CN1960104A

CN1960104A - 电池保护装置及电池保护电路

Info

Publication number: CN1960104A
Application number: CNA2006101219789A
Authority: CN
Inventors: 木村大辅; 寺田幸弘
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: US20070096695A1; JP4415131B2; US7598708B2; CN1960104B; JP2007124867A

Abstract

本发明的电池保护电路具有：负电压端子电压检测电路(115)，其检测负电压端子(T5)的电压比规定电压低；异常检测电路(111、112、113、114)，其检测电池(101)的充放电状态的异常；在通过负电压端子检测电路(115)检测到负电压端子(T5)的电压比规定电压低时，及通过异常检测电路(111、112、113、114)检测到电池(101)的充放电状态异常时，断开连接在电池(101)与负电压端子(T5)间的开关(M2)，其特征在于，具有：延迟时间缩短电路(122)，其在负电压端子(T5)的电压比规定电压低时，通过异常检测电路缩短从检测到电池的充放电状态异常至断开开关(M2)的时间；输出无效化电路(123)，其能够使负电压端子检测电路(115)的输出无效。

Description

电池保护装置及电池保护电路

技术领域

本发明涉及电池保护装置及电池保护电路，尤其涉及具有检测出负电压端子的电压低于了规定电压的负电压端子电压检测电路、检测电池的充放电状态异常的异常检测电路、和在通过负电压端子检测电路检测到负电压端子的电压低于了规定电压时以及通过异常检测电路检测到电池的充放电状态异常时断开电池与负电压端子的连接的开关的电池保护装置及电池保护电路。

背景技术

锂离子电池等二次电池由于过充电、过放电、过电流等异常状态而急剧劣化。因此，通常通过电池保护IC来保护免受过充电、过放电、过电流等。这时，对过充电、过放电、过电流检测进行延迟，不进行无用的异常检测。

但是，在保护动作检查时，由于该延迟时间检查时间也变长。因此，在电池保护IC中，在检测时附加有缩短延迟的功能。在现有的电池保护IC中，设有专用填充物(pad)，通过在检查时提供指示给填充物来启动缩短时间的功能，以达到缩短检测时间的目的。但是，如果设置专用填充物，则芯片面积变大，成本增加。

因此，提出一种电池保护IC，其在将负电压端子的电位作为了在通常动作时不发生的负电位时，使缩短时间的功能启动，这样不用设置专用填充物就可缩短检查时间(例如，参照专利文献1)

【专利文献1】特开2005-12852号公报。

但是，在现有的电池保护IC中，在检查时将负电压端子的电位作为了在通常动作时不发生的负电位时，使缩短时间的功能启动，因此在负电压端子的电位成为了负电位时，不能附加如下检测异常的功能，例如，检测像在正电压端子与负电压端子之间连接了过大充电器那样的异常的功能。

发明内容

鉴于本发明的上述问题，其目的是提供一种不用增加外部端子就可以增加功能的电池保护电路。

本发明提供一种电池保护电路，具有：负电压端子电压检测电路(115)，其检测负电压端子(T5)的电压低于规定电压；以及异常检测电路(111、112、113、114)，其检测电池(101)的充放电状态异常，在通过负电压端子检测电路(115)检测到负电压端子(T5)的电压低于了规定电压时，以及通过异常检测电路(111、112、113、114)检测到电池(101)的充放电状态异常时，断开连接在电池(101)与负电压端子(T5)间的开关(M2)，其特征在于具有：延迟时间缩短电路(122)，其在负电压端子(T5)的电压低于规定电压时，使从异常检测电路检测到电池的充放电状态异常至断开开关(M2)的时间缩短；以及输出无效化电路(123)，其能够使负电压端子检测电路(115)的输出无效。

另外，本发明的特征在于输出无效化电路(123)检查时使负电压端子检测电路(115)的输出无效，检查后使负电压端子检测电路(115)的输出有效。

此外本发明的特征在于输出无效化电路(123)具有连接在负电压端子检测电路(115)的输出与接地之间、并可溶断的保险丝，通过溶断保险丝使负电压端子检测电路(115)的输出有效。

本发明的特征还在于输出无效化电路(123)、负电压端子检测电路(115)、及异常检测电路(111、112、113、114)安装在一个芯片的IC上。

另外，虽然带有上述附图标记，但仅是参考，其并不限定要求专利保护的范围。

根据本发明，电池保护电路具有负电压端子检测电路，其检测负电压端子的电压低于规定电压；异常检测电路，其检测电池的充放电状态异常；以及开关，其在通过负电压端子检测电路检测到负电压端子的电压低于规定电压时、以及通过异常检测电路检测到电池的充放电状态异常时，断开电池与负电压端子间的连接，通过在该电池保护电路中设置有在负电压端子的电压低于规定电压时使从通过异常检测电路检测到电池的充放电状态异常至断开开关的时间缩短的延迟时间缩短电路；以及构成为可使负电压端子检测电路的输出无效的输出无效化电路，由此，可以在由输出无效化电路使负电压端子检测电路的输出无效的状态下使负电压端子的电压低于规定电压，使延迟时间缩短电路动作。因此，可以缩短从通过异常检测电路检测异常至断开开关的时间，从而可以缩短异常检测电路的检查时间。

另外，通过控制负电压端子的电压，可以缩短从异常检测电路检测到异常至断开开关的时间，因此不需要用于进行缩短的端子。因此，可以在IC化的情况下使芯片面积变小。

还可以附加如下的功能：在异常检测电路检测后，利用输出无效化电路使负电压端子检测电路的输出有效，根据负电压端子的电压异常断开开关。

附图说明

图1是本发明一实施例的方框构成图。

图2是本发明一实施例的重要部件的电路构成图。

图3是检查装置200的方框构成图。

图4是检查动作的处理流程图。

100 电池保护IC 101电池 102负载

M1、M2 晶体管 Rs电阻 C1、C2电容

111 过充电检测电路 112过放电检测电路、113过电流检测电路、

114 短路检测电路、115过大充电器检测电路、116振荡电路、

117、118 逻辑电路、119延迟电路、120计数器、

121 电平移动电路、122延迟缩短起动电路、123输出无效化电路

131 比较器

141、142 电流源

200 检查装置

211 探针 212输入输出装置 213处理装置 214存储装置

215 操作部 216显示部

具体实施方式

[整体结构]

图1是本发明一实施例的方框构成图。

在本实施例的电池保护IC100中，检测电池101及负载102的电压、电流等，并通过开关(switching)连接到电池101及负载102间的晶体管M1、M2来保护电池101免受过充电、过放电、过电流等。

电池101是锂离子电池等二次电池，正电极与正电压端子“T+”及保护IC100的端子T1连接，负电极通过晶体管M1、M2的漏极-源极与负电压端子“T-”及电池保护IC100的端子T2连接。电池101与电容C1并联。电容C1吸收电池101的电池电压的变动。

另外，负载102例如是用于给电池101施加充电电压的AC适配器，正电极连接于正电压端子“T+”，负电极连接于负电压端子“T-”。负载102与电容C2并联。电容C2吸收施加在负载102上的电压的变动。

晶体管M1、M2由n通道MOS晶体管构成，源极-漏极串联连接在电池101的负电极和负电压端子T-之间。此外，晶体管M1的栅极连接到电池保护IC100的端子T3。晶体管M2的栅极连接到电池保护IC100的端子T4。电阻Rs连接在负电压端子T-和电池保护IC100的端子T5之间。

[电池保护IC100]

电池保护IC100由过充电检测电路111、过放电检测电路112、过电流检测电路113、短路检测电路114、过大充电器检测电路115、振荡电路116、逻辑电路117、118、延迟电路119、计数器120、电平移动电路121、延迟缩短起动电路122、输出无效化电路123构成。

过充电检测电路111连接于端子T1，对电池101的正电极电压进行监视，一旦电池101的正电极的电压比预设的过充电电压电平大时，则判断为电池101处于过充电状态，使输出电平为高电平。将过充电检测电路111的输出供给到振荡电路116和逻辑电路117。

过放电检测电路112连接于端子T1，对电池101的正电极的电压进行监视，一旦电池101的正电极的电压比预设的过充电电压电平小时，则判断为电池101处于过放电状态，使输出电平为高电平。将过放电检测电路112的输出供给到振荡电路116和逻辑电路118。

过电流检测电路113连接于端子T5，监视端子T5的电压，如果端子T5的电压比预设的过电流电压电平大时，则判断为电池101处于过电流状态，使输出电平为高电平。将过电流检测电路113的输出供给到振荡电路116和逻辑电路118。

短路检测电路114连接于端子T5，监视端子T5的电压，如果端子T5的电压比预设的短路电压电平大时，则判断端子“T+”与端子“T-”处于短路状态，使输出电平为高电平。将短路检测电路114的输出经延迟电路119供给到逻辑电路118。延迟电路119延迟短路检测电路114的输出并供给到逻辑电路118。

过大充电器检测电路115监视端子T5的电压，一旦端子T5的电压比预设的过大充电检测电压电平小时，则判断为在端子“T+”与端子“T-”之间作为负载102连接过大充电器，使输出电平为高电平。过大充电器检测电路115的输出供给逻辑电路117。

振荡电路116在过充电检测电路111、过放电检测电路112、过电流检测电路113的输出变为高电平时输出脉冲。这时，振荡电路116由VCO等构成，在延迟缩短起动电路122的输出是低电平时产生预先设定的规定频率脉冲，当延迟缩短起动电路122的输出变为高电平时振荡频率变高。在振荡电路116中产生的脉冲提供给计数器120。

计数器120对由振荡电路116所提供的脉冲进行计数，在计数值达到预定的规定计数值时使输出电平为高电平。延迟电路119的输出为延迟了过充电检测电路111、过放电检测电路112、过电流检测电路113的输出的输出。这时，在延迟缩短起动电路122的输出是高电平时，因为由振荡电路116提供给计数器120的脉冲频率变得比在延迟缩短起动电路122的输出是低电平时的频率高所以可以缩短延迟时间。将计数器120的输出提供给逻辑电路117、118。

逻辑电路117，在过充电检测电路111的输出为高电平，并且计数器120的输出为高电平时，或者过大充电器检测电路115的输出为高电平时，使输出为低电平。把逻辑电路117的输出提供给电平移动电路121。电平移动电路121对逻辑电路117的输出进行电平移动，通过晶体管M11的栅极以及端子T4提供给晶体管M2的栅极。

逻辑电路117的输出在过充电检测时及过大充电器检测时为低电平。当逻辑电路117的输出变为低电平时，断开晶体管M2、M11，将电池101从负载102切断，从而保护电池101。

逻辑电路118，在过放电检测电路112的输出或过电流检测电路113的输出是高电平，并且计数器114的输出是高电平时，或者延迟电路121的输出是高电平时，使输出为低电平。把逻辑电路118的输出通过晶体管M12的栅极以及端子T3提供给晶体管M1的栅极。

逻辑电路118的输出在过放电检测时、过电流检测时及短路检测时变为低电平。通过逻辑电路118的输出为低电平来关断晶体管M1、M12，将电池101从负载102切断，从而保护电池101。

输出无效化电路123由保险丝构成，该保险丝为通过激光微调等为容易溶断的构造，输出无效化电路123连接在过大充电器检测电路115的输出与逻辑电路117的连接点、和接地电位之间，在非切断状态下，过大充电器检测电路115的输出与逻辑电路117的连接点的电位保持在接地电平，在切断状态下将过大充电器检测电路115的输出提供给逻辑电路117。

[主要部件构成]

图2表示本发明一实施例的主要部分的电路构成图。

过大充电器检测电路115由电阻R21、R22及比较器131构成。电阻R21、R22分割恒定电压Vcc，生成用于检测过大充电器的基准电压。把用电阻R21、R22所生成的基准电压提供给比较器131的同相输入端。比较器131的反相输入端与端子T5连接。

比较器131在端子T5的电压比基准电压大时使输出成为低电平，在正电压端子“T+”与负电压端子“T-”间作为负载102连接过大充电器，当端子T5的电压比基准电压小时，使输出为高电平。把比较器131的输出提供给逻辑电路117。输出无效化电路123连接在过大充电器检测电路115的输出与逻辑电路117的连接点、和接地之间，输出无效化电路123由保险丝构成，是通过激光微调为可容易溶断的构造。

延迟缩短起动电路122由恒压电路构成，所述恒压电路包括电流源141、142、齐纳(zener)二极管Dz、晶体管M21，延迟缩短起动电路122连接在恒定电压Vcc与端子T5之间。当端子T5的电位下降，恒定电压Vcc与端子T5之间的电位差比规定电压大时，延迟缩短起动电路122起动，并使输出为高电平。延迟缩短起动电路122的输出提供给振荡电路116。

电池保护IC 100在晶片(wafer)状态下把端子T1～T5连接到检查装置，并检查电路的动作。

[检查装置200]

图3示出检查装置200的方框构成图。

检查装置200由探针211、输入输出装置212、处理装置213、存储装置214、操作部215、显示部216等构成。

探针211接触到电池保护IC 100的端子T1～T5。探针211与输入输出装置212连接。输入输出装置212根据来自处理装置213的控制信号对探针211施加电压，并且检测探针211的电压。处理装置213是计算机系统，根据存储在存储装置214中的程序进行检查处理。处理装置213根据来自操作部215的指示控制输入输出装置212，将电池保护IC 100的端子T1、T2、T5设为希望的电位，通过由探针211检测端子T3、T4的电位，来检测电池保护IC 100是否正常地动作。在处理装置213的检查结果与用于确定晶片上的电池保护IC 100的ID一起存储在存储装置214中，并显示在显示装置216上。

[检查动作]

图4示出检查动作的处理流程图。

处理装置213在步骤S1-1中使探针211下降，并使探针211接触到电池保护IC 100的端子T1～T5。

接下来，处理装置213在步骤S1-2中使端子T5的电位下降至负电位的规定电平。由此延迟缩短起动电路122起动，振荡电路116的振荡脉冲频率变高，过充电检测、过放电检测、过电流检测的延迟时间被缩短。另外，这时由于处于连接着构成输出无效化电路123的保险丝的状态，所以过大充电器检测电路115的输出被固定在低电平，被无效化。由此，即使端子T5的电位下降到负电位，由于过大充电器检测电路115的输出，端子T4也不会成为高电平。

接下来，处理装置213在步骤S1-3中改变端子T1的电位，测量端子T3、T4的电位。处理装置213在步骤S1-4中根据测定结果判定电池保护IC100是否正常。例如，如果使端子T1的电位为比过充电电压电平大时端子T4的电位成为高电平，并且使端子T1的电位为比过放电电压电平小时端子T3的电位成为高电平，则可以判断为电池保护IC 100是正常。

处理装置213，在步骤S1-4中判断为是正常动作的情况下，在步骤S1-5中判定为电池保护IC 100为正常，在步骤S1-7中存储于存储装置214中，并且在显示部216上显示判定结果。

另外，处理装置213，在步骤S1-4中判断为异常动作的情况下，在步骤S1-6中判定为电池保护IC 100是正常，在步骤S1-7中存储于存储装置214中，并且在显示部216上显示判定结果。

通过如上所述，可以检查电池保护IC 100的动作。这时，由于过充电、过放电、过电流检测时的延迟时间被缩短，所以能够高速进行检查。

另外，检查后，在激光微调时溶断构成输出无效化电路123的保险丝。通过利用激光微调来熔断构成输出无效化电路123的保险丝，可以将过大充电器检测电路115的输出从接地切断，所以，在检测到过大充电器的情况下，作为过大充电器检测电路115的输出向逻辑电路117供给高电平输出。由此，过大充电器检测电路115的输出变得有效。因此，过大充电器检测功能变得有效。

另外，在通常动作时，除过大充电器检测时以外，端子T5不会成为负电位，由此，延迟缩短起动电路122的输出可以维持在低电平，而使过充电、过放电、过电流检测延迟，在保持滞后(hysteresis)特性的状态下进行检测。

另外，这时延迟缩短起动电路122虽然在过大充电器检测时工作，但是由于逻辑电路117在过大充电器检测时不用根据计数器120的输出就可使端子T4成为高电平，所以在功能上没有任何影响。

[效果]

利用本实施例，可以在通过输出无效化电路123使过大充电器检测电路115的输出无效化的状态下，使延迟缩短起动电路122动作。因此，可以在缩短了延迟时间的状态下进行过充电、过放电、过电流的检查。因此，可以缩短检查时间。

另外，可以通过控制负电压端子的电压，来缩短从异常检测电路检测到异常至开关断开的时间，所以不需要用于进行缩短的端子。因此，在IC化的情况下可以使面积缩小。

还可以附加如下的功能：在异常检测电路检测后，利用输出无效化电路使负电压端子检测电路的输出有效，由此根据负电压端子的电压异常断开开关。

Claims

1.一种电池保护电路，具有检测负电压端子的电压低于规定电压的负电压端子电压检测电路、以及检测电池充放电状态的异常的异常检测电路，在由所述负电压端子检测电路检测到负电压端子的电压低于了规定电压时、以及由所述异常检测电路检测到电池的充放电状态异常时，断开连接在所述电池与所述负电压端子间的开关，其特征在于，具有：

延迟时间缩短电路，其在所述负电压端子的电压低于规定电压时，缩短从所述异常检测电路检测到所述电池的充放电状态异常至断开所述开关的时间；和

输出无效化电路，其能够使所述负电压端子检测电路的输出无效。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，

所述输出无效化电路，在检查时使所述负电压端子检测电路的输出无效，在检查后使所述负电压端子检测电路的输出有效。

3.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，

所述输出无效化电路具有连接在所述负电压端子检测电路的输出与接地之间、可溶断的保险丝，

通过溶断所述保险丝，使所述负电压端子检测电路的输出有效。

4.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，

所述负电压端子检测电路和所述异常检测电路以及所述输出无效化电路，安装在一个芯片IC上。