及放电控制用FET芯片的温度进行高精度的检测。

Description

电池保护IC芯片
技术领域
本发明涉及电池保护IC芯片，尤其是涉及作为手机电源使用的锂离子电池在工作时不形成过充电、过放电及过电流的构成电池组保护电路的电池保护IC芯片。
背景技术
手机的电池组大多使用锂离子电池。由于锂离子电池在出现过充电、过放电及过电流时容易出现问题，因而，在容纳锂离子电池的电池组中设置了具有使锂离子电池在工作时不形成过充电、过放电及过电流的电池保护电路的电池保护模块。电池保护电路是具有作为在过充电、过放电及过电流时打开的电子开关发挥作用的FET芯片的结构。电池保护模块具有用合成树脂部封装芯片及引线以的COB(Chip On Board)结构及对封装件进行实装的分立模块结构。另外，电池组用专用的充电器反复充电。
以上背景技术可参见专利文献1-日本特开2004-6524号公报。
在此，在充电过程中过电流由充电器流过锂离子电池时，或者在手机使用时过电流由锂离子电池流向手机时，由于引起事故的危险性高，因而希望在安全方面对此采取多种措施。因此，由于过电流流过时FET芯片发热，因此可考虑检测该FET芯片的温度，当FET芯片的温度上升到规定温度时，则断开FET芯片。在这种情况下，既不提高电池保护模块的制造成本，也不增加新的零部件并可以得到良好的动作精度。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种解决了上述问题的电池保护IC芯片。
本发明的在充电时及放电时具有保护电池功能的电池保护IC芯片，其特征是，其结构为具有检测温度上升到达规定温度的温度检测部，并且，当该温度检测部检测到达到规定温度时则切断充电控制用FET芯片及放电控制用FET芯片。
采用本发明，通过将电池保护IC芯片重叠放置在充电控制用FET及放电控制用FET上，则可使温度检测部配置得与充电控制用FET及放电控制用FET极为接近，从而可高精度地检测充电控制用FET及放电控制用FET的温度。
附图说明
图1是具有本发明的实施例1的电池保护模块的电池保护装置的立体图。
图2是图1的电池保护装置的分解立体图。
图3是透视内部表示本发明的实施例1的电池保护模块的主视图。
图4是放大表示控制IC芯片放置在第一、第二FET-SW芯片上的部分的图。
图5是控制IC芯片的方框电路图。
图6是图5中的温度检测部的电路图。
图7是用于说明图6的温度检测部的动作的图。
图8是具有图1的电池保护装置的电池组的分解立体图。
图9是表示图8的电池组中的电池保护装置的部分的图。
图10是图1的电池保护装置的电路图。
图11是放大表示本发明的实施例2的控制IC芯片模块的立体图。
图12是具有图11的控制IC芯片模块的电池保护模块的立体图。
图13是透视内部表示的图12的电池保护模块的主视图。
符号说明
100电池用保护电路装置，110、110A电池保护模块，111 COB对应的印刷电路基板，120控制IC芯片，121第1FET-SW芯片，122第2FET-SW芯片，123电阻芯片，124电容芯片，127合成树脂部，130锂离子电池保护电路，300控制IC芯片模块，301基板，310合成树脂部
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行说明。
实施例1
图1及图2表示本发明的实施例1的电池保护装置100。图3表示COB形式的电池保护模块110。图8及图9表示电池保护装置100以与锂离子电池201连接的状态组装在电池组200内的状态。Z1为电池组200的内部一侧，Z2为电池组200的表面一侧。X1-X2为电池保护装置100的长度方向，Y1-Y2为宽度方向，Z1-Z2为厚度方向。Z1侧为上面，Z2侧为下面。图10是电池保护装置100的电路图。
如图1及图2所示，电池保护装置100由电池保护模块110、底座印刷电路基板150和连接部件160构成；是将电池保护模块110和连接部件160搭载在底座印刷电路基板150上的结构。图10将该电池保护装置100的电路分开表示为具有电池保护模块110的电路部分、具有底座印刷电路基板150的电路部分和具有连接部件160的电路部分。
若就接线端而言，电池保护装置100具有：电池组负输出接线端103、电池组正输出接线端104、与锂离子电池201连接的电池负接线端101及电池正接线端102。顺着各接线端101～104，经过配线及接线端便可到达电池保护模块110的接线端。对于中途的接线端和电池保护模块110的接线端使用带后附字的相同标号表示。
下面，首先说明电池保护模块110。
如图2及图3所示，电池保护模块110在与作为两面结构的COB对应的印刷电路基板111的Z1侧的面上具有：为电池保护IC芯片的控制IC芯片；第一FET-SW芯片121；第二FET-SW芯片122；电阻芯片123和电容芯片124。
如图4的放大合并所示，第一、第二FET-SW芯片121、122在上表面具有栅极接线端121G、122G和源极接线端121S、122S，在下表面的整个面上具有漏极接线端(未图示)。如相同的图4所示，该第一、第二FET-SW芯片121、122用银糊剂将漏极接线端(未图示)并列配置并安装在电路基板111上的底垫(ダイパツド)122上。控制IC芯片120横跨并列的第一、第二FET-SW芯片121、122并重叠在第一、第二FET-SW芯片121、122上，然后以两面胶带128粘接固定。控制IC芯片120的尺寸小于并列的第一、第二FET-SW芯片121、122的尺寸之和，栅极接线端121G、122G及源极线端121S、122S位于并露出在控制IC芯片120的外侧。另外，金引线126-1、126-2的两端分别连接在控制IC芯片120的上面接线端和第一、第二FET-SW芯片121、122上的栅极接线端121G、122G上并布置在两者之间。另外，第一FET-SW芯片121的源极接线端121S和焊接区113之间分别连接有多根金线126-3。而第二FET-SW芯片122的源极接线端122S与焊接区114之间分别连接布置有多根金线126-4。另外，在控制IC芯片120上表面的其它接线端与焊接区之间分别连接布置有金线126-5。
图3中，127是合成树脂部，在印刷电路基板111的Z1侧的面111Z1上封装有控制IC芯片120、第一FET-SW芯片121、第二FET-SW芯片122、电阻芯片123、电容芯片124。对控制IC芯片120与第一、第二FET-SW芯片121、122重叠的部分，合成树脂部127封装第一、第二FET-SW121、122上的控制IC芯片120及布置的金线126-1～126-5。
上述控制IC芯片120、第一FET-SW芯片121、第二FET-SW芯片122、电阻芯片123、电容芯片124如图10所示的地连接，构成锂离子电池保护电路。
下面，说明控制IC芯片120。
如图10所示，控制IC芯片120的结构具有以下功能：除当充电时发生异常，对锂离子电池201施加了过大电压时，将第一FET-SW芯片121切断的过充电检测功能；当放电时锂离子电池201的电压下降到规定电压以下时，将第二FET-SW芯片122切断的过放电检测功能；当短路大电流流过时，将第一FET-SW芯片121切断的过电流检测功能外，还具有检测温度上升达到规定温度的温度检测功能。
具体的，如图5所示，控制IC芯片120具有：第一逻辑电路141、第二逻辑电路142、过充电检测部VD1、过放电检测部VD2、放电过电流检测部VD3、充电过电流检测部VD4、电平移动电路143、延迟电路144、短路检测电路145、振荡器146、计数器147以及作为本发明重要部分的温度检测部148。另外，控制IC芯片120具有：充电控制接线端(COUT)、放电控制接线端(DOUT)、VDD接线端、VSS接线端、DS接线端及V负接线端(V-)。温度检测部148与第一逻辑电路141及第二逻辑电路142连接。第一逻辑电路141及第二逻辑电路142分别与充电控制接线端(COUT)及放电控制接线端(DOUT)连接。
温度检测部148利用图7(A)所示的二极管D1的负温度特性构成，具体的如图6所示，由逆变器149及连接在该输入侧的电阻元件R1、R2及二极管D1构成。在逆变器上设有阈值SH。阈值SH考虑要检测的温度T1及二极管D1的温度特性而决定。逆变器149与第一逻辑电路141及第二逻辑电路142连接。
在二极管D1的温度低于规定温度T1的情况下，逆变器149的输入侧电压较高，其输出为“L”。第一逻辑电路141、第二逻辑电路142的输出为“H”，充电控制接线端(COUT)和放电控制接线端(DOUT)的电位为“H”。
二极管D1的温度若上升，如图7(A)所示，随着温度的上升，二极管D1的正向电压降低，如图7(B)所示，二极管D1的端电压也变低；若温度超过规定温度T1，则逆变器149输入侧的电压低于阈值SH，如图7(C)所示，逆变器149的输出反转而成为“H”。若逆变器149的输出反转成为“H”，则第一逻辑电路141、第二逻辑电路142的输出则为“L”，充电控制接线端(COUT)及放电控制接线端(DOUT)则为“L”，如后所述，第一、第二FET-SW芯片121、122均断开。
下面，说明电池保护装置100。
如图1所示，上述结构的电池保护模块110将各角部的接线端101-1、102-1、103-1、105-1与对应的接线端101-2、102-2、103-2、105-2进行软钎焊，安装在底座印刷电路基板150的电池保护模块安装部151上。另外，连接部件160粘接在连接部件安装部152上，电池组负极输出接线端103及电池组正极输出接线端104的另一端103a、104a分别与接线端103-3、104-1软钎焊。
在这种电池保护装置100中，如图8所示，接线端101、102分别与带状的接线端板210、211连接。如图9所示，对电池保护装置100而言，其接线端板210、211的前端与锂离子电池201的电极连接，且沿锂离子电池201的一个侧面配置，并与锂离子电池201一起组装在外壳212a、212b内，从而制成电池组200。
下面，说明电池组200的过电流。
如图8所示，电池组200装在便携设备上，通过电池组负输出接线端103及电流组件正输出接线端104与便携设备电连接后使用。若锂离子电池201的电压下降到规定电压以下而形成过放电时，则第二FET-SW芯片122断开。若因短路等有大电流流过而形成过电流时，则第一FET-SW芯片121断开。
另外，如相同的图8所示，电池组200被装在充电器上通过电池组负输出接线端103及电池组正输出接线端104与充电器电连接后充电。充电时若发生异常，对锂离子电池201施加过大电压形成过充电时，则第一FET-SW芯片121断开，以保护锂离子电池201。
另外，图10中，若在接线端101和接线端103之间有大电流流过形成过电流时，还完成以下动作。
充电时进行以下动作。若大电流从接线端103流向接线端101，则第一、第二FET-SW芯片121、122发热。第一、第二FET-SW芯片121、122的热传递给控制IC芯片120，当温度检测部148的温度超过规定温度时，则逆变器149的输入侧电压超过阈值，逆变器149的输出反转而变成“H”，而第一及第二逻辑电路141、142的输出都变为“L”，则充电控制接线端(COUT)及放电控制接线端(DOUT)的电位都变为“L”；于是，第一、第二FET-SW芯片121、122都断开。这样，接线端103和接线端101之间的路径被断开，在保护锂离子电池201的同时，可避免对电池保护装置100进行异常加热。在放电时，大电流从接线端101流向接线端103的情况下，也进行与上述同样的动作，第一、第二FET-SW芯片121、122都断开，在保护便携设备的同时，可避免对电池保护装置100、特别是第一、第二FET-SW芯片121、122进行异常加热。
实施例2
下面，对上述控制IC芯片120、第一FET-SW芯片121、第二FET-SW芯片122予以模块化的实施例进行说明。
图11表示作为电池保护IC芯片模块的控制IC芯片模块300。该控制IC芯片模块300的结构是：在具有接线端302的基板301上并列安装有第一FET-SW芯片121和第二FET-SW芯片122，并使控制IC芯片120跨在并列的第一、第二FET-SW芯片121、122之间并重叠在第一、第二FET-SW芯片121、122上，以两面胶带粘结固定，并通过焊接布置金线126-1～126-5，然后用合成树脂部310对第一、第二FET-SW芯片121、122、控制IC芯片120、金线126-1～126-5进行覆盖予以封装。
该控制IC芯片模块300如图12及图13所示，在COB对应印刷电路基板111A上一起安装有电阻芯片123、电容芯片124，然后用合成树脂部127A封装电阻芯片123和电容芯片124的部分，构成电池保护模块110A。
此外，也可以使用将第一、第二FET-SW芯片121、122并列地做成一体的结构的器件来代替分立的第一FET-SW芯片121、第二FET-SW芯片122。

Claims (4)

1.一种电池保护IC芯片，具有在充电时及放电时保护电池的功能，其特征在于，
具有检测温度上升并达到规定温度的温度检测部，并且当该温度检测部检测出已达到规定温度时，断开充电控制用FET芯片及放电控制用FET芯片。
2.一种电池保护IC芯片模块，其特征在于，
具有充电控制用FET芯片、放电控制用FET芯片及电池保护IC芯片，上述电池保护IC芯片具有在充电时及放电时保护电池的功能，并且具有检测温度上升并达到规定温度的温度检测部，而且当该温度检测部检测出已达到规定温度时，断开上述充电控制用FET芯片及放电控制用FET芯片，
上述充电控制用FET芯片及上述放电控制用FET芯片并列安装在基板上，上述电池保护IC芯片重叠安装在上述充电控制用FET芯片及上述放电控制用FET芯片上，上述充电控制用FET芯片、上述放电控制用FET芯片及电池保护IC芯片用合成树脂部进行封装，并且在上述基板上具有安装用的接线端。
3.一种电池保护模块，其特征在于，
在印刷电路基板上并列配置地安装有电阻芯片、电容芯片及充电控制用FET芯片和放电控制用FET芯片，并且在印刷电路基板上安装有电池保护IC芯片，该电池保护IC芯片横跨上述充电控制用FET芯片及放电控制用FET芯片并重叠在其上面，该电池保护IC芯片具有在充电时及放电时保护电池的功能，并且具有检测温度上升并达到规定温度的温度检测部，而且当该温度检测部检测出已达到规定温度时，断开上述充电控制用FET芯片及放电控制用FET芯片，这些形成电池用保护电路，
用合成树脂部对上述电阻芯片、电容芯片、充电控制用FET芯片、放电控制用FET芯片及电池保护IC芯片进行封装。
4.一种电池保护模块，其特征在于，
在印刷电路基板上安装有电阻芯片及电容芯片的同时，安装如权利要求2所述的电池保护IC芯片模块，这些形成电池用保护电路。
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