• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    〔課題〕提供即使充電器之極性反向被連接亦可以確保安全性之電池保護IC及電池裝置。〔解決手段〕電池保護IC之構成為在過電流檢測端子和VDD端子之間具備第1開關元件，於充電器之極性被反向連接之時，阻斷過電流檢測端子和VDD端子之間的電流路徑。再者，電池保護IC之構成為在充電控制端子和VDD端子之間具備第2開關元件，於充電器之極性被反向連接之時，阻斷充電控制端子和VDD端子之間的電流路徑。
    公开号:TW201320518A
    申请号:TW101124029
    申请日:2012-07-04
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Yuichiro Kitajima；Naoto Kobayashi
    申请人:Seiko Instr Inc；
    IPC主号:H02J7-00
    专利说明:
    電池保護IC及電池裝置
    本發明係關於電池保護IC及電池裝置，更詳細而言係關於充電器被反向連接於電池裝置之時的IC保護。
    雖然現今攜帶型電子機器普及，但是該些係以電池裝置驅動。電池裝置係由2次電池，和搭載有控制其充放電之保護電路的電池保護IC所構成。電池保護IC具有控制2次電池之充放電，並且保護2次電池避免於過充電、過放電、過電流的功能。再者，也具有即使對2次電池進行充電之充電器與一般之連接為正極負極反向連接，亦保護2次電池或IC之功能。
    第2圖為表示電池保護IC3及電池裝置1之方塊圖。
    電池裝置1具有2次電池2、電池保護IC3、屬於開關之放電控制FET4及充電控制FET5、電容6、輸入電阻7、電流限制電阻8、連接充電器13或負荷之外部端子11和12。電池保護IC3具備過放電檢測電路31、過充電檢測電路32、過電流檢測電路33、控制電路34、VDD端子15及VSS端子16、充電控制用之CO端子17及放電控制用之DO端子18和過電流檢測用之VM端子19。
    2次電池2係正極隔著輸入電阻7而與電池保護IC3之VDD端子15連接，負極與電池保護IC3之VSS端子16連接。電容6被連接於電池保護IC3之VDD端子15和VSS端子16。放電控制FET4和充電控制FET5係在2次電池2之負極和電池裝置1之外部端子12之間串聯連接。放電控制FET4之閘極係被連接於電池保護IC3之放電控制端子DO。充電控制FET5之閘極係與電池保護IC3之充電控制端子CO連接。放電控制FET4和充電控制FET5係在閘極和源極之間設置閘極氧化膜保護二極體。電流限制電阻8被連接於電池保護IC3之VM端子19和外部端子12之間。
    過放電檢測電路31和過充電檢測電路32係輸入端子連接於VDD端子15和VSS端子16，輸出端子連接於控制電路34。過電流檢測電路33係輸入端子連接於VM端子19和VSS端子16，輸出端子連接於控制電路34(例如參照專利文獻1)。
    第3圖為表示以往之電池保護IC3之寄生二極體的電路圖。
    電池保護IC3之寄生二極體一般為電路內之電晶體之寄生電容等。例如，在VM端子19和VDD端子15之間存在寄生二極體D1。再者，在CO端子17和VDD端子15之間存在寄生二極體D2、D3、D4。再者，在DO端子18和VDD端子15之間存在寄生二極體D5、D6。
    充電器13輸出30V左右之高電壓。然後，充電器13係在電池裝置1之外部端子11側連接高電位，在電池裝置1之外部端子12側連接低電位。
    在此，當在電池裝置1連接充電器13時，依下述般之電流路徑，在電池裝置1產生異常電流。
    首先，位於VM端子19和VDD端子15之間的寄生二極體成為順方向，電流以充電器13~電流限制電阻8~VM端子19~寄生二極體D1(D3及D4)~輸入電阻7~充電器13之路徑流入。
    接著，充電控制FET5之閘極氧化膜保護二極體動作成箝制充電控制FET5之閘極和源極之電位差。依此，被連接於電池保護IC3之CO端子17的寄生二極體成為順方向，電流以充電器13~充電控制FET5之閘極氧化膜保護二極體~CO端子17~寄生二極體D4~輸入電阻7~充電器13般之路徑流入。
    藉由該些電流流入，在輸入電阻7之兩端產生電壓，而在電池保護IC3之VDD~VSS間施加超越額定電壓的電壓。
    此時，被連接於電池保護IC3之VM端子19的電流限制電阻8於充電器13之反向連接時抑制電流。再者，被設置在CO端子17至VDD端子15之路徑的電阻R1也於充電器13之反向連接時抑制電流。如此一來，藉由在內部之電流路徑設置電流限制用之電阻，於充電器13之反向連接時抑制電流。 〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
    〔專利文獻1〕日本特開2009-177937號公報
    但是，如上述般之電池保護IC3及電池裝置1因需要電流限制電阻8，故有增加了電池保護IC3之外接零件的課題。
    再者，內部之電流限制用之電阻與對電池保護IC3之一般動作造成的影響具有折衷之關係，有無法過度增大電阻值的課題。
    為了解決上述課題，本發明之電池保護IC之構成如下。
    構成在過電流檢測端子和VDD端子之間具備第1開關元件，於充電器之極性被反向連接之時，阻斷過電流檢測端子和VDD端子之間的電流路徑。
    再者，構成在充電控制端子和VDD端子之間具備第2開關元件，於充電器之極性被反向連接之時，阻斷充電控制端子和VDD端子之間的電流路徑。
    若藉由本發明之電池保護IC3及電池裝置1時，藉由在電池保護IC3之內部設置阻斷充電器13之反向連接時之電流的開關元件，減少電池裝置1之零件數，並且提供安全性高之電池保護IC3及電池裝置1。
    以下，針對藉由本發明之較佳型態使用圖面予以詳細說明。
    第1圖為表示本實施型態之電池保護IC及電池裝置的方塊圖。
    電池裝置1具有2次電池2、電池保護IC30、屬於開關之放電控制FET4及充電控制FET5、電容6、輸入電阻7、連接充電器13或負荷之外部端子11和12。電池保護IC30具備VDD端子15及VSS端子16、充電控制用之CO端子17及放電控制用之DO端子18、過電流檢測用之VM端子19。再者，電池保護IC30雖然無圖示，但是與第2圖相同，具備有過放電檢測電路31、過充電檢測電路32、過電流檢測電路33和控制電路34。然後，藉由具有該些電路或ESD保護元件等，存在例如寄生二極體D1、D2、D3、D4、D5、D6。並且，電池保護IC30具備有電晶體M1、M2、M3。
    2次電池2係正極隔著輸入電阻7而與電池保護IC30之VDD端子15連接，負極與電池保護IC30之VSS端子16連接。電容6被連接於電池保護IC30之VDD端子15和VSS端子16。放電控制FET4和充電控制FET5係在2次電池2之負極和電池裝置1之外部端子12之間串聯連接。放電控制FET4之閘極係被連接於電池保護IC30之放電控制端子DO。充電控制FET5之閘極係與電池保護IC30之充電控制端子CO連接。放電控制FET4和充電控制FET5係在閘極和源極之間設置閘極氧化膜保護二極體。VM端子19係被直接連接於外部端子12。
    寄生二極體D1係被連接於VM端子19和VDD端子15之間。寄生二極體D2係被連接於VM端子19和CO端子17之間。寄生二極體D3及D4係被連接於VM端子19和VDD端子15之間。寄生二極體D3和寄生二極體D4之連接點係被連接於CO端子17。寄生二極體D5係被連接於VSS端子16和DO端子18之間。寄生二極體D6係被連接於VSS端子16和VDD端子15之間。
    屬於開關端子之電晶體M1係汲極和源極被連接於VM端子19和VDD端子15及DO端子18之間，閘極連接於VDD端子15。電晶體M2係汲極和源極被連接於VDD端子15和電晶體M1之源極之間，閘極被連接於VM端子19。屬於開關端子之電晶體M3係汲極和源極被連接於CO端子17和VDD端子15之間，閘極連接於VDD端子15。
    接著，針對本實施型態之電池裝置1之動作予以說明。當2次電池2為1組時，其電壓大約5V左右，在充電器13之輸出端子之兩端具有10V左右之電位差。
    首先，針對充電器13正常連接於電池裝置1之時予以說明。
    於充電器13正常連接之時，用以充電2次電池2之充電電流以外部端子11~2次電池2~放電控制FET4~充電控制FET5~外部端子12之路徑流入。在該狀態下，VSS端子16和VM端子19之電位幾乎相等。因此，電晶體M1因閘極之電壓為VDD且汲極之電壓為VSS，故接通(ON)。再者，電晶體M2因閘極之電壓為VSS且汲極之電壓為VDD，故斷開(OFF)。因此，電晶體M3因閘極之電壓為VDD，故接通(ON)。
    電晶體M1至M3處於如此之狀態時，不會對電池保護IC30之一般動作造成影響。例如，過充電檢測電路31係於2次電池2之電壓超過特定電壓之時，對控制電路34輸出過充電檢測訊號。然後，控制電路34使充電控制FET5斷開，而停止藉由充電器13的充電。
    接著，充電器13反向連接於電池裝置1之時予以說明。
    當充電器13反向連接之時，因VM端子15之電壓變高，故過電流檢測電路33檢測出過電流，而使放電控制FET4或充電控制FET5斷開(OFF)。當放電控制FET4斷開時，因電池裝置1不流入電流，故於VM端子-VDD端子間被施加充電器13之電壓10V。
    此時，在VM端子19和VDD端子15之間存在使寄生二極體D1或寄生二極體D3~D4介於中間的第1電流路徑。再者，當充電控制FET5之閘極氧化膜保護二極體擊穿時，在CO端子17和VDD端子15之間存在使寄生二極體D4介於中間的第2電流路徑。
    在此，電池保護IC30係在第1電流路徑設置電晶體M1，在第2電流路徑設置電晶體M3，依此阻斷該些電流路徑。
    電晶體M1因閘極連接於VDD端子15，VM端子19之電壓成為VDD+10V，故斷開(OFF)。電晶體M2因閘極連接於VM端子19，故接通(ON)而使電晶體M1之源極之電壓成為VDD。藉由以上之動作，電池保護IC30可以阻斷第1電流路徑。
    電晶體M3因閘極連接於VDD端子15，CO端子17之電壓成為VDD+10V，故斷開(OFF)。因此，電池保護IC30可以阻斷第2電流路徑。
    如上述說明般，即使充電器13反向連接於電池裝置1，藉由電晶體M1~M3之動作可以阻斷電流路徑，不需要連接於VM端子19之電流限制電阻8或內部之電阻，並且能夠確保高安全性。
    在此，針對電晶體M1~M3所要求之特性予以說明。
    電晶體M1因在一般動作中，為了不影響檢測過電流之電壓精度，必須使內部電位與VM端子19之電位相等，故要求接通電阻低。再者，當充電控制FET5斷開時，因於閘極及源極之間施加充電器13之電壓，故要求充分增厚閘極氧化膜，汲極為高耐壓構造。
    電晶體M2因在一般動作時，常為斷開，故要求提高例如臨界值電壓等，不產生洩漏電流。再者，當充電控制FET5斷開之時，因在源極和汲極之間施加充電器13之電壓，故要求汲極為高耐壓構造。再者，於充電器13反向連接時，因在閘極施加充電器13之電壓，故要求充分增厚閘極氧化膜。
    電晶體M3係當充電控制FET5斷開之時，因CO端子17成為與VM端子19相同電位，在閘極施加充電器13之電壓，故充分地增厚閘極氧化膜。再者，在充電器13之反向連接時，因於閘極及源極和汲極之間施加充電器13之電壓，故要求充分增厚閘極氧化膜，汲極為高耐壓構造。
    並且，電晶體M2也可兼作電池保護IC30之VM端子19之靜電保護元件。
    藉由上述，若藉由本發明之電池保護IC30及電池裝置1時，可以提供即使充電器13反向連接時也包含電池保護IC30，在電池裝置1內也不流通電流，且不用連接以往所需的外接電阻，具有高安全性的電池保護IC及電池裝置。
    1‧‧‧電池裝置
    3、30‧‧‧電池保護IC
    4‧‧‧放電控制FET
    5‧‧‧充電控制FET
    13‧‧‧充電器
    31‧‧‧過放電檢測電路
    32‧‧‧過充電檢測電路
    33‧‧‧過電流檢測電路
    34‧‧‧控制電路
    第1圖為表示本實施型態之電池保護IC及電池裝置的方塊圖。
    第2圖為表示電池保護IC及電池裝置的方塊圖。
    第3圖為表示以往之電池保護IC3之寄生二極體的方塊圖。
    1‧‧‧電池裝置
    2‧‧‧2次電池
    4‧‧‧放電控制FET
    5‧‧‧充電控制FET
    6‧‧‧電容
    7‧‧‧輸入電阻
    11‧‧‧外部端子
    12‧‧‧外部端子
    13‧‧‧充電器
    15‧‧‧VDD端子
    16‧‧‧VSS端子
    17‧‧‧電控制用之CO端子
    18‧‧‧放電控制用之DO端子
    19‧‧‧過電流檢測用之VM端子
    30‧‧‧電池保護IC
    M1~M3‧‧‧電晶體
    D1~D6‧‧‧寄生二極體
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] 一種電池保護IC，具備：VDD端子及VSS端子，該些係連接2次電池；過電流檢測端子，其係被連接於外部端子：及充電控制端子，其係連接控制藉由對上述2次電池進行充電的充電器所產生之充電電流的充電控制FET，監視上述2次電池之電壓及電流，並控制上述2次電池之充放電，該電池保護IC之特徵為：在上述過電流檢測端子和上述VDD端子之間具備第1開關元件，上述第1開關元件係於前述充電器之極性被反向連接之時，阻斷上述過電流檢測端子和上述VDD端子之間的電流路徑。
    [2] 如申請專利範圍第1項所記載之電池保護IC，其中上述第1開關元件係汲極被連接於上述過電流檢測端子，閘極被連接於上述VDD端子之NMOS電晶體。
    [3] 如申請專利範圍第2項所記載之電池保護IC，其中又具備源極被連接於上述第1開關元件之源極，汲極被連接於上述VDD端子，閘極被連接於上述過電流檢測端子的NMOS電晶體。
    [4] 如申請專利範圍第1項所記載之電池保護IC，其中又具備被設置在上述充電控制端子和上述VDD端子之間的第2開關元件，上述第2開關元件係於上述充電器之極性被反向連接之時，阻斷上述充電控制端子和上述VDD端子之間的電流路徑。
    [5] 如申請專利範圍第4項所記載之電池保護IC，其中上述第2開關元件係汲極被連接於上述充電控制端子，閘極被連接於上述VDD端子之NMOS電晶體。
    [6] 一種電池裝置，其特徵為具備：第1外部端子及第2外部端子，該些係連接充電器；2次電池、放電控制FET及充電控制FET，該些係在上述第1外部端子和上述第2外部端子之間被串聯連接；及如申請專利範圍第1至5項中之任一項所記載之電池保護IC，其係輸入上述第2電池之電壓和上述第2外部端子之電壓，控制上述2次電池之充放電。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    TWI536694B|2016-06-01|Battery protection IC and battery device
    JP4761454B2|2011-08-31|充放電保護回路および電源装置
    US7830120B2|2010-11-09|Low side N-channel FET protection circuit
    US9166399B2|2015-10-20|Lithium battery protection circuitry
    CN106169782B|2020-07-14|电池保护集成电路、电池保护装置以及电池组
    TWI580154B|2017-04-21|充放電控制電路及電池裝置
    KR102130290B1|2020-07-08|충방전 제어 회로 및 배터리 장치
    JP6460218B1|2019-01-30|二次電池保護集積回路、二次電池保護装置及び電池パック
    TWI617111B|2018-03-01|充放電控制電路、充放電控制裝置及電池裝置
    CN106100008B|2020-01-21|电池装置以及电池装置的制造方法
    TWI673932B|2019-10-01|電池裝置
    KR20050057693A|2005-06-16|충방전 보호 회로
    TWI525958B|2016-03-11|Charge and discharge control circuit and battery device
    US20200381929A1|2020-12-03|Battery protective circuit and battery pack comprising same
    KR20150032818A|2015-03-30|충방전 제어 회로 및 배터리 장치
    JP3886501B2|2007-02-28|電池の過電流保護回路
    KR20070099892A|2007-10-10|배터리 보호회로
    KR101533880B1|2015-07-06|배터리의 충방전 제어회로
    TWI639286B|2018-10-21|電池充電與放電保護電路
    TWI505602B|2015-10-21|用來對電池進行充放電的晶片及用來保護電池免於過度充放電傷害的保護電路
    TW201807922A|2018-03-01|充放電控制電路及具備其的電池裝置
    KR20140145351A|2014-12-23|배터리의 충방전 제어회로
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP5736266B2|2015-06-17|
    JP2013027273A|2013-02-04|
    CN102904218A|2013-01-30|
    US9142983B2|2015-09-22|
    KR102005703B1|2019-07-31|
    CN102904218B|2016-11-02|
    TWI536694B|2016-06-01|
    US20130026995A1|2013-01-31|
    KR20150127853A|2015-11-18|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    JP3872134B2|1996-06-07|2007-01-24|松下電器産業株式会社|二次電池の保護装置|
    JP4003255B2|1997-05-16|2007-11-07|株式会社デンソー|車両用電気機器装置の保護装置|
    JP4025580B2|2002-05-15|2007-12-19|ソニー株式会社|充電装置及び充電装置の制御方法|
    JP2005130664A|2003-10-27|2005-05-19|Sony Corp|電池パック|
    US7456614B2|2003-10-27|2008-11-25|Sony Corporation|Battery pack|
    JP4777920B2|2007-02-21|2011-09-21|セイコーインスツル株式会社|充放電制御回路及び充電式電源装置|
    JP5265934B2|2008-01-24|2013-08-14|セイコーインスツル株式会社|充放電制御回路|
    JP5217468B2|2008-02-01|2013-06-19|株式会社リコー|二次電池保護用半導体装置および該二次電池保護用半導体装置を用いた電池パック、ならびに該電池パックを用いた電子機器|
    JP5032378B2|2008-03-31|2012-09-26|セイコーインスツル株式会社|充放電制御回路及びバッテリ装置|
    US7928695B2|2008-04-15|2011-04-19|Hycon Technology Corp.|Rechargeable battery protection device|
    JP5396825B2|2008-11-14|2014-01-22|ミツミ電機株式会社|保護回路|
    JP5439800B2|2008-12-04|2014-03-12|ミツミ電機株式会社|二次電池保護用集積回路装置及びこれを用いた二次電池保護モジュール並びに電池パック|
    CN201623468U|2009-12-18|2010-11-03|山东上存能源股份有限公司|动力锂离子电池的放电状态过流保护电路|
    CN201601479U|2009-12-31|2010-10-06|深圳市力通威电子科技有限公司|软包装型锂电池故障检测保护电路|JP6088289B2|2013-02-28|2017-03-01|エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社|充放電制御回路及びバッテリ装置|
    TWI505602B|2014-02-14|2015-10-21|Elite Semiconductor Esmt|用來對電池進行充放電的晶片及用來保護電池免於過度充放電傷害的保護電路|
    KR102291153B1|2014-10-31|2021-08-19|현대모비스 주식회사|오접속 보호회로를 구비하는 dc-dc 컨버터|
    WO2018075212A1|2016-10-21|2018-04-26|Advanced Bionics Ag|Systems and methods for extending a shelf life of a rechargeable battery assembly|
    KR101808742B1|2016-10-21|2018-01-18|미섬시스텍|이차전지의 개선된 충전전류 제한회로|
    KR102265843B1|2017-02-28|2021-06-16|주식회사 엘지화학|과전류 유입 방지시스템|
    CN109659925B|2017-10-11|2019-12-10|致茂电子有限公司|具有接线保护的电源装置|
    CN111934401B|2020-09-24|2021-01-22|苏州赛芯电子科技有限公司|一种电池保护电路和锂电池系统|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011162902A|JP5736266B2|2011-07-26|2011-07-26|バッテリ保護ｉｃおよびバッテリ装置|
    [返回顶部]