KR20040027466A - 충방전 제어 회로 및 충전식 전원 장치 - Google Patents

충방전 제어 회로 및 충전식 전원 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 테스트 기능도 갖는 충방전 제어 단자를 포함하고, 통상 응용 상태, 충방전 금지 상태, 및 테스트 상태 간의 전환을 수행할 수 있는 충방전 제어 회로 및 충전식 전원 장치를 제공한다. 충방전 제어 단자와 테스트 퓨즈를 사용하여, 이 충방전 제어 단자에 입력된 전압의 레벨 "L", "H", 또는 "M" 중의 어느 하나가 선택되어, 통상 응용 상태, 충방전 금지 상태, 또는 테스트 상태로 전환하게 한다. 상기 테스트 상태에서, 테스트 퓨즈가 절단되는지 아닌지에 따라 테스트 지연 시간을 단축시키는 2개의 모드가 실현된다.

Description

충방전 제어 회로 및 충전식 전원 장치{CHARGING AND DISCHARGING CONTROL CIRCUIT AND CHARGING TYPE POWER SUPPLY UNIT}
본 발명은 일반적으로 충방전 제어용 단자를 갖는 충방전 제어 회로 및 충전식 전원 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 충방전 제어 단자가 테스트 기능도 갖게 되어 단일의 외부 단자가 충방전 제어 기능과 테스트 기능을 모두 갖는 충방전 제어 회로 및 충전식 전원 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 충방전 제어 기능과 테스트 기능을 모두 갖는 2차전지 보호 회로, 및 이 2차전지 보호 회로를 내장하는 충전식 전원 장치의 테스트 시간을 단축하는 대량 생산 기술에 관한 것이다.
휴대 전화와 PHS로 대표되는 휴대 기기의 보급에 크게 기여한 리튬 이온 2차전지의 특징은 소형이고, 경량이며, 대용량이다. 이들 특징에 의해 휴대 기기의 장시간 구동과 경량화의 실현이 가능하다. 그러나, 2차전지는, 반복적으로 충방전되기 때문에, 과충전 상태 또는 과방전 상태가 될 확률이 높다. 2차전지가 과충전 상태가 되면, 전지 온도가 상승하여 전해액의 분해에 의한 가스의 발생에 기인하여 2차전지의 내부압력이 상승되고 금속 Li가 석출된다. 따라서, 전지가 발화 또는 폭발할 위험성이 있다. 역으로, 2차전지가 과방전 상태가 되면, 전해액이 분해되어 전지의 특성을 저하시킨다. 이러한 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 보호 회로가 전지 팩에 내장된다.
2차전지와 휴대 기기의 본체간의 충방전 경로에 충방전 제어 스위치 회로를 제공하며, 소정 전압 이상의 레벨로의 2차전지를 충전, 소정 전압 이하의 레벨로의 2차전지의 방전, 및 과잉 전류 형태로의 2차전지의 방전을 충방전 제어 회로에 의해 검출하며, 충방전 제어 스위치를 OFF시켜 2차전지가, 과충전 상태, 과방전 상태, 및 과전류 상태 중의 어느 하나로 되는 것을 방지하는 것은 보호 회로의 기본 기술이 된다.
전지 팩이 휴대 기기의 본체로부터 분리되는 경우 및 휴대 기기의 본체에 충방전 금지 제어가 필요하게 되는 경우에 대처하기 위해서, 많은 2차전지 보호 회로에 충방전 제어 단자가 제공된다.
리튬 이온 2차전지는 큰 내부 임피던스를 갖기 때문에, 충전 전류와 방전 전류에 기인하여 피상의 전지 전압이 변화된다. 충전 전류가 흐르고 있는 동안은, 피상의 전지 전압이 높다. 한편, 방전 전류가 흐르고 있는 동안은, 피상의 전지 전압이 낮다. 전지를 효율적으로 사용하기 위해서, 과충전의 검출과 과방전의 검출에 각각 지연 시간을 제공할 필요가 있다. 또한, 노이즈에 기인하는 오해제(false release)를 방지하기 위해서, 해제 지연 시간을 제공할 필요가 있다. 예를 들면, JP 2001-283932 A(1 내지 6 페이지 및 도 1)에는, 내부 지연 회로에 의해 전술한 지연 시간을 제공하여 과충전과 과방전의 테스트 시간을 단축하는 것이 개시되어 있다. 이 내부 지연 회로는 모두 지연 시간을 제공하기 때문에, 지연 시간을 결정하기 위한 외부 캐패시터는 필요하지 않고, 그 결과, 보호 회로에 요구되는 외부 구성요소 또는 부품의 수를 적게 할 수 있다.
그러나, 내장식 지연 회로를 사용하는 충방전 제어 회로에서는, 외부로부터 지연 시간이 용이하게 변화될 수 없다. 따라서, 충방전 제어 회로의 특성을 평가하는 데에는 지연 시간에 기인하여 많은 시간이 걸린다. 과전류의 검출과 과방전의 검출 지연 시간은, 일반적으로 대략 수 msec 내지 대략 수백 msec의 범위에 있으므로, 테스트 시간에는 큰 영향을 발휘하지 않는다. 그러나, 과충전의 검출 지연 시간은, 통상 대략 수 초로 설정되므로, 테스트를 수행하는 데에는 많은 시간이걸린다. 따라서, 내장식 지연 회로를 사용하는 충방전 제어 회로에서는 지연 시간을 단축하는데 적합한 테스트 모드를 제공할 필요가 있다.
JP 2001-283932 A(1 내지 6 페이지 및 도 1)에서는, 충전기 접속 단자에 소정 전압 이상의 전압이 인가될 때 내부 제어 회로의 지연 시간이 단축되는 테스트 모드에 들어가는 충방전 제어 회로 및 충전식 전원 장치가 개시되어 있다. 도 3은 JP 2001-283932 A에서 설명된 발명의 실시예를 도시하고 있다. 2차전지가 과충전 상태가 되면, 과충전 검출 비교기(113)로부터의 출력 신호는 하이 레벨이 되고, 내부 제어 회로(120)는 내부 지연 회로(121)에 제어 신호를 출력한다. 출력 전압이 입력 신호로서 규정된 지연 시간(t1) 경과 후, 내부 지연 회로(121)는 스위치 회로(102)를 제어하기 위한 신호를 출력한다.
또한, 과전류 검출 단자의 전압이 규정 전압(V1) 이상의 레벨로 상승하면, 전압 검출 비교기(115)로부터의 출력 신호가 하이 레벨이 된다. 전압 검출 비교기(115)로부터의 출력 신호가 하이 레벨이 되면, 내부 제어 회로(120)는, 이 내부 제어 회로(120)가 내부 지연 회로(121)의 지연 시간을 단축시키는 제어 신호를 출력할 준비가 된 상태가 되어, 이 상태를 유지한다. 2차전지가 과충전 상태가 되면, 과충전 검출 비교기(113)로부터의 출력 신호는 하이 레벨이 되고 그 다음에 내부 제어 회로(120)는 내부 지연 회로(121)에 제어 신호를 출력한다. 출력 전압이 입력 신호로서 규정된 지연 시간(t2)의 경과 후, 내부 지연 회로(121)는 스위치 회로(102)를 제어하기 위한 신호를 출력한다. 그 결과, 일단 과전류 검출 단자의 전압이 규정 전압 이상이 되면, 지연 시간은 단축된대로 있다. 이후, 과충전 지연시간이 단축된대로 있는 상태에서 과충전 검출 전압이 측정될 수 있다.
한편, 과전류 검출 단자의 전압이 규정 전압(V2) 이하의 레벨로 하강하면, 전압 검출 비교기(114)의 출력 신호는 하이 레벨이 된다. 전압 검출 비교기(114)의 출력 신호가 하이 레벨이 되면, 내부 제어 회로(120)는, 이 회로가 내부 지연 회로(121)에 의해 제공된 지연 시간을 단축시키는 제어 신호를 출력하는 상태를 해제시킴으로써, 전류 지연 시간을 통상의 지연 시간(t1)으로 복귀시킨다. 그 결과, 일단 과전류 검출 단자의 전압이 규정 전압(V2) 이하의 레벨이 되면, 테스트 모드가 해제되어 통상의 상태를 제공한다.
JP 2001-283932 A에 개시되어 있는 발명에서는, 과전류 검출 단자를 이용함으로써 내부 지연 시간을 단축하는 것은 비용 삭감에 효과적이다. 그러나, 이 시스템은, 테스트에 사용되는 독립한 외부 단자(이후, "테스트 단자" 라고 함)가 제공되어 테스트에 사용되는 지연 시간(이후 "테스트 지연 시간" 이라고 함)을 제어하는 시스템보다 불편하다. 특히, 이 시스템은 고객의 위치에서 수행되는 2차전지팩의 테스트에 사용될 때 훨씬 더 불편하다. 또한, 과전류 검출 전압을 다수의 레벨로 분리하여 제어하는 데에 필요하게 되는 경우에, 전술한 기술에 의해, 회로 구성이 복잡하게 되어, 이러한 경우에 대처할 수 없는 문제가 있다.
그러나, 충방전 제어 단자를 내장하고 있는 2차전지 보호 회로에 테스트용 단자가 독립하여 더 제공되면, 제어용 핀의 수는 증가되고 따라서 비용이 증가한다.
또한, 공장에서 과충전과 과방전 검출 및 해제의 설정 전압으로트리밍(trimming)하기 위한 초기 측정을 수행할 때 과충전 검출 전압이 정확히 측정되어야 하는 경우, 입력 전압이 계단 모양일 때마다, 수 초 이상의 대기 시간이 필요하다. 따라서, 25 단계로 검출 전압이 측정될 수 있더라도, 대기 시간이 5초라고 가정하면, 과충전 검출 전압의 측정에 필요한 시간은 125초가 된다. 지연 시간이 그 시간의 1/50으로 단축되는 테스트 모드를 시스템이 갖더라고, 한 칩의 측정에 2.5초가 걸린다. 따라서, 이것은 제어 회로를 대량 생산하는데 너무 많은 시간이 걸리므로 테스트 비용의 관점에서 심각한 문제가 된다.
즉, 공장에서 행해지는 지연 회로 내장 방식의 2차전지 충방전 제어 회로의 초기 측정에는 검출 지연 시간을 더 단축시킬 필요가 있다. 또한, 2차 측정과 고객의 위치에서 행해지는 평가에는 통상 사용시의 지연 시간과 지연 시간을 단축하는데 적합한 테스트 모드가 모두 필요하다. 이와 같은 제어 기능을 적은 수의 외부 단자에 의해 실현하는 것을 도전하고 있다.
본 발명은 충방전 제어용 단자가 테스트 기능도 갖게 되어 단일의 핀이 충방전 제어 기능과 테스트 기능을 모두 가짐으로써 비용을 삭감하는 것을 목표로 하고 있다. 따라서, 본 발명의 목적은, 전술한 충방전 제어 단자의 테스트 기능을 이용하여 충방전 제어 회로의 검출 지연 시간을 제어하는 것과 다수의 테스트 시간 단축 모드를 제공하여 비용 삭감을 달성하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 다음과 같은 구성을 갖고 있다.
본 발명의 제1 특징에 의하면, 외부 전원 단자와 직렬로 접속된 스위치 회로와 2차전지; 및 이 스위치 회로를 제어하기 위해서 이 2차전지와 병렬로 접속된 충방전 제어 회로를 포함하는 충전식 전원 공급 장치에 있어서, 이 충방전 제어 회로는 충방전 제어 단자를 구비하고 있고, 상기 제어 회로는, 이 제어 단자에 입력된 전압 레벨에 따라, 상기 2차전지의 전압과 전류 중의 어느 하나 또는 모두를 감시하여 상기 스위치 회로를 제어함으로써 상기 2차전지의 충방전이 제어되는 통상 응용 상태(이후, 통상 상태라고 함), 상기 2차전지의 충방전이 강제적으로 금지되는 충방전 금지 상태(이후, 충방전 금지 상태라고 함), 및 상기 제어 회로의 특성이 평가되는 테스트 상태(이후, 테스트 상태라고 함) 중의 어느 하나로 전환하는 유닛을 가지고 있다.
또한, 상기 충방전 제어 회로는, 발진기와 카운터를 포함하는 내장식 지연 회로를 구비하고 있으며, 상기 충방전 제어 단자에 입력된 전압이 어느 레벨일 때 통상 상태가 된다. 이 상태에서 충방전 제어 회로는, 2차전지의 과충전, 과방전, 또는 과전류를 검출한 후, 상기 내장식 지연 회로에 의해 발생된 지연 시간 경과 후에 상기 스위치 회로를 OFF시킨다.
또한, 상기 충방전 제어 회로는 상기 충방전 제어 단자에 입력된 전압이 어느 레벨일 때 충방전 금지 상태가 된다. 이 상태에서, 상기 충방전 제어 회로는 상기 스위치 회로를 OFF시킴으로써 상기 2차전지의 충방전을 강제로 금지시킨다.
또한, 상기 충방전 제어 회로는 상기 충방전 제어 단자에 입력된 전압이 어느 레벨일 때 테스트 상태가 된다. 이 테스트 상태에서, 충방전 제어 회로는 상기 내장식 지연 회로를 구성하는 발진기의 발진 주파수를 가속시키는 가속 유닛을 갖는다.
또한, 상기 충방전 제어 회로는 테스트에 사용되는 퓨즈(이하, "테스트 퓨즈" 라고 함)를 구비하고 있다. 이 충방전 제어 회로는 상기 충방전 제어 단자에 입력된 전압이 어느 레벨이 될 때 테스트 상태가 된다. 이 테스트 상태에서, 충방전 제어 회로는, 검출 지연 시간의 모드를, 상기 충방전 제어 회로의 일부의 지연이 상기 내장식 지연 회로의 카운터를 통해 수행되지 않는 지연 시간 모드(이하, 지연 시간 모드 1이라고 함)와 상기 충방전 제어 회로의 모든 지연이 상기 내장식 지연 회로의 카운터를 통해 수행되는 지연 시간 모드(이하, 지연 시간 모드 2라고 함) 중 어느 하나로 전환하는 유닛을 갖는다.
공장에서 과충전, 과방전 검출 및 해제의 설정 전압을 트리밍하기 위한 초기 측정을 수행할 때에, 상기 충방전 제어 단자에 어느 레벨의 전압이 입력됨으로써 상기 충방전 제어 회로는 테스트 상태가 되어 테스트 퓨즈가 절단되지 않는다. 그 결과, 지연 시간의 검출 모드는 지연 시간 모드 1이 된다. 이 상태에서, 상기 내장식 지연 회로를 구성하는 발진기의 발진 주파수가 증가되고, 과충전의 검출과 과방전의 검출 지연이 카운터를 통해 수행되지 않아, 회로의 주기는 직접 발진기의 발진 주기가 된다. 과충전과 과방전 검출 전압을 정확히 측정하기 위해서, 입력 전압이 계단 모양이더라도, 대기 시간이 상당히 단축되기 때문에, 테스트 시간은 크게 단축된다. 지연 시간 모드 1에서, 다른 지연(과전류 검출의 지연과 모든 해제 지연)이 카운터를 통해 수행되지만, 이들 지연 모두는 발진기의 발진 주파수의 가속에 기인하여 단축되게 된다.
2차 테스트와 고객의 위치에서의 평가가 수행되는 경우, 상기 충방전 제어 단자에 어느 레벨의 전압이 인가되어 상기 충방전 제어 회로는 테스트 상태가 되어 상기 테스트 퓨즈를 절단한다. 그 결과, 검출 지연 시간의 모드는 지연 시간 모드 2가 된다. 이 상태에서, 상기 내장식 지연 회로를 구성하는 발진기의 발진 주파수가 증가된다. 과충전과 과방전 지연 시간을 포함하는 지연 모두가 카운터를 통해 수행되지만, 이들 지연 모두는 발진기의 발진 주파수의 가속에 기인하여 단축된다. 지연 시간 모드 2에서, 과충전, 과방전, 및 과전류 검출 전압값을 측정하기 위해서 필요한 테스트 시간이 단축될 수 있을 뿐만 아니라, 각 지연 시간의 평가도 가능하다.
한편, 상기 충방전 제어 단자에 어느 레벨의 전압을 입력하는 것은 충방전 제어 회로의 동작 상태를 통상 상태가 되게 한다. 그 결과, 상기 내장식 지연 회로를 구성하는 발진기의 발진 주파수는 통상 발진 주파수가 된다. 이 상태에서, 과충전과 과방전 검출 지연 시간을 포함하여 모든 검출 지연과 해제 지연이 카운터를 통해 수행되고 이들 지연과 함께 신호가 제어 회로에 보내져서, 지연 시간은 통상 응용시의 지연 시간이 된다.
도 1은 본 발명의 실시예를 도시하는, 일부가 블록도인 회로도,
도 2는 신호(CTLm 및 CTLh)와 단자(CTL)에 인가되는 전압간의 관계를 도시하는 그래프,
도 3은 종래의 충방전 제어 회로의 예를 도시하는, 일부가 블록도인 회로도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
101 : 과충전, 과방전, 및 과전류 검출 회로
102 : 발진 회로
103 : 카운터
104 : 충방전 제어부
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 상세히 설명된다. 도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한, 일부가 블록도인 회로도이다. 이 도면에서, 참조부호 101은 과충전, 과방전, 및 과전류 검출 회로를 나타내고 있다. 참조부호 102는 클록 주기(Tclk)를 갖는 발진 회로를 나타내고 있다. 참조부호 103은 카운터를 나타내고 있다. 또한, 참조부호 104는 충방전 제어부를 나타내고 있다. 이 제어부(104)에 의해, 과충전, 과방전, 및 과전류 검출 회로(101)로부터 획득된 전지 상태 및 충방전 전류 등의 정보에 기초하여, 충전 제어용 출력 단자(COP) 및 방전 제어용 출력 단자(DOP)를 통하여, 2차전지와 휴대 기기의 본체 사이의 충방전 경로에 배치된 충방전 제어 스위치를 ON/OFF시킴으로써 2차전지를 보호하는 기능이 실현되고 있다.
또한, 이 도면에서, 참조부호 105는 과충전과 과방전 제어용 단자(CTL)에 인가되는 입력 전압을 검출하는 회로를 나타내고 있다. 단자(CTL)에 입력된 전압의 레벨 "H", "L" 또는 "M"이 검출 회로(105)에 의해 검출되어, 단자(CTL)에 입력된 전압의 레벨을 나타내는 신호(CTLh 및 CTLm)를 충방전 제어 회로와 지연 회로에 각각 보낸다. 도 2는 신호(CTLh 및 CTLm)와 단자(CTL)에 입력되는 전압간의 관계를 도시하고 있다. 단자(CTL)에 입력된 전압이 (Vss + Vw)보다 작으면, 각 신호(CTLh 및 CTLm)는 "L" 레벨이 된다. 이 경우, 단자(CTL)의 전압은 "L" 레벨이 된다. 단자(CTL)의 전압이 (Vss + Vw)보다 크지만, "Vdd - Vw"보다 작으면, 신호(CTLm)는 "H" 레벨이 되고, 신호(CTLh)는 "L" 레벨이 된다. 이 경우, 단자(CTL)의 전압은 "M" 레벨이 된다. 단자(CTL)의 전압이 "Vdd - Vw"보다 크면, 신호(CTLm)는 "L" 레벨이 되고, 신호(CTLh)는 "H" 레벨이 된다. 이 경우, 단자(CTL)의 전압은 "H" 레벨이 된다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 단자(CTL)의 전압이 "H" 레벨이 되면, 신호(CTLh)는 "H" 레벨이 된다. 그 결과, 충방전 제어 회로는 충방전 금지 상태가된다. 이때에, 충방전 제어부(104)는 충전 제어용 출력 단자(COP)와 방전 제어용 외부 단자(DOP)를 통해 외부의 충전 제어용 스위치와 외부의 방전 제어용 스위치 모두를 OFF시켜 충방전 금지 상태가 된다.
한편, 단자(CTL)의 전압이 "L" 레벨이 되면, 각 신호(CTLh 및 CTLm)는 "L" 레벨이 된다. 그 결과, 충방전 제어 회로는 통상 상태가 된다. 이 상태에서, 충방전 제어부(104)는, 과충전, 과방전, 및 과전류 검출 회로(101)로부터 획득된 전지 상태 및 충방전 전류 등의 정보에 기초하여, 충전 제어용 출력 단자(COP) 및 방전 제어용 출력 단자(DOP)를 통해 외부의 충전 제어용 스위치와 외부의 방전 제어용 스위치를 ON/OFF시킨다. 신호(CTLm)가 "L" 레벨이므로, 발진기(102)는 통상 발진 주파수에서 발진하게 된다. 클록 주기는 Tclk이다. 또한, NAND(108)로부터의 논리 출력 신호가 "L" 레벨 이므로, 과충전과 과방전 검출용 지연 시간은 카운터(103)로부터 얻어진 지연 시간이 된다. 예를 들면, 검출 회로(101)는, 2차전지가 과충전 상태가 되는 것을 검출하면, 발진기(102)를 발진시켜 주기(Tclk)를 갖는 클록 신호를 카운터(103)로 보낸다. 과충전 검출 지연 시간이 카운터의 제m 단(stage)에 대응하는 단자(Qm)로부터 얻어지므로, 과충전 검출 지연 시간(Tc)은 다음과 같이 표현된다.
Tc = 2m-1 Tclk (식 1)
이 지연 시간의 경과 후에, 충방전 제어부(104)는 충전 제어용 출력 단자(COP)를 통해 외부의 충전 제어용 스위치를 OFF시킨다. 마찬가지로, 과방전 검출 지연 시간이 카운터의 제n 단에 대응하여 단자(Qn)로부터 얻어지므로, 과방전검출 지연 시간(Td)은 다음과 같이 표현된다.
Td = 2n-1 Tclk (식 2)
검출 회로(101)가 2차전지의 과방전 상태를 검출하면, 과방전 검출 지연 시간의 경과 후에, 충방전 제어부(104)는 방전 제어용 출력 단자(DOP)를 통해 외부의 방전 제어용 스위치를 OFF시킨다. 예를 들면, 발진기(102)의 주기(Tclk)가 300㎲ec이고, 과방전 검출 지연 시간이 카운터(103)의 제15 단에 대응하여 단자(Q15)로부터 얻어지며, 과방전 지연 시간이 카운터의 제10 단에 대응하여 단자(Q10)로부터 얻어지면, 식 1 및 식 2로부터 과충전 검출 지연 시간(Tc)과 과방전 검출 지연 시간(Td)은 각각 4.9 sec 및 154 msec이다.
단자(CTL)의 전압이 "M" 레벨이면, 신호(CTLh)는 "L" 레벨이 되고, 신호(CTLm)는 "H" 레벨이 된다. 이 경우, 충방전 제어부(104)는, 과충전, 과방전, 및 과전류 검출 회로(101)로부터 획득된 전지 상태 및 충방전 전류 등의 정보에 기초하여, 충전 제어용 출력 단자(COP) 및 방전 제어용 출력 단자(DOP)를 통해, 외부의 충전 제어용 스위치 및 외부의 방전 제어용 스위치를 ON/OFF시킨다. 그러나, 신호(CTLm)가 "H" 레벨이므로, 발진기(102)는 가속된 발진 주파수에서 발진하게 된다. 발진기의 발진 주파수가 K배만큼 가속되면, 클록 주기는 Tclk/K가 된다. 또한, NAND(108)의 논리 출력 신호가 참조부호 16으로 표시되는 퓨즈 1이 절단되는지 아닌지에 의존하기 때문에, 과충전의 검출 및 과방전의 검출 지연 시간은 발진기(102)의 출력 신호로부터 직접 얻어지거나 또는 간접적으로 카운터(103)로부터 얻어질 수 있다.
공장에서 과충전, 과방전의 검출 및 해제의 설정 전압으로 트리밍하기 위한 초기 측정을 수행할 때에, 테스트용 퓨즈 1(106)은 절단되어 있지 않으므로, NAND(108)로부터의 논리 출력 신호는 "L" 레벨이 된다. 이 경우, 과충전의 검출 및 과방전의 검출 지연 시간은 발진기(102)의 출력 신호로부터 직접 얻어지므로, 과충전 검출 지연 시간(Tc)은 다음과 같이 표현된다.
Tc = Tclk/K (식 3)
또한, 과방전 검출 지연 시간(Td)은 다음과 같이 표현된다.
Td = Tclk/K (식 4)
또한, 과전류의 지연 시간과 모든 해제 지연 시간이 카운터(103)로부터 얻어지므로, 이들 지연 시간은 발진기의 발진 주파수의 가속에만 기인한다. 이 검출 지연 시간의 모드가 전술한 지연 시간 모드 1이다. 예를 들면, 발진기의 주기(Tclk)가 300 ㎲ec이고, 발진기의 가속 배수(K)가 50이면, 식 3 및 식 4로부터 각 과충전 검출 지연 시간(Tc)과 과방전 검출 지연 시간(Td)은 각각 6 ㎲ec가 된다. 따라서, 통상 상태에서의 과충전 검출 지연 시간이 수 초만큼 오래 걸리지만, 전술한 지연 시간의 각각은 수 마이크로초만 걸린다. 그 결과, 과충전 검출 전압값이 정확히 측정되어야 하는 경우, 이것은 테스트 시간을 상당히 절약할 수 있다.
2차 테스트와 고객의 위치에서의 평가가 수행되는 경우, 106으로 표기된 테스트용 퓨즈 1이 절단 상태가 되므로, NAND(108)로부터의 논리 출력 신호는 "H" 레벨이 된다. 이 경우, 과충전의 검출 및 과방전의 검출 지연 시간은 통상 상태와 마찬가지로 카운터(103)로부터 얻어진 지연 시간이 된다. 그러나, 이 때,신호(CTLm)가 "H" 레벨이고 따라서 발진기의 발진 주파수가 K배만큼 가속되므로, 과충전 검출 지연 시간(Tc)은 다음과 같이 표현된다.
Tc = 2m-1 Tclk/K (식 5)
또한, 과방전 지연 시간(Td)은 다음과 같이 표현된다.
Td = 2n-1 Tclk/K (식 6)
또한, 과전류 지연 시간과 모든 해제 지연 시간도 발진기의 발진 주파수의 가속에 기인하여 단축된다. 이 검출 지연 시간의 모드가 전술한 지연 시간 모드 2이다. 예를 들면, 발진기의 주기(Tclk)가 300 ㎲ec이고, 발진기의 가속 배수(K)가 50이면, 식 5 및 식 6으로부터 과충전 검출 지연 시간(Tc) 및 과방전 지연 시간(Td)은 각각 98 msec 및 3 msec가 된다. 그 결과, 과충전 전압값 및 과방전 전압값의 측정에 대해 지연 시간이 단축될 수 있을 뿐만 아니라, 각 지연 시간의 평가도 가능하다.
표 1은 충방전 제어 단자(CTL)의 전압 레벨 "H", "L", 또는 "M"에 따라 충방전 금지 기능과 테스트 기능이 제어되는 방법을 상세한 요약을 제공하고 있다. 이와 같은 제어를 수행함으로써, 테스트 시간이 단축될 수 있고 긴 지연 시간도 보증될 수 있으며, 공장에서 수행되는 초기 측정시의 지연 시간이 생략될 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 단일의 충방전 제어 단자가 테스트 기능도 갖게 되고, 또한 제어 단자에 입력되는 3개의 전압 레벨 중의 어느 하나가 선택되어, 동작 상태를, 통상 상태, 충방전 금지 상태, 및 테스트 상태 중 어느 하나로 전환되게 한다. 또한, 상기 테스트 상태에서, 테스트용 퓨즈가 절단되는지 아닌지에 따라 충방전 제어 장치 및 충전식 전원 장치의 검출 지연 시간의 모두를 지연 시간 모드 1과 지연 시간 모드 2 중 어느 하나로 전환하는 유닛이 실현된다. 그 결과, 본 발명에 의해 창출된 충방전 제어 회로 및 충전식 전원 장치에서는, 충방전 제어 기능 및 테스트 기능이 수가 적은 외부 단자에 의해 실현된다. 또한, 테스트 기능에서, 다수의 지연 시간 모드가 제공되고, 이것에 의해 테스트 시간의 고 효율화가 실현된다. 따라서, 본 발명은 대량 생산의 비용 삭감에 크게 기여한다.

Claims (8)

  1. 충방전 제어 회로에 있어서,
    2차전지의 상태를 감시하는 검출 회로, 상기 검출 회로로부터의 출력에 응답하여 지연 시간을 생성하는 지연 회로, 상기 검출 회로와 상기 지연 회로부터의 출력에 응답하여 스위치 회로를 제어하는 스위치 제어 회로, 및
    상기 2차전지의 전압에 응답하는 검출 회로로부터의 신호를 수신하여, 충방전 제어 회로의 상태를, 상기 2차전지의 충방전이 제어되는 통상 응용 상태, 상기 2차전지의 충방전이 강제적으로 금지되는 충방전 금지 상태, 및 상기 충방전 제어 회로의 특성이 평가되는 테스트 상태 중의 어느 하나로 전환하는 회로를 포함하는 충방전 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 금지 상태는, 상기 검출 회로부터의 신호에 응답하여 상기 스위치 제어 회로가 상기 스위치 회로를 제어하여 OFF시키는 것에 의해 달성되는 충방전 제어 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지연 회로는 발진 회로 및 가속 수단을 포함하고, 상기 가속 수단은 상기 테스트 상태에서 상기 발진 회로를 가속시켜 발진 주기를 증가시키는 충방전 제어 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 충방전 제어 회로는 퓨즈를 더 포함하고 상기 지연 회로는 카운터 회로를 포함하며, 상기 테스트 상태에서, 상기 퓨즈가 단속 상태에 있을 때 상기 발진 회로로부터의 신호가 상기 카운터 회로를 통해 상기 스위치 제어 회로로 출력되는 충방전 제어 회로.
  5. 충전식 전원 장치에 있어서,
    2차전지의 상태를 감시하는 검출 회로, 상기 검출 회로부터의 출력에 응답하여 지연 시간을 생성하는 지연 회로, 상기 검출 회로와 상기 지연 회로로부터의 출력에 응답하여 스위치 회로를 제어하는 스위치 제어 회로, 및 상기 2차전지의 전압에 응답하는 검출 회로부터의 신호를 수신하여, 충방전 제어 회로의 상태를, 상기 2차전지의 충방전이 제어되는 통상 응용 상태, 상기 2차전지의 충방전이 강제적으로 금지되는 충방전 금지 상태, 및 상기 충방전 제어 회로의 특성이 평가되는 테스트 상태 중의 어느 하나로 전환하는 회로를 포함하는 충방전 제어 회로, 및
    외부 전원 단자를 포함하고,
    상기 2차전지 및 상기 스위치 회로는 상기 외부 전원 단자와 직렬로 접속되고, 상기 2차전지와 상기 충방전 제어 회로는 상기 스위치 회로를 제어하기 위해서 병렬로 접속되는 충전식 전원 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충방전 금지 상태는, 상기 검출 회로부터의 신호에 응답하여 상기 스위치 제어 회로가 상기 스위치 회로를 제어하여 OFF시키는 것에 의해 달성되는 충전식 전원 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 지연 회로는 발진 회로 및 가속 수단을 포함하고, 상기 테스트 상태에서, 상기 가속 수단이 상기 발진 회로를 가속시켜 발진 주기를 증가시키는 충전식 전원 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 충방전 제어 회로는 퓨즈를 더 포함하고 상기 지연 회로는 카운터 회로를 포함하며, 상기 테스트 상태에서, 상기 퓨즈가 단속 상태에 있을 때 상기 발진 회로로부터의 신호가 상기 카운터 회로를 통해 상기 스위치 제어 회로로 출력되는 충전식 전원 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101359333B1 (ko) * 2012-08-31 2014-02-12 한국전기연구원 다중 전극 셀 테스트 장치

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4098279B2 (ja) * 2004-07-05 2008-06-11 セイコーインスツル株式会社 バッテリー保護回路
JP4667157B2 (ja) * 2005-08-08 2011-04-06 株式会社リコー ２次電池保護用半導体装置
JP2008099356A (ja) * 2006-10-06 2008-04-24 Seiko Instruments Inc モード切替回路
JP2010109606A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Mitsumi Electric Co Ltd カウンタ回路
JP5396825B2 (ja) * 2008-11-14 2014-01-22 ミツミ電機株式会社 保護回路
TWI450083B (zh) * 2011-09-09 2014-08-21 Ghing Hsin Dien 電源管理裝置
CN102445652B (zh) * 2011-12-30 2013-06-19 成都林海电子有限责任公司 一种监控电路的检测方法
JP5804975B2 (ja) * 2012-02-28 2015-11-04 富士通テレコムネットワークス株式会社 二次電池の充放電装置
CN103997102A (zh) * 2014-06-13 2014-08-20 佘培嘉 一种带空气质量检测功能的移动电源
JP2016072870A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 セイコーインスツル株式会社 発振回路
CN104390269B (zh) * 2014-11-04 2018-01-16 苏州西多摩环保科技有限公司 一种空气净化机及其工作方法
CN104333954B (zh) * 2014-11-06 2017-03-29 连德伦 一种双控多充多用的led灯
CN113258652A (zh) * 2018-08-01 2021-08-13 Oppo广东移动通信有限公司 电池控制系统和方法、电子设备
WO2020150510A1 (en) * 2019-01-16 2020-07-23 Kiritz Alexander Power continuity apparatus

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3291530B2 (ja) * 1992-09-17 2002-06-10 ソニー株式会社 バッテリー保護回路
JP3222951B2 (ja) * 1992-10-26 2001-10-29 三洋電機株式会社 二次電池の保護回路
JPH08317572A (ja) * 1995-05-15 1996-11-29 Nippondenso Co Ltd 組電池の充電状態制御装置
JPH1189098A (ja) * 1997-09-05 1999-03-30 Seiko Instr Inc 充放電制御回路
JP3827136B2 (ja) * 2000-03-24 2006-09-27 株式会社リコー 充放電保護回路、該充放電保護回路を組み込んだバッテリーパック、該バッテリーパックを用いた電子機器
JP4392103B2 (ja) 2000-03-30 2009-12-24 セイコーインスツル株式会社 充放電制御回路および充電式電源装置
JP3794547B2 (ja) * 2000-12-13 2006-07-05 株式会社リコー テスト機能を有する半導体装置、充放電保護回路、該充放電保護回路を組み込んだバッテリーパック、該バッテリーパックを用いた電子機器
JP2002204532A (ja) * 2001-01-05 2002-07-19 Seiko Instruments Inc バッテリー状態監視回路およびバッテリー装置
JP2002252930A (ja) 2001-02-23 2002-09-06 Seiko Instruments Inc 遅延回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101359333B1 (ko) * 2012-08-31 2014-02-12 한국전기연구원 다중 전극 셀 테스트 장치

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Publication number Publication date
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