KR101464163B1

KR101464163B1 - 충방전 제어 회로 및 충방전 제어 방법

Info

Publication number: KR101464163B1
Application number: KR1020130117664A
Authority: KR
Inventors: 타카시 타케다
Original assignee: 미쓰미덴기가부시기가이샤
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2014-11-21
Also published as: US9136718B2; JP2014171355A; CN104037822A; JP5344104B1; US20140253041A1; CN104037822B; KR20140109229A

Abstract

[과제] 본 발명은 시간단축 모드를 설정하기 위하여 단자가 증가하는 것을 억제할 수 있고, 시간단축 모드를 설정한 경우에 각 검출 기능의 테스트가 가능하게 되는 보호 회로 및 시간단축 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결 수단] 모드 제어부(27)는 VDD 단자와 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 통상 모드(MD4)와, 과충전, 과방전, 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 단축한 시간단축 모드(MD1, MD2)와, 상기 통상 모드에서 이상 검출시에 충전 전류 또는 방전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 보호 모드(MD3, MD5, MD6, MD7, MD8)를 관리하고, VDD 단자의 전압이 제 1 소정값을 초과했을 때에 통상 모드로부터 시간단축 모드로 천이하고, 상기 과충전, 과방전, 과전류 중 어느 것을 검출해도 시간단축 모드로부터 보호 모드로 천이한다.

Description

충방전 제어 회로 및 충방전 제어 방법{CHARGE-DISCHARGE CONTROL CIRCUIT AND CHARGE-DISCHARGE CONTROL METHOD}

본 발명은 2차전지의 충방전 제어를 행하는 충방전 제어 회로 및 충방전 제어 방법에 관한 것이다.

최근, 2차전지로서 리튬 이온 전지가 디지탈 카메라 등 휴대기기에 탑재되어 있다. 리튬 이온 전지는 과충전 전압 및 과방전 전압에 약하기 때문에, 과충전 전압 및 과방전 전압의 보호 회로 즉 충방전 제어 회로를 구비한 전지팩의 형태로 사용된다.

보호 회로를 반도체 집적 회로화한 보호 IC는 과충전 전압 검출 회로, 과방전 전압 검출 회로, 충전 과전류 검출 회로, 방전 과전류 검출 회로 등을 내장하고 있어, 과방전 전압 검출 회로 또는 방전 과전류 검출 회로에서 과방전 전압 또는 방전 과전류를 검출했을 때 방전 정지용 MOS 트랜지스터를 차단하여 리튬 이온 전지의 방전을 정지하고, 또한 과충전 전압 검출 회로 또는 충전 과전류 검출 회로에서 과충전 전압 또는 충전 과전류를 검출했을 때 충전 정지용 MOS 트랜지스터를 차단하여 리튬 이온 전지의 충전을 정지한다.

상기의 과충전 전압 검출 회로, 과방전 전압 검출 회로, 과전류 검출 회로에서는, 각각의 검출시간을 측정하고, 검출시간이 각각에 설정된 지연시간(소정 시간)을 초과한 경우에, 과충전 전압 검출, 과방전 전압 검출, 충전 과전류 검출, 방전 과전류 검출을 확정시켜, MOS 트랜지스터의 차단을 행함으로써 오동작을 방지한다. 즉, 과충전 전압 검출, 과방전 전압 검출, 충전 과전류 검출, 방전 과전류 검출이 확정되기까지 소정 시간을 요한다.

그러나, 제조시에 보호 IC의 시험을 행한 경우에는, 상기 과충전 전압 검출, 과방전 전압 검출, 과전류 검출 각각에 지연시간을 요하기 때문에, 시험시간이 길어진다는 문제가 있다. 이 때문에, 시험시에는 보호 IC에 시간단축 모드를 설정하여 상기 지연시간을 단축(또는 없음)으로 하는 것이 행해지고 있다.

그런데, 충방전 제어 회로의 전원 단자와 전원 검출 단자 사이에 규정 이상의 전압이 걸린 것을 검출하는 전압 검출회로를 설치하고, 전압 검출 회로의 검출 신호에 의해 내부 제어 회로의 지연시간을 짧게 하는 구성으로 한 기술이 제안되었다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 특개 2007-195303호 공보

(발명의 개요)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

종래의 보호 IC에서는, 테스트 모드 단자(시간단축 모드 단자)를 설치하고, 테스트 모드 단자의 입력 레벨을 하이 레벨(VDD), 로 레벨(VSS) 중 어느 하나로 설정함으로써 통상의 지연시간의 통상 모드, 지연시간 단축 모드(시간단축 모드)를 설정하고 있다. 그러나, 이 경우에는 모드 단자를 추가할 필요가 있어, 그만큼 비용 상승이 발생한다.

또한 다른 종래의 보호 IC에서는, 예를 들면, 전원 단자에 통상 공급되는 전원전압(VDD)보다 높은 임계값(VTH)을 설정하고, 전원 단자의 전압이 임계값(VTH)보다 높은 기간은 지연시간을 단축하는 시간단축 모드로 하고, 전원 단자의 전압이 임계값(VTH)보다 낮은 경우에는 통상의 지연시간의 통상 모드로 하는 것이 있다. 이 경우에는 모드 단자를 추가할 필요는 없지만, 전원 단자의 전압이 전원전압(VDD)보다 높은 임계값(VTH)을 초과하는 기간에서는, 리튬 이온 전지가 과충전 전압 상태이다. 이 때문에, 지연시간 단축 모드를 설정해도 과충전 전압 검출 회로의 기능을 테스트할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 시간단축 모드를 설정하기 위하여 단자가 증가하는 것을 억제할 수 있고, 시간단축 모드를 설정한 경우에 각 검출 기능의 테스트가 가능하게 되는 충방전 제어 회로 및 충방전 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 1 실시태양에 의한 충방전 제어 회로는 2차전지(11)의 충방전 제어를 행하는 충방전 제어 회로로서,

상기 충방전 제어 회로는,

상기 2차전지로부터 전원을 공급받는 VDD 단자(10a)와,

상기 2차전지의 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 단자(10c)와,

과충전, 과방전, 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 설정한 이상 검출부(21∼25)와,

복수의 동작 모드를 제어하는 모드 제어부(27)를 갖고,

상기 모드 제어부는,

상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 통상 모드(MD4)와, 상기 이상 검출부에서의 상기 과충전, 상기 과방전, 상기 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 단축한 시간단축 모드(MD1, MD2)와, 상기 통상 모드에서 상기 이상 검출부에 의한 이상 검출시에 충전 전류 또는 방전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 보호 모드(MD3, MD5, MD6, MD7, MD8)를 관리하고,

상기 VDD 단자의 전압이 제 1 소정값을 초과했을 때에 상기 통상 모드로부터 상기 시간단축 모드로 천이하고,

상기 과방전, 상기 과전류 중 어느 것을 검출해도 상기 시간단축 모드로부터 상기 보호 모드로 천이하고,

상기 보호 모드는, 상기 소정의 지연시간에 과충전을 검출한 과충전 보호 모드(MD3)를 갖고,

상기 시간단축 모드는 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 시간단축 감시 모드(MD2)와, 상기 과충전을 검출했을 때에 상기 충전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 시간단축 과충전 보호 모드(MD1)를 갖고,

상기 시간단축 감시 모드에서 상기 과충전의 검출에 의해 상기 시간단축 과충전 보호 모드로 천이하고, 상기 과충전의 검출 해제에 의해 상기 시간단축 감시 모드로 천이하고, 또한 상기 시간단축 과충전 보호 모드에서 상기 과전류 검출 단자의 전압이 제 2 소정 전압보다 낮을 때에 상기 과충전 보호 모드로 천이한다.

본 발명의 다른 1 실시태양에 의한 충방전 제어 회로는 2차전지(11)의 충방전 제어를 행하는 충방전 제어 회로로서,

상기 충방전 제어 회로는,

상기 2차전지로부터 전원을 공급받는 VDD 단자(10a)와,

과충전, 과방전, 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 설정한 이상 검출부 (21∼25)와,

복수의 동작 모드를 제어하는 모드 제어부(27)를 갖고,

상기 모드 제어부는,

상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 통상 모드(MD14)와, 상기 이상 검출부에서의 상기 과충전, 상기 과방전, 상기 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 단축한 시간단축 모드(MD11, MD12)와, 상기 통상 모드에서 상기 이상 검출부에 의한 이상 검출시에 충전 전류 또는 방전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 보호 모드(MD13, MD15, MD16, MD17, MD18)를 관리하고,

상기 과전류 검출 단자의 전압이 제 3 소정값 미만일 때에 상기 통상 모드(MD14)로부터 상기 시간단축 모드로 천이하고,

상기 과충전, 상기 과방전 중 어느 것을 검출해도 상기 시간단축 모드로부터 상기 보호 모드로 천이하고,

상기 보호 모드는 상기 소정의 지연시간에 충전 과전류를 검출한 충전 과전류 보호 모드(MD16)를 갖고,

상기 시간단축 모드는 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 시간단축 감시 모드(MD12)와, 상기 충전 과전류를 검출했을 때에 상기 충전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 시간단축 충전 과전류 보호 모드(MD11)를 갖고,

상기 시간단축 감시 모드에서 상기 충전 과전류의 검출에 의해 상기 시간단축 충전 과전류 보호 모드로 천이하고, 상기 충전 과전류의 검출 해제에 의해 상기 시간단축 감시 모드로 천이하고, 또한 상기 시간단축 충전 과전류 보호 모드에서 상기 VDD 단자의 전압이 제 4 소정 전압을 초과했을 때에 상기 충전 과전류 보호 모드로 천이한다.

본 발명의 1실시태양에 의한 충방전 제어 방법은 2차전지의 충방전 제어를 행하는 충방전 제어 회로의 충방전 제어 방법으로서,

상기 충방전 제어 회로는,

상기 2차전지로부터 전원을 공급되는 VDD 단자와,

상기 2차전지의 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 단자와,

과충전, 과방전, 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 설정한 이상 검출부와,

복수의 동작 모드를 제어하는 모드 제어부를 갖고,

상기 모드 제어부에서, 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 통상 모드와, 상기 이상 검출부에서의 상기 과충전, 상기 과방전, 상기 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 단축한 시간단축 모드와, 상기 통상 모드에서 상기 이상 검출부에 의한 이상 검출시에 충전 전류 또는 방전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 보호 모드를 관리하고,

상기 보호 모드는 상기 소정의 지연시간에 과충전을 검출한 과충전 보호 모드를 갖고,

상기 시간단축 모드는, 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 시간단축 감시 모드와, 상기 과충전을 검출했을 때에 상기 충전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 시간단축 과충전 보호 모드를 갖고,

본 발명의 다른 1 실시태양에 의한 충방전 제어 방법은, 2차전지의 충방전 제어를 행하는 충방전 제어 방법으로서,

상기 충방전 제어 회로는,

상기 2차전지로부터 전원을 공급받는 VDD 단자와,

복수의 동작 모드를 제어하는 모드 제어부를 갖고,

상기 과전류 검출 단자의 전압이 제 3 소정값 미만일 때에 상기 통상 모드로부터 상기 시간단축 모드로 천이하고,

상기 보호 모드는, 상기 소정의 지연시간에 충전 과전류를 검출한 충전 과전류 보호 모드를 갖고,

상기 시간단축 모드는 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 시간단축 감시 모드와, 상기 충전 과전류를 검출했을 때에 상기 충전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 시간단축 충전 과전류 보호 모드를 갖고,

또한, 상기 괄호 내의 참조부호는 이해를 쉽게 하기 위하여 붙인 것으로, 일례에 지나지 않으며, 도시의 태양에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의하면, 시간단축 모드를 설정하기 위하여 단자가 증가하는 것을 억제할 수 있고, 시간단축 모드를 설정한 경우에 각 검출 회로의 기능의 테스트가 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 충방전 제어 회로의 1 실시형태의 블럭도이다.
도 2는 시간단축 회로의 1 실시형태의 회로구성도이다.
도 3은 보호 IC의 1 실시형태에 있어서의 상태 천이도이다.
도 4는 보호 IC의 변형예에 있어서의 상태 천이도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

<보호 IC의 실시형태>

도 1은 본 발명의 충방전 제어 회로의 1실시형태의 블럭도를 도시한다. 도 1에서, 충방전 제어 회로는 반도체 집적 회로화되어 보호 IC(10)로 되어 있다. 보호 IC(10)의 외부에는 2차전지인 리튬 이온 전지의 전지셀(11)과 병렬로 저항(R1)과 컨덴서(C1)로 구성된 필터 회로가 접속되어 있다. 전지셀(11)의 정극(+B)은 배선에 의해, 전지셀 및 보호 IC를 수납하는 전지팩의 외부단자(P+)에 접속되고, 전지셀(11)의 부극(-B)은 배선에 의해 전류 차단용의 n채널 MOS 트랜지스터(M1, M2)를 통하여 전지팩의 외부단자(P-)에 접속되어 있다.

MOS 트랜지스터(M1, M2)는 드레인이 공통 접속되고, MOS 트랜지스터(M1)의 소스는 전지셀(11)의 부극에 접속되고, MOS 트랜지스터(M2)의 소스는 전지팩의 외부단자(P-)에 접속되어 있다.

보호 IC(10)는 전지셀(11)의 정극으로부터 저항(R1)을 통하여 전원(VDD)을 단자(10a)에 공급받음과 아울러, 전지셀(11)의 부극으로부터 전원(VSS)을 단자(10b)에 공급받아 동작한다. 또한, 전지셀(11)로부터 단자(10a)에 공급되는 전원(VDD)은 과충전 검출 전압 이하의 값이다.

또한 보호 IC(10)는 단자(10c)에 저항(R2)의 일단이 접속되고 저항(R2)의 타단은 외부단자(P-)에 접속되어 있어, 단자(10b)에 전압(-V)이 공급되고 있다. 또한, 저항(R2)은 충전기를 역접속했을 때의 보호 저항이다. 보호 IC(10)의 DOUT 출력용의 단자(10d)는 MOS 트랜지스터(M1)의 게이트에 접속되고, COUT 출력용의 단자(10e)는 MOS 트랜지스터(M2)의 게이트에 접속되어 있다. MOS 트랜지스터(M1)는 방전을 정지할 때에 보호 IC(10)로부터 오프로 되고, MOS 트랜지스터(M2)는 충전을 정지할 때에 보호 IC(10)로부터 오프로 된다.

보호 IC(10)는 과충전 전압 검출 회로(21), 과방전 전압 검출 회로(22), 충전 과전류 검출 회로(23), 방전 과전류 검출 회로(24), 단락 검출 회로(25), 발진기(26), 논리 회로(27), 시간단축 회로(28) 등을 내장하고 있다.

과충전 전압 검출 회로(21)는 단자(10a, 10b) 사이의 전압을 저항(R3, R4)으로 분압한 분압 전압을 제 1 기준전압원(21a)으로부터의 제 1 기준전압(Vdet1)(분압 전의 단자(10a, 10b) 사이의 전압으로 변환하면, 예를 들면, 4.3V 정도이며, 제 3 소정값이라고도 부름)과 비교하여, 분압 전압이 제 1 기준전압보다 높을 때에 과충전 전압 검출 신호를 생성하여 발진기(26), 논리 회로(27)에 공급한다.

과방전 전압 검출 회로(22)는 단자(10a, 10b) 사이의 전압을 저항(R5, R6)으로 분압한 분압 전압을 제 2 기준전압원(22a)으로부터의 제 2 기준전압(Vdet2)(분압 전의 단자(10a, 10b) 사이의 전압으로 변환하면, 예를 들면, 2.4V 정도이며, 제 4 소정값이라고도 부름)과 비교하여, 분압 전압이 제 2 기준전압보다 낮을 때에 과방전 전압 검출 신호를 생성하여 발진기(26), 논리 회로(27)에 공급한다.

충전 과전류 검출 회로(23)는 단자(10c)의 전압을 제 3 기준전압원(23a)으로부터의 제 4 기준전압(Vdet4)(예를 들면, -100mV 정도이며, 제 2 소정값이라고도 부름)과 비교하여, 단자(10c) 전압이 제 4 기준전압보다 낮을 때에 충전 과전류 검출 신호를 생성하여 발진기(26), 논리 회로(27)에 공급한다.

방전 과전류 검출 회로(24)는 단자(10c)의 전압을 제 4 기준전압원(23a)으로부터의 제 3 기준전압(Vdet3)(예를 들면, +100mV 정도이며, 제 5 소정값이라고도 부름)과 비교하여, 단자(10c) 전압이 제 3 기준전압보다 높을 때에 방전 과전류 검출 신호를 생성하여 발진기(26), 논리 회로(27)에 공급한다.

단락 검출 회로(25)는 단자(10c)의 전압을 제 5 기준전압원(25a)으로부터의 제 5 기준전압(Vshort)(예를 들면 +1.0V 정도)과 비교하고, 단자(10c) 전압이 제 5 기준전압보다 높을 때에 단락 검출 신호를 생성한다. 단락 검출 신호는, 예를 들면, 저항과 캐패시터의 시정수를 사용한 지연 회로(29)를 통하여 논리 회로(27)에 공급된다.

발진기(26)는 과충전 전압 검출 신호 또는 과방전 전압 검출 신호 또는 충전 과전류 검출 신호 또는 방전 과전류 검출 신호가 공급되면, 발진을 개시하고 클록 신호를 생성하여 논리 회로(27)에 공급한다.

도 2에 시간단축 회로(28)의 1실시형태의 회로구성도를 나타낸다. 도 2에서, 시간단축 회로(28)는 비교기(28a)와 기준전압원(28b)을 가지고 있다. 단자(10a)의 전압(VDD)은 저항(R11, R12)로 분압되고, 얻어진 분압 전압은 비교기(28a)의 비반전 입력 단자에 공급된다. 비교기(28a)의 반전 입력 단자에는 기준전압원(28b)으로부터 제 6 기준전압(Vds)(제 1 소정값이라고도 부름)이 공급된다. 제 6 기준전압(Vds)은 분압 전의 단자(10a) 전압으로 변환하면, 예를 들면, 6V 정도의 값이며, 과충전 검출 전압(예를 들면, 4.3V)보다 높은 전압이다. 비교기(28a)는 단자(10a)의 전압이 제 6 기준전압(Vds)보다 높을 때에 시간단축 검출 신호를 생성하여 단자(28c)로부터 발진기(26), 논리 회로(27)에 공급한다.

도 1에 도시하는 논리 회로(27)는 래치 회로(27a), 카운터(27b), 상태 레지스터(27c)를 가지고 있다. 논리 회로(27)는 시간단축 검출 신호가 공급되는 시간을 카운터(27b)로 카운트하고, 카운트값이 제 1 소정 시간(예를 들면, 1msec)을 초과하면 래치 회로(27a)에 시간단축 모드를 나타내는 값(예를 들면, 1)을 래치한다. 그 후에 논리 회로(27)는 과방전 전압 검출 신호 또는 충전 과전류 검출 신호 또는 방전 과전류 검출 신호 또는 단락 검출 신호의 소정 시간의 공급에 의해 래치 회로(27a)에 통상 모드를 나타내는 값(예를 들면, 값 0)을 래치한다.

또한, 논리 회로(27)는 과충전 전압 검출 신호가 공급되는 시간을 카운터(27b)로 카운트하고, 카운트값이 제 2 소정 시간을 초과하면, 상태 레지스터(27c)에 과충전 전압 검출 상태를 유지하고, MOS 트랜지스터(M3, M4)로 구성되는 인버터 을 통하여 단자(10e)로부터 출력하는 COUT을 로 레벨(값 0)로 하여 MOS 트랜지스터(M2)를 오프 하고, MOS 트랜지스터(M5, M6)로 구성되는 인버터를 통하여 단자(10d)로부터 출력하는 DOUT을 하이 레벨(값 1)로 하여 MOS 트랜지스터(M1)를 온 한다.

또한 논리 회로(27)는 과방전 전압 검출 신호가 공급되는 시간을 카운터(27b)로 카운트하고, 카운트값이 제 3 소정 시간을 초과하면, 상태 레지스터(27c)에 과방전 전압 검출 상태를 유지하고, 단자(10e)로부터 출력하는 COUT을 하이 레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M2)를 온 하고, 단자(10d)로부터 출력하는 DOUT을 로 레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M1)를 오프 한다.

또한 논리 회로(27)는 충전 과전류 검출 신호가 공급되는 시간을 카운터(27b)로 카운트하고, 카운트값이 제 4 소정 시간을 초과하면, 상태 레지스터(27c)에 충전 과전류 검출 상태를 유지하고, 단자(10e)로부터 출력하는 COUT을 로 레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M2)를 오프 하고, 단자(10d)로부터 출력하는 DOUT을 하이 레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M1)를 온 한다.

또한 논리 회로(27)는 방전 과전류 검출 신호가 공급되는 시간을 카운터(27b)로 카운트하고, 카운트값이 제 5 소정 시간을 초과하면, 상태 레지스터(27c)에 방전 과전류 검출 상태를 유지하고, 단자(10e)로부터 출력하는 COUT을 하이 레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M2)를 온 하고, 단자(10d)로부터 출력하는 DOUT을 로 레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M1)를 오프 한다.

또한 논리 회로(27)는 단락 검출 신호가 공급되면, 상태 레지스터(27c)에 단락 검출 상태를 유지하고, 단자(10e)로부터 출력하는 COUT을 하이 레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M2)를 온 하고, 단자(10d)로부터 출력하는 DOUT을 로 레벨로 하여 MOS 트랜지스터(M1)를 오프 한다. 또한, 지연 회로(29)의 지연시간을 제 6 소정 시간으로 한다. 상기 제 1∼제 6 소정 시간은 각각 최적값이 설정되어 있다.

또한 논리 회로(27)는 과방전 전압 검출 상태에서 MOS 트랜지스터(M7)를 온 하여 단자(10c)의 풀업을 행하고, 방전 과전류 검출 상태, 단락 검출 상태에서 MOS 트랜지스터(M8)를 온 하여 단자(10c)의 풀다운을 행한다.

또한, 논리 회로(27)는 시간단축 모드에서, 제 1∼제 5 소정 시간 각각을, 예를 들면, 1/10 이하로 단축한다. 혹은 제 1∼제 5 소정 시간을 0으로 해도 된다.

<충방전 제어 회로의 상태 천이>

도 3에 보호 IC(10)의 1 실시형태에 있어서의 상태 천이도를 나타낸다. 통상 모드 상태(MD4)에서는 MOS 트랜지스터(M1, M2)의 게이트에 하이 레벨을 공급하여 MOS 트랜지스터(M1, M2)를 모두 온 으로 한다.

통상 모드 상태(MD4)에서, 전압(VDD)이 제 6 기준전압(Vds)을 초과하는 이벤트(E1)에 의해, 시간단축 모드(DS 모드) 상태(MD2)로 천이한다. 또한, 도 3에 있어서의 Vdet 1, Vdet2는 분압 전의 단자(10a, 10b) 사이의 전압으로 변환한 전압을 나타내고 있다. 시간단축 모드는 즉 테스트 모드이다.

여기에서, VDD>Vds인 것은 VDD>Vdet1이기도 하기 때문에, 이벤트(E1)는 제 1 소정 시간에 종료하고, VDD>Vdet1가 제 2 소정 시간을 초과하는 이벤트(E2a)의 발생으로 시간단축 모드이고 또한 과충전 전압 검출 상태(MD1)가 되고, 그 후에 VDD <Vdet1이 제 2 소정 시간을 초과하는 이벤트(E2b)에 의해 시간단축 모드 상태(MD2)에 이르고 안정된다. 또한, 시간단축 모드 상태(MD2)는 제 2∼제 5 소정 시간이 단축되는 것만으로 MOS 트랜지스터(M1, M2)의 게이트에 하이 레벨을 공급하고 있는 점은 통상 모드 상태(MD4)와 동일하다.

시간단축 모드 상태(MD2)에서, VDD<Vdet2가 제 3 소정 시간을 초과하는 이벤트(E3)에 의해, 통상 모드의 과방전 전압 검출 상태(MD5)가 된다. 또한 시간단축 모드 상태(MD2)에서, 단자(10c)의 전압(V-)이 V->Vshort가 되고, 그 상태가 제 6 소정 시간을 초과하는 이벤트(E4)에 의해, 통상 모드의 단락 검출 상태(MD8)로 된다.

또한 시간단축 모드 상태(MD2)에서, V->Vdet3이 제 5 소정 시간을 초과하는 이벤트 E5에 의해, 통상 모드의 방전 과전류 검출 상태(MD7)가 된다. 또한 시간단축 모드 상태(MD2)에서, V-<Vdet4가 제 4 소정 시간을 초과하는 이벤트(E6)에 의해, 통상 모드의 충전 과전류 검출 상태(MD6)로 된다.

또한 시간단축 모드 또한 과충전 전압 검출 상태(MD1)에서, V-<Vdet4에서 충전 과전류 검출 신호가 발생하는 이벤트(E7)에 의해, 통상 모드의 과충전 전압 검출 상태(MD3)로 된다.

또한, 과충전 전압 검출 상태(MD3), 과방전 전압 검출 상태(MD5), 충전 과전류 검출 상태(MD6), 방전 과전류 검출 상태(MD7), 단락 검출 상태(MD8)를 보호 모드라고도 부르고, 시간단축 모드 상태(MD2)를 시간단축 감시 모드라고도 부르고, 시간단축 모드이고 또한 과충전 전압 검출 상태(MD1)를 시간단축 과충전 전압 검출 모드라고도 부른다.

<테스트의 일례>

(1) 통상 모드 상태(MD4)로부터 이벤트(E1)에 의해 시간단축 모드 상태(MD2)로 천이하고, 과방전 전압 검출 회로(22)의 기능 테스트를 행한다. 이 기능 테스트에 의해, VDD<Vdet2가 제 3 소정 시간을 초과하는 이벤트(E3)가 발생하고, 통상 모드의 과방전 전압 검출 상태(MD5)로 된다. 이 다음, VDD>Vdet2가 제 3 소정 시간을 초과하는 이벤트에서 통상 모드 상태(MD4)로 한다.

(2) 통상 모드 상태(MD4)로부터 이벤트(E1)에 의해 시간단축 모드 상태(MD2)로 천이하고, 단락 검출 회로(25)의 기능 테스트를 행한다. 이 기능 테스트에 의해, V->Vshort가 제 6 소정 시간을 초과하는 이벤트(E4)이 발생하고, 통상 모드의 단락 검출 상태(MD8)로 된다. 이 다음, V-<Vdet3이 제 5 소정 시간을 초과하는 이벤트에서 통상 모드 상태(MD4)로 한다.

(3) 통상 모드 상태(MD4)로부터 이벤트(E1)에 의해 시간단축 모드 상태(MD2)로 천이하고, 충전 과전류 검출 회로(23)의 기능 테스트를 행한다. 이 기능 테스트에 의해, V-<Vdet4가 제 4 소정 시간을 초과하는 이벤트(E6)가 발생하고, 통상 모드의 충전 과전류 검출 상태(MD6)로 된다. 이 다음, V-<Vdet4가 제 4 소정 시간을 초과하는 이벤트에서 통상 모드 상태(MD4)로 한다.

(4) 통상 모드 상태(MD4)로부터 이벤트(E1)에 의해 시간단축 모드 상태(MD2)로 천이하고, 방전 과전류 검출 회로(24)의 기능 테스트를 행한다. 이 기능 테스트에 의해 V->Vdet3이 제 5 소정 시간을 초과하는 이벤트(E5)가 발생하고, 통상 모드의 방전 과전류 검출 상태(MD7)로 된다. 이 다음, V-<Vdet3이 제 5 소정 시간을 초과하는 이벤트에서 통상 모드 상태(MD4)로 한다.

(5) 통상 모드 상태(MD4)로부터 이벤트(E1)에 의해 시간단축 모드 상태(MD2)로 천이하고, 과충전 전압 검출 회로(21)의 기능 테스트를 행한다. 이 기능 테스트에 의해, VDD>Vdet1이 제 2 소정 시간을 초과하는 이벤트(E2a)가 발생하고, 시간단축 모드이고 또한 과충전 전압 검출 상태(MD1)로 된다. 이 경우는 다른 기능 테스트와 같이 통상 모드의 과충전 전압 검출 상태(MD3)로 되지 않는다. 왜냐하면, 이벤트(E1)에 의해 시간단축 모드 상태(MD2)로부터 시간단축 모드이고 또한 과충전 전압 검출 상태(MD1)를 거쳐 시간단축 모드 상태(MD2)에 이르고 안정되는 설정으로 하고 있기 때문이다.

따라서, 과충전 전압 검출 회로(21)의 기능 테스트 후, V-<Vdet4로 충전 과전류 검출 신호가 발생하는 이벤트(E7)를 발생하고, 통상 모드의 과충전 전압 검출 상태(MD3)로 천이시킨다. 이 다음, VDD>Vdet1이 제 2 소정 시간을 초과하는 이벤트에서 통상 모드 상태(MD4)로 한다.

이와 같이, 하나하나의 기능을 테스트할 때마다 시간단축 모드로부터 통상 모드로 천이하기 때문에, 출하전 테스트에서 모든 기능을 테스트하지 않아도, 출하시에는 반드시 통상 모드로 할 수 있다. 또한, (1)∼(5)의 순서는 어떻게 변경해도 된다.

<변형예>

상기의 실시형태에서는, 시간단축 모드는 단자(10a)에 일반적인 전원전압(예를 들면, 4.5V)보다 높은 6V 정도의 전압을 단시간 공급함으로써 설정하고 있지만, 이 밖에, 단자(10c)에 Vdet4보다 낮은 전압(Vdsl)(예를 들면, -2.0V 정도)보다 낮은 전압을 공급하여 시간단축 모드를 설정해도 된다. 이 경우, 단자(10c)를 시간단축 회로(28)에 접속하여, 비교기(28a)에서는 분압하지 않고 비반전 입력 단자에 공급되는 단자(10c)의 전압(V-)을 기준전압원(28b)으로부터 반전 입력 단자에 공급되는 제 7 기준전압(Vdsl)과 비교한다. 그리고, 비교기(28a)는 V-<Vdsl에서 시간단축 검출 신호를 생성한다.

<변형예의 상태 천이>

도 4에 보호 IC(10)의 변형예에서의 상태 천이도를 나타낸다. 통상 모드 상태(MD14)에서는 MOS 트랜지스터(M1, M2)의 게이트에 하이 레벨을 공급하여 MOS 트랜지스터(M1, M2)를 모두 온으로 한다. 통상 모드 상태(MD14)에서, 전압(V-)이 제 6 기준전압(Vdsl) 미만이 되는 이벤트(E11)에 의해, 시간단축 모드(DS 모드) 상태(MD12)로 천이한다.

또한 V-<Vdsl인 것은 V-<Vdet4이기도 하기 때문에, 이벤트(E11)가 종료되면, V-<Vdet4가 제 4 소정 시간을 초과하는 이벤트(E12a)에서 시간단축 모드이고 또한 충전 과전류 검출 상태(MD11)로 되고, 그 후에 V->Vdet4가 제 4 소정 시간을 초과하는 이벤트(E12b)에서 시간단축 모드 상태(MD12)로 된다.

시간단축 모드 상태(MD12)에서, VDD<Vdet2가 제 3 소정 시간을 초과하는 이벤트(E13)에 의해, 통상 모드의 과방전 전압 검출 상태(MD15)로 된다. 또한 시간단축 모드 상태(MD12)에서, 단자(10c)의 전압(V-)이 V->Vshort가 되고, 그 상태가 제 6 소정 시간을 초과하는 이벤트(E14)에 의해, 통상 모드의 단락 검출 상태(MD18)로 된다.

또한 시간단축 모드 상태(MD12)에서, V->Vdet3이 제 5 소정 시간을 초과하는 이벤트(E15)에 의해, 통상 모드의 방전 과전류 검출 상태(MD17)로 된다. 또한 시간단축 모드 상태(MD12)에서, VDD>Vdet1이 제 2 소정 시간을 초과하는 이벤트(E17)에 의해, 통상 모드의 충전 과전류 검출 상태(MD13)로 된다.

또한 시간단축 모드이고 또한 충전 과전류 검출 상태(MD11)에서, VDD>Vdet1에서 과충전 전압 검출 신호가 발생하는 이벤트(E17)에 의해, 통상 모드의 과충전 전압 검출 상태(MD13)로 된다.

또한, 과충전 전압 검출 상태(MD13), 과방전 전압 검출 상태(MD15), 충전 과전류 검출 상태(MD16), 방전 과전류 검출 상태(MD17), 단락 검출 상태(MD18)를 보호 모드라고도 부르고, 시간단축 모드 상태(MD12)를 시간단축 감시 모드라고도 부르고, 시간단축 모드이고 또한 충전 과전류 검출 상태(MD11)를 시간단축 충전 과전류 검출 모드라고도 부른다.

10 보호 IC 11 전지셀
21 과충전 전압 검출 회로 21a, 22a, 23a, 24a, 25a, 28b 전압원
22 과방전 전압 검출 회로 23 충전 과전류 검출 회로
24 방전 과전류 검출 회로 25 단락 검출 회로
26 발진기 27 논리 회로
27a 래치 회로 27b 카운터
27c 상태 레지스터 28 시간단축 회로
28a 비교기 29 지연 회로
C1 컨덴서 M1∼M7 MOS 트랜지스터
R1∼R12 저항

Claims

2차전지의 충방전 제어를 행하는 충방전 제어 회로로서,
상기 충방전 제어 회로는,
상기 2차전지로부터 전원을 공급되는 VDD 단자와,
상기 2차전지의 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 단자와,
과충전, 과방전, 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 설정한 이상 검출부와,
복수의 동작 모드를 제어하는 모드 제어부를 갖고,
상기 모드 제어부는,
상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 통상 모드와, 상기 이상 검출부에서의 상기 과충전, 상기 과방전, 상기 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 단축한 시간단축 모드와, 상기 통상 모드에서 상기 이상 검출부에 의한 이상 검출시에 충전 전류 또는 방전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 보호 모드를 관리하고,
상기 VDD 단자의 전압이 제 1 소정값을 초과했을 때에 상기 통상 모드로부터 상기 시간단축 모드로 천이하고,
상기 과방전, 상기 과전류 중 어느 것을 검출해도 상기 시간단축 모드로부터 상기 보호 모드로 천이하고,
상기 보호 모드는 상기 소정의 지연시간에 과충전을 검출한 과충전 보호 모드를 갖고,
상기 시간단축 모드는 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 시간단축 감시 모드와, 상기 과충전을 검출했을 때에 상기 충전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 시간단축 과충전 보호 모드를 갖고,
상기 시간단축 감시 모드에서 상기 과충전의 검출에 의해 상기 시간단축 과충전 보호 모드로 천이하고, 상기 과충전의 검출 해제에 의해 상기 시간단축 감시 모드로 천이하고, 또한 상기 시간단축 과충전 보호 모드에서 상기 과전류 검출 단자의 전압이 제 2 소정 전압보다 낮을 때에 상기 과충전 보호 모드로 천이하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
2차전지의 충방전 제어를 행하는 충방전 제어 회로로서,
상기 충방전 제어 회로는,
상기 2차전지로부터 전원을 공급받는 VDD 단자와,
상기 2차전지의 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 단자와,
과충전, 과방전, 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 설정한 이상 검출부와,
복수의 동작 모드를 제어하는 모드 제어부를 갖고,
상기 모드 제어부는,
상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 통상 모드와, 상기 이상 검출부에서의 상기 과충전, 상기 과방전, 상기 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 단축한 시간단축 모드와, 상기 통상 모드에서 상기 이상 검출부에 의한 이상 검출시에 충전 전류 또는 방전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 보호 모드를 관리하고,
상기 과전류 검출 단자의 전압이 제 3 소정값 미만일 때에 상기 통상 모드로부터 상기 시간단축 모드로 천이하고,
상기 과충전, 상기 과방전 중 어느 것을 검출해도 상기 시간단축 모드로부터 상기 보호 모드로 천이하고,
상기 보호 모드는, 상기 소정의 지연시간에 충전 과전류를 검출한 충전 과전류 보호 모드를 갖고,
상기 시간단축 모드는, 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 시간단축 감시 모드와, 상기 충전 과전류를 검출했을 때에 상기 충전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 시간단축 충전 과전류 보호 모드를 갖고,
상기 시간단축 감시 모드에서 상기 충전 과전류의 검출에 의해 상기 시간단축 충전 과전류 보호 모드로 천이하고, 상기 충전 과전류의 검출 해제에 의해 상기 시간단축 감시 모드로 천이하고, 또한 상기 시간단축 충전 과전류 보호 모드에서 상기 VDD 단자의 전압이 제 4 소정 전압을 초과했을 때에 상기 충전 과전류 보호 모드로 천이하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
2차전지의 충방전 제어를 행하는 충방전 제어 회로의 충방전 제어 방법으로서,
상기 충방전 제어 회로는
상기 2차전지로부터 전원을 공급받는 VDD 단자와,
상기 2차전지의 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 단자와,
과충전, 과방전, 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 설정한 이상 검출부와, 복수의 동작 모드를 제어하는 모드 제어부를 갖고,
상기 모드 제어부에서, 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 통상 모드와, 상기 이상 검출부에서의 상기 과충전, 상기 과방전, 상기 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 단축한 시간단축 모드와, 상기 통상 모드에서 상기 이상 검출부에 의한 이상 검출시에 충전 전류 또는 방전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 보호 모드를 관리하고,
상기 VDD 단자의 전압이 제 1 소정값을 초과했을 때에 상기 통상 모드로부터 상기 시간단축 모드로 천이하고,
상기 과방전, 상기 과전류 중 어느 것을 검출해도 상기 시간단축 모드로부터 상기 보호 모드로 천이하고,
상기 보호 모드는 상기 소정의 지연시간에 과충전을 검출한 과충전 보호 모드를 갖고,
상기 시간단축 모드는 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 시간단축 감시 모드와, 상기 과충전을 검출했을 때에 상기 충전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 시간단축 과충전 보호 모드를 갖고,
상기 시간단축 감시 모드에서 상기 과충전의 검출에 의해 상기 시간단축 과충전 보호 모드로 천이하고, 상기 과충전의 검출 해제에 의해 상기 시간단축 감시 모드로 천이하고, 또한 상기 시간단축 과충전 보호 모드에서 상기 과전류 검출 단자의 전압이 제 2 소정 전압보다 낮을 때에 상기 과충전 보호 모드로 천이하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 방법.
2차전지의 충방전 제어를 행하는 충방전 제어 방법으로서,
상기 충방전 제어 회로는
상기 2차전지로부터 전원을 공급되는 VDD 단자와,
상기 2차전지의 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 단자와,
과충전, 과방전, 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 설정한 이상 검출부와,
복수의 동작 모드를 제어하는 모드 제어부를 갖고,
상기 모드 제어부에서, 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 통상 모드와, 상기 이상 검출부에 있어서의 상기 과충전, 상기 과방전, 상기 과전류의 검출을 위한 소정의 지연시간을 단축한 시간단축 모드와, 상기 통상 모드에서 상기 이상 검출부에 의한 이상 검출시에 충전 전류 또는 방전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 보호 모드를 관리하고,
상기 과전류 검출 단자의 전압이 제 3 소정값 미만일 때에 상기 통상 모드로부터 상기 시간단축 모드로 천이하고,
상기 과충전, 상기 과방전 중 어느 것을 검출해도 상기 시간단축 모드로부터 상기 보호 모드로 천이하고,
상기 보호 모드는, 상기 소정의 지연시간에서 충전 과전류를 검출한 충전 과전류 보호 모드를 갖고,
상기 시간단축 모드는 상기 VDD 단자와 상기 과전류 검출 단자의 전압을 감시하는 시간단축 감시 모드와, 상기 충전 과전류를 검출했을 때에 상기 충전 전류를 정지시키는 신호를 출력하는 시간단축 충전 과전류 보호 모드를 갖고,
상기 시간단축 감시 모드에서 상기 충전 과전류의 검출에 의해 상기 시간단축 충전 과전류 보호 모드로 천이하고, 상기 충전 과전류의 검출 해제에 의해 상기 시간단축 감시 모드로 천이하고, 또한 상기 시간단축 충전 과전류 보호 모드에서 상기 VDD 단자의 전압이 제 4 소정 전압을 초과했을 때에 상기 충전 과전류 보호 모드로 천이하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 방법.