KR101017327B1 - battery charging current control circuit of protection circuit for secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지 보호회로에서 충전차단용 트랜지스터(FET)를 이용하여 충전전류를 제어할 수 있도록 한 이차전지 보호회로의 충전전류 제어회로에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 배터리 팩(Pack) 출력단자(P+, P-)에 연결된 제너전류제한 저항(R1)과, 제너다이오드(ZD1); 상기 제너다이오드(ZD1)의 캐소드와 애노드단에 상기 제너다이오드(ZD1)와 병렬 연결된 이차전지 충전전류값 설정용 제 1, 제 2 제너전압 분압저항(R2, R3); 상기 충전전류값 설정용 제 1, 제 2 제너전압 분압저항(R2, R3) 사이에 일단이 연결된 적분회로용 저항(R7); 상기 배터리 팩(Pack) 출력단자 중 - 출력단(P-)과, 리튬이차전지(Cell) 연결단자 중 -연결단자(B-) 사이에 연결된 전류검출저항(R6); -입력단은 상기 적분회로용 저항(R7)에 연결되고, +입력단은 상기 전류검출저항(R6)과, 이차전지 -측 연결 단자(B-)에 연결되며, 출력단은 상기 충전차단스위치(Q1)의 게이트에 캐소드가 연결된 다이오드(D1)의 애노드에 연결된 연산증폭기(U2); 및, 상기 연산증폭기(U2)의 -입력단과 출력단 사이에 연결된 커패시터(C1)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 이차전지 보호회로의 충전전류제어회로를 제공한다. The present invention relates to a charge current control circuit of a secondary battery protection circuit that enables the charging current to be controlled using a charge blocking transistor (FET) in the secondary battery protection circuit. As described above, the present invention includes a zener current limiting resistor R1 connected to the battery pack output terminals P + and P−, and a zener diode ZD1; First and second zener voltage voltage divider resistors R2 and R3 for setting a charge current value of a secondary battery connected in parallel with the zener diode ZD1 at a cathode and an anode terminal of the zener diode ZD1; An integrator circuit resistor R7 having one end connected between the first and second zener voltage voltage divider resistors R2 and R3 for setting the charging current value; A current detection resistor (R6) connected between the output terminal (P-) of the battery pack output terminal and the -connection terminal (B-) of the lithium secondary battery (Cell) connection terminal; An input terminal is connected to the resistor R7 for the integrating circuit, a + input terminal is connected to the current detecting resistor R6 and a secondary battery -side connection terminal B-, and an output terminal is connected to the charging cutoff switch Q1. An operational amplifier (U2) connected to the anode of the diode (D1) having a cathode connected to its gate; And a capacitor C1 connected between an input terminal and an output terminal of the operational amplifier U2.
이차전지, 보호회로 Secondary Battery, Protection Circuit
Description
본 발명은 이차전지 보호회로의 충전전류 제어회로에 관한 것으로, 이차전지 보호회로에서 충전차단용 트랜지스터(FET : Field Effect Transistor)를 이용하여 충전전류를 제어할 수 있도록 한 이차전지 보호회로의 충전전류 제어회로에 관한 것이다.The present invention relates to a charging current control circuit of a secondary battery protection circuit, and the charging current of the secondary battery protection circuit to control the charging current using a charge-blocking transistor (FET) in the secondary battery protection circuit. It relates to a control circuit.
일반적으로 배터리 팩은 리튬이온 배터리 셀과, 배터리의 온도/전류/전압 등을 측정하여 잔존용량 등을 계산하기 위한 컨트롤러와, 과충전 및 과방전을 방지하기 위해 컨트롤러로부터의 신호에 의해 충/방전회로를 차단시키는 보호회로 IC와, 팩 단자(또는 충방전단자) 등이 배치된 보호회로로 이루어진다. In general, a battery pack includes a lithium ion battery cell, a controller for measuring the temperature / current / voltage of a battery, and calculating a remaining capacity, and a charge / discharge circuit by a signal from the controller to prevent overcharge and overdischarge. The protection circuit IC which cuts off, and the protection circuit by which a pack terminal (or charging / discharging terminal) etc. are arrange | positioned are comprised.
배터리 팩의 종류에 따라서 보호회로 IC와 컨트롤러가 일체로 형성되기도 한다. Depending on the type of battery pack, a protection circuit IC and a controller may be integrally formed.
배터리 보호회로는, 과충전방지, 과방전방지, 단락방지, 과전류 및 과온도 방지를 위한 다양한 스위치 기능이 포함되어 있다.The battery protection circuit includes various switch functions for overcharge protection, over discharge protection, short circuit protection, over current and over temperature protection.
종래 휴대용 기기에 사용되는 1~4개 정도의 배터리 셀을 사용하는 소용량의 배터리 팩의 경우에는 배터리 셀의 단자 음극(陰極)과 팩 단자 음극 사이에 과충전/과방전시 회로를 차단시킬 수 있는 트랜지스터(FET)를 각각 배치하며 배터리 셀의 단자 양극(陽極)과 팩 단자 양극이 서로 직접 연결되도록 한다. In the case of a small battery pack using 1 to 4 battery cells used in a conventional portable device, a transistor capable of blocking a circuit during overcharge / over discharge between a battery terminal negative electrode and a battery pack negative electrode ( FETs) are arranged so that the terminal anode of the battery cell and the pack terminal anode are directly connected to each other.
그러나, 전기 자동차/스쿠터/골프카트와 같이 대용량의 전압/전류가 사용되는 경우에는 통상 5개 이상의 배터리 셀을 직결로 연결하며 배터리 셀의 단자 음극(陰極)과 팩 단자 음극를 직접 연결한다. 그리고, 배터리 셀의 단자 양극(陽極)과 팩 단자 양극사이에 제어가 용이한 P채널 트랜지스터(FET)를 병렬로 연결하여 과충전/과방전시 전원공급회로를 차단한다. However, when a large voltage / current is used, such as an electric vehicle / scooter / golf cart, five or more battery cells are directly connected directly, and the terminal negative electrode of the battery cell is directly connected to the pack terminal negative electrode. In addition, an easy-to-control P-channel transistor (FET) is connected in parallel between the positive terminal of the battery cell and the positive terminal of the pack terminal to cut off the power supply circuit during overcharge / over discharge.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 이차전지 보호회로를 설명하기로 한다.Hereinafter, a secondary battery protection circuit according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 이차전지 보호회로도이다.1 is a secondary battery protection circuit diagram according to the prior art.
종래 기술의 이차전지 보호회로의 충전전류 제어 회로는 이차전지 보호회로(U1), 연산증폭기(U2), 충전전류제한저항(R1), 트랜지스터(Q4) 베이스 전류제어 저항(R2), 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압제어 저항(R3), 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 저항(R4), 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 저항(R5), 전류검출저항(R6), 충전차단스위치(Q1), 방전차단스위치(Q2), 충전전류제어용 스위치(Q3), 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압제어용 트랜지스터(Q4)로 구성된다.The charging current control circuit of the conventional secondary battery protection circuit includes a secondary battery protection circuit (U1), an operational amplifier (U2), a charging current limiting resistor (R1), a transistor (Q4) base current control resistor (R2), a charge cutoff switch (Q1) Gate voltage control resistor (R3), charge break switch (Q1) gate voltage divider resistor (R4), charge break switch (Q1) gate voltage divider resistor (R5), current detection resistor (R6), charge break switch ( Q1), discharge interrupt switch Q2, charge current control switch Q3, charge interrupt switch Q1 and gate voltage control transistor Q4.
여기서, 이차전지 보호회로(U1)는 배터리 팩(Pack) 출력단자(P+, P-)와, 리튬이차전지(Cell) 연결단자(B+, B-) 사이에 구성되어, 이차전지를 보호하기 위한 충전차단스위치(Q1)를 제어하거나, 방전차단스위치(Q2)를 제어한다. Here, the secondary battery protection circuit U1 is configured between the battery pack output terminals P + and P- and the lithium secondary battery cell connecting terminals B + and B- to protect the secondary battery. The charging cutoff switch Q1 is controlled or the discharge cutoff switch Q2 is controlled.
이때, 충전차단스위치(Q1)를 제어하기 위한 신호출력단(CHG)은 충전차단스위치(Q1)의 게이트에 연결되고, 방전차단스위치(Q2)를 제어하기 위한 신호출력단(DCH)은 방전차단스위치(Q2)의 게이트에 연결된다.At this time, the signal output terminal CHG for controlling the charge blocking switch Q1 is connected to the gate of the charge blocking switch Q1, and the signal output terminal DCH for controlling the discharge blocking switch Q2 is a discharge blocking switch ( Is connected to the gate of Q2).
한편, 방전차단스위치(Q2)의 드레인은 리튬이차전지 연결단자 중 + 단자(B+)에 연결되고, 방전차단스위치(Q2)의 소오스는 충전차단스위치(Q1)의 소오스와 연결된다.Meanwhile, the drain of the discharge blocking switch Q2 is connected to the + terminal B + of the lithium secondary battery connection terminal, and the source of the discharge blocking switch Q2 is connected to the source of the charge blocking switch Q1.
충전차단스위치(Q1)의 드레인은 충전전류제어용 스위치(Q3)의 소오스와 연결된다.The drain of the charge blocking switch Q1 is connected to the source of the charge current control switch Q3.
충전전류제어용 스위치(Q3)의 드레인은 배터리 팩(Pack) 출력단자 중 + 단자(P+)와 연결되고, 충전전류제어용 스위치(Q3)의 게이트는 연산증폭기(U2)의 출력단에 연결된다.The drain of the charge current control switch Q3 is connected to the + terminal P + of the battery pack output terminal, and the gate of the charge current control switch Q3 is connected to the output terminal of the operational amplifier U2.
연산증폭기(U2)의 -입력단은 배터리 팩(Pack) 출력단자 중 - 단자(P-)에 연결되고, +입력단은 리튬이차전지 연결단자 중 - 단자(B-)에 연결된다. 이때, 연산증폭기(U2)의 -입력단과 +입력단 사이에는 전류검출저항(R6)이 연결된다.The input terminal of the operational amplifier U2 is connected to the terminal P- of the battery pack output terminal, and the + input terminal is connected to the terminal B- of the lithium secondary battery connection terminal. At this time, the current detection resistor R6 is connected between the -input terminal and the + input terminal of the operational amplifier U2.
한편, 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압제어용 트랜지스터(Q4)의 콜렉터는 충전차단스위치(Q1)의 게이트에 연결되고, 에미터는 배터리 팩(Pack) 출력단자 중 + 단자(P+)와 충전전류제어용 스위치(Q3)의 드레인 사이에 연결되며, 베이스는 충전차단스위치(Q1)의 소오스 및 충전전류제어용 스위치(Q3)의 소오스측 사이에 연결된 다.On the other hand, the collector of the charge blocking switch (Q1) gate voltage control transistor (Q4) is connected to the gate of the charge blocking switch (Q1), the emitter is the + terminal (P +) of the battery pack output terminal and the switch for controlling the charging current It is connected between the drain of (Q3), the base is connected between the source of the charge blocking switch (Q1) and the source side of the switch for controlling the charge current (Q3).
이때, 트랜지스터(Q4) 에미터단과 충전차단스위치(Q1)의 드레인 사이에는 충전전류를 제한하기 위한 충전전류제한저항(R1)이 연결된다.At this time, the charging current limiting resistor R1 for limiting the charging current is connected between the emitter terminal of the transistor Q4 and the drain of the charging cutoff switch Q1.
그리고, 트랜지스터(Q4)의 베이스와 충전차단스위치(Q1)의 드레인 사이에는트랜지스터(Q4)의 베이스 전류를 제어하는 베이스전류제어 저항(R2)이 연결된다.The base current control resistor R2 for controlling the base current of the transistor Q4 is connected between the base of the transistor Q4 and the drain of the charge disconnect switch Q1.
또한, 트랜지스터(Q4)의 콜렉터와 충전차단스위치(Q1)의 게이트사이에는 충전차단스위치(Q1)의 게이트 전압을 제어하기 위한 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압제어 저항(R3)이 연결된다.Also, a charge interrupt switch Q1 gate voltage control resistor R3 for controlling the gate voltage of the charge disconnect switch Q1 is connected between the collector of the transistor Q4 and the gate of the charge disconnect switch Q1.
한편, 트랜지스터(Q4)의 콜렉터와 충전차단스위치(Q1)의 드레인사이에는, 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압을 분압하기 위한 게이트전압분압 저항(R4)이 연결되고, 충전차단스위치(Q1)를 제어하기 위한 신호출력단(CHG)과 충전차단스위치(Q1)의 게이트 사이에는 게이트 전압분압 저항(R5)이 연결된다.On the other hand, a gate voltage divider resistor R4 for dividing the gate voltage of the charge disconnect switch Q1 is connected between the collector of the transistor Q4 and the drain of the charge disconnect switch Q1, and the charge disconnect switch Q1 is connected. A gate voltage divider resistor R5 is connected between the signal output terminal CHG for controlling and the gate of the charge cutoff switch Q1.
이와 같은 종래 기술에 따른 보호회로에서는, 방전시에는 배터리 출력단자 중 - 출력단(P-)과 리튬이차전지 연결단자 중 - 단자(B-)로 전류가 흐르면, 전류검출저항(R6)에 생성된 전압에 의해 연산증폭기(U2) 출력이 로우(LOW)가 된다.In the protection circuit according to the related art, when a current flows to the terminal B- of the output terminal P- and the lithium secondary battery connection terminal during discharge, the current is generated in the current detection resistor R6 during discharge. The operational amplifier U2 output goes low due to the voltage.
그에 따라 충전전류제어용 스위치(Q3)는 턴-온(ON)되어 리튬이차전지(Cell)의 출력을 높인다.Accordingly, the charge current control switch Q3 is turned on to increase the output of the lithium secondary battery Cell.
그리고, 충전시는 그와는 반대방향으로 전류가 흘러 연산증폭기(U2) 출력이 하이(HIGH)가 되므로 충전전류제어용 스위치(Q3)가 턴 오프(OFF) 되어 충전전류제한저항(R1)에 전류가 흐르게 되며, 그에 따라 생성된 전압이 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압제어용 트랜지스터(Q4)의 베이스 전압에 도달하면 트랜지스터(Q4)가 턴-온(ON) 되어 충전차단스위치(Q1)를 턴-오프(OFF)하게 되므로 적절한 충전전류제한저항(R1)값의 선택에 의해 충전전류를 제한할 수 있다.Then, when charging, the current flows in the opposite direction, and the output of the operational amplifier U2 becomes HIGH. Therefore, the charging current control switch Q3 is turned off to turn the current on the charging current limiting resistor R1. When the generated voltage reaches the base voltage of the gate for controlling the gate voltage control transistor Q4, the transistor Q4 is turned on to turn on the charge blocking switch Q1. Since it is turned off, the charging current can be limited by selecting an appropriate charging current limiting resistor (R1) value.
그러나 이와 같은 종래 기술에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, such a conventional technology has the following problems.
첫째, P채널 트랜지스터(FET)로 구성되는 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압제어용 트랜지스터(Q4)의 베이스 전압은 약 0.7V로 고정되어 사용되므로, 있으므로 원하는 충전전류를 얻기 위해서는 비교적 고가이며 큰 용량의 충전전류제한 저항(R1) 저항을 선정하여야 하는데, 그와 같이 고가이며 큰 용량의 충전전류제한저항을 다양하게 선정하기에 어려웠다.First, since the base voltage of the charge cutoff switch Q1 gate voltage control transistor Q4 composed of the P-channel transistor FET is fixed at about 0.7V, it is relatively expensive and has a large capacity to obtain a desired charging current. It is difficult to select the charge current limiting resistor (R1) resistor, but it is difficult to select the charge current limiting resistor of such an expensive and large capacity.
둘째, P채널 FET는 N채널 FET와 비교하여 그 가격이 2-3배 정도 비싼데, 충전전류제어용 스위치(Q3)로써 고가의 P채널 FET를 이용하여야 하므로 경제성이 떨어지고, 이는 곧 소비자에게 전달될 수 있어 소비자가가 올라갈 수 있는 문제가 있었다.Secondly, P-channel FETs are 2-3 times more expensive than N-channel FETs. However, since P-channel FETs must be used as charge current control switches (Q3), they are economically inexpensive. There was a problem that consumers could go up.
셋째, 방전시 충전전류제어용 스위치(Q3)의 턴-온(ON) 저항값에 의한 전체 전지팩의 출력특성이 저하되는 문제점이 있었다.Third, there is a problem in that the output characteristics of the entire battery pack are degraded due to the turn-on resistance value of the switch Q3 for controlling the charging current during discharge.
본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 이차전지 보호회로에서 충전전류 제어를 위한 별도의 스위치없이, 충전차단용 트랜지스터(FET)를 이용하여 충전전류까지 제어할 수 있는 이차전지 보호회로의 충전전류 제어회로를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a conventional problem, the secondary battery protection that can control the charge current using a charge-blocking transistor (FET) without a separate switch for controlling the charging current in the secondary battery protection circuit Its purpose is to provide a charging current control circuit for the circuit.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배터리 팩 출력단자(P+, P-)와 이차전지 연결단자(B+, B-) 사이에서 이차전지를 보호하기 위한 충전차단스위치(Q1)와, 방전차단스위치(Q2) 및 상기 충전차단스위치(Q1)와, 방전차단스위치(Q2)를 제어하는 이차전지 보호회로를 포함하는 충전전류제어회로에 있어서, 상기 배터리 팩(Pack) 출력단자(P+, P-)에 연결된 제너전류제한 저항(R1)과, 제너다이오드(ZD1); 상기 제너다이오드(ZD1)의 캐소드와 애노드단에 상기 제너다이오드(ZD1)와 병렬 연결된 이차전지 충전전류값 설정용 제 1, 제 2 제너전압 분압저항(R2, R3); 상기 충전전류값 설정용 제 1, 제 2 제너전압 분압저항(R2, R3) 사이에 일단이 연결된 적분회로용 저항(R7); 상기 배터리 팩(Pack) 출력단자 중 - 출력단(P-)과, 리튬이차전지(Cell) 연결단자 중 -연결단자(B-) 사이에 연결된 전류검출저항(R6); -입력단은 상기 적분회로용 저항(R7)에 연결되고, +입력단은 상기 전류검출저항(R6)과, 이차전지 -측 연결 단자(B-)에 연결되며, 출력단은 상기 충전차단스위치(Q1)의 게이트에 캐소드가 연결된 다이오드(D1)의 애노드에 연결된 연산증폭기(U2); 및, 상기 연산증폭기(U2)의 -입력단과 출력단 사이에 연결된 커패시터(C1)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 이차전지 보호회로의 충전전류제어회로를 제공한다.The present invention for achieving the above object, the charge blocking switch (Q1) for protecting the secondary battery between the battery pack output terminals (P +, P-) and the secondary battery connection terminals (B +, B-) and discharge blocking In a charge current control circuit including a switch (Q2), the charge cutoff switch (Q1), and a secondary battery protection circuit for controlling a discharge cutoff switch (Q2), the battery pack output terminal (P +, P-) A zener current limiting resistor (R1) and a zener diode (ZD1); First and second zener voltage voltage divider resistors R2 and R3 for setting a charge current value of a secondary battery connected in parallel with the zener diode ZD1 at a cathode and an anode terminal of the zener diode ZD1; An integrator circuit resistor R7 having one end connected between the first and second zener voltage voltage divider resistors R2 and R3 for setting the charging current value; A current detection resistor (R6) connected between the output terminal (P-) of the battery pack output terminal and the -connection terminal (B-) of the lithium secondary battery (Cell) connection terminal; An input terminal is connected to the resistor R7 for the integrating circuit, a + input terminal is connected to the current detecting resistor R6 and a secondary battery -side connection terminal B-, and an output terminal is connected to the charging cutoff switch Q1. An operational amplifier (U2) connected to the anode of the diode (D1) having a cathode connected to its gate; And a capacitor C1 connected between an input terminal and an output terminal of the operational amplifier U2.
여기서, 상기 전류검출저항(R6)에 역방향 전류가 흘러 상기 연산증폭기(U2)의 - 입력단에 연결된 적분회로용 저항(R7)과, 상기 연산증폭기(U2)의 -입력단과 출력단 사이에 연결된 커패시터(C1)에 의한 적분값이 출력되어 상기 충전차단스위치(Q1)의 게이트를 턴-오프시킴이 바람직하다.Here, a reverse current flows through the current detecting resistor R6, and a resistor R7 connected to the − input terminal of the operational amplifier U2 and a capacitor connected between the − input terminal and the output terminal of the operational amplifier U2. It is preferable that the integral value by C1) is output to turn off the gate of the charging cutoff switch Q1.
그리고 상기 제너전류제한 저항(R1)의 일단은 배터리 팩(Pack) 출력단자 중 + 출력단자(P+)에 연결되고, 제너전류제한 저항(R1)의 타단은 제너다이오드(ZD1)의 캐소드에 연결되며, 제너다이오드(ZD1)의 애노드는 배터리 팩(Pack) 출력단자 중 - 출력단자(P-)에 연결된 것이 바람직하다.One end of the zener current limiting resistor R1 is connected to the + output terminal P + of the battery pack output terminal, and the other end of the zener current limiting resistor R1 is connected to the cathode of the zener diode ZD1. In addition, the anode of the zener diode ZD1 is preferably connected to the output terminal P− of the battery pack output terminal.
또한, 상기 충전차단스위치(Q1)의 드레인과 게이트에는 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압을 위한 게이트 전압분압 제 1 저항(R4)의 일측 및 타측이 각각 연결되고, 상기 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 제 1 저항(R4)과 상기 이차전지 보호회로 사이에는 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 제 2 저항(R5)이 직렬연결됨이 바람직하다.In addition, one side and the other side of the gate voltage divider first resistor R4 for the gate voltage divider of the charge cutoff switch Q1 are connected to the drain and the gate of the charge cutoff switch Q1, respectively. It is preferable that the charge cutoff switch Q1 gate voltage divider second resistor R5 is connected in series between the gate voltage divider first resistor R4 and the secondary battery protection circuit.
한편, 상기 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 제 1 저항(R4)과 제 2 저항(R5)이 접점되는 위치에 상기 다이오드(D1)의 캐소드가 연결됨이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the cathode of the diode D1 is connected to a position where the charge blocking switch Q1 gate voltage divider first resistor R4 and second resistor R5 are in contact with each other.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention as described above has the following advantages.
첫째, 별도의 충전차단스위치 게이트 전압제어용 트랜지스터(Q4)가 없이도 충전차단스위치(Q1)의 게이트 전압을 제어할 수 있으므로 종래의 충전전류제한 저항(R1) 저항을 선정하여야 할 필요가 없다.First, since the gate voltage of the charge blocking switch Q1 can be controlled without a separate charge blocking switch gate voltage control transistor Q4, there is no need to select a conventional charge current limiting resistor R1.
둘째, 충전전류제어용 스위치(Q3)를 이용하지 않으므로 경제성이 향상되고 이는 곧 소비자가 하락으로 이어질 수 있어 저렴한 제품의 공급이 가능하다.Second, because the charging current control switch (Q3) is not used, the economical efficiency is improved, which can lead to a drop in consumers, thereby enabling the supply of inexpensive products.
셋째, 방전 시 충전전류제어용 스위치(Q3)를 사용하지 않으므로 전체 전지 팩(Pack)의 출력특성을 향상할 수 있는 효과가 있다.Third, since the charging current control switch Q3 is not used during discharge, the output characteristics of the entire battery pack can be improved.
이하, 본 발명에 따른 이차전지 보호회로의 충전전류 제어회로에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the charging current control circuit of the secondary battery protection circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하여, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다.In addition, the terminology used in the present invention is a general term that is currently widely used as possible, but in certain cases, the term is arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning is described in detail in the description of the present invention, and a simple term is used. It is to be understood that the present invention is to be understood as a meaning of terms rather than names.
또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. In addition, in describing the embodiments, descriptions of technical contents which are well known in the technical field to which the present invention belongs and are not directly related to the present invention will be omitted. This is to more clearly communicate without obscure the subject matter of the present invention by omitting unnecessary description.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지 보호회로의 충전전류 제어회로를 설명하기 위한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a charging current control circuit of a secondary battery protection circuit according to the present invention.
본 발명에 따른 이차전지 보호회로의 충전전류 제어회로는, 이차전지 보호회로(U1), 연산증폭기(U2), 제너다이오드(ZD1)의 제너전류제한 저항(R1), 충전전류값 설정용 제 1 제너전압 분압저항(R2), 충전전류값 설정용 제 2 제너전압 분압저항(R3), 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 제 1 저항(R4), 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 제 2 저항(R5), 전류검출저항(R6), 연산증폭기(U2)의 적분회로용 저항(R7), 연산증폭기(U2)의 적분회로용 커패시터(C1), 충전차단스위치(Q1), 방전차단스위치(Q2), 다이오드(D1), 제너다이오드(ZD1)로 구성된다.The charging current control circuit of the secondary battery protection circuit according to the present invention includes a secondary battery protection circuit U1, an operational amplifier U2, a zener current limiting resistor R1 of a zener diode ZD1, a first for setting a charging current value. Zener voltage voltage dividing resistor (R2), second zener voltage voltage dividing resistor (R3) for setting charging current value, charging break switch (Q1) gate voltage divider first resistor (R4), charging break switch (Q1) gate voltage divider second Resistor R5, current detection resistor R6, resistor R7 for operational amplifier U2, capacitor C1 for operational amplifier U2, charge disconnect switch Q1, discharge interrupt switch Q2, a diode D1, and a zener diode ZD1.
우선, 이차전지 보호회로(U1)는 배터리 팩(Pack) 출력단자(P+, P-)와, 리튬이차전지(Cell) 연결단자(B+, B-) 사이에 구성되어, 이차전지를 보호하기 위한 충전차단스위치(Q1)를 제어하거나, 방전차단스위치(Q2)를 제어한다. First, the secondary battery protection circuit U1 is configured between the battery pack output terminals P + and P- and the lithium secondary battery cell connecting terminals B + and B- to protect the secondary battery. The charging cutoff switch Q1 is controlled or the discharge cutoff switch Q2 is controlled.
이를 위하여, 이차전지 보호회로(U1)에서 충전차단스위치(Q1)를 제어하기 위한 신호출력단(CHG)은 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 제 2 저항(R5)을 통해 충전차단스위치(Q1)의 게이트에 연결되고, 방전차단스위치(Q2)를 제어하기 위한 신호출력단(DCH)은 방전차단스위치(Q2)의 게이트에 연결된다.To this end, the signal output terminal CHG for controlling the charging cutoff switch Q1 in the secondary battery protection circuit U1 is connected to the charging cutoff switch Q1 through the charging cutoff switch Q1 through the gate voltage divider second resistor R5. The signal output terminal DCH for controlling the discharge blocking switch Q2 is connected to the gate of the discharge blocking switch Q2.
그리고, 방전차단스위치(Q2)의 드레인은 리튬이차전지 연결단자 중 + 단자(B+)에 연결되고, 방전차단스위치(Q2)의 소오스는 충전차단스위치(Q1)의 소오스와 연결된다.The drain of the discharge cutoff switch Q2 is connected to the + terminal B + of the lithium secondary battery connection terminal, and the source of the discharge cutoff switch Q2 is connected to the source of the charge cutoff switch Q1.
한편, 충전차단스위치(Q1)의 드레인은 배터리 팩(Pack) 출력단자 중 + 단자(P+)와 연결된다. 그리고 충전차단스위치(Q1)의 드레인과 게이트는 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 제 1 저항(R4)의 일측 및 타측에 각각 연결되고, 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 제 1 저항(R4)과 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 제 2 저항(R5)은 직렬연결된다.Meanwhile, the drain of the charge blocking switch Q1 is connected to the + terminal P + of the battery pack output terminal. The drain and gate of the charge blocking switch Q1 are connected to one side and the other side of the gate voltage divider first resistor R4, respectively, and the gate switch voltage divider first resistor R4 of the charge cutoff switch Q1. ) And the charge cutoff switch Q1 gate voltage divider second resistor R5 are connected in series.
그리고, 배터리 팩(Pack) 출력단자(P+, P-)에는 제너다이오드(ZD1)가 연결된다. 이때 배터리 팩 출력단자의 -단자(P-)에는 제너다이오드(ZD1)의 애노드가 연결되고, 제너다이오드(ZD1)의 캐소드는 배터리 팩(Pack) 출력단자의 + 단자(P+)와 연결되는데, 제너다이오드(ZD1)의 캐소드와 배터리 팩 출력단자의 + 단자(P+)사이에는 제너다이오드(ZD1)의 제너전류제한 저항(R1)이 연결된다.The zener diode ZD1 is connected to the battery pack output terminals P + and P-. At this time, the anode of the zener diode ZD1 is connected to the negative terminal P- of the battery pack output terminal, and the cathode of the zener diode ZD1 is connected to the + terminal P + of the battery pack output terminal. The zener current limiting resistor R1 of the zener diode ZD1 is connected between the cathode of the diode ZD1 and the + terminal P + of the battery pack output terminal.
또한 제너다이오드(ZD1)와는 병렬로 제너다이오드(ZD1)의 캐소드와 애노드단에 충전전류값 설정용 제 1, 제 2 제너전압 분압저항(R2, R3)이 연결되며, 충전전류값 설정용 제 1, 제 2 제너전압 분압저항(R2, R3)은 서로 간에는 직렬연결된다.In addition, the first and second zener voltage divider resistors R2 and R3 for setting the charging current value are connected to the cathode and the anode terminal of the zener diode ZD1 in parallel with the zener diode ZD1, and the first for setting the charging current value. The second zener voltage divider resistors R2 and R3 are connected in series with each other.
또한 충전전류값 설정용 제 1, 제 2 제너전압 분압저항(R2, R3) 사이에는 연산증폭기(U2)의 적분회로용 저항(R7)의 일단이 연결되고, 연산증폭기(U2) 적분회로용 저항(R7)의 타단은 연산증폭기(U2)의 -단과 연결된다.In addition, one end of the integrated circuit resistor R7 of the operational amplifier U2 is connected between the first and second zener voltage voltage divider resistors R2 and R3 for setting the charging current value, and the resistor for the integrated circuit U2 integrate circuit. The other end of R7 is connected to the negative end of the operational amplifier U2.
한편, 배터리 팩(Pack) 출력단자 중 - 출력단(P-)과, 리튬이차전지(Cell) 연결단자 중 -연결단자(B-) 사이에는 전류검출저항(R6)이 구성된다. On the other hand, the current detection resistor (R6) is configured between the output terminal (P-) of the battery pack output terminal and the-connection terminal (B-) of the lithium secondary battery (Cell) connection terminal.
연산증폭기(U2)의 +단은 리튬이차전지(Cell)의 -연결단자(B-)에 연결된 전류검출저항(R6)에 연결된다.The + terminal of the operational amplifier U2 is connected to the current detection resistor R6 connected to the − connection terminal B− of the lithium secondary battery Cell.
그리고 연산증폭기(U2)의 출력단과 연산증폭기(U2)의 - 입력단 사이에는 연산증폭기(U2) 적분회로용 커패시터(C1)가 연결된다.The capacitor C1 for the integral circuit of the operational amplifier U2 is connected between the output terminal of the operational amplifier U2 and the − input terminal of the operational amplifier U2.
마지막으로, 연산증폭기(U2)의 출력단과 충전차단스위치(Q1)의 게이트 사이에는 다이오드(D1)가 연결되며 이때, 다이오드(D1)의 애노드는 연산증폭기(U2)의 출력단에 연결되고, 충전차단스위치(Q1)의 게이트에는 다이오드(D1)의 캐소드가 연결된다.Finally, a diode D1 is connected between the output terminal of the operational amplifier U2 and the gate of the charge disconnect switch Q1, wherein the anode of the diode D1 is connected to the output terminal of the operational amplifier U2, and the charge interruption is performed. The cathode of the diode D1 is connected to the gate of the switch Q1.
이와 같은 본 발명에서 충전전류의 기준전압은 제너다이오드(ZD1)와 제너전류제한 저항(R1)에 의해 1차로 정해지며, 이를 제 1, 제 2 제너전압 분압저항(R2, R3)에 의해 필요한 전압으로 재분압된다.In the present invention as described above, the reference voltage of the charging current is determined primarily by the zener diode ZD1 and the zener current limiting resistor R1, and the voltage required by the first and second zener voltage voltage divider resistors R2 and R3. Re-pressured to
우선, 기본적으로 충전 시에는 배터리 팩(P+, P-)에서 리튬이차전지(B+, B-)로 충전되고, 방전시에는 리튬이차전지에서 배터리 팩으로 방전된다.First, basically, the battery packs P + and P- are charged with lithium secondary batteries B + and B- at the time of charging, and are discharged from the lithium secondary batteries to the battery pack during discharge.
한편, 방전 시에는 배터리 팩(Pack) - 출력단자(P-)와, 리튬이차전지(Cell)의 - 연결단자(B-)로 흐르는 전류를 전류검출저항(R6)에 의해 생성된 전압이 연산증폭기(U2)의 +단에 입력되고, 그에 따라 연산증폭기(U2) 출력이 로우(LOW)로 유지된다. 이때, 다이오드(D1)에 의해 충전차단스위치(Q1)에는 아무런 영향을 끼치지 않는다.On the other hand, during discharge, the voltage generated by the current detection resistor R6 calculates the current flowing through the battery pack-the output terminal P- and the-connection terminal B- of the lithium secondary battery Cell. It is input to the + stage of the amplifier U2, whereby the operational amplifier U2 output is kept low. At this time, the charge blocking switch Q1 is not affected by the diode D1.
그리고, 충전 시에는 전류검출저항(R6)에 역방향의 전류가 흘러 연산증폭 기(U2)에 연산증폭기(U2) 적분회로용 저항(R7)과 연산증폭기(U2)의 적분회로용 커패시터(C1)에 의한 (+)적분값이 출력되고, 이는 다이오드(D1)를 통해 충전차단스위치(Q1)로 전달된다. 이때, 충전차단스위치(Q1)로 이용되는 P 채널(P-channel) FET(Q1)의 게이트가 턴-오프 시킬 수 있는 조건이 되므로 원하는 충전전류제한이 가능하게 된다.When charging, the current in the reverse direction flows to the current detection resistor R6, and the operational amplifier U2 integrates the resistor R7 for the integrated circuit U2 and the capacitor C1 for the integrated amplifier U2. The positive integral value by is outputted, which is transmitted to the charging cutoff switch Q1 through the diode D1. At this time, since the gate of the P-channel FET Q1 used as the charge cutoff switch Q1 becomes a condition that can be turned off, the desired charging current limit is possible.
이상과 같은 다양한 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Although the present invention has been described with various examples as described above, the present invention is not necessarily limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the examples disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to explain the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these examples. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
도 1은 종래 기술에 따른 이차전지 보호회로를 설명하기 위한 회로도,1 is a circuit diagram for explaining a secondary battery protection circuit according to the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 이차전지 보호회로의 충전전류 제어회로를 설명하기 위한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a charging current control circuit of a secondary battery protection circuit according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
U1 : 이차전지 보호회로 U1: Secondary Battery Protection Circuit
U2 : 연산증폭기U2: Operational Amplifier
R1 : 제너다이오드(ZD1)의 제너전류제한 저항R1: Zener current limiting resistor of Zener diode (ZD1)
R2, R3 : 충전전류값 설정용 제 1, 제 2 제너전압 분압저항R2, R3: First and second Zener voltage voltage divider resistors for setting charging current value
R4, R5 : 충전차단스위치(Q1) 게이트 전압분압 제 1, 제 2 저항R4, R5: charge cutoff switch Q1 gate voltage divider first and second resistors
R6 : 전류검출저항R6: current detection resistor
R7 : 연산증폭기(U2)의 적분회로용 저항R7: Integrator resistance of operational amplifier (U2)
C1 : 연산증폭기(U2)의 적분회로용 커패시터C1: Capacitor for integrating circuit of operational amplifier (U2)
Q1 : 충전차단스위치 Q1: Charging cutoff switch
Q2 : 방전차단스위치Q2: Discharge Cutoff Switch
D1 : 다이오드D1: diode
ZD1 : 제너다이오드ZD1: Zener Diode
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