KR101791697B1

KR101791697B1 - 충방전 제어 회로 및 배터리 장치

Info

Publication number: KR101791697B1
Application number: KR1020110088548A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 사쿠라이; 도시유키 고이케; 가즈아키 사노; 후미히코 마에타니
Original assignee: 에스아이아이 세미컨덕터 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2017-10-30
Also published as: TWI530050B; JP5706649B2; CN102403757A; US9065281B2; US20120056592A1; JP2012060764A; CN102403757B; TW201244323A; KR20120025981A

Abstract

(과제) 하나의 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터에 의하여 2 차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 보호 회로에 있어서, 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 리크 전류를 저감하고, 안정적으로 동작시키는 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치를 제공하는 것.
(해결 수단) 2 차 전지의 충방전을 제어하는 제어 회로의 출력에 의하여 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 게이트를 제어하는 스위치 회로와, 충전 전류와 방전 전류의 역류를 방지하는 2 개의 MOS 트랜지스터를 구비한다. 그리고, 1 개째의 MOS 트랜지스터의 드레인과 백 게이트를 접속하고, 소스를 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 드레인에 접속한다. 2 개째의 MOS 트랜지스터의 드레인과 백 게이트를 접속하고, 소스를 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 소스에 접속하는 구성으로 하였다.

Description

충방전 제어 회로 및 배터리 장치{CHARGING AND DISCHARGING CONTROL CIRCUIT AND BATTERY DEVICE}

본 발명은 2 차 전지의 전압이나 이상을 검지하는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치에 관련된 것으로서, 특히 1 개의 충방전 제어 MOSFET 로 제어할 수 있는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치에 관한 것이다.

도 5 에 종래의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치의 회로도를 나타낸다. 종래의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치는, 2 차 전지 (101) 의 부극 (負極) 측에, 쌍방향으로 통전 차단 가능한 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 가 직렬로 접속된다. 단자 (120 및 121) 에는 충전 회로 혹은 부하가 접속되고, 충방전 전류는 이 단자를 통하여 2 차 전지 (101) 에 공급 혹은 방출된다. 제어 회로 (102) 는 2 차 전지 (101) 및 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 의 전압을 검출하고, 그 값에 따라 스위치 (301, 304, 305) 의 온, 오프를 제어한다. 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 는, 게이트 단자의 전위가 정의 임계값 전압 이상에서는 드레인 단자와 소스 단자 사이는 쌍방향으로 통전 가능해지고, 게이트 단자의 전위가 임계값 전압 미만이 되면 드레인 단자와 소스 단자 사이는 오프 상태가 된다.

충전 금지 상태에 대하여 설명한다. 충전기를 단자 (120, 121) 사이에 접속하면 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 의 드레인 단자-소스 단자 사이의 전압 Vds 는 정의 값이 된다. 제어 회로 (102) 는 Vds 가 정인 것을 검출하여, 스위치 (301) 를 온하고, 스위치 (305, 304) 를 오프한다. 이로써 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 의 게이트 단자는 소스 단자보다 2 차 전지 (101) 의 전압분만큼 고전위가 되어, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 는 통전 상태가 된다.

2 차 전지 (101) 가 충전되어, 전지 전압이 설정 상한값에 도달하면, 제어 회로 (102) 는 스위치 (301) 를 오프, 스위치 (305, 304) 를 온 한다. 그러면, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 의 게이트 단자는 소스 단자와 동전위가 되어, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 는 오프 상태가 된다. 그 결과, 충전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과충전되는 것을 방지한다. 또, 이때 다이오드 (302) 는 역바이어스가 되어 스위치 (304) 및 스위치 (305) 를 통과하여 전류가 흐르는 것을 방지하고 있다.

충전 전류를 차단하면, 내부 저항에 의한 전압 강하가 없어지기 때문에, 2 차 전지 (101) 의 전압은 저하된다. 이 전압 저하에 의하여 다시 충전이 개시되는 것을 방지하기 위하여, 충전 금지가 된 후에는, 2 차 전지 (101) 가 어느 정도 방전되어 전압이 설정된 값 이하가 될 때까지 충전 금지 상태를 유지하면 된다. 충전 금지 상태에 있어서 단자 (120, 121) 사이에 부하가 접속되면 Vds 는 정(正) 에서 부 (負) 로 전환된다. 제어 회로 (102) 는 Vds 가 부인 경우에는 방전하고, 정인 경우에는 충전 전류를 차단하도록 스위치 (301, 304, 305) 를 제어하면 된다.

상기 설명에서는 충전 정지시에는 스위치 (304, 305) 는 모두 온으로 하였다. 그러나 스위치 (304) 는 오프해도 동일하게 충전 정지 가능하다. 스위치 (304) 의 온, 오프에 관계없이, 스위치 (305) 가 온되어 있기 때문에 게이트 단자는 소스 단자와 동전위가 되고, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 는 오프 상태가 된다. 또 다이오드 (302) 에 의하여 스위치 (304, 305) 를 통과하여 흐르는 전류도 차단되기 때문이다.

단, 상기에서 설명한 충전시, 및 이후에 설명할 방전시에는 스위치 (304, 305) 는 모두 오프이다. 그 때문에 충전 정지시에 스위치 (304, 305) 는 모두 온으로 하고, 이후에 설명하듯이, 방전 정지시에도 스위치 (304, 305) 는 모두 온으로 하면, 2 개의 스위치는 항상 동시에 온 혹은 오프가 된다. 따라서, 스위치 (304, 305) 를 독립적으로 제어할 필요가 없어, 제어 회로의 구성을 간단하게 할 수 있다.

다음으로, 방전 금지 상태에 대하여 설명한다. 부하를 단자 (120, 121) 사이에 접속하면 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 의 드레인 단자-소스 단자 사이의 전압 Vds 는 부의 값이 된다. 제어 회로 (102) 는 Vds 가 부인 것을 검출하여, 스위치 (301) 를 온하고, 스위치 (304, 305) 를 오프한다. 이로써 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 의 게이트 단자는 드레인 단자보다 2 차 전지 (101) 의 전압분만큼 고전위가 되어, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 는 통전 상태가 된다.

2 차 전지 (101) 의 방전이 진행되어 전지 전압이 설정 하한값에 도달하면, 제어 회로 (102) 는 스위치 (301) 를 오프, 스위치 (304, 305) 를 온 한다. 그러면, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 의 게이트 단자는 드레인 단자와 동전위가 되어, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 는 오프 상태가 된다. 그 결과, 방전 전류는 차단되어, 2 차 전지 (101) 가 과방전되는 것을 방지한다. 또, 이때 다이오드 (303) 는 역바이어스가 되어, 스위치 (304) 및 스위치 (305) 를 통과하여 전류가 흐르는 것을 방지하고 있다.

방전 전류를 차단하면, 내부 저항에 의한 전압 강하가 없어지기 때문에, 2 차 전지 (101) 의 전압은 상승한다. 이 전압 상승에 의하여 다시 방전이 개시되는 것을 방지하기 위하여, 방전 금지가 된 후에는, 2 차 전지 (101) 가 어느 정도 충전되어 전압이 설정된 값 이상이 될 때까지, 방전 금지 상태를 유지하면 된다. 방전 금지 상태에 있어서, 단자 (120, 121) 사이에 충전 회로가 접속되면, Vds 는 부에서 정으로 전환된다. 제어 회로 (102) 는 Vds 가 정인 경우에는 충전하고, 부인 경우에는 방전 전류를 차단하도록 스위치 (301, 304, 305) 를 제어하면 된다.

상기 설명에서는, 방전 정지시에는 스위치 (304, 305) 는 모두 온으로 하였다. 그러나 스위치 (305) 는 오프해도 동일하게 방전 정지 가능하다. 스위치 (305) 의 온, 오프에 관계없이, 스위치 (304) 가 온되어 있기 때문에 게이트 단자는 드레인 단자와 동전위가 되고, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 는 오프 상태가 된다. 또 다이오드 (303) 에 의하여 스위치 (305, 304) 를 통과하여 흐르는 전류도 차단되기 때문이다.

단, 방전 정지시에 스위치 (304, 305) 는 모두 온으로 하면, 앞서 설명한 바와 같이 2 개의 스위치는 항상 동시에 온 혹은 오프가 된다. 따라서 스위치 (304, 305) 를 독립적으로 제어할 필요가 없어, 제어 회로 (102) 의 구성을 간단하게 할 수 있다.

인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 에는 내장된 다이오드 (321, 322) 가 형성된다. 그러나 이것들은 역방향으로 직렬 접속되어 있어 도통되는 경우는 없고, 상기에서 설명한 보호 동작에 영향을 주는 경우는 없다.

인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 는 횡형 구조여도 되고 종형 구조여도 된다. 횡형 구조로 하면 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 와 제어 회로 (102) 를 1 개의 IC 로 용이하게 구성할 수 있다. 따라서, 종래 IC 1 개와 스위치 2 개로 구성되어 있던 과충전·과방전 보호 회로를 IC 1 개로 구성할 수 있기 때문에 소형화, 저비용화를 도모할 수 있다. 한편, 종형 구조로 하면 횡형 구조와 비교하여 저손실화를 도모할 수 있다.

일본 공개특허공보 2000-102182호 (도 9)

그러나 종래의 기술에서는, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 의 게이트 전압이 소스 또는 드레인 전압＋VF (약 0.6 V) 까지밖에 내려가지 않아, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 가 오프시에 리크 전류가 크다는 과제가 있었다. 또한, 인핸스먼트형 N 채널 MOSFET (306) 의 백 게이트가 플로팅되어, 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치의 동작이 불안정해진다는 과제가 있었다.

본 발명은, 이상과 같은 과제를 해결하기 위해서 고안된 것으로서, 충방전 제어 회로가 오프시에 리크 전류를 저감할 수 있고, 안정적으로 동작할 수 있는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치를 제공하는 것이다.

종래의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치는 이하와 같은 구성으로 하였다.

하나의 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터에 의하여, 2 차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로로서, 상기 2 차 전지의 양단이 접속되고, 상기 2 차 전지의 전압을 감시하는 제어 회로와, 제 1 단자와 제 2 단자를 갖고, 상기 제어 회로의 출력에 의하여 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 게이트를 제어하는 스위치 회로와, 드레인이 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 소스와 백 게이트가 상기 스위치 회로의 제 1 단자에 접속된 제 1 트랜지스터와, 드레인이 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 소스에 접속되고, 소스와 백 게이트가 상기 스위치 회로의 제 1 단자에 접속된 제 2 트랜지스터를 구비한 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.

본 발명의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치에 의하면, 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 게이트를 소스 전압 또는 드레인 전압으로 제어함으로써 리크 전류를 저감할 수 있다. 또, 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 백 게이트를 제어함으로써 안정적으로 동작할 수 있다는 효과가 있다.

도 1 은 제 1 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.
도 2 는 제 2 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.
도 3 은 제 ３ 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.
도 4 는 제 ４ 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.
도 5 는 종래의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.
도 6 은 제 ５ 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.
도 7 은 제 6 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

[실시예 1]

도 1 은 제 1 실시형태의 충방전 제어 회로 (151) 를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.

본 실시 형태의 충방전 제어 회로 (151) 를 구비한 배터리 장치는, 2 차 전지 (101) 와, 제어 회로 (102) 와, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 와, 충전기 (132) 또는 부하 (131) 가 접속되는 외부 단자 (120 및 121) 와, PMOS 트랜지스터 (110) 와, NMOS 트랜지스터 (111, 161, 162) 를 구비하고 있다. PMOS 트랜지스터 (110) 와 NMOS 트랜지스터 (111) 와 단자 (124) (제 2 단자) 와 단자 (125) (제 1 단자) 에 의하여 스위치 회로 (152) 를 구성하고 있다.

2 차 전지 (101) 의 양단은 정극 (正極) 전원 단자 (122) 와 부극 전원 단자 (123) 에 접속된다. 제어 회로 (102) 는 정극 전원으로서 정극 전원 단자 (122) 에 접속되고, 부극 전원으로서 단자 (125) 에 접속되고, 출력 단자 (126) 가 PMOS 트랜지스터 (110) 의 게이트와 NMOS 트랜지스터 (111) 의 게이트에 접속되고, 출력 단자 (127) 가 NMOS 트랜지스터 (162) 의 게이트에 접속되고, 출력 단자 (128) 가 NMOS 트랜지스터 (161) 의 게이트에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (110) 는, 소스는 단자 (124) 를 개재하여 정극 전원 단자 (122) 및 외부 단자 (120) 에 접속되고, 드레인은 NMOS 트랜지스터 (111) 의 드레인에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (111) 는, 소스 및 백 게이트는 단자 (125) 를 개재하여 NMOS 트랜지스터 (161) 의 소스 및 백 게이트와 NMOS 트랜지스터 (162) 의 소스 및 백 게이트에 접속되고, 드레인은 N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 게이트에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (161) 의 드레인은 부극 전원 단자 (123) 에 접속되고, NMOS 트랜지스터 (162) 의 드레인은 외부 단자 (121) 에 접속된다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는, 드레인은 부극 전원 단자 (123) 에 접속되고, 소스는 외부 단자 (121) 에 접속되고, 백 게이트는 단자 (125) 에 접속된다.

다음으로, 본 실시 형태의 충방전 제어 회로 (151) 를 구비한 배터리 장치의 동작에 대하여 설명한다.

외부 단자 (120, 121) 에 충전기 (132) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 충방전 가능 상태인 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126) 가 Low, 출력 단자 (127, 128) 는 High 를 출력한다. 그리고 PMOS 트랜지스터 (110) 를 온, NMOS 트랜지스터 (111) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (161) 를 온, NMOS 트랜지스터 (162) 를 온시킨다. 그러면, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는, 게이트 전극이 정극 전원 단자 (122) 에 접속되어 온 상태가 된다. 이렇게 하여 충방전이 행해진다. 여기서 제어 회로 (102) 의 출력은, 출력 단자 (126, 128) 가 Low, 출력 단자 (127) 가 High, 또는 출력 단자 (126, 127) 가 Low, 출력 단자 (128) 가 High, 또는 출력 단자 (126, 127, 128) 가 Low 여도 된다. 제어 회로 (102) 의 부극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 부극 전원 단자 (123) 및 외부 단자 (121) 의 낮은 쪽의 전압을 Low 로서 출력할 수 있다.

외부 단자 (120, 121) 에 충전기 (132) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 127) 는 High, 출력 단자 (128) 는 Low 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (110) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (111) 를 온, NMOS 트랜지스터 (161) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (162) 를 온시킨다. 그러면, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는, 게이트가 NMOS 트랜지스터 (162), 단자 (125), NMOS 트랜지스터 (111) 를 개재하여 외부 단자 (121) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 충전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과충전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (171) 는 역바이어스가 되어, 부극 전원 단자 (123) 에서 외부 단자 (121) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 게이트 전압은 외부 단자 (121) 에 접속되고, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 소스 전압까지 내려가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 백 게이트 단자는, 단자 (125), NMOS 트랜지스터 (162) 를 개재하여 외부 단자 (121) 에 접속되기 때문에, 플로팅이 되는 경우가 없어져 충방전 제어 회로 (151) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 부극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 외부 단자 (121) 의 전압을 Low 로서 출력할 수 있다.

외부 단자 (120, 121) 에 부하 (131) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 방전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 128) 는 High, 출력 단자 (127) 는 Low 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (110) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (111) 를 온, NMOS 트랜지스터 (161) 를 온, NMOS 트랜지스터 (162) 를 오프시킨다. 그러면, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는, 게이트가 NMOS 트랜지스터 (161), 단자 (125), NMOS 트랜지스터 (111) 를 개재하여 부극 전원 단자 (123) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 방전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과방전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (172) 는 역바이어스가 되어 외부 단자 (121) 에서 부극 전원 단자 (123) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 게이트 전압은, 부극 전원 단자 (123) 에 접속되고, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 드레인 전압까지 내려가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 백 게이트 단자는, 단자 (125), NMOS 트랜지스터 (161) 를 개재하여 부극 전원 단자 (123) 에 접속되기 때문에, 플로팅이 되는 경우가 없어져 충방전 제어 회로 (151) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 부극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 부극 전원 단자 (123) 의 전압을 Low 로서 출력할 수 있다.

또한, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는 외부 장착에 의하여 충방전 제어 회로 (151) 에 접속해도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 충방전 제어 회로 (151) 를 구비한 배터리 장치에 의하면, 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태가 되었을 때나 방전 금지 상태가 되었을 때에도, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 에 흐르는 리크 전류를 저감시킬 수 있다. 그리고, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 백 게이트를 외부 단자 (121) 또는 부극 전원 단자 (123) 에 접속함으로써, 충방전 제어 회로 (151) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다.

[실시예 2]

도 2 는 제 2 실시형태의 충방전 제어 회로 (251) 를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.

제 2 실시형태의 충방전 제어 회로 (251) 를 구비한 배터리 장치는, 2 차 전지 (101) 와, 제어 회로 (102) 와, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 와, 충전기 (132) 또는 부하 (131) 가 접속되는 외부 단자 (120 및 121) 와, PMOS 트랜지스터 (210, 261, 262) 와, NMOS 트랜지스터 (211) 를 구비하고 있다. PMOS 트랜지스터 (210) 와 NMOS 트랜지스터 (211) 와 단자 (124) (제 2 단자) 와 단자 (125) (제 1 단자) 에 의하여 스위치 회로 (252) 를 구성하고 있다.

2 차 전지 (101) 의 양단은 정극 전원 단자 (122) 와 부극 전원 단자 (123) 에 접속된다. 제어 회로 (102) 는 정극 전원으로서 단자 (125) 에 접속되고, 부극 전원으로서 부극 전원 단자 (123) 에 접속되고, 출력 단자 (126) 가 PMOS 트랜지스터 (210) 의 게이트와 NMOS 트랜지스터 (211) 의 게이트에 접속되고, 출력 단자 (127) 가 PMOS 트랜지스터 (262) 의 게이트에 접속되고, 출력 단자 (128) 가 PMOS 트랜지스터 (261) 의 게이트에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (210) 는, 소스 및 백 게이트는 단자 (125) 를 개재하여 PMOS 트랜지스터 (261) 의 소스 및 백 게이트와 PMOS 트랜지스터 (262) 의 소스 및 백 게이트에 접속되고, 드레인은 NMOS 트랜지스터 (211) 의 드레인에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (211) 는, 소스는 단자 (124) 를 개재하여 부극 전원 단자 (123) 및 외부 단자 (121) 에 접속되고, 드레인은 P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 게이트에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (261) 의 드레인은 정극 전원 단자 (122) 에 접속되고, PMOS 트랜지스터 (262) 의 드레인은 외부 단자 (120) 에 접속된다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는, 드레인은 정극 전원 단자 (122) 에 접속되고, 소스는 외부 단자 (120) 에 접속되고, 백 게이트는 단자 (125) 에 접속된다.

다음으로, 제 2 실시형태의 충방전 제어 회로 (251) 를 구비한 배터리 장치의 동작에 대하여 설명한다.

외부 단자 (120, 121) 에 충전기 (132) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 충방전 가능 상태인 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126) 는 High, 출력 단자 (127, 128) 는 Low 를 출력한다. 그리고 PMOS 트랜지스터 (210) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (211) 를 온, PMOS 트랜지스터 (261) 를 온, PMOS 트랜지스터 (262) 를 온시킨다. 그러면, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는, 게이트 전극이 부극 전원 단자 (123) 에 접속되어 온 상태가 된다. 이렇게 하여 충방전이 행해진다. 여기서 제어 회로 (102) 의 출력은, 출력 단자 (126, 128) 가 High, 출력 단자 (127) 가 Low, 또는 출력 단자 (126, 127) 가 High, 출력 단자 (128) 가 Low, 또는 출력 단자 (126, 127, 128) 가 High 여도 된다. 제어 회로 (102) 의 정극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 정극 전원 단자 (122) 및 외부 단자 (120) 의 높은 쪽의 전압을 High 로서 출력할 수 있다.

외부 단자 (120, 121) 에 충전기 (132) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 127) 는 Low, 출력 단자 (128) 는 High 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (210) 를 온, NMOS 트랜지스터 (211) 를 오프, PMOS 트랜지스터 (261) 를 오프, PMOS 트랜지스터 (262) 를 온시킨다. 그러면, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는, 게이트 전극이 PMOS 트랜지스터 (262), 단자 (125), PMOS 트랜지스터 (210) 를 개재하여 외부 단자 (120) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 충전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과충전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (271) 는 역바이어스가 되어 외부 단자 (120) 에서 정극 전원 단자 (122) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 게이트 전압은, 외부 단자 (120) 에 접속되고, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 소스 전압까지 올라가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 백 게이트 단자는, 단자 (125), PMOS 트랜지스터 (262) 를 개재하여 외부 단자 (120) 에 접속되기 때문에, 플로팅이 되는 경우가 없어져 충방전 제어 회로 (251) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 정극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 외부 단자 (120) 의 전압을 High 로서 출력할 수 있다.

외부 단자 (120, 121) 에 부하 (131) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 방전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 128) 는 Low, 출력 단자 (127) 는 High 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (210) 를 온, NMOS 트랜지스터 (211) 를 오프, PMOS 트랜지스터 (261) 를 온, PMOS 트랜지스터 (262) 를 오프시킨다. 그러면, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는, 게이트 전극이 PMOS 트랜지스터 (261), 단자 (125), PMOS 트랜지스터 (210) 를 개재하여 정극 전원 단자 (122) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 방전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과방전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (272) 는 역바이어스가 되어 정극 전원 단자 (122) 에서 외부 단자 (120) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 게이트 전압은, 정극 전원 단자 (122) 에 접속되고, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 소스 전압까지 올라가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 백 게이트 단자는, 단자 (125), PMOS 트랜지스터 (261) 를 개재하여 정극 전원 단자 (122) 에 접속되기 때문에, 플로팅이 되는 경우가 없어져 충방전 제어 회로 (251) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 정극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 정극 전원 단자 (122) 의 전압을 High 로서 출력할 수 있다.

또한, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는 외부 장착에 의하여 충방전 제어 회로 (251) 에 접속해도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 제 2 실시형태의 충방전 제어 회로 (251) 를 구비한 배터리 장치에 의하면, 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태가 되었을 때나 방전 금지 상태가 되었을 때에도, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 에 흐르는 리크 전류를 저감시킬 수 있다. 그리고, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 백 게이트를 외부 단자 (120) 또는 정극 전원 단자 (122) 에 접속함으로써, 충방전 제어 회로 (251) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다.

[실시예 3]

도 3 은 제 ３ 실시형태의 충방전 제어 회로 (351) 를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.

도 1 과의 차이는 단자 (125) 와 N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 백 게이트의 접속을 제거한 점이다.

다음으로, 제 ３ 실시형태의 충방전 제어 회로 (351) 를 구비한 배터리 장치의 동작에 대하여 설명한다.

외부 단자 (120, 121) 에 충전기 (132) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 충방전 가능 상태인 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126) 에 Low, 출력 단자 (127, 128) 는 High 를 출력한다. 그리고 PMOS 트랜지스터 (110) 를 온, NMOS 트랜지스터 (111) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (161) 를 온, NMOS 트랜지스터 (162) 를 온시킨다. 그러면, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는, 게이트 전극이 정극 전원 단자 (122) 에 접속되어 온 상태가 된다. 이렇게 하여 충방전이 행해진다. 제어 회로 (102) 의 부극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 부극 전원 단자 (123) 및 외부 단자 (121) 의 낮은 쪽의 전압을 Low 로서 출력할 수 있다. 여기서 제어 회로 (102) 의 출력은, 출력 단자 (126, 128) 가 Low, 출력 단자 (127) 가 High, 또는 출력 단자 (126, 127) 가 Low, 출력 단자 (128) 가 High 여도 된다.

외부 단자 (120, 121) 에 충전기 (132) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 127) 는 High, 출력 단자 (128) 는 Low 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (110) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (111) 를 온, NMOS 트랜지스터 (161) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (162) 를 온시킨다. 그러면, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는, 게이트 전극이 NMOS 트랜지스터 (162), 단자 (125), NMOS 트랜지스터 (111) 를 개재하여 외부 단자 (121) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 충전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과충전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (171) 는 역바이어스가 되어, 부극 전원 단자 (123) 에서 외부 단자 (121) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 게이트 전압은 외부 단자 (121) 에 접속되고, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 소스 전압까지 내려가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 부극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 외부 단자 (121) 의 전압을 Low 로서 출력할 수 있다.

외부 단자 (120, 121) 에 부하 (131) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 방전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 128) 는 High, 출력 단자 (127) 는 Low 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (110) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (111) 를 온, NMOS 트랜지스터 (161) 를 온, NMOS 트랜지스터 (162) 를 오프시킨다. 그러면, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는, 게이트 전극이 NMOS 트랜지스터 (161), 단자 (125), NMOS 트랜지스터 (111) 를 개재하여 부극 전원 단자 (123) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 방전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과방전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (172) 는 역바이어스가 되어 외부 단자 (121) 에서 부극 전원 단자 (123) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 게이트 전압은, 부극 전원 단자 (123) 에 접속되고, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 드레인 전압까지 내려가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 부극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 부극 전원 단자 (123) 의 전압을 Low 로서 출력할 수 있다.

또한, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는 외부 장착에 의하여 충방전 제어 회로 (351) 에 접속해도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 제 ３ 실시형태의 충방전 제어 회로 (351) 를 구비한 배터리 장치에 의하면, 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태가 되었을 때나 방전 금지 상태가 되었을 때에도, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 에 흐르는 리크 전류를 저감시킬 수 있다.

[실시예 4]

도 4 는 제 ４ 실시형태의 충방전 제어 회로 (451) 를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.

도 2 와의 차이는 단자 (125) 와 P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 백 게이트의 접속을 제거한 점이다.

다음으로, 제 ４ 실시형태의 충방전 제어 회로 (451) 를 구비한 배터리 장치의 동작에 대하여 설명한다.

외부 단자 (120, 121) 에 충전기 (132) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 충방전 가능 상태인 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126) 는 High, 출력 단자 (127, 128) 는 Low 를 출력한다. 그리고 PMOS 트랜지스터 (210) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (211) 를 온, PMOS 트랜지스터 (261) 를 온, PMOS 트랜지스터 (262) 를 온시킨다. 그러면, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는, 게이트 전극이 부극 전원 단자 (123) 에 접속되어 온 상태가 된다. 이렇게 하여 충방전이 행해진다. 제어 회로 (102) 의 정극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 정극 전원 단자 (122) 및 외부 단자 (120) 의 높은 쪽의 전압을 High 로서 출력할 수 있다. 여기서 제어 회로 (102) 의 출력은, 출력 단자 (126, 128) 가 High, 출력 단자 (127) 가 Low, 또는 출력 단자 (126, 127) 가 High, 출력 단자 (128) 가 Low 여도 된다.

외부 단자 (120, 121) 에 충전기 (132) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 127) 는 Low, 출력 단자 (128) 는 High 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (210) 를 온, NMOS 트랜지스터 (211) 를 오프, PMOS 트랜지스터 (261) 를 오프, PMOS 트랜지스터 (262) 를 온시킨다. 그러면, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는, 게이트 전극이 PMOS 트랜지스터 (262), 단자 (125), PMOS 트랜지스터 (210) 를 개재하여 외부 단자 (120) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 충전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과충전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (271) 는 역바이어스가 되어 외부 단자 (120) 에서 정극 전원 단자 (122) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 게이트 전압은, 외부 단자 (120) 에 접속되고, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 소스 전압까지 올라가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 정극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 외부 단자 l20 의 전압을 High 로서 출력할 수 있다.

외부 단자 (120, 121) 에 부하 (131) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 방전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 128) 는 Low, 출력 단자 (127) 는 High 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (210) 를 온, NMOS 트랜지스터 (211) 를 오프, PMOS 트랜지스터 (261) 를 온, PMOS 트랜지스터 (262) 를 오프시킨다. 그러면, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는, 게이트 전극이 PMOS 트랜지스터 (261), 단자 (125), PMOS 트랜지스터 (210) 를 개재하여 정극 전원 단자 (122) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 방전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과방전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (272) 는 역바이어스가 되어 정극 전원 단자 (122) 에서 외부 단자 (120) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 게이트 전압은, 정극 전원 단자 (122) 에 접속되고, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 소스 전압까지 올라가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 정극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 정극 전원 단자 (122) 의 전압을 High 로서 출력할 수 있다.

또한, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는 외부 장착에 의하여 충방전 제어 회로 (451) 에 접속해도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 제 ４ 실시형태의 충방전 제어 회로 (451) 를 구비한 배터리 장치에 의하면, 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태가 되었을 때나 방전 금지 상태가 되었을 때에도, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 에 흐르는 리크 전류를 저감시킬 수 있다.

[실시예 5]

도 6 은 제 ５ 실시형태의 충방전 제어 회로 (651) 를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.

도 1 과의 차이는 쇼트키 배리어 다이오드 (601 과 602) 를 추가한 점이다. 쇼트키 배리어 다이오드 (601) 의 애노드는 NMOS 트랜지스터 (161) 의 소스에 접속되고, 캐소드는 NMOS 트랜지스터 (161) 의 드레인에 접속된다. 쇼트키 배리어 다이오드 (602) 의 애노드는 NMOS 트랜지스터 (162) 의 소스에 접속되고, 캐소드는 NMOS 트랜지스터 (162) 의 드레인에 접속된다.

다음으로, 제 ５ 실시형태의 충방전 제어 회로 (651) 를 구비한 배터리 장치의 동작에 대하여 설명한다.

외부 단자 (120, 121) 에 충전기 (132) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 127) 는 High, 출력 단자 (128) 는 Low 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (110) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (111) 를 온, NMOS 트랜지스터 (161) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (162) 를 온시킨다. 그러면, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는, 게이트가 NMOS 트랜지스터 (162), 단자 (125), NMOS 트랜지스터 (111) 를 개재하여 외부 단자 (121) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 충전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과충전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (171) 는 역바이어스가 되어, 부극 전원 단자 (123) 에서 외부 단자 (121) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 게이트 전압은 외부 단자 (121) 에 접속되고, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 소스 전압까지 내려가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 백 게이트 단자는, 단자 (125), NMOS 트랜지스터 (162) 를 개재하여 외부 단자 (121) 에 접속되기 때문에, 플로팅이 되는 경우가 없어져 충방전 제어 회로 (651) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 부극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 외부 단자 (121) 의 전압을 Low 로서 출력할 수 있다. 쇼트키 배리어 다이오드 (602) 는, NMOS 트랜지스터 (162) 가 오프에서 온으로 될 때, 순간적으로 NMOS 트랜지스터 (161) 가 오프, NMOS 트랜지스터 (162) 가 오프로 되었다고 해도 단자 (125) 가 플로팅이 되는 것을 방지할 수 있다.

외부 단자 (120, 121) 에 부하 (131) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 방전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 128) 는 High, 출력 단자 (127) 는 Low 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (110) 를 오프, NMOS 트랜지스터 (111) 를 온, NMOS 트랜지스터 (161) 를 온, NMOS 트랜지스터 (162) 를 오프시킨다. 그러면, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는, 게이트가 NMOS 트랜지스터 (161), 단자 (125), NMOS 트랜지스터 (111) 를 개재하여 부극 전원 단자 (123) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 방전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과방전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (172) 는 역바이어스가 되어 외부 단자 (121) 에서 부극 전원 단자 (123) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 게이트 전압은, 부극 전원 단자 (123) 에 접속되고, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 드레인 전압까지 내려가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 백 게이트 단자는, 단자 (125), NMOS 트랜지스터 (161) 를 개재하여 부극 전원 단자 (123) 에 접속되기 때문에, 플로팅이 되는 경우가 없어져 충방전 제어 회로 (651) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 부극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 부극 전원 단자 (123) 의 전압을 Low 로서 출력할 수 있다. 쇼트키 배리어 다이오드 (601) 는, NMOS 트랜지스터 (161) 가 오프에서 온으로 될 때, 순간적으로 NMOS 트랜지스터 (161) 가 오프, NMOS 트랜지스터 (162) 가 오프로 되었다고 해도 단자 (125) 가 플로팅이 되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 제 ５ 실시형태의 충방전 제어 회로 (651) 를 구비한 배터리 장치에 의하면, 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태가 되었을 때나 방전 금지 상태가 되었을 때에도, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 에 흐르는 리크 전류를 저감시킬 수 있다. 그리고, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 백 게이트를 외부 단자 (121) 또는 부극 전원 단자 (123) 에 접속함으로써, 충방전 제어 회로 (651) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다.

또한, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 는 외부 장착에 의하여 충방전 제어 회로 (651) 에 접속해도 된다. 또, N 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (114) 의 백 게이트를 단자 (125) 에 접속하지 않아도 리크 전류를 저감시킬 수 있다.

[실시예 6]

도 7 은 제 6 실시형태의 충방전 제어 회로 (751) 를 구비한 배터리 장치의 회로도이다.

도 2 와의 차이는 쇼트키 배리어 다이오드 (701 과 702) 를 추가한 점이다. 쇼트키 배리어 다이오드 (701) 의 애노드는 PMOS 트랜지스터 (261) 의 소스에 접속되고, 캐소드는 PMOS 트랜지스터 (261) 의 드레인에 접속된다. 쇼트키 배리어 다이오드 (702) 의 애노드는 PMOS 트랜지스터 (262) 의 소스에 접속되고, 캐소드는 PMOS 트랜지스터 (262) 의 드레인에 접속된다.

다음으로, 제 6 실시형태의 충방전 제어 회로 (751) 를 구비한 배터리 장치의 동작에 대하여 설명한다.

외부 단자 (120, 121) 에 충전기 (132) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 127) 는 Low, 출력 단자 (128) 는 High 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (210) 를 온, NMOS 트랜지스터 (211) 를 오프, PMOS 트랜지스터 (261) 를 오프, PMOS 트랜지스터 (262) 를 온시킨다. 그러면, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는, 게이트 전극이 PMOS 트랜지스터 (262), 단자 (125), PMOS 트랜지스터 (210) 를 개재하여 외부 단자 (120) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 충전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과충전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (271) 는 역바이어스가 되어 외부 단자 (120) 에서 정극 전원 단자 (122) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 게이트 전압은, 외부 단자 (120) 에 접속되고, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 소스 전압까지 올라가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 백 게이트 단자는, 단자 (125), PMOS 트랜지스터 (262) 를 개재하여 외부 단자 (120) 에 접속되기 때문에, 플로팅이 되는 경우가 없어져 충방전 제어 회로 (751) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 정극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 외부 단자 (120) 의 전압을 High 로서 출력할 수 있다. 쇼트키 배리어 다이오드 (702) 는, PMOS 트랜지스터 (262) 가 오프에서 온으로 될 때, 순간적으로 PMOS 트랜지스터 (261) 가 오프, PMOS 트랜지스터 (262) 가 오프로 되었다고 해도 단자 (125) 가 플로팅이 되는 것을 방지할 수 있다.

외부 단자 (120, 121) 에 부하 (131) 가 접속되고, 제어 회로 (102) 에 의하여 2 차 전지 (101) 가 방전 금지 상태로 된 것을 검출하면, 제어 회로 (102) 의 출력 단자 (126, 128) 는 Low, 출력 단자 (127) 는 High 를 출력한다. 그리고, PMOS 트랜지스터 (210) 를 온, NMOS 트랜지스터 (211) 를 오프, PMOS 트랜지스터 (261) 를 온, PMOS 트랜지스터 (262) 를 오프시킨다. 그러면, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는, 게이트 전극이 PM0S 트랜지스터 (261), 단자 (125), PMOS 트랜지스터 (210) 를 개재하여 정극 전원 단자 (122) 에 접속되어 오프 상태가 된다. 이렇게 하여, 방전 전류는 차단되어 2 차 전지 (101) 가 과방전이 되는 것을 방지한다. 여기서, 기생 다이오드 (272) 는 역바이어스가 되어 정극 전원 단자 (122) 에서 외부 단자 (120) 로 전류가 흐르는 것을 방지한다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 게이트 전압은, 정극 전원 단자 (122) 에 접속되고, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 소스 전압까지 올라가기 때문에 리크 전류를 저감시킬 수 있다. P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 백 게이트 단자는, 단자 (125), PMOS 트랜지스터 (261) 를 개재하여 정극 전원 단자 (122) 에 접속되기 때문에, 플로팅이 되는 경우가 없어져 충방전 제어 회로 (751) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다. 제어 회로 (102) 의 정극 전원은 단자 (125) 에 접속되기 때문에, 정극 전원 단자 (122) 의 전압을 High 로서 출력할 수 있다. 쇼트키 배리어 다이오드 (701) 는, PMOS 트랜지스터 (261) 가 오프에서 온으로 될 때, 순간적으로 PMOS 트랜지스터 (261) 가 오프, PMOS 트랜지스터 (262) 가 오프로 되었다고 해도 단자 (125) 가 플로팅이 되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 제 6 실시형태의 충방전 제어 회로 (751) 를 구비한 배터리 장치에 의하면, 2 차 전지 (101) 가 충전 금지 상태가 되었을 때나 방전 금지 상태가 되었을 때에도, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 에 흐르는 리크 전류를 저감시킬 수 있다. 그리고, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 백 게이트를 외부 단자 (120) 또는 정극 전원 단자 (122) 에 접속함으로써, 충방전 제어 회로 (751) 를 안정적으로 동작시킬 수 있다.

또한, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 는 외부 장착에 의하여 충방전 제어 회로 (751) 에 접속해도 된다. 또, P 채널 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터 (214) 의 백 게이트를 단자 (125) 에 접속하지 않아도 리크 전류를 저감시킬 수 있다.

101 2 차 전지
102 제어 회로
151, 251 충방전 제어 회로
152, 252 스위치 회로
126, 127, 128 제어 회로 출력 단자
131 부하
132 충전기

Claims

2 차 전지의 제 1 전원 단자와 제 1 외부 단자 사이에 형성된 하나의 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터에 의하여, 2 차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로로서,
상기 2 차 전지의 양단에 접속되고, 상기 2 차 전지의 전압을 감시하는 제어 회로와,
상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 백 게이트에 접속된 제 1 단자와, 상기 2 차 전지의 제 2 전원 단자에 접속된 제 2 단자를 갖고, 상기 제어 회로의 출력에 의하여 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 게이트를 제어하는 스위치 회로와,
드레인이 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 소스와 백 게이트가 상기 스위치 회로의 제 1 단자에 접속된 제 1 트랜지스터와,
드레인이 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 소스에 접속되고, 소스와 백 게이트가 상기 스위치 회로의 제 1 단자에 접속된 제 2 트랜지스터를 구비한 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 스위치 회로는,
게이트가 상기 제어 회로의 제 1 출력 단자에 접속되고, 드레인이 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 소스가 상기 제 2 단자에 접속된 P 채널 M0S 트랜지스터와,
게이트가 상기 제어 회로의 제 1 출력 단자에 접속되고, 드레인이 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 소스가 상기 제 1 단자에 접속된 N 채널 MOS 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 트랜지스터는, 게이트가 상기 제어 회로의 제 2 출력 단자와 접속된 N 채널 MOS 트랜지스터로,
상기 제 2 트랜지스터는, 게이트가 상기 제어 회로의 제 ３ 출력 단자와 접속된 N 채널 MOS 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
제 2 항에 있어서,
상기 제어 회로는,
부극 전원 단자가 상기 스위치 회로의 제 1 단자에 접속된 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
2 차 전지의 제 2 전원 단자와 제 2 외부 단자 사이에 형성된 하나의 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터에 의하여, 2 차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로로서,
상기 2 차 전지의 양단에 접속되고, 상기 2 차 전지의 전압을 감시하는 제어 회로와,
상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 백 게이트에 접속된 제 1 단자와, 상기 2 차 전지의 제 1 전원 단자에 접속된 제 2 단자를 갖고, 상기 제어 회로의 출력에 의하여 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 게이트를 제어하는 스위치 회로와,
드레인이 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 소스와 백 게이트가 상기 스위치 회로의 제 1 단자에 접속된 제 1 트랜지스터와,
드레인이 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 소스에 접속되고, 소스와 백 게이트가 상기 스위치 회로의 제 1 단자에 접속된 제 2 트랜지스터를 구비한 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
제 5 항에 있어서,
상기 스위치 회로는,
게이트가 상기 제어 회로의 제 1 출력 단자에 접속되고, 드레인이 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 소스가 상기 스위치 회로의 제 1 단자에 접속된 P 채널 M0S 트랜지스터와,
게이트가 상기 제어 회로의 상기 제 1 출력 단자에 접속되고, 드레인이 상기 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 소스가 상기 스위치 회로의 제 2 단자에 접속된 N 채널 MOS 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 트랜지스터는, 게이트가 상기 제어 회로의 제 2 출력 단자와 접속된 P 채널 M0S 트랜지스터로,
상기 제 2 트랜지스터는, 게이트가 상기 제어 회로의 제 ３ 출력 단자와 접속된 P 채널 MOS 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
제 6 항에 있어서,
상기 제어 회로는,
정극 전원 단자가 상기 스위치 회로의 제 1 단자에 접속된 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
충방전이 가능한 2 차 전지와,
상기 2 차 전지의 제 1 전원 단자와 제 1 외부 단자 사이의 충방전 경로에 형성된, 상기 2 차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 스위치인, 하나의 쌍방향 도통형 전계 효과 트랜지스터와,
상기 2 차 전지의 전압을 감시하고, 상기 충방전 제어 스위치를 개폐함으로써 상기 2 차 전지의 충방전을 제어하는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 충방전 제어 회로를 구비한, 배터리 장치.
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