425748 經濟部中央標隼局員工消t合作社印製 A7 B7五、發明説明（’） 本發明係有關於一種充放電控制電路，可藉由一切換 電路的導通/關閉而控制二次電池的充電和放電。 在習用技藝已揭露一種充放電控制電路，其中有一切 換電路串聯連接至一個二次電池上，並係由導通/關閉控 制動作來加以控制，以控制該二次電池的充電和放電作業 。例如說，在控制鋰離子電池的充放電上，該鋰離子電池 的端電壓是否超過一預定位準的情形可藉由一比較器來比 較電壓而偵測出來的。當其偵測到端電壓超過該預定位準 時，該切換電路中的切換元件將會被關閉，以停止充電動 作。上述的結構是大略地介紹。因此，過充電的狀態是一 定能偵測出來的，而該二次電池的充電作業將可控制成使 該二次電池不會變成過充電，然對於電池電壓的暫態變化 不會有所反應。 但是，在上述的結構中，當延遲電路在因爲有某種原 因而有較過充電偵測電壓爲高之電壓供應出來的情形下作 動時，在預定的延遲時間通過期間，該二次電池仍會維持 所供應出的高電壓。這對於電池而言是非常的危險，會造 成電池壽命的縮短。雖然其設有一電容器來設定延遲電路 中的延遲時間，但是在電容器有錯誤的電容値或是針腳短 路的情形發生時，該過充電偵測電路將無;Ε常運作，會造 成過充電狀態。這會在即使外界沒有供應高電壓的情形下 仍會造成二次電池的損傷。 因此本發明之目的在於提供一種充放電控制電路，其 可防止其因任何理由而送出高電壓來。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2]〇x 297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印取 425748 A7 B7 五、發明説明（2 ) 發明槪述 爲解決上述問題1本發明的充放電控制電路可藉由控 制一切換電路之導通/關閉而控制一個經由該切換電路連 接至外接電源端點上之二次電池的充放電作業。此充放電 控制電路進一步包含有一個過充電偵測電路’用來偵測該 二次電池是否位在過充電狀態中’一個延遲電路’可將來 自該過充電偵測電路的輸出信號在一個預定的延遲時間後 加以輸出，以及一個高電壓偵測電路’用來偵測出一個較 由過充電偵測電路所偵測出之過充電偵測電壓爲高之預定 電壓位準是否是位在一個由該二次電池所供應的高電壓供 應狀態下，其中在該過充電狀態或是高電壓供應狀態中的 至少任一者係根據於該延遲電路和該高電壓偵測電路而偵 測到時，該切換電路會被關閉掉，中止充電動作。 根據本發明*在較過充電偵測電壓爲高之預定電壓位 準因爲某種原因被供應出來時*由於高電壓偵測電路會偵 測到此情形而立即地關閉該切換電路，因此此高電壓偵測 電路可確實地防止高電壓在未等到過充電偵測電路的輸出 信號在經由該延遲電路取得後即供應至二次電池上。即使 是在二次電池的端電壓上升而超過上述預#位準的高位準 時，高電壓偵測電路也同樣會運作，以中止切換電路的充 電動作，並防止高電壓供應至二次電池上。 圖式之簡單說明 ----.--.--Γ—^.------訂---------.1^--Ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局 票準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 425748 A7 ___B7_ 五、發明説明（3 ) 圖1是一電路圖，顯示出本發明之充放電控制電路的 一個實施例。 圖2是一電路圖|顯示出本發明之充放電控制電路中 適合用來對二個電池加以充電之電路上的實施例。 圖3是一個主要電路圖，顯示圖2中所示之充放電控 制電路的結構。 主要元件對照表 10 1 二次電池 1 0 1 ^ 二次電池 102 充放電控制電路 10 3 切換電路 106 電阻器 1 0 7 A 信號線 1 0 7 B 信號線 108 充電器 10 9 負載 112 場效電晶體 113 場效電晶體 114 參考電壓電路 ^ 1 ^ 端點 #電壓電路 電流偵測比較器 放電偵測比較器 ^- (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁)
τι V 訂 ^ 4 25 7 4 8 A7 B7 五、發明説明（4 ) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 1 1 9 過 充 電 偵 測 比 較 器 1 2 0 分 壓 電 路 1 2 1 分 壓 電 路 1 2 2 場 效 電 晶 體 1 2 3 場 效 電 晶 體 1 2 4 輸 出 控 制 邏 輯 電 路 1 2 5 A 端 點 1 2 5 B 點 1 2 6 輸 出 控 制 ，:辟 雌 口 輯 電 路 1 2 7 場 效 電 晶 體 1 2 8 延 遲 電 路 1 2 9 延 遲 電 路 1 3 0 延 遲 電 路 1 3 1 尚 電 壓 偵 測 比 較 器 1 3 2 反 或 電 路 2 0 0 充 放 電 控 制 電 路 2 0 1 端 點 2 0 2 端 點 2 0 3 端 點 2 0 4 端 點 2 0 5 端 點 2 0 6 電 阻 器 2 0 7 電 容 器 2 0 8 電 阻 器 -->--^--：--γ- Ά-- (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2】0'x297公釐） 4 25 7 4 8 A7 B7 五、發明说明（5 ) 2 0 9 電 容 器 2 1 0 電 阻 器 2 1 1 電 容 器 2 2 0 分 壓 電 路 2 2 1 分 壓 電 路 2 3 0 比 較 器 電 路 2 3 1 適 充 電 偵 測 電 路 2 4 0 比較 器 電 路 2 4 1 過 充 電 偵測 電 路 2 5 0 過 電 流 偵 測 電 路 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 發明之詳細說明 參閱圖式，下面將詳細說明本發明的一個實施例。 圖1是本發明之充放電控制電路的電路方塊圖。二次 電池1 0 1的負極經由一切換電路1 0 3連接至外接電源 端點-ν〇上。切換電路1 〇 3包含有二個N型通道場效電 晶體，在圖中所示的實施例中，在二次電池1 0 1的這一 側上設有一個用來做爲過放電控制和過電流控制的場效電 晶體1 1 2，而在外接電源端點-V 0的這一側上則設有一 個用來做爲過充電控制的場效電晶體1 1 ^。二次電池 1 0 1的電壓是由一個充放電控制電路1 0 2加以偵測的 ’如下文所述，而場效電晶體1 1 2和1 1 3則是依偵測 到的結果而做導通/關閉控制的。充放電控制電路1 0 2 包括有一個過充電偵測比較器1 1 9 、一個過放電偵測比 本紙張尺度適用中衰國家標準（CNS ) A4规格（2!〇Χ297公 425748 附件la.第87101927號臺到_$.請案 中文說明書修正頁a7 j^i~89年05(勞傍·+ B7 Π 6 o〇W7u j 經濟部智慧財產局員工消費合作社印5 五、發明說明（~ ) 較器1 1 8、一個用來供應預定的參考電壓V r至過充電 偵測比較器1 1 9和過放電偵測比較器1 1 8的每一負輸 入端上的參考電壓電路1 1 6、一個包含有電阻器R1至 R 5而能將二次電池1 Ο 1的端電壓加以分壓處理的分壓 電路1 2 0、一個包含有電阻器R 6至R 8而能將二次電 池1 Ο 1的端電壓加以分壓處理的分壓電路1 2 1和一個 輸出控制邏輯電路1 2 4。 來自輸出控制邏輯電路的二個輸出是分別連接至端點 1 25A和1 25B上，並經由信號線1 07A和 107B連接至切換電路1〇3的場效電晶體112和 1 1 3的閘極上。輸出控制邏輯電路1 2 4可送出一個導 通/關閉控制信號至場效電晶體1 1 2和1 1 3上。用來 對二次電池1 0 1充電的充電器1 0 8和由二次電池 1 0 1加以驅動的負載1 0 9是連接於外接電源端點+V 和-V 〇之間。 過充電偵測比較器1 1 9的功能在於能將參考電壓電 路1 1 6的參考電壓V r與產生在分壓電路1 2 0中之電 阻器R 1和R 2的合倂阻抗二側端點上之反映出二次電池 1 0 1之端電壓的分壓輸出相比較而偵測出過充電的狀態 在過充電偵測比較器1 1 9中，當上述分壓輸出電壓 輸入其正輸入端點是大於參考鼋壓V r時，此比較器的輸 出會變成高位準。在過充電偵測比較器119的輸出端上 形成有一延遲電路1 2 8。此延遲電路1 2 8連接至一個 閱· 讀 背 面 之 注. 意 事 項 再 填 i 寫裝 本衣 頁 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) - 9 - 經濟部中央標準局員工消f合作枉印製 425748 B7 五、發明说明（7 ) 設置在外側的電容器C，而當該電容器的端電壓變成預定 値時，該延遲電路1 2 8的輸出信號會變成高位準。由於 此之故，在過充電偵測比較器1 1 9的輸出信號從低準變 成高位準時，延遲電路1 2 8的輸出會在一段預定的延遲 時間之後自低位準成爲高位準。延遲電路1 2 8的輸出信 號係製做成可經由一個反或電路1 3 2而輸入至輸出控制 邏輯電路1 2 4，而輸出控制邏輯電路1 2 4則可因應於 該延遲電路1 2 8的輸出信號之自低位準變成高位準的情 形而關閉場效電晶體1 1 3。 以參考編號1 2 2加以標示的場效電晶體的功能在於 在延遲電路1 2 8的輸出變成高位準時成爲導通狀態而使 電阻器R 3短路，以使得過充電偵測比較器1 1 9的正輸 入端的位準變成高位準，並使得過充電偵測比較器1 1 9 的作動有滯後的情形發生。場效電晶體1 2 2的導通/關 閉是根據延遲電路1 2 8的輸出來決定的。 以此方式，過充電偵測比較器1 1 9的結構是能夠將 場效電晶體1 1 3加以關閉，並且防止高電壓供應至二次 電池1 0 1上。由於延遲電路1 2 8是設置在其輸出側上 ，因此該比較器可將場效電晶體1 1 3加以關閉，且僅有 在過充電狀態持續超過預定的時間後，才(會停止供應高電 壓至二次電池1 0 1上，然在任何暫態的高電壓供應時候 均不會停止其充電。 但是，當一個可能會造成二次電池1 0 1傷損的高電 壓被快速地供應至該二次電池1 0 1上時，該電壓會因延 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） τΐϋ - ----I vm HI (¾先閲讀背面之;i意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中夬標準局員工消費合作社印策 425748 A7 B7 _ 五、發明説明（8 ) 遲電路1 2 8之作動的關係而在場效電晶體1 1 3關閉時 供應至二次電池1 0 1上。因此，由於高電壓之供應至二 次電池1 0 1並不會立即地停止之故，該二次’電池1 0 1 會損壞，而其壽命會縮短。 爲防止該種不好的狀況發生，其設有一個高電壓偵測 比較器1 3 1，可將電阻器R 1二端的電壓與參考電壓 V r相比較，並判別是否有高於會造成二次電池1 0 1損 傷之預定位準的電壓供應至二次電池1 0 1上。參考電壓 V r是供應至高電壓偵測比較器1 3 1的負輸入端上，而 電阻器R 1二端間的電壓則供應至正輸入端上。因此，當 電阻器R 1二端間之電壓大於該參考電壓V r時，高電壓 偵測比較器1 3 1的輸出會成爲高位準。高電壓偵測比較 器1 3 1的輸出和延遲電路1 2 8的輸出均會被輸入至該 反或電路1 3 2內，而該反或電路1 3 2的輸出則會因這 二個輸入信號中至少有一個變成高位準而變成高位準。反 或電路1 3 2的輸出信號會被輸入至输出控制邏輯電路 1 2 4內，而在反或電路1 32的輸出變成高位準時，輸 出控制邏輯電路1 2 4將會將場效電晶體1 1 3加以關閉 掉。 以此方式，當二次電池1 0 1被過充零偵測比較器 1 1 9和延遲電路1 2 8間的互相配合而判斷出是在過充 電的狀態下時，場效電晶體1 1 3將會被關閉掉。當其判 斷出有較過充電偵測位準之預定位準爲高之電壓供應至二 次電池1 0 1上，場效電晶體1 1 3將會被立即關閉掉， (錆先閱讀背vg之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標導（CNS ) A4規格（210X 297公釐) '"11 ~ 425748 A7 B7 9 補克 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制# 五、發明說明（ 以有效地保護該二次電池1 0 1免於受高電壓的損傷。即 使是在因爲過充電偵測比較器1 1 9或是延遲電路1 2 8 等的故障之故而造成過充電保護作業無法按預期般進行， 二次電池101亦可由高電壓偵測比較器131的高電壓 保護功能來加以保護，以免於受過充電的損害。換言之， 高電壓偵測比較器1 3 1是預期要具有過充電偵測比較器 1 1 9'和延遲電路1 2 8所提供之比較器保護的備用裝置 的功能。 過放電偵測比較器1 1 8的功能在於將參考電壓電路 1 1 6的參考電壓V r與產生在分壓電路1 2 1中之電阻 器R 6二端上之反映出二次電池1 0 1之端電壓的分壓輸 出相比較，並偵測出過放電的狀態 過放電偵測比較器118的輸出會在輸入至過放電偵 測比較器118之正輸入端內的上述分壓輸出電壓的位準 是大於參考電壓V r時成爲高位準。在過放電偵測比較器 1 1 8的輸出端上形成有一延遲電路1 2 9,在過放電偵測 比較器1 1 8的輸出信號從低準變成高位準時，該延遲電 路1 2 9的輸出會從低位準成爲高位準。隨著延遲電路 1 2 9的輸出信號從低位準變成高位準，輸出控制邏輯電路 1 2 4會將場效電晶體關閉，以停止二次電池1 〇 1的放電 作業。由於用來在過放電偵測比較器1 1 8的輸出變成高 位準時關閉場效電晶體1 1 2的詳細電路係屬已知，因此圖 1中的說明將予以省略。以參考編號1 2 3加以標示的場 效電晶體的功能在於在延遲電路1 2 9的輸出變成高位準 本紙張尺度滷用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇χ 297公爱）-12- 請 先. 閱 讀 背. 面 之 注. 意 事 項.f裝 頁 訂 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 425748 A7 B7五、發明説明（1〇) 時成爲導通狀態而使電阻器R 7短路，以使得過放電偵測 比較器1 1 8的正輸入端的位準變成高位準，並使得過放 電偵測比較器1 1 8的作動有滯後的情形發生。 以參考編號1 1 7加以標示的過電流偵測比較器可根 據自端點1 1 5上得到之外接電源端點-V 〇的電壓而偵測 出是否有過電流流經該負載。此過電流偵測比較器1 1 7 的正輸入端是連接至充放電控制電路1 0 2的端點1 1 5 上，而一參考電壓電路1 1 4則連接至其負端點上，該參 考電壓電路1 1 4可供應預定的固定參考電壓V s至該過 電流偵測比較器1 1 7的負端點上。 過電流偵測比較器1 1 7所進行的過電流偵測作業過 程如下。當自二次電池1 0 1內流至負載1 0 9內的電流 增加而變成過電流之狀態時，發生在切換電路1 0 3的電 壓降會增加，而供應至過電流偵測比較器1 1 7之正輸入 端的電壓位準會變成高於供應至其負端上參考電壓Vs ， 且過電流偵測比較器1 1 7的輸出會變成高位準狀態=過 電流偵測比較器117的輸出會輸入至輸出控制邏輯電路 1 2 6上，在此其會在延遲電路1 2 8的輸出信號和過電 流偵測比較器1 1 7的輸出信號上進行預定的邏輯程序， 並會在預定的狀況下自輸出控制邏輯電路1 2 6上輸出一 個高位準信號至延遲電路1 3 0內。由於此之故，延遲電 路1 3 0的輸出會在預定的時間之後變成高位準狀態，而 場效電晶體會被輸出控制邏輯電路1 2 4加以關閉。因此 自二次電池1 0 1流至負載1 0 9的電流會中止，而可解 ->43^-- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7
425748 11 五、發明說明（） 決過電流的狀態。 · 雖然在使用圖1所示之實施例中在分壓電路1 2 0和 1 2 1與場效電晶體1 22、1 2 3和1 27之間的合倂 電路的情形下，過充電偵測比較器1 1 9、過放電偵測比 較器1 1 8和過電流偵測比較器1 1 7等的作業會有滯後 現象，但是本發明的結構並不是由此範例所界定的，且此 滯後作業當然是由其它的習用電路所造成。 在圖1所示的實施例中，其係說明一個僅供充放電控 制單一個二次電池1 0 1之結構的範例。但是，本發明並 不僅限於充放電控制單一個二次電池而已，也可以同樣地 應用來充放電控制多個二次電池。 在圖2中顯示出本發明之針對二個電池的充放電控制 電路。圖2中所示的充放電控制電路是一個除了類似於圖 1之情形中的二次電池1 0 1外，亦可對於另一個二次電 池1 0 1 ~做充放電控制作業的電路11在此充放電電路中 *二次電池1 0 1和1 0 1 '、電阻器2 0 6、2 0 8和 2 1 0，以及電容器207、209和2 1 1是連接至充 放電控制電路2 0 0中的端點2 0 1至2 0 5上，如同圖 2 —樣。在圖2的每一部份中，其對應於圖1中具有相同 參考編號者之部位的說明將予以省略掉。 充放電控制電路2 0 0的大略結構是顯示在圖3中。 此充放電控制電路2 0 0具有一個可將二次電池1 0 1的 電壓做分壓處理的分壓電路2 2 0和一個可將二次電池 1 0 1 >的電壓做分壓處理的分壓電路2 2 1。一個用來 ------:--------^ * I ---I--^ ---I---I (請先‘閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張疋度適用中國國家標準（CNS)A4規柊（210 x 297公釐> -14- 425 74 8
五、發明說明（12 ) ~~ 一^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本5 ) 做爲二次電池1 〇 1之充電、放電和過電流控制的比較器 電路2 3 0係由分壓電路2 2 0的輸出信號加以操控的。 一個用來做爲二次電池1 0 1 —之充電、放電和過電流控 制的比較器電路2 4 0係由分壓電路2 2 1的輸出信號加 以操控的。比較器電路2 3 0的過充電偵測比較器2 3 1 的輸出和比較器電路2 4 0的過充電偵測比較器2 4 1的 輸出會供應至過電流偵測電路2 5 0上。當在過充電偵測 比較器2 3 1或是過充電偵測比較器2 4 1的輸出上偵測 到過充電的情形時，過電流偵測電路2 5 0中用來做爲過 電流偵測用的臨限位準會成爲高位準。由於此之故，即使 是將電流通過一電阻器1 0 6，其亦可有效地防止過電流 偵測電路2 5 0的故障。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 根據本發明’在如此構成來在偵測到過充電狀態後一 段預定之延遲時間後停止充電至二次電池上的充放電控制 電路中，供應高電壓至二次電池上的情形，其可能會造成 二次電池的損毀，可被確實地偵測出來，而流向二次電池 的過電流可在沒有時間延遲的情形下立即地中止。因此可 以保護二次電池免於受高電壓損毀。由於其可支持用來做 過充電控制之延遲電路中的電容器的不良電容値，因此其 對於二次電池的保護確實是比習用者好。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公茇）-15-