TWI415362B - 半導體裝置及充電式電源裝置 - Google Patents

Description

半導體裝置及充電式電源裝置

本發明是關於控制以正弦波充電器加以充電之電池的半導體裝置，及以正弦波充電器加以充電的充電式電源裝置。

近年來，攜帶用的電子機器逐漸普及。該電子機器係藉由電池而作動。在電池不正常作動的情況，使用者變得無法在目的地使用電子機器，或是可能會發生不測事故，所以係監視電池的充放電(例如，參照專利文獻1)。

在將電池充電的情況，一旦電池的電壓變成檢出過充電狀態時的過充電檢出電壓以上，且為了確定過充電狀態而經過必要的過充電確定時間，則電池的過充電狀態確定，而禁止充電。

在電池放電的情況，一旦電池的電壓變成低於檢出過放電狀態時的過放電檢出電壓，且為了確定過放電狀態而經過必要的過放電確定時間，則電池的過放電狀態確定，而禁止放電。之後，充電式電源裝置內部的一部份電路之動作停止，而充電式電源裝置的消耗電力降低。該狀態被稱為斷電狀態。在充電式電源裝置設有監視是否轉變成該斷電狀態的VM端子，一旦VM端子的電壓變成斷電電壓以上，充電式電源裝置便會轉變成斷電狀態，而一旦VM端子的電壓變成低於斷電電壓，充電式電源裝置便會解除 斷電狀態。

又，一旦在斷電狀態將充電器連接至電池，則斷電狀態解除，而開始充電。一旦電池的電壓變成過放電檢出電壓以上，且為了確定過放電狀態的解除而經過必要的過放電狀態解除之延遲時間，則電池的正常狀態確定。再者，一旦進一步充電，則電池的電壓變成過充電檢出電壓以上，而一旦經過過充電確定時間，則電池的過充電狀態確定。

[專利文獻1]特開2001－178011號公報

在此，假設將電池充電的充電器為正弦波充電器，而過放電狀態解除的延遲時間比正弦波充電器的充電電壓之1/2週期還長。此時，在充電式電源裝置轉變成斷電狀態，且正弦波充電器已將該電池充電的情況，即使電池的電壓超出過放電檢出電壓，由於超出的時間比過放電狀態解除的延遲時間還短，故變成必定不經過過放電狀態解除的延遲時間。因此，由於電池的過放電狀態不會被解除，故就算充電變得無法停止，過充電狀態仍不會被檢出。另外，此時，如圖4所示，斷電狀態的轉變及解除係重複。

本發明是鑑於上述問題所作成，以提供：即使藉由正弦波充電器將電池充電，仍可正確地檢出電池的過充電狀態之充電式電源裝置及半導體裝置。

為了解決上述問題，本發明為一種半導體裝置，係控制由正弦波充電器所充電之電池的充放電，該半導體裝置具備：過充電檢出電路，係檢出電池的過充電狀態；過放電檢出電路，係檢出電池的過放電狀態；以及延遲電路，係輸出過充電檢出電路或前述過放電檢出電路的檢出信號，而計數延遲時間，其中，在正弦波充電器的充電電壓之1/2週期比過放電狀態解除的延遲時間還短的情況，延遲電路係使過放電狀態解除的延遲時間為0秒。

又，本發明為一種充電式電源裝置，具備：外部端子，係連接正弦波充電器或負載；電池；過充電檢出電路，係檢出電池的過充電狀態；過放電檢出電路，係檢出電池的過放電狀態；延遲電路，係輸入過充電檢出電路或過放電檢出電路的檢出信號，而計數延遲時間；以及充放電控制切換元件，係設於電池和外部端子之間，其中，在正弦波充電器的充電電壓之1/2週期比過放電狀態解除的延遲時間還短的情況，延遲電路係使過放電狀態解除的延遲時間為0秒。

於本發明，在正弦波充電器的充電電壓之1/2週期比過放電狀態解除的延遲時間還短的情況，當檢出在過放電狀態超出過放電檢出電壓且為過充電檢出電壓以上的電池之電壓時，延遲電路會使過放電狀態解除的延遲時間為0 秒，所以過放電狀態之解除係立刻確定，而第二切換元件解除放電之禁止。因此，即使藉由正弦波充電器將電池充電，或是如正弦波之雜訊疊加於充電電壓，電池的過放電狀態仍會被解除，所以若電池變成過充電狀態，該過充電狀態可被正確地檢出。

以下將參照圖面來說明本發明的實施形態。

首先，就充電式電源裝置加以説明。圖1為充電式電源裝置的電路方塊圖。

充電式電源裝置具備有EB(＋)端子及EB(－)端子。又，充電式電源裝置具備有電池1、電阻2、FET 3A、FET 3B及電池控制電路4。

鋰離子電池等之電池1係由連接至EB(＋)端子及EB(－)端子的正弦波充電器(未圖示)所充電，或是驅動連接至EB(＋)端子及EB(－)端子的負載(未圖示)。電池控制電路4係根據VDD端子及VSS端子的電壓，控制具有寄生二極體之FET 3A及具有寄生二極體之FET 3B的導通關斷，而控制電池1的充電及放電。連接至CO端子的FET 3A係藉由關斷而進行充電制限，而連接至DO端子的FET 3B係藉由關斷而進行放電制限。又，電池控制電路4藉由VM端子來監視產生於電阻2的電壓，並根據該電壓控制FET 3B的導通關斷，而控制電池1的放電。

在此，電池1變成正常狀態時，FET 3A及FET 3B導 通，而變成可充電及放電。又，變成過充電狀態時，電池1的電壓為檢出過充電狀態時的過充電檢出電壓以上，FET 3A關斷，而禁止充電。又，變成過放電狀態時，電池1的電壓低於檢出過放電狀態時的過放電檢出電壓，FET 3B關斷，而禁止放電。

接著，就充電式電源裝置內部的電池控制電路4加以説明。圖2為電池控制電路的電路方塊圖。

電池控制電路4具備有VDD端子、VSS端子(未圖示)、VM端子、DO端子及CO端子。又，電池控制電路4具備有過充電檢出電路41、上拉電路42、過電流檢出電路43、過放電檢出電路44、延遲電路45、邏輯電路46、斷電電路47及負載短路檢出電路48。

一旦過充電檢出電路41檢出電池1的電壓(VDD端子的電壓)變成過充電檢出電壓以上，之後，延遲電路45便會為了確定過充電狀態而計數是否已經過必要的過充電確定時間(例如，1秒)。一旦經過過充電確定時間，換言之，一旦電池1的電壓變成過充電檢出電壓以上的時間變得比在延遲電路45所作成的過充電確定時間還長，則電池1的過充電狀態確定，而邏輯電路46控制連接至CO端子的FET 3A之導通關斷。此時的FET 3A變成關斷，並經由寄生二極體使放電電流流動，而禁止充電。

一旦過放電檢出電路44檢出電池1的電壓變成低於過放電檢出電壓，之後，延遲電路45便會為了確定過放電狀態而計數是否已經過必要的過放電確定時間。一旦經過過 放電確定時間，換言之，一旦電池1的電壓變成低於過放電檢出電壓的時間變得比在延遲電路45所作成的過放電確定時間還長，則電池1的過放電狀態確定，而邏輯電路46控制連接至DO端子的FET 3B之導通關斷。此時的FET 3B變成關斷，並經由寄生二極體使充電電流流動，而禁止放電。之後，充電式電源裝置內部的一部份電路之動作停止，而充電式電源裝置的消耗電力降低。該狀態被稱為斷電狀態。監視是否轉變成該斷電狀態的VM端子係設於充電式電源裝置中，該VM端子是由上拉電路42所上拉，而一旦斷電電路47檢出VM端子的電壓變成充電式電源裝置的斷電狀態時之斷電電壓(例如，比電池1之最大電壓還低1.0V的電壓)以上，充電式電源裝置便會轉變成斷電狀態。又，一旦斷電電路47檢出VM端子的電壓變成低於斷電電壓，充電式電源裝置便會解除斷電狀態。

又，在充電器被連接至過放電狀態的電池1而開始充電的情況，一旦過放電檢出電路44檢出電池1的電壓變成過放電檢出電壓以上，之後，延遲電路45便會為了確定過放電狀態解除而計數是否已經過必要的過放電狀態解除的延遲時間。一旦經過過放電狀態解除的延遲時間，換言之，一旦電池1的電壓變成過放電檢出電壓以上的時間變得比在延遲電路45所作成的過放電狀態解除之延遲時間還長，則電池1的過放電狀態之解除確定，邏輯電路46控制FET 3B的導通關斷。此時的FET 3B變成導通，而解除放電之禁止(允許放電)。

在此，假設正弦波充電器的充電電壓之1/2週期比過放電狀態解除的延遲時間還短。此時，在充電器被連接至過放電狀態的電池1而開始充電的情況，一旦過充電檢出電路41及過放電檢出電路44檢出電池1的電壓超出過放電檢出電壓而變成過充電檢出電壓以上，之後，延遲電路45則不會計數是否已經過過放電狀態解除的延遲時間。換言之，延遲電路45係使過放電狀態解除的延遲時間為0秒，而電池1的過放電狀態係立刻被解除。之後，延遲電路45為了確定過充電狀態，而計數是否已經過必要的過充電確定時間。一旦經過過充電確定時間，則電池1的過充電狀態確定，而邏輯電路46控制FET 3A的導通關斷。此時的FET 3A變成關斷，而禁止充電。

另外，在電池1的電壓超過過放電檢出電壓而變成過充電檢出電壓以上的情況，電池1的過放電狀態係立刻被解除，但即使在電池1的電壓變成過放電檢出電壓和過充電檢出電壓之間的預定電壓以上之情況，電池1的過放電狀態亦可立刻被解除。此時，舉例來說，過充電檢出電路41通常係具備一個比較器電路，而多設一個該比較器電路，便可藉由這些電路來調整對於過充電檢出電路41之輸出信號的臨限值。

一旦過電流檢出電路43檢出電池1的放電電流因異常之負載電流流動等而變成檢出過電流狀態時的過電流檢出電流以上，之後，延遲電路45便會為了確定過電流狀態而計數是否已經過必要的過電流確定時間。一旦經過過電流 確定時間，則電池1的過電流狀態確定，而邏輯電路46控制FET 3B的導通關斷。此時的FET 3B變成關斷，而禁止放電。

一旦負載短路檢出電路48檢出電池1的放電電流因負載被短路等而變成檢出負載短路狀態時的負載短路檢出電流以上，之後，延遲電路45便會為了確定負載短路狀態而計數是否已經過必要的負載短路確定時間。一旦經過負載短路確定時間，則電池1的負載短路狀態確定，而邏輯電路46控制FET 3B的導通關斷。此時的FET 3B變成關斷，而禁止放電。另外，此負載短路檢出電流之值係變成比過電流檢出電流之值還大。

另外，雖然FET 3A及FET 3B為FET，亦可為其他切換元件，且亦可為電晶體。

又，一旦過充電確定時間變長，則雜訊所致之錯誤的過充電狀態之檢出變少，而將電池1過充電的弊害增加。又，一旦過充電確定時間變短，則將電池1過充電的弊害減少，而雜訊所致之錯誤的過充電狀態之檢出變多。因此，為了使雜訊所致之錯誤的過充電狀態之檢出變少，並進一步減少將電池1過充電的弊害，必須設定過充電確定時間。過放電狀態解除的延遲時間、過放電確定時間、過電流確定時間及負載短路確定時間亦同。

又，電池控制電路4被設為一個半導體裝置。

41‧‧‧過充電檢出電路

42‧‧‧上拉電路

43‧‧‧過電流檢出電路

44‧‧‧過放電檢出電路

45‧‧‧延遲電路

46‧‧‧邏輯電路

47‧‧‧斷電電路

48‧‧‧負載短路檢出電路

圖1為充電式電源裝置的電路方塊圖。

圖2為電池控制電路的電路方塊圖。

圖3為顯示習知斷電狀態的轉變及解除之圖。

41‧‧‧過充電檢出電路

42‧‧‧上拉電路

43‧‧‧過電流檢出電路

44‧‧‧過放電檢出電路

45‧‧‧延遲電路

46‧‧‧邏輯電路

47‧‧‧斷電電路

48‧‧‧負載短路檢出電路

Claims (2)

1. 一種半導體裝置，係控制由正弦波充電器所充電之電池的充放電，該半導體裝置具備：過充電檢出電路，係檢出電池的過充電狀態；過放電檢出電路，係檢出前述電池的過放電狀態；以及延遲電路，係接收前述過充電檢出電路或前述過放電檢出電路的檢出信號，而計數延遲時間，其中，在前述正弦波充電器的充電電壓之1/2週期比過放電狀態解除的延遲時間還短的情況，當過充電檢出電路和過放電檢出電路檢出超出過放電檢出電壓且為過充電檢出電壓以上的電池之電壓時，前述延遲電路係使前述過放電狀態解除的延遲時間為0秒。
2. 一種充電式電源裝置，具備：外部端子，係連接正弦波充電器；電池；過充電檢出電路，係檢出前述電池的過充電狀態；過放電檢出電路，係檢出前述電池的過放電狀態；延遲電路，係接收前述過充電檢出電路或前述過放電檢出電路的檢出信號，而計數延遲時間；以及充放電控制切換元件，係設於前述電池和前述外部端子之間，其中，在前述正弦波充電器的充電電壓之1/2週期比過放電狀態解除的延遲時間還短的情況，當過充電檢出電 路和過放電檢出電路檢出超出過放電檢出電壓且為過充電檢出電壓以上的電池之電壓時，前述延遲電路係使前述過放電狀態解除的延遲時間為0秒。