JP3080046B2 - Secondary battery protection circuit - Google Patents

Secondary battery protection circuit

Info

Publication number
JP3080046B2
JP3080046B2 JP09285113A JP28511397A JP3080046B2 JP 3080046 B2 JP3080046 B2 JP 3080046B2 JP 09285113 A JP09285113 A JP 09285113A JP 28511397 A JP28511397 A JP 28511397A JP 3080046 B2 JP3080046 B2 JP 3080046B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
charging
secondary battery
drop
reference voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP09285113A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11122838A (en
Inventor
浩一郎 奥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP09285113A priority Critical patent/JP3080046B2/en
Publication of JPH11122838A publication Critical patent/JPH11122838A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3080046B2 publication Critical patent/JP3080046B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は2次電池保護回路に
係り、特に過電圧充電による2次電池の破壊を防止する
2次電池保護回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery protection circuit, and more particularly to a secondary battery protection circuit for preventing a secondary battery from being damaged by overvoltage charging.

【0002】[0002]

【従来の技術】充電することにより繰り返し使用可能な
2次電池には、リチウムイオン電池を使用する場合が多
い。リチウムイオン電池は、過充電や過負荷などの温度
上昇時、リチウムイオンが金属化し発火する可能性があ
る。このため、一般にリチウムイオン電池を使用した電
池パックには過電圧充電保護集積回路(IC)及び温度
ヒューズが内蔵されている。
2. Description of the Related Art In many cases, a lithium ion battery is used as a secondary battery that can be repeatedly used by charging. In a lithium ion battery, when the temperature rises due to overcharge or overload, the lithium ions may be metallized and ignite. For this reason, a battery pack using a lithium ion battery generally has a built-in overvoltage charge protection integrated circuit (IC) and a temperature fuse.

【0003】図5は従来の2次電池保護回路の一例の回
路構成図を示す。この従来回路は、2次電池11に対す
る過電圧充電を保護するため、過電圧充電保護IC1
2、充電用MOS型電界効果トランジスタ(FET)Q
1、放電用MOS型電界効果トランジスタ(FET)Q
2、温度ヒューズF1及び充電器13とから構成されて
いる。充電器13は交流電源14に接続されている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional secondary battery protection circuit. This conventional circuit protects the rechargeable battery 11 from overvoltage charging, so that the overvoltage charging protection IC 1
2. Charging MOS field effect transistor (FET) Q
1. Discharge MOS field effect transistor (FET) Q
2, a temperature fuse F1 and a charger 13. The charger 13 is connected to an AC power supply 14.

【0004】また、過電圧充電保護IC12は、反転入
力端子が2次電池11の正側端子に接続されているコン
パレータ121と、正側端子がコンパレータ121の非
反転入力端子に接続され、かつ、負側端子が2次電池1
1の負側端子に接続されている基準電圧源122と、コ
ンパレータ121の出力端子がベースに接続され、コレ
クタがQ1のゲートに接続され、エミッタが接地されて
いるPNPトランジスタ123と、トランジスタQ1、
Q2のゲートと充電器13に接続されているオン/オフ
コントロール回路124とより構成されている。
The overvoltage protection IC 12 includes a comparator 121 having an inverting input terminal connected to the positive terminal of the secondary battery 11, a positive terminal connected to the non-inverting input terminal of the comparator 121, and a negative terminal. Side terminal is secondary battery 1
1, a PNP transistor 123 having an output terminal connected to the base, a collector connected to the gate of Q1, and an emitter grounded, a transistor Q1,
It comprises an on / off control circuit 124 connected to the gate of Q2 and the charger 13.

【0005】次に、この従来回路の動作について説明す
る。まず、充電時はトランジスタQ1とQ2がオン/オ
フコントロール回路124の出力信号によりそれぞれオ
ン状態とされ、その結果、充電器13の正側端子→温度
ヒューズF1→2次電池11→トランジスタQ2→トラ
ンジスタQ1→充電器13の負側端子の閉ループ(充電
ループ)が形成されて、充電器13からの充電電流I
chargeにより2次電池11が充電される。
Next, the operation of the conventional circuit will be described. First, at the time of charging, the transistors Q1 and Q2 are turned on by the output signal of the on / off control circuit 124. As a result, the positive terminal of the charger 13 → the temperature fuse F1 → the secondary battery 11 → the transistor Q2 → the transistor Q1 → A closed loop (charging loop) of the negative terminal of the charger 13 is formed, and the charging current I from the charger 13
The secondary battery 11 is charged by the charge.

【0006】一方、コンパレータ121は2次電池11
の充電電圧VBATと基準電圧源122からの基準電圧
REFとを比較し、VBAT<VREFのときはハイ
レベルの信号を出力してトランジスタ123をオフと
し、トランジスタQ1を引き続きオン/オフコントロー
ル回路124の出力信号によりオン状態を保持し、2次
電池11の充電を継続する。これにより、充電電圧V
BATが上昇していき、VBAT>VREFに達する
と、コンパレータ121の出力信号がロウレベルとな
り、トランジスタ123がオンとなり、トランジスタQ
1をオフとする。この結果、上記の充電ループが開放さ
れ、2次電池11への電流供給ができなくなり、過電圧
充電から2次電池11を保護することができる。
On the other hand, the comparator 121 is connected to the secondary battery 11.
Charging voltage is compared with the reference voltage V REF from V BAT and the reference voltage source 122 outputs a high level signal when the V BAT <V REF and turning off the transistor 123 and subsequently turning on / off the transistor Q1 The on state is maintained by the output signal of the control circuit 124, and the charging of the secondary battery 11 is continued. Thereby, the charging voltage V
When BAT rises and reaches V BAT > V REF , the output signal of the comparator 121 goes low, the transistor 123 turns on, and the transistor Q
Turn 1 off. As a result, the charging loop is opened, and current cannot be supplied to the secondary battery 11, so that the secondary battery 11 can be protected from overvoltage charging.

【0007】しかし、何らかの原因でトランジスタQ1
が短絡破壊した場合、VBAT>VREFの状態になっ
ても、上記の充電ループが開放されないため、2次電池
11には更なる充電が行われ、充電電圧の上昇及び発熱
が生じる。この現象の保護として、従来は温度ヒューズ
F1を溶断させることにより、機械的に充電ループを開
放させる。
However, for some reason, the transistor Q1
When the battery is short-circuited, even if V BAT > V REF , the charging loop is not opened, so that the secondary battery 11 is further charged, and the charging voltage rises and heat is generated. Conventionally, as a protection against this phenomenon, the charging loop is mechanically opened by blowing the thermal fuse F1.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の2次電池保護回路では、過電圧充電保護IC12及び
温度ヒューズF1が必要であるため、実装基板が大型で
あるという問題がある。
However, the above-described conventional secondary battery protection circuit has a problem that the mounting substrate is large because the overvoltage protection IC 12 and the temperature fuse F1 are required.

【0009】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
小型な実装基板で2次電池の過電圧充電を防止し得る2
次電池保護回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points,
A small mounting board can prevent overvoltage charging of a secondary battery 2
A secondary battery protection circuit is provided.

【0010】また、本発明の他の目的は、外付け素子を
削減し得る2次電池保護回路を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a secondary battery protection circuit capable of reducing external elements.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、2次電池に対して充電電流及び充電電圧
を供給する、外部信号により動作制御可能な充電器と、
充電時はオンとされて充電器からの充電電流及び充電電
圧を2次電池に供給する充電ループを形成する半導体ス
イッチング素子と、2次電池の充電電圧と第1の基準電
圧とを比較し、充電電圧が第1の基準電圧を越えたこと
を検出したときに検出信号を出力して、半導体スイッチ
ング素子をオフに制御する第1の比較手段と、半導体ス
イッチング素子の降下電圧が所定の電圧範囲内にあるか
どうかを検出し、降下電圧が電圧範囲を越えたときにエ
ラーパルスを出力して、充電器の動作を強制的に停止す
る第2の比較手段とを有する構成としたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a charger which supplies a charging current and a charging voltage to a secondary battery and whose operation can be controlled by an external signal.
A semiconductor switching element that is turned on during charging to form a charging loop that supplies a charging current and a charging voltage from a charger to the secondary battery, and compares the charging voltage of the secondary battery with a first reference voltage; First comparing means for outputting a detection signal when detecting that the charging voltage has exceeded the first reference voltage and controlling the semiconductor switching element to be turned off; And an output of an error pulse when the voltage drop exceeds the voltage range to forcibly stop the operation of the charger. .

【0012】この発明では、半導体スイッチング素子の
降下電圧が半導体スイッチング素子の短絡破壊や過熱時
に、上記の所定の電圧範囲の上限値より大なる値、ある
いは下限値よりも小なる値になることに着目し、半導体
スイッチング素子の降下電圧がこの所定の電圧範囲を越
えた時にエラーパルスを出力して充電器の動作を強制的
に停止するようにしたため、エラーパルス出力により上
記の充電ループを開放させることができる。
According to the present invention, the voltage drop of the semiconductor switching element becomes a value larger than the upper limit value or smaller than the lower limit value of the predetermined voltage range when the semiconductor switching element is short-circuited or overheated. Focusing attention, when the voltage drop of the semiconductor switching element exceeds this predetermined voltage range, an error pulse is output and the operation of the charger is forcibly stopped, so that the charging loop is opened by outputting the error pulse. be able to.

【0013】ここで、本発明における上記の半導体スイ
ッチング素子は電界効果トランジスタであり、また、第
2の比較手段は、電界効果トランジスタのドレイン・ソ
ース間のオン抵抗と充電電流とによる降下電圧が所定の
電圧範囲内にあるかどうかを検出する手段であることが
望ましい。
Here, the semiconductor switching element in the present invention is a field-effect transistor, and the second comparing means determines that the on-resistance between the drain and source of the field-effect transistor and the voltage drop due to the charging current are predetermined. It is desirable that the detecting means is a means for detecting whether or not the voltage is within the voltage range.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1は本発明になる2次電池保
護回路の一実施の形態の回路構成図、図2はオン抵抗の
説明図、図3はウィンドコンパレータの一例の回路構成
図、図4は図1の動作説明用タイミングチャートを示
す。図1中、図5と同一構成部分には同一符号を付して
ある。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of a secondary battery protection circuit according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of an on-resistance, FIG. 3 is a circuit configuration diagram of an example of a window comparator, and FIG. 4 shows a timing chart for explanation. 1, the same components as those of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.

【0015】図1の実施の形態は、2次電池11に対す
る過電圧充電を保護するため、過電圧充電保護IC1
5、充電用NチャネルMOS型電界効果トランジスタ
(FET)Q1、放電用NチャネルMOS型電界効果ト
ランジスタ(FET)Q2及び充電器16とから構成さ
れている。充電器16は交流電源14に接続されてい
る。2次電池11、過電圧充電保護IC15、トランジ
スタQ1及びQ2は、バッテリパックに内蔵されてい
る。
In the embodiment shown in FIG. 1, an overvoltage charge protection IC 1 is provided to protect the secondary battery 11 from overvoltage charge.
5, a charging N-channel MOS field effect transistor (FET) Q1, a discharging N-channel MOS field effect transistor (FET) Q2, and a charger 16. Charger 16 is connected to AC power supply 14. The secondary battery 11, the overvoltage charge protection IC 15, and the transistors Q1 and Q2 are built in the battery pack.

【0016】また、過電圧充電保護IC15は、過充電
検出用コンパレータ121と、第1の基準電圧源122
と、オン/オフコントロール回路124と、FET異常
検出用ウィンドコンパレータ151と、第2の基準電圧
源152と、出力端子がトランジスタQ1のゲートに接
続されているAND回路153とより構成されている。
The overvoltage protection IC 15 includes an overcharge detection comparator 121 and a first reference voltage source 122.
, An on / off control circuit 124, an FET abnormality detection window comparator 151, a second reference voltage source 152, and an AND circuit 153 having an output terminal connected to the gate of the transistor Q1.

【0017】次に、この実施の形態の充電時の動作につ
いて、(1)正常時の動作、(2)Q1破壊時の動作、
(3)過熱検出時の動作に分けて説明する。
Next, the operation at the time of charging according to this embodiment includes (1) an operation at the time of normal operation, (2) an operation at the time of Q1 destruction,
(3) The operation when overheating is detected will be described separately.

【0018】(1)正常時の動作 図1において、バッテリパックの+端子と−端子に充電
器16を接続すると、オン/オフコントロール回路12
4の2つの出力端子からそれぞれハイレベルのオン信号
が出力され、一方のオン信号はトランジスタQ2のゲー
トに直接に供給されてこれをオンとし、他方のオン信号
は2入力AND回路153の一方の入力端子に供給され
る。また、これと同時に、コンパレータ121は2次電
池11の充電電圧VBATと基準電圧源122からの基
準電圧VREF1とを比較し、充電完了前はVBAT
REF1であり、このときはコンパレータ121はハ
イレベルの信号をAND回路153の他方の入力端子に
供給する。従って、AND回路153を通してオン信号
がトランジスタQ1のゲートに印加され、これをオン状
態とする。
(1) Normal Operation In FIG. 1, when the charger 16 is connected to the + terminal and the-terminal of the battery pack, the on / off control circuit 12
4 from the two output terminals, one of the ON signals is directly supplied to the gate of the transistor Q2 to turn it on, and the other ON signal is the one of the two-input AND circuit 153. It is supplied to the input terminal. At the same time, the comparator 121 compares the charging voltage V BAT of the secondary battery 11 with the reference voltage V REF1 from the reference voltage source 122, and before charging is completed, V BAT <
A V REF1, the comparator 121 in this case provides a high level signal to the other input terminal of the AND circuit 153. Accordingly, an ON signal is applied to the gate of the transistor Q1 through the AND circuit 153, and the transistor Q1 is turned on.

【0019】これにより、充電器16の正側端子→2次
電池11→トランジスタQ2→トランジスタQ1→充電
器16の負側端子の閉ループ(充電ループ)が形成され
て、充電器16からの充電電流Ichargeにより2
次電池11が充電される。充電は一般的に定電流−定電
圧方式(80%程度まで定電流充電、以降フル充電まで
は定電圧充電を行う)で行われる。
As a result, a closed loop (charging loop) of the positive terminal of the charger 16 → the secondary battery 11 → the transistor Q2 → the transistor Q1 → the negative terminal of the charger 16 is formed, and the charging current from the charger 16 2 by I charge
The next battery 11 is charged. In general, charging is performed by a constant current-constant voltage method (constant current charging up to about 80%, and then constant voltage charging until full charge).

【0020】2次電池11の充電電圧VBATは、上記
の充電の継続により上昇していきVBAT>VREF1
の過電圧充電状態になると、充電電圧VBATと基準電
圧源122よりの基準電圧VREF1とを比較している
コンパレータ121の出力信号がロウレベルとなるた
め、AND回路153の出力信号がロウレベルとなり、
トランジスタQ1のゲート電圧がロウレベルとなること
によりQ1がオフする。この動作により、上記の充電ル
ープが開放されるため、2次電池11への充電が停止さ
れ、2次電池11の破壊は生じない。
The charging voltage V BAT of the secondary battery 11 rises due to the continuation of the charging, and V BAT > V REF1
, The output signal of the comparator 121 that compares the charging voltage V BAT with the reference voltage V REF1 from the reference voltage source 122 goes low, so that the output signal of the AND circuit 153 goes low.
When the gate voltage of the transistor Q1 goes low, Q1 turns off. By this operation, the charging loop is opened, so that charging of the secondary battery 11 is stopped, and the secondary battery 11 is not destroyed.

【0021】2次電池11の充電が停止すると、放電に
より充電電圧VBATが低下していき、VBAT<V
REF1になると、充電電圧VBATと基準電圧源12
2よりの基準電圧VREF1とを比較しているコンパレ
ータ121の出力信号がハイレベルとなるため、AND
回路153の出力信号がハイレベルとなり、トランジス
タQ1のゲート電圧がハイレベルとなることによりQ1
がオンする。この動作により、上記の充電ループが再び
形成されるため、2次電池11への充電が再開される。
以下、上記と同様の動作が繰り返され、充電電圧VBAT
は基準電圧VREF1付近に維持される。
When the charging of the secondary battery 11 is stopped, the charging voltage V BAT decreases due to discharging, and V BAT <V
When REF1 is reached , the charging voltage V BAT and the reference voltage source 12
2, the output signal of the comparator 121 comparing the reference voltage V REF1 with the reference voltage V REF1 becomes high level.
When the output signal of the circuit 153 goes high and the gate voltage of the transistor Q1 goes high, Q1
Turns on. By this operation, the above-described charging loop is formed again, so that charging of the secondary battery 11 is restarted.
Thereafter, the same operation as above is repeated, and the charging voltage V BAT
Is maintained near the reference voltage V REF1 .

【0022】この正常動作時の、充電器16の充電電
圧、オン/オフコントロール回路124の出力信号、ト
ランジスタQ1のオン/オフ動作、充電電流I
charge、充電電圧VBATは、それぞれ図4
(A)にBCH、CONT、Q1、Icharge、V
BATで示される。なお、図4(A)に示すQ1のハイ
レベルはトランジスタQ1がオン状態、ロウレベルはト
ランジスタQ1がオフ状態であることを示す。
During this normal operation, the charging voltage of the charger 16, the output signal of the on / off control circuit 124, the on / off operation of the transistor Q1, and the charging current I
charge and the charging voltage V BAT are respectively shown in FIG.
(A) shows BCH, CONT, Q1, Icharge , V
Indicated by BAT . Note that the high level of Q1 shown in FIG. 4A indicates that the transistor Q1 is on, and the low level indicates that the transistor Q1 is off.

【0023】(2)Q1破壊時の動作 何らかの原因でトランジスタQ1が破壊している場合、
トランジスタQ1の制御が不可能となるため、上記の正
常動作時の2次電池11の過電圧充電保護手法は使えな
い。そこで、この場合は、本実施の形態ではトランジス
タQ1の破壊を検知し、充電器16に破壊信号をフィー
ドバックすることにより、充電器16自体の動作を停止
(またはスタンバイ状態)させて2次電池11を保護す
る。トランジスタQ1の破壊検知は以下のようにして行
う。
(2) Operation when Q1 is destroyed If the transistor Q1 is destroyed for some reason,
Since the control of the transistor Q1 becomes impossible, the overvoltage charging protection method for the secondary battery 11 during the normal operation cannot be used. Therefore, in this case, in the present embodiment, the destruction of the transistor Q1 is detected and the destruction signal is fed back to the charger 16 to stop the operation of the charger 16 itself (or stand-by state) so that the secondary battery 11 To protect. The detection of the destruction of the transistor Q1 is performed as follows.

【0024】トランジスタQ1はMOS型FETであ
り、導通時に素子固有のオン抵抗RONをもつ。図2はこ
のオン抵抗の説明図を示す。同図において、N+型基板
21の上に低濃度のN型のエピタキシャル層22が積ま
れ、更にP層23が形成され、その中にN+拡散層24
が形成されている。P層23やN+拡散層24の表面に
は酸化膜25が形成され、その中にゲート電極26が形
成され、また酸化膜25等の表面にはソース電極27が
形成されている。また、基板21の表面にはドレイン2
8が形成される。
The transistor Q1 is a MOS FET, and has an ON resistance R ON inherent to the element when conducting. FIG. 2 is an explanatory diagram of this on-resistance. In the figure, a low-concentration N-type epitaxial layer 22 is stacked on an N + -type substrate 21, a P layer 23 is further formed, and an N + diffusion layer 24 is formed therein.
Are formed. An oxide film 25 is formed on the surface of the P layer 23 and the N + diffusion layer 24, a gate electrode 26 is formed therein, and a source electrode 27 is formed on the surface of the oxide film 25 and the like. The drain 2 is provided on the surface of the substrate 21.
8 are formed.

【0025】かかる公知の二重拡散構造のMOS型FE
Tにおいて、オン時にはドレイン・ソース間にチャネル
抵抗RCH、接合ピンチ抵抗RJFET、エピタキシャル層抵
抗及び基板抵抗Rbulkからなるオン抵抗RONが生じる。
このオン抵抗RONは、ディスクリートデバイスにおいて
は、数mΩ〜数Ωという値を示す。
Such a known MOS type FE having a double diffusion structure.
At T, when on, an on-resistance R ON including a channel resistance R CH , a junction pinch resistance R JFET , an epitaxial layer resistance and a substrate resistance R bulk is generated between the drain and the source.
This ON resistance R ON shows a value of several mΩ to several Ω in a discrete device.

【0026】トランジスタQ1が破壊していない場合
は、上記のオン抵抗RONを介して充電電流Ichargeが流
れるため、トランジスタQ1のドレイン・ソース間には
ON×Ichargeで求められる降下電圧VDROPが発生す
る。一方、トランジスタQ1が短絡破壊した場合は、ト
ランジスタQ1のドレイン・ソース間抵抗は0となるた
め、上記の降下電圧VDROPは殆ど生じない。従って、ト
ランジスタQ1のドレイン・ソース間の降下電圧VDROP
を検出することにより、トランジスタQ1の破壊の有無
を検知することができる。
[0026] When the transistor Q1 is not destroyed, since the charging current flows I charge through the on-resistance R ON, the voltage drop between the drain and source of the transistor Q1 is determined by the R ON × I charge V DROP occurs. On the other hand, when the transistor Q1 is short-circuited, the drain-source resistance of the transistor Q1 becomes 0, and thus the above-mentioned voltage drop DROP hardly occurs. Accordingly, the voltage drop between the drain and source of the transistor Q1 V DROP
Is detected, it is possible to detect whether or not the transistor Q1 is broken.

【0027】図1に示した実施の形態では、降下電圧V
DROPとトランジスタQ1短絡破壊検知用基準電圧VREF2
とをウィンドコンパレータ151で比較することで、ト
ランジスタQ1の破壊検知をする。ここで、ウィンドコ
ンパレータ151は、図3に示すように、抵抗RA及び
Bからなる抵抗分圧回路と、コンデンサCと、コンパ
レータ31及び32と、OR回路33とからなる。コン
パレータ31は反転入力端子が基準電圧源152の+端
子に接続され、非反転入力端子が図1のトランジスタQ
1とQ2との接続点Pに端子34を介して接続されてい
る。
In the embodiment shown in FIG. 1, the voltage drop V
DROP and transistor Q1 short-circuit breakdown detection reference voltage V REF2
Are compared by the window comparator 151 to detect the destruction of the transistor Q1. Here, the window comparator 151, as shown in FIG. 3, a resistor divider comprising resistors R A and R B, a capacitor C, a comparator 31 and 32, consisting of the OR circuit 33. The comparator 31 has an inverted input terminal connected to the + terminal of the reference voltage source 152, and a non-inverted input terminal connected to the transistor Q in FIG.
It is connected via a terminal 34 to a connection point P between 1 and Q2.

【0028】また、コンパレータ32は非反転入力端子
が抵抗RA及びRBとコンデンサCとの共通接続点に接続
され、反転入力端子が上記の端子34に接続されてい
る。更に、OR回路33はコンパレータ31及び32の
両出力信号を論理和演算して、その出力信号を端子35
を介して充電器16にウィンドコンパレータ151の出
力信号として供給する。
Further, the comparator 32 is non-inverting input terminal connected to a common connection point between the resistor R A and R B and capacitor C, the inverting input terminal is connected to the terminal 34. Further, the OR circuit 33 performs a logical OR operation on both output signals of the comparators 31 and 32, and outputs the output signal to a terminal 35.
Is supplied to the charger 16 as an output signal of the window comparator 151 via the.

【0029】このウィンドコンパレータ151の動作に
ついて説明するに、トランジスタQ1の非破壊時(正常
動作時)は、端子34を介して入力される前記降下電圧
DROPがある値となっており、VREF2>VDROPである
が、抵抗RA及びRBからなる抵抗分圧回路で基準電圧V
REF2を抵抗分圧して得られた電圧VREF2’(=VREF2
B/(RA+RB))に対しては、VREF2’<VDROP
る関係にある。なお、上記の抵抗分圧電圧VREF2’を便
宜上、短絡破壊検知電圧というものとする。
The operation of the window comparator 151 will be described. When the transistor Q1 is not destroyed (during normal operation), the drop voltage V DROP input via the terminal 34 has a certain value, and V REF2 > is a V DROP, resistor R a and the reference voltage V by a resistor divider consisting of R B
The voltage V REF2 ′ (= V REF2 ·
R B / (R A + R B ) has a relationship of V REF2 ′ <V DROP . Note that the resistance divided voltage V REF2 ′ is referred to as a short-circuit breakdown detection voltage for convenience.

【0030】上記の短絡破壊検知電圧VREF2’はコンパ
レータ32の非反転入力端子に入力され、ここで端子3
4を介して入力された降下電圧VDROPと比較されるが、
REF2’<VDROPであるため、コンパレータ32の出力
信号はロウレベルである。一方、コンパレータ31に入
力される降下電圧VDROPと基準電圧VREF2は、VREF2
DROPなる関係にあるため、コンパレータ31の出力信
号もロウレベルである。従って、OR回路33から端子
35へ出力される信号はロウレベルである。
The above-mentioned short-circuit breakdown detection voltage V REF2 ′ is input to the non-inverting input terminal of the comparator 32.
4 is compared with the drop voltage V DROP input via
Since V REF2 ′ <V DROP , the output signal of the comparator 32 is at a low level. On the other hand, the drop voltage V DROP and the reference voltage V REF2 input to the comparator 31 are equal to V REF2 >
Because of the relationship V DROP , the output signal of the comparator 31 is also at the low level. Therefore, the signal output from the OR circuit 33 to the terminal 35 is at a low level.

【0031】これに対し、トランジスタQ1に短絡破壊
が生じたものとすると、図4(C)のQ1にロウレベル
で模式的に示すようにトランジスタQ1がオフとなり、
オン抵抗RONが図4(C)に示すように0となり、よっ
て端子34を介して入力される降下電圧VDROPも図4
(C)に示すように、急激に低下してほぼ0となる。こ
のため、Q1の短絡破壊時もVREF2>VDROPであるが、
図4(C)に示すように、VREF2’>VDROPなる関係と
なるため、コンパレータ32の出力信号がハイレベルと
なり、よって、OR回路33から端子35へ出力される
ウィンドコンパレータ151の出力信号も図4(C)に
エラーパルスとして示すようにハイレベルとなる。この
ハイレベルのエラーパルスは端子35を介して充電器1
6に供給され、充電器16を動作停止状態とする。
On the other hand, assuming that short-circuit breakdown has occurred in the transistor Q1, the transistor Q1 is turned off as schematically shown at a low level in Q1 of FIG.
The ON resistance R ON becomes 0 as shown in FIG. 4C, and the drop voltage V DROP input via the terminal 34 is also shown in FIG.
As shown in (C), the value rapidly decreases to almost zero. For this reason, V REF2 > V DROP even when the short-circuit of Q1 is destroyed.
As shown in FIG. 4C, since the relation of V REF2 ′> V DROP is established, the output signal of the comparator 32 becomes high level, and thus the output signal of the window comparator 151 output from the OR circuit 33 to the terminal 35. 4C also becomes high level as shown as an error pulse in FIG. This high-level error pulse is supplied to the charger 1 via the terminal 35.
6 to bring the charger 16 into an operation stop state.

【0032】これにより、充電器16はエラーパルスか
ハイレベルとなった時点から、回路固有の遅延時間(D
ELAY)遅れて図4(C)にBCHで示すように、出
力充電電圧を0とし、これによりオン/オフコントロー
ル回路124の出力信号も図4(C)にCONTで示す
ように、ロウレベルとなる。以上の動作により、充電ル
ープは開放され、トランジスタQ1短絡破壊時における
2次電池11の過電圧充電保護が実現される。
As a result, the charger 16 starts the delay time (D
ELAY) With a delay, the output charging voltage is set to 0 as shown by BCH in FIG. 4 (C), whereby the output signal of the on / off control circuit 124 also goes low as shown by CONT in FIG. 4 (C). . With the above operation, the charging loop is opened, and overvoltage charging protection of the secondary battery 11 at the time of short-circuit breakdown of the transistor Q1 is realized.

【0033】(3)過熱検出時の動作 トランジスタQ1が短絡破壊しているときは、上記の
(2)で説明した動作により2次電池保護が可能である
が、トランジスタQ1が非破壊で、かつ、著しい温度上
昇が認められる状態においては、上記(2)の方法での
保護は不可能である。従って、過負荷による温度上昇を
検出し、2次電池11を保護する機能も必要になる。
(3) Operation at the time of detecting overheating When the transistor Q1 is short-circuited and broken, the secondary battery can be protected by the operation described in the above (2), but the transistor Q1 is non-destructive and In a state where a remarkable temperature rise is observed, the protection by the method (2) is impossible. Therefore, a function of detecting a temperature rise due to an overload and protecting the secondary battery 11 is also required.

【0034】そこで、この実施の形態では、上記の過負
荷による温度上昇に対して2次電池11を保護するため
に、過熱状態をトランジスタQ1のオン抵抗検知により
検出する。MOS型FETのオン抵抗は、温度上昇に伴
い、増加する特性をもっている。また、2次電池11の
充電は一般に定電流方式で行われるため、温度上昇時に
おいても定常時相当の充電電流Ichargeが供給される。
従って、トランジスタQ1の両端の降下電圧VDROPも温
度上昇に依存して増加する。
Therefore, in this embodiment, in order to protect the secondary battery 11 against the temperature rise due to the overload, the overheat state is detected by detecting the on-resistance of the transistor Q1. The on-resistance of a MOS FET has a characteristic that increases as the temperature rises. In addition, since the charging of the secondary battery 11 is generally performed by a constant current method, a charging current I charge corresponding to a steady state is supplied even when the temperature rises.
Therefore, the drop voltage V DROP across the transistor Q1 also increases depending on the temperature rise.

【0035】すなわち、トランジスタQ1が非破壊で、
かつ、著しい温度上昇が生じた場合は、図4(B)に示
すように、降下電圧VDROPが温度上昇に依存して増加し
て基準電圧VREF2より大となる。すると、図3のコンパ
レータ31の出力信号がハイレベルとなるため、OR回
路33から端子35へ出力されるウィンドコンパレータ
151の出力信号も図4(B)にエラーパルスとして示
すようにハイレベルとなる。このハイレベルのエラーパ
ルスは端子35を介して充電器16に供給され、充電器
16を動作停止状態とする。
That is, the transistor Q1 is non-destructive,
In addition, when a remarkable temperature rise occurs, as shown in FIG. 4B, the drop voltage V DROP increases depending on the temperature rise and becomes larger than the reference voltage V REF2 . Then, since the output signal of the comparator 31 in FIG. 3 becomes high level, the output signal of the window comparator 151 output from the OR circuit 33 to the terminal 35 also becomes high level as shown in FIG. 4B as an error pulse. . This high-level error pulse is supplied to the charger 16 via the terminal 35, and the charger 16 is brought into an operation stop state.

【0036】これにより、充電器16はエラーパルスか
ハイレベルとなった時点から、回路固有の遅延時間(D
ELAY)遅れて図4(B)にBCHで示すように、出
力充電電圧を0とし、これによりオン/オフコントロー
ル回路124の出力信号も図4(B)にCONTで示す
ように、ロウレベルとなる。以上の動作により、充電ル
ープは開放される。
As a result, the charger 16 starts delaying the circuit-specific delay time (D
ELAY) With a delay, the output charging voltage is set to 0 as shown by BCH in FIG. 4B, whereby the output signal of the on / off control circuit 124 also goes low as shown by CONT in FIG. 4B. . By the above operation, the charging loop is released.

【0037】充電器16の動作停止により2次電池11
の充電が停止されると、充電電流Ichargeが図4(B)
に示すように急激に低下し、それに伴いオン抵抗RON
低下するため、降下電圧VDROPが基準電圧VREF2より小
となる。すると、図3のコンパレータ31の出力信号が
コンパレータ32の出力信号と同様にロウレベルとなる
ため、OR回路33から端子35へ出力されるウィンド
コンパレータ151の出力信号も図4(B)にエラーパ
ルスとして示すようにロウレベルとなる。
When the operation of the charger 16 is stopped, the secondary battery 11
Is stopped, the charging current I charge is reduced as shown in FIG.
As shown in FIG. 7, since the on-resistance R ON also decreases rapidly, the drop voltage V DROP becomes smaller than the reference voltage V REF2 . Then, since the output signal of the comparator 31 in FIG. 3 becomes low level similarly to the output signal of the comparator 32, the output signal of the window comparator 151 output from the OR circuit 33 to the terminal 35 also becomes an error pulse in FIG. It goes low as shown.

【0038】充電器16は端子35を介して入力される
信号がロウレベルとなると、所定時間遅れて動作を開始
し、図4(B)にBCHで示すように、ハイレベルの電
圧と充電電流Ichargeを発生する。この充電再開によ
り、再びトランジスタQ1が過熱してVREF2<VDROP
なると、再び、前記したように充電器16が動作を停止
される。以下、上記と同様の動作が繰り返される。この
ようにして、トランジスタQ1過熱時における2次電池
11の過電圧充電保護が実現される。
When the signal input via the terminal 35 becomes low level, the charger 16 starts operation with a delay of a predetermined time, and as shown by BCH in FIG. Generate charge . When the charging is restarted and the transistor Q1 is overheated again and V REF2 <V DROP , the operation of the charger 16 is stopped again as described above. Hereinafter, the same operation as described above is repeated. In this manner, overvoltage charge protection of the secondary battery 11 when the transistor Q1 is overheated is realized.

【0039】なお、充電用MOS型FETQ1がオープ
ン破壊を生じた際も、この動作により検出される。オー
プン破壊では、図1のP点の電位が充電器16からの供
給電圧BCHに張り付いてしまうため、降下電圧VDROP
が基準電圧VREF2よりも大きくなる。よって、この場合
もウィンドコンパレータ151からはハイレベルのエラ
ーパルスが出力され、充電器16を強制的に動作停止さ
せる。
Note that this operation also detects when the charging MOS type FET Q1 has an open breakdown. In the open breakdown, the potential at the point P in FIG. 1 sticks to the supply voltage BCH from the charger 16, so that the drop voltage V DROP
Becomes larger than the reference voltage V REF2 . Therefore, also in this case, a high-level error pulse is output from the window comparator 151, and the operation of the charger 16 is forcibly stopped.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
充電用トランジスタの降下電圧をウィンドコンパレータ
によって検出し、降下電圧が所定電圧範囲を越えた時に
充電ループを開放することにより、過電圧充電から2次
電池を保護するようにしたため、温度ヒューズを不要に
できるため、充電用トランジスタの破壊検出機能までの
1チップ化が容易にでき、また、外付け素子を削減で
き、更に基板実装面積を従来よりも小型化でき、またシ
ステムコストダウンを実現できる。
As described above, according to the present invention,
The voltage drop of the charging transistor is detected by a window comparator, and when the voltage drop exceeds a predetermined voltage range, the charging loop is opened to protect the secondary battery from overvoltage charging, thereby eliminating the need for a thermal fuse. Therefore, it is easy to integrate a single chip up to the function of detecting the destruction of the charging transistor, reduce the number of external elements, further reduce the board mounting area, and reduce the system cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態の回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】オン抵抗を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating on-resistance.

【図3】図1中のウィンドコンパレータの一例の回路図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a window comparator in FIG.

【図4】図1の動作説明用タイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 1;

【図5】従来の一例の回路構成図である。FIG. 5 is a circuit configuration diagram of an example of the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 2次電池 14 交流電源 15 過電圧充電保護用集積回路(IC) 16 充電器 31、32、121 コンパレータ 33 OR回路 34 降下電圧入力端子 35 エラーパルス出力端子 122 第1の基準電圧源 124 オン/オフコントロール回路 151 ウィンドコンパレータ 152 第2の基準電圧源 153 AND回路 Q1 充電用NチャネルMOS型電界効果トランジスタ
(FET) Q2 放電用NチャネルMOS型電界効果トランジスタ
(FET) RA、RB 分圧抵抗回路用抵抗 RON オン抵抗 VDROP Q1の降下電圧 Icharge 充電電流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Secondary battery 14 AC power supply 15 Integrated circuit (IC) for overvoltage charge protection 16 Charger 31, 32, 121 Comparator 33 OR circuit 34 Falling voltage input terminal 35 Error pulse output terminal 122 First reference voltage source 124 ON / OFF control circuit 151 window comparator 152 a second reference voltage source 153 the AND circuit Q1 charging N-channel MOS field effect transistor (FET) Q2 discharging N-channel MOS field effect transistor (FET) R a, R B resistor divider Resistance R ON on resistance V DROP Q1 drop voltage I charge charging current

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H02H 7/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02J 7 /00-7/12 H02J 7/34-7/36 H02H 7/18

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2次電池に対して充電電流及び充電電圧
を供給する、外部信号により動作制御可能な充電器と、 充電時はオンとされて前記充電器からの充電電流及び充
電電圧を前記2次電池に供給する充電ループを形成する
半導体スイッチング素子と、 前記2次電池の充電電圧と第1の基準電圧とを比較し、
該充電電圧が該第1の基準電圧を越えたことを検出した
ときに検出信号を出力して、前記半導体スイッチング素
子をオフに制御する第1の比較手段と、 前記半導体スイッチング素子の降下電圧が所定の電圧範
囲内にあるかどうかを検出し、該降下電圧が該電圧範囲
を越えたときにエラーパルスを出力して、前記充電器の
動作を強制的に停止する第2の比較手段とを有すること
を特徴とする2次電池保護回路。
1. A charger which supplies a charging current and a charging voltage to a secondary battery and whose operation can be controlled by an external signal, and which is turned on at the time of charging to charge the charging current and the charging voltage from the charger. Comparing a charging voltage of the secondary battery with a first reference voltage, and a semiconductor switching element forming a charging loop for supplying the secondary battery;
First comparing means for outputting a detection signal when detecting that the charging voltage has exceeded the first reference voltage and controlling the semiconductor switching element to be turned off; A second comparing means for detecting whether the voltage falls within a predetermined voltage range, outputting an error pulse when the voltage drop exceeds the voltage range, and forcibly stopping the operation of the charger. A secondary battery protection circuit, comprising:
【請求項2】 前記半導体スイッチング素子は電界効果
トランジスタであり、前記第2の比較手段は、該電界効
果トランジスタのドレイン・ソース間のオン抵抗と前記
充電電流とによる降下電圧が前記所定の電圧範囲内にあ
るかどうかを検出することを特徴とする請求項1記載の
2次電池保護回路。
2. The semiconductor switching element is a field-effect transistor, and the second comparing means determines that an on-resistance between a drain and a source of the field-effect transistor and a voltage drop due to the charging current are within a predetermined voltage range. 2. The secondary battery protection circuit according to claim 1, wherein it is detected whether or not the battery is inside the battery.
【請求項3】 前記第2の比較手段は、第2の基準電圧
を発生する基準電圧源と、該第2の基準電圧と前記降下
電圧とが入力されるウィンドコンパレータにより構成さ
れていることを特徴とする請求項1記載の2次電池保護
回路。
3. The method according to claim 2, wherein the second comparing means includes a reference voltage source for generating a second reference voltage, and a window comparator to which the second reference voltage and the drop voltage are input. The rechargeable battery protection circuit according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記ウィンドコンパレータは、前記第2
の基準電圧を抵抗分圧する抵抗分圧回路と、前記降下電
圧が第1の入力端子に入力され、前記第2の基準電圧が
第2の入力端子に入力される第1のコンパレータと、前
記抵抗分圧回路の出力電圧が第1の入力端子に入力さ
れ、前記降下電圧が第2の入力端子に入力される第2の
コンパレータと、前記第1及び第2のコンパレータの出
力電圧がそれぞれ入力され、前記降下電圧が前記第2の
基準電圧と前記抵抗分圧回路の出力電圧との間の所定の
電圧範囲の外にあるときに所定論理値の前記エラーパル
スを発生する論理回路とよりなることを特徴とする請求
項3記載の2次電池保護回路。
4. The window comparator according to claim 2, wherein
A resistor voltage dividing circuit that divides the reference voltage by a resistor, a first comparator that receives the dropped voltage at a first input terminal and the second reference voltage at a second input terminal, An output voltage of the voltage dividing circuit is input to a first input terminal, and the output voltage of the second comparator, in which the voltage drop is input to a second input terminal, and the output voltages of the first and second comparators are input, respectively. A logic circuit for generating the error pulse having a predetermined logic value when the voltage drop is outside a predetermined voltage range between the second reference voltage and the output voltage of the resistance voltage dividing circuit. 4. The secondary battery protection circuit according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記所定の電圧範囲は、前記半導体スイ
ッチング素子が非破壊で、かつ、所定値以上の温度で動
作しているときの前記降下電圧付近の第1の値と、前記
半導体スイッチング素子が短絡破壊した時における前記
降下電圧よりも大なる第2の値の範囲であることを特徴
とする請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の2次電
池保護回路。
5. The semiconductor device according to claim 5, wherein the predetermined voltage range is a first value near the voltage drop when the semiconductor switching element is non-destructive and operates at a temperature equal to or higher than a predetermined value. 5. The secondary battery protection circuit according to claim 1, wherein the second voltage is in a range of a second value larger than the voltage drop when the short circuit occurs.
【請求項6】 前記第1の比較手段と第2の比較手段
は、それぞれ同一の集積回路内に設けられていることを
特徴とする請求項1記載の2次電池保護回路。
6. The secondary battery protection circuit according to claim 1, wherein the first comparison means and the second comparison means are provided in the same integrated circuit.
JP09285113A 1997-10-17 1997-10-17 Secondary battery protection circuit Expired - Fee Related JP3080046B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09285113A JP3080046B2 (en) 1997-10-17 1997-10-17 Secondary battery protection circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09285113A JP3080046B2 (en) 1997-10-17 1997-10-17 Secondary battery protection circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11122838A JPH11122838A (en) 1999-04-30
JP3080046B2 true JP3080046B2 (en) 2000-08-21

Family

ID=17687292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09285113A Expired - Fee Related JP3080046B2 (en) 1997-10-17 1997-10-17 Secondary battery protection circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3080046B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101093986B1 (en) 2004-09-07 2011-12-15 삼성에스디아이 주식회사 Protect circuit of battery pack
JP4830325B2 (en) * 2005-03-23 2011-12-07 ミツミ電機株式会社 Semiconductor device
CN1979992A (en) 2005-12-07 2007-06-13 比亚迪股份有限公司 Charge-discharge protection circuit of secondary cell group
JP4659886B2 (en) * 2009-01-27 2011-03-30 シャープ株式会社 Secondary battery protection circuit
WO2010032333A1 (en) 2008-09-22 2010-03-25 富士通株式会社 Power control circuit, power supply unit, power supply system, and power controller control method
CN110138056B (en) * 2019-06-27 2021-08-17 深圳莱福德科技股份有限公司 Emergency power supply protection method and device
CN110719097A (en) * 2019-10-21 2020-01-21 深圳市轩宇车鼎科技有限公司 Startup and shutdown circuit
WO2021157229A1 (en) * 2020-02-04 2021-08-12 富士電機株式会社 Detection circuit, switching control circuit, and power supply circuit
CN111790930B (en) * 2020-06-23 2021-05-18 永康市佰力仕电动工具有限公司 Electric drill capable of preventing mistaken touch switch

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11122838A (en) 1999-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4186052B2 (en) Battery pack with charge control function
US6340880B1 (en) Method of protecting a chargeable electric cell
US6768289B2 (en) Charge/discharge protection circuit with latch circuit for protecting a charge control FET from overheating in a portable device
KR100993236B1 (en) Back-gate voltage generator circuit, four-terminal back gate switching fet, and charge and discharge protection circuit using same
US9048677B2 (en) Semiconductor device for protecting secondary battery, battery pack, and electronic device using same
US7667435B2 (en) Secondary battery protection circuit with over voltage transient protection
JP3305257B2 (en) Charge / discharge control circuit, rechargeable power supply device and control method therefor
US6642694B2 (en) Overcharge protection circuit capable of preventing damage to a charge control switch on flowing an excessive current
US10622819B2 (en) Rechargeable battery protection integrated circuit, rechargeable battery protection device, and battery pack
US7541777B2 (en) Battery protection circuit
JPH11215716A (en) Battery managing apparatus, battery package, and electronic appliance
US7915863B2 (en) Charge protection circuit with timing function
KR100468018B1 (en) Charge / discharge control circuit
JP3080046B2 (en) Secondary battery protection circuit
US6771049B2 (en) Secondary battery protection circuit having a clamping circuit including a comparator and a transistor
JP3597618B2 (en) Secondary battery protection circuit
US6636020B1 (en) Lithium-ion over voltage protection circuit
JP3728920B2 (en) Battery protection circuit
JP2925241B2 (en) Rechargeable battery device
WO1998033257A1 (en) Power supply monitoring ic and battery pack
US6310463B1 (en) Secondary battery cell protection circuit
CN117080994A (en) Battery protection circuit and electronic device
JPH07227045A (en) Charged type power unit
US20050237028A1 (en) Secondary battery protection circuit with over voltage transient protection
JP3424707B2 (en) Charge / discharge control circuit

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees