KR100941435B1 - 배터리 관리용 아이씨의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로 - Google Patents

배터리 관리용 아이씨의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 관리용 IC의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로에 관한 것으로, 상세하게는 IC가 정전기 방전(ESD)에 의해 일시 전위의 변화로 역전위 또는 저전위가 되어 IC를 초기화시키는 리셋 모드로 진입하거나 또는 배터리 과방전 감지 전압 이하로 인식하여 전력 소모를 최소화하기 위해 모든 기능을 정지시키는 슬림 모드로 진입하는 경우 자동으로 액티브 모드로 복귀시켜 배터리 팩의 출력을 항상 유지할 수 있도록 함으로써 IC의 안정된 동작을 제공할 수 있다.
Figure R1020030001952
배터리 관리용 IC, 정전기 방전, 리셋 모드, 슬림 모드, 액티브 모드, 자동 복귀

Description

배터리 관리용 아이씨의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로{MISOPERATION PREVENTION CIRCUIT AGAINST A ELECTROSTATIC DISCHARGE OF IC FOR MANAGING BATTERY}
도 1은 종래의 배터리 관리보호 회로의 구성을 나타낸 회로도
도 2는 본 발명에 따른 배터리 관리용 IC의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로의 구성을 나타낸 블록 회로도
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 배터리 관리용 IC 12, 13 : 제 1, 2MOSFET
C1~C4 : 제 1~4콘덴서 C5 : 복귀용 콘덴서
D1, D2 : 제 1, 2 다이오드 R1~R6 : 제 1~6저항
본 발명은 배터리 관리회로에 관한 것으로, 상세하게는 IC가 정전기 방전(ESD : Electro Static Discharge)에 의해 일시 전위의 변화로 역전위 또는 저전위가 되어 IC를 초기화시키는 리셋 모드로 진입하거나 또는 배터리 과방전 감지 전압 이하로 인식하여 전력 소모를 최소화하기 위해 모든 기능을 정지시키는 슬림 모드로 진입하는 경우 자동으로 액티브 모드로 복귀시키도록 하는 배터리 관리용 IC의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로에 관한 것이다.
일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 배터리 관리회로(10)는 배터리 관리용 IC(11)와, 배터리 관리용 IC(11)의 기능 동작 및 각 입력단자와 출력단자로 인입되는 정전기 방전(ESD)에 대해 보호를 하도록 제 1, 2MOSFET(12, 13)와, 제 1~6저항(R1~R6) 및 제 1~4콘덴서(C1~C4)로 이루어진다.
배터리 관리용 IC(11)는 복수의 입출력단자를 구비하며, 배터리의 각 동작을 제어한다. 여기에서 배터리 관리용 IC(11)는 MAXIM사의 DS276x Battery Monitoring IC를 사용한다. 여기에서 또한 배터리 관리용 IC(11)는 마이크로 컨트롤러로서 주요 기능은 과충전, 과방전, 과전류 등 배터리의 성능 열화 및 폭발 등의 안정성을 보존하기 위한 기능과, 배터리의 전압, 전류, 온도 및 잔류 용량의 측정 기능과, 배터리정보의 저장 기능과, 호스트와 통신으로 정보를 주고받는 기능과, 배터리 저전압 및 호스트와 분리되어 있을 때 배터리의 소모를 최소화하기 위해 출력 차단 및 통신 이외의 모든 기능을 차단하는 슬림 모드 기능과, 모든 기능을 정상 동작시키는 액티브 기능을 구비한다.
비동기 직렬 통신단(D)은 한 개 라인으로 호스트와 양방향으로 데이터를 주고받을 수 있고, 배터리 전원단(B+, B-)은 배터리의 전원을 공급하고, 전원 출력단(P+, P-)은 전원을 출력한다.
제 1MOSFET(12)는 배터리 관리용 IC(11)의 DC단에 게이트가 연결되고, 배터리 전원단(B+)에 소스가, 전원 출력단(P+)에 드레인이 연결되어 배터리 전원의 전 류 흐름을 제어한다.
제 2MOSFET(13)는 배터리 관리용 IC(11)의 CC단에 게이트가 연결되고, 제 1MOSFET(12)와 전원 출력단(P+) 사이에 소스와 드레인이 연결되어 제 1MOSFET(12)와 연동되어 배터리 전원의 전류 흐름을 제어한다.
제 1~6저항(R1~R6)은 배터리 관리용 IC(11)의 각 입출력단자(VDD단, VIN단, DC단, CC단, PLS단, DQ단)에 연결되어 고전류, 고전압의 정전기 방전(ESD)을 감쇄시킨다.
제 1콘덴서(C1)는 배터리 전원단(B+, B-)과 연결되는 배터리 관리용 IC(11)의 VDD단과, VSS단의 사이에 연결되어 배터리 관리용 IC(11)의 전원의 바이패스용으로 전원 안정화를 유지한다.
제 2콘덴서(C2)는 배터리 관리용 IC(11)의 IS1단과, IS2단 사이에 연결되어 배터리 관리용 IC(11)가 전류 감지시 외부 노이즈의 전달을 억제한다.
제 3콘덴서(C3)는 제 1MOSFET(12)의 입력측과 제 2MOSFET(13)의 출력측 사이에 병렬 연결되어 제 1, 2MOSFET(12, 13)의 스위칭시 전원 오버슈팅을 억제하여 전원 안정화를 유지한다.
제 4콘덴서(C4)는 전원 출력단(P+, P-) 사이에 병렬 연결되어 출력 전원의 바이패스용으로 안정된 출력 전원을 유지한다.
그러나 이러한 종래의 배터리 관리회로(10)는 정전기 방전(ESD) 규격 'IEC 1000-4-2의 레벨4'인 접촉방전 ±8㎸와 기중방전 ±15㎸에서 전위가 일시적으로 낮아져 초기화되거나 배터리 전압을 저전압으로 인식해 동작 기능을 정지하는 슬림 모드로 진입하여 출력을 차단하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, IC가 정전기 방전(ESD)에 의해 일시 전위의 변화로 역전위 또는 저전위가 되어 IC를 초기화시키는 리셋 모드로 진입하거나 또는 배터리 과방전 감지 전압 이하로 인식하여 전력 소모를 최소화하기 위해 모든 기능을 정지시키는 슬림 모드로 진입하는 경우 자동으로 액티브 모드로 복귀시켜 배터리 팩의 출력을 항상 유지할 수 있도록 함으로써 IC의 안정된 동작을 제공할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
복수의 입출력단자를 구비하며, 배터리의 각 동작을 제어하는 배터리 관리용 IC와, 상기 배터리 관리용 IC의 DC단에 게이트가 연결되고, 배터리 전원단(B+)에 소스가, 전원 출력단(P+)에 드레인이 연결되어 배터리 전원의 방전 전류 흐름을 제어하는 제 1MOSFET와, 상기 배터리 관리용 IC의 일단에 게이트가 연결되고, 상기 제 1MOSFET와 전원 출력단(P+) 사이에 소스와 드레인이 연결되어 상기 제 1MOSFET와 연동되어 배터리 전원의 방전 전류 흐름을 제어하는 제 2MOSFET와, 상기 배터리 관리용 IC의 각 입출력단자에 연결되어 고전류, 고전압의 정전기 방전(ESD)을 감쇄시키는 복수의 저항과, 배터리 전원단(B+, B-)과 연결되는 배터리 관리용 IC의 전원 입력단의 사이에 연결되어 상기 배터리 관리용 IC의 전원의 바이패스용으로 전원 안정화를 유지하는 제 1콘덴서와, 상기 배터리 관리용 IC의 일단과 일단 사이에 연결되어 상기 배터리 관리용 IC가 전류 감지시 외부 노이즈의 전달을 억제하는 제 2콘덴서와, 상기 제 1MOSFET의 입력측과 상기 제 2MOSFET의 출력측 사이에 병렬 연결되어 상기 제 1, 2MOSFET의 스위칭시 전원 오버슈팅을 억제하여 전원 안정화를 유지하는 제 3콘덴서와, 전원 출력단(P+, P-) 사이에 병렬 연결되어 출력 전원의 바이패스용으로 안정된 출력 전원을 유지하는 제 4콘덴서와, 한 개 라인으로 호스트와 양방향으로 데이터를 주고받을 수 있는 비동기 직렬 통신단(D)으로 이루어지는 배터리 관리회로에 있어서,
상기 배터리 관리용 IC를 슬림 모드에서 액티브 모드로 전환시키는 역할을 수행하는 상기 배터리 관리용 IC의 /PS단에 애노드가 연결되고, 배터리 팩의 출력을 감지하는 상기 배터리 관리용 IC의 PLS단에 캐소드가 연결되어 정전기 방전(ESD)에 의해 상기 배터리 관리용 IC가 초기화 및 슬림 모드로 진입시 동작되어 상기 배터리 관리용 IC를 액티브 모드로 자동 복귀시키는 제 1다이오드와,
상기 배터리 관리용 IC의 VSS단과 상기 배터리 관리용 IC의 /PS단 사이에 연결되어 상기 배터리 관리용 IC의 /PS단이 하이 전위를 유지하다가 순간적으로 로우 전위에서 다시 하이 전위로 복귀되어 배터리 팩의 출력이 온/오프 반복되는 것을 제거하도록 상기 배터리 관리용 IC의 /PS단에 전압을 지연 공급하여 액티브 모드로 복귀시키는 복귀용 콘덴서와,
상기 배터리 관리용 IC의 VDD단에 캐소드가 연결되고, VSS단에 애노드가 연결되어 정전기 방전(ESD)에 의해 배터리가 역전위로 되었을 때 동작하여 순간적으로 정전위로 복귀시키는 제 2다이오드를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 배터리 관리용 IC의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로의 구성을 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 2에 있어서 도 1에 나타낸 배터리 관리회로와 동일 부분에 대해서는 도 1과 동일한 부호를 부여하여 그에 대한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 관리용 IC의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로의 구성을 나타낸 블록 회로도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 관리용 IC의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로는 제 1다이오드(D1)와, 복귀용 콘덴서(C5)와, 제 2다이오드(D2)로 구성된다.
제 1다이오드(D1)는 배터리 관리용 IC(11)를 슬림 모드에서 액티브 모드로 전환시키는 역할을 수행하는 배터리 관리용 IC의 /PS단(파워 스위치단)에 애노드가 연결되고, 배터리 팩의 출력을 감지하는 배터리 관리용 IC(11)의 PLS단에 캐소드가 연결된다.
복귀용 콘덴서(C5)는 배터리 관리용 IC(11)의 VSS단과 배터리 관리용 IC(11)의 /PS단 사이에 연결된다.
제 2다이오드(D2)는 배터리 관리용 IC(11)의 전원이 입력되는 VDD단에 캐소드가 연결되고, VSS단에 애노드가 연결된다.
이하 본 발명에 따른 배터리 관리용 IC의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로의 동작을 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 배터리 관리용 IC(11)의 주변 구성회로는 배터리 관리용 IC(11)의 기능 동작을 유지하면서 인입되는 정전기 방전(ESD)에 의해 배터리 관리용 IC(11)의 초기화 및 슬림 모드 진입의 오동작으로 출력이 차단되는 현상을 개선하기 위해 자가 복구 전원 스위치 역할을 하도록 구성된다.
배터리 관리용 IC(11)의 /PS단 입력이 평상시 하이 전위를 유지하다가 로우 전위로 떨어질 때의 트리거에 의해 배터리 관리용 IC(11)가 슬림 모드에서 액티브 모드로 전환된다.
한편 정전기 방전(ESD)에 의해 순간적으로 배터리 관리용 IC(11)가 초기화 되는 리셋 모드 및 저전압에 의한 배터리 팩의 출력이 차단될 시 배터리 관리용 IC(11)는 슬림 모드로 진입되기 전의 짧은 시간동안 배터리의 저전압 여부와 배터리 팩의 출력 상태를 확인한다.
이때 제 1다이오드(D1)의 전위차 동작 원리를 이용하여 배터리의 저전압 여부와 배터리 팩의 출력 상태를 확인하는 시간내에 제 1다이오드(D1)가 동작, 즉 턴-온되어 /PS단의 입력이 로우로 낮아지면서 트리거가 발생하여 배터리 관리용 IC(11)가 액티브 모드로 자동 복귀된다. 그리고 배터리 관리용 IC(11)의 검출 주기동안 배터리의 전원이 저전압 이상이고, 배터리 팩의 출력이 순간적으로 차단되었을 때 동작하며, 정상적으로 배터리가 저전압으로 되었을 경우에는 슬림 모드로 진입하게 된다.
또한 배터리 관리용 IC(11)의 /PS단에는 소전력이 흐를 수 있도록 구성되어 있어 평상시 하이 전위를 유지하는데, 순간적인 로우 전위일 경우 다시 하이 전위로 회복하게 되면서 배터리가 저전압 감지전압 이하에 있을 경우 검출주기에 따라 배터리 팩의 출력이 계속 온/오프 반복되는 현상을 제거하기 위해 복귀용 콘덴서(C5)의 충/방전시 지연을 이용하여 검출 주기보다 긴 충전 지연시간을 갖게 함으로써 액티브 모드로 자동 복귀하게 된다. 한편 복귀용 콘덴서(C5)는 배터리 관리용 IC(11)로 유입되는 노이즈를 제거하는 역할도 수행한다.
또한 제 2다이오드(D2)의 전위차 동작 원리를 이용하여 배터리의 전원이 정전기 방전(ESD)에 의해 순간적으로 역전위가 되었을 때 동작하여 짧은 시간내에 정전위로 복귀시켜 배터리 관리용 IC(11)가 초기화 또는 슬림 모드 진입을 차단한다. 또한 제 2다이오드(D2)는 제 1~6저항(R1~R6)과 연계하여 배터리를 잘못 연결하여 역전압되어 배터리 관리용 IC(11)가 손상되는 것을 방지한다.
따라서 종래의 배터리 관리용 IC의 기능 동작을 위한 주변 응용회로와 배터리 관리용 IC 자체 구현된 정전기 방전(ESD)의 내성을 보완하여 제품의 안정된 신뢰성을 확보할 수 있고, 배터리 관리용 IC가 정전기 방전에 의해 순간적인 전위 변동에 따른 오동작에 의한 리셋 모드 또는 슬림 모드로 진입하는 현상을 방지하기 위해 다이오드를 설치하였고, 다이오드로 인해 배터리가 저전압시 정상적으로 슬림 모드로 진입을 방해하는 현상을 콘덴서를 통해 극복함으로써 배터리 관리용 IC의 안정된 동작을 제공할 수 있다.
또 배터리 팩의 출력을 항상 유지할 수 있도록 배터리 관리용 IC의 액티브 모드로 작동할 수 있으며, /PS단의 입력을 제어하기 위해 모듈 외부로 단자를 연결하지 않아도 되는 장점이 있어 단말기의 구성에 잇점이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 배터리 관리용 IC의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로에 의하면, IC가 정전기 방전(ESD)에 의해 일시 전위의 변화로 역전위 또는 저전위가 되어 IC를 초기화시키는 리셋 모드로 진입하거나 또는 배터리 과방전 감지 전압 이하로 인식하여 전력 소모를 최소화하기 위해 모든 기능을 정지시키는 슬림 모드로 진입하는 경우 자동으로 액티브 모드로 복귀시켜 배터리 팩의 출력을 항상 유지할 수 있도록 함으로써 IC의 안정된 동작을 제공할 수 있다.

Claims (1)

  1. 복수의 입출력단자를 구비하며, 배터리의 각 동작을 제어하는 배터리 관리용 IC와, 상기 배터리 관리용 IC의 DC단에 게이트가 연결되고, 배터리 전원단(B+)에 소스가, 전원 출력단(P+)에 드레인이 연결되어 배터리 전원의 방전 전류 흐름을 제어하는 제 1MOSFET와, 상기 배터리 관리용 IC의 일단에 게이트가 연결되고, 상기 제 1MOSFET와 전원 출력단(P+) 사이에 소스와 드레인이 연결되어 상기 제 1MOSFET와 연동되어 배터리 전원의 방전 전류 흐름을 제어하는 제 2MOSFET와, 상기 배터리 관리용 IC의 각 입출력단자에 연결되어 고전류, 고전압의 정전기 방전(ESD)을 감쇄시키는 복수의 저항과, 배터리 전원단(B+, B-)과 연결되는 배터리 관리용 IC의 전원 입력단의 사이에 연결되어 상기 배터리 관리용 IC의 전원의 바이패스용으로 전원 안정화를 유지하는 제 1콘덴서와, 상기 배터리 관리용 IC의 일단과 일단 사이에 연결되어 상기 배터리 관리용 IC가 전류 감지시 외부 노이즈의 전달을 억제하는 제 2콘덴서와, 상기 제 1MOSFET의 입력측과 상기 제 2MOSFET의 출력측 사이에 병렬 연결되어 상기 제 1, 2MOSFET의 스위칭시 전원 오버슈팅을 억제하여 전원 안정화를 유지하는 제 3콘덴서와, 전원 출력단(P+, P-) 사이에 병렬 연결되어 출력 전원의 바이패스용으로 안정된 출력 전원을 유지하는 제 4콘덴서와, 한 개 라인으로 호스트와 양방향으로 데이터를 주고받을 수 있는 비동기 직렬 통신단(D)으로 이루어지는 배터리 관리회로에 있어서,
    상기 배터리 관리용 IC를 슬림 모드에서 액티브 모드로 전환시키는 역할을 수행하는 상기 배터리 관리용 IC의 /PS단에 애노드가 연결되고, 배터리 팩의 출력을 감지하는 상기 배터리 관리용 IC의 PLS단에 캐소드가 연결되어 정전기 방전(ESD)에 의해 상기 배터리 관리용 IC가 초기화 및 슬림 모드로 진입시 동작되어 상기 배터리 관리용 IC를 액티브 모드로 자동 복귀시키는 제 1다이오드와,
    상기 배터리 관리용 IC의 VSS단과 상기 배터리 관리용 IC의 /PS단 사이에 연결되어 상기 배터리 관리용 IC의 /PS단이 하이 전위를 유지하다가 순간적으로 로우 전위에서 다시 하이 전위로 복귀되어 배터리 팩의 출력이 온/오프 반복되는 것을 제거하도록 상기 배터리 관리용 IC의 /PS단에 전압을 지연 공급하여 액티브 모드로 복귀시키는 복귀용 콘덴서와,
    상기 배터리 관리용 IC의 VDD단에 캐소드가 연결되고, VSS단에 애노드가 연결되어 정전기 방전(ESD)에 의해 배터리가 역전위로 되었을 때 동작하여 순간적으로 정전위로 복귀시키는 제 2다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리용 IC의 정전기 방전에 대한 오동작 방지 회로.
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