KR20160001109A - 과전류를 차단할 수 있는 배터리 보호회로 모듈 - Google Patents

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KR20160001109A
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황호석
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안상훈
박승욱
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주식회사 아이티엠반도체
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
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Abstract

본 발명은 과전류를 효과적으로 차단하면서 집적화 및 소형화에 유리한 배터리 보호회로 모듈에 관한 것으로서, 상기 배터리 보호회로 모듈은 배터리 베어셀의 전극단자와 배터리 팩의 출력단자 사이에 연결될 수 있으며, 프로텍션 집적회로(protection IC) 소자 및 적어도 하나 이상의 전계효과 트랜지스터 소자를 구비하는 보호회로 소자를 포함하며, 상기 프로텍션 집적회로 소자 및 상기 전계효과 트랜지스터 소자의 과전류를 차단하도록, 상기 배터리 베어셀의 전극단자 중 어느 하나와 상기 보호회로 소자 사이에 전기적으로 연결된 제너 다이오드 소자를 더 포함한다.

Description

과전류를 차단할 수 있는 배터리 보호회로 모듈{Battery protection circuits module blocking overcurrent}
본 발명은 배터리 보호회로 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 과전류를 차단할 수 있는 배터리 보호회로 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 휴대폰, PDA 등의 휴대단말기 등에 배터리가 사용되고 있다. 리튬이온 배터리는 휴대단말기 등에 가장 널리 사용되는 배터리로 과충전, 과전류 시에 발열하고, 발열이 지속되어 온도가 상승하게 되면 성능열화는 물론 폭발의 위험성까지 갖는다. 따라서, 과충전, 과방전 및 과전류를 감지하고 배터리의 동작을 차단하는 배터리 보호회로 모듈을 배터리에 제공해야 할 필요성이 높아지고 있다.
나아가, 과전류를 차단하기 위하여 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자를 배터리 보호회로 모듈과 별도로 추가로 배치할 수 있다. PTC 소자는, 예를 들어, 도전성 입자를 결정성 고분자에 분산시켜 형성할 수 있다. 설정된 온도 이하에서 PTC 소자는 도전성의 연결부재 사이에서 전류가 흐르는 통로가 된다. 그러나 과전류 발생으로 인해 설정 온도 이상이 되면 결정성 고분자가 팽창되어 결정성 고분자에 분산되어 있는 상기 도전성 입자 사이의 연결이 분리되면서 저항이 급격하게 증가된다. 따라서 도전성의 연결부재 사이의 전류의 흐름이 차단되거나 전류의 흐름이 감소된다. 이와 같이 PTC 소자에 의해 전류의 흐름이 차단될 수 있으므로, PTC 소자는 배터리의 파열을 방지하는 안전장치의 역할을 수행한다. 그리고 다시 설정 온도 이하로 냉각되면 PTC 소자에서 결정성 고분자가 수축하여 도전성 입자 사이의 연결이 복원되므로 전류의 흐름이 원활하게 수행될 수 있다.
그러나 이러한 PTC 소자는 부품의 단가가 높아 전체 제조비용이 상승하는 문제점을 가진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 과전류를 효과적으로 차단하면서 집적화 및 소형화에 유리한 배터리 보호회로 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의한 배터리 보호회로 모듈이 제공될 수 있다. 상기 배터리 보호회로 모듈은 배터리 베어셀의 전극단자와 배터리 팩의 출력단자 사이에 연결될 수 있으며, 프로텍션 집적회로(protection IC) 소자 및 적어도 하나 이상의 전계효과 트랜지스터 소자를 구비하는 보호회로 소자를 포함하며, 상기 프로텍션 집적회로 소자 및 상기 전계효과 트랜지스터 소자의 과전류를 차단하도록, 상기 배터리 베어셀의 전극단자 중 어느 하나와 상기 보호회로 소자 사이에 전기적으로 연결된 제너 다이오드 소자를 더 포함한다.
상기 배터리 보호회로 모듈에서, 상기 적어도 하나 이상의 전계효과 트랜지스터 소자는 드레인을 공통으로 가지는 제 1 전계효과 트랜지스터 소자와 제 2 전계효과 트랜지스터 소자를 포함하고, 상기 프로텍션 집적회로 소자는 충전전압 및 방전전압을 인가하고 배터리 전압을 감지하는 단자(VDD단자), 내부 동작전압에 대한 기준이 되는 기준단자(VSS단자), 충방전 및 과전류 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-단자), 과방전 상태에서 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자를 오프시키기 위한 방전차단신호 출력단자(DOut단자), 과충전 상태에서 상기 제 2 전계효과 트랜지스터 소자를 오프시키기 위한 충전차단신호 출력단자(COut단자)를 구비하며, 상기 제너 다이오드 소자의 일단은 상기 배터리 베어셀의 전극단자 중 음극단자에 연결되고, 상기 제너 다이오드 소자의 타단은 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자의 소오스 단자와 상기 프로텍션 집적회로 소자의 상기 기준단자(VSS단자)에 연결된다.
상기 배터리 보호회로 모듈에서, 상기 제너 다이오드 소자의 음극(cathode)은 상기 배터리 베어셀의 음극단자와 연결되고, 상기 제너 다이오드 소자의 양극(anode)은 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자의 소오스 단자 및 상기 프로텍션 집적회로 소자의 상기 기준단자(VSS단자)와 연결된다.
상기 배터리 보호회로 모듈은, 이격된 복수의 리드들을 포함하며 상기 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되며 상기 프로텍션 집적회로 소자, 상기 전계효과 트랜지스터 소자 및 상기 제너 다이오드 소자가 실장되는 리드프레임; 및 상기 프로텍션 집적회로 소자, 상기 전계효과 트랜지스터 소자, 상기 제너 다이오드 소자 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재;를 더 포함함으로써 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의한 배터리 보호회로 모듈이 제공될 수 있다. 상기 배터리 보호회로 모듈은 배터리 베어셀의 전극단자와 배터리 팩의 출력단자 사이에 연결될 수 있으며, 프로텍션 집적회로(protection IC) 소자 및 적어도 하나 이상의 전계효과 트랜지스터 소자를 구비하는 보호회로 소자를 포함하며, 상기 프로텍션 집적회로 소자 및 상기 전계효과 트랜지스터 소자의 과전류를 차단하도록 상기 배터리 베어셀의 전극단자 중 어느 하나와 상기 보호회로 소 사이에 서로 반대 방향으로 병렬로 연결된 한 쌍의 정류 다이오드 소자를 더 포함한다.
상기 배터리 보호회로 모듈에서, 상기 적어도 하나 이상의 전계효과 트랜지스터 소자는 드레인을 공통으로 가지는 제 1 전계효과 트랜지스터 소자와 제 2 전계효과 트랜지스터 소자를 포함하고, 상기 프로텍션 집적회로 소자는 충전전압 및 방전전압을 인가하고 배터리 전압을 감지하는 단자(VDD단자), 내부 동작전압에 대한 기준이 되는 기준단자(VSS단자), 충방전 및 과전류 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-단자), 과방전 상태에서 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자를 오프시키기 위한 방전차단신호 출력단자(DOut단자), 과충전 상태에서 상기 제 2 전계효과 트랜지스터 소자를 오프시키기 위한 충전차단신호 출력단자(COut단자)를 구비하며, 상기 서로 반대 방향으로 병렬로 연결된 한 쌍의 다이오드 소자는 제 1 다이오드 소자 및 제 2 다이오드 소자를 포함하며, 상기 제 1 다이오드 소자의 양극(anode)은 상기 배터리 베어셀의 음극단자에 연결되고, 상기 제 1 다이오드 소자의 음극(cathode)은 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자의 소오스 단자와 상기 프로텍션 집적회로 소자의 상기 기준단자(VSS단자)에 연결된다.
상기 배터리 보호회로 모듈은, 이격된 복수의 리드들을 포함하며 상기 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되며 상기 프로텍션 집적회로 소자, 상기 전계효과 트랜지스터 소자 및 상기 한 쌍의 정류 다이오드 소자가 실장되는 리드프레임; 및 상기 프로텍션 집적회로 소자, 상기 전계효과 트랜지스터 소자, 상기 한 쌍의 정류 다이오드 소자 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재;를 더 포함함으로써 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 과전류를 효과적으로 차단하면서 집적화 및 소형화에 유리한 배터리 보호회로 모듈을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 3a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈에 적용되는 제너 다이오드 또는 정류 다이오드에서 온도에 따른 허용전류의 관계를 도해하는 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈에 적용되는 제너 다이오드 또는 정류 다이오드에서 온도에 따른 다이오드 내부저항의 관계를 도해하는 그래프이다.
도 4a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈의 일부를 도해하는 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈을 도해하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈을 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 모듈을 도해하는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 모듈을 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접합하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로(100a)는 배터리 베어셀의 전극단자와 배터리 팩의 출력단자 사이에 연결될 수 있다. 배터리 보호회로(100a)는 보호회로 소자를 포함하는바, 상기 보호회로 소자는 프로텍션 집적회로 소자(120) 및 적어도 하나 이상의 전계효과 트랜지스터 소자(110)를 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈은 배터리 베어셀의 전극단자에 연결되기 위한 제 1 및 제 2 내부연결단자(B+, B-), 충전시에는 충전기에 연결되고, 방전시에는 배터리 전원에 의하여 동작되는 전자기기(예, 휴대단말기 등)와 연결되기 위한 제 1 및 제 2 외부연결단자들(P+, P-)을 구비한다. 제 1 외부연결단자(P+) 및 제 2 외부연결단자(P-)는 전원공급을 위한 것이다. 나아가, 도면에서 도시되지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈은 별도의 추가적인 외부연결단자인 제 3 외부연결단자(CF)를 더 구비할 수 있는 바, 제 3 외부연결단자(CF)는 배터리를 구분하여 배터리에 맞게 충전을 하도록 하며, 충전시 배터리 온도로 감지하는 부품인 써미스터(Thermistor)를 적용할 수 있으며, 기타 기능이 적용되고 단자로서 활용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로(100a)는 한 쌍의 전계효과 트랜지스터 소자(110), 프로텍션 집적회로 소자(120), 저항 소자(R1, R2) 및 커패시터 소자(C1, C2)의 연결 구조를 가진다. 한 쌍의 전계효과 트랜지스터 소자(110)는 드레인 공통 구조를 가지는 제 1 전계효과 트랜지스터 소자(110a)와 제 2 전계효과 트랜지스터 소자(110b)로 구성된다. 제 1 전계효과 트랜지스터 소자(110a)와 제 2 전계효과 트랜지스터 소자(110b)는, 예를 들어, n-채널 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Transistor)일 수 있다.
프로텍션 집적회로 소자(120)는 저항 소자(R1)을 통하여 배터리의 (+)단자와 대응되는 제 1 내부연결단자(B+)에 연결되고 제 1 노드(n1)를 통해 충전전압 또는 방전전압이 인가되는 전압인가와 배터리 전압을 감지하는 단자(VDD단자), 프로텍션 집적회로 소자(120) 내부의 동작전압에 대한 기준이 되는 기준단자(VSS단자), 충방전 및 과전류 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-단자), 과방전 상태에서 제 1 전계효과 트랜지스터 소자(110a)를 오프시키기 위한 방전차단신호 출력단자(Dout단자), 과충전 상태에서 제 2 전계효과 트랜지스터 소자(110b)를 오프시키기 위한 충전차단신호 출력단자(Cout단자)를 갖는다.
이때, 프로텍션 집적회로 소자(120)의 내부는 기준전압 설정부, 기준전압과 충방전 전압을 비교하기 위한 비교부, 과전류 검출부, 충방전 검출부를 구비하고 있다. 여기서 충전 및 방전상태의 판단 기준은 유저가 요구하는 스펙(SPEC)으로 변경이 가능하며 그 정해진 기준에 따라 프로텍션 집적회로 소자(120)의 각 단자별 전압차를 인지하여 충ㆍ방전상태를 판정한다.
프로텍션 집적회로 소자(120)는 방전 시에 과방전 상태에 이르게 되면, Dout단자는 로우(LOW)로 되어 제 1 전계효과 트랜지스터 소자(110a)를 오프 시키고, 과충전 상태에 이르게 되면 Cout단자가 로우(LOW)로 되어 제 2 전계효과 트랜지스터 소자(110b)를 오프 시키고, 과전류가 흐르는 경우에는 충전 시에는 제 2 전계효과 트랜지스터 소자(110b), 방전 시에는 제 1 전계효과 트랜지스터 소자(110a)를 오프 시키도록 구성되어 있다.
저항 소자(R1)와 커패시터 소자(C1)는 프로텍션 집적회로 소자(120)의 공급전원의 변동을 안정시키는 역할을 한다. 저항 소자(R1)는 배터리의 전원 공급 노드인 제 1 노드(n1)와 프로텍션 집적회로 소자(120)의 VDD 단자 사이에 연결되고, 커패시터 소자(C1)는 프로텍션 집적회로 소자(120)의 VDD 단자와 VSS 단자 사이에 연결된다. 여기서 제 1 노드(n1)는 제 1 내부연결단자(B+)와 제 1 외부연결단자(P+)에 연결되어 있다. 저항 소자(R1)의 저항값을 크게 하면 전압 검출 시 프로텍션 집적회로 소자(120) 내부에 침투되는 전류에 의해서 검출전압이 높아지기 때문에 저항 소자(R1)의 저항값은 1KΩ 이하의 적당한 값으로 설정된다. 또한 안정된 동작을 위해서 상기 커패시터 소자(C1)의 용량값은 0.01μF 이상의 적당한 값을 가진다.
그리고 저항 소자(R1)와 저항 소자(R2)는 프로텍션 집적회로 소자(120)의 절대 최대정격을 초과하는 고전압 충전기 또는 충전기가 거꾸로 연결되는 경우 전류 제한 저항이 된다. 저항 소자(R2)는 프로텍션 집적회로 소자(120)의 단자(V-)와 제 2 전계효과 트랜지스터 소자(110b)의 소오스 단자(S2)가 연결된 제 2 노드(n2) 사이에 연결된다. 저항 소자(R1)와 저항 소자(R2)는 전원소비의 원인이 될 수 있으므로 통상 저항 소자(R1)와 저항 소자(R2)의 저항값의 합은 1KΩ 보다 크게 설정된다. 그리고 저항 소자(R2)의 저항값이 너무 크다면 과충전 차단 후에 복귀가 일어나지 않을 수 있으므로, 저항 소자(R2)의 저항값은 10KΩ 또는 그 이하의 값으로 설정된다.
커패시터 소자(C2)는 제 2 노드(n2)(또는 제 2 외부연결단자(P-))와 제 1 전계효과 트랜지스터 소자(110a)의 소오스 단자(S1)(또는 VSS 단자) 사이에 연결되는 구조를 가진다. 커패시터 소자(C2)는 상기 배터리 보호회로 제품의 특성에 크게 영향을 끼치지는 않지만, 유저의 요청이나 안정성을 위해 추가되고 있다. 상기 커패시터 소자(C2)는 전압변동이나 외부 노이즈에 대한 내성을 향상시켜 시스템을 안정화시키는 효과를 위한 것이다.
그리고 도면에 도시되지 않았으나, ESD(Electrostatic Discharge), 서지(surge) 보호를 위하여, 저항 소자 및 배리스터 소자가 서로 병렬 연결되는 구조로 제 3 외부연결단자(CF)와 상기 제 2 노드(n2)(또는 제 2 외부연결단자(P-)) 사이에 연결 배치될 수 있다. 상기 배리스터 소자는 과전압 발생시 저항이 낮아지는 소자로, 과전압이 발생되는 경우 저항이 낮아져 과전압으로 인한 회로손상 등을 최소화할 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로(100a)에서, 전계효과 트랜지스터 소자(110), 프로텍션 집적회로 소자(120) 및 수동소자(저항 소자, 커패시터 소자)의 구성이나 수, 배치 등은 예시적이며 보호회로의 부가 기능에 따라서 적절하게 변형될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로(100a)는 프로텍션 집적회로 소자(120) 및 전계효과 트랜지스터 소자(110)의 과전류를 차단하도록, 배터리 베어셀의 전극단자 중 어느 하나와 보호회로 소자(프로텍션 집적회로 소자(120) 및 전계효과 트랜지스터 소자(110)) 사이에 전기적으로 연결된 제너 다이오드 소자(360)를 더 포함한다.
제너 다이오드 소자(360)는 다이오드의 특성곡선의 역 항복 전압 영역에서 동작하도록 설계된 특수한 다이오드이다. 이러한 역 항복 전압 영역에서 동작하는 일반적인 다이오드는 과도한 전류와 그로 인한 열의 발생으로 다이오드가 파괴될 수 있으나, 제너 다이오드 소자(360)에서는 이러한 현상이 발생하지 않는다.
제너전압이라고 명명되는 역 항복 전압 Vz에 도달하면 제너 다이오드 전류가 급격히 증가하며 제너 다이오드 양단의 역 전압이 비교적 일정한 값(Vz)을 유지하게 된다. 따라서, 역 항복 전압 영역에서 동작하는 제너 다이오드 소자(360)는 다이오드에 흐르는 전류나 입력전압의 변화에 무관하게 항상 일정한 출력전압을 유지하게 된다.
도 1a를 참조하면, 제너 다이오드 소자(360)의 일단은 배터리 베어셀의 전극단자 중 음극단자에 연결되고, 제너 다이오드 소자(360)의 타단은 제 1 전계효과 트랜지스터 소자(110a)의 소오스 단자(S1)와 프로텍션 집적회로 소자(120)의 기준단자(VSS단자)에 연결된다. 구체적인 예를 들면, 제너 다이오드 소자(360)의 음극(cathode)은 배터리 베어셀의 음극단자와 연결되고, 제너 다이오드 소자(360)의 양극(anode)은 제 1 전계효과 트랜지스터 소자(110a)의 소오스 단자(S1) 및 프로텍션 집적회로 소자(120)의 기준단자(VSS단자)와 연결된다. 역 항복 전압 영역에서 사용되는 제너 다이오드 소자(360)에 흐르는 제너 전류 방향은 제너 다이오드 심볼에 있는 화살 방향과 반대이며, 도 1a를 기준으로 좌측에서 우측으로 제너 전류가 흐르게 된다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈에 적용되는 제너 다이오드 소자에 필요한 특성으로서 온도에 따른 허용전류의 관계를 도해하는 그래프이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈에 적용되는 제너 다이오드 소자에서 온도에 따른 다이오드 내부저항의 관계를 도해하는 그래프이다.
도 3b를 참조하면, 온도가 95℃ 부근일 경우 제너 다이오드 소자(360)의 내부 저항은 급격하게 증가한다.
한편, 도 3a를 참조하면, 온도가 높아질수록 제너 다이오드 소자(360)에서 요구되는 허용전류(IHOLD)는 낮아진다. 예를 들어, 그레이드 310의 제너 다이오드 소자(360)에 있어서, 25℃의 온도에서 허용전류(IHOLD)는 최소 3.1A이며, 95℃의 온도에서 허용전류(IHOLD)는 최소 1A이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈의 일부를 도해하는 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈을 도해하는 사시도이다.
도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 외부연결단자들(P+, P-), 내부연결단자(B+, B-)를 포함하는 도 1의 배터리 보호회로(100a)를 구현하는 배터리 보호회로 모듈(300)이 제공된다. 본 명세서에서 개시되는 배터리 보호회로 모듈은, 예를 들어, 배터리 보호회로 패키지의 형태로 제공될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈(300)은, 이격된 복수의 리드들을 포함하며, 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되는 리드프레임(50)을 구비한다. 도 1에 도시된 프로텍션 집적회로 소자(120), 전계효과 트랜지스터 소자(110), 제너 다이오드 소자(360) 및 수동소자(130)는 리드프레임(50) 상에 실장된다. 여기에서 수동소자(130)는 상술한 저항 소자 및/또는 커패시터 소자를 의미한다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈(300)은 프로텍션 집적회로 소자(120), 전계효과 트랜지스터 소자(110), 제너 다이오드 소자(360), 수동소자(130) 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재(220)를 더 포함함으로써 별도의 인쇄회로기판(PCB)을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다. 전기적 연결부재(220)는 본딩 와이어 또는 본딩 리본 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 리드프레임은 금속 프레임에 리드 단자들이 패터닝된 구성으로서, 절연코어 상에 금속 배선층이 형성된 인쇄회로기판과는 그 구조나 두께 등에서 구분될 수 있다.
본딩 와이어나 본딩 리본과 같은 전기적 연결부재(220)를 리드프레임(50) 상에 배치하여 회로를 구성하므로, 배터리 보호회로를 구성하기 위한 리드프레임(50)을 설계하고 제조하는 과정이 단순화될 수 있다는 중요한 이점을 가진다. 만약, 본 발명의 실시예들에서 상술한 전기적 연결부재를 배터리 보호회로를 구현함에 있어서 도입하지 않는다면 리드프레임(50)을 구성하는 복수의 리드들의 구성이 매우 복잡하게 되므로 적절한 리드프레임(50)을 효과적으로 제공하는 것이 용이하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈(300)은 리드프레임(50) 상에 실장된 프로텍션 집적회로 소자(120), 전계효과 트랜지스터 소자(110), 제너 다이오드 소자(360), 수동소자(130)를 밀봉하는 봉지재(250)를 구비한다. 봉지재(250)는, 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)를 포함할 수 있다.
한편, 전계효과 트랜지스터 소자(110) 및/또는 프로텍션 집적회로 소자(120)는 리드프레임(50) 상에 반도체 패키지의 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라 표면실장기술(Surface Mounting Technology)에 의하여 리드프레임(50)의 표면의 적어도 일부 상에, 별도의 봉지재로 밀봉되지 않은 웨이퍼에서 소잉(sawing)된 칩 다이(chip die) 형태로, 실장되어 고정될 수 있다. 여기에서, 칩 다이(chip die)라 함은 어레이 형태의 복수의 구조체(예를 들어, 프로텍션 집적회로, 전계효과 트랜지스터)가 형성된 웨이퍼 상에 별도의 봉지재로 밀봉하지 않고 소잉 공정을 수행하여 구현된 개별적인 구조체를 의미한다. 즉, 리드프레임(50) 상에 프로텍션 집적회로 소자(120) 및 전계효과 트랜지스터 소자(110)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 실장할 때에는 별도의 봉지재로 밀봉하지 않은 상태에서 실장한 이후에, 후속의 봉지재(250)에 의하여 프로텍션 집적회로 소자(120) 및 전계효과 트랜지스터 소자(110)를 밀봉하므로, 배터리 보호회로 모듈(300)을 구현함에 있어서 봉지재를 형성하는 공정을 한 번만 수행할 수 있다. 이에 반하여, 프로텍션 집적회로 소자(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터 소자(110)를 인쇄회로기판(PCB)에 별도로 삽입하여 고정하거나 실장하는 경우는, 각 부품에 대하여 한 번의 몰딩 공정이 먼저 필요하고, 인쇄회로기판 상에 고정하거나 실장한 이후에 실장된 각 부품에 대하여 또 한 번의 몰딩 공정이 추가로 필요하므로, 제조공정이 복잡하고 제조비용이 높아질 수 있다.
물론, 본 발명의 기술적 사상은 프로텍션 집적회로 소자(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터 소자(110)를 인쇄회로기판(PCB)에 별도로 삽입하여 고정하거나 실장하는 경우를 배제하지 않는다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈에서는 프로텍션 집적회로 소자(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터 소자(110)가 인쇄회로기판(PCB) 상에 실장될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈을 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 배터리 캔(400) 내에 내장된 배터리 베어셀의 상부면과 상부케이스(500) 사이에 상술한 배터리 보호회로 모듈(300)이 삽입되어 배터리 팩을 구성하게 된다. 상부케이스(500)는 플라스틱 및/또는 금속 재질로 외부연결단자들(P+, CF, P-)이 노출될 수 있도록 대응되는 부분에 관통홀(550)이 형성되어 있다.
상기 배터리 베어셀은 전극 조립체와 캡 조립체를 포함하여 구성된다. 상기 전극 조립체는 양극 집전체에 양극 활물질을 도포해서 형성된 양극판, 음극 집전체에 음극 활물질을 도포해서 형성된 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되어 두 극판의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 세퍼레이터로 이루어질 수 있다. 상기 전극 조립체에는 상기 양극판에 부착된 양극탭과 상기 음극판에 부착된 음극탭이 인출되어 있다.
상기 캡 조립체는 음극단자(410), 가스켓(420), 캡 플레이트(430) 등을 포함한다. 캡 플레이트(430)는 양극단자의 역할을 할 수 있다. 음극단자(410)는 음극셀 또는 전극셀로 명명될 수도 있다. 가스켓(420)은 음극단자(410)와 캡 플레이트(430)를 절연시키기 위하여 절연성 물질로 형성될 수 있다. 따라서, 배터리 베어셀의 전극단자는 음극단자(410)와 캡 플레이트(430)를 포함할 수 있다.
배터리 보호회로 모듈(300)의 제 1 내부연결단자(B+)는 배터리 베어셀의 양극단자인 캡 플레이트(430)와 접합되고, 배터리 보호회로 모듈(300)의 제 2 내부연결단자(B-)는 배터리 베어셀의 음극단자(410)와 접합될 수 있다. 상기 접합은 레이저 용접, 저항용접, 납땜 및 도전성 에폭시 접합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방식으로 수행될 수 있다.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 1b에 도시된 배터리 보호회로(100b)는, 도 1a에 도시된 보호회로(100a)와 비교하여, 제너 다이오드 소자(360)의 일단이 배터리 베어셀의 전극단자 중 양극단자에 연결되고, 제너 다이오드 소자(360)의 타단이 저항 소자(R1)와 연결되는 것 외에는 구성이 동일하다. 따라서, 동일한 참조부호를 가진 구성요소에 대한 설명은 도 1a과 동일하므로 도 1b에서는 생략한다.
여기에서, 저항 소자(R1)는 프로텍션 집적회로 소자(120)의 공급전원의 변동을 안정시키는 역할을 한다. 저항 소자(R1)는 배터리의 전원 공급 노드인 제 1 노드(n1)와 프로텍션 집적회로 소자(120)의 VDD 단자 사이에 연결된다. 여기서 제 1 노드(n1)는 제 1 내부연결단자(B+)와 제 1 외부연결단자(P+)에 연결되어 있다. 저항 소자(R1)의 저항값을 크게 하면 전압 검출 시 프로텍션 집적회로 소자(120) 내부에 침투되는 전류에 의해서 검출전압이 높아지기 때문에 저항 소자(R1)의 저항값은 1KΩ 이하의 적당한 값으로 설정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이다. 도 2에 도시된 배터리 보호회로(100c)는, 도 1a에 도시된 보호회로(100a)와 비교하여, 제너 다이오드 소자(360)를 한 쌍의 정류 다이오드 소자(380)로 대체한 것 외에는 구성이 동일하다. 따라서, 동일한 참조부호를 가진 구성요소에 대한 설명은 도 1a와 동일하므로 도 2에서는 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로(100c)는 프로텍션 집적회로 소자(120) 및 전계효과 트랜지스터 소자(110)를 포함하는 보호회로 소자의 과전류를 차단하도록, 배터리 베어셀의 전극단자 중 어느 하나와 상기 보호회로 소자 사이에 서로 반대 방향으로 병렬로 연결된 한 쌍의 정류 다이오드 소자(380)를 더 포함한다.
서로 반대 방향으로 병렬로 연결된 한 쌍의 정류 다이오드 소자(380)는 제 1 다이오드 소자(380a) 및 제 2 다이오드 소자(380b)를 포함한다. 예를 들어, 제 1 다이오드 소자(380a)의 양극(anode)은 상기 배터리 베어셀의 음극단자에 대응되는 제 2 내부연결단자(B-)에 연결되고, 제 1 다이오드 소자(380a)의 음극(cathode)은 제 1 전계효과 트랜지스터 소자(110a)의 소오스 단자(S1)와 프로텍션 집적회로 소자(120)의 기준단자(VSS단자)에 연결되며, 제 2 다이오드 소자(380b)의 음극(cathode)은 배터리 베어셀의 음극단자에 대응되는 제 2 내부연결단자(B-)에 연결되고, 제 2 다이오드 소자(380b)의 양극(anode)은 제 1 전계효과 트랜지스터 소자(110a)의 소오스 단자(S1)와 프로텍션 집적회로 소자(120)의 기준단자(VSS단자)에 연결된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈에서, 제 1 다이오드 소자(380a) 및 제 2 다이오드 소자(380b)에 각각 필요한 특성에 대한 설명은 도 3a, 도 3b 및 표 1을 참조하여 상술한 설명으로 대체한다. 한편, 도 2의 배터리 보호회로(100c)를 구현하는 배터리 보호회로 모듈 및 이를 구비하는 배터리 팩에 대한 설명은 도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하여 상술한 설명으로 대체한다.
이하에서는, 배터리 보호회로 소자에서의 과전류를 차단하기 위하여 배터리 보호회로 모듈과 별도로 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자를 추가로 배치하는 본 발명의 비교예를 검토하면서 본 발명의 실시예들과의 차이점을 설명한다.
도 6은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 모듈이 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이고, 도 7은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 모듈을 도해하는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 모듈을 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 비교예에서는 도 1에 도시된 제너 다이오드 소자(360)나 도 2에 도시된 한 쌍의 정류 다이오드 소자(380) 대신에 PTC 구조체(350)가 구성된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, PTC 구조체(350)는 배터리 보호회로 모듈(300)의 일단에 연결되어 구성된다. PTC 구조체(350)는 PTC 소자(310), PTC 소자(310)의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면인 제 1 면에 부착된 금속층(320), 및 PTC 소자(310)의 상면 및 하면 중 나머지 하나의 면인 제 2 면에 부착된 도전성의 연결부재(330, 340)를 포함한다. 금속층(320)은 제 1 내부연결단자용 리드(B+) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B-) 중에서 선택된 어느 하나의 리드와 접합되고, 연결부재(330, 340)은 배터리 베어셀의 전극단자와 접합될 수 있다. 예를 들어, 금속층(320), 연결부재(330, 340) 및/또는 리드프레임(50)은 니켈, 구리, 니켈 도금된 구리 또는 기타 금속으로 이루어질 수도 있다. 금속층(320)은 제 1 내부연결단자용 리드(B+) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B-) 중에서 선택된 어느 하나의 리드와 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering) 및 도전성 접착제(예를 들어, 도전성 에폭시), 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방식으로 접합될 수 있다.
PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자(310)는, 예를 들어, 도전성 입자를 결정성 고분자에 분산시켜 형성할 수 있다. 따라서 설정된 온도 이하에서 PTC 소자(310)는 금속층(320)과 도전성의 연결부재(330, 340) 사이에서 전류가 흐르는 통로가 된다. 그러나 과전류 발생으로 인해 설정 온도 이상이 되면 결정성 고분자가 팽창되어 결정성 고분자에 분산되어 있는 상기 도전성 입자 사이의 연결이 분리되면서 저항이 급격하게 증가된다. 따라서 금속층(320)과 도전성의 연결부재(330, 340) 사이의 전류의 흐름이 차단되거나 전류의 흐름이 감소된다. 이와 같이 PTC 소자(310)에 의해 전류의 흐름이 차단될 수 있으므로, PTC 소자(310)는 배터리의 파열을 방지하는 안전장치의 역할을 수행한다. 그리고 다시 설정 온도 이하로 냉각되면 PTC 소자(310)는 결정성 고분자가 수축하여 도전성 입자 사이의 연결이 복원되므로 전류의 흐름이 원활하게 이루어진다.
배터리 보호회로 모듈(300)을 구성하는 리드프레임(50)은 PTC 구조체를 개재하여 상기 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 단자 리드프레임(50)의 제 2 내부연결단자용 리드(B-)는 PTC 구조체(350)를 개재하여 배터리 베어셀의 음극단자(410)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 리드프레임(50)의 제 2 내부연결단자용 리드(B-)는 금속층(320)과 접합되고 PTC 소자(310)를 거쳐 도전성의 연결부재(330, 340)을 거쳐 배터리 베어셀의 음극단자(410)에 전기적으로 연결된다. 이 경우, 금속층(320)은 PTC 소자(310)의 일면 상에서 상기 상면 내에 한정되어 구성되고, 연결부재(330, 340)은 PTC 소자(310)의 타면 상에서 상기 배터리 베어셀의 음극단자(410)까지 신장되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 및 이를 구비하는 배터리 팩은 본 발명의 비교예와 대비하여 다음과 같은 유리한 효과를 가진다.
첫째, 본 발명의 실시예들에서는 PTC 구조체보다 상대적으로 부품 단가가 낮은 다이오드 부품을 사용하면서도 효과적으로 과전류를 차단할 수 있다. 일반적으로 PTC 구조체의 단가가 높아 배터리 보호회로 모듈 어셈블리의 생산단가를 상승시키는 주요한 원인이 되고 있다. 본 발명에 따르면 이러한 문제점을 효과적으로 극복할 수 있을 것으로 기대된다.
둘째, PTC 구조체는 배터리 보호회로 모듈의 외부에 배치되기 때문에 PTC 구조체와 배터리 보호회로 모듈을 접합하는 공정이 추가적으로 필요하며, 접합 공정의 불량에 따른 구조체의 강도 저하가 수반될 수 있다. 즉, PTC 구조체(350)의 금속층(320)과 배터리 보호회로 모듈(300)의 제 2 내부연결단자용 리드(B-)를 레이저 용접이나 저항용접 등으로 접합하는 공정이 추가적으로 필요하며, 접합된 어셈블리의 구조적 강도는 상대적으로 취약할 수 있다. 이에 반하여, 본 발명의 실시예들에서는 과전류를 차단하기 위한 제너 다이오드 소자(360)나 한 쌍의 정류 다이오드 소자(380)가 배터리 보호회로 모듈(300)의 봉지재(250)에 의하여 밀봉되는 구조를 가지므로 어셈블리의 구조적 강도가 양호하다는 유리한 효과를 기대할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
50 : 리드프레임
100a, 100b, 100c : 배터리 보호회로
110 : 전계효과 트랜지스터 소자
120 : 프로텍션 집적회로 소자
130 : 수동소자
250 : 봉지재
300 : 배터리 보호회로 모듈
350 : PTC 구조체
360 : 제너 다이오드 소자
380 : 한 쌍의 정류 다이오드 소자
410 : 음극단자
430 : 캡 플레이트
500 : 상부케이스

Claims (7)

  1. 배터리 베어셀의 전극단자와 배터리 팩의 출력단자 사이에 연결될 수 있으며, 프로텍션 집적회로(protection IC) 소자 및 적어도 하나 이상의 전계효과 트랜지스터 소자를 구비하는 보호회로 소자를 포함하는, 배터리 보호회로 모듈에 있어서,
    상기 프로텍션 집적회로 소자 및 상기 전계효과 트랜지스터 소자의 과전류를 차단하도록, 상기 배터리 베어셀의 전극단자 중 어느 하나와 상기 보호회로 소자 사이에 전기적으로 연결된 제너 다이오드 소자를 더 포함하는,
    배터리 보호회로 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 전계효과 트랜지스터 소자는, 드레인을 공통으로 가지는 제 1 전계효과 트랜지스터 소자와 제 2 전계효과 트랜지스터 소자를 포함하고,
    상기 프로텍션 집적회로 소자는 충전전압 및 방전전압을 인가하고 배터리 전압을 감지하는 단자(VDD단자), 내부 동작전압에 대한 기준이 되는 기준단자(VSS단자), 충방전 및 과전류 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-단자), 과방전 상태에서 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자를 오프시키기 위한 방전차단신호 출력단자(DOut단자), 과충전 상태에서 상기 제 2 전계효과 트랜지스터 소자를 오프시키기 위한 충전차단신호 출력단자(COut단자)를 구비하며,
    상기 제너 다이오드 소자의 일단은 상기 배터리 베어셀의 전극단자 중 음극단자에 연결되고, 상기 제너 다이오드 소자의 타단은 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자의 소오스 단자와 상기 프로텍션 집적회로 소자의 상기 기준단자(VSS단자)에 연결된,
    배터리 보호회로 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제너 다이오드 소자의 음극(cathode)은 상기 배터리 베어셀의 음극단자와 연결되고, 상기 제너 다이오드 소자의 양극(anode)은 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자의 소오스 단자 및 상기 프로텍션 집적회로 소자의 상기 기준단자(VSS단자)와 연결되는, 배터리 보호회로 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이격된 복수의 리드들을 포함하며, 상기 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되며, 상기 프로텍션 집적회로 소자, 상기 전계효과 트랜지스터 소자 및 상기 제너 다이오드 소자가 실장되는, 리드프레임; 및
    상기 프로텍션 집적회로 소자, 상기 전계효과 트랜지스터 소자, 상기 제너 다이오드 소자 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재;
    를 더 포함함으로써 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성하는,
    배터리 보호회로 모듈.
  5. 배터리 베어셀의 전극단자와 배터리 팩의 출력단자 사이에 연결될 수 있으며, 프로텍션 집적회로(protection IC) 소자 및 적어도 하나 이상의 전계효과 트랜지스터 소자를 구비하는 보호회로 소자를 포함하는, 배터리 보호회로 모듈에 있어서,
    상기 프로텍션 집적회로 소자 및 상기 전계효과 트랜지스터 소자의 과전류를 차단하도록, 상기 배터리 베어셀의 전극단자 중 어느 하나와 상기 보호회로 소자 사이에 서로 반대 방향으로 병렬로 연결된 한 쌍의 정류 다이오드 소자를 더 포함하는,
    배터리 보호회로 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 전계효과 트랜지스터 소자는, 드레인을 공통으로 가지는 제 1 전계효과 트랜지스터 소자와 제 2 전계효과 트랜지스터 소자를 포함하고,
    상기 프로텍션 집적회로 소자는 충전전압 및 방전전압을 인가하고 배터리 전압을 감지하는 단자(VDD단자), 내부 동작전압에 대한 기준이 되는 기준단자(VSS단자), 충방전 및 과전류 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-단자), 과방전 상태에서 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자를 오프시키기 위한 방전차단신호 출력단자(DOut단자), 과충전 상태에서 상기 제 2 전계효과 트랜지스터 소자를 오프시키기 위한 충전차단신호 출력단자(COut단자)를 구비하며,
    상기 서로 반대 방향으로 병렬로 연결된 한 쌍의 다이오드 소자는 제 1 다이오드 소자 및 제 2 다이오드 소자를 포함하며,
    상기 제 1 다이오드 소자의 양극(anode)은 상기 배터리 베어셀의 음극단자(B-)에 연결되고, 상기 제 1 다이오드 소자의 음극(cathode)은 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자의 소오스 단자와 상기 프로텍션 집적회로 소자의 상기 기준단자(VSS단자)에 연결되며,
    상기 제 2 다이오드 소자의 음극(cathode)은 상기 배터리 베어셀의 음극단자에 연결되고, 상기 제 2 다이오드 소자의 양극(anode)은 상기 제 1 전계효과 트랜지스터 소자의 소오스 단자와 상기 프로텍션 집적회로 소자의 상기 기준단자(VSS단자)에 연결되는,
    배터리 보호회로 모듈.
  7. 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이격된 복수의 리드들을 포함하며, 상기 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되며, 상기 프로텍션 집적회로 소자, 상기 전계효과 트랜지스터 소자 및 상기 한 쌍의 정류 다이오드 소자가 실장되는, 리드프레임; 및
    상기 프로텍션 집적회로 소자, 상기 전계효과 트랜지스터 소자, 상기 한 쌍의 정류 다이오드 소자 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재;
    를 더 포함함으로써 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성하는,
    배터리 보호회로 모듈.
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