JP2001136665A - 充放電保護回路および該充放電保護回路を有するバッテリーパック - Google Patents
充放電保護回路および該充放電保護回路を有するバッテリーパックInfo
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- Protection Of Static Devices (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 長時間異常充電器が接続され続けても内部回
路の電圧値（過電流検出電圧または短絡検出電圧値）が
変動しない小型で高耐圧の充放電保護回路およびバッテ
リーパックを提供すること。 【解決手段】 ２次電池（１２）の過充電を検出する過
充電検出回路（２２）と、２次電池（１２）の過放電を
検出する過放電検出回路（２７）と、２次電池（１２）
の過電流を検出する過電流検出回路（２５）の他に、異
常充電器を検出する異常充電器検出回路（２８）を有
し、接続された充電器（１４）が異常充電器であると検
知された場合に、該充電器からの電圧が過電流検出回路
（２５）または短絡検出回路（２４）に直接印加される
のを防止する手段（トランジスタＱ３，Ｑ４）を備えて
いる。また、２次電池の電圧が印加される回路素子を低
耐圧構造、充電器の電圧が印加される回路素子を高耐圧
構造で構成している。
路の電圧値（過電流検出電圧または短絡検出電圧値）が
変動しない小型で高耐圧の充放電保護回路およびバッテ
リーパックを提供すること。 【解決手段】 ２次電池（１２）の過充電を検出する過
充電検出回路（２２）と、２次電池（１２）の過放電を
検出する過放電検出回路（２７）と、２次電池（１２）
の過電流を検出する過電流検出回路（２５）の他に、異
常充電器を検出する異常充電器検出回路（２８）を有
し、接続された充電器（１４）が異常充電器であると検
知された場合に、該充電器からの電圧が過電流検出回路
（２５）または短絡検出回路（２４）に直接印加される
のを防止する手段（トランジスタＱ３，Ｑ４）を備えて
いる。また、２次電池の電圧が印加される回路素子を低
耐圧構造、充電器の電圧が印加される回路素子を高耐圧
構造で構成している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種携帯機器に使
用される２次電池の充放電保護回路技術に係り、特に、
充電制御時の２次電池の過充電状態、負荷電流を供給す
る放電制御時の２次電池の過放電状態、または放電制御
時の２次電池の過電流状態を検出して２次電池を過充電
状態、過放電状態または過電流状態から保護する充放電
保護回路において、異常充電器を接続した場合でも過電
流検出電圧値や短絡検出電圧値が変動しないようにした
充放電保護回路およびバッテリーパックに関する。
用される２次電池の充放電保護回路技術に係り、特に、
充電制御時の２次電池の過充電状態、負荷電流を供給す
る放電制御時の２次電池の過放電状態、または放電制御
時の２次電池の過電流状態を検出して２次電池を過充電
状態、過放電状態または過電流状態から保護する充放電
保護回路において、異常充電器を接続した場合でも過電
流検出電圧値や短絡検出電圧値が変動しないようにした
充放電保護回路およびバッテリーパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯型の電子機器が普及してきて
おり、このような各種携帯型電子機器の電源は２次電池
によって供給される。使用されて電圧が低下した２次電
池は、充電されて繰り返し使用される。このような２次
電池の過充電、過放電、過電流を検出する保護回路とし
ては、例えば、特開平１１−１０３５２８号公報に開示
されたものがある。この公開公報に記載されたもので
は、電池電圧が印加される端子を低耐圧構造にし、半導
体装置の一部である充電器が印加される端子のみを高耐
圧構造にすることによって、保護回路全体を高耐圧構造
にしている。
おり、このような各種携帯型電子機器の電源は２次電池
によって供給される。使用されて電圧が低下した２次電
池は、充電されて繰り返し使用される。このような２次
電池の過充電、過放電、過電流を検出する保護回路とし
ては、例えば、特開平１１−１０３５２８号公報に開示
されたものがある。この公開公報に記載されたもので
は、電池電圧が印加される端子を低耐圧構造にし、半導
体装置の一部である充電器が印加される端子のみを高耐
圧構造にすることによって、保護回路全体を高耐圧構造
にしている。
【０００３】図３は、上記公開公報に開示された充放電
保護回路を用いたバッテリーパックの構成を説明するた
めの機能ブロック図である。同図に示すように、上記従
来のバッテリーパック１１０は、２次電池１１２、放電
用ＦＥＴスイッチＱ１０１、充電用ＦＥＴスイッチＱ１
０２、過充電検出時の遅延時間を設定するコンデンサＣ
１０１、充放電保護回路１２０とで構成されている。図
３はバッテリーパック１１０に充電器１１４が接続され
た場合を示しているが、バッテリーパック１１０を通常
に動作させる場合、充電器１１４の位置には負荷（携帯
機器本体）が接続される。
保護回路を用いたバッテリーパックの構成を説明するた
めの機能ブロック図である。同図に示すように、上記従
来のバッテリーパック１１０は、２次電池１１２、放電
用ＦＥＴスイッチＱ１０１、充電用ＦＥＴスイッチＱ１
０２、過充電検出時の遅延時間を設定するコンデンサＣ
１０１、充放電保護回路１２０とで構成されている。図
３はバッテリーパック１１０に充電器１１４が接続され
た場合を示しているが、バッテリーパック１１０を通常
に動作させる場合、充電器１１４の位置には負荷（携帯
機器本体）が接続される。
【０００４】充電保護回路１２０はＶDD端子、ＶSS端
子、ＣT端子、Ｄout端子、Ｃout端子、Ｖ-端子の６つの
端子を有する。ＶDD端子とＶSS端子の間の電圧は２次電
池１１２の電圧に等しい。ＶDD端子とＶ-端子の間の電
圧は充電器１１４の電圧に等しい。充電器１１４として
高電圧のものを用いた場合、２次電池１１２と充電器１
１４の高電圧側は共通（ＶDD端子）であるため、Ｖ-端
子の電位はＶSS端子の電位より低くなる。
子、ＣT端子、Ｄout端子、Ｃout端子、Ｖ-端子の６つの
端子を有する。ＶDD端子とＶSS端子の間の電圧は２次電
池１１２の電圧に等しい。ＶDD端子とＶ-端子の間の電
圧は充電器１１４の電圧に等しい。充電器１１４として
高電圧のものを用いた場合、２次電池１１２と充電器１
１４の高電圧側は共通（ＶDD端子）であるため、Ｖ-端
子の電位はＶSS端子の電位より低くなる。
【０００５】２次電池１１２がリチウムイオン電池の場
合、２次電池の電圧として例えば４.２５Ｖや４.３５Ｖ
以上の電圧が検出された場合に過充電と判断される。充
電保護回路１２０が過充電を検出してＦＥＴスイッチＱ
１０２をＯＦＦさせれば充電器１１４からの充電電流は
流れないので２次電池１１２の電圧（ＶDD−ＶSS電圧）
は定常的に高電圧（例えば２８Ｖ）になることはない。
よってＶSS端子およびそこに接続される回路要素に高電
圧が加わることはない。同様のことがＣT端子について
も言える。また過充電が生じている場合でも、ＦＥＴス
イッチＱ１０１はＦＥＴスイッチＱ１０２によってＶ-
端子の電位からは切り離されている。よってＤout端子
およびそこに接続される回路要素に高電圧が加わること
はない。
合、２次電池の電圧として例えば４.２５Ｖや４.３５Ｖ
以上の電圧が検出された場合に過充電と判断される。充
電保護回路１２０が過充電を検出してＦＥＴスイッチＱ
１０２をＯＦＦさせれば充電器１１４からの充電電流は
流れないので２次電池１１２の電圧（ＶDD−ＶSS電圧）
は定常的に高電圧（例えば２８Ｖ）になることはない。
よってＶSS端子およびそこに接続される回路要素に高電
圧が加わることはない。同様のことがＣT端子について
も言える。また過充電が生じている場合でも、ＦＥＴス
イッチＱ１０１はＦＥＴスイッチＱ１０２によってＶ-
端子の電位からは切り離されている。よってＤout端子
およびそこに接続される回路要素に高電圧が加わること
はない。
【０００６】例えば、２８Ｖの充電器１１４が接続され
ＦＥＴスイッチＱ１０２がＯＦＦの状態の時、２次電池
１１２に接続されたＶDD端子における電位を基準として
考えると、ＶSS端子、ＣT端子およびＤout端子には２次
電池１１２の電圧しかかからないが、Ｃout端子とＶ-端
子には充電器の電圧がそのままかかる。より具体的に
は、過充電を避けるためにはＦＥＴスイッチＱ１０２を
ＯＦＦにする必要があるが、ＦＥＴスイッチＱ１０２
は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴであるためこれをＯＦＦす
るためにはゲートレベル（Ｃout端子の電圧）をソース
レベル（Ｖ-端子の電圧）に対して０にする必要があ
る。Ｃout端子はＣＭＯＳ（例えば、図４に示すＱ１０
９およびＱ１１０）の出力に接続されている。ＣＭＯＳ
の出力をＦＥＴスイッチＱ１０２をＯＦＦするのに十分
な電圧にするためには、ＣＭＯＳのソースレベルとして
Ｖ-端子の電圧を取り入れる必要がある。
ＦＥＴスイッチＱ１０２がＯＦＦの状態の時、２次電池
１１２に接続されたＶDD端子における電位を基準として
考えると、ＶSS端子、ＣT端子およびＤout端子には２次
電池１１２の電圧しかかからないが、Ｃout端子とＶ-端
子には充電器の電圧がそのままかかる。より具体的に
は、過充電を避けるためにはＦＥＴスイッチＱ１０２を
ＯＦＦにする必要があるが、ＦＥＴスイッチＱ１０２
は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴであるためこれをＯＦＦす
るためにはゲートレベル（Ｃout端子の電圧）をソース
レベル（Ｖ-端子の電圧）に対して０にする必要があ
る。Ｃout端子はＣＭＯＳ（例えば、図４に示すＱ１０
９およびＱ１１０）の出力に接続されている。ＣＭＯＳ
の出力をＦＥＴスイッチＱ１０２をＯＦＦするのに十分
な電圧にするためには、ＣＭＯＳのソースレベルとして
Ｖ-端子の電圧を取り入れる必要がある。
【０００７】このように、高耐圧構造が必要なのは、Ｃ
out端子とＶ-端子に接続される素子のみであり、バッテ
リーパック１１０の他の部分における素子は低耐圧構造
でよい。図３は短絡検出回路１２４および過電流検出回
路１２５がＶ-端子に接続されていることを示している
が、短絡検出回路１２４および過電流検出回路１２５を
構成する回路要素は、例えばコンパレータの入力（ゲー
ト入力）としてＶ-端子の電圧を取り入れているだけで
ある。Ｃout端子に接続されるＣＭＯＳ（例えば、図４
に示すＱ１０９およびＱ１１０）のようにソースレベル
としてＶ-端子の電圧を取り入れるわけではないので、
短絡検出回路１２４および過電流検出回路１２５の回路
要素は高耐圧構造とする必要はない。
out端子とＶ-端子に接続される素子のみであり、バッテ
リーパック１１０の他の部分における素子は低耐圧構造
でよい。図３は短絡検出回路１２４および過電流検出回
路１２５がＶ-端子に接続されていることを示している
が、短絡検出回路１２４および過電流検出回路１２５を
構成する回路要素は、例えばコンパレータの入力（ゲー
ト入力）としてＶ-端子の電圧を取り入れているだけで
ある。Ｃout端子に接続されるＣＭＯＳ（例えば、図４
に示すＱ１０９およびＱ１１０）のようにソースレベル
としてＶ-端子の電圧を取り入れるわけではないので、
短絡検出回路１２４および過電流検出回路１２５の回路
要素は高耐圧構造とする必要はない。
【０００８】次に、上記従来例の充放電保護回路１２０
の構成および動作を、図３および図４を用いて説明す
る。充放電保護回路１２０は２次電池１１２を過充電状
態、過放電状態、または過電流状態から保護する機能を
有している。
の構成および動作を、図３および図４を用いて説明す
る。充放電保護回路１２０は２次電池１１２を過充電状
態、過放電状態、または過電流状態から保護する機能を
有している。
【０００９】図３において、充放電保護回路１２０は、
過充電検出回路１２２、ＶSSレベルをＶ-レベルにシフ
トするレベルシフト回路１２３、過放電検出回路１２
７、過電流検出回路１２５、過放電、過電流の検出時の
遅延時間を設定する遅延回路１２６、短絡検出回路１２
４とを同一基板上に構成したものである。ここでは、過
放電検出回路１２７、過電流検出回路１２５、遅延回路
１２６、短絡検出回路１２４の動作については当業者に
とってよく知られているので詳細な説明は省略する。必
要ならば、特開平６−１０４０１５号公報、特開平１０
−４６３７号公報などを参照されたい。
過充電検出回路１２２、ＶSSレベルをＶ-レベルにシフ
トするレベルシフト回路１２３、過放電検出回路１２
７、過電流検出回路１２５、過放電、過電流の検出時の
遅延時間を設定する遅延回路１２６、短絡検出回路１２
４とを同一基板上に構成したものである。ここでは、過
放電検出回路１２７、過電流検出回路１２５、遅延回路
１２６、短絡検出回路１２４の動作については当業者に
とってよく知られているので詳細な説明は省略する。必
要ならば、特開平６−１０４０１５号公報、特開平１０
−４６３７号公報などを参照されたい。
【００１０】過充電検出回路１２２は２次電池の過充電
を検出するとＬＯＷレベルの過充電検出信号１２２ａを
レベルシフト回路１２３に供給する。レベルシフト回路
１２３は過充電検出回路１２２からの過充電検出信号１
２２ａに基づいて、充電制御信号１２３ａをＣout端子
に供給し、それによって充電用のトランジスタＱ１０２
をＯＦＦする。これにより２次電池１１２の過充電を防
いでいる。
を検出するとＬＯＷレベルの過充電検出信号１２２ａを
レベルシフト回路１２３に供給する。レベルシフト回路
１２３は過充電検出回路１２２からの過充電検出信号１
２２ａに基づいて、充電制御信号１２３ａをＣout端子
に供給し、それによって充電用のトランジスタＱ１０２
をＯＦＦする。これにより２次電池１１２の過充電を防
いでいる。
【００１１】図４は、充放電保護回路１２０の要部を示
す回路図であり、特に高耐圧ＭＯＳトランジスタを用い
て構成されるレベルシフト回路１２３の詳細を示してい
る。レベルシフト回路１２３は、ＶDD端子に接続された
エンハンスメント型のｐチャネルトランジスタＱ１０３
とＶ-端子に接続され飽和結線されて定電流源として働
くデプレション型のｎチャネルトランジスタＱ１０４と
が直列に接続された回路の後段に所定数のインバータ回
路（Ｑ１０５，Ｑ１０６）、（Ｑ１０７，Ｑ１０８）、
（Ｑ１０９，Ｑ１１０）を縦続接続している。
す回路図であり、特に高耐圧ＭＯＳトランジスタを用い
て構成されるレベルシフト回路１２３の詳細を示してい
る。レベルシフト回路１２３は、ＶDD端子に接続された
エンハンスメント型のｐチャネルトランジスタＱ１０３
とＶ-端子に接続され飽和結線されて定電流源として働
くデプレション型のｎチャネルトランジスタＱ１０４と
が直列に接続された回路の後段に所定数のインバータ回
路（Ｑ１０５，Ｑ１０６）、（Ｑ１０７，Ｑ１０８）、
（Ｑ１０９，Ｑ１１０）を縦続接続している。
【００１２】レベルシフト回路１２３の後段には、ｐチ
ャネルトランジスタＱ１１１、ｎチャネルトランジスタ
Ｑ１１２およびｎチャネルトランジスタＱ１１３が設け
られている。トランジスタＱ１１１のゲートには過放電
検出信号１２７ａが入力されている。過放電検出信号１
２７ａが放電不可能を示すＬＯＷレベルになると、トラ
ンジスタＱ１１１はＯＮし、Ｖ-端子の電位をＶDD端子
の電位までプルアップする。これにより、過放電が生じ
て負荷への電流供給が停止され、かつＶDD端子とＶ-端
子の間がオープン状態になった場合でも回路が不安定に
なるのを防いでいる。
ャネルトランジスタＱ１１１、ｎチャネルトランジスタ
Ｑ１１２およびｎチャネルトランジスタＱ１１３が設け
られている。トランジスタＱ１１１のゲートには過放電
検出信号１２７ａが入力されている。過放電検出信号１
２７ａが放電不可能を示すＬＯＷレベルになると、トラ
ンジスタＱ１１１はＯＮし、Ｖ-端子の電位をＶDD端子
の電位までプルアップする。これにより、過放電が生じ
て負荷への電流供給が停止され、かつＶDD端子とＶ-端
子の間がオープン状態になった場合でも回路が不安定に
なるのを防いでいる。
【００１３】同様に、トランジスタＱ１１２のゲートに
は過充電検出信号１２２ａが入力され、トランジスタＱ
１１３のゲートには過放電検出信号１２７ａが入力され
ている。過充電検出信号１２２ａが充電可能を示すＨＩ
ＧＨレベルの時に（すなわち過充電状態でない時に）ト
ランジスタＱ１１２はＯＮしている。またトランジスタ
Ｑ１１３は過放電でない時にＯＮしている。従ってトラ
ンジスタＱ１１２とトランジスタＱ１１３は過充電でも
過放電でもない時にＯＮしており、その時にＶ-はＶSS
にプルダウンされる。すなわちトランジスタＱ１１２お
よびＱ１１３は、過電流を検出した後、つまりバッテリ
ーパックのプラス端子とマイナス端子がショートされた
後に、ショート状態が開放されてプラス端子とマイナス
端子がオープンになった時にＶ-をＶSSレベルに下げる
プルダウン抵抗の役割を果たしている。過充電状態の時
はトランジスタＱ１１２がＯＦＦし、トランジスタＱ１
１３には高電圧がかからないため、トランジスタＱ１１
３を高耐圧構造にする必要はない。
は過充電検出信号１２２ａが入力され、トランジスタＱ
１１３のゲートには過放電検出信号１２７ａが入力され
ている。過充電検出信号１２２ａが充電可能を示すＨＩ
ＧＨレベルの時に（すなわち過充電状態でない時に）ト
ランジスタＱ１１２はＯＮしている。またトランジスタ
Ｑ１１３は過放電でない時にＯＮしている。従ってトラ
ンジスタＱ１１２とトランジスタＱ１１３は過充電でも
過放電でもない時にＯＮしており、その時にＶ-はＶSS
にプルダウンされる。すなわちトランジスタＱ１１２お
よびＱ１１３は、過電流を検出した後、つまりバッテリ
ーパックのプラス端子とマイナス端子がショートされた
後に、ショート状態が開放されてプラス端子とマイナス
端子がオープンになった時にＶ-をＶSSレベルに下げる
プルダウン抵抗の役割を果たしている。過充電状態の時
はトランジスタＱ１１２がＯＦＦし、トランジスタＱ１
１３には高電圧がかからないため、トランジスタＱ１１
３を高耐圧構造にする必要はない。
【００１４】過充電検出信号１２２ａが充電可能である
ことを示すＨＩＧＨレベルにある場合、トランジスタＱ
１０３はＯＦＦになり、トランジスタＱ１０４は定電流
源として働くため、トランジスタＱ１０３およびＱ１０
４のドレインの電圧は“Ｌ”レベル（Ｖ-レベル）にな
り、“Ｌ”レベルがトランジスタＱ１０５およびＱ１０
６からなるインバータに入力される。トランジスタＱ１
０５がＯＮしトランジスタＱ１０６がＯＦＦするから、
トランジスタＱ１０５およびＱ１０６のドレインの電圧
は“Ｈ”レベル（ＶDDレベル）になり、“Ｈ”レベルが
トランジスタＱ１０７およびＱ１０８からなるインバー
タに入力される。トランジスタＱ１０７がＯＦＦしトラ
ンジスタＱ１０８がＯＮするからトランジスタＱ１０７
およびＱ１０８のドレイン電圧は“Ｌ”レベルになり、
“Ｌ”レベルがトランジスタＱ１０９およびＱ１０から
なるインバータに入力される。トランジスタＱ９がＯＮ
しトランジスタＱ１１０がＯＦＦするから、トランジス
タＱ１０９およびＱ１１０のドレインの電圧、すなわち
Ｃout端子の電圧は“Ｈ"レベルになる。結果としてＦＥ
ＴスイッチＱ１０２はＯＮになり充電が行われる。
ことを示すＨＩＧＨレベルにある場合、トランジスタＱ
１０３はＯＦＦになり、トランジスタＱ１０４は定電流
源として働くため、トランジスタＱ１０３およびＱ１０
４のドレインの電圧は“Ｌ”レベル（Ｖ-レベル）にな
り、“Ｌ”レベルがトランジスタＱ１０５およびＱ１０
６からなるインバータに入力される。トランジスタＱ１
０５がＯＮしトランジスタＱ１０６がＯＦＦするから、
トランジスタＱ１０５およびＱ１０６のドレインの電圧
は“Ｈ”レベル（ＶDDレベル）になり、“Ｈ”レベルが
トランジスタＱ１０７およびＱ１０８からなるインバー
タに入力される。トランジスタＱ１０７がＯＦＦしトラ
ンジスタＱ１０８がＯＮするからトランジスタＱ１０７
およびＱ１０８のドレイン電圧は“Ｌ”レベルになり、
“Ｌ”レベルがトランジスタＱ１０９およびＱ１０から
なるインバータに入力される。トランジスタＱ９がＯＮ
しトランジスタＱ１１０がＯＦＦするから、トランジス
タＱ１０９およびＱ１１０のドレインの電圧、すなわち
Ｃout端子の電圧は“Ｈ"レベルになる。結果としてＦＥ
ＴスイッチＱ１０２はＯＮになり充電が行われる。
【００１５】過充電検出信号１２２ａが充電不可能であ
ることを示すＬＯＷレベルにある場合、上記と逆の動作
によりＣout端子にはＶ-端子の電圧（“Ｌ”レベル）が
かかり、結果としてＦＥＴスイッチＱ１０２はＯＦＦに
なり充電が停止する。回路図から明らかなように、上記
トランジスタＱ１０３〜Ｑ１１２ではソース側またはド
レイン側にＶ-端子の電圧がかかるため、これらのトラ
ンジスタＱ１０３〜Ｑ１１２だけを高耐圧構造にし、他
の素子は低耐圧構造にしている。なお、ダイオードＤ１
〜Ｄ３は、充放電保護回路１２０を静電気から保護する
ための素子であり、これらのダイオードも高耐圧構造に
するのが好ましい。
ることを示すＬＯＷレベルにある場合、上記と逆の動作
によりＣout端子にはＶ-端子の電圧（“Ｌ”レベル）が
かかり、結果としてＦＥＴスイッチＱ１０２はＯＦＦに
なり充電が停止する。回路図から明らかなように、上記
トランジスタＱ１０３〜Ｑ１１２ではソース側またはド
レイン側にＶ-端子の電圧がかかるため、これらのトラ
ンジスタＱ１０３〜Ｑ１１２だけを高耐圧構造にし、他
の素子は低耐圧構造にしている。なお、ダイオードＤ１
〜Ｄ３は、充放電保護回路１２０を静電気から保護する
ための素子であり、これらのダイオードも高耐圧構造に
するのが好ましい。
【００１６】上記従来例では、図３のバッテリーパック
１１０を構成する素子のうち、Ｃou t端子とＶ-端子に直
接接続される素子（トランジスタＱ１０３〜Ｑ１１２）
を、“双方向ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣal Ｏxidation of Ｓi
licon）オフセット構造”と呼ばれる高耐圧のＭＯＳト
ランジスタ構造としている。すなわち、図７に示すよう
に、基板（３０）の上に、素子分離の酸化膜（３１）
と、ソースの耐圧を上げるためのオフセット用酸化膜
（３２）と、ドレインの耐圧を上げるためのオフセット
用酸化膜（３３）を成長させ、ポリシリコンゲート（３
４）を該２つのオフセット用酸化膜（３２，３３）にか
かるように形成し、ソース（３５）とドレイン（３６）
を形成する。さらに中間膜（３７）、ソースのアルミ電
極（３８）、ドレインのアルミ電極（３９）を形成す
る。通常のＬＯＣＯＳオフセット構造の場合はドレイン
端にのみオフセット用酸化膜を設けるが、上記従来例に
おいては、充電器の逆接続などによりドレイン電位とソ
ース電位が逆転する場合があるので、ドレイン端とソー
ス端の両方にオフセット用酸化膜を設けた双方向ＬＯＣ
ＯＳオフセット構造のＭＯＳトランジスタとしている。
１１０を構成する素子のうち、Ｃou t端子とＶ-端子に直
接接続される素子（トランジスタＱ１０３〜Ｑ１１２）
を、“双方向ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣal Ｏxidation of Ｓi
licon）オフセット構造”と呼ばれる高耐圧のＭＯＳト
ランジスタ構造としている。すなわち、図７に示すよう
に、基板（３０）の上に、素子分離の酸化膜（３１）
と、ソースの耐圧を上げるためのオフセット用酸化膜
（３２）と、ドレインの耐圧を上げるためのオフセット
用酸化膜（３３）を成長させ、ポリシリコンゲート（３
４）を該２つのオフセット用酸化膜（３２，３３）にか
かるように形成し、ソース（３５）とドレイン（３６）
を形成する。さらに中間膜（３７）、ソースのアルミ電
極（３８）、ドレインのアルミ電極（３９）を形成す
る。通常のＬＯＣＯＳオフセット構造の場合はドレイン
端にのみオフセット用酸化膜を設けるが、上記従来例に
おいては、充電器の逆接続などによりドレイン電位とソ
ース電位が逆転する場合があるので、ドレイン端とソー
ス端の両方にオフセット用酸化膜を設けた双方向ＬＯＣ
ＯＳオフセット構造のＭＯＳトランジスタとしている。
【００１７】このように、図３の充放電保護回路を構成
する素子のうち、図４に示す１０個のトランジスタＱ１
０３〜Ｑ１１２だけ（好ましくは静電気から保護するた
めの３個のダイオードＤ１〜Ｄ３も）を、高耐圧のＬＯ
ＣＯＳオフセット構造とし、その他の回路構成素子は全
て低耐圧構造にすることで、小型で高耐圧の充放電保護
回路を構成している。
する素子のうち、図４に示す１０個のトランジスタＱ１
０３〜Ｑ１１２だけ（好ましくは静電気から保護するた
めの３個のダイオードＤ１〜Ｄ３も）を、高耐圧のＬＯ
ＣＯＳオフセット構造とし、その他の回路構成素子は全
て低耐圧構造にすることで、小型で高耐圧の充放電保護
回路を構成している。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は、充放電保護回路の一部の回路要素を高耐圧構造
とすることによって過充電状態となった場合でも内部回
路の損傷を防ぐと共に充放電保護回路のチップ面積の小
型化を実現することが可能であるが、過電流検出回路１
２５および短絡検出回路１２４の入力が、直接充電器１
１４のマイナス電位Ｖ-と接続されているため、異常な
充電器等が接続されて大電圧が印加され、過充電を検出
して充電用トランジスタＱ１０２がＯＦＦすると、充電
器のマイナス電位Ｖ-は電池のマイナス電位ＶSSよりも
低くなる（電池のプラス電位と充電器のプラス電位は同
じであるため）。すなわち、過電流検出回路１２５およ
び短絡検出回路１２４の入力Ｖ-は、電池のマイナス電
位であるＶSS電位よりも低くなる。この状態が例えば長
時間、例えば２４時間続くと、過電流検出回路１２５お
よび短絡検出回路１２４の入力トランジスタのＶｔｈが
変動してしまう。それによって、過電流検出電圧値およ
び短絡検出電圧値が変動してしまうという問題があっ
た。
来例は、充放電保護回路の一部の回路要素を高耐圧構造
とすることによって過充電状態となった場合でも内部回
路の損傷を防ぐと共に充放電保護回路のチップ面積の小
型化を実現することが可能であるが、過電流検出回路１
２５および短絡検出回路１２４の入力が、直接充電器１
１４のマイナス電位Ｖ-と接続されているため、異常な
充電器等が接続されて大電圧が印加され、過充電を検出
して充電用トランジスタＱ１０２がＯＦＦすると、充電
器のマイナス電位Ｖ-は電池のマイナス電位ＶSSよりも
低くなる（電池のプラス電位と充電器のプラス電位は同
じであるため）。すなわち、過電流検出回路１２５およ
び短絡検出回路１２４の入力Ｖ-は、電池のマイナス電
位であるＶSS電位よりも低くなる。この状態が例えば長
時間、例えば２４時間続くと、過電流検出回路１２５お
よび短絡検出回路１２４の入力トランジスタのＶｔｈが
変動してしまう。それによって、過電流検出電圧値およ
び短絡検出電圧値が変動してしまうという問題があっ
た。
【００１９】これは、半導体装置の構造が電池側も充電
器側も同一構造であっても生じる問題であるが、特に、
上記従来例のように半導体装置の構造を低耐圧構造と高
耐圧構造とに分けた場合、例えば、低耐圧構造の耐圧を
１２Ｖ、高耐圧構造の耐圧を２８Ｖとすると、電池電圧
は、例えば、リチウムイオン電池の場合には４Ｖ程度し
かかからないので、この４Ｖの電池に対し２８Ｖの充電
電圧が印加されると、その差電圧は２４Ｖとなり、同一
構造の耐圧が１２Ｖの場合と比較すると、４Ｖの電池に
対して１２Ｖの電圧が印加されるので差電圧は８Ｖであ
って、低耐圧構造と高耐圧構造とに分けた場合の方が差
電圧が大きくなるので、Ｖｔｈの変動が大きくなってし
まう。
器側も同一構造であっても生じる問題であるが、特に、
上記従来例のように半導体装置の構造を低耐圧構造と高
耐圧構造とに分けた場合、例えば、低耐圧構造の耐圧を
１２Ｖ、高耐圧構造の耐圧を２８Ｖとすると、電池電圧
は、例えば、リチウムイオン電池の場合には４Ｖ程度し
かかからないので、この４Ｖの電池に対し２８Ｖの充電
電圧が印加されると、その差電圧は２４Ｖとなり、同一
構造の耐圧が１２Ｖの場合と比較すると、４Ｖの電池に
対して１２Ｖの電圧が印加されるので差電圧は８Ｖであ
って、低耐圧構造と高耐圧構造とに分けた場合の方が差
電圧が大きくなるので、Ｖｔｈの変動が大きくなってし
まう。
【００２０】図５は過電流検出回路１２５のコンパレー
タ回路の具体例を示す図であり、図６は短絡検出回路１
２４の具体例を示す図である。図５の過電流検出回路１
２５のコンパレータ回路において、４Ｖの電池に２８Ｖ
の異常充電器１１４が接続されると、図５において、差
動入力のデプレッション型Ｎｃｈトランジスタ２０１の
ゲート電圧が−２４Ｖになる。このマイナス電圧が長時
間印加されることによって、デプレッション型Ｎｃｈト
ランジスタ２０１のＶｔｈが変動する。このＶｔｈの変
動によって、コンパレータの入力トランジスタのペア特
性がアンバランスになり、コンパレータのオフセットが
大きくなり、結果として過電流検出電圧が変動してしま
うという問題があった。
タ回路の具体例を示す図であり、図６は短絡検出回路１
２４の具体例を示す図である。図５の過電流検出回路１
２５のコンパレータ回路において、４Ｖの電池に２８Ｖ
の異常充電器１１４が接続されると、図５において、差
動入力のデプレッション型Ｎｃｈトランジスタ２０１の
ゲート電圧が−２４Ｖになる。このマイナス電圧が長時
間印加されることによって、デプレッション型Ｎｃｈト
ランジスタ２０１のＶｔｈが変動する。このＶｔｈの変
動によって、コンパレータの入力トランジスタのペア特
性がアンバランスになり、コンパレータのオフセットが
大きくなり、結果として過電流検出電圧が変動してしま
うという問題があった。
【００２１】同様に、図６の短絡検出回路１２４におい
ても、Ｐｃｈトランジスタ２０２とＮｃｈトランジスタ
２０３のゲート電圧が−２４Ｖになり、Ｐｃｈトランジ
スタ２０２とＮｃｈトランジスタ２０３のＶｔｈが変動
することによって、Ｐｃｈトランジスタ２０２、Ｎｃｈ
トランジスタ２０３、２０４で構成されているインバー
タのスレッショルドが変動する。このスレッショルドが
短絡検出電圧であるので、結果として該インバータのス
レッショルドの変動により短絡検出電圧値も変動してし
まうという問題があった。本発明は、このような異常充
電器が接続された場合の保護回路内部の状態検出電圧値
の変動をなくすことを主要な課題とするものである。
ても、Ｐｃｈトランジスタ２０２とＮｃｈトランジスタ
２０３のゲート電圧が−２４Ｖになり、Ｐｃｈトランジ
スタ２０２とＮｃｈトランジスタ２０３のＶｔｈが変動
することによって、Ｐｃｈトランジスタ２０２、Ｎｃｈ
トランジスタ２０３、２０４で構成されているインバー
タのスレッショルドが変動する。このスレッショルドが
短絡検出電圧であるので、結果として該インバータのス
レッショルドの変動により短絡検出電圧値も変動してし
まうという問題があった。本発明は、このような異常充
電器が接続された場合の保護回路内部の状態検出電圧値
の変動をなくすことを主要な課題とするものである。
【００２２】具体的には、上記問題点を解消するため
に、本願請求項１記載の発明は、長時間異常充電器が接
続され続けても内部回路の状態を検出するための電圧値
が変動しない充放電保護回路を提供することを目的とし
ている。
に、本願請求項１記載の発明は、長時間異常充電器が接
続され続けても内部回路の状態を検出するための電圧値
が変動しない充放電保護回路を提供することを目的とし
ている。
【００２３】また、本願請求項２および３記載の発明
は、長時間異常充電器が接続され続けても過電流検出電
圧または短絡検出電圧値が変動しない充放電保護回路を
提供することを目的としている。さらに、本願請求項４
および５記載の発明は、過電流検出電圧または短絡検出
電圧値が変動しない、小型で高耐圧の充放電保護回路を
提供することを目的としている。
は、長時間異常充電器が接続され続けても過電流検出電
圧または短絡検出電圧値が変動しない充放電保護回路を
提供することを目的としている。さらに、本願請求項４
および５記載の発明は、過電流検出電圧または短絡検出
電圧値が変動しない、小型で高耐圧の充放電保護回路を
提供することを目的としている。
【００２４】また、本願請求項６記載の発明は、長時間
異常充電器が接続され続けても過電流検出電圧または短
絡検出電圧値が変動しない、小型で高耐圧の充放電保護
回路を有するバッテリーパックを提供することを目的と
している。
異常充電器が接続され続けても過電流検出電圧または短
絡検出電圧値が変動しない、小型で高耐圧の充放電保護
回路を有するバッテリーパックを提供することを目的と
している。
【００２５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願請求項１記載の充放電保護回路では、接続され
た充電器（１４）が異常充電器であることを検出する異
常充電器検出回路（２８）と、該異常充電器検出回路
（２８）により充電器が異常と検出された場合に、該異
常充電器の電圧が内部回路（例えば、過電流検出回路２
５または短絡検出回路２４）に直接印加されるのを防止
する手段（トランジスタＱ３，Ｑ４）を設けている。こ
れにより、長時間異常充電器が接続され続けても内部回
路の電圧値が変動しなくなる。
に、本願請求項１記載の充放電保護回路では、接続され
た充電器（１４）が異常充電器であることを検出する異
常充電器検出回路（２８）と、該異常充電器検出回路
（２８）により充電器が異常と検出された場合に、該異
常充電器の電圧が内部回路（例えば、過電流検出回路２
５または短絡検出回路２４）に直接印加されるのを防止
する手段（トランジスタＱ３，Ｑ４）を設けている。こ
れにより、長時間異常充電器が接続され続けても内部回
路の電圧値が変動しなくなる。
【００２６】また、請求項２記載の充放電保護回路で
は、２次電池（１２）の過充電を検出する過充電検出回
路（２２）と、２次電池（１２）の過放電を検出する過
放電検出回路（２７）と、２次電池（１２）の過電流を
検出する過電流検出回路（２５）の他に、異常充電器を
検出する異常充電器検出回路（２８）を有し、該異常充
電器検出回路により接続された充電器（１４）が異常充
電器であると検知された場合に、該充電器からの電圧が
過電流検出回路（２５）または短絡検出回路（２４）に
直接印加されるのを防止する手段とを備えており、ま
た、請求項３記載の充放電保護回路では、前記防止する
手段として、異常充電器検出回路からの信号に基づい
て、充電器からの電圧を遮断するスイッチ（トランジス
タＱ３）と、プルダウン回路またはプルダウン回路によ
り固定電位を印加する手段（トランジスタＱ４）を備え
ている。これにより、異常充電器が長時間接続され続け
ても、過電流検出電圧や短絡検出電圧値を変動させない
ようにすることができる。
は、２次電池（１２）の過充電を検出する過充電検出回
路（２２）と、２次電池（１２）の過放電を検出する過
放電検出回路（２７）と、２次電池（１２）の過電流を
検出する過電流検出回路（２５）の他に、異常充電器を
検出する異常充電器検出回路（２８）を有し、該異常充
電器検出回路により接続された充電器（１４）が異常充
電器であると検知された場合に、該充電器からの電圧が
過電流検出回路（２５）または短絡検出回路（２４）に
直接印加されるのを防止する手段とを備えており、ま
た、請求項３記載の充放電保護回路では、前記防止する
手段として、異常充電器検出回路からの信号に基づい
て、充電器からの電圧を遮断するスイッチ（トランジス
タＱ３）と、プルダウン回路またはプルダウン回路によ
り固定電位を印加する手段（トランジスタＱ４）を備え
ている。これにより、異常充電器が長時間接続され続け
ても、過電流検出電圧や短絡検出電圧値を変動させない
ようにすることができる。
【００２７】請求項４記載の充放電保護回路は、さら
に、２次電池（１２）の電圧が印加される回路素子を低
耐圧構造素子で構成し、充電器（１４）の電圧が印加さ
れる回路素子を高耐圧構造素子で構成しており、また請
求項５記載の充放電保護回路では、高耐圧構造素子とし
て、素子分離膜（３１）と、ソースの高耐圧を図るため
のオフセット用酸化膜（３２）と、ドレインの高耐圧化
を図るためのオフセット用酸化膜（３３）と、該２つの
オフセット用酸化膜（３２，３３）を覆うように形成さ
れたポリシリコンゲート（３４）を具備する双方向ＬＯ
ＣＯＳ（ＬＯＣalＯxidation of Ｓilicon）オフセット
構造を有するトランジスタを用いている。これにより、
過電流検出電圧または短絡検出電圧値が変動しない、か
つ小型で高耐圧の充放電保護回路を実現することができ
る
に、２次電池（１２）の電圧が印加される回路素子を低
耐圧構造素子で構成し、充電器（１４）の電圧が印加さ
れる回路素子を高耐圧構造素子で構成しており、また請
求項５記載の充放電保護回路では、高耐圧構造素子とし
て、素子分離膜（３１）と、ソースの高耐圧を図るため
のオフセット用酸化膜（３２）と、ドレインの高耐圧化
を図るためのオフセット用酸化膜（３３）と、該２つの
オフセット用酸化膜（３２，３３）を覆うように形成さ
れたポリシリコンゲート（３４）を具備する双方向ＬＯ
ＣＯＳ（ＬＯＣalＯxidation of Ｓilicon）オフセット
構造を有するトランジスタを用いている。これにより、
過電流検出電圧または短絡検出電圧値が変動しない、か
つ小型で高耐圧の充放電保護回路を実現することができ
る
【００２８】さらに、請求項６記載のバッテリーパック
は、上記の如き各充放電保護回路と、充電可能な２次電
池を含むことを特徴としている。これにより、２次電池
と、異常充電器が長時間接続され続けても過電流検出電
圧や短絡検出電圧値が変動しない、小型で高耐圧の充放
電保護回路とを搭載したバッテリーパックを実現するこ
とができる。
は、上記の如き各充放電保護回路と、充電可能な２次電
池を含むことを特徴としている。これにより、２次電池
と、異常充電器が長時間接続され続けても過電流検出電
圧や短絡検出電圧値が変動しない、小型で高耐圧の充放
電保護回路とを搭載したバッテリーパックを実現するこ
とができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るバッテリー
パック１０と、バッテリーパック１０内の充放電保護回
路２０を示す図である。充放電保護回路２０は、大略的
には図３に示すように、従来例と同様の過充電検出回路
２２と過放電検出回路２７と過電流検出回路２５と短絡
検出回路２４に加え、本発明の特徴である異常充電器検
出回路２８と該異常充電器検出回路２８の出力によりＯ
Ｎ／ＯＦＦが制御されるトランジスタＱ３，Ｑ４を備え
ている。なお、バッテリーパック１０を示す図１には、
説明は省略するが、実施するための構成をより具体化す
るために、遅延回路２６ａ，２６ｂ（図３の遅延回路１
２６に相当）、コンデンサＣ１〜Ｃ３、抵抗ｒ１〜ｒ４
なども示してある。
パック１０と、バッテリーパック１０内の充放電保護回
路２０を示す図である。充放電保護回路２０は、大略的
には図３に示すように、従来例と同様の過充電検出回路
２２と過放電検出回路２７と過電流検出回路２５と短絡
検出回路２４に加え、本発明の特徴である異常充電器検
出回路２８と該異常充電器検出回路２８の出力によりＯ
Ｎ／ＯＦＦが制御されるトランジスタＱ３，Ｑ４を備え
ている。なお、バッテリーパック１０を示す図１には、
説明は省略するが、実施するための構成をより具体化す
るために、遅延回路２６ａ，２６ｂ（図３の遅延回路１
２６に相当）、コンデンサＣ１〜Ｃ３、抵抗ｒ１〜ｒ４
なども示してある。
【００３０】図１に示したバッテリーパック１０の全体
の構造，機能，動作は従来例で説明したものとほぼ同様
であり、説明は省略するが図４〜図７に示したのと同様
の構成を有し、同様の効果を有するものとする。本発明
がさらに特徴とする点は、従来の充放電保護回路構成に
異常充電器検出回路２８を追加し、この異常充電器検出
回路２８により異常充電器であることが検出された場合
に、トランジスタＱ３をＯＦＦし、トランジスタＱ４を
ＯＮすることによって、過電流検出回路２５と短絡検出
回路２４の入力を固定して、異常充電器の電圧が直接印
加されないようにしたことである。
の構造，機能，動作は従来例で説明したものとほぼ同様
であり、説明は省略するが図４〜図７に示したのと同様
の構成を有し、同様の効果を有するものとする。本発明
がさらに特徴とする点は、従来の充放電保護回路構成に
異常充電器検出回路２８を追加し、この異常充電器検出
回路２８により異常充電器であることが検出された場合
に、トランジスタＱ３をＯＦＦし、トランジスタＱ４を
ＯＮすることによって、過電流検出回路２５と短絡検出
回路２４の入力を固定して、異常充電器の電圧が直接印
加されないようにしたことである。
【００３１】すなわち、異常充電器等が接続されて大電
圧がバッテリーパック１０に印加されると、過充電が検
出されて充電制御用ＦＥＴＱ２がＯＦＦする。充電制御
用ＦＥＴＱ２のＯＦＦによりＶDD―Ｖ-間には異常充電
器の電圧が直接印加されることになるが、この場合、本
発明で新たに追加した異常充電器検出回路２８が動作し
て、充放電保護回路２０を構成するＩＣ内部のＮｃｈト
ランジスタＱ３をＯＦＦにし、過電流検出回路２５と短
絡検出回路２４の入力にＶ-電位が直接印加されないよ
うにしている。
圧がバッテリーパック１０に印加されると、過充電が検
出されて充電制御用ＦＥＴＱ２がＯＦＦする。充電制御
用ＦＥＴＱ２のＯＦＦによりＶDD―Ｖ-間には異常充電
器の電圧が直接印加されることになるが、この場合、本
発明で新たに追加した異常充電器検出回路２８が動作し
て、充放電保護回路２０を構成するＩＣ内部のＮｃｈト
ランジスタＱ３をＯＦＦにし、過電流検出回路２５と短
絡検出回路２４の入力にＶ-電位が直接印加されないよ
うにしている。
【００３２】また、トランジスタＱ３をＯＦＦさせるだ
けでは、過電流検出回路２５と短絡検出回路２４の入力
がハイインピーダンスとなり、動作が不安定になるた
め、過電流検出回路２５と短絡検出回路２４の入力をＶ
SS電位にプルダウンするためのＮｃｈトランジスタＱ４
を設け、これをＯＮさせることによって、過電流検出回
路２５と短絡検出回路２４の入力レベルをＶSSレベルに
固定する。
けでは、過電流検出回路２５と短絡検出回路２４の入力
がハイインピーダンスとなり、動作が不安定になるた
め、過電流検出回路２５と短絡検出回路２４の入力をＶ
SS電位にプルダウンするためのＮｃｈトランジスタＱ４
を設け、これをＯＮさせることによって、過電流検出回
路２５と短絡検出回路２４の入力レベルをＶSSレベルに
固定する。
【００３３】図２は、図１における異常充電器検出回路
２８の詳細図である。例えば、電池電圧が４Ｖで、２８
Ｖの異常充電器が接続されると、図２のＶDD−ＶSS間に
電池電圧４Ｖが印加され、ＶDD−Ｖ-間に異常充電器の
電圧２８Ｖが印加される。この状態で、インバータＩ１
はハイレベルがＶDD、ローレベルがＶ-のインバータ
で、入力電圧がＶSS（図２では接地電位）になってい
る。
２８の詳細図である。例えば、電池電圧が４Ｖで、２８
Ｖの異常充電器が接続されると、図２のＶDD−ＶSS間に
電池電圧４Ｖが印加され、ＶDD−Ｖ-間に異常充電器の
電圧２８Ｖが印加される。この状態で、インバータＩ１
はハイレベルがＶDD、ローレベルがＶ-のインバータ
で、入力電圧がＶSS（図２では接地電位）になってい
る。
【００３４】すなわち、入力電圧は、Ｖ-電位を基準に
するとＶ-からＶSSまでの電圧になり、これは２８Ｖ−
４Ｖ＝２４Ｖとなる。このインバータＩ１のスレッショ
ルドを例えば（ＶDD／２）に設定していると、インバー
タＩ１の入力は「２４＞（２８／２）」であり“ハイ”
と認識するので、インバータ３の出力は“ロー”とな
り、インバータＩ２の出力は“ハイ”となり、インバー
タＩ３の出力は“ロー”となる。したがってＮｃｈスイ
ッチＱ３はＯＦＦし、過電流検出回路２５および短絡検
出回路２４の入力には、Ｖ-電位が直接印加されなくな
る。
するとＶ-からＶSSまでの電圧になり、これは２８Ｖ−
４Ｖ＝２４Ｖとなる。このインバータＩ１のスレッショ
ルドを例えば（ＶDD／２）に設定していると、インバー
タＩ１の入力は「２４＞（２８／２）」であり“ハイ”
と認識するので、インバータ３の出力は“ロー”とな
り、インバータＩ２の出力は“ハイ”となり、インバー
タＩ３の出力は“ロー”となる。したがってＮｃｈスイ
ッチＱ３はＯＦＦし、過電流検出回路２５および短絡検
出回路２４の入力には、Ｖ-電位が直接印加されなくな
る。
【００３５】また、それと同時に、インバータＩ３の出
力が“ロー”なので、ＰｃｈトランジスタＱ６がＯＮ
し、インバータＩ４の出力が“ロー”、インバータＩ５
の出力が“ハイ”となり、ＮｃｈトランジスタＱ４がＯ
Ｎして、過電流検出回路２５および短絡検出回路２４の
入力にはＶSS電位が印加される。したがって、２８Ｖ等
の異常充電器が２４時間以上の長時間印加され続けて
も、過電流検出回路２５および短絡検出回路２４の入力
トランジスタのＶｔｈは変動しないため、過電流検出電
圧値および短絡検出電圧値が変動することはない。ここ
でＰｃｈトランジスタＱ６以降のインバータＩ４および
Ｉ５はＶDDとＶSSの電位間に構成されている。
力が“ロー”なので、ＰｃｈトランジスタＱ６がＯＮ
し、インバータＩ４の出力が“ロー”、インバータＩ５
の出力が“ハイ”となり、ＮｃｈトランジスタＱ４がＯ
Ｎして、過電流検出回路２５および短絡検出回路２４の
入力にはＶSS電位が印加される。したがって、２８Ｖ等
の異常充電器が２４時間以上の長時間印加され続けて
も、過電流検出回路２５および短絡検出回路２４の入力
トランジスタのＶｔｈは変動しないため、過電流検出電
圧値および短絡検出電圧値が変動することはない。ここ
でＰｃｈトランジスタＱ６以降のインバータＩ４および
Ｉ５はＶDDとＶSSの電位間に構成されている。
【００３６】上記例では、異常充電器が接続された時
に、過電流検出回路２５および短絡検出回路２４の入力
をＶSSレベルにプルダウンする場合を説明したが、ＶSS
レベルにプルダウンする代わりにＶDD電位にプルアップ
を行うようにしても同じ効果がある。すなわち、異常充
電器が接続されているときは、過充電を検出しており、
過充電を検出しているときは、過電流検出回路２５およ
び短絡検出回路２４は停止させているので、入力をＶDD
に固定してもＶSSに固定しても回路的な影響はない。
に、過電流検出回路２５および短絡検出回路２４の入力
をＶSSレベルにプルダウンする場合を説明したが、ＶSS
レベルにプルダウンする代わりにＶDD電位にプルアップ
を行うようにしても同じ効果がある。すなわち、異常充
電器が接続されているときは、過充電を検出しており、
過充電を検出しているときは、過電流検出回路２５およ
び短絡検出回路２４は停止させているので、入力をＶDD
に固定してもＶSSに固定しても回路的な影響はない。
【００３７】また、インバータＩ１のスレッショルドを
変更することで、異常充電器検出電圧の判断閾値を変更
することができる。すなわち、上記回路では、充電器の
電圧が、「電池電圧（ＶDD−ＶSS間電圧）＋インバータ
Ｉ１」のスレッショルド以上になったときにインバータ
Ｉ１が反転し“接続された充電器は異常充電器である”
と判断するので、このインバータＩ１のスレッショルド
を変更することによって異常充電器であることを検出す
るための閾電圧（異常充電器検出電圧）を変更すること
ができる。
変更することで、異常充電器検出電圧の判断閾値を変更
することができる。すなわち、上記回路では、充電器の
電圧が、「電池電圧（ＶDD−ＶSS間電圧）＋インバータ
Ｉ１」のスレッショルド以上になったときにインバータ
Ｉ１が反転し“接続された充電器は異常充電器である”
と判断するので、このインバータＩ１のスレッショルド
を変更することによって異常充電器であることを検出す
るための閾電圧（異常充電器検出電圧）を変更すること
ができる。
【００３８】
【発明の効果】本願請求項１記載の発明によれば、異常
充電器が長時間接続され続けても内部回路の電圧値が変
動しない充放電保護回路を実現できる。また、請求項２
および３記載の発明によれば、異常充電器が長時間接続
され続けても、過電流検出電圧や短絡検出電圧値が変動
しない充放電保護回路を実現できる。
充電器が長時間接続され続けても内部回路の電圧値が変
動しない充放電保護回路を実現できる。また、請求項２
および３記載の発明によれば、異常充電器が長時間接続
され続けても、過電流検出電圧や短絡検出電圧値が変動
しない充放電保護回路を実現できる。
【００３９】本願請求項４および５記載の発明によれ
ば、過電流検出電圧または短絡検出電圧値が変動しな
い、かつ小型で高耐圧の充放電保護回路を実現すること
ができるさらに、本願請求項６記載の発明によれば、２
次電池と、異常充電器が長時間接続され続けても過電流
検出電圧や短絡検出電圧値が変動しない、かつ小型で高
耐圧の充放電保護回路とを搭載したバッテリーパックを
実現することができる。
ば、過電流検出電圧または短絡検出電圧値が変動しな
い、かつ小型で高耐圧の充放電保護回路を実現すること
ができるさらに、本願請求項６記載の発明によれば、２
次電池と、異常充電器が長時間接続され続けても過電流
検出電圧や短絡検出電圧値が変動しない、かつ小型で高
耐圧の充放電保護回路とを搭載したバッテリーパックを
実現することができる。
【図１】本発明に係るバッテリーパックと、バッテリー
パック内の充放電保護回路を示す図である。
パック内の充放電保護回路を示す図である。
【図２】図１における異常充電器検出回路の詳細図であ
る。
る。
【図３】従来例の充放電保護回路を用いたバッテリーパ
ックの構成を説明するための機能ブロック図である。
ックの構成を説明するための機能ブロック図である。
【図４】充放電保護回路の要部を示す回路図である。
【図５】過電流検出回路のコンパレータ回路の具体例を
示す図である。
示す図である。
【図６】短絡検出回路の具体例を示す図である。
【図７】高耐圧構造を有する双方向ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣ
al Ｏxidation of Ｓilicon）オフセット構造素子を説
明するための図である。
al Ｏxidation of Ｓilicon）オフセット構造素子を説
明するための図である。
１０，１１０：バッテリーパック、 １４，１１４：充電器、 ２０，１２０：充放電保護回路、 ２２，１２２：過充電検出回路、 ２３，１２３：レベルシフタ、 ２４，１２４：短絡検出回路、 ２５，１２５：過電流検出回路、 ２６ａ，２６ｂ，１２６：遅延回路、 ２７、１２７：過放電検出回路、 ２８：異常充電器検出回路、 ３０：基板、 ３１：素子分離の酸化膜、 ３２：ソースの耐圧を上げるためのオフセット用酸化
膜、 ３３：ドレインの耐圧を上げるためのオフセット用酸化
膜、 ３４：ポリシリコンゲート、 ３５：ソース、 ３６：ドレイン、 ３７：中間膜、 ３８：ソースのアルミ電極、 ３９：ドレインのアルミ電極、 Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１０１〜Ｑ１１３，Ｑ２０１〜Ｑ２０
４：トランジスタ、 Ｃ１〜Ｃ３：コンデンサ、 ｒ１〜ｒ４：抵抗、 Ｉ１〜Ｉ５：インバータ。
膜、 ３３：ドレインの耐圧を上げるためのオフセット用酸化
膜、 ３４：ポリシリコンゲート、 ３５：ソース、 ３６：ドレイン、 ３７：中間膜、 ３８：ソースのアルミ電極、 ３９：ドレインのアルミ電極、 Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１０１〜Ｑ１１３，Ｑ２０１〜Ｑ２０
４：トランジスタ、 Ｃ１〜Ｃ３：コンデンサ、 ｒ１〜ｒ４：抵抗、 Ｉ１〜Ｉ５：インバータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｈ０１Ｌ 29/78 ３０１Ｘ ５Ｈ０４０ Ｆターム(参考） 2G014 AA03 AB61 AC18 2G016 CA00 CB12 CB14 CB21 CB31 CC01 CC04 CD06 5F040 DA25 DB01 DB06 EA00 EB02 EC19 ED09 5G003 AA01 BA01 DA07 DA13 FA04 GA01 GA07 5H030 AA06 AS06 AS11 FF42 FF43 FF51 5H040 AA37 AS12 DD26
Claims (6)
- 【請求項１】 接続された充電器が異常充電器であるこ
とを検出する異常充電器検出回路と、該異常充電器検出
回路により異常充電器が検出された場合に、該異常充電
器の電圧が内部回路に直接印加されるのを防止する手段
を有することを特徴とする充放電保護回路。 - 【請求項２】 ２次電池の過充電を検出する過充電検出
回路と、２次電池の過放電を検出する過放電検出回路
と、２次電池の過電流を検出する過電流検出回路と、異
常充電器を検出する異常充電器検出回路と、該異常充電
器検出回路により接続された充電器が異常充電器である
と検知された場合に、該充電器からの電圧が前記過電流
検出回路または前記短絡検出回路に直接印加されるのを
防止する手段とを備えたことを特徴とする充放電保護回
路。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の充放電保護回路
であって、前記防止する手段は、異常充電器検出回路か
らの信号に基づいて、充電器からの電圧を遮断するスイ
ッチと、プルダウン回路またはプルダウン回路により固
定電位を印加する手段からなることを特徴とする充放電
保護回路。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の充
放電保護回路であって、 ２次電池の電圧が印加される回路素子を低耐圧構造素子
で構成し、充電器の電圧が印加される回路素子を高耐圧
構造素子で構成したことを特徴とする充放電保護回路。 - 【請求項５】 請求項４記載の充放電保護回路であっ
て、 前記高耐圧構造素子は、素子分離膜と、ソースの高耐圧
を図るためのオフセット用酸化膜と、ドレインの高耐圧
化を図るためのオフセット用酸化膜と、該２つのオフセ
ット用酸化膜を覆うように形成されたポリシリコンゲー
トを具備する双方向ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣal Ｏxidation
of Ｓilicon）オフセット構造を有するトランジスタか
らなることを特徴とする充放電保護回路。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
に記載の充放電保護回路と、充電可能な電池を含むこと
を特徴とするバッテリーパック。
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