TW201320518A - 電池保護ｉｃ及電池裝置 - Google Patents

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Abstract

〔課題〕提供即使充電器之極性反向被連接亦可以確保安全性之電池保護IC及電池裝置。〔解決手段〕電池保護IC之構成為在過電流檢測端子和VDD端子之間具備第1開關元件，於充電器之極性被反向連接之時，阻斷過電流檢測端子和VDD端子之間的電流路徑。再者，電池保護IC之構成為在充電控制端子和VDD端子之間具備第2開關元件，於充電器之極性被反向連接之時，阻斷充電控制端子和VDD端子之間的電流路徑。

Description

電池保護IC及電池裝置
本發明係關於電池保護IC及電池裝置，更詳細而言係關於充電器被反向連接於電池裝置之時的IC保護。
雖然現今攜帶型電子機器普及，但是該些係以電池裝置驅動。電池裝置係由2次電池，和搭載有控制其充放電之保護電路的電池保護IC所構成。電池保護IC具有控制2次電池之充放電，並且保護2次電池避免於過充電、過放電、過電流的功能。再者，也具有即使對2次電池進行充電之充電器與一般之連接為正極負極反向連接，亦保護2次電池或IC之功能。
第2圖為表示電池保護IC3及電池裝置1之方塊圖。
電池裝置1具有2次電池2、電池保護IC3、屬於開關之放電控制FET4及充電控制FET5、電容6、輸入電阻7、電流限制電阻8、連接充電器13或負荷之外部端子11和12。電池保護IC3具備過放電檢測電路31、過充電檢測電路32、過電流檢測電路33、控制電路34、VDD端子15及VSS端子16、充電控制用之CO端子17及放電控制用之DO端子18和過電流檢測用之VM端子19。
2次電池2係正極隔著輸入電阻7而與電池保護IC3之VDD端子15連接，負極與電池保護IC3之VSS端子16連接。電容6被連接於電池保護IC3之VDD端子15和 VSS端子16。放電控制FET4和充電控制FET5係在2次電池2之負極和電池裝置1之外部端子12之間串聯連接。放電控制FET4之閘極係被連接於電池保護IC3之放電控制端子DO。充電控制FET5之閘極係與電池保護IC3之充電控制端子CO連接。放電控制FET4和充電控制FET5係在閘極和源極之間設置閘極氧化膜保護二極體。電流限制電阻8被連接於電池保護IC3之VM端子19和外部端子12之間。
過放電檢測電路31和過充電檢測電路32係輸入端子連接於VDD端子15和VSS端子16，輸出端子連接於控制電路34。過電流檢測電路33係輸入端子連接於VM端子19和VSS端子16，輸出端子連接於控制電路34(例如參照專利文獻1)。
第3圖為表示以往之電池保護IC3之寄生二極體的電路圖。
電池保護IC3之寄生二極體一般為電路內之電晶體之寄生電容等。例如，在VM端子19和VDD端子15之間存在寄生二極體D1。再者，在CO端子17和VDD端子15之間存在寄生二極體D2、D3、D4。再者，在DO端子18和VDD端子15之間存在寄生二極體D5、D6。
充電器13輸出30V左右之高電壓。然後，充電器13係在電池裝置1之外部端子11側連接高電位，在電池裝置1之外部端子12側連接低電位。
在此，當在電池裝置1連接充電器13時，依下述般 之電流路徑，在電池裝置1產生異常電流。
首先，位於VM端子19和VDD端子15之間的寄生二極體成為順方向，電流以充電器13~電流限制電阻8~VM端子19~寄生二極體D1(D3及D4)~輸入電阻7~充電器13之路徑流入。
接著，充電控制FET5之閘極氧化膜保護二極體動作成箝制充電控制FET5之閘極和源極之電位差。依此，被連接於電池保護IC3之CO端子17的寄生二極體成為順方向，電流以充電器13~充電控制FET5之閘極氧化膜保護二極體~CO端子17~寄生二極體D4~輸入電阻7~充電器13般之路徑流入。
藉由該些電流流入，在輸入電阻7之兩端產生電壓，而在電池保護IC3之VDD~VSS間施加超越額定電壓的電壓。
此時，被連接於電池保護IC3之VM端子19的電流限制電阻8於充電器13之反向連接時抑制電流。再者，被設置在CO端子17至VDD端子15之路徑的電阻R1也於充電器13之反向連接時抑制電流。如此一來，藉由在內部之電流路徑設置電流限制用之電阻，於充電器13之反向連接時抑制電流。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2009-177937號公報
但是，如上述般之電池保護IC3及電池裝置1因需要電流限制電阻8，故有增加了電池保護IC3之外接零件的課題。
再者，內部之電流限制用之電阻與對電池保護IC3之一般動作造成的影響具有折衷之關係，有無法過度增大電阻值的課題。
為了解決上述課題，本發明之電池保護IC之構成如下。
構成在過電流檢測端子和VDD端子之間具備第1開關元件，於充電器之極性被反向連接之時，阻斷過電流檢測端子和VDD端子之間的電流路徑。
再者，構成在充電控制端子和VDD端子之間具備第2開關元件，於充電器之極性被反向連接之時，阻斷充電控制端子和VDD端子之間的電流路徑。
若藉由本發明之電池保護IC3及電池裝置1時，藉由在電池保護IC3之內部設置阻斷充電器13之反向連接時之電流的開關元件，減少電池裝置1之零件數，並且提供安全性高之電池保護IC3及電池裝置1。
以下，針對藉由本發明之較佳型態使用圖面予以詳細說明。
第1圖為表示本實施型態之電池保護IC及電池裝置的方塊圖。
電池裝置1具有2次電池2、電池保護IC30、屬於開關之放電控制FET4及充電控制FET5、電容6、輸入電阻7、連接充電器13或負荷之外部端子11和12。電池保護IC30具備VDD端子15及VSS端子16、充電控制用之CO端子17及放電控制用之DO端子18、過電流檢測用之VM端子19。再者，電池保護IC30雖然無圖示，但是與第2圖相同，具備有過放電檢測電路31、過充電檢測電路32、過電流檢測電路33和控制電路34。然後，藉由具有該些電路或ESD保護元件等，存在例如寄生二極體D1、D2、D3、D4、D5、D6。並且，電池保護IC30具備有電晶體M1、M2、M3。
2次電池2係正極隔著輸入電阻7而與電池保護IC30之VDD端子15連接，負極與電池保護IC30之VSS端子16連接。電容6被連接於電池保護IC30之VDD端子15和VSS端子16。放電控制FET4和充電控制FET5係在2次電池2之負極和電池裝置1之外部端子12之間串聯連接。放電控制FET4之閘極係被連接於電池保護IC30之放電控制端子DO。充電控制FET5之閘極係與電池保護 IC30之充電控制端子CO連接。放電控制FET4和充電控制FET5係在閘極和源極之間設置閘極氧化膜保護二極體。VM端子19係被直接連接於外部端子12。
寄生二極體D1係被連接於VM端子19和VDD端子15之間。寄生二極體D2係被連接於VM端子19和CO端子17之間。寄生二極體D3及D4係被連接於VM端子19和VDD端子15之間。寄生二極體D3和寄生二極體D4之連接點係被連接於CO端子17。寄生二極體D5係被連接於VSS端子16和DO端子18之間。寄生二極體D6係被連接於VSS端子16和VDD端子15之間。
屬於開關端子之電晶體M1係汲極和源極被連接於VM端子19和VDD端子15及DO端子18之間，閘極連接於VDD端子15。電晶體M2係汲極和源極被連接於VDD端子15和電晶體M1之源極之間，閘極被連接於VM端子19。屬於開關端子之電晶體M3係汲極和源極被連接於CO端子17和VDD端子15之間，閘極連接於VDD端子15。
接著，針對本實施型態之電池裝置1之動作予以說明。當2次電池2為1組時，其電壓大約5V左右，在充電器13之輸出端子之兩端具有10V左右之電位差。
首先，針對充電器13正常連接於電池裝置1之時予以說明。
於充電器13正常連接之時，用以充電2次電池2之充電電流以外部端子11~2次電池2~放電控制FET4~充 電控制FET5~外部端子12之路徑流入。在該狀態下，VSS端子16和VM端子19之電位幾乎相等。因此，電晶體M1因閘極之電壓為VDD且汲極之電壓為VSS，故接通(ON)。再者，電晶體M2因閘極之電壓為VSS且汲極之電壓為VDD，故斷開(OFF)。因此，電晶體M3因閘極之電壓為VDD，故接通(ON)。
電晶體M1至M3處於如此之狀態時，不會對電池保護IC30之一般動作造成影響。例如，過充電檢測電路31係於2次電池2之電壓超過特定電壓之時，對控制電路34輸出過充電檢測訊號。然後，控制電路34使充電控制FET5斷開，而停止藉由充電器13的充電。
接著，充電器13反向連接於電池裝置1之時予以說明。
當充電器13反向連接之時，因VM端子15之電壓變高，故過電流檢測電路33檢測出過電流，而使放電控制FET4或充電控制FET5斷開(OFF)。當放電控制FET4斷開時，因電池裝置1不流入電流，故於VM端子-VDD端子間被施加充電器13之電壓10V。
此時，在VM端子19和VDD端子15之間存在使寄生二極體D1或寄生二極體D3~D4介於中間的第1電流路徑。再者，當充電控制FET5之閘極氧化膜保護二極體擊穿時，在CO端子17和VDD端子15之間存在使寄生二極體D4介於中間的第2電流路徑。
在此，電池保護IC30係在第1電流路徑設置電晶體 M1，在第2電流路徑設置電晶體M3，依此阻斷該些電流路徑。
電晶體M1因閘極連接於VDD端子15，VM端子19之電壓成為VDD+10V，故斷開(OFF)。電晶體M2因閘極連接於VM端子19，故接通(ON)而使電晶體M1之源極之電壓成為VDD。藉由以上之動作，電池保護IC30可以阻斷第1電流路徑。
電晶體M3因閘極連接於VDD端子15，CO端子17之電壓成為VDD+10V，故斷開(OFF)。因此，電池保護IC30可以阻斷第2電流路徑。
如上述說明般，即使充電器13反向連接於電池裝置1，藉由電晶體M1~M3之動作可以阻斷電流路徑，不需要連接於VM端子19之電流限制電阻8或內部之電阻，並且能夠確保高安全性。
在此，針對電晶體M1~M3所要求之特性予以說明。
電晶體M1因在一般動作中，為了不影響檢測過電流之電壓精度，必須使內部電位與VM端子19之電位相等，故要求接通電阻低。再者，當充電控制FET5斷開時，因於閘極及源極之間施加充電器13之電壓，故要求充分增厚閘極氧化膜，汲極為高耐壓構造。
電晶體M2因在一般動作時，常為斷開，故要求提高例如臨界值電壓等，不產生洩漏電流。再者，當充電控制FET5斷開之時，因在源極和汲極之間施加充電器13之電壓，故要求汲極為高耐壓構造。再者，於充電器13反向 連接時，因在閘極施加充電器13之電壓，故要求充分增厚閘極氧化膜。
電晶體M3係當充電控制FET5斷開之時，因CO端子17成為與VM端子19相同電位，在閘極施加充電器13之電壓，故充分地增厚閘極氧化膜。再者，在充電器13之反向連接時，因於閘極及源極和汲極之間施加充電器13之電壓，故要求充分增厚閘極氧化膜，汲極為高耐壓構造。
並且，電晶體M2也可兼作電池保護IC30之VM端子19之靜電保護元件。
藉由上述，若藉由本發明之電池保護IC30及電池裝置1時，可以提供即使充電器13反向連接時也包含電池保護IC30，在電池裝置1內也不流通電流，且不用連接以往所需的外接電阻，具有高安全性的電池保護IC及電池裝置。
1‧‧‧電池裝置
3、30‧‧‧電池保護IC
4‧‧‧放電控制FET
5‧‧‧充電控制FET
13‧‧‧充電器
31‧‧‧過放電檢測電路
32‧‧‧過充電檢測電路
33‧‧‧過電流檢測電路
34‧‧‧控制電路
第1圖為表示本實施型態之電池保護IC及電池裝置的方塊圖。
第2圖為表示電池保護IC及電池裝置的方塊圖。
第3圖為表示以往之電池保護IC3之寄生二極體的方塊圖。
1‧‧‧電池裝置
2‧‧‧2次電池
4‧‧‧放電控制FET
5‧‧‧充電控制FET
6‧‧‧電容
7‧‧‧輸入電阻
11‧‧‧外部端子
12‧‧‧外部端子
13‧‧‧充電器
15‧‧‧VDD端子
16‧‧‧VSS端子
17‧‧‧電控制用之CO端子
18‧‧‧放電控制用之DO端子
19‧‧‧過電流檢測用之VM端子
30‧‧‧電池保護IC
M1~M3‧‧‧電晶體
D1~D6‧‧‧寄生二極體

Claims (6)

  1. 一種電池保護IC，具備：VDD端子及VSS端子，該些係連接2次電池；過電流檢測端子，其係被連接於外部端子：及充電控制端子，其係連接控制藉由對上述2次電池進行充電的充電器所產生之充電電流的充電控制FET，監視上述2次電池之電壓及電流，並控制上述2次電池之充放電，該電池保護IC之特徵為：在上述過電流檢測端子和上述VDD端子之間具備第1開關元件，上述第1開關元件係於前述充電器之極性被反向連接之時，阻斷上述過電流檢測端子和上述VDD端子之間的電流路徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電池保護IC，其中上述第1開關元件係汲極被連接於上述過電流檢測端子，閘極被連接於上述VDD端子之NMOS電晶體。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之電池保護IC，其中又具備源極被連接於上述第1開關元件之源極，汲極被連接於上述VDD端子，閘極被連接於上述過電流檢測端子的NMOS電晶體。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之電池保護IC，其中又具備被設置在上述充電控制端子和上述VDD端子之間的第2開關元件，上述第2開關元件係於上述充電器之極性被反向連接之時，阻斷上述充電控制端子和上述 VDD端子之間的電流路徑。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之電池保護IC，其中上述第2開關元件係汲極被連接於上述充電控制端子，閘極被連接於上述VDD端子之NMOS電晶體。
  6. 一種電池裝置，其特徵為具備：第1外部端子及第2外部端子，該些係連接充電器；2次電池、放電控制FET及充電控制FET，該些係在上述第1外部端子和上述第2外部端子之間被串聯連接；及如申請專利範圍第1至5項中之任一項所記載之電池保護IC，其係輸入上述第2電池之電壓和上述第2外部端子之電壓，控制上述2次電池之充放電。
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