TW201304349A - 充放電控制電路及電池裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種充放電控制電路及電池裝置，其課題為提供低消耗電流，具備精確度佳之過電流保護電路之充放電控制電路及電池裝置。解決手段為作為具有檢測流動於控制電晶體之過電流而開啟之基準電晶體及具備定電流電路之基準電壓電路，和比較其基準電壓電路之電壓與經由流動於控制電晶體之過電流而產生的電壓之比較電路，或具備電流保護電路，而未流動有過電流時係經由遮斷流動於基準電壓電路之電流之時而減低消耗電力之充放電控制電路。

Description

充放電控制電路及電池裝置
本發明係有關二次電池之電壓或檢測異常之充放電控制電路及電池裝置，特別是有關其過電流保護電路。
於圖9顯示具備以往的充放電控制電路之電池裝置的電路圖。具備以往之充放電控制電路之電池裝置係由二次電池101，和NchFET901，902，和定電流電路903，和比較器904，和過放電檢測電路905，和過充電檢測電路906，和放電控制電路907，和充電控制電路908，和放電控制FET910，和充電控制FET911，和連接有負荷909之外部端子155及156加以構成。NchFET901，902，和定電流電路903，和比較器904係構成放電過電流保護電路。
於以下，對於以往之電池裝置的放電過電流保護電路之動作加以說明。將過電流檢測電流作為Ioc，NchFET901，902之開啟阻抗作為Ron901，Ron902，放電控制FET910與充電控制FET911之開啟阻抗作為Ron910，Ron911。此時，將從定電流電路903產生的定電流Iref設定呈如以下。
Iref=Ioc×(Ron911+Ron910)÷(Ron902+Ron901)
在此，NchFET901，902係如具有與放電控制FET910，充電控制FET911各相同溫度特性，及源極．閘極電壓特性之構成，成為(Ron902+Ron901)÷(Ron911+ Ron910)=K(定數)。並且，如從定電流電路903供給一定的基準電流Iref，過電流檢測電流Ioc亦可設定為一定的大小。
然而，如上述，將此等NchFET901，902，放電控制FET910，與充電控制FET911構成於同一半導體積體電路內，如將充電控制FET911與NchFET902，及放電控制FET910與NchFET901之(閘極寬度/閘極長度)以外的參數作為相同，滿足上述條件。
定數K係考慮在過電流保護電路之消耗電流與尺寸而作為1以上(K≧1)之故，減小基準電流Iref之大小，將NchFET901，902的尺寸作為較各充電控制FET911，放電控制FET910充分為小之構成。如此基準電流Iref係成為Iref=Ioc÷K。
充電控制FET911及放電控制FET910係為了流動大的電流而具有大的閘極寬度。因此，NchFET901，902之閘極寬度，如作為各充電控制FET911，放電控制FET910之閘極寬度的100萬分之1，可實現開啟阻抗100萬倍。更且可充分將NchFET901，902的尺寸作為較充電控制FET911，放電控制FET910為小。
由此，對於充電控制FET911，放電控制FET910，NchFET901，902，經由使用各開啟阻抗Ron911，Ron910及Ron902，Ron901之溫度特性及閘極驅動電壓特性為等效之構成之時，可確實地經由補償溫度變化及電池電壓的變化之特性變動。並且，可經由過電流檢測用比較器904 而精確度佳地檢測過電流狀態(例如，參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-131020號公報
但在以往的技術中，因經常流動有電流於NchFET901，902之故，有著充放電控制電路之消耗電流變大之課題。
本發明係為了解決如以上的課題而設計的構成，提供低消耗電流，具備精確度佳之過電流保護電路之充放電控制電路及電池裝置。
為了解決以往的課題，本發明之充放電控制電路係作成如以下之構成。
一種充放電控制電路係控制設置於二次電池與負荷或充電器之電流路徑之控制電晶體，控制前述二次電池之充放電的充放電控制電路，其特徵為具備：具有比較經由流動於前述控制電晶體之電流而產生的電壓，和第一之基準電壓的第一之比較電路；和經由前述第一之比較電路之輸 出而控制開啟關閉，具備與前述控制電晶體特性均等之基準電晶體，和流動電流於前述基準電晶體之定電流電路，而輸出第二之基準電壓的第二之基準電壓電路；比較經由流動於前述控制電晶體之電流而產生的電壓和前述第二之基準電壓之第二之比較電路的過電流保護電路；前述第一之基準電壓係較前述第二之基準電壓為低之電壓，於流動有過電流於前述控制電晶體時，首先前述基準電晶體則開啟，更且電流增加時，關閉前述控制電晶體者。
另外，具備其充放電控制電路之電池裝置。
如根據具備本發明之過電流保護電路之充放電控制電路，可提供低消耗電流，具備精確度佳之過電流保護電路之充放電控制電路及電池裝置。
[第1實施形態]
圖1係具備第一實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
第一實施形態之電池裝置係具備：二次電池101，和阻抗102，和電容103，和連接有充電器124或負荷123之外部端子155及156之充放電控制電路161。充放電控制電路161係具備：基準電壓電路104，和比較器111，116，和NchFET113，115，118，和PchFET112，117，和 定電流電路114，和Nch放電控制FET105，和端子151，152，154所成之放電過電流保護電路。其他的過放電檢測電路，過充電檢測電路等係未圖示。
二次電池101係正極則連接於阻抗102及外部端子155，負極則連接於電容103及充放電控制電路161之端子152。阻抗102之另一方的端子係連接於電容103之另一方的端子及充放電控制電路161之端子151，外部端子156係連接於充放電控制電路161之端子154。比較器111係非反轉輸入端子則連接於基準電壓電路104，反轉輸入端子則連接於端子154，輸出端子則連接於PchFET112之閘極與NchFET113之閘極。基準電壓電路104之另一方的端子係連接於端子152。PchFET112係源極則連接於端子151，汲極則連接於NchFET115之閘極。NchFET113係源極則連接於端子152，汲極則連接於NchFET115之閘極。NchFET115係源極則連接於端子152，汲極則連接於定電流電路114。定電流電路114之另一方的端子係連接於端子151。比較器116係反轉輸入端子則連接於NchFET115之汲極，非反轉輸入端子則連接於端子154，輸出端子則連接於PchFET117之閘極及NchFET118之閘極。PchFET117係源極則連接於端子151，汲極則連接於Nch放電控制FET105之閘極。NchFET118係源極則連接於端子152，汲極則連接於Nch放電控制FET105之閘極。Nch放電控制FET105係源極及背閘極則連接於端子152，汲極則連接於端子154。
接著，對於第一之實施形態之電池裝置之動作加以說明。
當外部端子155，156短路時，流動有電流於Nch放電控制FET105的源極汲極間，經由Nch放電控制FET105之開啟阻抗，比較器111之反轉輸入端子的電壓則上升。當比較器111之反轉輸入端子的電壓超出基準電壓電路104之電壓時，比較器111係輸出Lo的信號。如此，PchFET112係開啟，NchFET113係關閉，於NchFET115之閘極輸出Hi的信號而使NchFET115開啟。當NchFET115開啟時，從定電流電路114流動有電流，經由NchFET115之開啟阻抗，比較器116之反轉輸入端子的電壓則下降而保持一定電壓。於Nch放電控制FET105之源極汲極間持續流動有電流，比較器116之非反轉輸入端子的電壓則超過反轉輸入端子的電壓時，比較器116係輸出Hi的信號。如此，PchFET117係關閉，NchFET118係開啟，於Nch放電控制FET105之閘極輸出Lo的信號而使Nch放電控制FET105關閉。如此作為，在外部端子155，156間短路時，可加上過電流保護之情況。
基準電壓電路104之電壓係設定較在加上過電流保護之設定電流時產生的比較器116之反轉輸入端子的電壓為低。如此構成時，因於到達至加上過電流保護之設定電流之前，NchFET115則開啟之故，可於超過設定電流時加上過電流保護之情況。並且，因在通常的狀態中，NchFET115則關閉之故，可減小過電流保護電路之消耗電 流。
Nch放電控制FET105之開啟阻抗Ron105與NchFET115之開啟阻抗Ron115係設定呈成為Ron105÷Ron115=N(定數)。當將過電流檢測電流作為Ioc，定電流電路114之電流作為Iref時，設定呈成為Iref=Ioc×Ron105÷Ron115。Ioc係可由調整Iref之電流值與溫度特性，及NchFET115之開啟阻抗與溫度特性，閘極源極間電壓特性而設定。例如，對於NchFET115，如使用具有與Nch放電控制FET105類似之溫度特性及閘極源極電壓特性之FET即可。
然而，雖未圖示，但將比較器111之輸出直接連接於NchFET115之閘極而控制亦可。
如以上說明，如根據具備第一之實施形態之過電流保護電路之電池裝置，由未加上有過電流保護時，使NchFET115關閉者，可使消耗電流降低。
[第2實施形態]
圖2係具備第二實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。第二之實施形態係從圖1之電池裝置，將放電控制FET變更為Pch放電控制FET202。伴隨於此，變更放電過電流保護電路之邏輯。
二次電池101係負極則連接於阻抗102及外部端子156，正極則連接於電容103及充放電控制電路261之端子151。阻抗102之另一方的端子係連接於電容103之另 一方的端子及充放電控制電路261之端子152，外部端子155係連接於充放電控制電路261之端子153。比較器111係非反轉輸入端子則連接於基準電壓電路104，反轉輸入端子則連接於端子153，輸出端子則連接於PchFET112之閘極與NchFET113之閘極。基準電壓電路104之另一方的端子係連接於端子152。PchFET112係源極則連接於端子151，汲極則連接於PchFET201之閘極。NchFET113係源極則連接於端子152，汲極則連接於PchFET201之閘極。PchFET201係源極則連接於端子151，汲極則連接於定電流電路114。定電流電路114之另一方的端子係連接於端子152。比較器116係反轉輸入端子則連接於PchFET201之汲極，非反轉輸入端子則連接於端子153，輸出端子則連接於PchFET117之閘極及NchFET118之閘極。PchFET117係源極則連接於端子151，汲極則連接於Pch放電控制FET202之閘極。NchFET118係源極則連接於端子152，汲極則連接於Pch放電控制FET202之閘極。Pch放電控制FET202係源極及背閘極則連接於端子151，汲極則連接於端子153。
接著，對於第二之實施形態之電池裝置之動作加以說明。
當外部端子155，156短路時，流動有電流於Pch放電控制FET202的源極汲極間，經由Pch放電控制FET202之開啟阻抗，比較器111之反轉輸入端子的電壓則下降。當比較器111之反轉輸入端子的電壓低於基準電壓電路 104之電壓時，比較器111係輸出Hi的信號。如此，PchFET112係關閉，NchFET113係開啟，於PchFET201之閘極輸出Lo的信號而使PchFET201開啟。當PchFET201開啟時，從定電流電路114流動有電流，經由PchFET201之開啟阻抗，比較器116之反轉輸入端子的電壓則上升而保持一定電壓。於Pch放電控制FET202之源極汲極間持續流動有電流，比較器116之非反轉輸入端子的電壓則低於反轉輸入端子的電壓時，比較器116係輸出Lo的信號。如此，PchFET117係開啟，NchFET118係關閉，於Pch放電控制FET202之閘極輸出Hi的信號而使Pch放電控制FET202關閉。如此作為，在外部端子155，156間短路時，可加上過電流保護之情況。
基準電壓電路104之電壓係設定較在加上過電流保護之設定電流時產生的比較器116之反轉輸入端子的電壓為高。如此作為，可於到達至加上過電流保護之設定電流之前，PchFET201則開啟而加上過電流保護之情況。另外，至到達至設定電流之前使PchFET201關閉之故，可減小未加上過電流保護時之消耗電流。
Pch放電控制FET202之開啟阻抗Ron202與PchFET201之開啟阻抗Ron201係設定呈成為Ron202÷Ron201=N(定數)。當將過電流檢測電流作為Ioc，定電流電路114之電流作為Iref時，設定呈成為Iref=Ioc×Ron202÷Ron201。Ioc係可由調整Iref之電流值與溫度特性，及PchFET201之開啟阻抗與溫度特性，閘極源極間電 壓特性而設定。例如，對於PchFET201，如使用具有與Pch放電控制FET202類似之溫度特性及閘極源極電壓特性之FET即可。
然而，雖未圖示，但將比較器111之輸出直接連接於PchFET201之閘極而控制亦可。
如以上說明，如根據具備第二之實施形態之過電流保護電路之電池裝置，由未加上有過電流保護時，使PchFET201關閉者，可使消耗電流降低。
[第3實施形態]
圖3係具備第三實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。與圖1的不同係追加NchFET301，Nch抑制FET302，變更NchFET115及過電流保護電路361之連接的點。
NchFET301係閘極則連接於PchFET112的汲極及NchFET113的汲極，而汲極係連接於端子151，源極係連接於定電流電路114。NchFET115係閘極則連接於端子151，汲極則連接於比較器116之反轉輸入端子及定電流電路114之另一方的端子，源極則連接於端子152。Nch抑制FET302係汲極則連接於比較器116之輸出，閘極及源極係連接於端子152。
接著，對於具備第三實施形態之過電流保護電路之電池裝置的動作加以說明。當外部端子155，156短路時，流動有電流於Nch放電控制FET105的源極汲極間，經由 Nch放電控制FET105之開啟阻抗，比較器111之反轉輸入端子的電壓則上升。當比較器111之反轉輸入端子的電壓超出基準電壓電路104之電壓時，比較器111係輸出Lo的信號。如此，PchFET112係開啟，NchFET113係關閉，於NchFET301之閘極輸出Hi的信號而使NchFET301開啟。NchFET115係經常作為開啟。當NchFET301開啟時，從定電流電路114流動有電流，經由NchFET115之開啟阻抗，比較器116之反轉輸入端子的電壓則上升而保持一定電壓。於Nch放電控制FET105之源極汲極間持續流動有電流，比較器116之非反轉輸入端子的電壓則超過反轉輸入端子的電壓時，比較器116係輸出Hi的信號。如此，PchFET117係關閉，NchFET118係開啟，於Nch放電控制FET105之閘極輸出Lo的信號而使Nch放電控制FET105關閉。如此作為，在外部端子155，156間短路時，可加上過電流保護之情況。
基準電壓電路104之電壓係設定較在加上過電流保護之設定電流時產生的比較器116之反轉輸入端子的電壓為低。如此作為，可於到達至加上過電流保護之設定電流之前，NchFET301則開啟而加上過電流保護之情況。另外，至到達至設定電流之前使NchFET301關閉之故，可減小未加上過電流保護時之消耗電流。
Nch放電控制FET105之開啟阻抗Ron105與NchFET115之開啟阻抗Ron115係設定呈成為Ron105÷Ron115=N(定數)。當將過電流檢測電流作為Ioc，定電 流電路114之電流作為Iref時，設定呈成為Iref=Ioc×Ron105÷Ron115。Ioc係可由調整Iref之電流值與溫度特性，及NchFET115之開啟阻抗與溫度特性，閘極源極間電壓特性而設定。例如，對於NchFET115，如使用具有與Nch放電控制FET105類似之溫度特性及閘極源極電壓特性之FET即可。
以NchFET301進行流動於NchFET115之電流的開啟關閉之故，可容易地進行NchFET115之調整。
Nch抑制FET302係未有外部端子155，156間產生短路而NchFET301關閉時，防止下拉比較器116之輸出而成為不定之情況。
然而，雖未圖示，但將比較器111之輸出直接連接於NchFET301之閘極而控制亦可。
如以上說明，如根據具備第三之實施形態之過電流保護電路之電池裝置，由未加上有過電流保護時，使NchFET301關閉者，可使消耗電流降低。更且，以NchFET301進行流動於NchFET115之電流的開啟關閉者，可容易地進行NchFET115之調整。
[第4實施形態]
圖4係具備第四實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。與圖2的不同係追加PchFET401，402，變更PchFET201及過電流保護電路461之連接的點。
PchFET401係閘極則連接於PchFET112的汲極及 NchFET113的汲極，而汲極係連接於端子152，源極係連接於定電流電路114。PchFET201係閘極則連接於端子152，汲極則連接於比較器116之反轉輸入端子及定電流電路114之另一方的端子，源極則連接於端子151。PchFET402係閘極則連接於端子152，汲極則連接於比較器116之輸出，源極則連接於端子151。
接著，對於具備第四實施形態之過電流保護電路之電池裝置的動作加以說明。當外部端子155，156短路時，流動有電流於Pch放電控制FET202的源極汲極間，經由Pch放電控制FET202之開啟阻抗，比較器111之反轉輸入端子的電壓則下降。當比較器111之反轉輸入端子的電壓低於基準電壓電路104之電壓時，比較器111係輸出Hi的信號。如此，PchFET112係關閉，NchFET113係開啟，於PchFET401之閘極輸出Lo的信號而使PchFET401開啟。當PchFET401開啟時，從定電流電路114流動有電流，經由PchFET201之開啟阻抗，比較器116之反轉輸入端子的電壓則下降而保持一定的電壓。於Pch放電控制FET202之源極汲極間持續流動有電流，比較器116之非反轉輸入端子的電壓則低於反轉輸入端子的電壓時，比較器116係輸出Lo的信號。如此，PchFET117係開啟，NchFET118係關閉，於Pch放電控制FET202之閘極輸出Hi的信號而使Pch放電控制FET202關閉。如此作為，在外部端子155，156間短路時，可加上過電流保護之情況。
基準電壓電路104之電壓係設定較在加上過電流保護之設定電流時產生的比較器116之反轉輸入端子的電壓為高。如此作為，可於到達至加上過電流保護之設定電流之前，PchFET401則開啟而加上過電流保護之情況。另外，至到達至設定電流之前使PchFET401關閉之故，可減小未加上過電流保護時之消耗電流。
Pch放電控制FET202之開啟阻抗Ron202與PchFET201之開啟阻抗Ron201係設定呈成為Ron202÷Ron201=N(定數)。當將過電流檢測電流作為Ioc，定電流電路114之電流作為Iref時，設定呈成為Iref=Ioc×Ron202÷Ron201。Ioc係可由調整Iref之電流值與溫度特性，及PchFET201之開啟阻抗與溫度特性，閘極源極間電壓特性而設定。例如，對於PchFET201，如使用具有與Pch放電控制FET202類似之溫度特性及閘極源極電壓特性之FET即可。
以PchFET401進行流動於PchFET201之電流的開啟關閉之故，可容易地進行PchFET201之調整。
PchFET402係未有外部端子155，156間產生短路而PchFET401關閉時，防止下拉比較器116之輸出而成為不定之情況。
然而，雖未圖示，但將比較器111之輸出直接連接於PchFET401之閘極而控制亦可。
如以上說明，如根據具備第四之實施形態之過電流保護電路之電池裝置，由未加上有過電流保護時，使 PchFET401關閉者，可使消耗電流降低。更且，以PchFET401進行流動於PchFET201之電流的開啟關閉者，可容易地進行PchFET201之調整。
[第5實施形態]
圖5係具備第五實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。與圖3不同係呈以NchFET113的汲極與PchFET112的汲極之輸出信號而控制比較器116之開啟關閉地變更過電流保護電路561之連接的點。
接著，對於具備第五實施形態之過電流保護電路之電池裝置的動作加以說明。當外部端子155，156短路時，流動有電流於Nch放電控制FET105的源極汲極間，經由Nch放電控制FET105之開啟阻抗，比較器111之反轉輸入端子的電壓則上升。當比較器111之反轉輸入端子的電壓超出基準電壓電路104之電壓時，比較器111係輸出Lo的信號。如此，PchFET112係開啟，NchFET113係關閉，於NchFET301之閘極輸出Hi的信號而使NchFET301及比較器116開啟。NchFET115係經常作為開啟。當NchFET301開啟時，從定電流電路114流動有電流，經由NchFET115之開啟阻抗，比較器116之反轉輸入端子的電壓則上升而保持一定的電壓。於Nch放電控制FET105之源極汲極間持續流動有電流，比較器116之非反轉輸入端子的電壓則超過反轉輸入端子的電壓時，比較器116係輸出Hi的信號。如此，PchFET117係關閉，NchFET118係 開啟，於Nch放電控制FET105之閘極輸出Lo的信號而使Nch放電控制FET105關閉。如此作為，在外部端子155，156間短路時，可加上過電流保護之情況。
基準電壓電路104之電壓係設定較在加上過電流保護之設定電流時產生的比較器116之反轉輸入端子的電壓為低。如此作為，可於到達至加上過電流保護之設定電流之前，NchFET301及比較器116則開啟而加上過電流保護之情況。另外，至到達至設定電流之前使NchFET301及比較器116關閉之故，可更減小未加上過電流保護時之消耗電流。
Nch放電控制FET105之開啟阻抗Ron105與EchFET115之開啟阻抗Ron115係設定呈成為Ron105÷Ron115=N(定數)。當將過電流檢測電流作為Ioc，定電流電路114之電流作為Iref時，設定呈成為Iref=Ioc×Ron105÷Ron115。Ioc係可由調整Iref之電流值與溫度特性，及NchFET115之開啟阻抗與溫度特性，閘極源極間電壓特性而設定。例如，對於NchFET115，如使用具有與Nch放電控制FET105類似之溫度特性及閘極源極電壓特性之FET即可。
以NchFET301進行流動於NchFET115之電流的開啟關閉之故，可容易地進行NchFET115之調整。
然而，比較器116係作成關閉時係使輸出下拉而防止比較器116之輸出成為不定之情況的構成為佳。另外，雖未圖示，但將比較器111之輸出直接連接於NchFET301 之閘極而控制亦可。
如以上說明，如根據具備第五之實施形態之過電流保護電路之電池裝置，由未加上有過電流保護時，使NchFET301及比較器116關閉者，可更使消耗電流降低。更且，以NchFET301進行流動於NchFET115之電流的開啟關閉者，可容易地進行NchFET115之調整。
[第6實施形態]
圖6係具備第六實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。與圖4不同係呈以NchFET113的汲極與PchFET112的汲極之輸出信號而控制比較器116之開啟關閉地變更過電流保護電路661之連接的點。
接著，對於具備第六實施形態之過電流保護電路之充放電控制電路的動作加以說明。當外部端子155，156短路時，流動有電流於Pch放電控制FET202的源極汲極間，經由Pch放電控制FET202之開啟阻抗，比較器111之反轉輸入端子的電壓則下降。當比較器111之反轉輸入端子的電壓低於基準電壓電路104之電壓時，比較器111係輸出Hi的信號。如此，PchFET112係關閉，NchFET113係開啟，於PchFET401之閘極輸出Lo的信號而使PchFET401及比較器116開啟。當PchFET401開啟時，從定電流電路114流動有電流，經由PchFET201之開啟阻抗，比較器116之反轉輸入端子的電壓則下降而保持一定的電壓。於Pch放電控制FET202之源極汲極間持續流動有 電流，比較器116之非反轉輸入端子的電壓則低於反轉輸入端子的電壓時，比較器116係輸出Lo的信號。如此，PchFET117係開啟，NchFET118係關閉，於Pch放電控制FET202之閘極輸出Hi的信號而使Pch放電控制FET202關閉。如此作為，在外部端子155，156間短路時，可加上過電流保護之情況。
基準電壓電路104之電壓係設定較在加上過電流保護之設定電流時產生的比較器116之反轉輸入端子的電壓為高。如此作為，可於到達至加上過電流保護之設定電流之前，PchFET401及比較器116則開啟而加上過電流保護之情況。另外，至到達至設定電流之前使PchFET401及比較器116關閉之故，可更減小未加上過電流保護時之消耗電流。
Pch放電控制FET202之開啟阻抗Ron202與PchFET201之開啟阻抗Ron201係設定呈成為Ron202÷Ron201=N(定數)。當將過電流檢測電流作為Ioc，定電流電路114之電流作為Iref時，設定呈成為Iref=Ioc×Ron202÷Ron201。Ioc係可由調整Iref之電流值與溫度特性，及PchFET201之開啟阻抗與溫度特性，閘極源極間電壓特性而設定。例如，對於PchFET201，如使用具有與Pch放電控制FET202類似之溫度特性及閘極源極電壓特性之FET即可。
以PchFET401進行流動於PchFET201之電流的開啟關閉之故，可容易地進行PchFET115之調整。
然而，比較器116係作成關閉時係使輸出下拉而防止比較器116之輸出成為不定之情況的構成為佳。另外，雖未圖示，但將比較器111之輸出直接連接於PchFET401之閘極而控制亦可。
如以上說明，如根據具備第六之實施形態之過電流保護電路之電池裝置，由未加上有過電流保護時，使PchFET401及比較器116關閉者，可使消耗電流降低。更且，以PchFET401進行流動於PchFET201之電流的開啟關閉者，可容易地進行PchFET201之調整。
[第7實施形態]
圖7係具備第七實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。第七實施形態之電池裝置係具備：二次電池101，和定電流電路601，和NchFET602，603，和比較器604，621，和過放電檢測電路605，和過充電檢測電路606，和放電控制電路607，和充電控制電路608，和Nch放電控制FET609，和Nch充電控制FET610，和基準電壓電路622，和外部端子155，156。
二次電池101係正極則連接於定電流電路601及過放電檢測電路605及過充電檢測電路606及外部端子155，而負極則連接於NchFET603的源極及背閘極與Nch放電控制FET609的源極及背閘極。定電流電路601之另一方的端子係連接於NchFET602的源極，過放電檢測電路605之另一方的端子係連接於放電控制電路607，過充電檢測 電路606之另一方的端子係連接於充電控制電路608。比較器604係反轉輸入端子則連接於NchFET602的源極及背閘極，非反轉輸入端子則連接於外部端子156，輸出端子係連接於放電控制電路607。NchFET602係閘極則連接於充電控制電路608及Nch充電控制FET610之閘極，汲極則連接於NchFET603之汲極。比較器621係反轉輸入端子則連接於基準電壓電路622，非反轉輸入端子則連接於外部端子156及Nch充電控制FET610之源極，輸出端子係連接於NchFET603之閘極。Nch放電控制FET609係閘極則連接於放電控制電路607，汲極則連接於Nch充電控制FET610之汲極，源極則連接於基準電壓電路622之另一方的端子。
接著，對於具備第七實施形態之過電流保護電路之電池裝置的動作加以說明。當外部端子155，156短路時，流動有電流於Nch放電控制FET609的源極汲極間及Nch充電控制FET610的源極汲極間，經由Nch放電控制FET609及Nch充電控制FET610之開啟阻抗，比較器621之非反轉輸入端子的電壓則上升。當比較器621之非反轉輸入端子的電壓超出基準電壓電路622之電壓時，比較器621係輸出Hi的信號。如此，NchFET603係開啟而從定電流電路601流動有電流，經由NchFET602，603的開啟阻抗而產生的電壓則輸出於比較器604之反轉輸入端子。於Nch放電控制FET609之源極汲極間及Nch充電控制FET610之源極汲極間持續流動有電流，比較器604之非 反轉輸入端子的電壓則超過反轉輸入端子的電壓時，比較器604係輸出Hi的信號。如此，藉由放電控制電路607而輸出Lo的信號於Nch放電控制FET609的閘極，使Nch放電控制FET609關閉。如此作為，在外部端子155，156間短路時，可加上過電流保護之情況。
基準電壓電路622之電壓係設定較在加上過電流保護之設定電流時產生的比較器604之反轉輸入端子的電壓為低。如此作為，可於到達至加上過電流保護之設定電流之前，NchFET603則開啟而在設定電流時加上過電流保護之情況。另外，至到達至設定電流之前使NchFET603關閉之故，可減小未加上過電流保護時之消耗電流。
Nch充電控制FET610之開啟阻抗Ron610與Nch放電控制FET609之開啟阻抗Ron609與NchFET602，603之開啟阻抗Ron602，Ron603係設定呈成為(Ron609+Ron610)÷(Ron602+Ron603)=M(定數)。當將過電流檢測電流作為Ioc，定電流電路601之電流作為Iref時，設定呈成為Iref=Ioc×(Ron609+Ron610)÷(Ron602+Ron603)。Ioc係可由調整Iref之電流值與溫度特性，及NchFET602，603之開啟阻抗與溫度特性，閘極源極間電壓特性而設定。例如，對於NchFET602，603，如使用具有與Nch放電控制FET609及Nch充電控制FET610類似之溫度特性及閘極源極電壓特性之FET即可。
然而，雖未圖示，但以比較器621之輸出信號而使比較器604之動作加以開啟關閉，亦更可降低消耗電流。更 且，將比較器621之輸出，藉由反相器等而連接於NchFET603之閘極而控制亦可。
另外，即使將NchFET602之源極汲極間接線而消除NchFET，亦可同樣地使其動作。
如以上說明，如根據具備第七之實施形態之過電流保護電路之電池裝置，由未加上有過電流保護時，使NchFET603關閉者，可使消耗電流降低。
[第8實施形態]
圖8係具備第八實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。與圖7的不同係將NchFET602，603變更為PchFET701，702，將Nch放電控制FET609及Nch充電控制FET610變更為Pch放電控制FET703及Pch充電控制FET704的點。
二次電池101係負極則連接於定電流電路601及過放電檢測電路605及過充電檢測電路606及外部端子156，而正極則連接於PchFET701的源極及背閘極與Pch放電控制FET703的源極及背閘極。定電流電路601之另一方的端子係連接於PchFET702的源極及背閘極，過放電檢測電路605之另一方的端子係連接於放電控制電路607，過充電檢測電路606之另一方的端子係連接於充電控制電路608。比較器604係非反轉輸入端子則連接於PchFET702的源極及背閘極，反轉輸入端子則連接於外部端子155，輸出端子係連接於放電控制電路607。PchFET702係閘極 則連接於充電控制電路608及Pch充電控制FET704之閘極，汲極則連接於PchFET701之汲極。比較器621係反轉輸入端子則連接於基準電壓電路622，非反轉輸入端子則連接於外部端子155及Pch充電控制FET704之源極及背閘極，輸出端子係連接於PchFET701之閘極。基準電壓電路622之另一方的端子係連接於二次電池101之負極。Pch放電控制FET703係閘極則連接於放電控制電路607，汲極則連接於Pch充電控制FET704之汲極。
接著，對於具備第八實施形態之過電流保護電路之電池裝置的動作加以說明。當外部端子155，156短路時，流動有電流於Pch放電控制FET703的源極汲極間及Pch充電控制FET704的源極汲極間，經由Pch放電控制FET703及Pch充電控制FET704之開啟阻抗，比較器621之非反轉輸入端子的電壓則下降。當比較器621之非反轉輸入端子的電壓低於基準電壓電路622之電壓時，比較器621係輸出Lo的信號。如此，PchFET701係開啟而從定電流電路601流動有電流，經由PchFET702，701的開啟阻抗而產生的電壓則輸出於比較器604之非反轉輸入端子。於Pch放電控制FET703之源極汲極間及Pch充電控制FET704之源極汲極間持續流動有電流，比較器604之反轉輸入端子的電壓則低於非反轉輸入端子的電壓時，比較器604係輸出Hi的信號。如此，藉由放電控制電路607而輸出Hi的信號於Pch放電控制FET703的閘極，使Pch放電控制FET703關閉。如此作為，在外部端子155，156 間短路時，可加上過電流保護之情況。
基準電壓電路622之電壓係設定較在加上過電流保護之設定電流時產生的比較器604之非反轉輸入端子的電壓為高。如此作為，可於到達至加上過電流保護之設定電流之前，PchFET701則開啟而加上過電流保護之情況。另外，至到達至設定電流之前使PchFET701關閉之故，可減小未加上過電流保護時之消耗電流。
Pch充電控制FET704之開啟阻抗Ron704與Pch放電控制FET703之開啟阻抗Ron703與PchFET701，702之開啟阻抗Ron701，Ron702係設定呈成為(Ron703+Ron704)÷(Ron701+Ron702)=M(定數)。當將過電流檢測電流作為Ioc，定電流電路601之電流作為Iref時，設定呈成為Iref=Ioc×(Ron703+Ron704)÷(Ron701+Ron702)。Ioc係可由調整Iref之電流值與溫度特性，及PchFET702，701之開啟阻抗與溫度特性，閘極源極間電壓特性而設定。例如，PchFET702，701係如使用具有與Pch放電控制FET703及Pch充電控制FET704類似之溫度特性及閘極源極電壓特性之FET即可。
然而，雖未圖示，但以比較器621之輸出信號而使比較器604之動作加以開啟關閉，亦更可降低消耗電流。更且，將比較器621之輸出，藉由反相器等而連接於PchFET701之閘極而控制亦可。
另外，即使將PchFET702之源極汲極間接線而消除PchFET，亦可同樣地使其動作。
如以上說明，如根據具備第八之實施形態之過電流保護電路之電池裝置，由未加上有過電流保護時，使PchFET701關閉者，可使消耗電流降低。
[第9實施形態]
圖10係具備第九實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
第九實施形態之電池裝置係顯示對於第七實施形態之放電過電流保護電路而言，具備充電過電流保護電路的例。
第九實施形態之電池裝置係具備：二次電池101，和定電流電路601b，和NchFET602b，603b，和比較器604b，621b，和過放電檢測電路605，和過充電檢測電路606，和放電控制電路607，和充電控制電路608，和Nch放電控制FET609，和Nch充電控制FET610，和基準電壓電路622b，和外部端子155，156。
二次電池101係正極則連接於定電流電路601b及過放電檢測電路605及過充電檢測電路606及外部端子155，而負極則連接於Nch放電控制FET609的源極及背閘極。Nch充電控制FET610係汲極則連接於Nch放電控制FET609的汲極，源極及背閘極則連接於外部端子156。定電流電路601b之另一方的端子係連接於NchFET602b之源極及背閘極。過放電檢測電路605之另一方的端子係連接於放電控制電路607。過充電檢測電路606之另一方的 端子係連接於充電控制電路608。NchFET603b係汲極則連接於NchFET602b的汲極，源極及背閘極則連接於外部端子156。放電控制電路607之另一方的端子係連接於Nch放電控制FET609的閘極及NchFET602b之閘極。充電控制電路608之另一方的端子係連接於Nch充電控制FET610之閘極。比較器604b係反轉輸入端子則連接於NchFET602b的源極及背閘極，非反轉輸入端子則連接於Nch放電控制FET609的源極及背閘極，輸出端子係連接於充電控制電路608。比較器621b係反轉輸入端子則連接於外部端子156，非反轉輸入端子則連接於基準電壓電路622b，輸出端子係連接於NchFET603b之閘極。基準電壓電路622b之另一方的端子係連接於Nch放電控制FET609之源極及背閘極。
經由如以上構成之時，第九實施形態之電池裝置係可與第七實施形態之放電過電流保護電路同樣地具備低消耗電流之充電過電流保護電路。
[第10實施形態]
圖11係具備第十實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
第十實施形態之電池裝置係顯示對於第八實施形態之放電過電流保護電路而言，具備充電過電流保護電路的例。
第十實施形態之電池裝置係具備：二次電池101，和 定電流電路601b，和PchFET701b，702b，和比較器604b，621b，和過放電檢測電路605，和過充電檢測電路606，和放電控制電路607，和充電控制電路608，和Pch放電控制FET703，和Pch充電控制FET704，和基準電壓電路622b，和外部端子155，156。
二次電池101係正極則連接於Pch放電控制FET703的源極及背閘極，而負極則連接於定電流電路601b及過放電檢測電路605及過充電檢測電路606及外部端子156。Pch充電控制FET704係汲極則連接於Pch放電控制FET703的汲極，源極及背閘極則連接於外部端子155。定電流電路601b之另一方的端子係連接於PchFET702b之源極及背閘極。過放電檢測電路605之另一方的端子係連接於放電控制電路607。過充電檢測電路606之另一方的端子係連接於充電控制電路608。PchFET701b係汲極則連接於PchFET702b的汲極，源極及背閘極則連接於外部端子155。放電控制電路607之另一方的端子係連接於Pch放電控制FET703的閘極及PchFET702b之閘極。充電控制電路608之另一方的端子係連接於Pch充電控制FET704之閘極。比較器604b係非反轉輸入端子則連接於PchFET702b的源極及背閘極，反轉輸入端子則連接於Pch放電控制FET703的源極及背閘極，輸出端子係連接於充電控制電路608。比較器621b係反轉輸入端子則連接於外部端子155，非反轉輸入端子則連接於基準電壓電路622b，輸出端子係連接於PchFET701b之閘極。基準電壓電路 622b之另一方的端子係連接於二次電池101之負極。
經由如以上構成之時，第十實施形態之電池裝置係可與第八實施形態之放電過電流保護電路同樣地具備低消耗電流之充電過電流保護電路。
如以上說明，如根據本發明，可提供低消耗電流，具備精確度佳之過電流保護電路之充放電控制電路及電池裝置。
另外，第一至第八實施型態係已顯示過對於放電過電流而言之過電流保護電路之實施例，而第九至第十實施型態係已顯示過對於充電過電流而言之過電流保護電路之實施例，但亦可為具備其雙方之保護電路之構成。
101‧‧‧二次電池
104、622、622b‧‧‧基準電壓電路
111、116、604、604b、621、621b、904‧‧‧比較器
114、601、601b、903‧‧‧定電流電路
123‧‧‧負荷
124‧‧‧充電器
155、156‧‧‧外部端子
605、905‧‧‧過放電檢測電路
606、906‧‧‧過充電檢測電路
607、907‧‧‧放電控制電路
608、908‧‧‧充電控制電路
圖1係具備第一實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
圖2係具備第二實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
圖3係具備第三實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
圖4係具備第四實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
圖5係具備第五實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
圖6係具備第六實施形態之過電流保護電路之電池裝 置的電路圖。
圖7係具備第七實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
圖8係具備第八實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
圖9係具備以往之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
圖10係具備第九實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
圖11係具備第十實施形態之過電流保護電路之電池裝置的電路圖。
151‧‧‧端子
102‧‧‧阻抗
101‧‧‧二次電池
103‧‧‧電容
152‧‧‧端子
104‧‧‧基準電壓電路
113‧‧‧NchFET
111‧‧‧比較器
112‧‧‧PchFET
115‧‧‧PchFET
161‧‧‧充放電控制電路
118‧‧‧NchFET
116‧‧‧比較器
114‧‧‧定電流電路
117‧‧‧PchFET
123‧‧‧負荷
155、156‧‧‧外部端子
124‧‧‧充電器
154‧‧‧端子
105‧‧‧FET

Claims (3)

  1. 一種充放電控制電路，係控制設置於二次電池與負荷或充電器之電流路徑之控制電晶體，控制前述二次電池之充放電的充放電控制電路，其特徵為具備：比較經由流動於前述控制電晶體之電流而產生的電壓，和第一之基準電壓的第一之比較電路；具備經由前述第一之比較電路之輸出而被控制開啟關閉，與前述控制電晶體特性均等之基準電晶體，和流動電流於前述基準電晶體之定電流電路，而輸出第二之基準電壓的第二之基準電壓電路；及比較經由流動於前述控制電晶體之電流而產生的電壓和前述第二之基準電壓之第二之比較電路的過電流保護電路；前述第一之基準電壓係較前述第二之基準電壓為低之電壓，於流動有過電流於前述控制電晶體時，首先前述基準電晶體開啟，更且電流增加時，關閉前述控制電晶體者。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之充放電控制電路，其中，前述過電流保護電路係檢測流動於前述控制電晶體之放電過電流的放電過電流保護電路，或檢測流動於前述控制電晶體之充電過電流的充電過電流保護電路，或其雙方者。
  3. 一種電池裝置，其特徵為具備：可充放電之二次電池； 設置於前述二次電池之充放電路徑，控制前述二次電池之充放電的控制電晶體；及經由控制控制電晶體而控制前述二次電池之充放電的記載於申請專利範圍第1項或第2項之充放電控制電路。
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