JPH09107075A - 半導体集積スイッチ回路 - Google Patents
半導体集積スイッチ回路Info
- Publication number
- JPH09107075A JPH09107075A JP7264570A JP26457095A JPH09107075A JP H09107075 A JPH09107075 A JP H09107075A JP 7264570 A JP7264570 A JP 7264570A JP 26457095 A JP26457095 A JP 26457095A JP H09107075 A JPH09107075 A JP H09107075A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- terminal
- mosfet
- current
- detection circuit
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】大電流の充放電時に生じる過電圧・過電流から
２次電池を保護し、且つ、保護装置の小型、軽量化を図
る。 【解決手段】スイッチ回路３０は過電圧・過電流検出回
路１６、電流方向検出回路１８、主電流切り換え回路１
９、ゲートドライブ回路１７、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ
２０から構成され、過電圧・過電流検出回路１６は端子
２５に印加される電圧および２次電池２４の充電電流ま
たは放電電流を検出し、過電圧・過電流状態を判定し、
ゲートドライブ回路１７を介して双方向ＭＯＳＦＥＴ２
０を遮断する。このとき、同時に、電流方向検出回路１
８は、端子２５を通る電流が充電状態か、放電状態かを
検出し、主電流切り換え回路１９を介して、充電の場合
は双方向ＭＯＳＦＥＴ２０の基板端子３と第２端子２と
を接続し、放電の場合は基板端子３と第１端子１を接続
する。
２次電池を保護し、且つ、保護装置の小型、軽量化を図
る。 【解決手段】スイッチ回路３０は過電圧・過電流検出回
路１６、電流方向検出回路１８、主電流切り換え回路１
９、ゲートドライブ回路１７、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ
２０から構成され、過電圧・過電流検出回路１６は端子
２５に印加される電圧および２次電池２４の充電電流ま
たは放電電流を検出し、過電圧・過電流状態を判定し、
ゲートドライブ回路１７を介して双方向ＭＯＳＦＥＴ２
０を遮断する。このとき、同時に、電流方向検出回路１
８は、端子２５を通る電流が充電状態か、放電状態かを
検出し、主電流切り換え回路１９を介して、充電の場合
は双方向ＭＯＳＦＥＴ２０の基板端子３と第２端子２と
を接続し、放電の場合は基板端子３と第１端子１を接続
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、リチウムイオン
電池など充電可能な２次電池における充電および放電経
路を接続したり遮断したりする半導体集積スイッチ回路
に関する。
電池など充電可能な２次電池における充電および放電経
路を接続したり遮断したりする半導体集積スイッチ回路
に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオン電池などの充電可能な２
次電池においては、充電時に電池の内部インピーダンス
が異常に増大すると電池自体規定電圧以上の電圧、所
謂、過電圧が印加されたり、電池の短絡故障により異常
な充電電流が流入することがある。また、放電時におい
ては、負荷に短絡故障が発生した際には、電池から異常
な放電電流が流出する。
次電池においては、充電時に電池の内部インピーダンス
が異常に増大すると電池自体規定電圧以上の電圧、所
謂、過電圧が印加されたり、電池の短絡故障により異常
な充電電流が流入することがある。また、放電時におい
ては、負荷に短絡故障が発生した際には、電池から異常
な放電電流が流出する。
【０００３】これらの過電圧・過電流は、特にリチウム
イオン２次電池では、電池内部でリチウム原子の析出や
電池内圧の異常上昇などの重大な障害を引き起こす。こ
れを防止するためには、過電圧・過電流を検出する第１
検出回路を設け、この第１検出回路からの指示で動作す
るオン・オフのスイッチ素子を電池と充電装置または負
荷との間に直列に介挿して、過電圧・過電流の発生と同
時に、電池本体と、充電装置または負荷とを切り離す保
護回路を設けるのが通常である。
イオン２次電池では、電池内部でリチウム原子の析出や
電池内圧の異常上昇などの重大な障害を引き起こす。こ
れを防止するためには、過電圧・過電流を検出する第１
検出回路を設け、この第１検出回路からの指示で動作す
るオン・オフのスイッチ素子を電池と充電装置または負
荷との間に直列に介挿して、過電圧・過電流の発生と同
時に、電池本体と、充電装置または負荷とを切り離す保
護回路を設けるのが通常である。
【０００４】前述のスイッチ素子としては、従来より、
半導体スイッチ、特にＭＯＳＦＥＴが多様されている。
しかしながら、このＭＯＳＦＥＴが、例えば、この応用
に最も広く用いられているｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴの
場合、ソース側がアノード、ドレイン側がカソードの寄
生ダイオードがＭＯＳＦＥＴに並列に入ることになる。
しかるに、１個のＭＯＳＦＥＴを前述のスイッチ素子と
して用いる場合は、一方のみについては、即ち、ドレイ
ンからソースに流れる電流についてはスイッチ動作、即
ちオン状態とオフ状態を切り換えることができるが、ソ
ースからドレインに向かう方向の電流についおては、前
述の寄生ダイオードによりオン状態のままとなって、ス
イッチ動作はできない。
半導体スイッチ、特にＭＯＳＦＥＴが多様されている。
しかしながら、このＭＯＳＦＥＴが、例えば、この応用
に最も広く用いられているｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴの
場合、ソース側がアノード、ドレイン側がカソードの寄
生ダイオードがＭＯＳＦＥＴに並列に入ることになる。
しかるに、１個のＭＯＳＦＥＴを前述のスイッチ素子と
して用いる場合は、一方のみについては、即ち、ドレイ
ンからソースに流れる電流についてはスイッチ動作、即
ちオン状態とオフ状態を切り換えることができるが、ソ
ースからドレインに向かう方向の電流についおては、前
述の寄生ダイオードによりオン状態のままとなって、ス
イッチ動作はできない。
【０００５】この問題を解決する方策として、２個のＭ
ＯＳＦＥＴを用い、前述の寄生ダイオードが対向するよ
うにＭＯＳＦＥＴを逆直列接続して用いることが広く知
られている。図３は従来のスイッチ回路図を示す。スイ
ッチ回路は電流・電圧検出回路１０２とスイッチ素子か
ら構成される。スイッチ素子である第１のＭＯＳＦＥＴ
１００と第２のＭＯＳＦＥＴ１０１とが逆直列に接続さ
れ、過電流・過電圧検出回路、ゲート駆動回路などが電
流・電圧検出回路１０２に内蔵されて、この電流・電圧
検出回路１０２からの信号でＭＯＳＦＥＴ１００、１０
１を制御する。図示されていない充電器およびモータな
どの負荷と２次電池２４とは同図に示すように第１のＭ
ＯＳＦＥＴ１００と第２のＭＯＳＦＥＴ１０１を介して
接続され、電流・電圧検出回路１０２は２次電池２４の
両極に接続され、過電流、過電圧を検出し、各ＭＯＳＦ
ＥＴに２次電池を保護するための信号を伝達する。この
ＭＯＳＦＥＴ１００、１０１は寄生ダイオード１１０、
１１１を内蔵しており、第１のＭＯＳＦＥＴ１００がオ
ン状態のとき、即ち放電状態のときは電流は第１のＭＯ
ＳＦＥＴ１００のドレイン１４０からソース１２０へ、
そして第２のＭＯＳＦＥＴ１０１の寄生ダイオード１１
１のアノードからカソードへ流れる。そのため、オン電
圧は第１のＭＯＳＦＥＴ１００分と第２のＭＯＳＦＥＴ
１０１の寄生ダイオード１１１分を合わせた値となり、
ＭＯＳＦＥＴ１個分と比べるとおおよそ２倍となる。こ
のオン電圧が大きいということは発生損失が大きくその
ため、冷却体を含めた保護装置（ここでは前記のスイッ
チ回路を内蔵した装置をいう）の寸法が大きくなる。
ＯＳＦＥＴを用い、前述の寄生ダイオードが対向するよ
うにＭＯＳＦＥＴを逆直列接続して用いることが広く知
られている。図３は従来のスイッチ回路図を示す。スイ
ッチ回路は電流・電圧検出回路１０２とスイッチ素子か
ら構成される。スイッチ素子である第１のＭＯＳＦＥＴ
１００と第２のＭＯＳＦＥＴ１０１とが逆直列に接続さ
れ、過電流・過電圧検出回路、ゲート駆動回路などが電
流・電圧検出回路１０２に内蔵されて、この電流・電圧
検出回路１０２からの信号でＭＯＳＦＥＴ１００、１０
１を制御する。図示されていない充電器およびモータな
どの負荷と２次電池２４とは同図に示すように第１のＭ
ＯＳＦＥＴ１００と第２のＭＯＳＦＥＴ１０１を介して
接続され、電流・電圧検出回路１０２は２次電池２４の
両極に接続され、過電流、過電圧を検出し、各ＭＯＳＦ
ＥＴに２次電池を保護するための信号を伝達する。この
ＭＯＳＦＥＴ１００、１０１は寄生ダイオード１１０、
１１１を内蔵しており、第１のＭＯＳＦＥＴ１００がオ
ン状態のとき、即ち放電状態のときは電流は第１のＭＯ
ＳＦＥＴ１００のドレイン１４０からソース１２０へ、
そして第２のＭＯＳＦＥＴ１０１の寄生ダイオード１１
１のアノードからカソードへ流れる。そのため、オン電
圧は第１のＭＯＳＦＥＴ１００分と第２のＭＯＳＦＥＴ
１０１の寄生ダイオード１１１分を合わせた値となり、
ＭＯＳＦＥＴ１個分と比べるとおおよそ２倍となる。こ
のオン電圧が大きいということは発生損失が大きくその
ため、冷却体を含めた保護装置（ここでは前記のスイッ
チ回路を内蔵した装置をいう）の寸法が大きくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、２次電池は短時
間大電流充電やモータの起動電流のような瞬時大電流放
電など大電流の充放電応用がされるようになってきた。
この大電流充放電では、ＭＯＳＦＥＴと寄生ダイオード
に流れる電流が大きくなり、発生損失が増大し、２次電
池を保護するスイッチ回路が大型化し、重量も重くな
る。
間大電流充電やモータの起動電流のような瞬時大電流放
電など大電流の充放電応用がされるようになってきた。
この大電流充放電では、ＭＯＳＦＥＴと寄生ダイオード
に流れる電流が大きくなり、発生損失が増大し、２次電
池を保護するスイッチ回路が大型化し、重量も重くな
る。
【０００７】この発明の目的は、前記課題を解決し、大
電流の充放電時に生じる過電圧・過電流から２次電池を
保護し、且つ、保護装置の小型、軽量化が図れる半導体
集積スイッチ回路を提供することである。
電流の充放電時に生じる過電圧・過電流から２次電池を
保護し、且つ、保護装置の小型、軽量化が図れる半導体
集積スイッチ回路を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、過電圧および過電流を検出する第１検出回路と、
主電流の方向を検出する第２検出回路と、第２検出回路
によって制御される主電流切り換えスイッチ回路と、ゲ
ートドライブ回路と、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ回
路において、２次電池の過充電および過放電による過電
圧と過電流を前記第１検出回路で検出し、その時点の電
流の方向を第２検出回路で検出し、その信号を第１検出
回路に伝送し、第１検出回路からの信号で、主電流切り
換えスイッチ回路とゲートドライブ回路とを動作させ、
主電流切り換えスイッチ回路とゲートドライブ回路との
信号で制御される双方向ＭＯＳＦＥＴを有する構成とす
る。
めに、過電圧および過電流を検出する第１検出回路と、
主電流の方向を検出する第２検出回路と、第２検出回路
によって制御される主電流切り換えスイッチ回路と、ゲ
ートドライブ回路と、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ回
路において、２次電池の過充電および過放電による過電
圧と過電流を前記第１検出回路で検出し、その時点の電
流の方向を第２検出回路で検出し、その信号を第１検出
回路に伝送し、第１検出回路からの信号で、主電流切り
換えスイッチ回路とゲートドライブ回路とを動作させ、
主電流切り換えスイッチ回路とゲートドライブ回路との
信号で制御される双方向ＭＯＳＦＥＴを有する構成とす
る。
【０００９】また双方向ＭＯＳＦＥＴのドレインからソ
ースに主電流が流れ、主電流の向きが反対になったと
き、主電流切り換えスイッチ回路からの信号で、ドレイ
ンがソースに切り換わり、ソースがドレインに切り換わ
り、基板電位が常にソース電位となるように切り換わる
双方向ＭＯＳＦＥＴを有するとよい。前記の第１検出回
路と、第２検出回路と、主電流切り換えスイッチ回路
と、双方向ＭＯＳＦＥＴとが同一半導体基板に集積さ
れ、それぞれが接合分離又は誘電体分離されるとよい。
ースに主電流が流れ、主電流の向きが反対になったと
き、主電流切り換えスイッチ回路からの信号で、ドレイ
ンがソースに切り換わり、ソースがドレインに切り換わ
り、基板電位が常にソース電位となるように切り換わる
双方向ＭＯＳＦＥＴを有するとよい。前記の第１検出回
路と、第２検出回路と、主電流切り換えスイッチ回路
と、双方向ＭＯＳＦＥＴとが同一半導体基板に集積さ
れ、それぞれが接合分離又は誘電体分離されるとよい。
【００１０】前記の構成とすることで、従来、逆直列に
接続された２個のＭＯＳＦＥＴを１個の双方向ＭＯＳＦ
ＥＴで置き換えて、従来のスイッチ回路と同様の機能を
もたせ、オン電圧の低減を図ることができる。
接続された２個のＭＯＳＦＥＴを１個の双方向ＭＯＳＦ
ＥＴで置き換えて、従来のスイッチ回路と同様の機能を
もたせ、オン電圧の低減を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１実施例で、
同図（ａ）は回路ブロック図、同図（ｂ）はスイッチ回
路を同一半導体基板に接合分離で集積化した場合の要部
断面図を示す。同図（ａ）において、破線内がこの発明
のスイッチ回路３０であって、過電圧・過電流検出回路
１６、電流方向検出回路１８、主電流切り換え回路１
９、ゲートドライブ回路１７、ｎチャネル型の双方向Ｍ
ＯＳＦＥＴから構成される。このスイッチ回路１は、２
次電池２４と端子２５、２６との間に接続され、端子２
５、２６は負荷２２および充電器２３と接続される。過
電圧・過電流検出回路１６は端子２５に印加される電圧
および２次電池２４の充電電流Ｉｃｈｇ、放電電流Ｉｄ
ｉｓを検出し、ある設定値を超える電圧・電流を検出す
ると、過電圧・過電流状態と判定しゲートドライブ回路
１７を介して双方向ＭＯＳＦＥＴ２０を遮断する。この
とき、同時に、電流方向検出回路１８は、端子２５を通
る電流が端子２５から負荷側に流出する方向、即ち、放
電状態か、端子２５から２次電池に流入する方向、即
ち、充電状態かを検出し、主電流切り換え回路１９を介
して、放電電流Ｉｄｉｓの場合は双方向ＭＯＳＦＥＴ２
０の基板端子３と第１端子１とを接続し、充電電流Ｉｃ
ｈｇの場合は基板端子３と第２端子２を接続する。いず
れの場合も、基板端子３が接続する端子は双方向ＭＯＳ
ＦＥＴのソース端子となる。
同図（ａ）は回路ブロック図、同図（ｂ）はスイッチ回
路を同一半導体基板に接合分離で集積化した場合の要部
断面図を示す。同図（ａ）において、破線内がこの発明
のスイッチ回路３０であって、過電圧・過電流検出回路
１６、電流方向検出回路１８、主電流切り換え回路１
９、ゲートドライブ回路１７、ｎチャネル型の双方向Ｍ
ＯＳＦＥＴから構成される。このスイッチ回路１は、２
次電池２４と端子２５、２６との間に接続され、端子２
５、２６は負荷２２および充電器２３と接続される。過
電圧・過電流検出回路１６は端子２５に印加される電圧
および２次電池２４の充電電流Ｉｃｈｇ、放電電流Ｉｄ
ｉｓを検出し、ある設定値を超える電圧・電流を検出す
ると、過電圧・過電流状態と判定しゲートドライブ回路
１７を介して双方向ＭＯＳＦＥＴ２０を遮断する。この
とき、同時に、電流方向検出回路１８は、端子２５を通
る電流が端子２５から負荷側に流出する方向、即ち、放
電状態か、端子２５から２次電池に流入する方向、即
ち、充電状態かを検出し、主電流切り換え回路１９を介
して、放電電流Ｉｄｉｓの場合は双方向ＭＯＳＦＥＴ２
０の基板端子３と第１端子１とを接続し、充電電流Ｉｃ
ｈｇの場合は基板端子３と第２端子２を接続する。いず
れの場合も、基板端子３が接続する端子は双方向ＭＯＳ
ＦＥＴのソース端子となる。
【００１２】同図（ｂ）において、ｐ形の半導体基板６
０上にｎチャネル型の双方向ＭＯＳＦＥＴ８０と他のＭ
ＯＳＦＥＴ７０とを集積化した場合の断面図を示す。ｐ
形の基板領域５４上に選択的にｎ形の第１領域５２、ｎ
形の第２領域５３が形成され、第１領域５２と第２領域
５３に挟まれた基板領域５４上にゲート絶縁膜９を介し
てｎ形にドーピングされたポリシリコン膜でゲート電極
７を形成し、ゲート電極７上にゲート端子４、第１領域
５２、第２領域５３上に第１電極５、第２電極６を介し
て第１端子１、第２端子２をそれぞれ形成し、基板領域
５４上に基板電極８を介して基板端子３が形成される。
ｐ形の半導体基板６０上にｎ形の分離領域５５が形成さ
れ、この分離領域５５によって前記の基板領域５４は接
合分離される。またｐ形の半導体基板６０上には同図
（ａ）の過電圧・過電流検出回路１６、ドライブ回路１
７、電流方向検出回路１８、切り換え回路１９等も形成
されるが、ここでは、これらの回路を構成する素子とし
て１個のＭＯＳＦＥＴ７０を代表例として描いた。また
同図において、ｐ形の半導体基板６０は使用される回路
の低電位側、つまり同図（ａ）の端子２６または図示さ
れていない接地端子と接続され、分離領域５５は高電位
側、つまり同図（ａ）の端子２５と接続される。
０上にｎチャネル型の双方向ＭＯＳＦＥＴ８０と他のＭ
ＯＳＦＥＴ７０とを集積化した場合の断面図を示す。ｐ
形の基板領域５４上に選択的にｎ形の第１領域５２、ｎ
形の第２領域５３が形成され、第１領域５２と第２領域
５３に挟まれた基板領域５４上にゲート絶縁膜９を介し
てｎ形にドーピングされたポリシリコン膜でゲート電極
７を形成し、ゲート電極７上にゲート端子４、第１領域
５２、第２領域５３上に第１電極５、第２電極６を介し
て第１端子１、第２端子２をそれぞれ形成し、基板領域
５４上に基板電極８を介して基板端子３が形成される。
ｐ形の半導体基板６０上にｎ形の分離領域５５が形成さ
れ、この分離領域５５によって前記の基板領域５４は接
合分離される。またｐ形の半導体基板６０上には同図
（ａ）の過電圧・過電流検出回路１６、ドライブ回路１
７、電流方向検出回路１８、切り換え回路１９等も形成
されるが、ここでは、これらの回路を構成する素子とし
て１個のＭＯＳＦＥＴ７０を代表例として描いた。また
同図において、ｐ形の半導体基板６０は使用される回路
の低電位側、つまり同図（ａ）の端子２６または図示さ
れていない接地端子と接続され、分離領域５５は高電位
側、つまり同図（ａ）の端子２５と接続される。
【００１３】図２はこの発明の第２実施例で、スイッチ
回路を同一半導体基板に誘電体分離で集積化した場合の
要部断面図を示す。ｐ形の半導体基板６０上に誘電体分
離領域９０を形成し、ＭＯＳＦＥＴ等で構成される各回
路はこの誘電体分離領域９０によりそれぞれ分離されて
いる。勿論、双方向ＭＯＳＦＥＴ８０の構造は図１
（ｂ）と同一であるので説明は省略する。またこの図で
はゲート絶縁膜は省略している。ｐ形の半導体基板６０
は勿論ｎ形でもよい。尚、図１（ｂ）および図２で説明
した不純物の形（ｎ形、ｐ形のこと）は逆であっても構
わない。
回路を同一半導体基板に誘電体分離で集積化した場合の
要部断面図を示す。ｐ形の半導体基板６０上に誘電体分
離領域９０を形成し、ＭＯＳＦＥＴ等で構成される各回
路はこの誘電体分離領域９０によりそれぞれ分離されて
いる。勿論、双方向ＭＯＳＦＥＴ８０の構造は図１
（ｂ）と同一であるので説明は省略する。またこの図で
はゲート絶縁膜は省略している。ｐ形の半導体基板６０
は勿論ｎ形でもよい。尚、図１（ｂ）および図２で説明
した不純物の形（ｎ形、ｐ形のこと）は逆であっても構
わない。
【００１４】次にスイッチ回路１の動作について説明す
る。図１（ａ）の構成において、充電器２３より２次電
池２４に向かって端子２５から充電電流Ｉｃｈｇが流入
して充電を行う場合を考える。このとき、まず電流方向
検出回路１８は端子２５により流入する電流Ｉｃｈｇを
検出して、主電流切り換え回路１９を双方向ＭＯＳＦＥ
Ｔ２０の基板端子３を双方向ＭＯＳＦＥＴ２０の第２端
子２と接続するように動作する。従って、この場合は等
価的に第１端子１がドレイン端子、第２端子２がソース
端子となる。この場合は図１（ｂ）においては、ｐ形の
基板端子３はソースとなる第２端子２と接続し、寄生ダ
イオードのアノードとソースとが接続し、カソードとド
レインが接続した形となり、双方向ＭＯＳＦＥＴ内のＭ
ＯＳＦＥＴ部とと寄生ダイオード部とは逆並列され、Ｍ
ＯＳＦＥＴ部には電流は流れるが寄生ダイオード部には
電流は流れない。この状態で、充電器２３から異常な過
電圧（充電器が定電流源の場合、２次電池の内部インピ
ーダンスが異常に大きくなると、端子２５の電位は上昇
し、異常な過電圧が２次電池に印加された形となる）も
しくは過電流（負荷が短絡した場合は過電流が流出し過
電流放電となる）が端子２５に印加されると、過電圧・
過電流検出回路１６がこれを検出し、ドライブ回路１７
は双方向ＭＯＳＦＥＴ２０のゲート端子４とソースとな
る第１端子１または第２端子２とが同電位となるように
駆動する。これにより双方向ＭＯＳＦＥＴ２０のゲート
６の直下に形成されたチャネルは消滅し、双方向ＭＯＳ
ＦＥＴ２０は遮断状態になり、２次電池２４を含めた充
電回路は切断され、充電電流Ｉｃｈｇは遮断される。
る。図１（ａ）の構成において、充電器２３より２次電
池２４に向かって端子２５から充電電流Ｉｃｈｇが流入
して充電を行う場合を考える。このとき、まず電流方向
検出回路１８は端子２５により流入する電流Ｉｃｈｇを
検出して、主電流切り換え回路１９を双方向ＭＯＳＦＥ
Ｔ２０の基板端子３を双方向ＭＯＳＦＥＴ２０の第２端
子２と接続するように動作する。従って、この場合は等
価的に第１端子１がドレイン端子、第２端子２がソース
端子となる。この場合は図１（ｂ）においては、ｐ形の
基板端子３はソースとなる第２端子２と接続し、寄生ダ
イオードのアノードとソースとが接続し、カソードとド
レインが接続した形となり、双方向ＭＯＳＦＥＴ内のＭ
ＯＳＦＥＴ部とと寄生ダイオード部とは逆並列され、Ｍ
ＯＳＦＥＴ部には電流は流れるが寄生ダイオード部には
電流は流れない。この状態で、充電器２３から異常な過
電圧（充電器が定電流源の場合、２次電池の内部インピ
ーダンスが異常に大きくなると、端子２５の電位は上昇
し、異常な過電圧が２次電池に印加された形となる）も
しくは過電流（負荷が短絡した場合は過電流が流出し過
電流放電となる）が端子２５に印加されると、過電圧・
過電流検出回路１６がこれを検出し、ドライブ回路１７
は双方向ＭＯＳＦＥＴ２０のゲート端子４とソースとな
る第１端子１または第２端子２とが同電位となるように
駆動する。これにより双方向ＭＯＳＦＥＴ２０のゲート
６の直下に形成されたチャネルは消滅し、双方向ＭＯＳ
ＦＥＴ２０は遮断状態になり、２次電池２４を含めた充
電回路は切断され、充電電流Ｉｃｈｇは遮断される。
【００１５】次に、２次電池２４から負荷２２に対して
放電電流Ｉｄｉｓを端子２５から流出する方向で電流が
流れている場合には、電流方向検出回路１８は、双方向
ＭＯＳＦＥＴ２０の基板端子３を第１端子１と接続する
ように主電流切り換え回路１９を動作させる。図１
（ｂ）の第１領域５２と基板領域５４は短絡され、第１
領域５２がソース、第２領域５３がドレインとなる。従
って、寄生ダイオードのアノードどカソードの向きが充
電の場合と逆となり、電流は流れない。負荷２２に短絡
などの異常が発生した場合た、前記の動作と同様に、過
電圧・過電流検出回路１６およびドライブ回路１７の作
用により双方向ＭＯＳＦＥＴ２０は遮断される。
放電電流Ｉｄｉｓを端子２５から流出する方向で電流が
流れている場合には、電流方向検出回路１８は、双方向
ＭＯＳＦＥＴ２０の基板端子３を第１端子１と接続する
ように主電流切り換え回路１９を動作させる。図１
（ｂ）の第１領域５２と基板領域５４は短絡され、第１
領域５２がソース、第２領域５３がドレインとなる。従
って、寄生ダイオードのアノードどカソードの向きが充
電の場合と逆となり、電流は流れない。負荷２２に短絡
などの異常が発生した場合た、前記の動作と同様に、過
電圧・過電流検出回路１６およびドライブ回路１７の作
用により双方向ＭＯＳＦＥＴ２０は遮断される。
【００１６】
【発明の効果】この発明では、ＭＯＳＦＥＴの基板領域
とソース・ドレインとの接続を電流方向に応じて切り換
えができる双方向ＭＯＳＦＥＴとすることにより、ソー
ス・ドレイン間に導入される寄生ダイオードの向きを常
に電流方向と逆の方向（常に阻止状態になる方向）に制
御でき、従来のスイッチ回路を構成するスイッチ素子と
して２個のＭＯＳＦＥＴを逆直列接続してたのと比べ、
双方向ＭＯＳＦＥＴが１個でよく、スイッチ素子のオン
電圧を１／２に低減することができ、低損失化が図れ
る。
とソース・ドレインとの接続を電流方向に応じて切り換
えができる双方向ＭＯＳＦＥＴとすることにより、ソー
ス・ドレイン間に導入される寄生ダイオードの向きを常
に電流方向と逆の方向（常に阻止状態になる方向）に制
御でき、従来のスイッチ回路を構成するスイッチ素子と
して２個のＭＯＳＦＥＴを逆直列接続してたのと比べ、
双方向ＭＯＳＦＥＴが１個でよく、スイッチ素子のオン
電圧を１／２に低減することができ、低損失化が図れ
る。
【００１７】また、ＭＯＳＦＥＴの基板領域に基板端子
を付け、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子の４端
子とすることで設計の自由度が高まる。勿論、電流の向
きに応じて、ソース端子とドレイン端子は入れ代わる。
さらに、同一の半導体基板上に接合分離または誘電体分
離で前記の各種検出回路や切り換え回路等を集積化する
ことで、スイッチ回路の小型化、軽量化が実現できる。
を付け、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子の４端
子とすることで設計の自由度が高まる。勿論、電流の向
きに応じて、ソース端子とドレイン端子は入れ代わる。
さらに、同一の半導体基板上に接合分離または誘電体分
離で前記の各種検出回路や切り換え回路等を集積化する
ことで、スイッチ回路の小型化、軽量化が実現できる。
【図１】この発明の第１実施例で、（ａ）は回路ブロッ
ク図、（ｂ）はスイッチ回路を同一半導体基板に接合分
離で集積化した場合の要部断面図
ク図、（ｂ）はスイッチ回路を同一半導体基板に接合分
離で集積化した場合の要部断面図
【図２】この発明の第２実施例で、スイッチ回路を同一
半導体基板に誘電体分離で集積化した場合の要部断面図
半導体基板に誘電体分離で集積化した場合の要部断面図
【図３】従来のスイッチ回路図
１ 第１端子 ２ 第２端子 ３ 基板端子 ４ ゲート端子 ５ 第１電極 ６ 第２電極 ７ ゲート電極 ８ 基板電極 ９ ゲート絶縁膜 １６ 過電圧・過電流検出回路 １７ ゲートドライブ回路 １８ 電流方向検出回路 １９ 主電流切り換え回路 ２０ 双方向ＭＯＳＦＥＴ ２２ 負荷 ２３ 充電器 ２４ ２次電池 ２５ 端子 ２６ 端子 ３０ スイッチ回路 ５２ 第１領域 ５３ 第２領域 ５４ 基板領域 ５５ 分離領域 ６０ ｐ形の半導体基板 ７０ ＭＯＳＦＥＴ ８０ ｎチャネル型の双方向ＭＯＳＦＥＴ ９０ 誘電体分離領域 ９１ ＭＯＳＦＥＴ １００ 第１のＭＯＳＦＥＴ １０２ 第２のＭＯＳＦＥＴ １１０ 第１のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード １１１ 第２のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード １２０ 第１のＭＯＳＦＥＴのソース １２１ 第２のＭＯＳＦＥＴのソース １３０ 第１のＭＯＳＦＥＴのゲート １３１ 第２のＭＯＳＦＥＴのゲート １４０ 第１のＭＯＳＦＥＴのドレイン １４１ 第２のＭＯＳＦＥＴのドレイン ９１ ＭＯＳＦＥＴ
Claims (3)
- 【請求項１】過電圧および過電流を検出する第１検出回
路と、主電流の方向を検出する第２検出回路と、第２検
出回路によって制御される主電流切り換えスイッチ回路
と、ゲートドライブ回路と、ＭＯＳＦＥＴからなるスイ
ッチ回路において、２次電池の過充電および過放電によ
る過電圧と過電流を前記第１検出回路で検出し、その時
点の電流の方向を第２検出回路で検出し、その信号を第
１検出回路に伝送し、第１検出回路からの信号で、主電
流切り換えスイッチ回路とゲートドライブ回路とを動作
させ、主電流切り換えスイッチ回路とゲートドライブ回
路との信号で制御される双方向ＭＯＳＦＥＴを有するこ
とを特徴とする半導体集積スイッチ回路。 - 【請求項２】双方向ＭＯＳＦＥＴのドレインからソース
に主電流が流れ、主電流の向きが反対になったとき、主
電流切り換えスイッチ回路からの信号で、ドレインがソ
ースに切り換わり、ソースがドレインに切り換わり、基
板電位が常にソース電位となるように切り換わる双方向
ＭＯＳＦＥＴを有することを特徴とする請求項１記載の
半導体集積スイッチ回路。 - 【請求項３】第１検出回路と、第２検出回路と、主電流
切り換えスイッチ回路と、双方向ＭＯＳＦＥＴとが同一
半導体基板に集積され、それぞれが接合分離又は誘電体
分離されることを特徴とする請求項１記載の半導体集積
スイッチ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7264570A JPH09107075A (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 半導体集積スイッチ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7264570A JPH09107075A (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 半導体集積スイッチ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09107075A true JPH09107075A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17405133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7264570A Pending JPH09107075A (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 半導体集積スイッチ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09107075A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002176108A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Ricoh Co Ltd | 半導体装置及びリチウムイオン電池パック |
| JP2007221082A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-30 | Central Japan Railway Co | 永久電流スイッチシステム |
| WO2008035523A1 (en) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Ricoh Company, Ltd. | Back-gate voltage generator circuit, four-terminal back gate switching fet, and charge and discharge protection circuit using same |
| JPWO2011132311A1 (ja) * | 2010-04-23 | 2013-07-18 | 株式会社日立製作所 | 組電池および組電池の制御装置 |
| WO2018073892A1 (ja) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 富士機械製造株式会社 | 非接触給電装置 |
-
1995
- 1995-10-13 JP JP7264570A patent/JPH09107075A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002176108A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Ricoh Co Ltd | 半導体装置及びリチウムイオン電池パック |
| JP2007221082A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-30 | Central Japan Railway Co | 永久電流スイッチシステム |
| WO2008035523A1 (en) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Ricoh Company, Ltd. | Back-gate voltage generator circuit, four-terminal back gate switching fet, and charge and discharge protection circuit using same |
| JP2008079354A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Ricoh Co Ltd | バックゲート電圧生成回路、４端子バックゲート切り替えｆｅｔ、該ｆｅｔを用いた充放電保護回路、該充放電保護回路を組み込んだバッテリーパックおよび該バッテリーパックを用いた電子機器 |
| US7710076B2 (en) | 2006-09-19 | 2010-05-04 | Ricoh Company, Ltd. | Back-gate voltage generator circuit, four-terminal back gate switching FET, and charge and discharge protection circuit using same |
| JPWO2011132311A1 (ja) * | 2010-04-23 | 2013-07-18 | 株式会社日立製作所 | 組電池および組電池の制御装置 |
| JP5564561B2 (ja) * | 2010-04-23 | 2014-07-30 | 株式会社日立製作所 | 組電池および組電池の制御装置 |
| US9246337B2 (en) | 2010-04-23 | 2016-01-26 | Hitachi, Ltd. | Battery pack and battery pack controller |
| WO2018073892A1 (ja) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 富士機械製造株式会社 | 非接触給電装置 |
| CN109792162A (zh) * | 2016-10-18 | 2019-05-21 | 株式会社富士 | 非接触供电装置 |
| JPWO2018073892A1 (ja) * | 2016-10-18 | 2019-08-08 | 株式会社Ｆｕｊｉ | 非接触給電装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4844468B2 (ja) | 二次電池保護装置及び半導体集積回路装置 | |
| US5959436A (en) | Charge and discharge control circuit having low voltage detecting means for preventing charging of an abnormal cell | |
| US6239515B1 (en) | Circuit for the protection of electrical devices | |
| US6316915B1 (en) | Charge/discharge protection circuit and battery pack having the charge/discharge protection circuit | |
| US5705911A (en) | Charging circuit | |
| KR100993236B1 (ko) | 백게이트 전압 생성 회로, 4 단자 백게이트 스위칭 ｆｅｔ및 이를 이용한 충방전 보호 회로 | |
| US9142983B2 (en) | Battery protection IC and battery device | |
| JPH1050351A (ja) | 電池の過放電防止方法とこの方法に使用するパック電池 | |
| KR100644310B1 (ko) | 스위칭 소자 및 그것을 이용한 보호 회로 | |
| US5936384A (en) | Charge and discharge protection circuit and battery pack with high withstand voltage | |
| JPH10112939A (ja) | 電源切替回路 | |
| KR20070087501A (ko) | 충방전 보호 회로 및 전원 장치 | |
| CN110048476A (zh) | 一种电池保护驱动电路和电池保护驱动系统 | |
| JPH10208779A (ja) | パック電池及び二次電池の保護回路 | |
| EP0893867A2 (en) | Resettable overcurrent protective circuit | |
| JP2002320323A (ja) | 電源回路 | |
| JP2001112182A (ja) | 二次電池の保護回路 | |
| JPH09107075A (ja) | 半導体集積スイッチ回路 | |
| JP3622243B2 (ja) | 二次電池の充放電保護装置 | |
| US9007026B2 (en) | Charge/discharge control circuit and battery device | |
| JP2000102182A (ja) | ２次電池の過充電・過放電防止回路 | |
| JP3469466B2 (ja) | 充放電保護回路及びバッテリーパック | |
| JP3420672B2 (ja) | 二次電池の保護回路 | |
| JPH10290530A (ja) | 二次電池の保護回路 | |
| JP2003169422A (ja) | 電池の過電流保護回路 |