KR20030044871A - 충전/방전 보호 회로 - Google Patents

충전/방전 보호 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 n개의 평행한 부하 전류 스위치와 그를 위한 제어 로직을 갖는 충전/방전 보호 회로에 관한 것으로서, 과전압이 발생하면 집적된 가요성 링크들의 순차적으로 제어된 용해(melting)를 통해서 충전/방전 단자들로부터 배터리를 단절시키며, 과전압이 발생하면 제어 로직은 동시에 모든 부하 전류 스위치들을 폐쇄한 다음 부하 전류 스위치들의 첫번째를 개방하고, 동시에 각 부하 전류 스위치와 연관된 단락 스위치 어레이의 스위치 세그먼트들을 폐쇄함으로써 연합된 가요성 링크들이 순차적으로 용해된다. 부하 전류 스위치들의 첫번째를 개방한 후, 그를 다시 폐쇄하고 아직 폐쇄된 부하 전류 스위치들의 나머지 번호를 동시에 개방하고, 계속해서 나머지 스위치 세그먼트들을 순차적으로 폐쇄한다.

Description

충전/방전 보호 회로{Charge/discharge protection circuit}
1. 발명의 배경
본 발명은 재충전가능한 배터리용 충전/방전 보호 회로에 관한 것으로서, 더욱 특히 가요성 링크들(fusible links)이 용해되어 집적회로 위의 작은 영역의 사용을 가능하게 하는 충전/방전 보호 회로에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
배터리 단자들에서의 전압의 크기와, 보호 회로의 충전/방전 단자들에서의 전압, 및 충전 또는 방전 전류에 의존하는 n개의 평행한 부하 전류 스위치들을 개폐하는 제어 로직(control logic)을 갖는 적어도 하나의 재충전가능한 셀를 포함하는 재충전가능한 배터리용 충전/방전 보호 회로들을 언급하며 회로들에 대해서 설명하였다. 상기 제어 로직은, 과전압의 경우에, 집적된 배터리측 평행 결합된 가요성 링크들의 순차적으로 제어된 용해를 통해서 충전/방전 단자들로부터 상기 배터리를 단절시키는 과전압 검출기를 포함한다. 이들은 각각 직렬 결합된 연합된 부하 전류 스위치와 단락(short-circuit) 스위치 어레이(array)의 연합된 제어가능한 스위치 세그먼트를 경유해서 반대 극을 가진 배터리 결합에 결합될 수 있다.
그러한 회로들은 상기 참조 문헌으로서의 관련 특허 출원들로부터 공지된 것이며, 여기에도 참조문헌으로서 기재한다. 특히 이 회로는 이동 전화의 전자 부자재들과 단일의 리튬 이온 셀 사이에 놓을 수 있다. 그것은 각각 위험한 과전하로부터 배터리의 각 셀를 보호하며, 최악의 경우에 필요한 것보다 현저히 낮은 전기적 강도를 가지므로 유리한 가격으로 생성할 수 있다. 과전압이 발생할 때, 가요성 링크들은 하나씩 파괴될 것이다. 그래서 이 배터리는 과전압으로부터 영구적으로 단절된다. 이 보호 회로의 파괴는 알면서도 허용된다. 마지막 퓨즈가 용해되기 전에보호 회로가 과전압에 의해 미리 파괴되지 않도록 보장하기 위해서, 이 보호 회로는 충전/방전 단자들과 평행하게, 과전압의 경우에 과전압 검출기에 의해 반도체 스위치를 그의 전도성 상태로 즉시 개폐시킴으로써, 과전압이 단락때문에 쇠약해진다. 그러한 이유때문에 반도체 스위치는 고전류 운반 용량을 가져야 하기 때문에, 칩 위에 비교적 큰 물적 재산을 필요로 하므로 그의 비용을 증가시킨다.
본 발명의 과제는, 동일한 보호를 제공하면서도 면적이 적으므로 더욱 경제적인 칩에 적합할 수 있는 상기 언급된 유형의 보호 회로를 생성하는 것이다.
본 발명에 가까운 것으로서, 과전하로부터 배터리를 보호하도록 퓨즈 또는 회로 단절인자들과 같은 절대 안전 인자들과 MOSFET 스위치들의 사용에 대해 설명한 미국 특허 제 5,703,463 호(스미스)이다. 이 특허에서는 방전 보호와 같은 다른 보호는 고려하지 않는다.
본 발명에 가까운 것으로서, 또한 번역되지 않은 독일 특허 두 가지 중 ; DE 19737775(스미스)는 상기 인용된 미국 특허의 번역문이며, DE 10149234(스미스)는 퓨즈들이 활성화, 즉 용해되는 것을 보장하도록 설계된, 다수의 가요성 링크들에 의해 보호된 분로(shunt) 제어를 설명한다. 이것은 피드백을 가진 조작 증폭기를 사용함으로써 달성된다.
또한, 본 발명에 관련한 번역되지 않은 일본 특허 소10-66251호에서 한 도면은 다른 구성요소들과 개폐 소자와 직렬인 평행 회로 및 그 주위의 배열된 배터리를 보여준다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 회로도.
도 2는 도 1의 과전압 검출기의 단순화된 블록도.
도 3은 과전압 검출기에 따른 클럭 발생기를 포함한 디지털 개폐 회로의 바람직한 실시예의 블록도.
서로 다른 도면들의 동일한 도면 부호는 유사하거나 동일한 소자들을 표시하는 데에 사용하였다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 리튬 이온 셀2: 버퍼 커패시터
4: 반도체 스위치7: 디지털 개폐 회로
21, 23: 트리거 소자22, 24: 저항기
25: OR-게이트26: 플립-플롭
40: 필터-커패시터50, 60: 충전/방전 단자
바람직한 실시예의 설명
본 발명은, 과전압이 발생하면, 제어 회로가 모든 부하 전류 스위치들을 동시에 폐쇄한 다음, 부하 전류 스위치들의 첫번째를 순차적으로 개방하고, 동시에 각 부하 전류 스위치와 연합한 단락 스위치 어레이의 스위치 세그먼트를 폐쇄함으로써 상기 연합된 가요성 링크들이 순차적으로 용해되어, 상기 언급한 본 발명의 과제를 해결한다. 부하 전류 스위치의 첫번째의 개방 후, 후자는 다시 폐쇄되고 동시에 아직 폐쇄된 나머지 번호들의 부하 전류 스위치들은 개방되며, 계속해서 나머지 스위치 세그먼트들을 순차적으로 폐쇄함으로써, 배터리가 완전히 단절될 때까지, 보호 회로의 충전/방전 단자들 사이의 저저항(low-resistance) 경로가 항상 존재하여 과전압으로부터 후자를 보호할 수 있도록 한다.
그러므로, 이러한 저저항 경로는 초기에는 모든 폐쇄된 부하 전류 스위치들과 배터리를 경유해서, 나중에는 이미 폐쇄된 단락 스위치들과 부하 전류 스위치들의 다시 폐쇄된 제1을 경유해서 추적한다. 단절 과정은 수밀리초(최대 1초 이내) 이내에 완성되기 때문에, 배터리를 통해서 흐르는 초기 전류는 아직 위험한 과부하를 일으키지 않는다.
그러므로, 본 발명의 중심 사상은 이미 존재하는 평행으로 배치된 부하 전류 스위치들을 이용함으로써 저저항 전류 경로들을 경유해서 인식된 과전압을 감소시키는 데에 있다. 이것은 마지막 퓨즈가 파괴될 때 보호 회로가 배터리의 최종 단절될 때까지 기능하는 것을 보장한다. 그러므로, 시작점의 회로와 반대로, 과전압의경우에, 모든 부하 전류 스위치들이 초기에 폐쇄될 것이며, 퓨즈의 순차적 용해 동안 충분한 수의 부하 전류 스위치는 항상 폐쇄된 채로 유지됨으로써 과전압이 배터리를 경유해서 저저항 단락을 가지고, 또한 단락 회로 스위치 어레이의 이미 폐쇄된 스위치 세그먼트를 경유해서 계속되도록 할 것이다.
적절하게는, 스위치 세그먼트들의 제어 신호들을 발생시키는 제어 로직의 적어도 이들 회로 구성요소들은, 보조 전압원으로부터, 특히 충전된 버퍼 커패시터로부터 그들의 공급 전압을 받는다. 그렇게 함으로써, 보호 회로의 기능은, 발생된 저전압 단락 경로 때문에 외부 과전압이 붕괴될 때, 또는 반대로 보호 회로의 정상 기능을 위해 의도된 제어 로직의 다른 부분의 파괴를 가져올 만큼 높을 때에도 보호된다.
하나의 바람직한 실시예는, 반도체를 경유해서 배터리 전압으로 보조 전압원을 형성하는 버퍼 커패시터를 충전하는 것으로 이루어진다. 배터리 전압이 미리결정된 값 아래로 떨어지면, 또는 과전압 검출기가 과전압의 경우에 제어 신호를 발생할 때 반도체가 개방하도록 작동한다.
제 2의 바람직한 실시예에서, 보조 전압원은 제어 로직의 최대로 얻을 수 있는 조작 전압으로 전하 펌프를 경유해서 충전된 버퍼 커패시터를 포함한다.
적절하게는, 과전압 검출기는 전압으로서 충전/방전 단자들에서의 전압을 입력할 때를 수신하는 것이다. 이것은 기술의 상태에 따른 제안의 단점을 피함으로써, 외부 과전압이, 상응하는 배터리 충전 전류를 경유해서 배터리에서 과전압을 일으킬 때 외부 과전압이 인식된다.
과전압 검출기는 특히 과전압의 경우에 그의 제 2 안정 상태로 스위칭된 쌍안정의(bistable) 플립-플롭 회로를 포함함으로써, 간단히 인가된 과전압 조차도 저저항 단락 회로를 생성하는 제어 회로들의 순서를 시작시킬 수 있도록 한다.
바람직한 실시예에서, 과전압 검출기 다음에는 클럭 발생기와 디지털 개폐 회로가 따르며, 과전압 발생기는, 과전압이 발생하면, 클럭 발생기를 사용가능하게 하는 신호를 발생시킨다. 디지털 개폐 회로는 제어될 스위치의 번호에 상응하는 연속된 수개의 D-플립 플롭들을 포함한다. 그렇게 함으로써, 클럭 신호를 경유해서, D-플립 플롭들은 그들의 제 2 안정 상태로 순차적으로 플립된다. 그의 출력은, 한편으로는 단락 스위치 어레이의 스위치 세그먼트들의 제어 신호들과, 다른 한편으로는 로직 회로망 소자들을 통해 부하 전류 스위치들의 제어 신호들을 직렬로 전달한다. 그러한 기능을 만족시키는 로직 회로망 회로가 어떻게 실현되는가는 당업자들에게는 공지되어있다.
커패시터들의 경우를 제외하고, 모든 회로 구성요소들은 하나의 칩 위에 집적된다.
이제, 본 발명자들은 도 1 내지 도 3을 참조해서 더욱 상세하게 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1에 도시된 보호 회로는 완만한 경사의 전압에 대한 보호가 증가함에 따라 필터-커패시터(40)인 평행한 두개의 충전/방전 단자들(50, 60)과 리튬이온 셀(1) 사이의 집적 회로로서 위치되어있다. 보호 회로는 외부 결합들(Com, +Batt, Out, +VH)를 갖는다. 후자는 기준 전위(Com)를 갖는 버퍼 커패시터(2)를 경유해서 결합된다. 버퍼 커패시터(2)는 (다이오드로서 표시된) 반도체 스위치(4)를 경유해서 배터리 전압으로 정상적으로 충전된다. 이러한 공급 전압이 하강하면, 반도체 스위치(4)는 개방되고 버퍼 커패시터(2)는 선(5)을 경유해서, 집적 회로의 필수 구성요소들을 위한 시간 동안 전력을 공급한다. 전하 펌프 회로는 또한 반도체 스위치(4)의 위치에 제공될 수 있으며, 여기서 전하 펌프 회로는 집적 회로의 기술로 설명되듯이 의도된 최대 게이트 전압으로 버퍼 커패시터(2)를 충전시킨다.
전류 감지 저항기(Rsense)는 다수개의 평행하게 결합된 직렬 회로들을 포함하는 회로 배열로 직렬로 Out과 +Batt 사이에 놓고, 각각 부하 전류 스위치(101, 102, ... 10n) 및 집적된 가요성 링크(111, 112,... 11n)를 포함한다. 부하 전류 스위치(10x) 및 가요성 링크(11x) 사이의 각 결합 노드(node)는 그 자신의 단락 스위치(121, 122, ... 12n)를 경유해서 기준 전위(Com)에 결합된다. 여기부터는 단락 회로 어레이로서 이들 단락 스위치들의 전체 집단과 스위치 세그먼트들로서 각 스위치들에 대해 설명하고자 한다.
대쉬-점선 블록(6) 내에 형성된 단순화시켜 도시한 제어 로직은 차동 증폭기들(D1, D2)를 통해 일반적으로 공지된 수단들에 의해, 배터리 부족전압 신호(UV) 및 배터리 과전압 신호(OV)를 생성하며, 단 리튬 이온 셀(1)의 전압은 미리정한 허용차 범위를 벗어난다. 제어 로직은 또한, 최대 충전 전류 또는 최대 방전 전류에각각 도달할 때, 차동 증폭기(D3, D4)에 의해서, (Rsense)를 가로지르는 전압 강하 로부터, 각각 출력 신호들(OCD, OCC)을 발생시킨다. 차동 증폭기(D1 내지 D4)의 출력 신호들(UV, OV, OCD, OCC)은, 상기 언급된 예들의 각각에서, 디지털 개폐 회로(7)에 오류 신호(F1)를 공급하는 OR-게이트(OD)에 결합되며, 이들은 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다.
단자에서의 전위(Out)는, 과전압의 경우에 오류 신호(F2)를 발생하고 디지털 개폐 회로(7)에 공급되는 과전압 검출기(OVD)의 입력에서도 존재하며, D3 및 D4의 대응하는 입력에도 존재한다.
과전압 검출기(OVD)의 실시예는 도 2에 도시되어 있다. 외부 결합들의 부호들은 도 1의 것들과 대응된다. 제 2 트리거 소자(23)와 제 2 저항기(24) 뿐만아니라 제 1 트리거 소자(21) 및 저항기(22)를 포함하는 직렬 회로는, Out와 Com 사이에 놓인다. 트리거 소자들(21, 23)는 제너(zener) 다이오드와 역전류 다이오드, 및 유선 연속 다이오드의 직렬 결합로서 기호로만 도시되어있다. 양의 방향과 음의 방향에서 미리정한 한계전압을 초과하면, 대응하는 트리거 소자는 전도성이 되고, 각각 MOS 트랜지스터(T1 또는 T2)가 따르고, 차례로 각각 다음의 슈미트-트리거들(ST1, ST2)를 O 또는 L로 설정한다. 슈미트 트리거들의 출력들은 NAND-게이트(25)의 입력들과 함께 인버터(I)를 경유해서 결합되며, 그의 출력은 차례로 D 플립-플롭(26)의 클럭 입력과 결합된다. 그의 D-출력은 보통 1 또는 H이다. 그러므로, 클럭 입력에서 임펄스가 OR-게이트(25)로부터 도착할 때, 플립-플롭(26)의 출력은 "H"로 간다. 그러므로, 과전압 검출기는 쌍안정 플립-플롭과 같이 행동한다. 출력 레벨 "1" 또는 "H"는 동일한 이름의 단자에서 오류 신호(F2)를 나타낸다.
도 3은 도 1의 디지털 개폐 회로(7)의 실시예이며, 여기서 오류 신호들(F1, F2)로부터, 도 1의 단락 스위치 어레이의 스위치 세그먼트들(121내지 12n)을 위한 순차적 제어 신호들(F3)[1:n], 도 1의 부하 전류 스위치들(101내지 10n)을 위한 제어 신호들(F4)[1:n]을 생성한다. 후자는 PMOS 기술에서 실현된 이 예에 있으며, 따라서 그들의 제어 신호가 레벨 "1"에 있을때 개방되고, 그들의 제어 신호는 레벨 "0"에 있을 때 전도성 상태로 폐쇄된다.
오류 신호(F1)가 공급되는 결합(F1)은 AND 게이트[20(1) 내지 20(m)]의 제 1 입력에 결합된다. OVD가 과전압을 검출하지 않는 한, 따라서 오류 신호(F2)가 "0"에 있을 때, 그의 제 2 입력들은 부정된 오류 신호(F2) 즉, 레벨 "1"을 수신한다. AND 게이트(20)[1:m]는 OR 게이트(21)[1:m]의 제 1 입력들에 결합된다. 그의 출력은 도 1의 부하 전류 스위치들(101내지 10n)을 위한 제어 신호들(F4)[1:n]을 공급함으로써, OR 게이트(21)(m)는 부하 전류 스위치들(10)[m:n]을 위한 공통 제어 신호를 공급한다. 오류 신호(F1)가 "1"에 결합되면, 대응하는 모든 제어 신호들(F4)[1:n]은 동시에 "1"로 결합된다. 즉. 모든 부하 전류 스위치들(101내지 10n)은 동시에 개방된다. 이것은 예컨대 도 1의 제어 로직(6)이 신호들(UV, OV, OCD또는 OCC) 중의 하나를 발생할 때의 경우이다.
디지털 개폐 회로(7)는 또한, 단자(F2)를 경유해서 공급되는, 레벨 "1"을 갖는 오류 신호(F2)를 그의 입력(En)에서 인가될 때 시작하는 클럭 발생기(CLK)를 포함한다. 클럭 발생기(CLK)는 많은 연속 D 플립-플롭들(DFF)(1:n)의 클럭 입력을 향하며, 여기서 D 플립-플롭들의 수는 도 1의 제어될 부하 전류 스위치들(10) 및 단락 스위치 세그먼트(12)의 수에 대응된다. 단자(F2)는 또한, 이들 플립-플롭들의 모든 입력들(XR)에 평행하게 결합된다. 제 1 플립-플롭(DFF)(1)의 입력(D)은 영구적으로 "1"로 묶인다. 그에 속하는 출력(Q)은 (DFF)(2)의 입력(D)에 결합되며, 그의 출력(Q)은 다음의 DFF의 입력(D)에 결합된다. 레벨 "1"을 갖는 오류 신호(F2)가 존재하면, 그 결과로서, DFF들[1:n]의 출력들은 클럭 신호(CLK)에 의해 순차로 클럭된 "1"로 스위치되며, 따라서 단락 스위치 어레이의 대응하는 스위치 세그먼트들(12)[1:n]을 위해 제어 신호들(F3)[1:n]의 순서를 공급함으로써 순차적으로 폐쇄된다.
D 플립-플롭들(DFF)[1:(m-1)]과 연합된 것은 AND 게이트들(22)[1:(m-1)]이다. 이러한 AND 게이트들은 각각 세개의 입력을 갖는다. 모든 제 1 입력은 단자(F2)에 결합된다. 각 AND 게이트의 제 2 입력은 동일한 서수의 D 플립-플롭들의 출력(Q)에 결합된다. 제 3 입력들은 공통 인버터(23)를 경유해서 DFF(m)에 결합된다. 모든 AND 게이트들[1:(m-1)]의 출력은 OR 게이트들[1:(m-1)]의 제 2 입력들에 결합된다. 그러나, OR 게이트(21)(m)의 제 2 입력은 DFF(m)의 출력(Q)에 결합되며, 거기에 인버터(23)도 결합된다.
이 회로의 작용은 다음과 같다. 오류 신호(F1)가 나타나면, 즉 레벨 "1"이 단자(F1)에 존재하면, 이미 언급한 바와 같이 모든 제어 신호들(F4)[1:n]은 레벨 "1"을 발생함으로써, 부하 전류 스위치(101내지 10n)가 개방되도록 한다. 과전압 검출기(OVD)가 레벨 "1"을 가지고 오류 신호(F2)를 발생하면, 모든 제어 신호들(F4)[1:n]이 동시에 레벨 "0"을 취하도록 모든 AND 게이트(20)[1:m]는 차단됨으로써, 모든 부하 전류 스위치들(101내지 10n)은 동시에 폐쇄된다. 따라서, 충전/방전 단자들(50, 60)은 배터리(1)를 경유해서 저저항 단락된다. 외부 전압원의 낮은 내부 저항과 높은 과전압이 있을 때에만 모든 퓨즈들(111내지 11n)은 이미 용해됨으로써 배터리(1)를 완전히 단절시킨다. 그렇지 않으면, 상기 언급한 바와 같이, 오류 신호(F2)는 클럭 발생기(CLK)를 시작시킴으로써, D 플립-플롭들(DFF) [1:n]의 출력(Q)은 제어 신호들(F3)[1:n]을 연속적으로 생성할 수 있도록 한다. 동일한 클럭 주기에서, 각 AND 게이트[22(1) 내지 22(m-1)]을 위한 로직 AND 조건이 만족되어, 제어 신호들(F4)[1:(m-1)]은 "0" 에서 "1"로 스위치된다. 그렇게 함으로써 대응하는 부하 전류 스위치들은 시간 내에 동일한 점에서 개방되고, 동일한 서수의 스위치 세그먼트들은 폐쇄된다. 따라서, 퓨즈들(111내지 11m-1)는 연속적으로 용해된다.
다음 클럭 주기에서, D 플립-플롭 DFF(m)의 출력(Q)이 "1"에 스위치되면, 모든 AND 게이트 (22)[1:(m-1)]는 인버터(23)에 의해 차단될 것이다. 따라서, 모든 제어 신호들(F4)[1:(m-1)]은 레벨 "0"으로 움직임으로써, 연속적으로 개방된 부하전류 스위치들(101내지 10m-1)은 모두 동시에 폐쇄되고, 모든 나머지 부하 전류 스위치들(10m내지 10n)은 OR 게이트[21(m)]를 통해서 제어 신호 "1"를 동시에 수신하고, 그래서 그들이 개방된다. 그래서, 배터리를 먼저 경유하고, 이미 폐쇄되고 이 상태에서 남아있는 모든 스위치 세그먼트들 및 이미 폐쇄된 부하 전류 스위치들을 경유해서, 마지막 퓨즈(11n)가 저저항 단락 경로로 용해될 때까지 항상 존재하게 된다.
그의 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명을 특히 보여주고 설명하였지만, 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 형식이나 상세한 설명의 다양한 변화를 시킬 수 있다는 것은 당업자들에게 자명할 것이다.
본 발명은 재충전 가능한 배터리용 충전/방전 보호 회로의 가요성 링크들이 용해되어 집적 회로 상의 작은 영역의 사용을 가능하게 한다.

Claims (18)

  1. 배터리용 충전/방전 보호 회로에 있어서,
    제 1 단자, 제 2 단자 및 제 3 단자를 갖는 보호 회로를 갖는 보호 회로로서, 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자는 적어도 하나의 재충전가능한 셀의 배터리 단자들에 결합되고, 상기 제 2 단자 및 상기 제 3 단자는 외부 장치의 충전/방전 단자들에 결합되고, 상기 보호 회로는 상기 외부 장치로부터의 과전압으로부터 상기 배터리를 보호하는, 상기 보호 회로를 포함하고, 상기 보호 회로는,
    가요성 링크 및 부하 전류 스위치를 포함하는 제 1 직렬 회로로서, 상기 제 1 직렬 회로는 제 1 단자와 제 3 단자 사이에 결합되고, 상기 부하 전류 스위치는 제어 로직에 의해 제어되며, 복수의 n개의 상기 제 1 직렬 회로들은 병렬로 결합되므로, n개의 상기 가요성 링크들 및 n개의 상기 부하 전류 스위치들이 존재하는, 상기 제 1 직렬 회로와;
    상기 가요성 링크 및 스위치 세그먼트를 포함하는 제 2 직렬 회로로서, 상기 제 2 직렬 회로는 스위치 세그먼트 측의 제 2 단자에 결합되고, 상기 스위치 세그먼트는 상기 제어 로직에 의해 제어되며, 복수의 n개의 상기 제 2 직렬 회로들은 병렬로 결합되므로, n개의 스위치 세그먼트들이 존재하고, 상기 복수의 n개의 그러한 스위치 세그먼트들은 단락-스위치 어레이(short-switch array)로 칭해지는, 상기 제 2 직렬 회로와;
    상기 제 2 단자와 상기 제 3 단자 사이에 결합된 상기 제어 로직으로서, 상기 제어 로직은 제 1 단자 및 제 2 단자들에서는, 부족전압(under-voltage)과 과전압(ober-voltage)의 상태들을 검출하고, 상기 제 2 단자 및 상기 제 3 단자들에서는, 과전류, 부족전류, 및 과전압의 상태를 검출하고, 상기 제어 로직은 상기 상태들에 응답하여 제 1 및 제 2 제어 신호들을 생성하므로, 상기 제 1 제어 신호는 상기 단락-스위치 어레이의 스위치 세그먼트들 각각의 개폐(opening and closing)를 제어하고, 상기 제 2 제어 신호는 상기 부하 전류 스위치들의 각각의 개폐를 제어하며, 상기 제 2 제어 신호는 모든 n개의 부하 전류 스위치들이 동시에 개방하도록 하고, 이에 의해, 상기 제 2 및 상기 제 3 단자들에서 과전압을 검출할 시, 상기 제 1 및 상기 제 2 신호는 모든 n개의 상기 부하 전류 스위치들이 동시에 폐쇄되고 이어서 단락-스위치 어레이를 순차적으로 개방하도록 하고, 이에 의해, 모든 n개의 가요성 링크들이 순차적으로 용해되고, 그 모든 n개를 보다 먼저 폐쇄시킨 후에 상기 부하 전류 스위치들의 제 1 넘버를 즉시 그리고 순차적으로 개방하고, 상기 부하 전류 스위치의 상기 제 1 넘버의 마지막 개방에 이어서 상기 부하 전류 스위치들의 상기 제 1 넘버를 동시에 폐쇄하도록 하고, 이는, 상기 부하 전류 스위치들의 제 2 잔여 넘버의 동시적인 개방에 선행하는, 제어 로직을 더 포함하는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단락-회로 스위치 어레이를 위해 상기 제 1 제어 신호를 생성하는 상기 제어 로직의 적어도 이들 회로 구성요소들은 보조 전압원으로부터 그들의 공급 전압을 수신하는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 전압원은 반도체 회로를 경유하여 배터리 전압에 충전되고, 상기 반도체 회로는 상기 배터리 전압이 미리 정해진 값 이하로 떨어질 때 비-전도(non-conductive) 상태로 스위칭되는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반도체 회로는 상기 제 2 단자 및 상기 제 3 단자에서의 상기 과전압이 검출될 때 비-전도 상태로 스위칭되는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 전압원은 충전 펌프(charge pump)를 경유하여 상기 제어 로직에 대해 최대 허용가능 동작 전압으로 충전되는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 전압원은 버퍼 커패시터인, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  7. 배터리용 충전/방전 보호 회로에 있어서,
    제 1 단자, 제 2 단자 및 제 3 단자를 갖는 보호 회로로서, 상기 제 1 단자및 상기 제 2 단자는 적어도 하나의 재충전 셀의 배터리 단자들에 결합되고, 상기 제 2 단자 및 상기 제 3 단자는 외부 단자의 상기 충전/방전 단자들에 결합되고, 상기 보호회로는 상기 외부 장치로부터의 과전압으로부터 상기 배터리를 보호하는, 상기 보호 회로를 포함하고, 상기 보호 회로는,
    가요성 링크 및 부하 전류 스위치를 포함하는 제 1 직렬 회로로서, 상기 제 1 직렬 회로는 상기 제 1 단자 및 상기 제 3 단자 사이에 결합되고, 상기 부하 전류 스위치는 제어 로직에 의해 제어되며, 복수의 n개의 상기 제 1 직렬 회로들은 병렬로 결합되므로, n개의 상기 가요성 링크들 및 n개의 부하 전류 스위치들이 존재하는, 상기 제 1 직렬 회로와;
    상기 가요성 링크 및 스위치 세그먼트를 포함하는 제 2 직렬 회로로서, 상기 제 2 직렬 회로는 스위치 세그먼트 측의 상기 제 2 단자에 결합되고, 상기 스위치 세그먼트는 상기 제어 로직에 의해 제어되며, 복수의 n개의 제 2 직렬 회로들은 병렬로 결합되므로, 상기 복수의 n개의 스위치 세그먼트들은 단락-회로 스위치 어레이로서 정의되는, 상기 제 2 직렬 회로와;
    상기 제 2 단자와 상기 제 3 단자 사이에 결합된 제어 로직으로서, 상기 제어 로직은 과전압 검출기 및 디지털 스위칭 회로를 더 포함하며, 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자들에서는 부족전압과 과전압의 상태들을 검출하고, 상기 제 2 단자 및 상기 제 3 단자들에서는 과전류와 부족전류를 검출하는 경우, 상기 제어 로직은 제 1 오류 신호를 생성하며, 상기 제 2 단자 및 상기 제 3 단자들에서의 과전압의 상태를 검출하는 경우, 상기 디지털 스위칭 회로는 과전압 검출기로부터의 입력으로 제 2 오류 신호를 생성하며, 상기 제 1 및 제 2 오류 신호는 상기 디지털 스위칭 회로에 대한 입력들이고, 상기 디지털 스위칭 회로는 제 1 및 제 2 제어 신호를 생성하므로, 상기 제 1 제어 신호는 상기 단락-스위치 어레이의 상기 스위치 세그먼트들 각각의 개폐를 제어하며, 상기 제 2 제어 신호는 상기 부하 전류 스위치들의 각각의 개폐를 제어하므로, 단지 상기 제 1 오류 신호만이 활성화될 때, 모든 상기 부하 전류 스위치들이 동시에 개방하도록 하고, 그에 의해 상기 외부 장치로부터 상기 배터리를 분리시키며, 단지 상기 제 2 오류 신호만이 활성화될 때, 모든 n개의 상기 부하 전류 스위치들이 동시에 폐쇄하고 이어서 상기 단락-회로 스위치 어레이를 순차적으로 개방하도록 하고, 그에 의해 모든 n개의 가요성 링크들을 순차적으로 용해하고, 그 모든 n개를 보다 먼저 폐쇄시킨 후에 상기 부하 전류 스위치들의 제 1 넘버를 즉시 그리고 순차적으로 개방하고, 상기 부하 전류 스위치의 상기 제 1 넘버의 마지막 개방에 이어서 상기 부하 전류 스위치들의 상기 제 1 넘버를 동시에 폐쇄하도록 하고, 이는, 상기 부하 전류 스위치들의 제 2 잔여 넘버의 동시적인 개방에 선행하는, 제어 로직을 더 포함하는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 단락-회로 스위치 어레이를 위해 상기 제 1 제어 신호를 생성하는 상기 제어 로직의 적어도 이들 회로 구성요소들은 보조 전압원으로부터 그들의 공급 전압을 수신하는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보조 전압원은 반도체 회로를 경유하여 배터리 전압에 충전되고, 상기 반도체 회로는 상기 배터리 전압이 미리 정해진 값 이하로 떨어질 때 비-전도 상태로 스위칭되는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 반도체 회로는 상기 제 2 단자 및 상기 제 3 단자에서의 상기 과전압이 검출될 때, 비-전도 상태로 스위칭되는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 보조 전압원은 충전 펌프를 경유하여 상기 제어 로직에 대해 최대 허용가능 동작 전압으로 충전되는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 보조 전압원은 버퍼 커패시터인, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 과전압 검출기는 과전압의 경우에 제 2 안정 상태로 스위칭하는 쌍안정 플립-플롭 회로(bistable flip-flop circuit)를 포함하는, 배터링용 충전/방전 보호 회로.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털 스위칭 회로는 제어될 상기 수(n)의 상기 부하 전류 스위치들 및 스위치 세그먼트들과 수적으로 동일한, 복수의 연속하는 쌍안정 플립-플롭 회로들을 포함하는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털 스위칭 회로는 클럭 발생기(clock generator)를 포함하며, 상기 클럭 발생기는 상기 제 2 오류 신호에 의해 인에이블되는(enabled), 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 쌍안정 플립-플롭 회로들은 상기 클럭 발생기에 의해 비롯된 클럭 신호를 경유하여 그들의 제 2 안정 상태로 순차적으로 스위칭되는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 쌍안정 플립-플롭 회로들의 출력들은 상기 제 1 및 제 2 제어 신호를 전달하는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
  18. 제 7 항에 있어서,
    커패시터들을 제외하고, 모든 회로 구성요소들은 하나의 칩 상에 집적되는, 배터리용 충전/방전 보호 회로.
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