KR20070076627A

KR20070076627A - 배터리 보호회로

Info

Publication number: KR20070076627A
Application number: KR1020060005721A
Authority: KR
Inventors: 김성은; 이동영
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2007-07-25

Abstract

본 발명은 배터리 보호회로에 관한 것이다.

본 발명은 배터리 전원단자 및 배터리 출력단자로부터 이상을 감지하고 제어하는 충방전 제어부와; 상기 충방전 제어부로부터 제어신호를 받아 스위칭하면서 충전하는 충전스위치와; 상기 충방전 제어부로부터 제어신호를 받아 스위칭하면서 방전하는 방전스위치와; 상기 배터리출력단자 간에 접속되어 역전압 입력시 역전류를 분산하는 역전류 분산부를 포함하여 상기 배터리 출력단자에 충전기의 역전압 충전시, 역전류 분산부에 의하여 역전류가 충방전 제어부에 입력되지 않고 바로 분산되도록 함으로써, 배터리의 손상으로부터 보호할 수 있게 한 것이다.

배터리, 보호회로, 역전압

Description

배터리 보호회로{PROTECTION CIRCUIT FOR BATTERY}

도 1은 종래 배터리 보호회로의 회로도

도 2는 본 발명에 따른 배터리 보호회로의 회로도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10; 충방전 제어부 20; 방전스위치

21; 충전스위치 30; 과전류 분산부

R1~R3; 저항 D1; 다이오드

C1; 콘덴서 FET1,FET2; 전계효과트랜지스터

본 발명은 휴대폰 또는 노트북 등에 사용되는 휴대용 배터리의 과충전, 과방전, 과전류, 역전압시 배터리를 보호할 수 있도록 한 배터리 보호회로에 관한 것이다.

종래 배터리는 내부에 보호회로가 구성되어 있고, 그 보호회로는 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리 전원단자(+)와 배터리 전원 단자(-)는 기기 또는 충전기가 접속되는 배터리 출력단자(+)와 배터리 출력단자(-)에 접속된다.

상기 배터리 전원단자(+)는 보호저항(R1)을 통해서 과방전을 감지하여 충,방전을 제어하는 충방전 제어부(10)의 입력전원단자(VDD)에 접속됨과 아울러 콘덴서(C1)를 통해서 충방전 제어부(10)의 기준전원단자(VSS)에 접속된다.

상기 배터리 전원단자(-)는 방전스위치(FET1)를 통해서 배터리출력단자(-)를 충방전 제어부(10)의 방전단자(DC)에 접속함과 아울러, 상기 충전스위치(FET2)를 통해서 충방전 제어부(10)의 충전단자(CC)에 접속된다.

상기 충방전 제어부(10)의 전류검출단자(CM)는 보호저항(R2)을 통해서 상기 배터리 출력단자(-)와 접속된다.

상기와 같이 구성되어 있는 보호회로는 배터리의 과방전시, 충방전 제어부(10)의 입력전원단자(VDD)의 배터리 전원단자(+)의 전압과 기설정된 기준전압단자(VSS)의 기준전압과 비교하여 기 설정된 과방전검출전압 2V 이하이면, 상기 충방전 제어부(10)에서는 방전단자(DC), 방전스위치(FET1)를 오프하여 방전을 차단하고, 반면에 충전단자(CC)를 통해서 충전스위치(FET2)를 온하여 충전하게 된다.

이어서 과방전해제전압 이상으로 복귀하면 상기 충방전 제어부(10)에서는 방전단자(DC)를 통해서 방전스위치(FET1)를 온 하여 배터리 전압을 출력하게 된다.

그리고 충방전 제어부(10)의 입력전원단자(VDD)의 배터리 전원단자(+)의 전압과 기설정된 기준전압단자(VSS)의 기준전압과 비교하여 기설정된 과충전검출전압4.2V이상이면, 상기 충방전 제어부(10)에서는 충전단자(CC), 충전스위치(FET2)를 오프하여 충전을 차단하고, 충전기를 제거한 후, 과충전해제전압 이하로 복귀하면 상기 충방전 제어부(10)에서는 충전단자(CC)를 통해서 충전스위치(FET2)를 온하여 배터리 전압을 출력하게 된다.

한편 상기 충방전 제어부(10)에서는 전류검출단자(CM)로부터 보호저항(R2)을 통해서 배터리출력단자(-)에서 입력되는 전압을 기설정된 과전류검출전압과 비교하여 과전류 이상이면, 방전중인 상태에서는 방전단자(DC)를 통해서 방전스위치(FET1)를 오프하여 전류를 차단하고, 충전중이면 충전단자(CC)를 통해서 충전스위치(FET2)를 오프하여 전류를 차단하게 된다.

상기와 같이 동작하는 종래의 배터리 보호회로는 배터리의 충전과 방전시 충방전 제어부(10)의 설정기준과 비교하여 과충전, 과방전, 과전류 및 출력 단락을 감지하였을 경우, 짧은 시간 내에 스위치를 동작시킴으로써 전류를 차단하는 기능을 수행하게 된다.

그러나, 간혹 상기 배터리 출력단자(+)(-)에 충전기의 이상 동작, 사용자의 부주의에 의한 부적절한 충전, 규격에 맞지 않은 충전기 사용 등에 의하여 역전압이 충전시, 상기 배터리는 화살표로 도시한 바와 같이, 충방전 제어부(10)의 내부 역전압 보호용 다이오드와 보호저항(R1),저항(R2)에 의해 폐회로가 형성되면서 높은 역전류가 흐르게 되고, 이 역전류는 보호저항(R1),(R2)에 영향을 주게 되어 전압강하로 인하여 열을 발생하면서 손상뿐만 아니라 폭발의 위험을 가지게 되었다.

본 발명의 목적은 배터리의 충전 또는 방전시 허용 용량을 초과하는 과충전, 과방전, 과전류 등에 의한 이상 발생을 검출하고 차단하여 성능 열화, 발열, 발화 및 폭발로부터 보호하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 배터리의 충전시 충전기의 역접속에 의한 배터리의 손상을 방지하고 역접속의 해제시 정상 복귀할 수 있도록 하여 신뢰성을 향상하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 배터리 전원단자 및 배터리 출력단자로부터 이상을 감지하고 제어하는 충방전 제어부와; 상기 충방전 제어부로부터 제어신호를 받아 스위칭하면서 충전하는 충전스위치와; 상기 충방전 제어부로부터 제어신호를 받아 스위칭하면서 방전하는 방전스위치와; 상기 배터리출력단자 간에 접속되어 역전압 입력시 역전류를 분산하는 역전류 분산부를 포함한다.

따라서 본 발명에 의하면, 배터리의 배터리 출력단자에 충전기의 역전압 충전시, 역전류 분산부에 의하여 역전류가 충방전 제어부에 입력되지 않고 바로 분산되도록 함으로써, 배터리의 손상으로부터 보호할 수 있게 한 것이다.

이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 배터리 보호회로의 회로도로서, 본 발명은 과방전, 과충전, 고전류를 감지하여 제어하는 충방전제어부(10)와; 상기 충방전제어부(10)의 제어신호에 따라 스위칭하면서 방전 구동하는 방전스위치(20) 및 충전 구동하는 충전스위치(21)와; 역전압에 의한 역전류를 분산하는 역전류분산부(30)로 구성된다.

상기 충방전제어부(10)는 배터리전원단자(+)(-)와 기기 또는 충전기가 접속되는 배터리 출력단자(+)(-) 사이에 접속되고, 상기 충방전제어부(10)의 입력전원 단자(VDD)에는 제1 보호저항(R1)을 통해서 상기 배터리전원단자(+)가 접속되며, 상기 충방전제어부(10)의 기준전압단자(VSS)에는 콘덴서(C1)를 통해서 배터리전원단자(+)가 접속된다.

상기 충방전 제어부(10)의 전류검출단자(CM)에는 제 2 보호저항(R2)을 통해서 상기 배터리출력단자(-)가 접속된다.

상기 방전스위치(20)는 전계효과트랜지스터(FET1)로 구성되며, 게이트단자와 소오스단자 간에 정전압 다이오드가 구비되고, 소오스단자와 드레인단자간에 역전압 방지 다이오드가 구비된다. 상기 게이트단자는 상기 충방전 제어부(10)의 방전단자(DC)가 접속되고, 상기 소오스단자는 배터리 전원단자(-)가 접속되며, 드레인단자는 상기 배터리 출력단자(-)가 접속되게 된다.

상기 충전스위치(21)는 전계효과트랜지스터(FET2)로 구성되며, 게이트단자와 소오스단자 간에 정전압 다이오드가 구비되고, 소오스단자와 드레인단자간에 역전압 방지 다이오드가 구비된다. 상기 게이트단자는 상기 충방전 제어부(10)의 충전단자(CC)가 접속되고, 상기 소오스단자는 배터리 전원단자(-)가 접속되며, 드레인단자는 상기 배터리 출력단자(-)가 접속되게 된다.

상기 역전류 분산부(30)는 배터리 출력단자(+)(-)의 양단 간에 접속되어 충전기로부터 정상적인 충전시 동작하지 않고 역전압 충전시 동작하는 다이오드(D1)와 저항(R3)으로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 배터리 방전시 충방전 제어부(10)에서 입력 전원단자(VDD)를 통해서 입력되는 배터리 전원전압과 기준전압단자(VSS)에서 기설 정된 기준전압과 비교하여 기설정된 과방전검출전압(2V) 이하이면, 상기 충방전 제어부(10)에서는 방전단자(DC)를 통해서 방전스위치(FET1)를 오프하여 방전을 차단하고, 반면에 상기 충방전 제어부(10)에서는 충전단자(CC)를 통해서 충전스위치(FET2)를 온하여 상기 배터리출력단자(+)(-)를 통해서 배터리로 충전하게 된다.

이어서 배터리의 전압 충전으로 과방전 해제 전압 이상으로 복귀되게 되면 상기 충방전 제어부(10)에서는 방전단자(DC)를 통해서 방전스위치(FET1)를 온 하여 배터리 전압을 배터리 출력단자(+)(-)로 출력하게 된다.

그리고 상기 배터리 충전시, 상기 충방전 제어부(10)에서 기설정된 기준전압 보다 충전되는 전압이 과충전검출전압(4.2V)이상이면, 상기 충방전 제어부(10)에서는 충전단자(CC)를 통해서 충전스위치(FET2)를 오프하여 배터리로 충전을 차단하고, 이어서 과충전 해제 전압 이하로 복귀하면 상기 충방전 제어부(10)에서는 충전단자(CC)를 통해서 충전스위치(FET2)를 온하여 배터리 전압을 배터리 출력단자(+)(-)로 출력하게 된다.

이와 같이 배터리 충 방전 중에 상기 충방전 제어부(10)의 전류검출단자(CM)에서는 보호저항(R2)을 통해서 배터리출력단자(+)(-)로부터 입력되는 전압을 기설정된 과전류검출전압과 비교하여 과전류 검출전압 이상이면, 상기 충방전 제어부(10)에서는 방전 중일 때 방전단자(DC)를 통해서 방전스위치(FET1)를 오프하여 전류를 차단하고, 충전 중일 때 충전단자(CC)를 통해서 충전스위치(FET2)를 오프하여 전류를 차단하게 된다.

한편, 상기 배터리 출력단자(+)(-)에 충전기 이상, 사용자의 부주의에 의한 역접속에 의한 역전압 또는 규격에 맞지 않는 충전기 사용에 따른 역전압 충전이 되는 경우, 상기 충방전 제어부(10)에서는 보호저항(R2)을 통해서 전류검출단자(CM)로부터 과전류를 검출하고, 상기 충전스위치(FET2)를 오프하여 배터리로 역전압이 인가되는 것을 차단하게 되나, 상기 역전압에 의한 역전류는 상기 충전스위치(FET2)를 오프 하더라도 화살표에 도시한 바와 같이 충전스위치(FET2)의 제너다이오드와 보호저항(R2) 각각을 통해서 계속해서 충방전 제어부(10)의 내부 다이오드, 보호저항(R1), 그리고 배터리 출력단자(+)로 흐르게 된다.

그러나 상기 배터리 출력단자(+)(-)의 양단 간에는 역전류 분산부(30)의 다이오드(D1)와 저항(R3)을 통해서 인가되는 역전류를 바로 배터리 출력단자(+)로 흐르도록 분산하여 상기 충방전 제어부(10)로 유입되는 역전류를 감쇄시켜 줌으로써, 역전류에 의한 배터리의 보호는 물론 손상을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 배터리에 역전압 입력시 동작하는 역전류 분산부를 구비하여, 배터리에 충전기의 이상동작, 사용자의 부주의에 의한 충전 및 규격에 맞지 않은 충전기 사용으로 인한 역전압 충전시 역전압을 바로 분산 감쇄하여 충방전 제어부에 역전압의 영향을 감소시켜 줌으로써, 배터리의 손상 방지는 물론, 배터리를 보호하게 되어 배터리의 신뢰성 및 안전성을 크게 향상할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims

배터리 전원단자 및 배터리 출력단자로부터 이상을 감지하고 제어하는 충방전 제어부와; 상기 충방전 제어부로부터 제어신호를 받아 스위칭하면서 충전하는 충전스위치와; 상기 충방전 제어부로부터 제어신호를 받아 스위칭하면서 방전하는 방전스위치와; 상기 배터리 출력단자 간에 접속되어 역전압 입력시 역전류를 분산하는 역전류 분산부를 포함하는 배터리 보호회로.
제 1 항에 있어서, 상기 역전류 분산부는 정전압 충전시 동작하지 않고 역전압 충전시 동작하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호회로.
제 1 항에 있어서, 상기 역전류 분산부는 다이오드와 저항을 포함하는 배터리 보호회로.