KR20010000060A

KR20010000060A - 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로

Info

Publication number: KR20010000060A
Application number: KR1019990058563A
Authority: KR
Inventors: 김영준
Original assignee: 이명구; 주식회사 파워로직스
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-01-05

Abstract

보호 IC의 재설계없이 간편하고 정확한 전류 제한값 조정이 가능하도록 한 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로에 관한 것으로, 과전류 차단값을 외부에서 변경하기 위한 과전류 차단값 설정단과 과전류 감지단을 구비하고 과전류 감지단을 통해 해당 과전류 차단값 이상의 전류가 감지될 경우 배터리의 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 보호 IC와, 과전류 차단값 설정단에 연결하여 과전류 차단값을 설정하기 위한 저항과, 보호 IC의 제어신호에 따라 배터리의 방전을 차단시키기 위한 스위칭부를 포함하여 구성되므로 전류 차단값 조정작업이 간편하고 작업에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

Description

리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로{PROTECTION CIRCUIT FOR LITHIUM ION AND LITHIUM POLYMER}

본 발명은 보호회로에 관한 것으로서, 특히 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로에 관한 것이다.

현재 리튬 이온 배터리(Lithium-ion) 또는 리튬 폴리머(Lithium polymer) 배터리는 성능 및 소형화면에서 장점을 나타내고 있어 이동 통신 단말기에 널리 사용되고 있는 배터리이다.

그러나 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리는 그 화학적 특성상 과방전시 배터리의 기능을 수행하지 못하게 되며, 과방전 또는 쇼트(Short)로 인한 과전류로 배터리의 팽창 및 폭발과 화재의 우려가 있어 이 배터리를 사용하는 모든 전자제품은 과충전, 과방전, 과전류에 의하여 발생하는 안전사고를 예방하기 위한 보호회로가 연계 구성된다.

종래의 기술에 따른 리튬 이온 배터리용 보호회로는 도 1에 도시된 바와 같이, 전원단(VDD), 접지단(VSS), 과방전 및 과전류 차단신호를 출력하기 위한 방전 차단신호 출력단(DO), 과충전 차단신호를 출력하기 위한 충전 차단신호 출력단(CO), 과전류 감지단(VM)을 구비하고 해당 전자 제품 즉, 노트북 또는 이동 통신 단말기 등에 맞는 과전류 차단값이 내부에 설정되며, 상기 과전류 감지단(VM)을 통해 해당 차단값 이상의 전류가 감지될 경우 배터리의 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 보호 IC(10), 상기 보호 IC(10)의 과방전 차단신호에 따라 동작하여 배터리의 방전을 차단하기 위한 제1 전계효과 트랜지스터(Q1), 보호 IC(10)의 과충전 차단신호에 따라 동작하여 배터리의 충전을 차단하기 위한 제2 전계효과 트랜지스터(Q2), 외부 잡음 및 정전기를 방지하기 위한 제1 내지 제3 커패시터(C1)(C2)(C3), 보호회로에 역전원이 걸렸을 경우 보호 IC(10)로의 역전류를 방지하기 위한 저항(R2)을 포함하여 구성된다.

이때 보호 IC(10)의 구성중 과전류 검출 회로는 도 2와 같이, 직렬로 연결되고 일단에 전원(VDD)이 인가되고 타단이 접지되어 과전류 차단값을 설정하기 위한 두 개의 저항(R10)(R11)과, 상기 두 저항(R10)(R11)에 과전류 차단값과 과전류 감지단(VM)의 입력을 비교하고 그 비교결과를 출력단(CO)으로 출력하는 비교기로 구성된다.

이때 저항(R11)은 과전류 차단값의 정확성을 위해 보호 IC 생산시 레이저 트리밍(Laser Trimming)에 의해 저항값이 설정되는 레이저 트리밍 저항이 사용된다.

이와 같이 구성된 종래기술의 과전류 차단동작을 설명하면 다음과 같다.

이동 통신 단말기 또는 밧데리 팩을 취급하는 중 어떠한 이유에서 EB+ , EB-단자에 Short 또는 과전류 방전 요인이 발생한 경우 보호 IC(10)는 제1 및 제2 전계효과 트랜지스터(Q1)(Q2)의 내부저항에 의해 흐르는 전류에 비례한 전압이 발생되고 이 전압이 보호 IC(10)의 과전류 감지단(VM)을 통해 감지된다.

이어서 보호 IC(10)는 해당 전압이 도 2에서 상술한 바와 같이, 설정된 과전류 차단값 이상이면 방전 차단신호 출력단(DO)을 '로우'레벨로 강하시켜 제1 전계 효과 트랜지스터(Q1)를 '오프'시킴으로서 배터리의 과방전을 차단 한다.

이때 이 보호회로는 적용되는 제품에 따라 과전류 차단값을 높일 필요가 있는데, 보호회로의 전류 차단값은 고정된 형태이므로 보호 IC를 다시 개발하거나, 저항값이 낮은 전계 효과 트랜지스터를 선택하여 과전류 차단값을 조정하였다.

그러나 전계 효과 트랜지스터의 교체만으로는 원하는 차단값을 얻기 어렵고 미세 조정또한 어려우므로 결국, 보호 IC를 새로 설계해야한다.

종래의 기술에 따른 리튬 이온 배터리 보호회로는 전류 차단값이 고정된 형태로 그 값을 조정하기 위해서는 보호 IC를 새로 설계해야 하므로 비용이 많이 들고 보호 IC를 새로 설계하더라도 정확한 조정이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 보호 IC의 재 설계없이 간편하고 정확한 전류 제한값 조정이 가능하도록 한 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로의 구성을 나타낸 도면

도 2는 도 1의 보호 IC 내부의 과전류 검출 회로의 구성을 나타낸 도면

도 3은 본 발명에 따른 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로의 구성을 나타낸 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 20: 보호 IC R1 ~ R11: 저항

C1 ~ C3: 커패시터 Q1,Q2: 전계효과 트랜지스터

본 발명은 과전류 차단값을 외부에서 변경하기 위한 과전류 차단값 설정단과 과전류 감지단을 구비하고 과전류 감지단을 통해 해당 과전류 차단값 이상의 전류가 감지될 경우 배터리의 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 보호 IC와, 과전류 차단값 설정단에 연결하여 과전류 차단값을 설정하기 위한 저항과, 보호 IC의 제어신호에 따라 배터리의 방전을 차단시키기 위한 스위칭부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로의 바람직한 일실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로의 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로는 도 3에 도시된 바와 같이, 전원단(VDD), 접지단(VSS), 과방전 및 과전류시 차단신호를 출력하기 위한 방전 차단신호 출력단(DO), 과충전 차단신호를 출력하기 위한 충전 차단신호 출력단(CO), 과전류 감지단(VM), 과전류 차단값을 외부에서 변경하기 위한 차단값 설정단(VS)을 구비하고 상기 과전류 감지단(VM)을 통해 해당 차단값 이상의 전류가 감지될 경우 배터리의 충전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 보호 IC(20), 상기 차단값 설정단(VS)와 연결하여 과전류 차단값을 설정하기 위한 저항(R11), 상기 보호 IC(20)의 방전 차단신호에 따라 동작하여 배터리의 방전을 차단하기 위한 제1 전계효과 트랜지스터(Q1), 보호 IC(20)의 충전 차단신호에 따라 동작하여 배터리의 충전을 차단하기 위한 제2 전계효과 트랜지스터(Q2), 외부 잡음 및 정전기를 방지하기 위한 제1 내지 제3 커패시터(C1)(C2)(C3), 보호 IC(20)로의 역전류를 방지하기 위한 저항(R2)을 포함하여 구성된다.

이때 보호 회로 제조자는 보호 IC를 PCB(Printed Circuit Board)에 장착한 후 제조하고자하는 제품의 과전류 차단값에 맞는 저항(R11)을 상기 차단값 설정단(VS)에 연결하면 되는데, 상기 저항(R11)은 정확성이 요구되고 장시간 사용 시에도 변화폭이 적어야 하므로 레이저 트리밍(Laser Trimming) 저항을 사용하며, 저항기의 정확성이 보장될 경우 가변저항 또는 일반 저항도 사용 가능하다.

또한 이후 과전류 차단값의 조정이 필요할 경우 현재 장착된 저항을 PCB로부터 제거하고 상기 과전류 차단값에 해당하는 저항으로 교체하면 과전류 차단값 조정동작이 완료되므로 보호 IC의 재설계가 필요없다.

이와 같이 구성된 본 발명의 과전류 차단동작을 설명하면 다음과 같다.

이동 통신 단말기 또는 밧데리 팩을 다루는 중 어떠한 이유에서 EB+ , EB-단자에 Short 또는 과전류 방전 요인이 발생한 경우 보호 IC(10)는 제1 전계효과 트랜지스터(Q1)와 제2 전계효과 트랜지스터(Q2)의 내부저항에 의하여 흐르는 전류에 비례한 전압이 발생되고 이 전압이 과전류 감지단(VM)을 통해 감지된다.

이어서 과전류 감지단(VM)을 통해 감지된 전압이 기 설정된 과전류 차단값 이상이면 방전 차단신호 출력단(DO)을 '로우'레벨로 강하시켜 제1 전계효과 트랜지스터(Q1)를 '오프'시킴으로서 배터리의 과방전을 차단 한다.

한편, 보호 IC(20)는 과전류 감지단(VM)을 통해 감지된 전류값이 소정 레벨 이하일 경우 과방전으로 인한 배터리 기능상실을 방지하기 위하여 과방전 차단신호 출력단(DO)을 '로우'레벨로 강하시켜 제1 전계 효과 트랜지스터(Q1)를 '오프'시킴으로서 배터리가 더 이상 방전되지 않도록 한다.

본 발명에 따른 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로는 전류 차단값 설정용 저항이 외부에 연결된 형태이므로 전류 차단값 재설정이 필요한 경우 보호 IC를 새로 설계할 필요 없이 외부에 연결된 저항만을 교체하면 되므로 전류 차단값 조정작업이 간편하고 작업에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

과전류 차단값을 외부에서 변경하기 위한 과전류 차단값 설정단과 과전류 감지단을 구비하고 상기 과전류 감지단을 통해 해당 과전류 차단값 이상의 전류가 감지될 경우 배터리의 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 보호 IC,

상기 과전류 차단값 설정단에 연결하여 과전류 차단값을 설정하기 위한 저항,

상기 보호 IC의 제어신호에 따라 배터리의 방전을 차단시키기 위한 스위칭부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로.
제1 항에 있어서,

상기 저항은 레이저 트리밍(Laser Trimming) 저항임을 특징으로 하는 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로.
제1 항에 있어서,

상기 저항은 가변저항임을 특징으로 하는 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리용 보호회로.