KR20100096032A - 이차전지용 내장 충전회로 및 그 충전회로를 구비하는 이차전지 - Google Patents

이차전지용 내장 충전회로 및 그 충전회로를 구비하는 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 특히 이차전지용 내장 충전회로 및 그 충전회로를 구비하는 이차전지에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 양극과 음극을 구비하는 베어셀; 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 보호회로부; 상기 보호회로부와 전기적으로 연결된 양극 충방전 단자 및 음극 충방전 단자; 상기 보호회로부에 충전전류를 제공하는 충전회로부; 상기 충전회로부와 전기적으로 연결된 양극 충전 단자 및 음극 충전 단자를 포함하며, 상기 충전회로부는 제1 역전류 방지부와, 역충전에 따른 상기 제1 역전류 방지부의 손상을 방지하는 제2 역전류 방지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지가 제공된다.

Description

이차전지용 내장 충전회로 및 그 충전회로를 구비하는 이차전지 {BUILT-IN CHARGE CIRCUIT FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY WITH THE BUILT-IN CHARGE CIRCUIT}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 특히 이차전지용 내장 충전회로 및 그 충전회로를 구비하는 이차전지에 관한 것이다.
최근 전자, 통신 및 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 휴대용 전자기기의 보급이 늘어나고 있다. 휴대용 전지기기의 전원으로는 재충전이 가능한 이차전지가 주로 사용되고 있다.
현재 팩 형태의 전지가 이차전지로 널리 사용되고 있다. 팩 형태의 전지는 전기 에너지를 저장하고 제공하는 베어셀과, 베어셀의 충방전을 제어하는 보호회로부가 하나의 유닛으로 통합된 형태이다.
휴대용 컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기에 사용되는 이차전지는 휴대용 전자기기에 장착된 상태에서 충전되도록 구성된다. 최근에는 이차전지가 휴대용 전자기기에서 분리된 상태에서도 충전가능하도록 충전회로를 내장시킨 이차전지도 사용되고 있다. 그러나, 이차전지에 내장된 종래의 충전회로는 역충전 연결에 따른 전류에 의해 손상될 가능성이 있다는 문제가 있다.
도1에는 종래의 충전회로가 내장된 이차전지의 블록도가 도시되어 있다. 도1을 참조하면, 이차전지(40)는 베어셀(20)과, 보호회로부(30)와, 충전회로부(40)를 구비한다. 충전회로부(40)는 이차전지(10)가 휴대용 전자기기(미도시)로부터 분리된 상태에서 충전이 가능하도록 형성된 것이다. 충전회로부(40)는 입력전압이 출력전압보다 높은 스텝 다운(step down) 방식으로 동작하도록, 양극 충전 단자(41)와 연결된 제1 스위칭 소자(42)와, 음극 충전 단자(43)와 연결된 역전류 방지 소자(44)를 구비한다. 제1 스위칭 소자(42)의 듀티비(duty ratio)가 펄스 폭 변조(PWM) 제어기(45)에 의해 조절되어 원하는 충전전압을 얻는다. 제1 스위칭 소자(42)를 통해 얻은 소정의 충전전압은 초크 코일(46)에 저장되고 보호회로부(30)로 인가 된다. 역전류 방지 소자(44)는 충전전류가 음극 단자(43)로 흐르는 것을 막는다. 제1 스위칭 소자(42)가 오프(OFF)되었을 때, 역전류 방지 소자(44)의 FET(48)은 온(ON)되어 초크 코일(46)에 저장된 에너지는 역전류 방지 소자(44)의 다이오드(47)의 순방향 경로를 통해 빠져나간다.
이차전지(10)는 휴대용 전자기기에 장착된 상태에서도 충전이 가능하다. 이는 보호회로부(40)와 연결된 양극 충방전 단자(31)와 음극 충방전 단자(32)를 통해 이루어진다. 그런데, 양극 충방전 단자(31)와 음극 충방전 단자(32)가 휴대용 전자기기에 반대로 연결될 경우, 역충전이 진행된다. 이 경우, 보호회로부(40)는 이를 감지하여 충전 스위칭 소자(33)와 방전 스위칭 소자(34)를 오프(OFF)하여 보호회로부(40)를 보호한다. 그러나, 충전회로(40)에는 바람직하지 않은 전류(I)가 점선으로 도시된 바와 같이 발생하게 된다. 이 전류(I)는 음극 충전 단자(43), 역전류 방지 소자(44), 초크 코일(46) 및 양극 충방전 단자(31)를 차례대로 통과하게 된다. 이 전류(I)에 의해 역전류 방지 소자(44)가 발열하며, 이에 의해 역전류 방지 소자(44)가 파손된다.
본 발명의 목적은 역충전에 따른 부품의 손상을 방지하는 이차전지용 내장 충전회로 및 그 충전회로를 구비하는 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일측면에 따르면, 양극과 음극을 구비하는 베어셀; 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 보호회로부; 상기 보호회로부와 전기적으로 연결된 양극 충방전 단자 및 음극 충방전 단자; 상기 보호회로부에 충전전류를 제공하는 충전회로부; 상기 충전회로부와 전기적으로 연결된 양극 충전 단자 및 음극 충전 단자를 포함하며, 상기 충전회로부는 제1 역전류 방지부와, 역충전에 따른 상기 제1 역전류 방지부의 손상을 방지하는 제2 역전류 방지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지가 제공된다.
본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 본 발명에 의하면, 역충전에 따라 충전회로에 바람직하지 않은 전류가 발생하는 것을 방지하는 역전류 방지부가 구비되므로, 충전회로의 부품 손상을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 내장된 충전회로를 구비하는 종래의 이차전지에 대한 블록도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내장된 충전회로를 구비하는 이차전지에 대한 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대한 블럭도이다.
도2를 참조하면, 이차전지(100)는 베어셀(110)과, 보호회로부(120)와, 보호회로부(120)에 전기적으로 연결된 양극 및 음극 충방전 단자(130a, 130b)와, 충전회로부(140)와, 충전회로부(140)에 전기적으로 연결된 양극 및 음극 충전 단자(150a, 150b)를 구비한다.
베어셀(110)은 전기 에너지를 저장하고 외부에 제공하는 구성으로서, 양극(111)과 음극(112)을 구비한다. 베어셀(110)은 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있다. 도면에는 베어셀(110)이 하나인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 베어셀(110)은 여러 개의 셀이 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결되어 구성될 수 있다.
보호회로부(120)는 충방전 스위칭부(121)와, 충방전 제어부(124)와, 전류 검출부(127)를 구비한다. 보호회로부(120)는 베어셀(110)의 충방전을 포함한 제반 작동을 제어한다.
상기 충방전 스위칭부(121)는 충전 스위칭 소자(122)와 방전 스위칭 소자(123)를 구비한다. 충방전 스위칭부(121)는 충전 및 방전에 따른 전류의 방향을 설정한다.
충전 스위칭 소자(122)는 충전 FET(전계효과트랜지스터)(122a) 및 충전 FET(122a)에 병렬로 연결된 충전 FET용 기생 다이오드(122b)를 구비한다. 충전 FET(122a)는 드레인과 소스가 베어셀(110)의 대전류 경로(10)상에 놓이도록 설치된다. 본 발명에서 대전류 경로(10)는 베어셀(110)의 충방전 전류가 흐르는 경로를 의미한다. 충전 FET(122a)는 게이트를 통해 충방전 제어부(124)로부터 입력되는 제어 신호를 받아 온 또는 오프 된다. 충전 FET(122a)는 충전시 온 되어 베어셀(110)로 충전 전류를 인가시키는 역할을 한다.
충전 FET용 기생 다이오드(122b)는 충전 전류 방향에 대하여 역방향으로 연결된다. 충전 FET용 기생 다이오드(122b)는 충전 FET(122a)가 오프 되었을 때, 충전 전류를 차단하고 방전 전류의 경로를 제공한다.
상기 방전 스위칭 소자(123)는 방전 FET(123a) 및 방전 FET(123a)에 병렬로 연결된 방전 FET용 기생 다이오드(123b)를 구비한다.
상기 방전 FET(123a)는 드레인과 소스가 베어셀(110)의 대전류 경로(10)상에 놓이도록 설치된다. 방전 FET(123a)는 게이트를 통해 충방전 제어부(124)로부터 입력되는 제어 신호를 받아 온 또는 오프 된다. 방전 FET(123a)는 방전시 온 되어 양극 충방전 단자(130a) 및 음극 충방전 단자(130b)를 통해 외부 부하(미도시)에 베어셀(110)의 방전 전류를 인가시키는 역할을 한다.
방전 FET용 기생 다이오드(123b)는 방전 전류 방향에 대하여 역방향으로 연결된다. 방전 FET용 기생 다이오드(123b)는 방전 FET(123a)가 오프 되었을 때, 방전 전류를 차단하고 충전 전류의 경로를 제공한다.
충방전 제어부(124)는 아날로그 프론트 엔드(AFE : Analog Front End)(131)와 마이크로 프로세서 유닛(MPU : Micro-Processor Unit)(132)을 구비한다.
아날로그 프론트 엔드(131)는 베어셀(110)의 양극(111)과 음극(112)에 각각 전기적으로 연결된다. 또한, 아날로그 프론트 엔드(131)는 충전 FET(122a)의 게이트와, 방전 FET(123a)의 게이트에 전기적으로 연결된다. 아날로그 프론트 엔드(131)는 베어셀(110)의 양극(111)과 음극(112)의 전압차인 개로전압을 검출하여 베어셀(110)의 과방전 모드, 만방전 모드, 만충전 모드 및, 과충전 모드를 판단하고, 각각의 모드에 따라 충방전 스위칭부(120)의 충전 FET(122a) 및 방전 FET(123a)를 온 또는 오프시킨다. 이 경우, 아날로그 프론트 엔드(131)는 충방전 스위칭부(120)를 제어하기 위해 전력 제어 회로가 내장된다.
아날로그 프론트 엔드(131)는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit; ASIC)로서, 배터리(110)의 개로전압을 즉각적으로 검출하고 충방전 스위칭부(120)를 구동시키기 위한 전력구동형 회로소자이다. 따라서, 아날로그 프론트 엔드(131)는 각각의 모드에 따라 매우 빠른 응답속도로 충방전 스위칭부(120)의 충전 FET(122a) 및 방전 FET(123a)를 온 또는 오프시켜 베어셀(110)을 1차적으로 보호하는 역할을 한다.
상기 마이크로 프로세서 유닛(132)은 마이크로 프로세서(미도시)와, 마이크로 프로세서와 전기적으로 연결되는 수동소자(미도시), 능동소자(미도시) 및 메모리(미도시)를 포함하여 형성된다. 마이크로 프로세서 유닛(132)은 아날로그 프론트 엔드(131)와 전기적으로 연결되어 베어셀(110)의 개로전압 정보를 입력 받고, 베어셀(110)의 개로전압을 검출한다. 또한, 마이크로 프로세서 유닛(132)은 아날로그 프론트 엔드(131)에 설정되는 과방전, 만방전, 만충전 및, 과충전 모드의 설정 전압을 변경시킬 수 있다. 또한, 마이크로 프로세서 유닛(132)은 아날로그 프론트 엔드(131)에 제어 신호를 출력하여 충방전 스위칭부(120)를 제어할 수 있다. 또한, 마이크로 프로세서 유닛(132)은 베어셀(110)의 충전 전류 및 방전 전류를 계산한다. 이 경우, 마이크로 프로세서 유닛(132)은 전류 검출 소자(127)의 양 단과 전기적으로 연결되어 전류 검출 소자(140)의 양 단 전압차를 변화정도를 측정하여 전류를 계산하게 된다.
전류 검출 소자(127)는 대전류 경로(10) 상에 설치된다. 전류 검출 소자(127)의 양 단이 마이크로 프로세서 유닛(126)에 전기적으로 연결된다. 본 실시예의 경우, 전류 검출 소자(127)는 센스 레지스터(Sense Resistor)로 형성된다. 마이크로 프로세서 유닛(126)은 전류 검출 소자(127)의 양 단 전압차를 측정함으로써, 대전류 경로(10) 상에 흐르는 충전 전류 및 방전 전류를 계산한다.
양극 충방전 단자(130a)와 음극 충방전 단자(130b)은 보호회로부(120)와 전기적으로 연결된다. 양극 충방전 단자(130a)와 음극 충방전 단자(130b)는 이차전지(100)가 휴대용 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 기기(미도시)에 장착될 때, 이차전지(100)가 휴대용 전자기기와 전기적으로 연결되는 부분이다. 양극 충방전 단자(130a)는 대전류 경로(10) 상에서 베어셀(110)의 양극(111)과 전기적으로 연결된다. 음극 충방전 단자(130b)는 대전류 경로(10) 상에서 베어셀(110)의 음극(112)과 전기적으로 연결된다. 음극 충방전 단자(130b)는 회로상 접지된 상태이다. 양극 충방전 단자(130a) 및 음극 충방전 단자(130b)를 통해 베어셀(110)의 충전 및 방전이 가능하다.
충전회로부(140)는 이차전지(100)가 휴대용 전자기기(미도시)로부터 분리된 상태에서도 편리하게 충전이 가능하도록 이차전지(100)에 내장되어 형성된 것이다. 충전회로부(140)는 양극 충전 단자(150a)와 음극 충전 단자(150b)를 통해 인가된 입력전압을 통상의 스텝 다운(step down) 방식으로 강압하여 출력전압을 보호회로부(120)에 인가한다. 충전회로부(140)는 제1 스위칭 소자(141)와, 제1 역전류 방지 소자(142)와, 펄스 폭 변조(PWM) 제어기(143)와, 제2 역전류 방지 소자(144)와, 제3 역전류 방지 소자(145)와, 초크 코일(146)을 구비한다. 충전회로부(140)는 양극 충전 단자(150a)와 양극 충방전 단자(130a)를 연결하는 제1 경로(160)와, 제1 경로(160) 상의 제1 지점(161)과 접지된 음극 충전 단자(130b)를 연결하는 제2 경로(170)에 형성된다. 제1 경로(160) 상에서 제1 지점(161)으로부터 양극 충전 단자(150a) 쪽으로 제1 스위칭 소자(141)와 제3 역전류 방지 소자(145)가 차례대로 위치하고, 제1 경로(160) 상에서 제1 지점(161)으로부터 양극 충방전 단자(130a) 쪽으로 초크 코일(146)이 위치한다. 제2 경로(170) 상에서 제1 지점(161)로부터 음극 충전 단자(150b) 쪽으로 제1 역전류 방지 소자(142)와, 제2 역전류 방지 소자(144)가 차례대로 위치한다.
제1 스위칭 소자(141)는 제1 FET(141a)를 구비한다. 제1 FET(141a)는 소스와 드레인이 양극 충전 단자(150a)와 보호회로부(120)를 연결하는 제1 경로(160) 상에 놓이도록 설치된다. 제1 FET(141a)는 게이트를 통해 PWM 제어기(143)로부터 입력되는 제어 신호를 받아 온 또는 오프되어, 제1 FET(141a)의 듀티비(duty ratio)가 조절된다. 그에 따라, 양극 충전 단자(150a)와 음극 충전 단자(150b)를 통해 인가된 입력전압이 충전전압으로 강압된다.
제1 역전류 방지 소자(142)는 제1 경로(160) 상의 제1 지점(161)과 음극 충전 단자(144b) 사이를 전기적으로 연결하는 제2 경로(170) 상에 설치된다. 제1 역전류 방지 소자(142)는 제2 FET(142a)와 제2 FET(143a)에 병렬로 연결된 제2 FET용 기생 다이오드(142b)를 구비한다. 제2 FET(142a)는 소스와 드레인이 제2 경로(170) 상에 놓이도록 설치된다. 제2 FET(142a)는 PWM 제어기(143)로부터 입력되는 제어 신호를 받아 온 또는 오프 된다. 제2 FET(142a)의 동작은 제1 스위칭 소자(141)의 제1 FET(141a)의 동작과 반대로 이루어 진다. 즉, 제1 FET(141a)가 온 상태일 때에는 제2 FET(142a)는 오프 상태이고, 제1 FET(141a)가 오프 상태일 때에는 제1 FET(142a)는 온 상태이다. 그에 따라, 제1 FET(141a)가 오프 상태일 때에만, 제2 경로(170)를 통해 초크 코일(146)에 저장된 에너지가 빠져나가게 된다.
제2 FET용 기생 다이오드(142b)는 제1 지점(161)으로부터 음극 충전 단자(150b)로 향하는 방향에 대하여 역방향으로 연결된다. 제2 FET용 기생 다이오드(142b)는 보호회로부(120)로 인가되어야 하는 충전전류가 음극 충전 단자(150b)로 흐르는 것을 방지하며, 제1 FET(142a)가 오프 상태일 때, 초크 코일(146)에 저장된 에너지가 빠져나갈 수 있는 경로를 추가로 제공한다.
본 실시예에서는 제1 역전류 방지 소자(142)가 기생 다이오드(142b)를 구비하는 FET(142a)인 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 역전류 방지 소자(142)는 제1 지점(161)으로부터 음극 충전 단자(150b)로 향하는 방향에 대하여 역방향으로 연결된 다이오드 만으로 구성될 수 있다. 다이오드 만으로도 충전전류가 음극 충전 단자(150b)로 흐르는 것을 방지하고, 제1 FET(142a)가 오프 상태일 때, 초크 코일(146)에 저장된 에너지가 빠져나갈 수 있는 경로를 형성한다는 목적을 달성 할 수 있다.
PWM 제어기(143)은 PWM 신호를 생성하여 이를 제1 스위칭 소자(141)의 제1 FET(141a) 및 제1 역전류 방지 소자(142)의 제2 FET(142a)에 제공한다. PWM 제어기(143)는 제2 FET(142a)의 동작이 제1 FET(141a)의 동작과 반대가 되도록, 제1 FET(141a)에 보내는 제1 제어신호와 반대인 제2 제어신호를 제2 FET(142a)로 보낸다.
제2 역전류 방지 소자(144)는 제2 경로(170) 상에 설치된다. 제2 역전류 방지 소자(144)는 양극 충방전 단자(130a)와 음극 충방전 단자(130b)가 역충전 연결되었을 때, 제1 역전류 방지 소자(142)를 흐르는 역전류가 발생하는 것을 방지한다. 제2 역전류 방지 소자(144)는 제3 FET(144a)를 구비한다. 제3 FET(144a)는 소스와 드레인이 제2 경로(170)에 놓이도록 설치된다. 제3 FET(144a)의 게이트(144b)는 양극 충방전 단자(130a)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 제3 FET(144a)의 동작은 양극 충방전 단자(130a)의 극성 상태에 따라 좌우된다. 제3 FET(144a)의 게이트(144b)에 +의 전압이 인가되면 제3 FET(144a)가 온 되며, 제3 FET(144a)의 게이트(144b)에 0 또는 - 전압이 인가되면 제3 FET(144a)가 오프 된다. 이러한 동작이 가능하도록 제3 FET(144a)로는 예를 들어, N채널 MOS FET가 사용될 수 있다.
제3 역전류 방지 소자(145)는 제1 경로(160) 상에서 제1 스위칭 소자(141)와 양극 충전 단자(150a) 사이에 위치하는 다이오드이다. 제3 역전류 방지 소자(145)는 제1 스위칭 소자(141)로부터 양극 충전 단자(150a)를 향하는 방향에 대해 역방향으로 설치되어, 전류가 제1 스위칭 소자(141)로부터 양극 충전 단자(150a) 쪽으로 흐르는 것을 방지한다.
초크 코일(146)은 제1 스위칭 소자(141)로부터 출력된 충전전압에서 고주파 노이즈 등을 제거하여 최종적인 충전전압을 보호회로부(120)에 인가한다. 제1 스위칭 소자(141)가 오프 상태일 때, 초크 코일(146)에 저장된 에너지는 제2 경로(170)를 통해 빠져나가게 된다.
이제, 도2를 참조하여 도2에 도시된 이차 전지의 충전 작용을 상세히 설명한다.
먼저, 이차 전지(100)가 휴대용 컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기(미도시)에 역충전 연결 상태로 장착되었을 때의 충전 작용을 설명하도록 한다. 역충전 연결 상태는 양극 충방전 단자(130a)와 음극 충방전 단자(130b)에 휴대용 전자기기의 커넥터가 반대 극성으로 연결된 것을 의미한다. 즉, 이차 전지(100)의 양극 충방전 단자(130a)에 휴대용 전자기기의 음극 단자가 접속되고, 이차 전지(100)의 음극 충방전 단자(130b)에 휴대용 전자기기의 양극 단자가 접속된 상태이다.
역충전 연결 상태에서는 보호회로부(120)에 역전류가 흐르게 되는데, MPU(126)는 전류 검출 소자(127)를 통해 이를 감지하여, 역충전 연결 상태를 감지하게 된다. 역충전 연결 상태를 감지한 MPU(126)는 AFE(125)를 통해 충방전 스위칭부(121)의 충전 FET(122a)와 방전 FET(123a)를 오프시킨다. 따라서, 보호회로부(120)에 역전류가 흐르는 것이 방지되어, 보호회로부(120)의 회로 부품들은 보호된다. 또한, 충전회로부(140)의 제2 역전류 방지 소자(144a)는 게이트(144b)가 역충전 연결 상태로 인해 - 전압이 인가된 양극 충방전 단(130a)에 연결되어 있으므로 오프 상태가 된다. 따라서, 제1 역전류 방지 소자(142)에 역전류가 흐르는 것이 방지되어 제1 역전류 방지 소자(142)를 보호할 수 있다.
만일, 이차 전지(100)가 휴대용 전자기기에 정상적인 상태로 장착되었다면, 보호회로부(120)의 작용에 의해 베어셀(110)이 정상적으로 충전되며, 충전회로부(140)로는 제1 역전류 방지 소자(142)의 제2 FET용 기생 다이오드(142b)와 제3 역전류 방지 소자(145)에 의해 충전전류가 흐르는 것이 방지된다.
다음, 이차 전지(100)가 휴대용 전자기기에서 분리되어 충전회로(140)를 통해 충전될 때의 충전 작용을 상세히 설명한다.
양극 충전 단자(150a) 및 음극 충전 단자(150b)를 통해 직류의 입력 전압이 충전회로(140)에 인가된다. 이 입력 전압은 통상적으로 AC 어댑터를 통해 인가된다. 인가된 입력 전압은 PWM 제어기(143)에 의해 듀티비가 조절되는 제1 스위칭 소자(141)에 의해 충전 전압으로 강압되며, 제1 스위칭 소자(141)에 의해 강압된 전압은 초크 코일(146)에서 고주파 노이즈 등 제거되어 최종적인 충전 전압으로 보호회로부(120)에 인가된다. 제2 역전류 방지 소자(144)의 제3 FET(144a)는 게이트(144b)가 양극 충방전 소자(130a)에 전기적으로 연결되어 있으므로, + 전압이 인가되어 항상 온 상태를 유지하게 된다. 이때, 제1 스위칭 소자(141)의 제1 FET(141a)가 온 상태인 경우에는 제1 역전류 방지 소자(142)의 제2 FET(142a)가 오프 되어, 제2 경로(170)은 차단된다. 또한, 제1 스위칭 소자(141)의 제1 FET(141a)가 오프 상태인 경우에는 제1 역전류 방지 소자(142)의 제2 FET(142a)가 온 된다. 이때, 제2 역전류 방지 소자(144)의 제3 FET(144a)가 온 상태이므로 초크 코일(146)에 저장된 에너지는 제2 경로(170)를 통해 정상적으로 빠져 나가게 된다.
이상 본 발명을 상기 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 이차전지 110 : 베어셀
120 : 보호회로부 130 : 충전회로

Claims (21)

  1. 베어셀;
    상기 베어셀에 연결되고, 부하에 연결되는 양극 단자 및 음극 단자를 포함하는 보호 회로;
    양극 충전 단자 및 음극 충전 단자를 갖고, 상기 베어셀에 연결되는 충전 회로부를 포함하고,
    상기 충전 회로부는 충전 전류가 상기 음극 충전 단자에 흐르는 것을 방지하는 제 1 역전류 방지부와, 상기 보호 회로의 양극 단자와 음극 단자의 역충전에 의한 역전류의 흐름에 따른 손상을 방지하는 제 2 역전류 방지부를 포함하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 역전류 방지부는 트랜지스터를 포함하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 역전류 방지부는 상기 트랜지스터에 병렬로 연결된 기생 다이오드를 포함하는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 역전류 방지부는 다이오드를 포함하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 회로부는 상기 베어셀과 양극 충전 단자 사이에 형성된 충전 제어 스위치와 전하 저장 소자를 구비하여, 상기 베어셀에 전달되는 전하를 제어하는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 역전류 방지부는 상기 전하 저장 소자와 음극 충전 단자의 사이에 위치하여, 상기 음극 충전 단자에 대한 방전 전류의 흐름을 제어하는 이차 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 역전류 방지부는 상기 제 1 역전류 방지부와 음극 충전 단자의 사이에 형성되고, 역전류가 발생하면 상기 제 1 역전류 방지부를 통한 전류의 흐름을 방지하는 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 역전류 방지부는 상기 보호 회로의 전극 단자들 중 하나와 연결된 게이트를 갖는 트랜지스터를 포함하고, 역전류가 발생하면 상기 트랜지스터가 턴오프되어 상기 제 1 역전류 방지부를 통한 전류 흐름을 방지하는 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 트랜지스터의 게이트는 상기 보호 회로의 양극 단자에 연결된 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 회로를 통해 역전류의 흐름을 방지하는 제 3 역전류 방지부를 더 포함하는 이차 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 3 역전류 방지부는 상기 양극 충전 단자와 제 1 역전류 방지부의 사이에 형성된 다이오드를 포함하는 이차 전지.
  12. 베어셀;
    상기 베어셀과 부하에 연결되는 단자들의 사이를 연결하고, 상기 베어셀의 충전 상태를 제어하는 보호 회로;
    양극 및 음극 입력 단자를 갖고, 상기 보호 회로를 통해 상기 베어셀에 충전을 제공하는 충전 회로를 포함하고,
    상기 충전 회로는 상기 양극 단자 및 보호 회로의 사이에 연장된 양의 충전 경로를 정의하고 제 1 스위칭 소자와 전하 저장 소자가 상기 양의 충전 경로에 위치하며,
    상기 충전 회로는 상기 저장 소자와 음극 입력 단자의 사이에 저장 에너지 방전 경로를 정의하고 제 1 역전류 방지 소자가 상기 에너지 방전 경로를 따라 위치하며,
    상기 충전 회로는 상기 부하에 연결되는 상기 보호 회로의 단자들에 대해 역충전에 의한 손상을 방지하는 제 2 역전류 방지 소자를 포함하는 충전 회로를 포함하는 이차 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 역전류 방지 소자는 트랜지스터를 포함하는 이차 전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 역전류 방지 소자는 상기 트랜지스터에 병렬로 연결된 기생 다이오드를 포함하는 이차 전지.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 역전류 방지 소자는 다이오드를 포함하는 이차 전지.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 역전류 방지 소자는 상기 전하 저장 소자와 음극 충전 단자의 사이에 형성되어 상기 음극 충전 단자에 대한 방전 전류의 흐름을 제어하는 이차 전지.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 역전류 방지 소자는 상기 제 1 역전류 방지 소자와 음극 충전 단자의 사이에 형성되고, 역충전이 발생하면 상기 제 1 역전류 방지 소자를 통한 전류의 흐름을 방지하는 이차 전지.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 역전류 방지 소자는 상기 보호 회로의 전극 단자들 중에서 하나와 연결된 게이트를 갖는 트랜지스터를 포함하여, 역전류 상황이 발생하면, 상기 트랜지스터가 턴오프되어 상기 제 1 역전류 방지 소자를 통한 전류 흐름을 방지하는 이차 전지.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 트랜지스터의 게이트는 상기 보호 회로의 양극 단자에 전기적으로 연결된 이차 전지.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 충전 회로를 통한 역전류의 흐름을 방지하는 제 3 역전류 방지 소자를 포함하는 이차 전지.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 3 역전류 방지 소자는 상기 양극 충전 단자와 제 2 역전류 방지 소자의 사이에 형성된 다이오드를 포함하는 이차 전지.
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