KR101533881B1 - 배터리의 충방전 제어회로 - Google Patents

배터리의 충방전 제어회로 Download PDF

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Abstract

하나의 전류패스 FET을 이용하여 2차전지의 충방전을 제어함에 있어서 각각의 상태에 따른 누설전류을 "0"으로 억제함과 동시에 , 추가 소자없이 전류패스 FET의 벌크노드의 전위를 정의되게 함으로써, 안정적인 충방전 제어를 가능하게 하였다.
본 발명의 구성수단은; 배터리 단자와 직접 연결되는 충전기(부하)단자 노드에 패스온 FET의 소스가 연결되고, 패스온 FET의 드레인은 전류패스 FET의 게이트에 연결되고, 패스온 FET의 게이트는 제어기의 제 1 제어신호에 연결되고, 전류패스 FET의 드레인은 배터리의 다른 한 단자와 연결되고, 상기 전류패스 FET의 소스는 충전기의 한 단자에 연결된다.
상기 전류패스 FET의 드레인과 게이트 사이에는 패스오프 FET이 두개가 직렬로 연결되며, 상기 두 개의 패스오프 FET의 게이트중 하나는 제어기로부터 출력된 제 2 제어 신호에 연결하며, 상기 두개의 패스오프 FET의 게이트중 다른 하나는 레벨변환기에 연결되고, 상기 레벨변환기 입력은 상기 제 2 제어신호와 연결 된다. 상기 전류패스 FET의 소스와 게이트 사이에는 다른 패스오프 FET이 두개가 직렬로 연결되며, 상기 두 개의 다른 패스오프 FET의 게이트는 제어기로부터 출력된 제 3 제어신호와 연결된다. 상기 전류패스 FET의 벌크노드는 상기 패스오프 FET의 공통노드에 연결된다.

Description

배터리의 충방전 제어회로 {Charging and discharging control circuit for battery device}
본 발명은 하나의 전류패스 제어용 FET(전계효과트랜지스터)을 이용하여 2차전지의 충방전을 제어함에 있어서 누설전류가 없이 안정적인 충방전 제어를 가능한 배터리 보호회로에 관한 것이다.
도 5는 1개의 전류패스 제어용 FET을 사용하여 배터리의 충방전 제어를 하는 발명으로 국내특허 출원번호 10-2013-0067579에 공개되었다.
도 5의 충방전 제어회로는 제어기(104)와 전류패스 FET(110)와 레벨변환기(111)과 패스온 FET(105)과 패스오프 FET(106, 107, 108, 109)로 구성된다.
패스온 FET(105)의 소스는 배터리(119)와 충전기(부하)(120)의 공통단자(100, 102)에 연결되고, 상기 FET(105)의 게이트는 제1 제어신호(124)에 연결된다. 상기 제1 제어신호는 일반적으로 정상상태를 나타내는 신호이기도 하다.상기 FET(105)의 드레인은 전류패스 FET(110)의 게이트에 연결된다. 배터리(119)의 한 단자(101)은 전류패스 FET(110)의 드레인(소스)에 연결되며, 전류패스 FET(110)의 다른 소스(드레인)은 충전기(부하)(120)의 단자(103)에 연결된다. 제2 제어신호(121)를 게이트 입력으로 받는 패스오프 FET(107)과 상기 FET(107)의 소스는 배터리단자(101)노드에 연결되고, 상기 FET(107)의 드레인은 패스오프 FET(106)의 드레인에 연결되고, 상기 FET(106)의 게이트는 레벨변환기(111)에 연결되고, 상기 레벨변환기(111)는 제2 제어신호(121)에 연결된다. 상기 FET(106)의 소스는 상기 FET(110)의 게이트노드(123)에 연결된다. 상기 FET(107)의 게이트는 제 2 제어신호(121)에 연결되지만, 상기 FET(106)의 게이트와 연결해도 동작상 문제가 없다. 제3 제어신호(122)를 게이트 입력으로 받는 패스오프 FET(109)과 상기 FET(109)의 소스는 충전기(부하)단자(103)노드에 연결되고, 상기 FET(109)의 드레인은 패스오프 FET(108)의 드레인에 연결되고, 상기 FET(108)의 게이트는 제3 제어신호(122)에 연결된다. 상기 FET(108)의 소스는 상기 FET(110)의 게이트노드(123)에 연결된다. 상기 제2,제3 제어신호는 일반적으로 배터리가 이상 상태에 있음을 나타낸다. 이후 제어신호는 도면상 부호로 나타낸다.
다음은 상기 종래기술인 도 5의 동작설명이다.
상술 된 바와 같이 충방전 제어회로는 정상동작상태와 방전금지상태(충전허용)와 충전금지상태(방전허용)과 같이 크게 3가지 모드로 나뉜다. 상기 3가지 모드는 제어기(104)에서 배터리노드(101)과 충전기노드(103)의 상태를 감시하여 검출한다. 아래에 기술되는 설명은 제어기(104)가 상태검출 이후에 전류패스 FET(110)을 제어하는 회로에 대한 것이다.
도 5에서 정상상태 동작은 다음과 같다.
전류패스 FET(110)이 온 상태에 가도록 해야되는데, 이러기 위해서는 패스온 FET(105)가 온 되고, 패스오프 FET(106, 107, 108, 109)가 오프 상태가 되면, 전류패스 FET(110)은 완전히 온 상태가 되어 양방향으로 전류를 패스시킨다. 그 상태의 전기적인 등가 회로는 도 6-A와 도 6-B 과 같게 된다. 상기 패스온 FET(105)는 복수의 직렬로 연결되어 여러개의 제어 신호를 받는 형태를 갖출 수도 있다. 상기 패스오프 FET(106,107), FET(108,109)의 벌크노드의 위치는 각각의 기생 다이오드가 역방향으로 형성 되도록 해서 누설전류가 발생하지 않는다. 상기 패스오프 FET(106,107), FET(108,109)의 벌크위치는 도 6-A 와 도 6-B 의 등가회로와 같이 두 가지 형태가 있다. 정상상태에서는 전류패스 FET(110)이 완전히 온 된 상태로, 배터리노드(101)의 전위와 충전기노드(103)의 전위차이가 거의 없는 상태이므로, 상기 패스오프 FET(106, 107, 108, 109)의 기생 다이오드 위치만 상술대로 한다면 누설전류는 발생하지 않는다.
도 5에서 방전금지(충전허용)의 동작은 다음과 같다.
제어기(104)에서 패스온 FET(105)는 오프, 패스오프 FET(108, 109) 오프, 패스오프 FET(106, 107)을 온 시킨다. 이 경우의 등가 회로는 도 6-C, 도 6-D 와 같다. 충전방향은 전류패스 FET(110)이 MOS-Diode 형태로 순방향을 형성하여 충전허용상태가 되고, 방전방향은 역방향이 되어 방전금지가 된다.
패스오프 FET(106,107,108,109)들에 의한 누설전류 발생문제를 해결하는 방안으로써 전류패스 FET(110)의 게이트노드(123)과 부하노드(103)사이에 한쌍의 직렬로 연결된 패스오프 FET(108, 109)를 두었다. 상기 FET(109)의 게이트노드(122)은 "Low"상태이고, 그의 전위는 노드(101)과 같으며 전류패스 FET(110)의 게이트노드(123)의 전위와 동일하다. 방전금지 상태에서는 부하(120)이 연결된 상태이고 노드(103)의 전위는 최대 노드(100)의 전위까지 상승 가능하며, 상기 상태에서도 FET(109)의 게이트가 "0V" 상태가 가 되므로 패스오프 FET(108)의 상태와 관계없이 누설전류는 차단된다.
도 1에서 충전금지(방전허용)의 동작은 다음과 같다.
제어기(104)에서 패스온 FET(105)는 오프, 패스오프 FET(106, 107) 오프, 패스오프 FET(108, 109)을 온 시킨다. 이 경우의 등가 회로는 도 6-E, 도 6-F 와 같다. 방전방향은 전류패스 FET(110)이 MOS-Diode 형태로 순방향을 형성하여 방전허용상태가 되고, 충전방향은 역방향이 되어 충전금지가 된다.
패스오프 FET(106,107,108,109)들에 의한 누설전류 발생문제를 해결하는 방안으로써 전류패스 FET(110)의 게이트노드(123)과 배터리노드(101)사이에 한쌍의 직렬로 연결된 패스오프 FET(106, 107)를 두었다. 상기 레벨변환기(111)의 입력은 "Low"상태이고, 패스오프 FET(106)의 게이트전압은 레벨변환기(111)의 출력을 받으며, 이값은 노드(103)의 전압과 동일하며, 전류패스 FET(110)의 게이트노드(123)의 전위와 동일하다. 충전금지 상태에서는 충전기(120)가 연결된 상태이고 노드(103)의 전위는 음의 전위를 가진다. 상기 상태에서 FET(106)의 게이트전압이 노드(103)와 동일한 전위를 가지므로, 상기 FET(106, 107)을 통한 누설전류는 차단된다.
상기된 종래회로에서 전류패스 FET(110)의 벌크노드위치는 명확히 명시되지 않았으며, 종래기술의 또 다른 실시예 3,4 에서 벌크제어기를 이용한 상기 전류패스 FET(110)의 벌크노드를 정의하지만, 별도의 스위칭 소자가 추가 됨은 분명하다.
본 발명에서는 별도의 스위칭소자의 추가없이 전류패스 FET(110)의 벌크노드를 정의할 수 있는 회로를 제공하여, 안정적인 충방전 제어동작을 구현하였다.
국내특허 출원번호 10-2013-0067579(도 5)
종래 충방전 제어 기술(도 5)에서, 전류패스 FET(110)의 벌크노드의 정의는 오픈이거나 혹은 추가적인 스위칭 소자(벌크제어기:종래기술 실시예-3,4)를 통해서 구현하고 있으나 본 발명은 상기 스위칭소자의 추가없이 상기 벌크노드의 전위를 결정하여 안정된 배터리 충방전 회로를 제공한다.
종래 기술을 해결하기 위한 본 발명은 충방전을 제어하는 회로로서 구성은 아래와 같다.
배터리 제1 단자와 직접 연결되는 충전기(부하) 제1 단자 노드에 패스온 FET(제1 FET)의 소스가 연결되고, 상기 패스온 FET(제1 FET)의 드레인은 전류패스 FET(제6 FET)의 게이트에 연결되고, 상기 패스온 FET(제1 FET)의 게이트는 제어기의 제 1 제어신호에 연결되고, 전류패스 FET(제6 FET)의 드레인은 배터리의 제2 단자와 연결되고, 상기 전류패스 FET(제6 FET)의 소스는 충전기의 제2 단자에 연결된다.
상기 전류패스 FET(제6 FET)의 드레인과 게이트 사이에는 패스오프 FET(제2, 제3 FET)이 두개가 직렬로 연결되며, 상기 두 개의 패스오프 FET(제2,제3 FET)의 게이트는 논리적으로 제2 제어신호에 연결되며, 적어도 하나는 레벨변환기에 연결되고, 상기 레벨변환기 입력은 상기 제 2 제어신호와 연결된다. 상기 전류패스 FET(제6 FET)의 소스와 게이트 사이에는 다른 패스오프 FET(제5,제6 FET)이 두 개가 직렬로 연결되며, 상기 두 개의 다른 패스오프 FET(제5,제6 FET)의 게이트는 제어기로부터 출력된 제 3 제어신호와 연결된다.
상기 전류패스 FET(제 FET)의 벌크노드(113)은 패스오프 FET(제2,제3 FET)의 공통노드(125) 에 연결되고, 또한 패스오프 FET(제4,제5 FET)의 공통노드(126) 에 연결된다.
본 발명은 1개의 전류패스 FET을 사용하는 배터리의 충방전 제어회로로서, 추가소자없이 전류패스 FET의 벌크노드의 전위를 정의하여 배터리의 안정적인 충방전 제어에 효과가 있다.
도 1 은 제 1 실시 예에 따른 배터리 충방전 제어 회로.
도 1-100:배터리 제1단자, 도 1-101:배터리 제2단자.
도 1-102:충전기(부하) 제1단자, 도 1-103: 충전기(부하) 제2단자.
도 1-124:제1 제어신호, 도 1-121:제2 제어신호, 도 1-122:제3 제어신호.
도 1-105:제1 FET(패스온 FET), 도 1-110:제6 FET(전류패스 FET)
도 1-106,107:제2,제3 FET(패스오프 FET)
도 1-108,109:제4,제5 FET(패스오프 FET)
도 2 A~F 는 제 1 실시 예에 따른 각각의 상태에 대한 등가 회로.
도 3 은 제 2 실시 예에 따른 배터리 충방전 제어 회로이다.
도 4 A~F 는 제 2 실시 예에 따른 각각의 상태에 대한 등가 회로.
도 5 은 종래의 기술(국내특허 출원번호 10-2013-0067579).
도 6 A~F 는 종래기술의 동작상태에 대한 등가 회로.
실시 예에서 설명하는 도면의 세부 번호는 설명의 편의상 공통적인 기능에 대해서는 동일한 부호를 사용하였다.
[실시예 1]
도 1 은 제어기(104)를 포함한 배터리 충방전 제어회로의 제 1 실시예이다.
본 제1 실시예에 따른 충방전 제어회로는 제어기(104)와 전류패스 FET(110)와 레벨변환기(111)과 패스온 FET(105)과 패스오프 FET(106, 107, 108, 109)로 구성된다.
패스온 FET(105)의 소스는 배터리(119)와 충전기(부하)(120)의 공통단자(100, 102)에 연결되고, 상기 FET(105)의 게이트는 제1 제어신호(124)에 연결된다. 상기 제1 제어신호는 일반적으로 정상상태를 나타내는 신호이기도 하다.상기 FET(105)의 드레인은 전류패스 FET(110)의 게이트에 연결된다. 배터리(119)의 한 단자(101)은 전류패스 FET(110)의 드레인(소스)에 연결되며, 전류패스 FET(110)의 다른 소스(드레인)은 충전기(부하)(120)의 단자(103)에 연결된다. 제2 제어신호(121)를 게이트 입력으로 받는 패스오프 FET(107)과 상기 FET(107)의 소스는 배터리단자(101)노드에 연결되고, 상기 FET(107)의 드레인은 패스오프 FET(106)의 드레인에 연결되고, 상기 FET(106)의 게이트는 레벨변환기(111)에 연결되고, 상기 레벨변환기(111)는 제2 제어신호(121)에 연결된다. 상기 FET(106)의 소스는 상기 FET(110)의 게이트노드(123)에 연결된다. 상기 FET(107)의 게이트는 제 2 제어신호(121)에 연결되지만, 상기 레벨변환기 출력과 연결된 FET(106)의 게이트와 연결해도 동작상 문제가 없다. 제3 제어신호(122)를 게이트 입력으로 받는 패스오프 FET(109)과 상기 FET(109)의 소스는 충전기(부하)단자(103)노드에 연결되고, 상기 FET(109)의 드레인은 패스오프 FET(108)의 드레인에 연결되고, 상기 FET(108)의 게이트는 제3 제어신호(122)에 연결된다. 상기 FET(108)의 소스는 상기 FET(110)의 게이트노드(123)에 연결된다.상기 전류패스 FET(110)의 벌크노드(113)은 패스오프 FET(106,107)의 공통노드(125) 에 연결되고, 또한 패스오프 FET(108,109)의 공통노드(126) 에 연결된다. 상기 제2,제3 제어신호는 일반적으로 배터리가 이상 상태에 있음을 나타낸다. 이후 제어신호는 도면상 부호로 나타낸다.
다음은 상기 제1 실시예에 따른 동작설명이다.
상술 된 바와 같이 충방전 제어회로는 정상동작상태와 방전금지상태(충전허용)와 충전금지상태(방전허용)과 같이 크게 3가지 모드로 나뉜다. 상기 3가지 모드는 제어기(104)에서 배터리노드(101)과 충전기노드(103)의 상태를 감시하여 검출한다. 아래에 기술되는 설명은 제어기(104)가 상태검출 이후에 전류패스 FET(110)을 제어하는 회로에 대한 것이다.
도 1에서 정상상태 동작은 다음과 같다.
전류패스 FET(110)이 온 상태에 가도록 해야되는데, 이러기 위해서는 패스온 FET(105)가 온 되고, 패스오프 FET(106, 107, 108, 109)가 오프 상태가 되면, 전류패스 FET(110)은 완전히 온 상태가 되어 양방향으로 전류를 패스시킨다. 그 상태의 전기적인 등가 회로는 도 2와 도 5와 같게 된다. 상기 패스온 FET(105)는 복수의 직렬로 연결되어 여러개의 제어 신호를 받는 형태를 갖출 수도 있다. 상기 패스오프 FET(106,107), FET(108,109)의 벌크노드의 위치는 각각의 기생 다이오드가 역방향으로 형성 되도록 해서 누설전류가 발생하지 않는다. 상기 패스오프 FET(106,107), FET(108,109)의 벌크위치는 도 2-A 의 등가회로와 같다. 정상상태에서는 전류패스 FET(110)이 완전히 온 된 상태로, 배터리노드(101)의 전위와 충전기노드(103)의 전위차이가 거의 없는 상태이므로, 상기 패스오프 FET(106, 107, 108, 109)의 기생 다이오드 위치만 상술대로 한다면 누설전류는 발생하지 않는다. 상기 정상상태의 전류패스 FET(110)의 벌크노드(113)은 패스오프 FET들이 오프 상태를 유지하므로 오픈상태로 정의된다.
도 1에서 방전금지(충전허용)의 동작은 다음과 같다.
제어기(104)에서 패스온 FET(105)는 오프, 패스오프 FET(108, 109) 오프, 패스오프 FET(106, 107)을 온 시킨다. 상기 방전금지 상태에서 패스오프 FET(106,107) 이 온이 되었으므로, 전류패스 FET(110)의 벌크노드는 노드(101)의 전위로 정의 된다. 이 경우의 등가 회로는 도 2-B 와 같다. 충전방향은 전류패스 FET(110)이 MOS-Diode 형태로 순방향을 형성하여 충전허용상태가 되고, 방전방향은 역방향이 되어 방전금지가 된다.
누설전류 발생문제를 해결하는 방안으로써 전류패스 FET(110)의 게이트노드(123)과 부하노드(103)사이에 한쌍의 직렬로 연결된 패스오프 FET(108, 109)를 두었다. 상기 FET(109)의 게이트노드(122)은 "Low"상태이고, 그의 전위는 노드(101)과 같으며 전류패스 FET(110)의 게이트노드(123)의 전위와 동일하다. 방전금지 상태에서는 부하(120)이 연결된 상태이고 노드(103)의 전위는 최대 노드(100)의 전위까지 상승 가능하며, 상기 상태에서도 FET(109)의 게이트가 노드(101)의 전위 상태가 가 되므로 패스오프 FET(108)의 상태와 관계없이 누설전류는 차단된다.
도 1에서 충전금지(방전허용)의 동작은 다음과 같다.
제어기(104)에서 패스온 FET(105)는 오프, 패스오프 FET(106, 107) 오프, 패스오프 FET(108, 109)을 온 시킨다. 상기 충전금지 상태에서 패스오프 FET(108,109) 가 온이 되었으므로, 전류패스 FET(110)의 벌크노드는 노드(103)의 전위로 정의 된다. 이 경우의 등가 회로는 도 2-C와 같다. 방전방향은 전류패스 FET(110)이 MOS-Diode 형태로 순방향을 형성하여 방전허용상태가 되고, 충전방향은 역방향이 되어 충전금지가 된다.
누설전류 발생문제를 해결하는 방안으로써 전류패스 FET(110)의 게이트노드(123)과 배터리노드(101)사이에 한쌍의 직렬로 연결된 패스오프 FET(106, 107)를 두었다. 상기 레벨변환기(111)의 입력은 "Low"상태이고, 패스오프 FET(106)의 게이트전압은 레벨변환기(111)의 출력을 받으며, 이값은 노드(103)의 전압과 동일하며, 전류패스 FET(110)의 게이트노드(123)의 전위와 동일하다. 충전금지 상태에서는 충전기(120)가 연결된 상태이고 노드(103)의 전위는 음의 전위를 가진다. 상기 상태에서 FET(106)의 게이트전압이 노드(103)와 동일한 전위를 가지므로, 상기 FET(106, 107)을 통한 누설전류는 차단된다.
[실시예 2]
도 3 은 제어기(204)를 포함한 배터리 충방전 제어회로의 제 2 실시예이다.
본 제2 실시예에 따른 충방전 제어회로는 제어기(204)와 전류패스 FET(210)와 레벨변환기(211)과 패스온 FET(205)과 패스오프 FET(206, 207, 208, 209)로 구성된다.
패스온 FET(205)의 소스는 배터리(219)와 충전기(부하)(220)의 공통단자(201, 203)에 연결되고, 상기 FET(205)의 게이트는 제1 제어신호(224)에 연결된다. 상기 제1 제어신호(224)는 일반적으로 정상상태를 나타내는 신호이기도 하다.상기 FET(205)의 드레인은 전류패스 FET(210)의 게이트에 연결된다. 배터리(219)의 한 단자(200)은 전류패스 FET(210)의 드레인(소스)에 연결되며, 전류패스 FET(210)의 다른 소스(드레인)은 충전기(부하)(220)의 단자(202)에 연결된다. 제2 제어신호(221)를 게이트 입력으로 받는 패스오프 FET(207)과 상기 FET(207)의 소스는 배터리단자(200)노드에 연결되고, 상기 FET(207)의 드레인은 패스오프 FET(206)의 드레인에 연결되고, 상기 FET(206)의 게이트는 레벨변환기(211)에 연결되고, 상기 레벨변환기(211)는 제2 제어신호(221)에 연결된다. 상기 FET(206)의 소스는 상기 FET(210)의 게이트노드(223)에 연결된다. 상기 FET(207)의 게이트는 제 2 제어신호(221)에 연결되지만, 상기 레벨변환기 출력과 연결된 FET(206)의 게이트와 연결해도 동작상 문제가 없다. 제3 제어신호(222)를 게이트 입력으로 받는 패스오프 FET(209)과 상기 FET(209)의 소스는 충전기(부하)단자(202)노드에 연결되고, 상기 FET(209)의 드레인은 패스오프 FET(208)의 드레인에 연결되고, 상기 FET(208)의 게이트는 제3 제어신호(222)에 연결된다. 상기 FET(208)의 소스는 상기 FET(210)의 게이트노드(223)에 연결된다.상기 전류패스 FET(210)의 벌크노드(213)은 패스오프 FET(206,207)의 공통노드(225) 에 연결되고, 또한 패스오프 FET(208,209)의 공통노드(226) 에 연결된다. 상기 제2,제3 제어신호는 일반적으로 배터리가 이상 상태에 있음을 나타낸다. 이후 제어신호는 도면상 부호로 나타낸다.
다음은 상기 제2 실시예에 따른 동작설명이다.
상술 된 바와 같이 충방전 제어회로는 정상동작상태와 방전금지상태(충전허용)와 충전금지상태(방전허용)과 같이 크게 3가지 모드로 나뉜다. 상기 3가지 모드는 제어기(204)에서 배터리노드(200)과 충전기노드(202)의 상태를 감시하여 검출한다. 아래에 기술되는 설명은 제어기(204)가 상태검출 이후에 전류패스 FET(210)을 제어하는 회로에 대한 것이다.
도 3에서 정상상태 동작은 다음과 같다.
전류패스 FET(210)이 온 상태에 가도록 해야되는데, 이러기 위해서는 패스온 FET(205)가 온 되고, 패스오프 FET(206, 207, 208, 209)가 오프 상태가 되면, 전류패스 FET(210)은 완전히 온 상태가 되어 양방향으로 전류를 패스시킨다. 그 상태의 전기적인 등가 회로는 도 4-A와 같게 된다. 상기 패스온 FET(205)는 복수개의 FET들로 직렬로 연결되어 여러개의 제어 신호를 받는 형태를 갖출 수도 있다. 상기 패스오프 FET(206,207), FET(208,209)의 벌크노드의 위치는 각각의 기생 다이오드가 역방향으로 형성 되도록 해서 누설전류가 발생하지 않는다. 상기 패스오프 FET(206,207), FET(208,209)의 벌크위치는 도 4-A 의 등가회로와 같다. 정상상태에서는 전류패스 FET(210)이 완전히 온 된 상태로, 배터리노드(200)의 전위와 충전기노드(202)의 전위차이가 거의 없는 상태이므로, 상기 패스오프 FET(206, 207, 208, 209)의 기생 다이오드 위치만 상술대로 한다면 누설전류는 발생하지 않는다. 상기 정상상태의 전류패스 FET(210)의 벌크노드(213)은 패스오프 FET들이 오프 상태를 유지하므로 오픈상태로 정의된다.
도 3에서 방전금지(충전허용)의 동작은 다음과 같다.
제어기(204)에서 패스온 FET(205)는 오프, 패스오프 FET(208, 209) 오프, 패스오프 FET(206, 207)을 온 시킨다. 상기 방전금지 상태에서 패스오프 FET(206,207) 이 온이 되었으므로, 전류패스 FET(210)의 벌크노드는 노드(200)의 전위로 정의 된다. 이 경우의 등가 회로는 도 4-B 와 같다. 충전방향은 전류패스 FET(210)이 MOS-Diode 형태로 순방향을 형성하여 충전허용상태가 되고, 방전방향은 역방향이 되어 방전금지가 된다.
누설전류 발생문제를 해결하는 방안으로써 전류패스 FET(210)의 게이트노드(223)과 부하노드(202)사이에 한쌍의 직렬로 연결된 패스오프 FET(208, 209)를 두었다. 상기 FET(209)의 게이트노드(222)은 "High" 상태이고, 그의 전위는 노드(200)과 같으며 전류패스 FET(210)의 게이트노드(223)의 전위와 동일하다. 방전금지 상태에서는 부하(220)이 연결된 상태이고 노드(202)의 전위는 노드(203)의 전위까지 하강 가능하며, 상기 상태에서도 FET(209)의 게이트가 노드(200)의 전위 상태가 가 되므로 패스오프 FET(208)의 상태와 관계없이 누설전류는 차단된다.
도 3에서 충전금지(방전허용)의 동작은 다음과 같다.
제어기(204)에서 패스온 FET(205)는 오프, 패스오프 FET(206, 207) 오프, 패스오프 FET(208, 209)을 온 시킨다. 상기 충전금지 상태에서 패스오프 FET(208,209) 가 온이 되었으므로, 전류패스 FET(210)의 벌크노드는 노드(202)의 전위로 정의 된다. 이 경우의 등가 회로는 도 4-C와 같다. 방전방향은 전류패스 FET(210)이 MOS-Diode 형태로 순방향을 형성하여 방전허용상태가 되고, 충전방향은 역방향이 되어 충전금지가 된다.
누설전류 발생문제를 해결하는 방안으로써 전류패스 FET(210)의 게이트노드(223)과 배터리노드(200)사이에 한쌍의 직렬로 연결된 패스오프 FET(206, 207)를 두었다. 상기 레벨변환기(211)의 입력은 "High"상태이고, 패스오프 FET(206)의 게이트전압은 레벨변환기(211)의 출력을 받으며, 이값은 노드(202)의 전압과 동일하며, 전류패스 FET(210)의 게이트노드(223)의 전위와 동일하다. 충전금지 상태에서는 충전기(220)가 연결된 상태이고 노드(202)의 전위는 노드(200)의 전위보다 높은값의 전위를 가진다. 상기 상태에서 FET(206)의 게이트전압이 노드(202)와 동일한 전위를 가지므로, 상기 FET(206, 207)을 통한 누설전류는 차단된다.
배터리 충방전 제어회로에서 전류패스 FET을 1개만 사용하여 제어하면, 기존 2개의 FET을 사용한것보다 전류패스 FET의 사이즈가 1/4만큼 주는 효과가 있다. 하지만 1개의 전류패스 FET을 사용하는 경우, 배터리 상태검출의 안정성이 중요하며, 안정적인 상태검출을 위해서는 전류패스 FET의 벌크노드의 전위가 정의 되어야 한다. 본 발명에서는 누설전류를 차단하면서 상기 전류패스 FET의 벌크노드를 정의하였다..
104, 204: 제어기
111, 211: 레벨변환기
119, 219: 배터리
120, 220: 충전기(부하)

Claims (1)

  1. 배터리의 충방전 제어신호에 반응하는 충방전 제어 회로는;
    배터리 단자와 연결되는 충전기(부하) 단자 노드가 있고,
    레벨변환기가 있고,
    제 1 제어신호 와 제 2 제어신호 와 제 3 제어신호를 가지는 제어기가 있고,
    제 1 FET 와 제 2 FET 와 제 3 FET 와 제 4 FET 와 제 5 FET 와 제 6 FET 가 있고,
    상기 제 1 FET의 소스와 드레인은 상기 단자 노드와 상기 제 6 FET의 게이트 사이에 연결되고,
    상기 제 1 FET의 게이트는 상기 제 1 제어신호와 연결되고,
    상기 제 6 FET의 드레인은 배터리의 다른 단자에 연결되고,
    상기 제 6 FET의 소스는 충전기(부하)의 다른 단자에 연결되고,
    상기 제 6 FET의 게이트와 드레인 사이에 상기 제 2 FET의 드레인-소스와 상기 제 3 FET 드레인-소스가 직렬로 연결되고,
    상기 제 6 FET의 게이트와 소스 사이에 상기 제 4 FET의 드레인-소스와 상기 제 5 FET의 드레인-소스가 직렬로 연결되고,
    상기 제 4 FET의 게이트는 상기 제 3제어신호를 입력하며,
    상기 제 5 FET의 게이트는 상기 제 3제어신호를 입력하며,
    상기 제 2 FET의 게이트는 상기 제 2 제어신호를 입력하며,
    상기 제 3 FET의 게이트는 상기 제 2 제어신호를 입력하며,
    상기 제 2 FET의 게이트 과 상기 제 3 FET의 게이트 중 적어도 한 개의 게이트와 상기 제 2 제어신호 사이에 상기 레벨변환기가 있고,
    상기 제 6 FET의 벌크노드는 상기 제 2 FET과 상기 제 3 FET의 공통노드에 연결되며, 또한 상기 제 4 FET과 상기 제 5 FET의 공통노드에 연결되는 충방전 제어 회로.
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