JPH1069320A - Lithium ion power unit - Google Patents
Lithium ion power unitInfo
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- JPH1069320A JPH1069320A JP22807596A JP22807596A JPH1069320A JP H1069320 A JPH1069320 A JP H1069320A JP 22807596 A JP22807596 A JP 22807596A JP 22807596 A JP22807596 A JP 22807596A JP H1069320 A JPH1069320 A JP H1069320A
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- Japan
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- lithium ion
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- overcurrent
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池の過放電及び過電流を検出し、過放電促進及び過電流
放電を防止するリチウムイオン電源監視ICを有するリ
チウムイオン電源装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium ion power supply device having a lithium ion power supply monitoring IC for detecting overdischarge and overcurrent of a lithium ion battery, promoting overdischarge and preventing overcurrent discharge.
【0002】[0002]
【従来の技術】リチウムイオン電源は、その特性上、安
定動作をさせるためにリチウムイオン電源監視ICと呼
ばれる保護ICを内蔵しており、保護機能のうちの過放
電検出及び過電流検出には外部ノイズを防ぐために遅延
回路が付加されている。2. Description of the Related Art Lithium-ion power supplies have a built-in protection IC called a lithium-ion power supply monitoring IC for stable operation due to their characteristics. External protection is used for overdischarge detection and overcurrent detection among the protection functions. A delay circuit is added to prevent noise.
【0003】従来のリチウムイオン電源装置(「電池パ
ック」という)の要部ブロック図を図5に示す。同図に
おいて、1は1個または複数個のリチウムイオン電池か
らなるリチウムイオン電源、2は放電制御FET、3は
FET制御回路、4は第1コンパレータ、5は第1遅延
回路、6は第2コンパレータ、7は第2遅延回路、8は
OR回路、9は+端子、10は−端子、11は外部負荷
である。FIG. 5 is a block diagram of a main part of a conventional lithium ion power supply (hereinafter referred to as a "battery pack"). In the figure, reference numeral 1 denotes a lithium ion power source composed of one or a plurality of lithium ion batteries, 2 denotes a discharge control FET, 3 denotes an FET control circuit, 4 denotes a first comparator, 5 denotes a first delay circuit, and 6 denotes a second delay circuit. A comparator, 7 is a second delay circuit, 8 is an OR circuit, 9 is a + terminal, 10 is a-terminal, and 11 is an external load.
【0004】第1コンパレータ4は、リチウムイオン電
源1の電圧を監視しており、その電圧が所定電圧Vref1
以下になると、ハイレベルの出力となり、この出力は第
1遅延回路5を介して、所定時間T1経過後、OR回路
8へ入力される。これを受けてOR回路8からはFET
制御回路3へFET/OFF信号が出力される(OR回
路8の出力がハイレベルとなる)。そして、FET制御
回路3はFET/OFF信号を入力すると、放電制御F
ET2をOFFさせるようになっているので、放電制御
FET2がOFFとなり、リチウムイオン電源1の過放
電促進が防止される。[0004] The first comparator 4 monitors the voltage of the lithium ion power supply 1, and the voltage is set to a predetermined voltage V ref1.
When it becomes less than the above, the output becomes a high level, and this output is input to the OR circuit 8 via the first delay circuit 5 after a lapse of a predetermined time T1. In response to this, the OR circuit 8 outputs the FET
An FET / OFF signal is output to the control circuit 3 (the output of the OR circuit 8 goes high). When the FET control circuit 3 receives the FET / OFF signal, the discharge control F
Since the ET 2 is turned off, the discharge control FET 2 is turned off, and promotion of overdischarge of the lithium ion power supply 1 is prevented.
【0005】第2コンパレータ6は、リチウムイオン電
源1から流れる電流量を、放電制御FET2のON抵抗
により電圧に変換して監視しており、所定電圧Vref2以
上になると、ハイレベルの出力となり、この出力は第2
遅延回路7を介して、所定時間T2経過後、OR回路8
へ入力される。これを受けてOR回路8からはFET制
御回路3へFET/OFF信号が出力され(OR回路8
の出力がハイレベルとなり)、FET制御回路3により
放電制御FET2がOFFされ、リチウムイオン電源1
の過電流放電が防止される。The second comparator 6 monitors the amount of current flowing from the lithium ion power supply 1 by converting it into a voltage by using the ON resistance of the discharge control FET 2. When the voltage exceeds a predetermined voltage V ref2 , the second comparator 6 outputs a high level signal. This output is the second
After a predetermined time T2 has passed through the delay circuit 7, the OR circuit 8
Is input to In response, the OR circuit 8 outputs a FET / OFF signal to the FET control circuit 3 (OR circuit 8).
Becomes high level), the discharge control FET 2 is turned off by the FET control circuit 3, and the lithium ion power supply 1
Overcurrent discharge is prevented.
【0006】そして、過電流が発生した場合、リチウム
イオン電源1の内部インピーダンスによりリチウムイオ
ン電源1の電圧が低下し、過放電の状態であると誤判定
してしまう可能性があるので、第1遅延回路5での遅延
時間T1を、第2遅延回路7での遅延時間T2よりも長
くしておく必要がある。When an overcurrent occurs, the voltage of the lithium ion power supply 1 decreases due to the internal impedance of the lithium ion power supply 1 and there is a possibility of erroneously determining that the battery is overdischarged. The delay time T1 in the delay circuit 5 needs to be longer than the delay time T2 in the second delay circuit 7.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように、過放電検
出時の遅延時間と、過電流検出時の遅延時間とが異なる
ので、従来技術においては、過放電検出用の遅延回路と
過電流検出用の遅延回路というように、2つの遅延回路
を設けているために、コスト高になってしまうととも
に、遅延回路の構成要素としてコンデンサが含まれてい
ることから、ICチップ面積及びそれを登載する基板の
面積の増大につながり、その分、リチウムイオン電池の
大きさを制限することになって、その電源容量を低下さ
せてしまっていた。As described above, the delay time at the time of detecting over-discharge differs from the delay time at the time of detecting an over-current. In this case, since two delay circuits are provided as in the case of a delay circuit, the cost increases, and since a capacitor is included as a component of the delay circuit, the IC chip area and the IC chip area are listed. This leads to an increase in the area of the substrate, which in turn limits the size of the lithium-ion battery, thereby lowering its power supply capacity.
【0008】また、コンデンサの容量のばらつきなどに
より、遅延回路における遅延時間はばらつくので、2つ
の遅延回路における本来あるべき遅延時間の関係が逆転
してしまい、過放電、過電流を正確に検出することがで
きない可能性がある。Further, the delay time in the delay circuit varies due to the variation in the capacitance of the capacitor and the like, so that the relationship between the original delay times in the two delay circuits is reversed, and the overdischarge and the overcurrent are accurately detected. You may not be able to.
【0009】そこで、本発明は、コスト低下及びICチ
ップ面積の縮小を実現し、かつ、過放電、過電流をより
正確に検出することができるリチウムイオン電源装置を
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a lithium ion power supply device that can reduce the cost and the area of an IC chip and can detect overdischarge and overcurrent more accurately.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のリチウムイオン電源装置は、リチウムイオ
ン電池からなるリチウムイオン電源と、リチウムイオン
電源の過放電を検出する過放電検出回路、及び、過電流
を検出する過電流検出回路を有するリチウムイオン電源
装置において、前記過放電検出回路及び過電流検出回路
の外部ノイズによる誤動作を防止するために付加される
遅延回路として遅延時間が可変する遅延回路を設けたも
のである。In order to achieve the above object, a lithium ion power supply according to the present invention comprises a lithium ion power supply comprising a lithium ion battery, an overdischarge detection circuit for detecting overdischarge of the lithium ion power supply, Further, in a lithium ion power supply device having an overcurrent detection circuit for detecting an overcurrent, a delay time is varied as a delay circuit added to prevent malfunctions of the overdischarge detection circuit and the overcurrent detection circuit due to external noise. A delay circuit is provided.
【0011】上記構成により、遅延回路の遅延時間を過
放電検出時の方が過電流検出時よりも長くなるように制
御すれば、遅延回路を1つにすることができるため、コ
ストを低下させることができるとともに、ICチップ面
積を縮小することができる。According to the above configuration, if the delay time of the delay circuit is controlled to be longer at the time of over-discharge detection than at the time of over-current detection, the number of delay circuits can be reduced to one. And the area of the IC chip can be reduced.
【0012】また、1つの遅延回路で、過放電検出時の
遅延時間と、過電流検出時の遅延時間を設けるので、遅
延回路の遅延時間がばらつくとしても、2つの遅延時間
の関係が逆転することはなく、過放電、過電流を正確に
検出することができる。In addition, since one delay circuit has a delay time when overdischarge is detected and a delay time when overcurrent is detected, the relationship between the two delay times is reversed even if the delay time of the delay circuit varies. No overdischarge and overcurrent can be detected accurately.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施形態で
あるリチウムイオン電源装置の要部ブロック図であっ
て、図5の従来技術と同一部分には同一符号を付してそ
れらの説明を省略する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a main part of a lithium ion power supply device according to an embodiment of the present invention. The same parts as those in the prior art of FIG.
【0014】FET制御回路3は、遅延回路101の出
力を入力するが、遅延回路101の出力がされない(ロ
ーレベルである)場合は、放電制御FET2をONに
し、遅延回路101の出力がFET/OFF信号(ハイ
レベル)である場合は、放電制御FET2をOFFにす
るようになっている。The FET control circuit 3 inputs the output of the delay circuit 101, but when the output of the delay circuit 101 is not output (at a low level), the discharge control FET 2 is turned on, and the output of the delay circuit 101 becomes FET / When the signal is an OFF signal (high level), the discharge control FET 2 is turned off.
【0015】101は遅延時間をT1、T2(T1>T
2)の2種類に切り換え可能な遅延回路であって、第1
入力としてOR回路8の出力を、第2入力として第2コ
ンパレータ6の出力を、それぞれ入力する。そして、こ
の遅延回路101は、第1入力がローレベルであるとき
は動作せず、出力がローレベルとなる。したがって、過
放電も過電流も検出されず、正常であるときは、放電制
御FET2がONとなり、外部負荷11が駆動される。Reference numeral 101 denotes delay times T1, T2 (T1> T
2) a delay circuit that can be switched between two types,
The output of the OR circuit 8 is input as an input, and the output of the second comparator 6 is input as a second input. The delay circuit 101 does not operate when the first input is at a low level, and the output is at a low level. Accordingly, when neither overdischarge nor overcurrent is detected, and when normal, the discharge control FET 2 is turned on, and the external load 11 is driven.
【0016】一方、第1入力がハイレベルになると、第
2入力の状態に応じて切り替わる遅延時間が経過した
後、遅延回路101の出力はハイレベルに切り替わる。
尚、第2入力がローレベルである、つまり、過電流が検
出されていないときは、遅延時間はT1となり、第2入
力がハイレベルである、つまり、過電流が検出されてい
るときは、遅延時間はT2となる。On the other hand, when the first input goes to a high level, the output of the delay circuit 101 switches to a high level after a lapse of a delay time that switches according to the state of the second input.
When the second input is at a low level, that is, when an overcurrent is not detected, the delay time is T1, and when the second input is at a high level, that is, when an overcurrent is detected, The delay time is T2.
【0017】したがって、過放電、過電流の少なくとも
一方が検出されると、遅延時間T1、T2のどちらか一
方が経過後に、放電制御FET2がOFFとなり、過放
電促進、過電流放電が防止されるとともに、過放電検出
時の遅延時間の方が過電流検出時の遅延時間よりも長く
なっており、過放電、過電流を正確に検出することがで
きる。Therefore, when at least one of overdischarge and overcurrent is detected, the discharge control FET2 is turned off after either one of the delay times T1 and T2 has elapsed, thereby preventing overdischarge promotion and overcurrent discharge. At the same time, the delay time when overdischarge is detected is longer than the delay time when overcurrent is detected, and overdischarge and overcurrent can be accurately detected.
【0018】遅延回路101の具体的な構成例を図2に
示す。同図において、21は第1入力端子、22は第2
入力端子、CC1、CC2、CC3、CC4はそれぞれ
電流I1、I2、I3、I4(I3>I4)を出力する
定電流源であって、Q1、Q2、Q6はPNP型トラン
ジスタ、Q3、Q4、Q5はNPN型トランジスタ、S
W1、SW2、SW3はスイッチ回路、KSWは切り換
えスイッチ回路、R1、R2は抵抗、Cはコンデンサ、
CVは定電圧源である。FIG. 2 shows a specific configuration example of the delay circuit 101. In the figure, 21 is a first input terminal, 22 is a second input terminal.
The input terminals CC1, CC2, CC3, and CC4 are constant current sources that output currents I1, I2, I3, and I4 (I3> I4), respectively, and Q1, Q2, and Q6 are PNP transistors, Q3, Q4, and Q5. Is an NPN transistor, S
W1, SW2 and SW3 are switch circuits, KSW is a switch circuit, R1 and R2 are resistors, C is a capacitor,
CV is a constant voltage source.
【0019】トランジスタQ1、Q2は差動対を形成し
ており、トランジスタQ1のベースはスイッチ回路SW
1を介した定電流源CC1とコンデンサCとの接続点に
接続されており、トランジスタQ2のベースはスイッチ
回路SW3及び切り換えスイッチ回路KSWを介した2
つの定電流源CC3、CC4と抵抗R1との接続点に接
続されている。また、トランジスタQ1、Q2のエミッ
タ側にはスイッチ回路SW2を介して定電流源CC2が
接続されており、トランジスタQ1、Q2のコレクタ側
にはトランジスタQ3、Q4で構成されたカレントミラ
ー回路の入力側(トランジスタQ3のコレクタ)、出力
側(トランジスタQ4のコレクタ)がそれぞれ接続され
ている。The transistors Q1 and Q2 form a differential pair, and the base of the transistor Q1 is connected to a switch circuit SW.
1 is connected to a connection point between the constant current source CC1 and the capacitor C through the switch 1 and the base of the transistor Q2 is connected through the switch circuit SW3 and the switching switch circuit KSW.
It is connected to a connection point between the two constant current sources CC3 and CC4 and the resistor R1. A constant current source CC2 is connected to the emitters of the transistors Q1 and Q2 via a switch circuit SW2, and the collectors of the transistors Q1 and Q2 are connected to the input of a current mirror circuit composed of transistors Q3 and Q4. (Collector of transistor Q3) and the output side (collector of transistor Q4) are connected respectively.
【0020】トランジスタQ5のベースはトランジスタ
Q2、Q4のコレクタ同士の接続点に接続されており、
コレクタには抵抗R2を負荷として定電圧源CVが接続
されている。トランジスタQ6のベースは抵抗R2とト
ランジスタQ5のコレクタとの接続点に接続されてお
り、エミッタには定電圧源CVが接続されており、トラ
ンジスタQ6のコレクタが遅延回路101の出力端子と
なる。The base of the transistor Q5 is connected to the connection point between the collectors of the transistors Q2 and Q4.
A constant voltage source CV is connected to the collector using the resistor R2 as a load. The base of the transistor Q6 is connected to the connection point between the resistor R2 and the collector of the transistor Q5, the emitter is connected to the constant voltage source CV, and the collector of the transistor Q6 is the output terminal of the delay circuit 101.
【0021】遅延回路101の入力である第1入力、第
2入力はそれぞれ第1入力端子21、第2入力端子22
から入力される。そして、スイッチ回路SW1、SW
2、SW3には第1入力端子21からの第1入力が与え
られており、第1入力がハイレベルになるとスイッチ回
路SW1、SW2、SW3はONとなるようになってい
る。また、切り換えスイッチKSWには第2入力端子2
2からの第2入力が与えられており、切り換えスイッチ
KSWは、第2入力がローレベルであるときは、定電流
源CC3側へ切り替わり、第2入力がハイレベルである
ときは、定電流源CC4側へ切り替わるようになってい
る。A first input and a second input of the delay circuit 101 are a first input terminal 21 and a second input terminal 22, respectively.
Is entered from Then, the switch circuits SW1, SW
2, SW3 is supplied with a first input from a first input terminal 21, and when the first input goes to a high level, the switch circuits SW1, SW2, and SW3 are turned on. The changeover switch KSW has a second input terminal 2.
2, the changeover switch KSW is switched to the constant current source CC3 when the second input is at a low level, and is switched to the constant current source CC3 when the second input is at a high level. It switches to CC4 side.
【0022】以上のような構成により、過放電あるいは
過電流を検出している間のみ動作し、トランジスタQ1
のベース電圧がトランジスタQ2のベース電圧を越えた
時点で、トランジスタQ6のコレクタに出力が現れるわ
けであるが、トランジスタQ2のベース電圧が急峻に立
ち上がるのに対して、トランジスタQ1のベース電圧は
コンデンサCの働きにより時間の経過とともに徐々に上
昇するので、遅延時間が設けられることになる。With the above configuration, the transistor Q1 operates only while overdischarge or overcurrent is detected.
When the base voltage of the transistor Q2 exceeds the base voltage of the transistor Q2, an output appears at the collector of the transistor Q6. While the base voltage of the transistor Q2 rises sharply, the base voltage of the transistor Q1 is , The temperature gradually increases with the passage of time, so that a delay time is provided.
【0023】そして、トランジスタQ2のベース電圧
は、抵抗R1の抵抗値をR1とすると、過放電を検出し
た際はI3・R1、過電流を検出した際はI4・R1で
あり、I3>I4であることから、過放電検出時の方が
過電流検出時よりも高く、したがって、過放電検出時の
遅延時間の方が過電流検出時の遅延時間よりも長くなる
(図4参照)。When the resistance value of the resistor R1 is R1, the base voltage of the transistor Q2 is I3.R1 when overdischarge is detected, I4.R1 when overcurrent is detected, and I3> I4. Because of this, the overdischarge detection time is higher than the overcurrent detection time, and thus the delay time at the time of overdischarge detection is longer than the delay time at the time of overcurrent detection (see FIG. 4).
【0024】また、コンデンサCの容量のばらつきがあ
ったとしても、過放電検出時、過電流検出時のそれぞれ
の遅延時間は同一方向にばらつくので、2つの遅延時間
の関係が逆転することはなくなり、過放電、過電流を正
確に検出することができる。Even if the capacitance of the capacitor C varies, the respective delay times at the time of overdischarge detection and overcurrent detection vary in the same direction, so that the relationship between the two delay times does not reverse. , Overdischarge and overcurrent can be accurately detected.
【0025】例えば、本実施形態では、リチウムイオン
電池を1個(リチウムイオン電池1個の電圧≒3.6
V)接続した場合において、I4・R1を2.3V、I
3・R1を3.5Vとすることにより、T2がT1より
も10ms程度長くなるようにしている。For example, in this embodiment, one lithium ion battery (the voltage of one lithium ion battery 電池 3.6
V) When connected, I4 · R1 is set to 2.3V,
By setting 3.R1 to 3.5 V, T2 is set to be about 10 ms longer than T1.
【0026】尚、本発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、放電制御FET2と−端子10との間
に充電制御用のFETが挿入されているようなリチウム
イオン電源でも構わない。The present invention is not limited to the above embodiment, but may be a lithium ion power supply in which a charge control FET is inserted between the discharge control FET 2 and the negative terminal 10. .
【0027】また、遅延回路については、図2において
トランジスタQ2のベース電圧を発生させる定電流源C
C3、CC4の接続を図3に示すようにしても良く、こ
の場合は、切り換えスイッチKSWを第2入力がハイレ
ベルであるときはOFF、ローレベルであるときはON
となるようにしておけば良い。As for the delay circuit, the constant current source C for generating the base voltage of the transistor Q2 in FIG.
The connection between C3 and CC4 may be as shown in FIG. 3. In this case, the changeover switch KSW is turned off when the second input is at a high level and turned on when the second input is at a low level.
It is good if it is made to become.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のリチウム
イオン電源装置によれば、遅延回路を1つにすることが
できるので、コストを低下させることができるととも
に、ICチップ面積を縮小することができ、かつ、遅延
回路1つで、過放電検出時の遅延時間と、過電流検出時
の遅延時間を設けるので、遅延回路の遅延時間がばらつ
くとしても、2つの遅延時間の関係が逆転することはな
く、過放電、過電流を正確に検出することができる。As described above, according to the lithium ion power supply of the present invention, since only one delay circuit can be used, the cost can be reduced and the IC chip area can be reduced. In addition, since one delay circuit provides a delay time when overdischarge is detected and a delay time when overcurrent is detected, even if the delay time of the delay circuit varies, the relationship between the two delay times is reversed. No overdischarge and overcurrent can be detected accurately.
【図1】 本発明の一実施形態であるリチウムイオン電
源装置のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a lithium-ion power supply device according to an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の一実施形態であるリチウムイオン電
源装置における遅延回路の一構成例を示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a delay circuit in a lithium ion power supply device according to an embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の一実施形態であるリチウムイオン電
源装置における遅延回路の一構成例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a delay circuit in the lithium ion power supply device according to one embodiment of the present invention.
【図4】 過放電検出時と過電流検出時の遅延時間の相
違を説明する図。FIG. 4 is a view for explaining a difference in delay time between overdischarge detection and overcurrent detection.
【図5】 従来のリチウムイオン電源装置のブロック
図。FIG. 5 is a block diagram of a conventional lithium ion power supply device.
1 リチウムイオン電源 2 放電制御FET 3 FET制御回路 4 第1コンパレータ 5 第1遅延回路 6 第2コンパレータ 7 第2遅延回路 8 OR回路 9 +端子 10 −端子 11 外部負荷 21 第1入力端子 22 第2入力端子 CC1、CC2、CC3、CC4 定電流源 Q1、Q2、Q6 PNP型トランジスタ Q3、Q4、Q5 NPN型トランジスタ SW1、SW2、SW3 スイッチ回路 KSW 切り換えスイッチ回路 R1、R2 抵抗 C コンデンサ CV 定電圧源 100 リチウムイオン電源監視IC 200 リチウムイオン電源装置(電源パック) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion power supply 2 Discharge control FET 3 FET control circuit 4 1st comparator 5 1st delay circuit 6 2nd comparator 7 2nd delay circuit 8 OR circuit 9 + terminal 10-terminal 11 External load 21 1st input terminal 22 2nd Input terminal CC1, CC2, CC3, CC4 Constant current source Q1, Q2, Q6 PNP transistor Q3, Q4, Q5 NPN transistor SW1, SW2, SW3 Switch circuit KSW Switching switch circuit R1, R2 Resistance C Capacitor CV Constant voltage source 100 Lithium-ion power supply monitoring IC 200 Lithium-ion power supply (power pack)
Claims (1)
オン電源と、リチウムイオン電源の過放電を検出する過
放電検出回路、及び、過電流を検出する過電流検出回路
を有するリチウムイオン電源装置において、前記過放電
検出回路及び過電流検出回路の外部ノイズによる誤動作
を防止するために付加される遅延回路として遅延時間が
可変する遅延回路を設けたことを特徴とするリチウムイ
オン電源装置。1. A lithium ion power supply device comprising a lithium ion power supply comprising a lithium ion battery, an overdischarge detection circuit for detecting overdischarge of the lithium ion power supply, and an overcurrent detection circuit for detecting overcurrent. A lithium ion power supply device comprising a delay circuit having a variable delay time as a delay circuit added to prevent malfunctions of the discharge detection circuit and the overcurrent detection circuit due to external noise.
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