KR200412109Y1 - 배터리 보호기능을 구비한 패키징 아이씨 - Google Patents

배터리 보호기능을 구비한 패키징 아이씨 Download PDF

Info

Publication number
KR200412109Y1
KR200412109Y1 KR2020060001107U KR20060001107U KR200412109Y1 KR 200412109 Y1 KR200412109 Y1 KR 200412109Y1 KR 2020060001107 U KR2020060001107 U KR 2020060001107U KR 20060001107 U KR20060001107 U KR 20060001107U KR 200412109 Y1 KR200412109 Y1 KR 200412109Y1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
fet
battery
blocking signal
protection circuit
Prior art date
Application number
KR2020060001107U
Other languages
English (en)
Inventor
신익수
Original Assignee
주식회사 아이티엠반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아이티엠반도체 filed Critical 주식회사 아이티엠반도체
Priority to KR2020060001107U priority Critical patent/KR200412109Y1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR200412109Y1 publication Critical patent/KR200412109Y1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 고안은 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리에 배터리 및 이를 사용하는 기기를 보호하고 그 수명을 연장시키기 위하여 장착되는 보호회로에 관한 것으로, 배터리 보호회로에 의 설계 편의성을 증대시키고 소형화를 달성할 뿐 만 아니라, 조립시간의 단축과 신뢰성 확보, 모듈의 소형화 및 집적률의 향상을 가져올 수 있는 보호회로 내의 부품소자들의 통합에 관한 것이다.
본 고안의 배터리 보호회로는 제어IC와, FET 및 다이오드 등을 하나의 패키징 IC로 구성하여 사용하는 것을 그 특징으로 한다.
배터리, 보호회로, 패키징, FET

Description

배터리 보호기능을 구비한 패키징 아이씨 {Packaging IC with Battery Protection}
도1은 종래의 배터리 보호회로의 회로도.
도2는 종래의 배터리 보호회로가 배터리 팩에 장착되는 구조를 나타낸 도.
도3은 본 고안의 배터리 보호회로의 회로도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
1 : 칩 10 : 제어IC 20,30 : 제1,2FET
40 : 배터리 50 : 부하 60,70 : 정특성 서미스터
80, 90 : 저항 100,110,300,310 : 기생 다이오드
210 : 제어부 220,230 : 제1,2FET부
G, G1, G2 : 게이트 단자 S, S1, S2 : 소스 단자
D, D1, D2 : 드레인 단자
휴대폰과 같은 전자기기 등에 사용되는 배터리 팩은 통상적으로 배터리 셀, 보호회로 및 하우징으로 구성되는데, 본 고안은 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리에 사용되는 보호회로를 하나의 IC로 통합한 배터리 보호기능을 구비한 패키징 IC에 관한 것이다.
리튬 이온(Lithium-Ion) 배터리 또는 리튬 폴리머(Lithium-Polymer) 배터리등 배터리 류는 그 화학적 특성상 과충전, 과방전, 단자 간의 쇼트(Short) 등에 의한 과전류 상황에서 발화·파열 ·폭발에 의해 화재가 발생할 위험이 크기 때문에, 이를 방지하기 위해 일련의 보호회로 소자와 상기 보호회로 소자로부터 제어 신호를 입력받아 충전 또는 방전을 개시하거나 차단하게 되는 2개의 FET(Field Effect Transistor)를 부착하여 사용한다.
이러한 보호회로의 일례는 도 1과 같이, 전원단(VDD), 접지단(VSS), 과방전 및 과전류 차단신호를 출력하기 위한 방전 차단신호 출력단(DO), 과충전 차단신호를 출력하기 위한 충전 차단신호 출력단(CO), 과전류 감지단(VM)을 구비하고, 공급되는 전류가 해당 사용기기(50)의 용량을 벗어나지 않도록 과전류 차단값이 내부에 설정되며, 상기 과전류 감지단(VM)을 통해 해당 차단값 이상의 전류가 감지될 경우 배터리(40)의 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 제어IC(10)를 구비하고, 상기 제어IC(10)의 과방전 차단신호에 따라 동작하여 배터리의 방전을 차단하기 위한 제1FET(Field Effect Transistor)(20)와, 제어IC(10)의 과충전 차단신호에 따라 동작하여 배터리의 충전을 차단하기 위한 제2 FET(30)를 포함하여 구성된다.
또한, 제1FET(20)의 게이트 단자와 제어IC(10)의 방전 차단신호 출력단(DO)이 상호 연결되며, 제1FET(20)의 소스 단자는 제어IC(10)의 접지단자(VSS)와 함께 배터리(40)의 출력단자로 연결되며, 제1FET(20)의 드레인 단자는 제2FET(30)의 드레인 단자와 연결된다. 제1,2FET(20,30)의 소스 단자와 드레인 단자는 기생 다이오드(100,110)에 의해 각각 연결되어 제1,2FET(20,30)중 어느 하나가 오프가 되는 충전 또는 방전시에 전원이 기생 다이오드(100,110)중 하나를 통해 흘러갈 수 있도록 한다.
그리고 제2FET(30)의 게이트 단자와 제어IC(10)의 충전 차단신호 출력단(CO)이 상호 연결되며, 제2FET(30)의 소스 단자는 제어IC(10)의 과전류 감지단(VM)과 함께 부하(50) 측으로 연결된다.
그러나, 이러한 종래의 보호회로는 도2에 표시된 바와 같이 인쇄회로 기판(400)에 제어IC와 2개의 FET, 2개의 다이오드 및 저항을 납땜으로 접합시켜 이루어지며, 이를 배터리 셀 상부에 장착하고 하우징을 덧씌우는 형태로 배터리 팩이 완성되는 것인데, 인쇄회로기판 상에 제어IC, FET, 다이오드, 저항이 차지하는 공간이 지나치게 크서 소형화에 한계가 있고, 또한 납땜을 해야되는 개소가 많아 생산성이 현저하게 저하되는 단점이 있었다. 특히 각 부품들을 무리하게 집적시켜 소형화를 강구하는 경우에는 각 배선의 두께에 따른 문제와 부품들 간의 적정간격의 확보가 힘들어 보호회로의 안전 및 안정성을 보장할 수 없는 단점이 있었다.
이러한 종래 기술을 해결하기 위하여 땜납 범프를 갖는 베어 칩 형태의 제어IC와 FET를 각각 인쇄회로기판에 페이스다운 실장시킨 대한민국 등록특허 441297호도 개시된 바 있으나, 리플로우 납땜을 사용하여야 하므로 칩이 가열되어 손상되거나 크림솔더가 인쇄된 특수한 PCB의 사용에 따라 제조원가가 상승되는 단점이 있으며, 또한 제어IC와 FET의 연결이 인쇄회로기판의 연결선을 사용하여야 하므로, 제어IC의 신호를 양호하게 FET로 전달하지 못하는 단점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래 배터리 팩에 내장되는 보호회로가 인쇄회로기판상에 제어IC, FET 등의 부품소자들을 배치하고 납땜으로 접합하던 것을 각 부품소자의 반도체 칩을 하나의 패키징 IC에 설계하여 통합함으로써 각 부품 간의 연결 개수를 감소시키고, 또한 각 부품들이 차지하는 공간을 감소시켜 각 부품들간의 적정간격을 확보하여 보호회로의 안전 및 안정성을 증대시킬 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 고안은 각 부품소자를 하나의 패키징 IC로 설계하여 통합함으로써 보호회로를 위해 필요하였던 배터리 팩 내의 공간을 줄일 수 있어, 결과적으로 배터리 팩의 소형화를 달성하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
그리고, 본 고안은 제어IC의 제어신호를 FET에 손실없이 전달할 수 있게 되므로, 보다 양호한 제어상태를 얻을 수 있는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 전원단(VDD), 접지단(VSS), 과방전 및 과전류 차단신호를 출력하기 위한 방전 차단신호 출력단(DO), 과충전 차단신호를 출력하기 위한 충전 차단신호 출력단(CO), 과전류 감지단(VM)을 구비한 제어부(210)와;
상기 제어부(210)의 방전 차단신호 출력단(DO)과 게이트 단자(G1)가 연결되며, 상기 제어부(210)의 접지단(VSS)과 소스 단자(S1)가 연결된 제1FET부(220)와;
상기 제어부(210)의 충전 차단신호 출력단(CO)와 게이트 단자(G2)가 연결되며, 드레인 단자(D2)가 상기 제1FET부(220)의 드레인 단자(D1)와 연결된 제2FET부(230)와;
상기 제1,2FET부(220,230)의 소스단자(S1,S2)와 드레인단자(D1, D2)을 각각 연결하는 기생 다이오드(300,310)가 단일 칩(1)에 형성되며;
상기 칩(1)은 상기 제어부(210)의 전원단(VDD), 상기 제어부(210)의 접지단(VSS)과 제1FET부(220)의 소스 단자(S1)의 연결점, 상기 제어부(210)의 과전류 감지단(VM) 및 제2FET부(230)의 소스 단자(S2)로부터 각각 연결 단자를 형성한 것을 특징으로 하는 배터리 보호기능을 구비한 패키징IC이다.
이하 본 고안의 구성 및 작동관계를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 고안에 따른 리튬이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리(이하 '배터리'로 통칭한다.)에 사용되는 배터리 보호기능을 구비한 패키징IC의 회로와 배터리 팩 및 부하 측과 연결되는 회로도이다.
제어부(210)는 전원단(VDD), 접지단(VSS), 과방전 및 과전류 차단신호를 출력하기 위한 방전 차단신호 출력단(DO), 과충전 차단신호를 출력하기 위한 충전 차 단신호 출력단(CO), 과전류 감지단(VM)을 구비하고, 공급되는 전류가 해당 사용기기의 용량을 벗어나지 않도록 과전류 차단값이 제어부(210) 내부에 설정되며, 상기 과전류 감지단(VM)을 통해 해당 차단값 이상의 전류가 감지될 경우 배터리(40)의 충·방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하게 된다. 제어부(210)의 전원단(VDD)는 각각 배터리(40) 또는 부하(50) 측으로 연결된다.
제1FET부(220)의 게이트 단자(G1)과 소스 단자(S1)는 상기 제어부(210)의 방전 차단신호 출력단(DO) 및 접지단(VSS)과 각각 연결되며, 제2FET부(230)의 게이트 단자(G2)와 드레인 단자(D2)는 각각 상기 제어부(210)의 충전 차단신호 출력단(CO)과 제1FET부(220)의 드레인 단자(D1)와 연결된다.
제1,2FET부(220,230)의 소스 단자(S1,S2)와 드레인 단자(D1, D2)는 각각 기생 다이오드(300,310)에 의해 연결되어, 제1,2FET부(220,230)중 어느 하나가 오프가 되는 충전 또는 방전시에 전원이 기생 다이오드(300,310)중 하나를 통해 흘러갈 수 있도록 한다.
상기한 제어부(210)와 제1,2FET부(220,230)는 하나의 칩(1)으로 가공되며, 상기 칩에서 상기 제어부(210)의 전원단(VDD), 과전류 감지단(VM), 상기 제어부(210)의 접지단(VSS)과 제1FET부(220)의 소스 단자(S1)의 연결점, 상기 제어부(210)의 과전류 감지단(VM) 및 제2FET부(230)의 소스 단자(S2)의 연결점으로부터 각각 연결 단자를 형성하게 된다.
도 1에 표시한 바와 같이 종래의 배터리 보호회로는 제어IC에서 6개의 연결점을, 제1,2 FET에서 각 3개씩의 연결점을 가져 총 12개의 연결점을 형성하게 되 며, 이러한 연결점을 잇는 총 9개의 연결선을 가지게 된다.
하지만, 본 고안에서는 제어부와 제1,2FET부를 단일 칩에 형성하기 때문에 총 5개의 단자가 형성되어 외부 부품과 총 5개의 연결선으로 연결되기 때문에 생산성 향상 뿐 만 아니라 배터리 팩의 소형화를 달성할 수 있게 되는 것이다.
또한, 제어부에 형성된 2개의 전원단(VDD)를 단일 칩 상의 회로 내에서 서로 연결하여 외부로 연결되는 연결 단자를 4개로 하여 총 4개의 연결선으로 연결하는 것도 가능하다.
본 고안은 제어IC, FET, 다이오드 등을 하나의 패키징 IC에 설계하여 통합함으로써 각 부품 간의 연결 개소를 감소시키고 불량발생 비용을 감소시키며, 모듈의 소형화를 꾀할 수 있다. 또한 각 부품들 간의 적정간격을 확보하여 보호회로의 안전 및 안정성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 고안은 각 부품소자를 하나의 패키징 IC로 설계하여 통합함으로써 보호회로를 위해 필요하였던 배터리 팩 내의 공간을 줄일 수 있으며, 통상적으로 많이 쓰이는 3.8mm 배터리 셀과 이너 팩 타입 배터리에 사용되는 파우치형 3mm 셀 모두에 적용가능하다. 또한 제어IC의 제어신호를 FET에 손실없이 전달할 수 있게 되므로, 보다 양호한 제어상태를 얻을 수 있다.

Claims (1)

  1. 전원단(VDD), 접지단(VSS), 과방전 및 과전류 차단신호를 출력하기 위한 방전 차단신호 출력단(DO), 과충전 차단신호를 출력하기 위한 충전 차단신호 출력단(CO), 과전류 감지단(VM)을 구비한 제어부(210)와;
    상기 제어부의 방전 차단신호 출력단(DO)과 게이트 단자(G1)가 연결되며, 상기 제어부의 접지단(VSS)과 소스 단자(S1)가 연결된 제1FET부(220)와;
    상기 제어부(210)의 충전 차단신호 출력단(CO)와 게이트 단자(G2)가 연결되며, 드레인 단자(D2)가 상기 제1FET부(220)의 드레인 단자(D1)와 연결된 제2FET부(230)와;
    상기 제1,2FET부(220,230)의 소스 단자(S1,S2)와 드레인 단자(D1, D2)를 연결하는 2개의 기생 다이오드(300,310)가 단일 칩(1)에 형성되며;
    상기 칩(1)에서 상기 제어부(210)의 전원단(VDD), 과전류 감지단(VM), 상기 제어부(210)의 접지단(VSS)과 제1FET부(220)의 소스 단자(S1)의 연결점, 상기 제어부(210)의 과전류 감지단(VM) 및 제2FET부(230)의 소스 단자(S2)의 연결점으로부터 각각 연결 단자를 형성한 것을 특징으로 하는 배터리 보호기능을 구비한 패키징 아이씨.
KR2020060001107U 2006-01-13 2006-01-13 배터리 보호기능을 구비한 패키징 아이씨 KR200412109Y1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2020060001107U KR200412109Y1 (ko) 2006-01-13 2006-01-13 배터리 보호기능을 구비한 패키징 아이씨

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2020060001107U KR200412109Y1 (ko) 2006-01-13 2006-01-13 배터리 보호기능을 구비한 패키징 아이씨

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050029478 Division 2005-04-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR200412109Y1 true KR200412109Y1 (ko) 2006-03-22

Family

ID=41762428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR2020060001107U KR200412109Y1 (ko) 2006-01-13 2006-01-13 배터리 보호기능을 구비한 패키징 아이씨

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR200412109Y1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100943594B1 (ko) * 2006-03-27 2010-02-24 삼성에스디아이 주식회사 보호 회로 모듈 및 이를 이용한 전지 팩
US7868432B2 (en) 2006-02-13 2011-01-11 Fairchild Semiconductor Corporation Multi-chip module for battery power control
WO2011078447A1 (ko) * 2009-12-21 2011-06-30 주식회사 아이티엠반도체 배터리 보호회로의 통합칩 배치구조
KR101126565B1 (ko) * 2009-11-19 2012-03-22 에프엔티주식회사 원칩 배터리 보호장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7868432B2 (en) 2006-02-13 2011-01-11 Fairchild Semiconductor Corporation Multi-chip module for battery power control
KR100943594B1 (ko) * 2006-03-27 2010-02-24 삼성에스디아이 주식회사 보호 회로 모듈 및 이를 이용한 전지 팩
KR101126565B1 (ko) * 2009-11-19 2012-03-22 에프엔티주식회사 원칩 배터리 보호장치
WO2011078447A1 (ko) * 2009-12-21 2011-06-30 주식회사 아이티엠반도체 배터리 보호회로의 통합칩 배치구조

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4882235B2 (ja) 電池保護用モジュール
KR100943594B1 (ko) 보호 회로 모듈 및 이를 이용한 전지 팩
KR101266509B1 (ko) 플립칩을 이용한 배터리 보호회로의 패키지 모듈
KR101070840B1 (ko) 배터리 보호회로의 패키징구조
US20110299209A1 (en) Battery protection module
KR101054888B1 (ko) 배터리 보호회로의 통합칩 배치구조
JP2005117780A (ja) 電池用保護ｉｃおよびそれを利用した電池パック
JP2008103219A (ja) 回路モジュール
EP3751693B1 (en) Battery protective circuit and battery pack comprising same
KR200412109Y1 (ko) 배터리 보호기능을 구비한 패키징 아이씨
US9028987B2 (en) Semiconductor device for protecting battery cell, protection circuit module and battery pack having the same
KR101305468B1 (ko) 배터리 보호회로 및 그에 따른 통합칩 배치구조
KR101274227B1 (ko) 배터리 보호회로의 패키징 배치구조
KR101434224B1 (ko) 배터리 보호회로 및 배터리 보호회로 모듈 패키지
KR20160025310A (ko) 배터리 보호회로 패키지
KR20160121922A (ko) 배터리 보호회로 패키지 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR101054890B1 (ko) 배터리 보호회로의 본딩패드 배치구조
KR101749247B1 (ko) 배터리 보호회로, 배터리 보호회로 패키지 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20150134650A (ko) 와이어를 이용한 션트저항을 갖는 배터리 보호 ic 장치
KR101170117B1 (ko) 배터리 보호회로의 통합칩 구조
KR101731415B1 (ko) 배터리 보호회로 모듈, 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR101479306B1 (ko) 배터리 보호회로 모듈 패키지 및 배터리 보호회로 모듈 패키지 어셈블리
KR101763070B1 (ko) 배터리 보호회로 장치
KR102220900B1 (ko) 배터리 보호회로 및 이를 포함한 배터리 팩
KR101558271B1 (ko) 배터리 보호회로 모듈 패키지 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
U107 Dual application of utility model
REGI Registration of establishment
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130131

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140317

Year of fee payment: 9