JP3832625B2

JP3832625B2 - 静電気対策型電池パック

Info

Publication number: JP3832625B2
Application number: JP2001192096A
Authority: JP
Inventors: 和夫卯月
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2003007272A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号ラインに静電気対策回路を有する静電気対策型電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電気からの保護対策としては、例えば各種機能を持つＩＣを静電気による破壊から保護するため、メロディ回路、発光回路、振動回路などの各種機能を持つＩＣを中空のケース内で絶縁材料からなる袋体で包持する静電気除去具（特開２０００−３４０３９２参照）や、外部端子に加わる静電気のためのＩＣ破壊を防止するようにした時計付電子機器（特開昭５９−１０７２８７号公報参照）などが提案されている。
【０００３】
静電気除去具は、絶縁材料からなる中空ケースに静電気入力電極及び静電気出力電極を設けて、その電極間に電流制限抵抗体及び分圧抵抗体を直列に接続し、分圧抵抗と並列にＩＣを接続して駆動用電池と共に絶縁袋体で包持することによって中空ケース内での静電気放電を防ぐようにしたものである。
【０００４】
また、時計付電子機器は、グランドラインをケースに接続し、外部端子とグランドラインとの間に静電気を逃すためのコンデンサ、ツェナダイオードなどのデバイスを接続することによって、外部端子に加わる静電気のためのＩＣ破壊を防止するようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電池パック用ガスゲージ回路基板においては、ＣＬＫやＤＡＴＡなどの信号ラインに入出力端子から印加される静電気の電圧が非常に高い場合、信号ラインに挿入されている抵抗やコンデンサ、ツェナダイオードなどに電流を流すよりも、その部品端から基板上の配線パターンや他の部品へ空気を絶縁破壊して気中放電により電流を流してしまい、ＩＣ誤動作や破壊をまねく危険があった。
【０００６】
そのため、従来は、気中放電してしまう部品から、静電気が流れると困るパターンや部品を離して配置しなければならず、基板が大きくなってしまったり、寸法内に納めるため、無理やり高密度で実装し、部品間で気中放電してしまい、静電耐圧が低下するなどの問題があった。
【０００７】
また、静電気除去具では、入出力端子から最初になる電流制限抵抗より内部の回路を静電防止袋で包持して、静電気より保護しているが、電池パックの場合には、基板の小型化を追求しているため、静電気防止袋で包持するようなスペースは確保できない。
【０００８】
時計付電子機器は、静電気によるＩＣの誤動作や破壊を防ぐためにコンデンサやツェナダイオードなどを接続するものであるが、基板が小型化し、実装密度が上がった場合、実装配置を考慮せずにそれらの保護素子を接続すると、静電気対策のための抵抗、コンデンサ、ツェナダイオードから基板上の配線パターンや他の部品との間で空気絶縁破壊し、気中放電によりＩＣの誤動作や破壊を起こすという問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、実装配置の方法により静電気対策のために必要な部品回りのスペースを削減することができ、基板の小型化を可能とするものである。
【００１０】
そのために本発明は、複数の信号ラインのそれぞれに入出力端子から侵入してくる静電気をＧＮＤ（−）に逃がし、電流を制限して静電気のエネルギーを減少させるためのコンデンサと抵抗とツェナダイオードからなる回路部品で構成された静電気対策回路を有する静電気対策型電池パックにおいて、前記複数の信号ライン上で前記静電気の信号レベルが同じになる前記回路部品同士を数ｍｍ以下に近接配置したことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る静電気対策型電池パック用ガスゲージ回路基板の実施の形態を説明するための図、図２は本発明の動作を説明するための図、図３は同じレベルの部品同士の近接配置でない場合の例を示す図である。図中、１はガスゲージＩＣｏｒマイコン、２は入出力端子、３はＣＬＫ端子、４はＤＡＴＡ端子、Ｃ１、Ｃ２はコンデンサ、Ｒ１〜Ｒ４は抵抗、ＺＤ１、ＺＤ２はツェナダイオードを示す。
【００１２】
図１において、ガスゲージＩＣｏｒマイコン１は、電池パックの残量、充放電状態、各セルの電圧、電流値などのデータを計測し、そのデータをＳＭＢｕｓ（システムマネージメントバス）インタフェースにより装置本体（ノートパソコンや情報携帯端末ＰＤＡなど）と通信するものである。入出力端子２は、電池パックと装置本体との接続を行う端子である。ＣＬＫ端子は、装置本体とＳＢＤａｔａ（スマートバッテリデータ）をシリアル通信するためのクロック用の端子であり、ＤＡＴＡ端子は、装置本体とシリアル通信するＳＢＤａｔａ用の端子である。コンデンサＣ１、Ｃ２、及びツェナダイオードＺＤ１、ＺＤ２は、ＣＬＫ端子、ＤＡＴＡ端子から侵入してくる静電気をＧＮＤ（−）に逃がし、抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、電流を制限して静電気のエネルギーを減少させる、それぞれが静電気対策回路を構成する部品である。これら静電気対策回路が接続された信号ライン上の各部品間で気中放電がしやすくなるように近接配置する。なお、この場合、回路上で同じ信号レベルになる部品同士を近接配置する。
【００１３】
すなわち、ガスゲージＩＣｏｒマイコン１とＣＬＫ端子との間のクロック用信号ラインには、抵抗Ｒ１、Ｒ３、コンデンサＣ１、ツェナダイオードＺＤ１からなる静電気対策回路が接続され、同様に、ガスゲージＩＣｏｒマイコン１とＤＡＴＡ端子との間のＳＢＤａｔａ用信号ラインには、抵抗Ｒ２、Ｒ４、コンデンサＣ２、ツェナダイオードＺＤ２からなる静電気対策回路が接続されている。ここで、例えば図２（Ａ）、（Ｂ）に示すようにＣＬＫ端子に接続されたクロック用信号ラインにおける静電気対策回路の抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、ツェナダイオードＺＤ１は、ＤＡＴＡ端子に接続されたＳＢＤａｔａ用信号ラインにおける静電気対策回路の抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２、ツェナダイオードＺＤ２とそれぞれ回路上で同じ信号レベルになる部品であるので、これらを数ｍｍ乃至０．５ｍｍ、それ以下に近接配置する。
【００１４】
図２（Ａ）、（Ｂ）において、外部から、例えば静電気を帯電した人が端子に触れることによりＣＬＫ端子又はＤＡＴＡ端子に静電気が印加された場合、電圧が低ければ、静電気は抵抗Ｒ１、Ｒ２を通して侵入してくるが、電圧が高いと、▲１▼と▲３▼との間で気中放電を起こす。因みに、気中放電を起こす電圧は距離が離れると高くなり、その電圧値は、部品間の距離によって違ってくるが、実験を行った基板では、接触放電（条件はＩＥＣ６１０００−４−２）で、５ｋＶ程度の静電気を印加した場合に気中放電を起こすことが確認された。
【００１５】
静電気対策をしていない部品やパターンに静電気が気中放電した場合、ガスゲージＩＣｏｒマイコン１が学習したデータ（満充電容量、残容量）の消失（リセット）、ＩＣのラッチアップなどの障害が起こり、最悪の場合にはＩＣの破壊に至る。上記のように回路上で同じ信号レベルになる部品同士間で気中放電を起こした場合には、放電した先にも静電気対策がしてあるため、本発明により上記の問題を回避することができる。
【００１６】
しかし、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように回路上で同じ信号レベルになる部品同士、○１→抵抗Ｒ１→○２と○３→抵抗Ｒ１→○４がずれて適切に近接配置されていない場合には、例えばＤＡＴＡ端子に外部から静電気が印加されると、数ｍｍ離した程度では、○３から○２のように気中放電を起こすため、ガスゲージＩＣｏｒマイコン１のＣＬＫピンには、抵抗Ｒ１を通らないで静電気が侵入してくることになる。そのため、抵抗Ｒ１によりエネルギーを減少させることができず、障害の原因になる。勿論、この場合、コンデンサＣ１、ツェナダイオードＺＤ１により静電気が弱められるが、それももともとエネルギーを減少させるために必要とされ接続されている筈の抵抗Ｒ１が機能しない以上、障害を起こさない程には十分ではない。
【００１７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、クロック用信号ライン及びＳＢＤａｔａ用信号ラインに適用した形態で説明したが、その他、＋ライン、−ライン、保護回路の静電気対策部品、そして、ＩＤ抵抗やサーミスタなどの出力端子に接続されている部品や回路パターンにも同様に適用できる。電池パックには、通常、過充電検出回路、過放電検出回路、過電流検出回路、及びパワーラインをオン／オフするＦＥＴを含む保護回路があり、これらの保護回路の静電気対策部品としての、コンデンサやツェナダイオードなどが一緒に実装されている。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複数の信号ラインのそれぞれに入出力端子から侵入してくる静電気をＧＮＤ（−）に逃がし、電流を制限して静電気のエネルギーを減少させるためのコンデンサと抵抗とツェナダイオードからなる回路部品で構成された静電気対策回路を有する静電気対策型電池パックにおいて、複数の信号ライン上で静電気の信号レベルが同じになる回路部品同士を数ｍｍ以下に近接配置したので、静電気耐圧を大幅に向上させることができ、しかも、静電気対策のために特別な保護素子や構造を付加しなくてもよいので、部品回りの実装スペースを削減することができ、基板の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る静電気対策型電池パック用ガスゲージ回路基板の実施の形態を説明するための図である。
【図２】本発明の動作を説明するための図である。
【図３】同じレベルの部品同士の近接配置でない場合の例を示す図である。
【符号の説明】
１…ガスゲージＩＣｏｒマイコン、２…入出力端子、３…ＣＬＫ端子、４…ＤＡＴＡ端子、Ｃ１、Ｃ２…コンデンサ、Ｒ１〜Ｒ４…抵抗、ＺＤ１、ＺＤ２…ツェナダイオード

Claims

複数の信号ラインのそれぞれに入出力端子から侵入してくる静電気をＧＮＤ（−）に逃がし、電流を制限して静電気のエネルギーを減少させるためのコンデンサと抵抗とツェナダイオードからなる回路部品で構成された静電気対策回路を有する静電気対策型電池パックにおいて、前記複数の信号ライン上で前記静電気の信号レベルが同じになる前記回路部品同士を数ｍｍ以下に近接配置したことを特徴とする静電気対策型電池パック。