WO2017095032A1 - Battery protection circuit module, and battery pack comprising same - Google Patents

Battery protection circuit module, and battery pack comprising same Download PDF

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WO2017095032A1
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terminal
effect transistor
field effect
battery
control signal
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PCT/KR2016/012731
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나혁휘
황호석
김영석
안상훈
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주식회사 아이티엠반도체
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/583—Devices or arrangements for the interruption of current in response to current, e.g. fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery for an electronic device, and more particularly, to a battery protection circuit module for protecting a battery cell and a battery pack including the same.
  • Lithium-ion batteries are the most widely used batteries in portable terminals and the like. They generate heat during overcharging and overcurrent, and if the heating continues and the temperature rises, performance deterioration and risk of explosion occur. Therefore, in order to prevent such performance deterioration, the necessity to provide a battery with a battery protection circuit device which cuts off operation
  • movement of a battery is increasing.
  • the present invention has been made to solve various problems including the above problems, and an object thereof is to provide a battery protection circuit module and a battery pack using a single field effect transistor.
  • these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
  • the battery protection circuit module includes a first positive electrode terminal and a first negative electrode terminal electrically connected to electrode terminals of a battery bare cell, and a second positive electrode terminal and a second electrode electrically connected to a charger or an electronic device.
  • a single negative terminal comprising a drain terminal, a source terminal, a gate terminal and a well terminal, wherein the drain terminal is electrically connected to the first negative terminal, and the source terminal is electrically connected to the second negative terminal.
  • a field effect transistor connected between one node between the first negative terminal and the drain terminal and another node between the second negative terminal and the source terminal, and receives a bias control signal through an input terminal to receive the well terminal;
  • An inverter element for outputting a bias voltage through an output terminal connected to the reference signal and a reference connected to the one node And a sensing terminal connected to the other node, a charge / discharge control signal output terminal connected to the gate terminal, and a bias control signal output terminal connected to an input terminal of the inverter element to output the bias control signal.
  • Protection to control charging and discharging of the battery bare cell by controlling a gate terminal to control switching of the single field effect transistor and controlling the well terminal through the inverter device to control the operation of parasitic diodes of the single field effect transistor. It may include an integrated circuit device.
  • the protection integrated circuit device turns off the single field effect transistor using the charge / discharge control signal output terminal to turn off the overcharge when the overcharge is detected, and the bias control signal output terminal.
  • the well terminal may be connected to the sensing terminal through the other node.
  • the protection integrated circuit device turns off the single field effect transistor by using the charge / discharge control signal output terminal in order to block overdischarge when the overdischarge is detected, and outputs the bias control signal.
  • a terminal may be used to connect the well terminal to the reference terminal through the one node.
  • the protection integrated circuit device may turn on the single field effect transistor by detecting a connection of a charger or a load when the charging or discharging returns after the overcharging or overdischarging is blocked.
  • the single field effect transistor and the inverter device may be provided as separate chips or as a single chip.
  • the inverter element comprises an n-type field effect transistor and a p-type field effect transistor connected in series with each other, wherein the bias control signal is the n-type field effect transistor and the p-type field effect transistor It may include a high or low logic signal to control the turn-on and turn-off.
  • a battery pack includes a battery bare cell; And a battery protection circuit module connected to the battery bare cell.
  • the battery protection circuit module may include: a first positive electrode terminal and a first negative electrode terminal electrically connected to electrode terminals of a battery bare cell, a second positive electrode terminal and a second negative electrode terminal electrically connected to a charger or an electronic device; A single field effect transistor comprising a drain terminal, a source terminal, a gate terminal and a well terminal, wherein the drain terminal is electrically connected to the first negative terminal, and the source terminal is electrically connected to the second negative terminal; An output terminal connected between one node between the first negative terminal and the drain terminal and another node between the second negative terminal and the source terminal and receiving a bias control signal through an input terminal; An inverter device for outputting a bias voltage through the reference terminal; a reference terminal connected to the one node; A sensing terminal connected thereto, a charge / discharge control signal output terminal connected to the gate terminal, and a bias control signal output terminal
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a battery protection circuit module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram illustrating some components of a battery protection circuit module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing a battery protection circuit module according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • an integrated circuit may mean an electronic component in which many devices are integrated into one chip to process a specific complex function.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a battery protection circuit module according to an embodiment of the present invention.
  • a battery protection circuit module includes a first positive electrode terminal 102 and a first negative electrode terminal 104 electrically connected to electrode terminals of a battery bare cell Bc, a charger or
  • the second positive terminal 106 and the second negative terminal 108 may be electrically connected to the electronic device.
  • the first positive terminal 102 is an internal positive terminal B + connected to the positive electrode of the battery bare cell Bc inside the battery pack, and the first negative terminal 104 is formed of the battery bare cell Bc.
  • the battery protection circuit module may further include a separate additional external connection terminal.
  • the battery protection circuit module is a single field effect transistor connected between at least one of the first positive terminal 102 or the first negative terminal 104 and at least one of the second positive terminal 106 and the second negative terminal 108. And a protection integrated circuit device (P-IC) 118 for controlling the single field effect transistor 112.
  • P-IC protection integrated circuit device
  • the single field effect transistor 112 may include a drain terminal D, a source terminal S, a gate terminal G, and a well terminal Bin, and include a first cathode terminal 104 and a first cathode terminal 104. It may be connected between the two negative terminal 108.
  • the drain terminal D may be electrically connected to the first negative terminal 104
  • the source terminal S may be electrically connected to the second negative terminal 108.
  • the drain terminal D and the source terminal S are not distinguished in the single field effect transistor 112 itself, the two terminals may be interchanged with each other.
  • the single field effect transistor 112 and the protection integrated circuit device 118 for controlling the same may constitute a protection circuit unit.
  • the protection circuit unit may detect overdischarge, overcharge and / or overcurrent of the battery to block charging and discharging or operation of the battery bare cell.
  • the protection integrated circuit device 118 may control the single field effect transistor 112 to control overcharge and / or overdischarge of the battery bare cell BC.
  • the single field effect transistor 112 may be, for example, an N-type MOSFET (NMOSFET).
  • NMOSFET N-type MOSFET
  • a pair of parasitic diodes PD1 and PD2 connected in opposite directions with respect to the node n4 connected to the well terminal W may be included.
  • the parasitic diode PD1 may be connected so that the drain electrode D may be in the positive direction at the node n4, and the parasitic diode PD2 may be connected so that the source electrode S is in the positive direction at the node n4. have.
  • the protection integrated circuit device 118 may include a control logic to control the single field effect transistor 112 therein.
  • the control logic may include a reference voltage setting unit, a comparison unit for comparing the reference voltage and the charge / discharge voltage, an overcurrent detector, and a charge / discharge detector.
  • the criterion for determining the state of charge and discharge can be changed to the specification SPEC required by the user, and the charge / discharge state is determined by recognizing the voltage difference of each terminal of the protection integrated circuit element 118 according to the determined criterion.
  • the protection integrated circuit device 118 outputs a control logic so that the reference terminal Vss, the power supply terminal Vdd, the sensing terminal V-, the charge / discharge control signal output terminal CDout, and the bias control are output.
  • the signal output terminal Bout may be included.
  • the protection integrated circuit device 118 may be connected to the nodes n1, n2, and n4 through at least one passive device.
  • the power supply terminal vvd is connected to the node n1 between the first positive terminal 102 and the second positive terminal 106 via the resistor R1
  • the reference terminal Vss is connected to the first negative terminal. It may be connected to the node n2 between the 104 and the drain terminal (D).
  • the capacitor C1 may be interposed between the reference terminal Vss and the power supply terminal Vdd between the node n1 and the node n2 to prevent a short circuit between the two nodes n1 and n3.
  • the sensing terminal V ⁇ may be connected to the node n3 through the resistor R2.
  • the protection integrated circuit device 118 may apply the charging voltage or the discharge voltage through the power supply terminal Vdd based on the voltage of the reference terminal Vss, and through the sensing terminal V ⁇ . Charge and discharge and overcurrent conditions can be detected.
  • the charge / discharge control signal output terminal CDout is a gate terminal G of the single field effect transistor 112 in order to control the on-off of the single field effect transistor 112 during charging and / or discharging of the battery. ) Can be connected.
  • the charging current flows from the second positive terminal 106 to the first positive terminal 102 and from the first negative terminal 104 to the second negative terminal 108.
  • the discharge current flows from the first positive terminal 102 to the second positive terminal 106 and from the second negative terminal 108 to the first negative terminal 104.
  • the protection integrated circuit device 118 When the protection integrated circuit device 118 detects an overcurrent or overdischarge state during battery discharge, the protection integrated circuit device 118 outputs a low signal through the charge / discharge control signal output terminal CDout to turn off the single field effect transistor 112. In response to detecting an overcurrent or an overcharge state when the battery is being charged, the low field effect transistor 112 may be turned off by outputting a low signal through the charge / discharge control signal output terminal CDout. As a result, the circuit between the first negative terminal 104 and the second negative terminal 108 may be blocked to block overcharging, overdischarging, and / or overcurrent of the battery.
  • the protection integrated circuit device 118 applies a voltage to the well terminal W of the single field effect transistor 112 through the bias control signal output terminal Bout in addition to the charge / discharge control signal output terminal CDout.
  • the protection integrated circuit device 118 applies a voltage to the well terminal W of the single field effect transistor 112 through the bias control signal output terminal Bout in addition to the charge / discharge control signal output terminal CDout.
  • the inverter element 120 has a first terminal DBin connected to the node n2 between the first negative terminal 104 and the drain terminal D, and the second terminal SBin is connected to the second negative electrode. It may be provided to be connected between the node n3 between the terminal 108 and the source terminal (S).
  • the inverter device 120 includes an input terminal BCin and an output terminal BCout, and receives a bias control signal through the input terminal BCin and is biased through an output terminal BCout connected to the well terminal W.
  • the voltage can be output.
  • the first terminal DBin may be a drain bias input terminal
  • the second terminal SBin may be a source bias input terminal.
  • the inverter device 120 may include a first field effect transistor 122 and a second field effect transistor 124 connected in series with each other.
  • the first field effect transistor 122 may be a p-type field effect transistor (PMOSFET)
  • the second field effect transistor 124 may be an n-type field effect transistor (NMOSFET).
  • the first field effect transistor 122 is turned off, and the second field effect transistor 124 is turned on so that the output terminal BCout is a node. Since it is connected to the sensing terminal (V-) through (n3), the voltage of the sensing terminal (V-) is applied to the well terminal (W).
  • the first field effect transistor 122 is turned on, and the second field effect transistor 124 is turned off so that the output terminal BCout is connected to the node ( Since it is connected to the reference terminal Vss through n2), the voltage of the reference terminal Vss is applied to the well terminal W.
  • the first field effect transistor 122 is an n-type field effect transistor (NMOSFET), and the second field effect transistor 124 may be changed to a p-type field effect transistor (PMOSFET). have.
  • the resistor R1 and the capacitor C1 serve to stabilize fluctuations in the power supply of the protection integrated circuit device 118.
  • the resistance value of the resistor R1 is a predetermined value, for example, 1 K ⁇ or less. Can be set.
  • the capacitance value of the capacitor C1 may be appropriately adjusted for stable operation, and may have a suitable value of 0.01 ⁇ F or more, for example.
  • the resistors R1 and R2 become current limiting resistors when the high voltage charger or chargers that exceed the absolute maximum rating of the protection integrated circuit element 118 are connected upside down. Since the resistor R1 and the resistor R2 may cause power consumption, the sum of the resistance value at the resistor R1 and the resistance value at the resistor R2 may be set to be larger than 1K ⁇ . If the resistance value of the resistor R2 is too large, the recovery may not occur after the overcharge cutoff, and thus the resistance value of the resistor R2 may be set to a value of 10 K ⁇ or less.
  • the capacitor C1 does not significantly affect the characteristics of the battery protection circuit product, but is added for the user's request or stability.
  • the capacitor C1 is for the effect of stabilizing the system by improving resistance to voltage fluctuations or external noise.
  • a structure in which a resistor and a varistor are connected in parallel to each other may be added for electrostatic discharge (ESD) and surge protection.
  • the varistor device is a device that lowers the resistance when an overvoltage occurs, and when the overvoltage occurs, the resistance is lowered, thereby minimizing circuit damage due to the overvoltage.
  • the number or arrangement of passive elements in the above-described protection circuit unit may be appropriately modified according to the additional function.
  • the protection integrated circuit device 118 controls the gate terminal G to control switching of the single field effect transistor 112 and the well terminal W through the inverter device 120 to control the parasitic diodes PD1 and PD2. ) Can control the charge and discharge of the battery bare cell (Bc).
  • the protection integrated circuit device 118 turns off the single field effect transistor 112 by using the charge / discharge control signal output terminal (CDout) in order to block overcharge when detecting overcharge or charging overcurrent.
  • the well terminal W may be connected to the sensing terminal V ⁇ through the node n3 using the signal output terminal Bout.
  • the charge / discharge control signal may be a logic low signal
  • the bias control signal may be a logic high signal.
  • the parasitic diode PD2 in the forward direction is disabled during charging, the parasitic diode PD1 in the reverse direction has a predetermined breakdown voltage, and thus, the charging current in the source S direction at the drain D may be blocked. Accordingly, it is possible to cut off the charging current in the entire circuit.
  • the protection integrated circuit element 118 Upon return to charge, the protection integrated circuit element 118 detects a change in the set potential of the power supply terminal Vdd, the sense terminal V-, and / or the reference terminal Vss to recognize the charger removal or the load connection.
  • the effect transistor 112 may be turned on and the well terminal W may be connected to the reference terminal Vss through the node n2 to control charging.
  • the protection integrated circuit device 118 turns off the single field effect transistor 112 by using the charge / discharge control signal output terminal (CDout) to prevent over discharge during over discharge detection or over discharge detection during discharge.
  • the well terminal W may be connected to the reference terminal Vss through the node n2 using the control signal output terminal Bout.
  • the charge / discharge control signal may be a logic low signal
  • the bias control signal may also be a logic low signal.
  • the integrated circuit element 118 Upon recovery of the discharge, the integrated circuit element 118 detects a change in the set potential of the power supply terminal Vdd, the sensing terminal V-, and / or the reference terminal Vss to recognize a charger connection or a load removal.
  • the effect transistor 112 may be turned on and the well terminal W may be continuously connected to the reference terminal Vss to control charging.
  • the single field effect transistor 112 instead of the conventional dual field effect transistor, it is possible to increase the overall operating speed by lowering the resistance, and additionally, the volume reduction can be expected.
  • the silicon process technology can be used to produce a micro-nano minute unit.
  • the protection integrated circuit device 118 and the single field effect transistor 112 can be manufactured with a semiconductor chip, but also passive devices such as resistors R1 and R2 and capacitors C1 and C2. It can also be produced in the form of a chip.
  • Such a chip structure can be easily mounted on a substrate using surface mounting technology (SMT).
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram illustrating some components of a battery protection circuit module according to another embodiment of the present invention. This embodiment only shows a configuration that is partially modified in the battery protection circuit module of FIG. 1, and redundant descriptions are omitted in the two embodiments.
  • a single field effect transistor 112 and an inverter element 120 are provided in separate chip forms, and thus, if the circuit is illustrated, the single field effect transistor 112 and the inverter element 120 are shown in FIG. 2.
  • the circuit is illustrated assuming that it is provided in one chip, that is, a one-chip form. This one-chip form can be implemented through a semiconductor integrated process on a single substrate.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a battery protection circuit module according to an embodiment of the present invention.
  • the aforementioned battery protection circuit module may be mounted on the substrate 50 and implemented in a packaging form.
  • the substrate 50 may include a printed circuit board or a lead frame.
  • the protection circuit unit constituting the battery protection circuit module may be sealed in one package using the molding material 55.
  • the above-described protective circuit unit may be mounted on the substrate 50 in the form of a chip scale package (CSP), respectively, to reduce its volume.
  • CSP chip scale package
  • the field effect transistor 114, the second field effect transistor 112 and the protection integrated circuit element 118 may be a stacked package structure or package on package (POP). It can be manufactured in a structure.
  • FIG. 4 is a schematic exploded perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery protection circuit module 300 described above is inserted between the upper surface of the battery bare cell and the upper case 500 embedded in the battery can 400 to form the battery pack 600.
  • the upper case 500 has a through hole 550 formed in a corresponding portion so that the external connection terminals P + and P- may be exposed to plastic and / or metal.
  • This battery bare cell comprises an electrode assembly and a cap assembly.
  • the electrode assembly is interposed between a positive electrode plate formed by applying a positive electrode active material to a positive electrode current collector, a negative electrode plate formed by applying a negative electrode active material to a negative electrode current collector, and between the positive electrode plate and the negative electrode plate to prevent short circuit between the two electrode plates and to allow movement of lithium ions. It can be made of a separator.
  • the positive electrode tab attached to the positive electrode plate and the negative electrode tab attached to the negative electrode plate are drawn out to the electrode assembly.
  • the cap assembly includes a cathode terminal 410, a gasket 420, a cap plate 430, and the like.
  • the cap plate 430 may serve as a positive electrode terminal.
  • the negative electrode terminal 410 may be referred to as a negative electrode cell or an electrode cell.
  • the gasket 420 may be formed of an insulating material to insulate the negative electrode terminal 410 from the cap plate 430. Accordingly, the electrode terminal of the battery bare cell may include the negative electrode terminal 410 and the cap plate 430.
  • the electrode terminal of the battery bare cell includes a plate 430 of a first polarity (eg, a positive electrode) and an electrode cell 410 of a second polarity (eg, a negative electrode) disposed in the center of the plate 430.
  • the first internal connection lead B + is electrically connected to the plate 430 of the first polarity (for example, the positive electrode), and the second internal connection lead B- is connected to the second.
  • the electrode cells 410 of the polarity (for example, the cathode) may be electrically connected to each other by bonding.
  • the length of the leadframe 50 is the length from one end of the plate 430 of the first polarity (eg, the anode) to the electrode cell 410 of the second polarity (eg, the cathode). It may correspond to (L / 2).
  • the battery protection circuit package module 300 is mounted using only one side area of the upper part based on the electrode cell 410 of the second polarity (for example, the negative electrode), the battery can be miniaturized or increased in capacity. have.
  • an additional cell may be formed in the other side region of the electrode cell 410 to increase battery capacity or to place a chip having another additional function, thereby contributing to miniaturization of an application having such a battery.
  • the length of the leadframe 50 may extend beyond the one side region of the battery bare cell, in which case the top portion of the top frame relative to the electrode cell 410 of the second polarity (eg, negative electrode)
  • the battery protection circuit package module 300 may be mounted using both regions.

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Abstract

A battery protection circuit module according to one aspect of the present invention comprises: a first positive terminal and a first negative terminal which are electrically connected to electrode terminals of a battery bare cell; a second positive terminal and a second negative terminal which are electrically connected to a charger or an electronic device; a single field effect transistor; an inverter element which receives a bias control signal through an input terminal and outputs a bias voltage through an output terminal connected to a well terminal; and a protection integrated circuit device including a reference terminal, a sensing terminal, a charge/discharge control signal output terminal, and a bias control signal output terminal.

Description

배터리 보호회로 모듈, 및 이를 포함하는 배터리 팩Battery protection circuit module, and a battery pack comprising the same
본 발명은 전자장치용 배터리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리 셀을 보호하기 위한 배터리 보호회로 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery for an electronic device, and more particularly, to a battery protection circuit module for protecting a battery cell and a battery pack including the same.
일반적으로 휴대폰, PDA 등의 전자장치 등에 배터리가 사용되고 있다. 리튬이온 배터리는 휴대단말기 등에 가장 널리 사용되는 배터리로 과충전, 과전류 시에 발열하고, 발열이 지속되어 온도가 상승하게 되면 성능열화는 물론 폭발의 위험성까지 갖는다. 따라서, 이러한 성능 열화를 방지하기 위해서 배터리의 동작을 차단하는 배터리 보호회로 장치를 배터리에 제공해야 할 필요성이 높아지고 있다.In general, batteries are used in electronic devices such as mobile phones and PDAs. Lithium-ion batteries are the most widely used batteries in portable terminals and the like. They generate heat during overcharging and overcurrent, and if the heating continues and the temperature rises, performance deterioration and risk of explosion occur. Therefore, in order to prevent such performance deterioration, the necessity to provide a battery with a battery protection circuit device which cuts off operation | movement of a battery is increasing.
<선행기술문헌><Preceding technical literature>
<특허문헌><Patent Documents>
1. 공개특허공보 10-2007-0044544 (2007. 04. 30)1. Publication 10-2007-0044544 (April 30, 2007)
2. 등록특허공보 10-0791551 (2007. 12. 27)2. Registered Patent Publication 10-0791551 (Dec. 27, 2007)
통상적인 배터리 보호회로 장치는 충전과 방전을 제어하기 위하여 두 개의 전계효과 트랜지스터를 스위칭 소자로 이용하고 있지만, 이는 동작저항의 증가로 인한 성능 저하와 그 부피를 감소시키는 데 어려움이 있다.Conventional battery protection circuit devices use two field effect transistors as switching elements to control charging and discharging, but this is difficult to reduce the performance and the volume due to the increase in the operating resistance.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 단일 전계효과 트랜지스터를 이용한 배터리 보호회로 모듈 및 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention has been made to solve various problems including the above problems, and an object thereof is to provide a battery protection circuit module and a battery pack using a single field effect transistor. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명의 일 관점에 의한 배터리 보호회로 모듈은 배터리 베어셀의 전극단자들과 전기적으로 연결되는 제 1 양극 단자 및 제 1 음극 단자와, 충전기 또는 전자기기에 전기적으로 연결되는 제 2 양극 단자 및 제 2 음극 단자와, 드레인 단자, 소스 단자, 게이트 단자 및 웰 단자를 포함하고, 상기 드레인 단자가 상기 제 1 음극 단자에 전기적으로 접속되고, 상기 소스 단자가 상기 제 2 음극 단자에 전기적으로 접속되는 단일 전계효과 트랜지스터와, 상기 제 1 음극 단자와 상기 드레인 단자 사이의 하나의 노드와 상기 제 2 음극 단자와 소스 단자 사이의 다른 노드 사이에 접속되고, 입력 단자를 통해서 바이어스 제어신호를 입력받아 상기 웰 단자에 접속된 출력 단자를 통해서 바이어스 전압을 출력하는 인버터 소자와, 상기 하나의 노드에 접속되는 기준 단자, 상기 다른 노드에 접속되는 감지 단자, 상기 게이트 단자에 접속되는 충방전 제어신호 출력단자 및 상기 바이어스 제어신호를 출력하도록 상기 인버터 소자의 입력 단자에 접속되는 바이어스 제어신호 출력단자를 포함하고, 상기 게이트 단자를 제어하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터의 스위칭을 제어하고 상기 인버터 소자를 통해서 상기 웰 단자를 제어하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터의 기생 다이오드들의 동작을 제어하여 상기 배터리 베어셀의 충방전을 제어하는 프로텍션 집적회로 소자를 포함할 수 있다.The battery protection circuit module according to an aspect of the present invention includes a first positive electrode terminal and a first negative electrode terminal electrically connected to electrode terminals of a battery bare cell, and a second positive electrode terminal and a second electrode electrically connected to a charger or an electronic device. A single negative terminal, comprising a drain terminal, a source terminal, a gate terminal and a well terminal, wherein the drain terminal is electrically connected to the first negative terminal, and the source terminal is electrically connected to the second negative terminal. A field effect transistor, connected between one node between the first negative terminal and the drain terminal and another node between the second negative terminal and the source terminal, and receives a bias control signal through an input terminal to receive the well terminal; An inverter element for outputting a bias voltage through an output terminal connected to the reference signal and a reference connected to the one node And a sensing terminal connected to the other node, a charge / discharge control signal output terminal connected to the gate terminal, and a bias control signal output terminal connected to an input terminal of the inverter element to output the bias control signal. Protection to control charging and discharging of the battery bare cell by controlling a gate terminal to control switching of the single field effect transistor and controlling the well terminal through the inverter device to control the operation of parasitic diodes of the single field effect transistor. It may include an integrated circuit device.
상기 배터리 보호회로 모듈에 있어서, 상기 프로텍션 집적회로 소자는 과충전 검지 시 과충전을 차단하기 위하여 상기 충방전 제어신호 출력단자를 이용하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터를 턴-오프시키고, 상기 바이어스 제어신호 출력단자를 이용하여 상기 웰 단자를 상기 다른 노드를 통해서 상기 감지 단자에 접속시킬 수 있다.In the battery protection circuit module, the protection integrated circuit device turns off the single field effect transistor using the charge / discharge control signal output terminal to turn off the overcharge when the overcharge is detected, and the bias control signal output terminal. The well terminal may be connected to the sensing terminal through the other node.
상기 배터리 보호회로 모듈에 있어서, 상기 프로텍션 집적회로 소자는 과방전 검지 시 과방전을 차단하기 위하여 상기 충방전 제어신호 출력단자를 이용하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터를 턴-오프시키고, 상기 바이어스 제어신호 출력단자를 이용하여 상기 웰 단자를 상기 하나의 노드를 통해서 상기 기준 단자에 접속시킬 수 있다.In the battery protection circuit module, the protection integrated circuit device turns off the single field effect transistor by using the charge / discharge control signal output terminal in order to block overdischarge when the overdischarge is detected, and outputs the bias control signal. A terminal may be used to connect the well terminal to the reference terminal through the one node.
상기 배터리 보호회로 모듈에 있어서, 상기 프로텍션 집적회로 소자는 과충전 또는 과방전 차단 후 다시 충전 또는 방전 복귀 시 충전기 또는 부하의 연결을 감지하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터를 턴-온시킬 수 있다.In the battery protection circuit module, the protection integrated circuit device may turn on the single field effect transistor by detecting a connection of a charger or a load when the charging or discharging returns after the overcharging or overdischarging is blocked.
상기 배터리 보호회로 모듈에 있어서, 상기 단일 전계효과 트랜지스터 및 상기 인버터 소자는 별도의 칩들로 제공되거나 또는 단일 칩으로 제공될 수 있다.In the battery protection circuit module, the single field effect transistor and the inverter device may be provided as separate chips or as a single chip.
상기 배터리 보호회로 모듈에 있어서, 상기 인버터 소자는 서로 직렬 연결된 n형 전계효과 트랜지스터 및 p형 전계효과 트랜지스터를 포함하고, 상기 상기 바이어스 제어신호는 상기 n형 전계효과 트랜지스터 및 상기 p형 전계효과 트랜지스터의 턴-온 및 턴-오프를 제어하기 위한 하이 또는 로우 로직 신호를 포함할 수 있다.In the battery protection circuit module, the inverter element comprises an n-type field effect transistor and a p-type field effect transistor connected in series with each other, wherein the bias control signal is the n-type field effect transistor and the p-type field effect transistor It may include a high or low logic signal to control the turn-on and turn-off.
본 발명의 다른 관점에 따른 배터리 팩은, 배터리 베어셀; 및 상기 배터리 베어셀과 접속되는 배터리 보호회로 모듈을 포함한다. 상기 배터리 보호회로 모듈은, 배터리 베어셀의 전극단자들과 전기적으로 연결되는 제 1 양극 단자 및 제 1 음극 단자와, 충전기 또는 전자기기에 전기적으로 연결되는 제 2 양극 단자 및 제 2 음극 단자와, 드레인 단자, 소스 단자, 게이트 단자 및 웰 단자를 포함하고, 상기 드레인 단자가 상기 제 1 음극 단자에 전기적으로 접속되고, 상기 소스 단자가 상기 제 2 음극 단자에 전기적으로 접속되는 단일 전계효과 트랜지스터와, 상기 제 1 음극 단자와 상기 드레인 단자 사이의 하나의 노드와 상기 제 2 음극 단자와 소스 단자 사이의 다른 노드 사이에 접속되고, 입력 단자를 통해서 바이어스 제어신호를 입력받아 상기 웰 단자에 접속된 출력 단자를 통해서 바이어스 전압을 출력하는 인버터 소자와, 상기 하나의 노드에 접속되는 기준 단자, 상기 다른 노드에 접속되는 감지 단자, 상기 게이트 단자에 접속되는 충방전 제어신호 출력단자 및 상기 바이어스 제어신호를 출력하도록 상기 인버터 소자의 입력 단자에 접속되는 바이어스 제어신호 출력단자를 포함하고, 상기 게이트 단자를 제어하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터의 스위칭을 제어하고 상기 인버터 소자를 통해서 상기 웰 단자를 제어하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터의 기생 다이오드들의 동작을 제어하여 상기 배터리 베어셀의 충방전을 제어하는 프로텍션 집적회로 소자를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a battery pack includes a battery bare cell; And a battery protection circuit module connected to the battery bare cell. The battery protection circuit module may include: a first positive electrode terminal and a first negative electrode terminal electrically connected to electrode terminals of a battery bare cell, a second positive electrode terminal and a second negative electrode terminal electrically connected to a charger or an electronic device; A single field effect transistor comprising a drain terminal, a source terminal, a gate terminal and a well terminal, wherein the drain terminal is electrically connected to the first negative terminal, and the source terminal is electrically connected to the second negative terminal; An output terminal connected between one node between the first negative terminal and the drain terminal and another node between the second negative terminal and the source terminal and receiving a bias control signal through an input terminal; An inverter device for outputting a bias voltage through the reference terminal; a reference terminal connected to the one node; A sensing terminal connected thereto, a charge / discharge control signal output terminal connected to the gate terminal, and a bias control signal output terminal connected to an input terminal of the inverter element to output the bias control signal, and controlling the gate terminal to control the gate terminal. And a protection integrated circuit device for controlling switching of a single field effect transistor and controlling charge and discharge of the battery bare cell by controlling operation of parasitic diodes of the single field effect transistor by controlling the well terminal through the inverter device. Can be.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예들에 따르면, 동작 저항을 낮추어 성능을 높이며 컴팩트하게 구현할 수 있는 배터리 보호회로를 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the embodiments of the present invention made as described above, it is possible to provide a battery protection circuit that can be implemented in a compact and high performance by lowering the operating resistance. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈을 보여주는 개략적인 회로도이다.1 is a schematic circuit diagram showing a battery protection circuit module according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈의 일부 구성을 보여주는 개략적인 회로도이다.2 is a schematic circuit diagram illustrating some components of a battery protection circuit module according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈을 보여주는 개략적인 사시도이다.3 is a schematic perspective view showing a battery protection circuit module according to embodiments of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 보여주는 사시도이다.4 is a perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings is exaggerated for convenience and clarity of description.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 참조부호에 대하여, 배터리 보호회로의 관점에서는 회로의 개념으로 설명할 수 있으나, 배터리 보호회로 패키지의 관점에서는 소자나 회로부품의 개념으로 설명할 수 있다. In describing the embodiments of the present invention, the same reference numerals may be described in terms of circuits from the viewpoint of the battery protection circuit, but may be described in terms of elements or circuit components from the viewpoint of the battery protection circuit package.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 집적회로(IC, integrated circuit)는 특정의 복잡한 기능을 처리하기 위해 많은 소자를 하나의 칩 안에 집적화한 전자부품을 의미할 수 있다.In describing the embodiments of the present invention, an integrated circuit (IC) may mean an electronic component in which many devices are integrated into one chip to process a specific complex function.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈을 보여주는 개략적인 회로도이다.1 is a schematic circuit diagram showing a battery protection circuit module according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 이 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈은 배터리 베어셀(Bc)의 전극단자들과 전기적으로 연결되는 제 1 양극 단자(102)와 제 1 음극 단자(104)와, 충전기 또는 전자기기에 전기적으로 연결되는 제 2 양극 단자(106)와 제 2 음극 단자(108)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 양극 단자(102)는 배터리 팩 내부의 배터리 베어셀(Bc)의 양극과 연결되는 내부 양극 단자(B+)이고, 제 1 음극 단자(104)는 배터리 베어셀(Bc)의 음극과 연결되는 내부 음극 단자(B-)이고, 제 2 양극 단자(106)는 배터리 팩 외부의 충전기 또는 전자기기의 양극에 연결되는 외부 양극 단자(P+)이고, 제 2 음극 단자(108)는 충전기 또는 전자기기의 음극에 연결되는 외부 음극 단자(P-)일 수 있다.Referring to FIG. 1, a battery protection circuit module according to this embodiment includes a first positive electrode terminal 102 and a first negative electrode terminal 104 electrically connected to electrode terminals of a battery bare cell Bc, a charger or The second positive terminal 106 and the second negative terminal 108 may be electrically connected to the electronic device. For example, the first positive terminal 102 is an internal positive terminal B + connected to the positive electrode of the battery bare cell Bc inside the battery pack, and the first negative terminal 104 is formed of the battery bare cell Bc. An internal negative terminal B- connected to the negative electrode, the second positive terminal 106 is an external positive terminal P + connected to the positive electrode of a charger or an electronic device outside the battery pack, and the second negative terminal 108 is It may be an external negative terminal (P−) connected to the negative electrode of the charger or the electronic device.
나아가, 도면에서 도시되지 않았으나, 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈은 별도의 추가적인 외부 연결 단자를 더 포함할 수 있다.Further, although not shown in the drawings, the battery protection circuit module according to some embodiments of the present invention may further include a separate additional external connection terminal.
배터리 보호회로 모듈은 제 1 양극 단자(102) 또는 제 1 음극 단자(104) 중 적어도 하나와 제 2 양극 단자(106) 및 제 2 음극 단자(108) 중 적어도 하나 사이에 접속되는 단일 전계효과 트랜지스터(112)와, 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 제어하기 위한 프로텍션 집적회로 소자(P-IC, 118)를 포함할 수 있다. The battery protection circuit module is a single field effect transistor connected between at least one of the first positive terminal 102 or the first negative terminal 104 and at least one of the second positive terminal 106 and the second negative terminal 108. And a protection integrated circuit device (P-IC) 118 for controlling the single field effect transistor 112.
예를 들어, 단일 전계효과 트랜지스터(112)는 드레인 단자(D), 소스 단자(S), 게이트 단자(G) 및 웰 단자(Bin)를 포함할 수 있고, 제 1 음극 단자(104)와 제 2 음극 단자(108) 사이에 접속될 수 있다. 예컨대, 드레인 단자(D)는 제 1 음극 단자(104)에 전기적으로 접속되고, 소스 단자(S)는 제 2 음극 단자(108)에 전기적으로 접속될 수 있다. 다만, 단일 전계효과 트랜지스터(112) 자체에서 드레인 단자(D)와 소스 단자(S)가 구분되는 것은 아니므로, 두 단자는 서로 바뀌어 불릴 수도 있다.For example, the single field effect transistor 112 may include a drain terminal D, a source terminal S, a gate terminal G, and a well terminal Bin, and include a first cathode terminal 104 and a first cathode terminal 104. It may be connected between the two negative terminal 108. For example, the drain terminal D may be electrically connected to the first negative terminal 104, and the source terminal S may be electrically connected to the second negative terminal 108. However, since the drain terminal D and the source terminal S are not distinguished in the single field effect transistor 112 itself, the two terminals may be interchanged with each other.
이러한 단일 전계효과 트랜지스터(112)와 이를 제어하기 위한 프로텍션 집적회로 소자(118)는 보호회로 유닛을 구성할 수 있다. 이러한 보호회로 유닛은 배터리의 과방전, 과충전 및/또는 과전류를 감지하여 배터리 베어셀의 충방전 또는 동작을 차단할 수 있다. 구체적으로, 프로텍션 집적회로 소자(118)는 배터리 베어셀(BC)의 과충전 및/또는 과방전을 제어하도록 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 제어할 수 있다.The single field effect transistor 112 and the protection integrated circuit device 118 for controlling the same may constitute a protection circuit unit. The protection circuit unit may detect overdischarge, overcharge and / or overcurrent of the battery to block charging and discharging or operation of the battery bare cell. Specifically, the protection integrated circuit device 118 may control the single field effect transistor 112 to control overcharge and / or overdischarge of the battery bare cell BC.
단일 전계효과 트랜지스터(112)는 예컨대 N타입 모스펫(NMOSFET)일 수 있다. 웰 단자(W)에 접속되는 노드(n4)를 중심으로 서로 반대 방향으로 접속된 한 쌍의 기생 다이오드들(PD1, PD2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기생다이오드(PD1)는 노드(n4)에서 드레인 전극(D) 방향이 정방향이 되고, 기생다이오드(PD2)는 노드(n4)에서 소스 전극(S) 방향이 정방향이 되도록 접속될 수 있다.The single field effect transistor 112 may be, for example, an N-type MOSFET (NMOSFET). A pair of parasitic diodes PD1 and PD2 connected in opposite directions with respect to the node n4 connected to the well terminal W may be included. For example, the parasitic diode PD1 may be connected so that the drain electrode D may be in the positive direction at the node n4, and the parasitic diode PD2 may be connected so that the source electrode S is in the positive direction at the node n4. have.
프로텍션 집적회로 소자(118)는 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 제어하는 제어로직을 내부에 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어로직은 기준전압 설정부, 기준전압과 충방전 전압을 비교하기 위한 비교부, 과전류 검출부, 충방전 검출부를 포함할 수 있다. The protection integrated circuit device 118 may include a control logic to control the single field effect transistor 112 therein. For example, the control logic may include a reference voltage setting unit, a comparison unit for comparing the reference voltage and the charge / discharge voltage, an overcurrent detector, and a charge / discharge detector.
충전 및 방전상태의 판단 기준은 유저가 요구하는 스펙(SPEC)으로 변경이 가능하며 그 정해진 기준에 따라 프로텍션 집적회로 소자(118)의 각 단자별 전압차를 인지하여 충ㆍ방전상태를 판정한다. 예를 들어, 프로텍션 집적회로 소자(118)는 제어로직을 출력하기 위해서, 기준단자(Vss), 전원단자(Vdd), 감지단자(V-), 충방전제어신호 출력단자(CDout) 및 바이어스 제어신호 출력단자(Bout)를 포함할 수 있다.The criterion for determining the state of charge and discharge can be changed to the specification SPEC required by the user, and the charge / discharge state is determined by recognizing the voltage difference of each terminal of the protection integrated circuit element 118 according to the determined criterion. For example, the protection integrated circuit device 118 outputs a control logic so that the reference terminal Vss, the power supply terminal Vdd, the sensing terminal V-, the charge / discharge control signal output terminal CDout, and the bias control are output. The signal output terminal Bout may be included.
프로텍션 집적회로 소자(118)는 적어도 하나의 수동소자를 개재하여 노드들(n1, n2, n4)에 연결될 수 있다. 예컨대, 전원단자(vdd)는 저항(R1)을 개재하여 제 1 양극 단자(102)와 제 2 양극 단자(106) 사이의 노드(n1)에 접속되고, 기준단자(Vss)는 제 1 음극 단자(104)와 드레인 단자(D) 사이의 노드(n2)에 접속될 수 있다. 노드(n1)와 노드(n2) 사이의 기준단자(Vss)와 전원단자(Vdd) 사이에는 두 노드(n1, n3) 사이의 단락을 방지하기 위해서 커패시터(C1)가 개재될 수 있다. 감지단자(V-)는 저항(R2)을 개재하여 노드(n3)에 접속될 수 있다. The protection integrated circuit device 118 may be connected to the nodes n1, n2, and n4 through at least one passive device. For example, the power supply terminal vvd is connected to the node n1 between the first positive terminal 102 and the second positive terminal 106 via the resistor R1, and the reference terminal Vss is connected to the first negative terminal. It may be connected to the node n2 between the 104 and the drain terminal (D). The capacitor C1 may be interposed between the reference terminal Vss and the power supply terminal Vdd between the node n1 and the node n2 to prevent a short circuit between the two nodes n1 and n3. The sensing terminal V− may be connected to the node n3 through the resistor R2.
이러한 구성에 따르면, 프로텍션 집적회로 소자(118)는 기준단자(Vss)의 전압을 기준으로, 전원단자(Vdd)를 통해서 충전전압 또는 방전전압을 인가할 수 있고, 감지단자(V-)를 통해서 충방전 및 과전류 상태를 감지할 수 있다. 충방전제어신호 출력단자(CDout)는 배터리의 충전 및/또는 방전시 단일 전계효과 트랜지스터(112)의 온-오프(on-off)를 제어하기 위해서 단일 전계효과 트랜지스터(112)의 게이트 단자(G)에 접속될 수 있다.According to this configuration, the protection integrated circuit device 118 may apply the charging voltage or the discharge voltage through the power supply terminal Vdd based on the voltage of the reference terminal Vss, and through the sensing terminal V−. Charge and discharge and overcurrent conditions can be detected. The charge / discharge control signal output terminal CDout is a gate terminal G of the single field effect transistor 112 in order to control the on-off of the single field effect transistor 112 during charging and / or discharging of the battery. ) Can be connected.
배터리의 충전 시 충전전류는 제 2 양극 단자(106)로부터 제 1 양극 단자(102) 방향으로, 그리고 제 1 음극 단자(104)로부터 제 2 음극 단자(108) 방향으로 흐르게 된다. 배터리의 방전 시 방전전류는 제 1 양극 단자(102)로부터 제 2 양극 단자(106) 방향 그리고, 제 2 음극 단자(108)로부터 제 1 음극 단자(104) 방향으로 흐르게 된다.During charging of the battery, the charging current flows from the second positive terminal 106 to the first positive terminal 102 and from the first negative terminal 104 to the second negative terminal 108. When the battery is discharged, the discharge current flows from the first positive terminal 102 to the second positive terminal 106 and from the second negative terminal 108 to the first negative terminal 104.
프로텍션 집적회로 소자(118)는 배터리 방전 시에 과전류 또는 과방전 상태를 감지하면, 충방전제어신호 출력단자(CDout)를 통해 로우(LOW) 신호를 출력하여 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 오프 시키고, 배터리 충전 시에 과전류 또는 과충전 상태를 감지하면 충방전제어신호 출력단자(CDout)를 통해서 로우(LOW) 신호를 출력하여 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 오프 시키도록 동작할 수 있다. 이에 따라, 제 1 음극 단자(104)에서 제 2 음극 단자(108) 사이의 회로가 차단되어 배터리의 과충전, 과방전 및/또는 과전류가 차단될 수 있다.When the protection integrated circuit device 118 detects an overcurrent or overdischarge state during battery discharge, the protection integrated circuit device 118 outputs a low signal through the charge / discharge control signal output terminal CDout to turn off the single field effect transistor 112. In response to detecting an overcurrent or an overcharge state when the battery is being charged, the low field effect transistor 112 may be turned off by outputting a low signal through the charge / discharge control signal output terminal CDout. As a result, the circuit between the first negative terminal 104 and the second negative terminal 108 may be blocked to block overcharging, overdischarging, and / or overcurrent of the battery.
나아가, 프로텍션 집적회로 소자(118)는 충방전제어신호 출력단자(CDout) 외에 부가적으로 바이어스 제어신호 출력단자(Bout)를 통해서 단일 전계효과 트랜지스터(112)의 웰 단자(W)에 전압을 인가하여 기생 다이오드들(PD1, PD2)의 동작 또는 전계 상태를 제어할 수 있다.Furthermore, the protection integrated circuit device 118 applies a voltage to the well terminal W of the single field effect transistor 112 through the bias control signal output terminal Bout in addition to the charge / discharge control signal output terminal CDout. By controlling the operation or the electric field state of the parasitic diodes (PD1, PD2).
예를 들어, 인버터 소자(120)는 제 1 단자(DBin)가 제 1 음극 단자(104)와 드레인 단자(D) 사이의 노드(n2)에 접속되고, 제 2 단자(SBin)가 제 2 음극 단자(108)와 소스 단자(S) 사이의 노드(n3) 사이에 접속되도록 제공될 수 있다. 인버터 소자(120)는 입력 단자(BCin)와 출력 단자(BCout)를 포함하고, 입력 단자(BCin)를 통해서 바이어스 제어신호를 입력받아 웰 단자(W)에 접속된 출력 단자(BCout)를 통해서 바이어스 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 1 단자(DBin)는 드레인 바이어스 입력단자이고, 제 2 단자(SBin)는 소스 바이어스 입력단자일 수 있다.For example, the inverter element 120 has a first terminal DBin connected to the node n2 between the first negative terminal 104 and the drain terminal D, and the second terminal SBin is connected to the second negative electrode. It may be provided to be connected between the node n3 between the terminal 108 and the source terminal (S). The inverter device 120 includes an input terminal BCin and an output terminal BCout, and receives a bias control signal through the input terminal BCin and is biased through an output terminal BCout connected to the well terminal W. The voltage can be output. For example, the first terminal DBin may be a drain bias input terminal, and the second terminal SBin may be a source bias input terminal.
예컨대, 인버터 소자(120)는 서로 직렬 연결된 제 1 전계효과 트랜지스터(122) 및 제 2 전계효과 트랜지스터(124)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전계효과 트랜지스터(122)는 p형 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)이고, 제 2 전계효과 트랜지스터(124)는 n형 전계효과 트랜지스터(NMOSFET)일 수 있다. 이 경우, 입력 단자(BCin)에 로직 하이 신호가 입력되면, 제 1 전계효과 트랜지스터(122)가 턴-오프 되고, 제 2 전계효과 트랜지스터(124)가 턴-온 되어 출력 단자(BCout)는 노드(n3)를 통해서 감지 단자(V-)에 접속되게 되므로, 웰 단자(W)에는 감지 단자(V-)의 전압이 인가되게 된다. 반대로, 입력 단자(BCin)에 로직 로우 신호가 입력되면, 제 1 전계효과 트랜지스터(122)가 턴-온 되고, 제 2 전계효과 트랜지스터(124)가 턴-오프 되어 출력 단자(BCout)는 노드(n2)를 통해서 기준 단자(Vss)에 접속되게 되므로, 웰 단자(W)에는 기준 단자(Vss)의 전압이 인가되게 된다. 한편, 이 실시예의 변형된 예에서, 제 1 전계효과 트랜지스터(122)는 n형 전계효과 트랜지스터(NMOSFET)이고, 제 2 전계효과 트랜지스터(124)는 p형 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)으로 변경될 수도 있다.For example, the inverter device 120 may include a first field effect transistor 122 and a second field effect transistor 124 connected in series with each other. For example, the first field effect transistor 122 may be a p-type field effect transistor (PMOSFET), and the second field effect transistor 124 may be an n-type field effect transistor (NMOSFET). In this case, when a logic high signal is input to the input terminal BCin, the first field effect transistor 122 is turned off, and the second field effect transistor 124 is turned on so that the output terminal BCout is a node. Since it is connected to the sensing terminal (V-) through (n3), the voltage of the sensing terminal (V-) is applied to the well terminal (W). On the contrary, when a logic low signal is input to the input terminal BCin, the first field effect transistor 122 is turned on, and the second field effect transistor 124 is turned off so that the output terminal BCout is connected to the node ( Since it is connected to the reference terminal Vss through n2), the voltage of the reference terminal Vss is applied to the well terminal W. On the other hand, in the modified example of this embodiment, the first field effect transistor 122 is an n-type field effect transistor (NMOSFET), and the second field effect transistor 124 may be changed to a p-type field effect transistor (PMOSFET). have.
저항(R1)과 커패시터(C1)는 프로텍션 집적회로 소자(118)의 공급전원의 변동을 안정시키는 역할을 한다. 저항(R1)의 저항값을 크게 하면 전압 검출 시 프로텍션 집적회로 소자(118) 내부에 침투되는 전류에 의해서 검출전압이 높아지기 때문에 저항(R1)의 저항값은 소정의 값, 예컨대 1KΩ 이하의 값으로 설정될 수 있다. 또한, 안정된 동작을 위해서 커패시터(C1)의 용량값은 적절하게 조절될 수 있고, 예컨대 0.01μF 이상의 적당한 값을 가질 수 있다.The resistor R1 and the capacitor C1 serve to stabilize fluctuations in the power supply of the protection integrated circuit device 118. When the resistance value of the resistor R1 is increased, the detection voltage is increased by the current penetrating into the protection integrated circuit device 118 during voltage detection. Therefore, the resistance value of the resistor R1 is a predetermined value, for example, 1 KΩ or less. Can be set. In addition, the capacitance value of the capacitor C1 may be appropriately adjusted for stable operation, and may have a suitable value of 0.01 μF or more, for example.
저항(R1), 저항(R2)은 프로텍션 집적회로 소자(118)의 절대 최대정격을 초과하는 고전압 충전기 또는 충전기가 거꾸로 연결되는 경우 전류 제한 저항이 된다. 저항(R1), 저항(R2)은 전원소비의 원인이 될 수 있으므로 통상적으로 저항(R1)에서의 저항값과 저항(R2)에서의 저항값의 합은 1KΩ 보다 크게 설정될 수 있다. 저항(R2)의 저항값이 너무 크다면 과충전 차단 후에 복귀가 일어나지 않을 수 있으므로, 저항(R2)의 저항값은 10KΩ 또는 그 이하의 값으로 설정될 수 있다.The resistors R1 and R2 become current limiting resistors when the high voltage charger or chargers that exceed the absolute maximum rating of the protection integrated circuit element 118 are connected upside down. Since the resistor R1 and the resistor R2 may cause power consumption, the sum of the resistance value at the resistor R1 and the resistance value at the resistor R2 may be set to be larger than 1KΩ. If the resistance value of the resistor R2 is too large, the recovery may not occur after the overcharge cutoff, and thus the resistance value of the resistor R2 may be set to a value of 10 KΩ or less.
커패시터(C1)는 배터리 보호회로 제품의 특성에 크게 영향을 끼치지는 않지만, 유저의 요청이나 안정성을 위해 추가되고 있다. 커패시터(C1)는 전압변동이나 외부 노이즈에 대한 내성을 향상시켜 시스템을 안정화시키는 효과를 위한 것이다.The capacitor C1 does not significantly affect the characteristics of the battery protection circuit product, but is added for the user's request or stability. The capacitor C1 is for the effect of stabilizing the system by improving resistance to voltage fluctuations or external noise.
선택적으로, 도면에 도시되지 않았으나, ESD(Electrostatic Discharge), 서지(surge) 보호를 위하여, 저항 및 배리스터가 서로 병렬 연결되는 구조가 부가될 수 있다. 배리스터 소자는 과전압 발생시 저항이 낮아지는 소자로, 과전압이 발생되는 경우 저항이 낮아져 과전압으로 인한 회로손상 등을 최소화할 수 있다. 전술한 보호회로 유닛에서 수동소자의 수나 배치는 부가 기능에 따라서 적절하게 변형될 수 있다.Optionally, although not shown in the drawings, a structure in which a resistor and a varistor are connected in parallel to each other may be added for electrostatic discharge (ESD) and surge protection. The varistor device is a device that lowers the resistance when an overvoltage occurs, and when the overvoltage occurs, the resistance is lowered, thereby minimizing circuit damage due to the overvoltage. The number or arrangement of passive elements in the above-described protection circuit unit may be appropriately modified according to the additional function.
이하에서는 본 배터리 보호회로 모듈의 동작을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation of the battery protection circuit module will be described in more detail.
프로텍션 집적회로 소자(118)는 게이트 단자(G)를 제어하여 단일 전계효과 트랜지스터(112)의 스위칭을 제어하고 인버터 소자(120)를 통해서 웰 단자(W)를 제어하여 기생 다이오드들(PD1, PD2)의 동작을 제어하여 배터리 베어셀(Bc)의 충방전을 제어할 수 있다.The protection integrated circuit device 118 controls the gate terminal G to control switching of the single field effect transistor 112 and the well terminal W through the inverter device 120 to control the parasitic diodes PD1 and PD2. ) Can control the charge and discharge of the battery bare cell (Bc).
충전 중 과충전 검지 시 또는 충전 과전류 검지 시 과충전을 차단하기 위하여 프로텍션 집적회로 소자(118)는 충방전 제어신호 출력단자(CDout)를 이용하여 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 턴-오프 시키고, 바이어스 제어신호 출력단자(Bout)를 이용하여 웰 단자(W)를 노드(n3)를 통해서 감지 단자(V-)에 접속시킬 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서 충방전 제어신호는 로직 로우 신호이고, 바이어스 제어신호는 로직 하이 신호일 수 있다. 이 경우, 충전 시 순방향이 되는 기생 다이오드(PD2)는 무력화되고 역방향이 되는 기생 다이오드(PD1)가 일정 내압을 갖게 됨에 따라, 드레인(D)에서 소스(S) 방향 충전 전류는 차단될 수 있다. 이에 따라, 회로 전체에서 충전 전류를 차단할 수 있게 된다. The protection integrated circuit device 118 turns off the single field effect transistor 112 by using the charge / discharge control signal output terminal (CDout) in order to block overcharge when detecting overcharge or charging overcurrent. The well terminal W may be connected to the sensing terminal V− through the node n3 using the signal output terminal Bout. For example, in the present embodiment, the charge / discharge control signal may be a logic low signal, and the bias control signal may be a logic high signal. In this case, as the parasitic diode PD2 in the forward direction is disabled during charging, the parasitic diode PD1 in the reverse direction has a predetermined breakdown voltage, and thus, the charging current in the source S direction at the drain D may be blocked. Accordingly, it is possible to cut off the charging current in the entire circuit.
충전 복귀 시에는 전원 단자(Vdd), 감지 단자(V-) 및/또는 기준 단자(Vss)의 설정 전위 변화를 감지하여 충전기 제거 또는 부하 연결을 인식하여, 프로텍션 집적회로 소자(118)는 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 턴-온 시키고, 웰 단자(W)를 노드(n2)를 통해서 기준 단자(Vss)에 접속시켜 충전이 진행되도록 제어할 수 있다.Upon return to charge, the protection integrated circuit element 118 detects a change in the set potential of the power supply terminal Vdd, the sense terminal V-, and / or the reference terminal Vss to recognize the charger removal or the load connection. The effect transistor 112 may be turned on and the well terminal W may be connected to the reference terminal Vss through the node n2 to control charging.
방전 시 과방전 검지 또는 방전 과전류 검지 시 과방전을 차단하기 위하여 프로텍션 집적회로 소자(118)는 충방전 제어신호 출력단자(CDout)를 이용하여 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 턴-오프 시키고, 바이어스 제어신호 출력단자(Bout)를 이용하여 웰 단자(W)를 노드(n2)를 통해서 기준 단자(Vss)에 접속시킬 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서 충방전 제어신호는 로직 로우 신호이고, 바이어스 제어신호도 로직 로우 신호일 수 있다. 이 경우, 방전 시 순방향이 되는 기생 다이오드(PD1)는 무력화되고 역방향이 되는 기생 다이오드(PD2)가 일정 내압을 갖게 됨에 따라, 드레인(S)에서 소스(D) 방향 방전 전류가 차단될 수 있다. 이에 따라, 회로 전체에서 방전 전류를 차단할 수 있게 된다. The protection integrated circuit device 118 turns off the single field effect transistor 112 by using the charge / discharge control signal output terminal (CDout) to prevent over discharge during over discharge detection or over discharge detection during discharge. The well terminal W may be connected to the reference terminal Vss through the node n2 using the control signal output terminal Bout. For example, in the present embodiment, the charge / discharge control signal may be a logic low signal, and the bias control signal may also be a logic low signal. In this case, as the parasitic diode PD1 in the forward direction is discharged and the parasitic diode PD2 in the reverse direction has a predetermined breakdown voltage, the discharge current toward the source D may be blocked at the drain S. FIG. As a result, it is possible to interrupt the discharge current in the entire circuit.
방전 복귀 시에는 전원 단자(Vdd), 감지 단자(V-) 및/또는 기준 단자(Vss)의 설정 전위 변화를 감지하여 충전기 연결 또는 부하 제거를 인식하여, 프로텍션 집적회로 소자(118)는 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 턴-온 시키고, 웰 단자(W)를 기준 단자(Vss)에 계속 접속시켜 충전이 진행되도록 제어할 수 있다.Upon recovery of the discharge, the integrated circuit element 118 detects a change in the set potential of the power supply terminal Vdd, the sensing terminal V-, and / or the reference terminal Vss to recognize a charger connection or a load removal. The effect transistor 112 may be turned on and the well terminal W may be continuously connected to the reference terminal Vss to control charging.
전술한 배터리 보호회로 모듈에 따르면, 종래의 듀얼 전계효과 트랜지스터가 아닌 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 이용함으로써 저항을 낮추어 전체적인 동작속도를 높일 수 있고, 부가적으로 부피 감소도 기대할 수 있게 된다. According to the battery protection circuit module described above, by using the single field effect transistor 112 instead of the conventional dual field effect transistor, it is possible to increase the overall operating speed by lowering the resistance, and additionally, the volume reduction can be expected.
전술한 보호회로 유닛은 반도체칩으로 구현 가능하기 때문에 실리콘 공정 기술을 이용하면 마이크로 내지 나노 미터 단위로 미소하게 제작할 수 있다. 예를 들어, 프로텍션 집적회로 소자(118)와 단일 전계효과 트랜지스터(112)를 모두 반도체칩으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 수동 소자들, 예컨대 저항들(R1, R2), 커패시터들(C1, C2)도 칩형태로 제조할 수 있다. 이러한 칩 구조는 표면실장기술을(surface mounting technology, SMT) 이용하여 용이하게 기판 상에 실장될 수 있다.Since the above-described protection circuit unit can be implemented by a semiconductor chip, the silicon process technology can be used to produce a micro-nano minute unit. For example, not only the protection integrated circuit device 118 and the single field effect transistor 112 can be manufactured with a semiconductor chip, but also passive devices such as resistors R1 and R2 and capacitors C1 and C2. It can also be produced in the form of a chip. Such a chip structure can be easily mounted on a substrate using surface mounting technology (SMT).
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈의 일부 구성을 보여주는 개략적인 회로도이다. 이 실예는 도 1의 배터리 보호회로 모듈에서 일부 변형되는 구성만을 도시한 것이고, 두 실시예에서 중복된 설명은 생략된다.2 is a schematic circuit diagram illustrating some components of a battery protection circuit module according to another embodiment of the present invention. This embodiment only shows a configuration that is partially modified in the battery protection circuit module of FIG. 1, and redundant descriptions are omitted in the two embodiments.
도 1에서 단일 전계효과 트랜지스터(112)와 인버터 소자(120)는 별도의 칩 형태로 제공되는 것을 상정하여 회로가 도시된 것이라면, 도 2에서 단일 전계효과 트랜지스터(112)와 인버터 소자(120)는 하나의 칩, 즉 원칩 형태로 제공되는 것을 상정하여 그 회로가 도시된 것이다. 이러한 원칩 형태는 단일 기판 상에 반도체 집적 공정을 통해서 구현할 수 있다.In FIG. 1, a single field effect transistor 112 and an inverter element 120 are provided in separate chip forms, and thus, if the circuit is illustrated, the single field effect transistor 112 and the inverter element 120 are shown in FIG. 2. The circuit is illustrated assuming that it is provided in one chip, that is, a one-chip form. This one-chip form can be implemented through a semiconductor integrated process on a single substrate.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 모듈을 개략적으로 도시하는 사시도이다.3 is a perspective view schematically showing a battery protection circuit module according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전술한 배터리 보호회로 모듈은 기판(50) 상에 실장되어 패키징 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 기판(50)은 인쇄회로기판 또는 리드프레임을 포함할 수 있다. 배터리 보호회로 모듈을 구성하는 보호회로 유닛은 몰딩재(55)를 이용하여 하나의 패키지로 봉지될 수 있다.Referring to FIG. 3, the aforementioned battery protection circuit module may be mounted on the substrate 50 and implemented in a packaging form. For example, the substrate 50 may include a printed circuit board or a lead frame. The protection circuit unit constituting the battery protection circuit module may be sealed in one package using the molding material 55.
이 실시예의 변형된 예에서, 전술한 보호회로 유닛은 그 부피를 줄이기 위해서 각각 칩스케일 패키지(chip scale package, CSP) 형태로 기판(50) 상에 실장될 수도 있다.In a modified example of this embodiment, the above-described protective circuit unit may be mounted on the substrate 50 in the form of a chip scale package (CSP), respectively, to reduce its volume.
이 실시예의 다른 변형된 예에서, 전계효과 트랜지스터(114), 제 2 전계효과 트랜지스터(112) 및 프로텍션 집적회로 소자(118)는 적층 패키지 구조나 또는 패키지-온-패키지(package on package, POP) 구조로 제조될 수 있다.In another modified example of this embodiment, the field effect transistor 114, the second field effect transistor 112 and the protection integrated circuit element 118 may be a stacked package structure or package on package (POP). It can be manufactured in a structure.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 보여주는 개략적인 전개 사시도이다.4 is a schematic exploded perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 배터리 캔(400) 내에 내장된 배터리 베어셀의 상부면과 상부케이스(500) 사이에 상술한 배터리 보호회로 모듈(300)이 삽입되어 배터리 팩(600)을 구성하게 된다. 상부케이스(500)는 플라스틱 및/또는 금속 재질로 외부연결단자들(P+, P-)이 노출될 수 있도록 대응되는 부분에 관통홀(550)이 형성되어 있다. Referring to FIG. 4, the battery protection circuit module 300 described above is inserted between the upper surface of the battery bare cell and the upper case 500 embedded in the battery can 400 to form the battery pack 600. The upper case 500 has a through hole 550 formed in a corresponding portion so that the external connection terminals P + and P- may be exposed to plastic and / or metal.
이러한 배터리 베어셀은 전극 조립체와 캡 조립체를 포함하여 구성된다. 전극 조립체는 양극 집전체에 양극 활물질을 도포해서 형성된 양극판, 음극 집전체에 음극 활물질을 도포해서 형성된 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되어 두 극판의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 세퍼레이터로 이루어질 수 있다. 전극 조립체에는 상기 양극판에 부착된 양극탭과 상기 음극판에 부착된 음극탭이 인출되어 있다. This battery bare cell comprises an electrode assembly and a cap assembly. The electrode assembly is interposed between a positive electrode plate formed by applying a positive electrode active material to a positive electrode current collector, a negative electrode plate formed by applying a negative electrode active material to a negative electrode current collector, and between the positive electrode plate and the negative electrode plate to prevent short circuit between the two electrode plates and to allow movement of lithium ions. It can be made of a separator. The positive electrode tab attached to the positive electrode plate and the negative electrode tab attached to the negative electrode plate are drawn out to the electrode assembly.
캡 조립체는 음극단자(410), 가스켓(420), 캡 플레이트(430) 등을 포함한다. 캡 플레이트(430)는 양극단자의 역할을 할 수 있다. 음극단자(410)는 음극셀 또는 전극셀로 명명될 수도 있다. 가스켓(420)은 음극단자(410)와 캡 플레이트(430)를 절연시키기 위하여 절연성 물질로 형성될 수 있다. 따라서, 배터리 베어셀의 전극단자는 음극단자(410)와 캡 플레이트(430)를 포함할 수 있다. The cap assembly includes a cathode terminal 410, a gasket 420, a cap plate 430, and the like. The cap plate 430 may serve as a positive electrode terminal. The negative electrode terminal 410 may be referred to as a negative electrode cell or an electrode cell. The gasket 420 may be formed of an insulating material to insulate the negative electrode terminal 410 from the cap plate 430. Accordingly, the electrode terminal of the battery bare cell may include the negative electrode terminal 410 and the cap plate 430.
배터리 베어셀의 전극단자는 제 1 극성(예를 들어, 양극)의 플레이트(430)와 플레이트(430) 내의 중앙에 배치되는 제 2 극성(예를 들어, 음극)의 전극셀(410)을 포함하며, 제 1 내부연결단자용 리드(B+)는 제 1 극성(예를 들어, 양극)의 플레이트(430)와 접합하여 전기적으로 연결되고, 제 2 내부연결단자용 리드(B-)는 제 2 극성(예를 들어, 음극)의 전극셀(410)과 접합하여 전기적으로 연결될 수 있다. The electrode terminal of the battery bare cell includes a plate 430 of a first polarity (eg, a positive electrode) and an electrode cell 410 of a second polarity (eg, a negative electrode) disposed in the center of the plate 430. The first internal connection lead B + is electrically connected to the plate 430 of the first polarity (for example, the positive electrode), and the second internal connection lead B- is connected to the second. The electrode cells 410 of the polarity (for example, the cathode) may be electrically connected to each other by bonding.
일부 실시예에서, 리드프레임(50)의 길이는 제 1 극성(예를 들어, 양극)의 플레이트(430)의 일단에서 제 2 극성(예를 들어, 음극)의 전극셀(410)까지의 길이(L/2)에 해당할 수 있다. 이 경우, 제 2 극성(예를 들어, 음극)의 전극셀(410)을 기준으로 상단 부분의 편측 영역만을 사용하여 배터리 보호회로 패키지모듈(300)을 장착하므로, 배터리의 소형화 또는 고용량화를 구현할 수 있다. 예를 들어, 전극셀(410)의 다른 편측 영역에 셀을 더 형성하여 배터리 용량을 늘이거나 또는 다른 추가 기능을 갖는 칩 등을 배치함으로써 이러한 배터리를 갖는 응용제품의 소형화에 기여할 수 있다.In some embodiments, the length of the leadframe 50 is the length from one end of the plate 430 of the first polarity (eg, the anode) to the electrode cell 410 of the second polarity (eg, the cathode). It may correspond to (L / 2). In this case, since the battery protection circuit package module 300 is mounted using only one side area of the upper part based on the electrode cell 410 of the second polarity (for example, the negative electrode), the battery can be miniaturized or increased in capacity. have. For example, an additional cell may be formed in the other side region of the electrode cell 410 to increase battery capacity or to place a chip having another additional function, thereby contributing to miniaturization of an application having such a battery.
다른 실시예에서, 리드프레임(50)의 길이는 배터리 베어셀의 편측 영역 이상으로 확장될 수 있고, 이 경우 제 2 극성(예를 들어, 음극)의 전극셀(410)을 기준으로 상단 부분의 양측 영역을 사용하여 배터리 보호회로 패키지모듈(300)을 장착할 수도 있다.In another embodiment, the length of the leadframe 50 may extend beyond the one side region of the battery bare cell, in which case the top portion of the top frame relative to the electrode cell 410 of the second polarity (eg, negative electrode) The battery protection circuit package module 300 may be mounted using both regions.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
<부호의 설명><Description of the code>
112 : 단일 전계효과 트랜지스터112: single field effect transistor
118 : 프로텍션 집적회로 소자118: protection integrated circuit device
120: 인버터 소자120: inverter device

Claims (8)

  1. 배터리 베어셀의 전극단자들과 전기적으로 연결되는 제 1 양극 단자 및 제 1 음극 단자;A first positive electrode terminal and a first negative electrode terminal electrically connected to electrode terminals of the battery bare cell;
    충전기 또는 전자기기에 전기적으로 연결되는 제 2 양극 단자 및 제 2 음극 단자;A second positive terminal and a second negative terminal electrically connected to the charger or the electronic device;
    드레인 단자, 소스 단자, 게이트 단자 및 웰 단자를 포함하고, 상기 드레인 단자가 상기 제 1 음극 단자에 전기적으로 접속되고, 상기 소스 단자가 상기 제 2 음극 단자에 전기적으로 접속되는 단일 전계효과 트랜지스터;A single field effect transistor comprising a drain terminal, a source terminal, a gate terminal and a well terminal, wherein the drain terminal is electrically connected to the first negative terminal, and the source terminal is electrically connected to the second negative terminal;
    상기 제 1 음극 단자와 상기 드레인 단자 사이의 하나의 노드와 상기 제 2 음극 단자와 소스 단자 사이의 다른 노드 사이에 접속되고, 입력 단자를 통해서 바이어스 제어신호를 입력받아 상기 웰 단자에 접속된 출력 단자를 통해서 바이어스 전압을 출력하는 인버터 소자; 및 An output terminal connected between one node between the first negative terminal and the drain terminal and another node between the second negative terminal and the source terminal and receiving a bias control signal through an input terminal; An inverter device for outputting a bias voltage through; And
    상기 하나의 노드에 접속되는 기준 단자, 상기 다른 노드에 접속되는 감지 단자, 상기 게이트 단자에 접속되는 충방전 제어신호 출력단자 및 상기 바이어스 제어신호를 출력하도록 상기 인버터 소자의 입력 단자에 접속되는 바이어스 제어신호 출력단자를 포함하고, 상기 게이트 단자를 제어하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터의 스위칭을 제어하고 상기 인버터 소자를 통해서 상기 웰 단자를 제어하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터의 기생 다이오드들의 동작을 제어하여, 상기 배터리 베어셀의 충방전을 제어하는 프로텍션 집적회로 소자;를 포함하는,A bias control connected to an input terminal of the inverter element to output a reference terminal connected to the one node, a sensing terminal connected to the other node, a charge / discharge control signal output terminal connected to the gate terminal, and the bias control signal A battery comprising a signal output terminal, controlling the gate terminal to control switching of the single field effect transistor, and controlling the well terminal through the inverter element to control operation of parasitic diodes of the single field effect transistor, It includes; protection integrated circuit device for controlling the charge and discharge of the bare cell;
    배터리 보호회로 모듈.Battery protection circuit module.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프로텍션 집적회로 소자는 과충전 검지 시 과충전을 차단하기 위하여 상기 충방전 제어신호 출력단자를 이용하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터를 턴-오프시키고, 상기 바이어스 제어신호 출력단자를 이용하여 상기 웰 단자를 상기 다른 노드를 통해서 상기 감지 단자에 접속시키는, 배터리 보호회로 모듈.The method of claim 1, wherein the protection integrated circuit device turns off the single field effect transistor using the charge / discharge control signal output terminal to turn off the overcharge when the overcharge is detected, and uses the bias control signal output terminal. And connect the well terminal to the sense terminal through the other node.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프로텍션 집적회로 소자는 과방전 검지 시 과방전을 차단하기 위하여 상기 충방전 제어신호 출력단자를 이용하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터를 턴-오프시키고, 상기 바이어스 제어신호 출력단자를 이용하여 상기 웰 단자를 상기 하나의 노드를 통해서 상기 기준 단자에 접속시키는, 배터리 보호회로 모듈.The protection integrated circuit device of claim 1, wherein the protection integrated circuit device turns off the single field effect transistor by using the charge / discharge control signal output terminal to block overdischarge when the overdischarge is detected, and outputs the bias control signal output terminal. And the well terminal to connect the well terminal to the reference terminal through the one node.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 프로텍션 집적회로 소자는 과충전 또는 과방전 차단 후 다시 충전 또는 방전 복귀 시 충전기 또는 부하의 연결을 감지하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터를 턴-온시키는, 배터리 보호회로 모듈.4. The battery protection circuit according to claim 2 or 3, wherein the protection integrated circuit device senses a connection of a charger or a load upon recharging or discharging again after overcharging or overdischarging, and turns on the single field effect transistor. module.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 단일 전계효과 트랜지스터 및 상기 인버터 소자는 별도의 칩들로 제공되는, 배터리 보호회로 모듈.The battery protection circuit module according to claim 4, wherein the single field effect transistor and the inverter element are provided as separate chips.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 단일 전계효과 트랜지스터 및 상기 인버터 소자는 단일 칩으로 제공되는, 배터리 보호회로 모듈.The battery protection circuit module according to claim 4, wherein the single field effect transistor and the inverter element are provided in a single chip.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터 소자는 서로 직렬 연결된 n형 전계효과 트랜지스터 및 p형 전계효과 트랜지스터를 포함하고,The method of claim 1, wherein the inverter device comprises an n-type field effect transistor and a p-type field effect transistor connected in series with each other,
    상기 상기 바이어스 제어신호는 상기 n형 전계효과 트랜지스터 및 상기 p형 전계효과 트랜지스터의 턴-온 및 턴-오프를 제어하기 위한 하이 또는 로우 로직 신호를 포함하는, 배터리 보호회로 모듈.And the bias control signal comprises a high or low logic signal for controlling turn-on and turn-off of the n-type field effect transistor and the p-type field effect transistor.
  8. 배터리 베어셀; 및A battery bare cell; And
    상기 배터리 베어셀과 접속되는 배터리 보호회로 모듈을 포함하고,A battery protection circuit module connected to the battery bare cell,
    상기 배터리 보호회로 모듈은,The battery protection circuit module,
    상기 배터리 베어셀의 전극단자들과 전기적으로 연결되는 제 1 양극 단자 및 제 1 음극 단자;A first positive electrode terminal and a first negative electrode terminal electrically connected to electrode terminals of the battery bare cell;
    충전기 또는 전자기기에 전기적으로 연결되는 제 2 양극 단자 및 제 2 음극 단자;A second positive terminal and a second negative terminal electrically connected to the charger or the electronic device;
    드레인 단자, 소스 단자, 게이트 단자 및 웰 단자를 포함하고, 상기 드레인 단자가 상기 제 1 음극 단자에 전기적으로 접속되고, 상기 소스 단자가 상기 제 2 음극 단자에 전기적으로 접속되는 단일 전계효과 트랜지스터;A single field effect transistor comprising a drain terminal, a source terminal, a gate terminal and a well terminal, wherein the drain terminal is electrically connected to the first negative terminal, and the source terminal is electrically connected to the second negative terminal;
    상기 제 1 음극 단자와 상기 드레인 단자 사이의 하나의 노드와 상기 제 2 음극 단자와 소스 단자 사이의 다른 노드 사이에 접속되고, 입력 단자를 통해서 바이어스 제어신호를 입력받아 상기 웰 단자에 접속된 출력 단자를 통해서 바이어스 전압을 출력하는 인버터 소자; 및 An output terminal connected between one node between the first negative terminal and the drain terminal and another node between the second negative terminal and the source terminal and receiving a bias control signal through an input terminal; An inverter device for outputting a bias voltage through; And
    상기 하나의 노드에 접속되는 기준 단자, 상기 다른 노드에 접속되는 감지 단자, 상기 게이트 단자에 접속되는 충방전 제어신호 출력단자 및 상기 바이어스 제어신호를 출력하도록 상기 인버터 소자의 입력 단자에 접속되는 바이어스 제어신호 출력단자를 포함하고, 상기 게이트 단자를 제어하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터의 스위칭을 제어하고 상기 인버터 소자를 통해서 상기 웰 단자를 제어하여 상기 단일 전계효과 트랜지스터의 기생 다이오드들의 동작을 제어하여, 상기 배터리 베어셀의 충방전을 제어하는 프로텍션 집적회로 소자;를 포함하는,A bias control connected to an input terminal of the inverter element to output a reference terminal connected to the one node, a sensing terminal connected to the other node, a charge / discharge control signal output terminal connected to the gate terminal, and the bias control signal A battery comprising a signal output terminal, controlling the gate terminal to control switching of the single field effect transistor, and controlling the well terminal through the inverter element to control operation of parasitic diodes of the single field effect transistor, It includes; protection integrated circuit device for controlling the charge and discharge of the bare cell;
    배터리팩.Battery pack.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113131446A (en) * 2019-12-31 2021-07-16 圣邦微电子（北京）股份有限公司 Battery protection circuit
CN114209094A (en) * 2021-12-30 2022-03-22 西安稳先半导体科技有限责任公司 Battery protection circuit, battery pack and electron cigarette

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080239603A1 (en) * 2007-03-27 2008-10-02 Eaglepicher Energy Products Corporation Battery protection circuit for lithium cabon monofluoride battery
US20090303649A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-10 Texas Instruments Deutschland Gmbh Enhanced charger over voltage protection fet
KR100993236B1 (en) * 2006-09-19 2010-11-10 가부시키가이샤 리코 Back-gate voltage generator circuit, four-terminal back gate switching fet, and charge and discharge protection circuit using same
KR20150008227A (en) * 2013-07-11 2015-01-22 주식회사 아이티엠반도체 Battery protection circuit and IC system using single MOSFET
WO2015119420A1 (en) * 2014-02-06 2015-08-13 정덕영 Four-terminal fet for battery charge/discharge control circuit

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101434224B1 (en) 2013-05-31 2014-09-25 주식회사 아이티엠반도체 Battery protection circuits and package of battery protection circuits module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100993236B1 (en) * 2006-09-19 2010-11-10 가부시키가이샤 리코 Back-gate voltage generator circuit, four-terminal back gate switching fet, and charge and discharge protection circuit using same
US20080239603A1 (en) * 2007-03-27 2008-10-02 Eaglepicher Energy Products Corporation Battery protection circuit for lithium cabon monofluoride battery
US20090303649A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-10 Texas Instruments Deutschland Gmbh Enhanced charger over voltage protection fet
KR20150008227A (en) * 2013-07-11 2015-01-22 주식회사 아이티엠반도체 Battery protection circuit and IC system using single MOSFET
WO2015119420A1 (en) * 2014-02-06 2015-08-13 정덕영 Four-terminal fet for battery charge/discharge control circuit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113131446A (en) * 2019-12-31 2021-07-16 圣邦微电子（北京）股份有限公司 Battery protection circuit
CN114209094A (en) * 2021-12-30 2022-03-22 西安稳先半导体科技有限责任公司 Battery protection circuit, battery pack and electron cigarette
CN114209094B (en) * 2021-12-30 2024-04-26 西安稳先半导体科技有限责任公司 Battery protection circuit, battery pack and electronic cigarette

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