TW200832861A - Charge and discharge control circuit and battery device - Google Patents

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200832861 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於控制電池之充放電之充放電控制電路、 及具備該電路之電池裝置。 【先前技術】 現在，各式各樣之電子機器被隨身攜帶使用。此時， 電子機器係利用內建之電池裝置來執行動作。該電池裝置 具備檢測電池之過充電、過放電、或過電流來控制電池之 充放電之充放電控制電路，而可正常執行動作之構成。各 檢測電路之檢測信號，爲了防止錯誤檢測，介由延遲檢測 信號之延遲電路，傳送至用以控制控制充放電之開關元件 之控制電路。一般而言，延遲電路係由振盪電路及除去電 路所構成，電路規模上，係以共用方式配設各檢測電路（ 例如，參照專利文獻1 )。 針對傳統之充放電控制電路及電池裝置進行說明。第 4圖係傳統之充放電控制電路及電池裝置之槪略方塊圖。 電池裝置200，具備一端連結於外部端子204，另一 端介由可限制電流之開關電路2 03連結於外部端子205之 電池2 0 1。於該電池2 0 1，倂聯著檢測電池2 0 1之電壓及 電流且控制電池20 1之充放電之充放電控制電路202。於 外部端子204及外部端子205之間，連結著實施電池201 之充電之充電器301或負荷302。 該充放電控制電路202，具備：電池201之電壓爲可 200832861 充電之上限電壓以上時輸出過充電檢測信號之過充電檢測 電路306;電池201之電壓爲可放電之下限電壓以下時輸 出過放電檢測信號之過放電檢測電路3 07;開關電路203 之電流爲上限電流以上時輸出過電流檢測信號之過電流檢 測電路3 0 8 ;針對各檢測信號實施各延遲時間之計時之延 遲電路3 09 ;以及將延遲電路3 09所確定之檢測信號轉換 成控制開關電路203之信號並輸出之邏輯電路3 0 5。 開關電路203，於過充電狀態、過放電狀態、或過電 流狀態時，以斷開之方式控制，停止電池20 1之充電電流 或放電電流。 〔專利文獻1〕日本特開2002- 1 7673 0號公報 【發明內容】 然而，傳統之充放電控制電路及電池裝置，連結著實 施脈波充電之充電器及負荷時，因爲於過充電狀態或過放 電狀態重複解除類似過電流狀態，而有充放電控制電路及 電池裝置‘之正常動作出現故障之問題。 例如，於過放電狀態，實施斷續脈波充電之充電器 301及負荷3 02同時連結於外部端子204及205之間時’ 即使沒有放電電流流過，也可能發生擬似放電過電流。 第3圖係電池之過放電狀態之擬似放電過電流圖。過 放電狀態時，利用邏輯電路 3 05之輸出使放電用之 FET3 0 3處於OFF狀態，而沒有放電電流流過。此時，充 電電流經由放電用之FET3 03之寄生二極體流過。於有來 200832861 自充電器301之充電脈波之期間Ton，充電電流從充 301流向電池201，端子103之電壓，藉由端子102 壓而降低寄生二極體之順向電壓Vf份。於沒有來自 器301之充電脈波之期間Toff，因爲放電電流及充電 皆沒有流過，端子1 03之電壓比端子1 〇2之電壓上昇 電壓Vb at tery之電壓。此外，該上昇之電壓爲既定値 時，判斷過電流檢測電路3 0 8發生放電過電流，而發 似放電過電流狀態。另一方面，於有來自充電器3 0 1 電脈波之期間Ton，充電電流從充電器301流向電池 ，電池電壓爲既定値以上時，過放電檢測電路3 07判 解除過放電。一般而言，因爲過電流延遲時間係爲了 負荷短路，故設定成較短，共用延遲電路時，於未結 放電解除之延遲時間之期間，會再度出現類似放電過 ，故可能有無法解除過放電之情形。 於上述々狀態時，未解除放電過電流狀態而持續 ，即使電池20 1之電壓成爲上限値以上，也可能出現 檢測過充電狀態之情形。此外，過充電狀態時也會發 樣問題。因此，因爲可能出現無法正常解除過充電狀 過放電狀態之情形，故充放電控制電路及電池裝置無 常動作，而降低安全性。 本發明有鑑於上述諸點，其目的在於提供高安全 充放電控制電路及電池裝置。 爲了解決上述課題，本發明所提供之用以控制電 充放電之充放電控制電路，係其特徵爲具備：電池之 電器 之電 充電 流 電池 以上 生類 之充 20 1 斷已 保護 束過 電流 充電 無法 生同 態及 法正 性之 池之 過充 -6 - 200832861 電狀態時’使過電流檢測電路之充電過電流檢測信號成爲 無效之手段；及電池之過放電狀態時，使過電流檢測電路 之放電過電流檢測信號成爲無效之手段；之充放電控制電 路。 此外’本發明所提供之電池裝置，係其特徵爲具備： 電池；用以限制前述電池之充電電流或放電電流之電流限 制電路；以及前述之充放電控制電路；之電池裝置。 因爲本發明係於各檢測電路配設共通之延遲電路之充 放電控制電路及電池裝置，配設：電池過充電狀態時，使 過電流檢測電路之充電過電流檢測信號成爲無效之手段； 及電池之過放電狀態時，使過電流檢測電路之放電過電流 檢測信號成爲無效之手段；即使連結著實施脈波充電之充 電器，亦可防止過電流之錯誤檢測，而提供高安全性之充 放電控制電路及電池裝置。 【實施方式】 以下，參照圖面，針對本發明之實施形態進行詳細說 明。第1圖係充放電控制電路及電池裝置之槪略方塊圖。 電池裝置400，具備一端連結於外部端子204、另一 端介由可限制電流之開關電路2 03連結於外部端子205之 電池2 01。該電池2 0 1倂聯著用以檢測電池2 0 1之電壓及 電流並控制檢測電池2 0 1之充放電之充放電控制電路4 0 2 。於外部端子204及外部端子205之間，連結著對電池 2〇1實施脈波充電之充電器301及負荷302。 200832861 開關電路203，具備：具備充電電流之流向爲順向之 寄生二極體之FET3 03 ;及具備放電電流之流向爲順向之 寄生二極體之FET304。 充放電控制電路402，於過充電狀態、過放電狀態、 或過電流狀態時，對開關電路203輸出以使開關電路203 斷開爲目的之充電停止信號或放電停止信號。此外，電池 201爲通常狀態時，對開關電路203輸出以使開關電路 2 03導通爲目的之充電許可信號或放電許可信號。 該充放電控制電路402具備連結於端子101及102之 邏輯電路405，該邏輯電路405，與用以檢測電池201之 電壓爲可充電之上限電壓以上之過充電狀態之過充電檢測 電路3 06連結於端子101及102，與用以檢測電池201之 電壓爲可放電之下限電壓以下之過放電狀態之過放電檢測 電路3 07連結於端子103，與用以檢測開關電路203之電 流爲上限電流以上之過電流狀態之過電流檢測電路408連 結於各檢測電路，與用以使檢測信號延遲對應各檢測時間 之延遲時間份之延遲電路3 09連結於延遲電路3 09，利用 延遲電路之輸出檢測信號來控制開關電路203。 邏輯電路405更具備：使過充電狀態之充電過電流之 檢測成爲無效之充電過電流錯誤檢測防止手段406 ;及使 過放電狀態之放電過電流之檢測成爲無效之放電過電流錯 誤檢測防止手段407。 其次，針對電池裝置400之動作進行說明。 電池201爲過充電狀態時，過充電檢測電路3 06對延 200832861 遲電路3 0 9輸出過充電檢測信號。該信號持續既定時間時 ，延遲電路3 0 9對邏輯電路4 0 5輸出過充電檢測信號。邏 輯電路405接收到過充電檢測信號時，對FET3 04輸出充 電停止信號。結果，FET3 04被控制成斷開，因爲FET304 之寄生二極體只有放電電流通過，而停止充電電流。電池 201爲通常狀態時，過充電檢測電路3 06對延遲電路309 輸出過充電解除信號。該信號持續既定時間時，延遲電路 3 09對邏輯電路405輸出過充電解除信號。邏輯電路405 接收到過充電解除信號時，對FET3 04輸出充電許可信號 ，使FET304導通。 此外，電池20 1爲過放電狀態時，過放電檢測電路 3 07對延遲電路3 09輸出過放電檢測信號。該信號持續既 定時間時，延遲電路3 09對邏輯電路405輸出過放電檢測 信號。邏輯電路 405接收到過放電檢測信號時，對 FET3 0 3輸出放電停止信號。結果，FET3 03被控制成斷開 ，因爲FET303之寄生二極體只有充電電流通過，而停止 放電電流。電池2 0 1爲通常狀態時，過放電檢測電路3 0 7 對延遲電路3 09輸出過放電解除信號。該信號持續既定時 間時，延遲電路3 0 9對邏輯電路4 0 5輸出過放電解除信號 。邏輯電路405接收到過放電解除信號時，對FET3 03輸 出放電許可信號，使FET3 03導通。 此外，充電器3 0 1或負荷3 0 2發生某種問題’而使開 關電路2 03之電流成爲上限電流以上時’藉由開關電路 2 0 3之導通電阻使充放電控制電路4 0 2之端子1 〇 2及端子 200832861 103之電壓差成爲既定値以上，過電流檢測電路408對延 遲電路3 09輸出充電過電流檢測信號或放電過電流檢測信 號。該等信號持續既定時間時，延遲電路3 09對邏輯電路 405輸出該等信號。邏輯電路405接收到充電過電流檢測 信號時，對FET3 04輸出充電停止信號，接收到放電過電 流檢測信號時，對FET3 0 3輸出放電停止信號。因此，停 止放電電流及充電電流。開關電路203之電流爲通常狀態 時，過電流檢測電路408對延遲電路3 09輸出充電過電流 解除信號或放電過電流解除信號。該等信號持續既定時間 時，延遲電路3 09對邏輯電路405輸出該等信號。邏輯電 路405接收到該等信號時，對FET3 03及FET3 04輸出解 除信號，使FET303及FET304導通。 此處，係針對於外部端子204及外部端子205之間， 同時連結著對電池201實施脈波充電之充電器301及負荷 3 〇2時進行說明。脈波充電時，包括有充電脈波之期間 Ton及無充電脈波之期間Toff，於期間Ton，施加充電器 電壓 Vcharge。 第2圖係電池20 1之過充電狀態之擬似充電過電流圖 〇 電池 201爲過充電狀態，充放電控制電路402使 FET3 04成爲斷開而停止充電電流時，於期間Toff，放電 電流從電池201流向負荷3 02，端子103之電壓也比端子 1〇2之電壓上昇FET304之寄生二極體之順向電壓Vf份。 此外，於期間Ton，因爲充電器3 01之電壓，放電電流不 -10- 200832861 會從電池201流向負荷302，FET304之寄生二極體成爲逆 偏壓，端子103之電壓會比端子1〇2之電壓降低從充電器 電壓Vcharge扣除電池電壓vbattery所得到之電壓份。 該電壓下降爲既定値以上時，過電流檢測電路408， 沒有充電電流流過卻發生充電過電流時，會形成錯誤檢測 ，而輸出充電過電流檢測信號。延遲電路3 09，使充電過 電流檢測信號延遲既定時間後，輸出至邏輯電路405。 此時，配設於邏輯電路405之充電過電流錯誤檢測防 止手段406，將充電過電流檢測信號判斷成過充電中之檢 測信號，而使充電過電流檢測信號成爲無效，更對過電流 檢測電路408輸出禁止充電過電流之檢測之信號。 此外，因爲過充電狀態時，禁止充電電流，而不會發 生充電過電流，故不會發生過電流檢測電路408忽視充電 過電流所導致之問題。 因此，採用如上面所述之電路構成之充放電控制電路 ，即使連結著實施脈波充電之充電器，亦可防止過充電狀 態之充電過電流之錯誤檢測，而可提供高安全性之充放電 控制電路及電池裝置。 其次，針對防止過放電狀態之放電過電流之錯誤檢測 之動作進行說明。第3圖係電池之過放電狀態之擬似放電 過電流圖。 電池201爲過放電狀態，充放電控制電路402使 FET3 0 3成爲斷開而停止放電電流時，於期間T〇n，充電電 流從充電器301流向電池201，端子103之電壓也比端子 -11 - 200832861 102之電壓下降FET303之寄生二極體之順向電壓Vf份。 此外，於期間Toff，因爲FET3 03之寄生二極體爲逆偏壓 ，放電電流不會從電池201流向負荷3 02，端子103之電 壓爲介由負荷3 02連結於電池201之狀態，端子103之電 壓會比端子102之電壓上昇電池電壓Vbattery之電壓份。 該電壓上昇爲既定値以上時，過電流檢測電路408, 沒有放電電流流過卻發生放電過電流時，會形成錯誤檢測 ，而輸出放電過電流檢測信號。延遲電路3 09，使放電過 電流檢測信號延遲既定時間後，輸出至邏輯電路405。 此時，配設於邏輯電路405之放電過電流錯誤檢測防 止手段407，將放電過電流檢測信號判斷成過放電中之檢 測信號，而使放電過電流檢測信號成爲無效，更對過電流 檢測電路408輸出禁止放電過電流之檢測之信號。 同樣地，因爲過放電狀態時，禁止放電電流，而不會 發生放電過電流，故不會發生過電流檢測電路408忽視放 電過電流所導致之問題。 因此，採用如上面所述之電路構成之充放電控制電路 ，即使連結著連施脈波充電之充電器，亦可防止過放電狀 態之放電過電流之錯誤檢測，而可提供高安全性之充放電 控制電路及電池裝置。 此外，以上之實施形態時，係針對充電過電流錯誤檢 測防止手段406及放電過電流錯誤檢測防止手段407使過 充電狀態之充電過電流檢測信號及過放電狀態之放電過電 流檢測信號成爲無效之構成進行說明’然而’亦可以爲’ -12- 200832861 過充電狀態時，充電過電流錯誤檢測防止手段 流檢測電路408輸出禁止充電過電流之檢測之 電狀態時，放電過電流錯誤檢測防止手段407 測電路408輸出禁止放電過電流之檢測之信號； 如以上之說明所示，即使爲於各檢測電路 遲電路之充放電控制電路及電池裝置時，亦可 狀態之充電過電流之錯誤檢測及過放電狀態之 之錯誤檢測，即使連結著實施脈波充電之充電 提供高安全性之充放電控制電路及電池裝置。 第5圖係本發明之充放電控制電路及電池 施例之方塊圖。本實施例時，檢測爲主動Hi， 爲主動Lo時亦同樣可實施。 過充電檢測電路3 0 6，於電池2 0 1被充電 測電壓以上時，介由邏輯電路5 01對延遲電路 充電檢測信號。延遲電路3 09，於過充電檢測 ，對邏輯電路5 02輸出過充電檢測延遲時間信 電路5 02輸入過充電檢測信號及過充電檢測延 時，介由邏輯電路5 04對充電控制用FET304 保護動作信號，使其成爲斷開。 過放電檢測電路3 07，於電池201被放電 測電壓以下時，介由邏輯電路5 0 1對延遲電路 放電檢測信號。延遲電路3 09，於過放電檢測 ，對邏輯電路5 02輸出過放電檢測延遲時間信 電路5 02輸入過放電檢測信號及過放電檢測延 4 0 6對過電 信號，過放 對過電流檢 匕構成。 配設共用延 防止過充電 放電過電流 器時，亦可 裝置之一實 然而，檢測 至過充電檢 3 09輸出過 延遲時間後 號。對邏輯 遲時間信號 輸出過充電 至過放電檢 3〇9輸出過 延遲時間後 號。對邏輯 遲時間信號 -13- 200832861 時，介由邏輯電路5 03對充電控制用FET3 03輸出過放電 保護動作信號，使其成爲斷開。 過電流檢測電路4 0 8，於對電池之充電電流爲充電過 電流以上時，介由邏輯電路5 0 5及5 0 1對延遲電路3 0 9輸 出充電過電流檢測信號。延遲電路3 0 9，於充電過電流檢 測延遲時間後’對邏輯電路5 0 2輸出充電過電流檢測延遲 時間信號。對邏輯電路5 0 2輸入充電過電流檢測信號及充 電過電流檢測延遲時間信號時，介由邏輯電路5 0 4對充電 控制用F E T 3 0 4輸出充電過電流保護動作信號，使其成爲 斷開。 此外，過電流檢測電路4 0 8，於來自電池之放電電流 爲放電過電流以上時，介由邏輯電路506及501對延遲電 路3 0 9輸出放電過電流檢測信號。延遲電路3 0 9，於放電 過電流檢測延遲時間後，對邏輯電路5 02輸出放電過電流 檢測延遲時間信號。對邏輯電路5 0 2輸入放電過電流檢測 信號及放電過電流檢測延遲時間信號時，介由邏輯電路 5 03對放電控制用FET3 03輸出放電過電流保護動作信號 ，使其成爲斷開。 此處，係針對電池裝置於過充電狀態檢測到充電過電 流時之動作進行說明。過充電狀態時，邏輯電路5 02對邏 輯電路504輸出過充電保護動作信號，同時，亦輸出至邏 輯電路5 05。邏輯電路5 05係NOR電路之構成，只要輸入 端子之一爲Hi電平，輸出爲Lo電平。因此，過電流檢測 電路4 0 8檢測充電過電流並封延遲電路3 0 9輸出充電過電 -14- 200832861 流檢測信號時，於邏輯電路5 05也會成爲無效。 亦即，因爲可以防止過充電狀態之充電過電流之錯雲吳 檢測，即使連結著實施脈波充電之充電器及負荷，亦可^ 供高安全牲之充放電控制電路及電池裝置。 此外，因爲也同樣可以防止過放電狀態之放電過電^ 之錯誤檢測，即使連結著實施脈波充電之充電器及負荷@ ，亦可提供高安全性之充放電控制電路及電池裝置。 【圖式簡單說明】 第1圖係充放電控制電路及電池裝置之槪略方塊圖。 第2圖係電池之過充電狀態之擬似充電過電流圖。 第3圖係電池之過放電狀態之擬似放電過電流圖。 第4圖係傳統之充放電控制電路及電池裝置之槪略方 塊圖。 第5圖係本發明之充放電控制電路及電池裝置之一實 施例之方塊圖。 【主要元件符號說明】 101 、 102 、 103 、 104 、 105 ：端子 200、400 :電池裝置 201 :電池 2〇2、402 :充放電控制電路 2〇3 :開關電路 204、205 :外部端子 -15- 200832861 301 :充電 3 02 :負荷 303 、 304 ： 305 、 405 、 306 :過充 3 0 7 :過放 308 、 408 : 3 09 :延遲 406 :充電 4 0 7 :放電 器

FET 5 0 2 :邏輯電路 電檢測電路 電檢測電路 過電流檢測電路 電路 過電流錯誤檢測防止手段 過電流錯誤檢測防止手段 501、 503、 504、 505、 506 ：邏輯電路

Claims (1)

1. 200832861 十、申請專利範圍 1 · 一種充放電控制電路，係藉由依據監視電池電壓 之結果控制電流限制電路，來控制前述電池之充放電；其 特徵爲z 具備： 過充電檢測電路，監視前述電池兩端之電壓來檢測前 述電池之過充電狀態； 過放電檢測電路，監視前述電池兩端之電壓來檢測前 述電池之過放電狀態； 過電流檢測電路，監視前述電流限制電路兩端之電壓 來檢測前述電池之充電過電流狀態或放電過電流狀態； 一個延遲電路，以各檢測電路共通方式配設，用以延 遲前述過充電檢測電路、前述過放電檢測電路、以及前述 過電流檢測電路之檢測信號；以及 邏輯電路，依據前述延遲電路所輸出之檢測信號，輸 出用以控制前述電流限制電路之信號； 於過充電狀態時，使充電過電流之檢測成爲無效，於 過放電狀態時，使放電過電流之檢測成爲無效。 2.如申請專利範圍第1項所記載之充放電控制電路 ’其中· 前述邏輯電路具備： 充電過電流錯誤檢測防止手段，於過充電狀態時，使 充電過電流之檢測信號成爲無效；及 放電過電流錯誤檢測防止手段，於過放電狀態時，使 -17- 200832861 放電過電流之檢測信號成爲無效。 3.如申請專利範圍第1項所記載之充放電控制電路 ，其中： 前述邏輯電路具備： 充電過電流錯誤檢測防止手段，於過充電狀態時，對 前述過電流檢測電路輸出禁止充電過電流之檢測之信號； 及 放電過電流錯誤檢測防止手段，於過放電狀態時，對 前述過電流檢測電路輸出禁止放電過電流之檢測之信號。 4 · 一種電池裝置，係具備： 電池； 電流限制電路，用以限制前述電池之充電電流或放電 電流；以及 充放電控制電路，藉由依據監視前述電池電壓之結果 控制前述電流限制電路，控制前述電池之充放電；其特徵 爲： 前述充放電控制電路具備： 過充電檢測電路，監視前述電池兩端之電壓來檢測前 述電池之過充電狀態； 過放電檢測電路，監視前述電池兩端之電壓來檢測前 述電池之過放電狀態； 過電流檢測電路，監視前述電流限制電路兩端之電壓 來檢測前述電池之充電過電流狀態或放電過電流狀態·， 一個延遲電路，以各檢測電路共通方式配設，用以延 -18- 200832861 遲前述過充電檢測電路、前述過放電檢測電路、以及前述 過電流檢測電路之檢測信號；以及 邏輯電路，依據前述延遲電路所輸出之檢測信號，輸 出用以控制前述電流限制電路之信號；且 於過充電狀態時，使充電過電流之檢測成爲無效’過 放電狀態時，使放電過電流之檢測成爲無效。 5 .如申請專利範圍第4項所記載之電池裝置，其中 前述邏輯電路具備： 充電過電流錯誤檢測防止手段，於過充電狀態時’使 充電過電流之檢測信號成爲無效；及 放電過電流錯誤檢測防止手段，於過放電狀態時’ $ 放電過電流之檢測信號成爲無效。 6.如申請專利範圍第4項所記載之電池裝置，其中 前述邏輯電路具備： 充電過電流錯誤檢測防止手段，於過充電狀態時’ ^ 前述過電流檢測電路輸出禁止充電過電流之檢測之信_ ; 及 放電過電流錯誤檢測防止手段，於過放電狀態時’ # 前述過電流檢測電路輸出禁止放電過電流之檢測之信號° -19-