KR20050112621A - 배터리 보호 회로 - Google Patents

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성준엽
이장혁
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주식회사 케이이씨
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Abstract

본 발명은 배터리 보호 회로에 관한 것으로서, 충전 스위치 또는 방전 스위치가 오프되었을 경우 시간 지연부도 동작하지 않도록 함으로써, 전류 소비를 줄일 수 있도록, 배터리의 과충전 전압, 과방전 전압, 과방전 전류, 과충전 전류 및 부하의 쇼트 상태를 검출하는 검출부와, 검출부의 출력 신호를 입력받아 소정 신호를 출력하는 시간 지연 인에이블부와, 시간 지연 인에이블부의 출력 신호를 입력받아 소정 신호를 출력하는 시간 지연부와, 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 소정 제어 신호를 출력하는 제어부와, 제어부의 출력 신호에 의해 과충전 전압 또는 과충전 전류를 차단하는 충전 스위치와, 제어부의 출력 신호에 의해 과방전 전압, 과방전 전류 또는 쇼트 상태를 차단하는 방전 스위치로 이루어진 것을 특징으로 함.

Description

배터리 보호 회로{Battery protection circuit}
본 발명은 배터리 보호 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명하면 충전 스위치 또는 방전 스위치가 오프되었을 경우 시간 지연부도 동작하지 않도록 함으로써, 전류 소비량일 줄일 수 있는 배터리 보호 회로에 관한 것이다.
일반적으로 2차 전지(이하, 배터리로 약칭함)는 에너지 밀도가 대단히 높기 때문에, 과충전이나 과방전으로부터 사용자를 보호하기 위해 보호 회로가 내장되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 배터리 보호회로가 도시되어 있으며, 이는 배터리와 병렬로 연결되어 충방전 동작중 과충방전 전압, 전류 및 쇼트를 감지할 수 있도록 되어 있다.
즉, 종래의 충방전 보호 회로는 배터리(CELL')와 충전기(또는 부하)(도면에 도시되지 않음) 사이에 병렬로 연결되어 과충전 전압을 검출하는 과충전 전압 검출부(11'), 과방전 전압을 검출하는 과방전 전압 검출부(12'), 과방전 전류를 검출하는 과방전 전류 검출부(13') 및 과충전 전류를 검출하는 과충전 전류 검출부(14'), 부하 또는 충전기의 쇼트 상태를 검출하는 쇼트 검출부(15'), 상기 과충전 전압 검출부(11'), 과방전 전압 검출부(12'), 과방전 전류 검출부(13'), 과충전 전류 검출부(14'), 쇼트 검출부(15')로부터의 신호를 일정 시간 지연시켜 출력하는 시간 지연부(30'), 상기 각종 검출부(11'~15')로부터의 신호와 상기 시간 지연부(20')의 신호를 이용하여 일정한 제어 신호를 출력하여 회로를 개방시키는 제1,2제어부(31',32'), 상기 제1제어부(31')의 제어 신호에 의해 과충전 전압 또는 전류시 회로를 개방시키는 충전 스위치(41'), 상기 제2제어부(32')의 제어 신호에 의해 과방전 전압, 전류 또는 쇼트시에 회로를 개방시키는 방전 스위치(42')로 이루어져 있다.
이러한 종래의 배터리 보호 회로는 아래와 같은 동작에 의해 배터리(CELL')를 보호한다.
먼저, 배터리(CELL')의 단자 Vout+'과 단자 Vout-'가 충전기(도면에 도시되어 있지 않음)에 연결된 상태에서, 충전중 배터리(CELL') 보호 동작을 설명한다.
과충전 전압 검출부(11') 또는 과충전 전류 검출부(14')가 배터리(CELL')의 과전압 또는 과전류를 검출하고, 이를 시간 지연부(20')와 제1제어부(31')에 출력한다. 예를 들면, 과충전 전압 검출부(11')의 출력이 하이(high)에서 로우(low)로 되면서 시간 지연부(20')를 동작시킨다. 일정 시간 후에 시간 지연부(20')의 출력이 하이에서 로우로 되면, 제1제어부(31')에서 상기 두신호(과충전 전압 검출부(11') 및 시간 지연부(30')의 신호)를 받아들인 후, 충전 스위치(41')에 로우 신호를 출력함으로써, 충전 스위치(41')가 오프되도록 한다. 그러면, 충전기, 단자 Vout+', 배터리(CELL'), 방전 스위치(42'), 충전 스위치(41') 및 단자 Vout-'를 통해 흐르던 전류가 차단되어 충전 동작이 정지한다. 여기서, 상기 과충전 전류 검출부(14')의 동작도 위와 같다.
이때, 상기 시간 지연부(20')는 과충전 상태가 유지되는(과충전 전압 검출부(11')가 로우) 상태에서 계속 동작을 하며, 지속적으로 전류를 계속 소비하게 된다.
이어서, 배터리(CELL')가 부하에 연결된 상태에서, 방전중 배터리(CELL') 보호 동작을 설명한다.
과방전 전압 검출부(12'), 과방전 전류 검출부(13') 또는 쇼트 검출부(15')가 배터리(CELL')의 과전압, 과전류 또는 부하의 쇼트를 검출하고, 이를 시간 지연부(20')와 제2제어부(32')에 출력한다. 예를 들면, 과방전 전압 검출부(12')의 출력이 하이에서 로우로 되면서 시간 지연부(20')를 동작시킨다. 일정 시간 후에 시간 지연부(20')의 출력이 하이에서 로우로 되면, 제2제어부(32')에서 상기 두신호(과방전 전압 검출부(12') 및 시간 지연부(30')의 신호)를 받아들인 후, 방전 스위치(42')에 로우 신호를 출력함으로써, 방전 스위치(42')가 오프되도록 한다. 그러면, 부하, 단자 Vout-', 충전 스위치(41'), 방전 스위치(42'), 배터리(CELL') 및 단자 Vout+'로 흐르던 전류가 차단되어 방전 동작이 정지한다. 여기서, 상기 과방전 전류 검출부(13') 및 쇼트 검출부(15')의 동작도 위와 같다.
물론, 상기 시간 지연부(20')는 과방전 상태가 유지되는(과방전 전압 검출부(12')가 로우) 상태에서 계속 동작을 하며, 지속적으로 전류를 계속 소비하게 된다.
위에서 설명한 바와 같이 종래의 배터리 보호 회로는 시간 지연부가 과충전 전압, 전류, 과방전 전압, 전류 또는 쇼트시에 충전 스위치 또는 방전 스위치가 오프되어 있음에도 불구하고, 지속적으로 배터리의 전류를 소모하는 구조이다. 따라서, 종래의 배터리 보호 회로는 배터리의 용량을 감소시킬 뿐만 아니라, 과방전시에도 배터리 전류를 계속 소모하게 하여 완전 방전시키는 경우도 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 충전 스위치 또는 방전 스위치가 오프되었을 경우 시간 지연부도 동작하지 않도록 함으로써, 전류 소비량일 줄일 수 있는 배터리 보호 회로를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 보호 회로는 배터리의 과충전 전압, 과방전 전압, 과방전 전류, 과충전 전류 및 쇼트 상태를 검출하는 검출부와, 상기 검출부의 출력 신호를 입력받아 소정 신호를 출력하는 시간 지연 인에이블부와, 상기 시간 지연 인에이블부의 출력 신호를 입력받아 소정 신호를 출력하는 시간 지연부와, 상기 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 소정 제어 신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 출력 신호에 의해 과충전 전압 또는 과충전 전류를 차단하는 충전 스위치와, 상기 제어부의 출력 신호에 의해 과방전 전압, 과방전 전류 또는 쇼트 상태를 차단하는 방전 스위치로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 시간 지연부는 래치 기능 등이 포함되어 디스에이블 상태가 되어도 시간 지연부의 출력이 변하지 않도록 되어 있다.
상기 검출부는 배터리의 과충전 전압을 검출하는 과충전 전압 검출부와, 상기 배터리의 과방전 전압을 검출하는 과방전 전압 검출부와, 상기 배터리의 과방전 전류를 검출하는 과방전 전류 검출부와, 상기 배터리의 과충전 전류를 검출하는 과충전 전류 검출부와, 상기 부하의 쇼트 상태를 검출하는 쇼트 검출부로 이루어질 수 있다.
상기 제어부는 상기 과충전 전압 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 충전 스위치 및 시간 지연 인에이블부에 소정 제어 신호를 출력하는 과충전 전압 제어부와, 상기 과충전 전류 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 충전 스위치 및 시간 지연 인에이블부에 소정 제어 신호를 출력하는 과충전 전류 제어부와, 상기 과방전 전압 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 방전 스위치 및 시간 지연 인에이블부에 소정 제어 신호를 출력하는 과방전 전압 제어부와, 상기 과방전 전류 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 방전 스위치 및 시간 지연 인에이블부에 소정 제어 신호를 출력하는 과방전 전류 제어부와, 상기 쇼트 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 방전 스위치 및 시간 지연 인에이블부에 소정 제어 신호를 출력하는 쇼트 제어부로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 배터리 보호 회로는 배터리가 과충전 전압 상태일 경우, 상기 과충전 전압 검출부는 과충전 전압 제어부 및 시간 지연 인에이블부에 로우 신호를 출력하고, 상기 시간 지연 인에이블부는 인에이블되어 상기 시간 지연부에 로우 신호를 출력하며, 상기 시간 지연부는 일정 시간후 과충전 전압 제어부에 로우 신호를 출력하고, 상기 과충전 전압 제어부는 상기 과충전 전압 검출부 및 시간 지연부의 로우 신호에 의해 충전 스위치에 로우 신호를 출력하여 오프시킴과 동시에, 상기 시간 지연 인에이블부에도 로우 신호를 출력하여 상기 시간 지연 인에이블부가 디스에이블되어 하이 상태가 되도록 한다.
또한, 배터리가 과충전 전류 상태일 경우, 상기 과충전 전류 검출부는 과충전 전류 제어부 및 시간 지연 인에이블부에 로우 신호를 출력하고, 상기 시간 지연 인에이블부는 인에이블되어 상기 시간 지연부에 로우 신호를 출력하며, 상기 시간 지연부는 일정 시간후 과충전 전류 제어부에 로우 신호를 출력하고, 상기 과충전 전류 제어부는 상기 과충전 전류 검출부 및 시간 지연부의 로우 신호에 의해 충전 스위치에 로우 신호를 출력하여 오프시킴과 동시에, 상기 시간 지연 인에이블부에도 로우 신호를 출력하여 상기 시간 지연 인에이블부가 디스에이블되어 하이 상태가 되도록 한다.
또한, 배터리가 과방전 전압 상태일 경우, 상기 과방전 전압 검출부는 과방전 전압 제어부 및 시간 지연 인에이블부에 로우 신호를 출력하고, 상기 시간 지연 인에이블부는 인에이블되어 상기 시간 지연부에 로우 신호를 출력하며, 상기 시간 지연부는 일정 시간후 과방전 전압 제어부에 로우 신호를 출력하고, 상기 과방전 전압 제어부는 상기 과방전 전압 검출부 및 시간 지연부의 로우 신호에 의해 방전 스위치에 로우 신호를 출력하여 오프시킴과 동시에, 상기 시간 지연 인에이블부에도 로우 신호를 출력하여 상기 시간 지연 인에이블부가 디스에이블되어 하이 상태가 되도록 한다.
또한, 배터리가 과방전 전류 상태일 경우, 상기 과방전 전류 검출부는 과방전 전류 제어부 및 시간 지연 인에이블부에 로우 신호를 출력하고, 상기 시간 지연 인에이블부는 인에이블되어 상기 시간 지연부에 로우 신호를 출력하며, 상기 시간 지연부는 일정 시간후 과방전 전류 제어부에 로우 신호를 출력하고, 상기 과방전 전류 제어부는 상기 과방전 전류 검출부 및 시간 지연부의 로우 신호에 의해 방전 스위치에 로우 신호를 출력하여 오프시킴과 동시에, 상기 시간 지연 인에이블부에도 로우 신호를 출력하여 상기 시간 지연 인에이블부가 디스에이블되어 하이 상태가 되도록 한다.
또한, 부하가 쇼트 상태일 경우, 상기 쇼트 검출부는 쇼트 제어부 및 시간 지연 인에이블부에 로우 신호를 출력하고, 상기 시간 지연 인에이블부는 인에이블되어 상기 시간 지연부에 로우 신호를 출력하며, 상기 시간 지연부는 일정 시간후 쇼트 제어부에 로우 신호를 출력하고, 상기 쇼트 제어부는 상기 쇼트 검출부 및 시간 지연부의 로우 신호에 의해 방전 스위치에 로우 신호를 출력하여 오프시킴과 동시에, 상기 시간 지연 인에이블부에도 로우 신호를 출력하여 상기 시간 지연 인에이블부가 디스에이블되어 하이 상태가 되도록 한다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 배터리 보호 회로는 시간 지연 인에이블부에 의해 과충전 전압, 과방전 전압, 과방전 전류, 과충전 전류 또는 쇼트시에 충전 스위치 또는 방전 스위치를 오프시킴과 동시에 시간 지연부의 작동도 멈추워지도록 함으로써, 시간 지연부에 의한 전류 소비를 방지할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 의한 배터리 보호 회로는 배터리 용량 또는 사용 가능 시간을 증가시켜줄뿐만 아니라, 완전 방전 상태를 억제하여 배터리의 수명을 연장시키게 된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 보호 회로가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 배터리 보호 회로는 배터리(CELL)의 각종 상태를 검출하는 검출부(10), 디스에이블 또는 인에이블 신호를 출력하는 시간 지연 인에이블부(20), 일정 시간 지연후 소정 신호를 출력하는 시간 지연부(30), 상기 검출부(10) 및 시간 지연부(30)의 신호를 입력받아 소정 제어 신호를 출력하는 제어부(40), 상기 제어부(40)의 출력 신호에 의해 작동하는 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)로 이루어져 있다.
여기서, 상기 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)는 기생 다이오드가 형성된 N채널형 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 또한, 상기 각각의 스위치(51,52)는 게이트에 연결된 충전 스위치 드라이버(61) 및 방전 스위치 드라이버(62)에 의해 구동될 수 있다.
먼저 상기 검출부(10)는 과충전 전압 검출부(11), 과방전 전압 검출부(12), 과방전 전류 검출부(13), 과충전 전류 검출부(14) 및 쇼트 검출부(15)로 이루어질 수 있으며, 상기 모든 검출부(10)는 출력 단자가 시간 지연 인에이블부(20) 및 제어부(40)에 연결되어 있다.
상기 과충전 전압 검출부(11)는 배터리(CELL)에 병렬로 연결되어 배터리(CELL)가 정상 상태일 경우 하이 신호를, 과충전 전압 상태일 경우 로우 신호를 시간 지연 인에이블부(20) 및 제어부(40)에 출력한다.
상기 과방전 전압 검출부(12)는 배터리(CELL)에 병렬로 연결되어 배터리(CELL)가 정상 상태일 경우 하이 신호를, 과방전 전압 상태일 경우 로우 신호를 시간 지연 인에이블부(20) 및 제어부(40)에 출력한다.
상기 과방전 전류 검출부(13)는 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)의 양단(즉, 단자 VM과 단자 VSS)과 병렬로 연결되어 배터리(CELL)가 정상 상태일 경우 하이 신호를, 과방전 전류 상태일 경우 로우 신호를 시간 지연 인에이블부(20) 및 제어부(40)에 출력한다.
상기 과충전 전류 검출부(14)는 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)의 양단(즉, 단자 VM과 단자 VSS)과 병렬로 연결되어 배터리(CELL)가 정상 상태일 경우 하이 신호를, 과충전 전류 상태일 경우 로우 신호를 시간 지연 인에이블부(20) 및 제어부(40)에 출력한다.
또한, 상기 쇼트 검출부(15)는 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)의 양단(즉, 단자 VM과 단자 VSS)과 병렬로 연결되어 부하가 정상 상태일 경우 하이 신호를, 쇼트 상태일 경우 로우 신호를 시간 지연 인에이블부(20) 및 제어부(40)에 출력한다.
이러한 모든 검출부(10)는 통상의 오피 앰프 또는 이의 등가물을 이용하여 구현 가능하며, 여기서 특정 소자로 한정하는 것은 아니다.
상기 시간 지연 인에이블부(20)는 상기 과충전 전압 검출부(11), 과방전 전압 검출부(12), 과방전 전류 검출부(13), 과충전 전류 검출부(14) 또는 쇼트 검출부(15)의 출력 단자에 입력 단자가 연결되어 있다. 또한, 상기 시간 지연 인에이블부(20)는 출력 단자가 시간 지연부(30)에 연결되어 있다. 이러한 시간 지연 인에이블부(20)는 상기 검출부(10)로부터 출력이 하이 상태에서 로우 상태로 되면, 시간 지연부(30)에 로우 신호를 출력하여 그 시간 지연부(30)가 인에이블되도록 한다.
상기 시간 지연부(30)는 상기 시간 지연 인에이블부(20)의 출력 단자에 입력 단자가 연결되어 있다. 또한, 상기 시간 지연부(30)는 출력 단자가 제어부(40)에 연결되어 있다. 이와 같이 하여 상기 시간 지연부(30)는 상기 검출부(10)로부터 로우 신호가 출력 될 경우, 일정 시간 경과후 제어부(40)에 로우 신호를 출력한다. 여기서, 상기 시간 지연부(30)는 래치 기능 등이 포함되어 디스에이블 상태가 되어도 출력이 변하지 않도록 되어 있다.
상기 제어부(40)는 과충전 전압 제어부(41), 과충전 전류 제어부(42), 과방전 전압 제어부(43), 과방전 전류 제어부(44) 및 쇼트 제어부(45)로 이루어져 있다.
상기 과충전 전압 제어부(41)는 상기 과충전 전압 검출부(11) 및 시간 지연부(30)의 출력 단자에 입력 단자가 연결되어 있다. 또한 상기 과충전 전압 제어부(41)는 출력 단자가 충전 스위치(51) 및 시간 지연 인에이블부(20)에 연결되어 있다. 따라서, 배터리(CELL)가 과충전 전압 상태일 경우 과충전 전압 검출부(11) 및 시간 지연부(30)로부터 각각 로우 신호를 입력받고, 이어서 충전 스위치(51) 및 시간 지연 인에이블부(20)에 로우 신호를 출력한다.
상기 과충전 전류 제어부(42)는 상기 과충전 전류 검출부(14) 및 시간 지연부(30)의 출력 단자에 입력 단자가 연결되어 있다. 또한, 상기 과충전 전류 제어부(42)는 출력 단자가 충전 스위치(51) 및 시간 지연 인에이블부(20)에 연결되어 있다. 따라서, 배터리(CELL)가 과충전 전류 상태일 경우 과충전 전류 검출부(14) 및 시간 지연부(30)로부터 각각 로우 신호를 입력받고, 이어서 충전 스위치(51) 및 시간 지연 인에이블부(20)에 로우 신호를 출력한다.
상기 과방전 전압 제어부(43)는 상기 과방전 전압 검출부(12) 및 시간 지연부(30)의 출력 단자에 입력 단자가 연결되어 있다. 또한 상기 과방전 전압 제어부(43)는 출력 단자가 방전 스위치(52) 및 시간 지연 인에이블부(20)에 연결되어 있다. 따라서, 배터리(CELL)가 과방전 전압 상태일 경우 과방전 전압 검출부(12) 및 시간 지연부(30)로부터 각각 로우 신호를 입력받고, 이어서 방전 스위치(52) 및 시간 지연 인에이블부(20)에 로우 신호를 출력한다.
상기 과방전 전류 제어부(44)는 상기 과방전 전류 검출부(13) 및 시간 지연부(30)의 출력 단자에 입력 단자가 연결되어 있다. 또한 상기 과방전 전류 제어부(44)는 출력 단자가 방전 스위치(52) 및 시간 지연 인에이블부(20)에 연결되어 있다. 따라서, 배터리(CELL)가 과방전 전류 상태일 경우 과방전 전류 검출부(13) 및 시간 지연부(30)로부터 각각 로우 신호를 입력받고, 이어서 방전 스위치(52) 및 시간 지연 인에이블부(20)에 로우 신호를 출력한다.
상기 쇼트 제어부(45)는 상기 쇼트 검출부(15) 및 시간 지연부(30)의 출력 단자에 입력 단자가 연결되어 있다. 또한, 상기 쇼트 제어부(45)는 출력 단자가 방전 스위치(52) 및 시간 지연 인에이블부(20)에 연결되어 있다. 따라서, 부하가 쇼트 상태일 경우 쇼트 검출부(15) 및 시간 지연부(30)로부터 각각 로우 신호를 입력받고, 이어서 방전 스위치(52) 및 시간 지연 인에이블부(20)에 로우 신호를 출력한다.
상기 충전 스위치(51)는 충전 스위치 드라이버(61)를 통하여 상기 과충전 전압 제어부(41) 및 과충전 전류 제어부(42)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 과충전 전압 제어부(41) 또는 과충전 전류 제어부(42)로부터 어느 하나라도 로우 신호가 출력되면 오프되어, 배터리(CELL)의 충전 동작이 정지된다.
상기 방전 스위치(52)는 방전 스위치 드라이버(62)를 통하여 상기 과방전 전압 제어부(43), 과방전 전류 제어부(44) 및 쇼트 제어부(45)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 과방전 전압 제어부(43), 과방전 전류 제어부(44) 또는 쇼트 제어부(45)로부터 어느 하나라도 로우 신호가 출력되면 오프되어, 배터리(CELL)의 방전 동작이 정지된다.
도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 보호 회로에서 시간 지연 인에이블부의 블록도가 도시되어 있고, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 시간 지연 인에이블부의 논리표가 도시되어 있다. 또한, 도 4a 내지 도 4e를 참조하면, 본 발명에 의한 배터리 보호 회로의 작동을 설명하기 위한 타이밍 챠트가 도시되어 있다. 이러한 도면 및 이미 상술한 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 배터리 보호 회로의 동작을 설명한다.
여기서, 설명의 편의를 의해 도 2, 도3a 내지 도3c 및 도 4a 내지 도 4e에서 부호 E는 과충전 전압 검출부(11)의 출력 단자, I는 과방전 전압 검출부(12)의 출력 단자, F는 과방전 전류 검출부(13)의 출력 단자, J는 과충전 전류 검출부(14)의 출력 단자, N은 쇼트 검출부(15)의 출력 단자, D는 시간 지연 인에이블부(20)의 출력 단자, M은 시간 지연부(30)의 출력 단자, H는 과충전 전압 제어부(41)의 출력 단자, L은 과충전 전류 제어부(42)의 출력 단자, K는 과방전 전압 제어부(43)의 출력 단자, G는 과방전 전류 제어부(44)의 출력 단자, C는 쇼트 제어부(45)의 출력 단자이다. 또한, 위의 도 3b 및 도 3c에 도시된 논리표를 논리식으로 나타내면 아래와 같다.
[배터리 과충전 전압 상태]
먼저 정상 상태에서는 과충전 전압 검출부(11)의 기준 전압 VREF1에 비하여 배터리(CELL)의 전압이 작기 때문에, 과충전 전압 검출부(11)의 E가 하이 상태이다. 이에 따라, 시간 지연 인에이블부(20)의 D도 하이 상태이며, 시간 지연부(30)의 M도 하이 상태이고, 과충전 전압 제어부(41)의 H도 하이 상태이다. 물론, 이 상태에서 충전 스위치(51)는 온 상태이다.
한편, 배터리(CELL)가 과충전 전압 상태가 되면 과충전 전압 검출부(11)의 기준 전압 VREF1에 비하여 배터리(CELL)의 전압이 커지기 때문에, 과충전 전압 검출부(11)의 E가 로우 상태가 된다. 이에 따라, 시간 지연 인에이블부(20)의 D도 로우 상태가 되며, 시간 지연부(30)의 M도 로우 상태가 된다(시간 지연부(30) 인에이블). 결국, 과충전 전압 제어부(41)의 H도 로우 상태가 되며, 이에 따라 충전 스위치(51)는 오프되어 배터리(CELL)의 충전 동작이 정지된다. 이때, 상기 과충전 전압 제어부(41)는 상기 시간 지연 인에이블부(20)에 로우 신호를 출력함으로써, 상기 시간 지연 인에이블부(20)의 D는 하이 상태가 되어 시간 지연부(30)는 디스에이블 상태가 된다. 물론, 상기 시간 지연부(30)는 디스에이블 상태가 되어 전류 소모가 없으면서도 래치 기능에 의해 계속 로우 상태를 유지한다.(도 4a의 타이밍 챠트 참조) 즉, 충전 스위치(51) 오프후에 시간 지연부(30)에 의한 전류 소비는 없어지게 된다.
[배터리 과충전 전류 상태]
먼저 정상 상태에서는 과충전 전류 검출부(14)의 기준 전압 VREF3에 비하여 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)의 합계 전압(즉, 단자 VM과 단자 VSS에 의해 검출된 전압)이 작기 때문에, 과충전 전류 검출부(14)의 J가 하이 상태이다. 이에 따라, 시간 지연 인에이블부(20)의 D도 하이 상태이며, 시간 지연부(30)의 M도 하이 상태이고, 과충전 전류 제어부(42)의 L도 하이 상태이다. 물론, 이 상태에서 충전 스위치(51)는 온 상태이다.
한편, 배터리(CELL)가 과충전 전류 상태가 되면 과충전 전류 검출부(14)의 기준 전압 VREF3에 비하여 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)의 합계 전압(즉, 단자 VM과 단자 VSS에 의해 검출된 전압)이 커지기 때문에, 과충전 전류 검출부(14)의 J가 로우 상태가 된다. 이에 따라, 시간 지연 인에이블부(20)의 D도 로우 상태가 되며, 시간 지연부(30)의 M도 로우 상태가 된다(시간 지연부(30) 인에이블). 결국, 과충전 전류 제어부(42)의 L도 로우 상태가 되며, 이에 따라 충전 스위치(51)는 오프되어 배터리(CELL)의 충전 동작이 정지된다. 이때, 상기 과충전 전류 제어부(42)는 상기 시간 지연 인에이블부(20)에 로우 신호를 출력함으로써, 상기 시간 지연 인에이블부(20)의 D는 하이 상태가 되어 시간 지연부(30)는 디스에이블 상태가 된다. 물론, 상기 시간 지연부(30)는 디스에이블 상태가 되어 전류 소모가 없으면서도 래치 기능에 의해 계속 로우 상태를 유지한다.(도 4b의 타이밍 챠트 참조) 즉, 충전 스위치(51) 오프후에 시간 지연부(30)에 의한 전류 소비는 없어지게 된다.
[배터리 과방전 전압 상태]
먼저 정상 상태에서는 과방전 전압 검출부(12)의 기준 전압 VREF1에 비하여 배터리(CELL)의 전압이 크기 때문에, 과방전 전압 검출부(12)의 I가 하이 상태이다. 이에 따라, 시간 지연 인에이블부(20)의 D도 하이 상태이며, 시간 지연부(30)의 M도 하이 상태이고, 과방전 전압 제어부(43)의 K도 하이 상태이다. 물론, 방전 스위치(52)는 온 상태이다.
한편, 배터리(CELL)가 과방전 전압 상태가 되면 과방전 전압 검출부(12)의 기준 전압 VREF1에 비하여 배터리(CELL)의 전압이 작아지기 때문에, 과방전 전압 검출부(12)의 I가 로우 상태가 된다. 이에 따라, 시간 지연 인에이블부(20)의 D도 로우 상태가 되며, 시간 지연부(30)의 M도 로우 상태가 된다(시간 지연부(30) 인에이블). 결국, 과방전 전압 제어부(43)의 K도 로우 상태가 되며, 이에 따라 방전 스위치(52)는 오프되어 배터리(CELL)의 방전 동작이 정지된다. 이때, 상기 과방전 전압 제어부(43)는 상기 시간 지연 인에이블부(20)에 로우 신호를 출력함으로써, 상기 시간 지연 인에이블부(20)의 D는 하이 상태가 되어 시간 지연부(30)는 디스에이블 상태가 된다. 물론, 상기 시간 지연부(30)는 디스에이블 상태가 되어 전류 소모가 없으면서도 래치 기능에 의해 계속 로우 상태를 유지한다.(도 4c의 타이밍 챠트 참조) 즉, 방전 스위치(52) 오프후에 시간 지연부(30)에 의한 전류 소비는 없어지게 된다.
[배터리 과방전 전류 상태]
먼저 정상 상태에서는 과방전 전류 검출부(13)의 기준 전압 VREF2에 비하여 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)의 합계 전압(단자 VM과 단자 VSS에 의해 검출된 전압)이 크기 때문에, 과방전 전류 검출부(13)의 F가 하이 상태이다. 이에 따라, 시간 지연 인에이블부(20)의 D도 하이 상태이며, 시간 지연부(30)의 M도 하이 상태이고, 과방전 전류 제어부(44)의 G도 하이 상태이다. 물론, 방전 스위치(52)는 온 상태이다.
한편, 배터리(CELL)가 과방전 전류 상태가 되면 과방전 전류 검출부(13)의 기준 전압 VREF2에 비하여 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)의 합계 전압(단자 VM과 단자 VSS에 의해 검출된 전압)이 작아지기 때문에, 과방전 전류 검출부(13)의 F가 로우 상태가 된다. 이에 따라, 시간 지연 인에이블부(20)의 D도 로우 상태가 되며, 시간 지연부(30)의 M도 로우 상태가 된다(시간 지연부(30) 인에이블). 결국, 과방전 전류 제어부(44)의 G도 로우 상태가 되며, 이에 따라 방전 스위치(52)는 오프되어 배터리(CELL)의 방전 동작이 정지된다. 이때, 상기 과방전 전류 제어부(44)는 상기 시간 지연 인에이블부(20)에 로우 신호를 출력함으로써, 상기 시간 지연 인에이블부(20)의 D는 하이 상태가 되어 시간 지연부(30)는 디스에이블 상태가 된다. 물론, 상기 시간 지연부(30)는 디스에이블 상태가 되어 전류 소모가 없으면서도 래치 기능에 의해 계속 로우 상태를 유지한다.(도 4d의 타이밍 챠트 참조) 즉, 방전 스위치(52) 오프후에 시간 지연부(30)에 의한 전류 소비는 없어지게 된다.
[부하 쇼트 상태]
먼저 정상 상태에서는 쇼트 검출부(15)의 기준 전압 VREF4에 비하여 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)의 합계 전압(단자 VM과 단자 VSS에 의해 검출된 전압)이 작기 때문에, 쇼트 검출부(15)의 N이 하이 상태이다. 이에 따라, 시간 지연 인에이블부(20)의 D도 하이 상태이며, 시간 지연부(30)의 M도 하이 상태이고, 쇼트 제어부(45)의 C도 하이 상태이다. 물론, 방전 스위치(52)는 온 상태이다.
한편, 배터리(CELL)가 쇼트 상태가 되면 쇼트 검출부(15)의 기준 전압 VREF4에 비하여 충전 스위치(51) 및 방전 스위치(52)의 합계 전압(단자 VM과 단자 VSS에 의해 검출된 전압)이 커지기 때문에, 쇼트 검출부(15)의 N이 로우 상태가 된다. 이에 따라, 시간 지연 인에이블부(20)의 D도 로우 상태가 되며, 시간 지연부(30)의 M도 로우 상태가 된다(시간 지연부(30) 인에이블). 결국, 쇼트 제어부(45)의 C도 로우 상태가 되며, 이에 따라 방전 스위치(52)는 오프되어 부하의 쇼트 상태가 정지된다. 즉, 방전 동작이 정지된다. 이때, 상기 쇼트 제어부(45)는 상기 시간 지연 인에이블부(20)에 로우 신호를 출력함으로써, 상기 시간 지연 인에이블부(20)의 D는 하이 상태가 되어 시간 지연부(30)가 디스에이블 상태가 된다. 물론, 상기 시간 지연부(30)는 디스에이블 상태가 되어 전류 소모가 없으면서도 래치 기능에 의해 계속 로우 상태를 유지한다.(도 4e의 타이밍 챠트 참조) 즉, 방전 스위치(52) 오프후에 시간 지연부(30)에 의한 전류 소비는 없어지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 보호 회로는 시간 지연 인에이블부에 의해 배터리의 과충전 전압, 과방전 전압, 과방전 전류, 과충전 전류 또는 부하의 쇼트시에 충전 스위치 또는 방전 스위치를 오프시킴과 동시에 시간 지연부의 작동도 멈추워지게 됨으로써, 시간 지연부에 의한 전류 소비를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 배터리 보호 회로는 배터리 용량 또는 사용 가능 시간을 증가시켜줄뿐만 아니라, 완전 방전 상태를 억제하여 배터리의 수명을 연장시키는 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 보호 회로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 종래의 배터리 보호 회로를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 보호 회로를 도시한 회로도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 배터리 보호 회로에서 시간 지연 인에이블부를 도시한 블록도이고, 도 3b 및 도 3c는 시간 지연 인에이블부의 논리표이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 의한 배터리 보호 회로의 작동을 설명하기 위한 타이밍 챠트이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
CELL; 배터리 10; 검출부
11; 과충전 전압 검출부 12; 과방전 전압 검출부
13; 과방전 전류 검출부 14; 과충전 전류 검출부
15; 쇼트 검출부 20; 시간 지연 인에이블부
30; 시간 지연부 40; 제어부
41; 과충전 전압 제어부 42; 과충전 전류 제어부
43; 과방전 전압 제어부 44; 과방전 전류 제어부
45; 쇼트 제어부 51; 충전 스위치
52; 방전 스위치 61; 충전 스위치 드라이버
62; 방전 스위치 드라이버

Claims (9)

  1. 배터리의 과충전 전압, 과방전 전압, 과방전 전류, 과충전 전류 및 부하의 쇼트 상태를 검출하는 검출부;
    상기 검출부의 출력 신호를 입력받아 소정 신호를 출력하는 시간 지연 인에이블부;
    상기 시간 지연 인에이블부의 출력 신호를 입력받아 소정 신호를 출력하는 시간 지연부;
    상기 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 소정 제어 신호를 출력하는 제어부;
    상기 제어부의 출력 신호에 의해 과충전 전압 또는 과충전 전류를 차단하는 충전 스위치; 및,
    상기 제어부의 출력 신호에 의해 과방전 전압, 과방전 전류 또는 쇼트 상태를 차단하는 방전 스위치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시간 지연부는 래치 기능 등이 포함되어 디스에이블 상태가 되어도 시간 지연부의 출력이 변하지 않도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 검출부는
    배터리의 과충전 전압을 검출하는 과충전 전압 검출부;
    상기 배터리의 과방전 전압을 검출하는 과방전 전압 검출부;
    상기 배터리의 과방전 전류를 검출하는 과방전 전류 검출부;
    상기 배터리의 과충전 전류를 검출하는 과충전 전류 검출부; 및,
    상기 부하의 쇼트 상태를 검출하는 쇼트 검출부로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 과충전 전압 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 충전 스위치 및 시간 지연 인에이블부에 소정 제어 신호를 출력하는 과충전 전압 제어부;
    상기 과충전 전류 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 충전 스위치 및 시간 지연 인에이블부에 소정 제어 신호를 출력하는 과충전 전류 제어부;
    상기 과방전 전압 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 방전 스위치 및 시간 지연 인에이블부에 소정 제어 신호를 출력하는 과방전 전압 제어부;
    상기 과방전 전류 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 방전 스위치 및 시간 지연 인에이블부에 소정 제어 신호를 출력하는 과방전 전류 제어부;
    상기 쇼트 검출부 및 시간 지연부의 신호를 입력받아 방전 스위치 및 시간 지연 인에이블부에 소정 제어 신호를 출력하는 쇼트 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    배터리가 과충전 전압 상태일 경우,
    상기 과충전 전압 검출부는 과충전 전압 제어부 및 시간 지연 인에이블부에 로우 신호를 출력하고,
    상기 시간 지연 인에이블부는 인에이블되어 상기 시간 지연부에 로우 신호를 출력하며,
    상기 시간 지연부는 일정 시간후 과충전 전압 제어부에 로우 신호를 출력하고,
    상기 과충전 전압 제어부는 상기 과충전 전압 검출부 및 시간 지연부의 로우 신호에 의해 충전 스위치에 로우 신호를 출력하여 오프시킴과 동시에, 상기 시간 지연 인에이블부에도 로우 신호를 출력하여 상기 시간 지연 인에이블부가 디스에이블되어 하이 상태가 되도록 함을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
  6. 제 4 항에 있어서,
    배터리가 과충전 전류 상태일 경우,
    상기 과충전 전류 검출부는 과충전 전류 제어부 및 시간 지연 인에이블부에 로우 신호를 출력하고,
    상기 시간 지연 인에이블부는 인에이블되어 상기 시간 지연부에 로우 신호를 출력하며,
    상기 시간 지연부는 일정 시간후 과충전 전류 제어부에 로우 신호를 출력하고,
    상기 과충전 전류 제어부는 상기 과충전 전류 검출부 및 시간 지연부의 로우 신호에 의해 충전 스위치에 로우 신호를 출력하여 오프시킴과 동시에, 상기 시간 지연 인에이블부에도 로우 신호를 출력하여 상기 시간 지연 인에이블부가 디스에이블되어 하이 상태가 되도록 함을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
  7. 제 4 항에 있어서,
    배터리가 과방전 전압 상태일 경우,
    상기 과방전 전압 검출부는 과방전 전압 제어부 및 시간 지연 인에이블부에 로우 신호를 출력하고,
    상기 시간 지연 인에이블부는 인에이블되어 상기 시간 지연부에 로우 신호를 출력하며,
    상기 시간 지연부는 일정 시간후 과방전 전압 제어부에 로우 신호를 출력하고,
    상기 과방전 전압 제어부는 상기 과방전 전압 검출부 및 시간 지연부의 로우 신호에 의해 방전 스위치에 로우 신호를 출력하여 오프시킴과 동시에, 상기 시간 지연 인에이블부에도 로우 신호를 출력하여 상기 시간 지연 인에이블부가 디스에이블되어 하이 상태가 되도록 함을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
  8. 제 4 항에 있어서,
    배터리가 과방전 전류 상태일 경우,
    상기 과방전 전류 검출부는 과방전 전류 제어부 및 시간 지연 인에이블부에 로우 신호를 출력하고,
    상기 시간 지연 인에이블부는 인에이블되어 상기 시간 지연부에 로우 신호를 출력하며,
    상기 시간 지연부는 일정 시간후 과방전 전류 제어부에 로우 신호를 출력하고,
    상기 과방전 전류 제어부는 상기 과방전 전류 검출부 및 시간 지연부의 로우 신호에 의해 방전 스위치에 로우 신호를 출력하여 오프시킴과 동시에, 상기 시간 지연 인에이블부에도 로우 신호를 출력하여 상기 시간 지연 인에이블부가 디스에이블되어 하이 상태가 되도록 함을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
  9. 제 4 항에 있어서,
    부하가 쇼트 상태일 경우,
    상기 쇼트 검출부는 쇼트 제어부 및 시간 지연 인에이블부에 로우 신호를 출력하고,
    상기 시간 지연 인에이블부는 인에이블되어 상기 시간 지연부에 로우 신호를 출력하며,
    상기 시간 지연부는 일정 시간후 쇼트 제어부에 로우 신호를 출력하고,
    상기 쇼트 제어부는 상기 쇼트 검출부 및 시간 지연부의 로우 신호에 의해 방전 스위치에 로우 신호를 출력하여 오프시킴과 동시에, 상기 시간 지연 인에이블부에도 로우 신호를 출력하여 상기 시간 지연 인에이블부가 디스에이블되어 하이 상태가 되도록 함을 특징으로 하는 배터리 보호 회로.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100904160B1 (ko) * 2007-09-05 2009-06-22 주식회사 다산네트웍스 통신시스템의 배터리 보호 장치
KR101127072B1 (ko) * 2010-03-23 2012-03-22 주식회사 로스윈 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로
KR101407868B1 (ko) * 2008-01-25 2014-06-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR101976647B1 (ko) * 2018-01-08 2019-05-09 유기열 승강기 비상전원 장치

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