KR20140078540A

KR20140078540A - 충방전 제어 회로 및 배터리 장치

Info

Publication number: KR20140078540A
Application number: KR20130141273A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 사쿠라이; 가즈아키 사노; 도시유키 고이케; 신야 후쿠치
Original assignee: 세이코 인스트루 가부시키가이샤
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-06-25
Also published as: CN103872726A; JP2014121169A; US20140167702A1; TW201433044A

Abstract

[과제] 회로 면적이 작은 과전류 보호 회로, 충방전 제어 회로, 및 컴팩트한 배터리 장치를 제공하는 것이다.
[해결 수단] 충방전 제어 회로는, 과전류 해제 단자에 접속된 강압 회로를 통해 부하가 접속되는 단자의 전압을 감시하여, 부하가 떼어내진 것을 검출하는 과전류 해제 회로와, 과전류 해제 단자에 접속된 클램프 회로를 구비하며, 과전류 해제 단자의 전압은, 강압 회로와 클램프 회로에 의해 클램프되는 구성으로 했다.

Description

충방전 제어 회로 및 배터리 장치{CHARGING AND DISCHARGING CONTROL CIRCUIT AND BATTERY DEVICE}

본 발명은, 이차 전지의 전압이나 이상을 검지하는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치에 관한 것이며, 특히, 그 과전류 보호 회로에 관한 것이다.

배터리 장치는, 주로 휴대용의 전자 기기의 전원으로서 이용되고 있다. 배터리 장치는, 전자 기기(부하)에 공급하는 전류가 증가하여 최대 전류를 초과했을 때에, 과전류로부터 회로를 보호하는 과전류 보호 기능을 구비하고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

도 3에, 과전류 보호 회로를 구비한 배터리 장치의 블럭도를 도시한다. 종래의 배터리 장치(1)는, 충방전 제어 회로(2)와, 복수의 이차 전지를 직렬로 접속한 배터리(3)와, 스위치 회로(4)와, 과전류 검출 저항(5)을 구비하고 있다. 충방전 제어 회로(2)는, 제어 회로(20)와, 과전류 제어 회로(21)와, 과전류 검출 컴퍼레이터(22)와, 기준 전압 회로(23)를 구비하고 있다. 과전류 제어 회로(21)는, 과전류 해제 컴퍼레이터(24)와, 기준 전압 회로(25)와, 풀다운 회로(26)를 구비하고 있다.

상기 서술한 배터리 장치(1)는, 이하와 같이 동작하여 과전류로부터 회로를 보호한다.

과전류 검출 저항(5)은, ＋VO단자 －VO단자간의 전류에 비례한 전압이 발생한다. ＋VO단자 －VO단자간의 전류가 증가한 경우, 과전류 검출 컴퍼레이터(22)는, 단자 M1의 전압에 의해 과전류를 검출하고, 제어 회로(20)에 검출 신호를 출력한다. 제어 회로(20)는, 과전류 검출 상태가 되어, 단자 DO를 통해 스위치 회로(4)를 오프하고, 전류를 차단한다. 과전류 제어 회로(21)는, 단자 M2에서 －VO단자의 전압을 감시하여, 배터리 장치(1)로부터 부하가 떼어내진 것을 검출하면, 제어 회로(20)의 과전류 검출 상태를 해제한다.

일본국 특허 공개 2002-238173호 공보

그러나, 상기 서술의 충방전 제어 회로(2)는, 과전류를 검출하여 스위치 회로(4)를 오프하면, 단자 M2의 전압이 ＋VO단자의 전압 근방까지 상승하기 때문에, 단자 M2나 과전류 제어 회로(21)는 그 전압에 대응하는 구조가 필요하며, 회로의 면적이 커져 있었다.

또한, 배터리(3)에 의해 높은 전압이 요구된 경우, 충방전 제어 회로(2)를 복수 종속 접속할 필요가 있다. 그러나, 과전류 검출 저항(5)이 접속되어 과전류를 검출하는 충방전 제어 회로(2)는 1개뿐이며, 다른 충방전 제어 회로(2)는 필요없는 과전류 보호 회로를 구비하고 있는 것이 되어, 그 회로 면적이 쓸모없었다.

본 발명은, 이상과 같은 과제를 해결하기 위해 고안된 것으로서, 회로 면적이 작은 충방전 제어 회로, 및 컴팩트한 배터리 장치를 제공하는 것이다.

종래의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 충방전 제어 회로는 이하와 같은 구성으로 했다.

과전류 검출 단자에 접속된 과전류 검출 저항의 전압을 감시하여, 이차 전지에 과전류가 흐른 것을 검출하는 과전류 검출 회로와 과전류 해제 단자에 접속된 강압 회로를 통해 부하가 접속되는 단자의 전압을 감시하여, 부하가 떼어내진 것을 검출하는 과전류 해제 회로와, 과전류 해제 단자에 접속된 클램프 회로를 구비하며, 과전류 해제 단자의 전압은, 강압 회로와 클램프 회로에 의해 클램프되는 충방전 제어 회로.

본 발명의 충방전 제어 회로에 의하면, 단자와 과전류 제어 회로의 내압은 낮아도 되기 때문에, 회로 면적을 작게 할 수 있어, 회로 면적이 작은 충방전 제어 회로, 및 컴팩트한 배터리 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태의 과전류 보호 회로를 구비한 배터리 장치의 블럭도이다.
도 2는 본 실시 형태의 과전류 보호 회로를 구비한 반도체 장치의 블럭도이다.
도 3은 종래의 과전류 보호 회로를 구비한 배터리 장치의 블럭도이다.

이하, 본 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 과전류 보호 회로를 구비한 배터리 장치의 블럭도이다.

본 실시 형태의 배터리 장치(1)는, 충방전 제어 회로(2)와, 복수의 이차 전지를 직렬로 접속한 배터리(3)와, 스위치 회로(4)와, 과전류 검출 저항(5)과, 강압 회로(6)를 구비하고 있다. 충방전 제어 회로(2)는, 제어 회로(20)와, 과전류 제어 회로(21)와, 과전류 검출 컴퍼레이터(22)와, 기준 전압 회로(23)와, 클램프 회로(27)를 구비하고 있다. 과전류 제어 회로(21)는, 과전류 해제 컴퍼레이터(24)와, 기준 전압 회로(25)와, 풀다운 회로(26)를 구비하고 있다.

배터리 장치(1)는, ＋VO단자 －VO단자간에 접속된 부하를, 배터리(3)의 전압으로 구동한다. 충방전 제어 회로(2)는, 전원 단자 Vdd와 전원 단자 Vss에 접속된 배터리(3)의 전압을 감시하여, 과방전 상태가 된 경우에, 단자 DO를 통해 스위치 회로(4)를 오프하고, 방전을 정지하는 등의 제어를 행한다.

과전류 검출 저항(5)은, ＋VO단자 －VO단자간의 전류에 비례한 전압이 발생한다. ＋VO단자 －VO단자간의 전류가 증가한 경우, 과전류 검출 컴퍼레이터(22)는, 단자 M1의 전압에 의해 과전류를 검출하고, 제어 회로(20)에 검출 신호를 출력한다. 제어 회로(20)는, 과전류 검출 컴퍼레이터(22)의 검출 신호를 받아 과전류 검출 상태가 되어, 단자 DO를 통해 스위치 회로(4)를 오프하고, 전류를 차단한다. 과전류 제어 회로(21)는, 단자 M2에서 －VO단자의 전압을 감시하여, 배터리 장치(1)로부터 부하가 떼어내진 것을 검출하면, 제어 회로(20)의 과전류 검출 상태를 해제한다.

여기서, 스위치 회로(4)가 오프하면, －VO단자의 전압이 ＋VO단자의 전압 근방까지 상승하는데, －VO단자와 단자 M2의 사이에는 강압 회로(6)가 접속되어 있고, 또한 단자 M2의 내부에는 클램프 회로(27)가 설치되어 있다. 따라서, 단자 M2의 전압은, 배터리(3)로부터 ＋VO단자~부하~－VO단자~강압 회로(6)~단자 M2~클램프 회로(27)~전원 단자 Vdd1의 경로로 전류가 흐르므로, 강압 회로(6)의 효과에 의해 ＋VO단자의 전압 근방까지 상승할 일은 없다. 즉, 단자 M2의 전압은, 클램프 회로(27)에 의해 전원 단자 Vdd1의 전압 근방에 클램프된다.

따라서, 단자 M2와 과전류 제어 회로(21)는, 예를 들어 이차 전지 1개분의 전압 정도의 내압이면 되고, 단자 M2의 보호 회로 등을 포함한 회로 면적을 작게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 클램프 회로(27)는, 전원 단자 Vdd1에 접속된 다이오드로 구성했는데, 이 회로에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수 직렬로 접속된 다이오드를 전원 단자 Vss에 접속해도 된다.

또, 본 실시 형태의 과전류 제어 회로(21)는, 과전류 해제 컴퍼레이터(24)에 의해 단자 M2의 전압을 감시하도록 구성했는데, 이 회로에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 인버터로 단자 M2의 전압을 감시하도록 구성해도 된다.

또, 본 실시 형태의 강압 회로(6)는, 저항으로 구성했는데, 이 회로에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 게이트를 전원 단자 Vdd1에 접속한 NMOS 트랜지스터를 접속해도 된다.

다음에, 배터리(3)에 의해 높은 전압이 요구된 경우, 충방전 제어 회로(2)를 복수 종속 접속할 필요가 있다. 그때, 과전류 검출 저항(5)이 접속되어 과전류를 검출하는 충방전 제어 회로(2)는 1개뿐이므로, 종속 접속된 그 외의 충방전 제어 회로(2)는 과전류 보호 회로를 필요로 하지 않는다.

그래서, 도 2에 도시하는 과전류 보호 회로(30)를, 배터리 장치(1)에 1개 구비하는 구성으로서, 복수 종속 접속하는 충방전 제어 회로(2)는 과전류 보호 회로를 제외한 회로로 해도 된다.

과전류 보호 회로(30)는, 제어 회로(200)와, 과전류 제어 회로(21)와, 과전류 검출 컴퍼레이터(22)와, 기준 전압 회로(23)와, 클램프 회로(27)를 구비하고 있다. 과전류 제어 회로(21)는, 과전류 해제 컴퍼레이터(24)와, 기준 전압 회로(25)와, 풀다운 회로(26)를 구비하고 있다.

과전류 보호 회로(30)의 동작은, 도 1의 충방전 제어 회로(2)의 과전류 보호 회로와 같다. 단, 복수 종속 접속된 충방전 제어 회로(2)의 과방전 검출 신호 등을 받아 스위치(4)를 제어할 필요가 있으므로, 이 이외의 통신 단자를 필요로 하고, 제어 회로(200)도 그에 대응한 기능을 필요로 한다.

이상 기재한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 단자와 과전류 제어 회로의 내압은 낮아도 되기 때문에, 회로 면적을 작게 할 수 있어, 회로 면적이 작은 충방전 제어 회로, 및 컴팩트한 배터리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 과전류 보호 회로를 1개의 반도체 장치로서, 충방전 제어 회로(2)의 과전류 보호 회로를 제외한 구성으로 했으므로, 보다 컴팩트한 배터리 장치를 제공할 수 있다.

2 충방전 제어 회로
6 강압 회로
20, 200 제어 회로
21 과전류 제어 회로
26 풀다운 회로

Claims

이차 전지의 전압을 감시하여, 상기 이차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로로서,
과전류 검출 단자에 접속된 과전류 검출 저항의 전압을 감시하여, 상기 이차 전지에 과전류가 흐른 것을 검출하는 과전류 검출 회로와,
과전류 해제 단자에 접속된 강압 회로를 통해 부하가 접속되는 단자의 전압을 감시하여, 상기 부하가 떼어내진 것을 검출하는 과전류 해제 회로와,
상기 과전류 해제 단자에 접속된 클램프 회로를 구비하며,
상기 과전류 해제 단자의 전압은, 상기 강압 회로와 상기 클램프 회로에 의해 클램프되는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
청구항 1에 있어서,
상기 클램프 회로는, 상기 과전류 해제 단자와 전원 단자의 사이에 접속된 다이오드인 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
복수 직렬로 접속된 이차 전지와,
상기 이차 전지와 병렬로 접속된 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 충방전 제어 회로와,
상기 이차 전지와 외부 단자의 사이에 직렬로 접속된 상기 과전류 검출 저항 및 스위치 회로와,
상기 외부 단자와 상기 과전류 해제 단자의 사이에 접속된 상기 강압 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 장치.