JP2002272002A - 再充電可能バッテリ用の充電／放電保護回路 - Google Patents
再充電可能バッテリ用の充電／放電保護回路Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可溶性リンクにより保護される再充電可能バ
ッテリ１用の充電／放電保護回路を提供する。 【解決手段】制御論理１０を備え、制御論理は、バッテ
リ電圧、保護回路の充電／放電端子５、６における電位
の大きさに依存して負荷スイッチ３を開閉する。さらに
過電圧検出器１４を備え、過電圧検出器は、保護回路の
電気的強度に依存する所定の電圧限界に達したときに短
絡スイッチ２０を閉じ、短絡スイッチは、可溶性リンク
２を介してバッテリ端子を結合する。電気強度は実際の
バッテリ最大電圧にのみ一致する必要があり、ＩＣチッ
プ上にほとんど場所を要求せずに最多の構成要素が集積
される。
ッテリ１用の充電／放電保護回路を提供する。 【解決手段】制御論理１０を備え、制御論理は、バッテ
リ電圧、保護回路の充電／放電端子５、６における電位
の大きさに依存して負荷スイッチ３を開閉する。さらに
過電圧検出器１４を備え、過電圧検出器は、保護回路の
電気的強度に依存する所定の電圧限界に達したときに短
絡スイッチ２０を閉じ、短絡スイッチは、可溶性リンク
２を介してバッテリ端子を結合する。電気強度は実際の
バッテリ最大電圧にのみ一致する必要があり、ＩＣチッ
プ上にほとんど場所を要求せずに最多の構成要素が集積
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可溶性リンクによ
って保護された再充電可能バッテリ用の充電／放電保護
回路であって、制御論理回路を備え、制御論理回路が、
バッテリ電圧、保護回路の充電／放電端子における電
圧、および充電／放電電流の大きさに依存して負荷スイ
ッチを開閉する充電／放電保護回路に関する。
って保護された再充電可能バッテリ用の充電／放電保護
回路であって、制御論理回路を備え、制御論理回路が、
バッテリ電圧、保護回路の充電／放電端子における電
圧、および充電／放電電流の大きさに依存して負荷スイ
ッチを開閉する充電／放電保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】そのような保護回路は、Ｔｅｘａｓ Ｉ
ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄのＵ
ＣＣ３９５２という名称の集積回路（ＩＣ）として知ら
れている。この回路は、とりわけバッテリの充電／放電
回路電圧を監視し、充電時には負荷スイッチを経てバッ
テリから充電デバイスを切断し、放電時には負荷（例え
ば移動送信器）を切断する。さらに、保護回路は、電流
感知抵抗器を経て放電電流を監視し、制限（例えば３
Ａ）を超えたときに負荷スイッチを開く。
ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄのＵ
ＣＣ３９５２という名称の集積回路（ＩＣ）として知ら
れている。この回路は、とりわけバッテリの充電／放電
回路電圧を監視し、充電時には負荷スイッチを経てバッ
テリから充電デバイスを切断し、放電時には負荷（例え
ば移動送信器）を切断する。さらに、保護回路は、電流
感知抵抗器を経て放電電流を監視し、制限（例えば３
Ａ）を超えたときに負荷スイッチを開く。
【０００３】既知の保護回路の電気的強度、および負荷
スイッチの破壊電圧は、（理論的に予想される）最大印
加電圧に対し設計しなければならず、この電圧は、例え
ば欠陥充電デバイス、または実際の電圧よりも大きな電
圧を有するバッテリに対し意図された充電デバイス、あ
るいはより多数の電池に接続したときに生じる。
スイッチの破壊電圧は、（理論的に予想される）最大印
加電圧に対し設計しなければならず、この電圧は、例え
ば欠陥充電デバイス、または実際の電圧よりも大きな電
圧を有するバッテリに対し意図された充電デバイス、あ
るいはより多数の電池に接続したときに生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】集積回路技術において
高い電気的強度、個々の破壊電圧を達成するために、大
きなシリコン面積、および／または特別な技術が必要で
ある。あるいは、実際のバッテリ電圧に釣り合った電気
的強度を制御論理に与えることができるが、その場合、
それに対応する高い破壊電圧を有する外部構成要素とし
て負荷スイッチを実現する必要がある。
高い電気的強度、個々の破壊電圧を達成するために、大
きなシリコン面積、および／または特別な技術が必要で
ある。あるいは、実際のバッテリ電圧に釣り合った電気
的強度を制御論理に与えることができるが、その場合、
それに対応する高い破壊電圧を有する外部構成要素とし
て負荷スイッチを実現する必要がある。
【０００５】本発明の課題は、通常動作で通常の機能を
提供する上述したタイプの充電／放電保護回路を作成す
るという要求に基づいており、ただし回路の電気的強度
は、実際の最大バッテリ電圧のみから決定され、従って
経済的であり、集積回路技術で製造されるときにＩＣチ
ップ上に不動産をほとんど必要としない。
提供する上述したタイプの充電／放電保護回路を作成す
るという要求に基づいており、ただし回路の電気的強度
は、実際の最大バッテリ電圧のみから決定され、従って
経済的であり、集積回路技術で製造されるときにＩＣチ
ップ上に不動産をほとんど必要としない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明に従
って、過電圧検出器を制御論理回路に提供することによ
り、上述のタイプの保護回路を用いて創作的に解決され
る。過電圧検出器は、保護回路の電気的強度に依存する
固定電圧限界に達したときに作動され、短絡スイッチを
閉じる。短絡スイッチを閉じることにより、可溶性リン
クを介してバッテリ端子を接続する。
って、過電圧検出器を制御論理回路に提供することによ
り、上述のタイプの保護回路を用いて創作的に解決され
る。過電圧検出器は、保護回路の電気的強度に依存する
固定電圧限界に達したときに作動され、短絡スイッチを
閉じる。短絡スイッチを閉じることにより、可溶性リン
クを介してバッテリ端子を接続する。
【０００７】この文脈で、用語「Ａバッテリ＠」および
「Ａバッテリ電圧＠」は、再充電可能電流源、またはそ
の電位を表し、特に唯一の電池、例えばリチウムイオン
電池を備える電圧源をまた表す。そのような電圧源は典
型的に、移動電話用に提供され、それにより特別な安全
規則を受ける。特に、大きな過充電は、それに伴って爆
発および出火の危険のために信頼性をもって防止しなけ
ればならない。これは、本発明によって提案するよう
に、最悪の場合の条件に必要な電気的強度よりもかなり
低い電気的強度を持つ回路技術を用いて達成される。さ
らに、これは、適切な所定電圧限界に達したときに短絡
スイッチを閉じることによって達成され、この結果生じ
る短絡回路が可溶性リンクの保証した破壊へと導き、そ
れにより危険な電流過充電からバッテリを保護する。
「Ａバッテリ電圧＠」は、再充電可能電流源、またはそ
の電位を表し、特に唯一の電池、例えばリチウムイオン
電池を備える電圧源をまた表す。そのような電圧源は典
型的に、移動電話用に提供され、それにより特別な安全
規則を受ける。特に、大きな過充電は、それに伴って爆
発および出火の危険のために信頼性をもって防止しなけ
ればならない。これは、本発明によって提案するよう
に、最悪の場合の条件に必要な電気的強度よりもかなり
低い電気的強度を持つ回路技術を用いて達成される。さ
らに、これは、適切な所定電圧限界に達したときに短絡
スイッチを閉じることによって達成され、この結果生じ
る短絡回路が可溶性リンクの保証した破壊へと導き、そ
れにより危険な電流過充電からバッテリを保護する。
【０００８】従って、本発明によって提案される実施形
態は、低い破壊電圧を有する、標準サブマイクロ技術に
おける保護回路を経済的に実現することを可能にする。
これにより、所望ならば、保護回路の他の構成要素によ
り同じチップ上に集積されることを負荷スイッチに許容
し、ところでそれは現在、ディスクリート構成要素とし
てしばしば実現される。
態は、低い破壊電圧を有する、標準サブマイクロ技術に
おける保護回路を経済的に実現することを可能にする。
これにより、所望ならば、保護回路の他の構成要素によ
り同じチップ上に集積されることを負荷スイッチに許容
し、ところでそれは現在、ディスクリート構成要素とし
てしばしば実現される。
【０００９】過電圧検出器は、好ましくは、開放負荷電
流スイッチを介する電圧を供給電圧として受信する。こ
の場合、過電圧検出器が応答する電圧限界は、負荷電流
スイッチのブレークスルー電圧よりもわずかに低い電圧
と定義される。
流スイッチを介する電圧を供給電圧として受信する。こ
の場合、過電圧検出器が応答する電圧限界は、負荷電流
スイッチのブレークスルー電圧よりもわずかに低い電圧
と定義される。
【００１０】代わりに、過電圧検出器は、、充電／放電
端子における電圧とバッテリ接点における電圧との差を
供給電圧として受信することができる。このとき、電圧
限界は、少なくとも全ての機能的に重要な回路構成要素
が依然として信頼して動作する最大電位と定義される。
端子における電圧とバッテリ接点における電圧との差を
供給電圧として受信することができる。このとき、電圧
限界は、少なくとも全ての機能的に重要な回路構成要素
が依然として信頼して動作する最大電位と定義される。
【００１１】電圧限界を超えたときに、制御論理は、短
絡スイッチの時間遅延した閉成に続き以前開放の負荷電
流スイッチを閉じることが好ましい。本発明で考慮する
故障モードにおいて負荷電流スイッチが開放する理由
は、保護回路は、通常動作に対する最大許容可能負荷電
流が超えたことを決定し、それに従って負荷電流スイッ
チを開放するからである。電圧限界を超えたときに負荷
電流スイッチを閉じることによって、高電位が負荷電流
スイッチを経て低減される。しかしこのとき、許容でき
ないほど高い負荷電流が流れる。これは、電流が十分高
い場合に、可溶性リンクの所望の溶融をすでにもたらし
ている場合がある。電流が十分高くない場合、短絡スイ
ッチは、ミリ秒、または最大でも秒の範囲内の遅延時間
後に閉じ、それにより可溶性リンクの破壊を開始する。
絡スイッチの時間遅延した閉成に続き以前開放の負荷電
流スイッチを閉じることが好ましい。本発明で考慮する
故障モードにおいて負荷電流スイッチが開放する理由
は、保護回路は、通常動作に対する最大許容可能負荷電
流が超えたことを決定し、それに従って負荷電流スイッ
チを開放するからである。電圧限界を超えたときに負荷
電流スイッチを閉じることによって、高電位が負荷電流
スイッチを経て低減される。しかしこのとき、許容でき
ないほど高い負荷電流が流れる。これは、電流が十分高
い場合に、可溶性リンクの所望の溶融をすでにもたらし
ている場合がある。電流が十分高くない場合、短絡スイ
ッチは、ミリ秒、または最大でも秒の範囲内の遅延時間
後に閉じ、それにより可溶性リンクの破壊を開始する。
【００１２】制御論理回路は、適切には、バッテリから
第１の供給電圧を受信し、バッテリ電圧が非常に低いと
きには充電バッファ・コンデンサなど補助電圧源から少
なくとも第２の供給電圧を受ける。これは、現在企図さ
れている故障モードにおいて、保護回路は、可溶性リン
クが壊されるまでは機能するように必要な供給電圧によ
り供給されることを保証する。
第１の供給電圧を受信し、バッテリ電圧が非常に低いと
きには充電バッファ・コンデンサなど補助電圧源から少
なくとも第２の供給電圧を受ける。これは、現在企図さ
れている故障モードにおいて、保護回路は、可溶性リン
クが壊されるまでは機能するように必要な供給電圧によ
り供給されることを保証する。
【００１３】過電圧検出器は、好ましくは双安定フリッ
プフロップを含み、それにより短絡スイッチの閉成は、
所定の電圧限界を短時間だけ超えたときでさえ開始され
る。保護回路の他の実現は請求項に列挙される。それら
は、通常動作での保護回路の機能、すなわち過負荷、深
いサイクル放電、および許容可能な最大充電または放電
電流の超過からバッテリまたは電流源からの保護、なら
びに保護回路を集積する能力に関連する。
プフロップを含み、それにより短絡スイッチの閉成は、
所定の電圧限界を短時間だけ超えたときでさえ開始され
る。保護回路の他の実現は請求項に列挙される。それら
は、通常動作での保護回路の機能、すなわち過負荷、深
いサイクル放電、および許容可能な最大充電または放電
電流の超過からバッテリまたは電流源からの保護、なら
びに保護回路を集積する能力に関連する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明による保護回路の一実施形
態を、概略的に簡便化して図面に示す。図１によれば、
リチウムイオン電池１の負の供給側が、高速可溶性リン
ク２（公称トリップ電流が例えば４アンペア）、ゲート
半導体負荷スイッチ３を介して充電／放電接続の接点５
に、そして電流感知抵抗器４と直列に結合されている。
充電／放電接続の他方の接点６は、リチウムイオン電池
１の正の供給側に結合されている。接点５および６と並
列にフィルタ・コンデンサ７が結合され、急峻の電圧上
昇から保護する。
態を、概略的に簡便化して図面に示す。図１によれば、
リチウムイオン電池１の負の供給側が、高速可溶性リン
ク２（公称トリップ電流が例えば４アンペア）、ゲート
半導体負荷スイッチ３を介して充電／放電接続の接点５
に、そして電流感知抵抗器４と直列に結合されている。
充電／放電接続の他方の接点６は、リチウムイオン電池
１の正の供給側に結合されている。接点５および６と並
列にフィルタ・コンデンサ７が結合され、急峻の電圧上
昇から保護する。
【００１５】保護回路は、好ましくは集積回路の形式で
あり、参照番号１０で全体を表された制御論理を備え
る。制御論理は、抵抗分圧器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３によって
低減され、差動増幅器Ｄ１およびＤ２を使用するバッテ
リ電圧Ｖbattを、内部発生基準電圧Ｖrefと比較する。
不足電圧の場合、差動増幅器Ｄ１は出力信号ＵＶを生成
する。過電圧の場合、差動増幅器Ｄ２は出力信号ＯＶを
生成する。さらに、制御論理は、充電および放電電流を
それぞれ所定の最大値と比較する。そのために、差動増
幅器Ｄ３またはＤ４は、負荷スイッチ３と電流感知抵抗
器４の間で測定される電圧Ｖsense、または端子５での
出力電圧Ｖoutを、定電流源Ｉ1およびＩ2に直列の抵抗
Ｒ４またはＲ５を介してＶoutまたはＶsenseから導出す
ることができる対応する基準電圧と比較する。差動増幅
器Ｄ3、Ｄ4は、それぞれ最大の充電または放電電流に達
したときに、それぞれ出力信号ＯＣＣ、ＯＣＤを送る。
あり、参照番号１０で全体を表された制御論理を備え
る。制御論理は、抵抗分圧器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３によって
低減され、差動増幅器Ｄ１およびＤ２を使用するバッテ
リ電圧Ｖbattを、内部発生基準電圧Ｖrefと比較する。
不足電圧の場合、差動増幅器Ｄ１は出力信号ＵＶを生成
する。過電圧の場合、差動増幅器Ｄ２は出力信号ＯＶを
生成する。さらに、制御論理は、充電および放電電流を
それぞれ所定の最大値と比較する。そのために、差動増
幅器Ｄ３またはＤ４は、負荷スイッチ３と電流感知抵抗
器４の間で測定される電圧Ｖsense、または端子５での
出力電圧Ｖoutを、定電流源Ｉ1およびＩ2に直列の抵抗
Ｒ４またはＲ５を介してＶoutまたはＶsenseから導出す
ることができる対応する基準電圧と比較する。差動増幅
器Ｄ3、Ｄ4は、それぞれ最大の充電または放電電流に達
したときに、それぞれ出力信号ＯＣＣ、ＯＣＤを送る。
【００１６】差動増幅器Ｄ１からＤ４の出力信号ＵＶ、
ＯＶ、ＯＣＣおよびＯＣＤは、ＯＲゲート１１を介して
ＡＮＤゲート１２の入力の一方に結合され、ゲートの他
方の入力は、通常動作で、インバータ１３の出力から信
号ＡＨ＠を受信する。このとき、ＡＮＤゲート１２の出
力信号ＶLは負荷スイッチ３の開放を制御する。
ＯＶ、ＯＣＣおよびＯＣＤは、ＯＲゲート１１を介して
ＡＮＤゲート１２の入力の一方に結合され、ゲートの他
方の入力は、通常動作で、インバータ１３の出力から信
号ＡＨ＠を受信する。このとき、ＡＮＤゲート１２の出
力信号ＶLは負荷スイッチ３の開放を制御する。
【００１７】開放負荷スイッチの両端間における電位を
監視するために、過電圧検出器１４（双安定フリップフ
ロップの特性を有する）は、それぞれバッテリ電圧Ｖ
battおよび電圧Ｖsenseを受信する。過電圧検出器１４
は、負荷スイッチ３の破壊電圧に依存し、画定した電圧
限界に達しまたはそれを超えたときに第２の安定状態に
切り替わる。過電圧検出器１４は、この第２の状態にお
ける出力信号を送出し、この信号はインバータ１３を介
してＡＮＤゲート１２の第２の入力をＡＬ＠にセット
し、それにより負荷スイッチ３を閉じて、過電圧を除去
する。遅延要素１５は同じ出力信号を受信し、典型的に
は数百ミリ秒の遅延後にコネクタＶkに制御信号を送出
し、この信号は短絡スイッチ２０の閉成を制御し、短絡
スイッチ２０は可溶性リンク２を介してバッテリ端子を
接続する。この時点で、すなわち時間遅延中に、外部端
子５、６に接続された電圧源（例えば欠陥充電デバイ
ス）が可溶性リンク２の破壊をまだもたらしていない場
合、可溶性リンク２は、リチウムイオン電池１によって
送出される高い短絡回路電流によって即座に壊される。
これにより、リチウムイオン電池１を外部端子５、６か
ら信頼可能に分離する。
監視するために、過電圧検出器１４（双安定フリップフ
ロップの特性を有する）は、それぞれバッテリ電圧Ｖ
battおよび電圧Ｖsenseを受信する。過電圧検出器１４
は、負荷スイッチ３の破壊電圧に依存し、画定した電圧
限界に達しまたはそれを超えたときに第２の安定状態に
切り替わる。過電圧検出器１４は、この第２の状態にお
ける出力信号を送出し、この信号はインバータ１３を介
してＡＮＤゲート１２の第２の入力をＡＬ＠にセット
し、それにより負荷スイッチ３を閉じて、過電圧を除去
する。遅延要素１５は同じ出力信号を受信し、典型的に
は数百ミリ秒の遅延後にコネクタＶkに制御信号を送出
し、この信号は短絡スイッチ２０の閉成を制御し、短絡
スイッチ２０は可溶性リンク２を介してバッテリ端子を
接続する。この時点で、すなわち時間遅延中に、外部端
子５、６に接続された電圧源（例えば欠陥充電デバイ
ス）が可溶性リンク２の破壊をまだもたらしていない場
合、可溶性リンク２は、リチウムイオン電池１によって
送出される高い短絡回路電流によって即座に壊される。
これにより、リチウムイオン電池１を外部端子５、６か
ら信頼可能に分離する。
【００１８】その後の電位上昇は、保護回路を永久的に
使えなくする可能性は高い。しかしこれは、意図してい
る交換条件である。点線は、制御論理１０の部品をＩＣ
上に位置することができることを示す。同じＩＣ上に負
荷スイッチ３、および／または短絡スイッチ２０、およ
び／または可溶性リンク２を集積することもできる。
使えなくする可能性は高い。しかしこれは、意図してい
る交換条件である。点線は、制御論理１０の部品をＩＣ
上に位置することができることを示す。同じＩＣ上に負
荷スイッチ３、および／または短絡スイッチ２０、およ
び／または可溶性リンク２を集積することもできる。
【００１９】短絡スイッチ２０を閉じることにより、保
護回路の外部供給電圧が瞬時に降下する。しかし、短絡
スイッチ２０および負荷スイッチ３は、少なくとも可溶
性リンク２が確実に破壊されるまでの十分長い時間、制
御信号を受信しなければならない。これは、電圧Ｖbatt
と保護回路の端子Ｖsupplとの間に配置されたバッファ
・コンデンサ１６によって達成される。バッファ・コン
デンサ１６は通常、半導体スイッチ１７（ダイオードと
して示される）によってバッテリ電圧まで充電される。
外部供給電圧が降下してなくなった場合、スイッチ１７
が開き、バッファ・コンデンサ１６は十分長い時間にわ
たって、点線で示した接続を介して過電圧検出器１４、
遅延要素１５、インバータ１３、およびＡＮＤゲート１
２に対する供給電圧を送出する。
護回路の外部供給電圧が瞬時に降下する。しかし、短絡
スイッチ２０および負荷スイッチ３は、少なくとも可溶
性リンク２が確実に破壊されるまでの十分長い時間、制
御信号を受信しなければならない。これは、電圧Ｖbatt
と保護回路の端子Ｖsupplとの間に配置されたバッファ
・コンデンサ１６によって達成される。バッファ・コン
デンサ１６は通常、半導体スイッチ１７（ダイオードと
して示される）によってバッテリ電圧まで充電される。
外部供給電圧が降下してなくなった場合、スイッチ１７
が開き、バッファ・コンデンサ１６は十分長い時間にわ
たって、点線で示した接続を介して過電圧検出器１４、
遅延要素１５、インバータ１３、およびＡＮＤゲート１
２に対する供給電圧を送出する。
【００２０】図２に、過電圧検出器の一実施形態の一例
を示す。外部端子での参照符号は図１の符号に対応して
いる。電圧ＶbattおよびＶsenseは、抵抗器Ｒ11、Ｒ12
を介してそれぞれトリガ要素１４１、１４２に印加され
る。トリガ要素は、単にツェナー・ダイオードと逆バイ
アス・ダイオードの直列接続として象徴的に示されてい
る。正方向におけるＶbattとＶsenseの差が、負荷スイ
ッチ３の破壊電圧よりも低い選定しきい値に達したとき
に、トリガ要素１４１は導通状態になる。これによりＮ
ＭＯＳトランジスタＴ１が導通状態になる。負荷抵抗器
Ｒ13における電位はＶbattに向かって上昇する。ここか
ら、後続のシュミット・トリガ１４３が急峻の信号を生
成し、その信号がＮＡＮＤゲート１４５の第１の入力に
印加される。その結果、ＮＡＮＤゲート１４５の出力が
ＡＨ＠に切り替わり、それにより後続のＤ型フリップフ
ロップ１４６のクロック入力に関して立上りクロック信
号Ｃｌｋが生成され、Ｄ型フリッププロップのＤ入力は
ＡＨ＠に維持され、それにより出力ＱもＡＨ＠に切り替
わる。出力Ｑは、図１における回路ブロック１４の出力
に対応する。
を示す。外部端子での参照符号は図１の符号に対応して
いる。電圧ＶbattおよびＶsenseは、抵抗器Ｒ11、Ｒ12
を介してそれぞれトリガ要素１４１、１４２に印加され
る。トリガ要素は、単にツェナー・ダイオードと逆バイ
アス・ダイオードの直列接続として象徴的に示されてい
る。正方向におけるＶbattとＶsenseの差が、負荷スイ
ッチ３の破壊電圧よりも低い選定しきい値に達したとき
に、トリガ要素１４１は導通状態になる。これによりＮ
ＭＯＳトランジスタＴ１が導通状態になる。負荷抵抗器
Ｒ13における電位はＶbattに向かって上昇する。ここか
ら、後続のシュミット・トリガ１４３が急峻の信号を生
成し、その信号がＮＡＮＤゲート１４５の第１の入力に
印加される。その結果、ＮＡＮＤゲート１４５の出力が
ＡＨ＠に切り替わり、それにより後続のＤ型フリップフ
ロップ１４６のクロック入力に関して立上りクロック信
号Ｃｌｋが生成され、Ｄ型フリッププロップのＤ入力は
ＡＨ＠に維持され、それにより出力ＱもＡＨ＠に切り替
わる。出力Ｑは、図１における回路ブロック１４の出力
に対応する。
【００２１】同様に、ＶbattとＶsenseの差が負方向に
おける所定の電圧限界に達した場合、トリガ要素１４
２、ＮＭＯＳトランジスタＴ２、およびＮＭＯＳトラン
ジスタＴ３によって電圧が生成され、これが次いで、第
２のシュミット・トリガ１４４、およびＮＡＮＤゲート
１４５の第２の入力を介して、Ｄ型フリップフロップ１
４５の出力にまた信号ＡＨ＠を発生する。この場合、Ｎ
ＭＯＳトランジスタＴ３は単にカスコード・トランジス
タとして働き、トランジスタＴ１の許容可能ドレイン・
ソース電圧を超えることがないよう保証する。
おける所定の電圧限界に達した場合、トリガ要素１４
２、ＮＭＯＳトランジスタＴ２、およびＮＭＯＳトラン
ジスタＴ３によって電圧が生成され、これが次いで、第
２のシュミット・トリガ１４４、およびＮＡＮＤゲート
１４５の第２の入力を介して、Ｄ型フリップフロップ１
４５の出力にまた信号ＡＨ＠を発生する。この場合、Ｎ
ＭＯＳトランジスタＴ３は単にカスコード・トランジス
タとして働き、トランジスタＴ１の許容可能ドレイン・
ソース電圧を超えることがないよう保証する。
【００２２】図３は、図１による保護回路に関する過電
圧検出器１４の一実施形態の別の例を示す。図２による
実施形態とは異なり、しかし原理的には同じ構成を有し
て、トリガ要素は、ＶbattおよびＶsenseではなくＶ
commonおよびＶsenseによって、すなわち負荷スイッチ
３が開いているときの充電／放電端子５、６の電位によ
って供給を受ける。その他の点では、この回路は図２に
よる回路と同じ要素を使用し、したがって、やはり同じ
参照番号を有する。ただし、カスコード・トランジスタ
を必要とせず、ＮＭＯＳトランジスタの代わりにＰＭＯ
Ｓを必要とする。
圧検出器１４の一実施形態の別の例を示す。図２による
実施形態とは異なり、しかし原理的には同じ構成を有し
て、トリガ要素は、ＶbattおよびＶsenseではなくＶ
commonおよびＶsenseによって、すなわち負荷スイッチ
３が開いているときの充電／放電端子５、６の電位によ
って供給を受ける。その他の点では、この回路は図２に
よる回路と同じ要素を使用し、したがって、やはり同じ
参照番号を有する。ただし、カスコード・トランジスタ
を必要とせず、ＮＭＯＳトランジスタの代わりにＰＭＯ
Ｓを必要とする。
【００２３】さらに、図２および３による回路の組合せ
がいくつかの利点を有することがある。例えば、負の過
電圧は、図２による回路を用いて実施することができ、
正の過電圧は、図３による回路を用いて実施することが
できる。さらなる改良として、しきい値電圧が例えば温
度変化と無関係になるようにトリガ要素１４１、１４２
を修正することができる。
がいくつかの利点を有することがある。例えば、負の過
電圧は、図２による回路を用いて実施することができ、
正の過電圧は、図３による回路を用いて実施することが
できる。さらなる改良として、しきい値電圧が例えば温
度変化と無関係になるようにトリガ要素１４１、１４２
を修正することができる。
【図１】 ブロック図である。
【図２】 図１による保護回路内部での過電圧検出器の
第１の実施形態を示す図である。
第１の実施形態を示す図である。
【図３】 過電圧検出器の第２の実施形態を示す図であ
る。
る。
１ リチウムイオン電池 ２ 可溶性リンク ３ 負荷スイッチ ４ 電流感知抵抗器 ５、６ 接点 ７ フィルタ・コンデンサ １０ 制御論理回路 １１ ＯＲゲート １２ ＡＮＤゲート １３ インバータ １４ 過電圧検出器 １５ 遅延要素 １６ バッファ・コンデンサ ２０ 短絡スイッチ １４２、１４３ シュミット・トリガ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 差動増幅器 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 抵抗分圧器 Ｖbatt バッテリ電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス・マルティン・フォン・シュタウト ドイツ連邦共和国デー−73235 ヴァイル ヘルム／テック，トゥルペンシュトラーセ 14 (72)発明者 アヒム・シュテルベルガー ドイツ連邦共和国デー−76703 クロナオ, ガルテンシュトラーセ ５ Ｆターム(参考） 5G003 BA01 CA01 CA14 CC02 FA04 5G053 AA01 AA02 AA09 BA01 BA04 CA02 CA03 EA09 EB02 EC05 5H030 AS20 BB01 BB21 FF42 FF43 FF44
Claims (13)
- 【請求項１】 可溶性リンク（２）を経て保護される再
充電可能バッテリ（１）用の充電／放電保護回路であっ
て、制御論理（１０）を備え、該制御論理は、バッテリ
電圧、保護回路の充電／放電端子（５、６）における電
位の大きさに依存して負荷スイッチ（３）を開閉し、 制御論理（１０）は過電圧検出器（１４）を備え、該過
電圧検出器は、前記保護回路の電気的強度に依存する所
定の電圧限界に達したときに短絡スイッチ（２０）を閉
じ、該短絡スイッチ（２０）は、可溶性リンク（２）を
介してバッテリ端子を結合する、ことを特徴とする充電
／放電保護回路。 - 【請求項２】 過電圧検出器（１４）は、開放負荷電流
スイッチ（３）を介した電位を入力電位として受け取る
ことを特徴とする、請求項１に記載の保護回路。 - 【請求項３】 過電圧検出器（１４）は、充電／放電端
子（５、６）における電位とバッテリ端子における電位
との差を入力電位として受け取る、ことを特徴とする請
求項１に記載の保護回路。 - 【請求項４】 前記電圧限界が超えられたときに、制御
論理（１０）は、短絡スイッチ（２０）の時間遅延した
閉成に続いて以前に開放した負荷電流スイッチ（３）を
閉じることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに
記載の保護回路。 - 【請求項５】 制御論理（１０）は、バッテリから第１
の供給電圧を受け取り、補助電圧源（１６）、特に充電
バッファ・コンデンサから第２の供給電圧を受け取る、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の保
護回路。 - 【請求項６】 過電圧検出器は双安定フリップフロップ
（１４６）を備えることを特徴とする、請求項１から５
のいずれかに記載の保護回路。 - 【請求項７】 双安定フリップフロップ（１４６）の出
力信号は、一方では、遅延要素（１５）に供給され、該
遅延要素は短絡スイッチ（２０）を閉じる制御信号を与
え、他方では、インバータ（１３）を介してＡＮＤゲー
ト（１２）の第１の入力に供給され、該ＡＮＤゲートの
出力信号は負荷スイッチ（３）を制御することを特徴と
する、請求項６に記載の保護回路。 - 【請求項８】 充電または放電電流の大きさを決定する
ための電流センサとしての抵抗（４）を特徴とする、請
求項１から７のいずれか一項に記載の保護回路。 - 【請求項９】 負荷電流スイッチ（３）の伝送抵抗は電
流感知抵抗として使用されることを特徴とする、請求項
８に記載の保護回路。 - 【請求項１０】 制御論理（１０）は、バッテリ側の過
電圧または不足電圧を認識するために、それぞれ比較器
（Ｄ１、Ｄ２）を備え、および過電圧または不足電圧の
場合に比較器出力信号は負荷スイッチ（３）の開放をト
リガすることを特徴とする、請求項１から９のいずれか
に記載の保護回路。 - 【請求項１１】 充電／放電端子（５、６）と並列に結
合されたフィルタ・コンデンサ（７）を特徴とする、請
求項１から１０のいずれかに記載の保護回路。 - 【請求項１２】 コンデンサを除いて、少なくとも低電
力損失の全ての回路要素は１チップ上に集積されること
を特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の保
護回路。 - 【請求項１３】 コンデンサを除いて、負荷スイッチ
（３）、短絡スイッチ（２０）および可溶性リンク
（２）を含む回路の全ての部品が１チップ上に集積され
ることを特徴とする、請求項１２に記載の保護回路。
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