KR20080060177A - 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치 - Google Patents

배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치 Download PDF

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Abstract

[과제] 배터리 장치에 충전기가 잘못하여 정부 반대로 접속되고, 그 후, 충전기 (301) 가 올바르게 접속된 경우, 배터리 장치가 정상 동작하도록 한다.
[해결 수단] 충전기 (301) 가 잘못하여 정부 반대로 접속되고, 그 후, 충전기 (301) 가 올바르게 접속된 경우, 파워 다운 방지 회로 (110) 에 의해 로직 회로 (305) 는 각 회로를 파워 다운시키는 파워 다운 신호를 각 회로에 출력하지 않기 때문에, 배터리 장치는 파워 다운 상태가 되지 않고 정상 동작하게 된다.
충전기, 파워 다운 방지 회로, 배터리 장치

Description

배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치{BATTERY STATE MONITORING CIRCUIT AND BATTERY DEVICE}
본 발명은, 충전기 또는 부하가 접속되는 배터리 장치의 배터리 상태를 감시하는 배터리 상태 감시 회로, 및, 그 회로를 탑재하는 배터리 장치에 관한 것이다.
종래의 배터리 장치로서, 도 2 에 나타내는 배터리 장치가 알려져 있다. 도 2 는, 종래의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치의 회로 블록이다.
배터리 상태 감시 회로 (202) 는, 과충전 검출 회로 (106), 과방전 검출 회로 (107), 과전류 검출 회로 (108) 및 로직 회로 (305) 로 구성되어 있다.
배터리 상태 감시 회로 (202) 에서는, 소정의 조건이 성립되면, 로직 회로 (305) 는 스위치 회로 (203) 내의 FET (304) 및 FET (303) 를 온 (on) 시키기 위하여 하이 (high) 신호를 출력한다 (이 상태를 통상 상태라고 한다).
또한, 충전기 (301) 가 외부 단자 (+V0)(204) 와 외부 단자 (-V0)(205) 사이에 접속되고, 충전이 개시되어, 배터리 (201) 의 전압이 충전 가능한 상한 전압을 상회하면, 과충전 검출 회로 (106) 가 검출 신호를 출력하고, 로직 회로 (305) 는 스위치 회로 (203) 내의 FET (304) 를 오프 (off) 시키기 위하여 로우 (low) 신호 (충전 금지 신호) 를 출력한다 (이 상태를 과충전 상태라고 한다).
또한, 부하 (302) 가 외부 단자 (204) 와 외부 단자 (205) 사이에 접속되고, 방전이 개시되어, 배터리 (201) 의 전압이 방전 가능한 하한 전압을 하회하면, 과방전 검출 회로 (107) 가 검출 신호를 출력하고, 로직 회로 (305) 는 스위치 회로 (203) 내의 FET (303) 를 오프시키기 위하여 로우 신호 (방전 금지 신호) 를 출력한다 (이 상태를 과방전 상태라고 한다).
과방전 상태에서는 스위치 회로 (203) 가 오프되어 방전 전류가 정지하고 있기 때문에, 외부 단자 (205) 는, 배터리 (201) 로부터의 전원 공급이 끊겨, 부하 (302) 에 풀업된다. 배터리 상태 감시 회로 (202) 는, 외부 단자 (205) 가 풀업된 것을 검출하고, 각 회로를 파워 다운시키는 파워 다운 신호를 각 회로에 출력하여, 자체적인 소비 전류를 작게 억제한다 (이 상태를 파워 다운 상태라고 한다).
또한, 부하 (302) 가 외부 단자 (204) 와 외부 단자 (205) 사이에 접속되고, 방전이 개시되어, 스위치 회로 (203) 에 흐르는 방전 전류가 증가하여, 외부 단자 (205) 의 전압이 소정 전압 이상이 되면, 과전류 검출 회로 (108) 가 검출 신호를 출력하고, 로직 회로 (305) 는 스위치 회로 (203) 내의 FET (303) 를 오프시키기 위하여 방전 금지 신호를 출력한다 (이 상태를 과전류 상태라고 한다).
[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 2005-229774호
그러나, 종래의 배터리 상태 감시 회로 (202) 및 배터리 장치에서는, 배터리 상태 감시 회로 (202) 가 N 형 기판으로 구성되었을 경우, 배터리 (201) 의 정극 전압을 감시하는 전압 검출 단자의 전압은 통상, 기판 전압이 되고, 배터리 (201) 의 부극 전압을 감시하는 전압 검출 단자 및 배터리 (201) 의 전류를 감시하는 전류 검출 단자의 전압은 P-WELL 의 전압이 된다. 여기서, 충전기 (301) 가 잘못하여 정부(正負) 반대로 접속되면, 전류 검출 단자의 전압이 배터리 (201) 의 정극 전압을 감시하는 전압 검출 단자의 전압보다 높아지기 때문에, 반도체 집적 회로내의 PN 접합이 순방향이 되고, 기생 트랜지스터가 온되어 전류가 흐르는 경우가 있다. 그러면, 회로 동작이 불안정해져, 로직 회로 (305) 내의 래치 회로가 잘못 세트되어, 파워 다운 상태가 발생하는 경우가 있다. 그 후, 충전기 (301) 가 올바르게 접속되어도, 파워 다운 상태가 발생한 상태가 되어 버려, 배터리 장치가 정상 동작할 수 없게 되는 경우가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어져, 충전기가 잘못하여 정부 반대로 접속되고, 그 후, 충전기가 올바르게 접속된 경우, 정상 동작할 수 있는 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 제공한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 충전기 또는 부하가 접속되는 배터리 장치의 배터리 상태를 감시하는 배터리 상태 감시 회로에 있어서, 상기 배터 리의 과충전 상태를 검출하고, 검출한 취지를 나타내는 검출 신호를 로직 회로에 출력하는 과충전 검출 회로와, 상기 배터리의 과방전 상태를 검출하고, 검출한 취지를 나타내는 검출 신호를 상기 로직 회로에 출력하는 과방전 검출 회로와, 상기 배터리의 과전류 상태를 검출하고, 검출한 취지를 나타내는 검출 신호를 상기 로직 회로에 출력하는 과전류 검출 회로와, 상기 과충전 검출 회로로부터의 상기 검출 신호에 기초하여 상기 충전기로부터 상기 배터리로의 충전 경로를 차단하도록 동작하고, 상기 과방전 검출 회로로부터의 상기 검출 신호에 기초하여 상기 배터리로부터 상기 부하로의 방전 경로를 차단하도록 동작하고, 상기 과전류 검출 회로로부터의 상기 검출 신호에 기초하여 상기 배터리와 상기 충전기 또는 상기 부하와의 전류 경로를 차단하도록 동작하고, 상기 과방전 상태에서는 각 회로를 파워 다운시키는 파워 다운 신호를 상기 각 회로에 출력하는 상기 로직 회로와, 상기 전류 경로에 형성된 전류 검출 단자의 전압이 소정 전압 미만이 되면, 상기 각 회로의 파워 다운을 방지하는 파워 다운 방지 신호를 상기 로직 회로에 출력하는 파워 다운 방지 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 감시 회로를 제공한다.
또한, 본 발명은, 충전기 또는 부하가 접속되는 배터리 장치에 있어서, 전술한 배터리 상태 감시 회로와, 상기 배터리와, 상기 전류 경로에 형성되어, 온 오프 제어됨으로써 상기 전류 경로를 차단할 수 있는 스위치 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배터리 장치를 제공한다.
본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치에 의하면, 충전기가 잘못 하여 정부 반대로 접속되고, 그 후, 충전기가 올바르게 접속된 경우, 파워 다운 방지 회로에 의해 로직 회로는 각 회로를 파워 다운시키는 파워 다운 신호를 각 회로에 출력하지 않기 때문에, 배터리 장치는 파워 다운 상태가 되지 않고 정상 동작하게 된다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 은, 배터리 장치의 회로 블록이다.
배터리 상태 감시 회로 (102) 는 과충전 검출 회로 (106), 과방전 검출 회로 (107), 과전류 검출 회로 (108), 제 2 파워 다운 방지 회로 (109), 제 1 파워 다운 방지 회로 (110) 및 로직 회로 (305) 로 구성되어 있다.
배터리 상태 감시 회로 (102) 는 배터리 (201) 의 정극 전압 및 부극 전압을 감시하는 전압 검출 단자가 충전 및 방전 가능한 배터리 (201) 에 접속되고, 배터리 (201) 를 전원으로 하여 동작하고 있다.
배터리 상태 감시 회로 (102) 에서는, 배터리 (201) 의 전압이 충전 가능한 상한 전압 미만이고 방전 가능한 하한 전압 이상이며, 배터리 (201) 의 충전 전류 및 방전 전류를 조정하는 전류 조정 수단인 스위치 회로 (203) 에 흐르는 전류가 소정 전류 미만인 경우, 로직 회로 (305) 는 스위치 회로 (203) 내의 FET (304) 와 FET (303) 를 온시키기 위하여 하이 신호를 출력한다 (이 상태를 통상 상태라고 한다).
또한, 배터리 (201) 를 충전하는 충전기 (301) 가 외부 단자 (+V0)(204) 와 외부 단자 (-V0)(205) 사이에 접속되고, 충전이 개시되어, 배터리 (201) 의 전압이 충전 가능한 상한 전압을 상회하면, 검출한 취지를 나타내는 검출 신호를 과충전 검출 회로 (106) 가 로직 회로 (305) 에 출력한다. 로직 회로 (305) 는, 과충전 검출 회로 (106) 로부터의 검출 신호에 기초하여 충전기 (301) 로부터 배터리 (201) 로의 충전 경로를 차단하도록 동작하고, 스위치 회로 (203) 내의 FET (304) 를 오프시키기 위하여 로우 신호 (충전 금지 신호) 를 출력한다 (이 상태를 과충전 상태라고 한다).
또한, 배터리 (201) 에 의해 구동되는 부하 (302) 가 외부 단자 (204) 와 외부 단자 (205) 사이에 접속되고, 방전이 개시되어, 배터리 (201) 의 전압이 방전 가능한 하한 전압을 하회하면, 배터리 (201) 의 정극 전압을 감시하는 전압 검출 단자의 전압이 소정 전압 미만이 되어, 검출한 취지를 나타내는 검출 신호를 과방전 검출 회로 (107) 가 로직 회로 (305) 에 출력한다. 로직 회로 (305) 는 과방전 검출 회로 (107) 로부터의 검출 신호에 기초하여 배터리 (201) 로부터 부하 (302) 로의 방전 경로를 차단하도록 동작하고, 스위치 회로 (203) 내의 FET (303) 를 오프시키기 위하여 로우 신호 (방전 금지 신호) 를 출력한다 (이 상태를 과방전 상태라고 한다).
과방전 상태에서는 스위치 회로 (203) 가 오프되어 방전 전류가 정지되어 있기 때문에, 외부 단자 (205) 는 배터리 (201) 로부터의 전원 공급이 끊겨, 부하 (302) 에 풀업된다. 외부 단자 (205) 의 전압은 외부 단자 (204) 의 전압이 된다. 배터리 상태 감시 회로 (102) 는, 과방전을 나타내는 검출 신호를 출력함 과 함께, 방전 전류 또는 충전 전류에 의해 발생하는 전압을 감시하는 전류 검출 단자인 외부 단자 (205) 가 풀업되어 이 단자의 전압이 소정의 파워 다운 전압보다 높아진 것을 검출하고, 로직 회로 (305) 에 의해 각 회로를 파워 다운시키는 파워 다운 신호를 각 회로에 출력하여, 자체적인 소비 전류를 작게 억제한다 (이 상태를 파워 다운 상태라고 한다). 외부 단자 (204) 와 외부 단자 (205) 사이에 충전기 (301) 가 접속되고, 충전이 시작되어, 외부 단자 (205) 의 전압이 파워 다운 전압보다 낮아지면, 파워 다운 상태는 해제된다.
또한, 부하 (302) 가 외부 단자 (204) 와 외부 단자 (205) 사이에 접속되고, 방전이 개시되어, 소정의 온 저항을 가진 스위치 회로 (203) 에 흐르는 전류가 증가하여, 외부 단자 (205) 의 전압이 소정 전압 이상이 되면 (스위치 회로 (203) 에 흐르는 전류가 소정 전류 이상이 되면), 검출한 취지를 나타내는 검출 신호를 과전류 검출 회로 (108) 가 로직 회로 (305) 에 출력한다. 로직 회로 (305) 는 과전류 검출 회로 (108) 로부터의 검출 신호에 기초하여 배터리 (201) 와 충전기 (301) 또는 부하 (302) 와의 전류 경로를 차단하도록 동작하고, 스위치 회로 (203) 내의 FET (303) 를 오프시키기 위하여 방전 금지 신호를 출력한다 (이 상태를 과전류 상태라고 한다).
제 2 파워 다운 방지 회로 (109) 는 배터리 상태 감시 회로 (102) 의 전원 전압을 감시한다. 제 2 파워 다운 방지 회로 (109) 는 전원 투입시의 과도적인 전압 상승을 검출하면, 소정 시간만큼 검출 신호를 출력한다. 이 검출 신호에 기초하여, 로직 회로 (305) 는 방전을 허가하고, 방전 금지 신호를 소정 시간만큼 출력할 수 없도록 하고 있다.
제 1 파워 다운 방지 회로 (110) 는 외부 단자 (205) 를 감시한다.
여기서, 충전기 (301) 가 잘못하여 정부 반대로 접속되고, 그 후, 그 충전기 (301) 가 올바르게 접속되었다고 가정한다. 전류 경로에 형성된 전류 검출 단자의 전압이 소정 전압 (배터리 (201) 의 정극 전압에, 예를 들어 0.6V 를 가산한 전압) 미만이 되면, 제 1 파워 다운 방지 회로 (110) 는 각 회로의 파워 다운을 방지하는 파워 다운 방지 신호를 로직 회로 (305) 에 소정 시간 출력한다. 이 때, 로직 회로 (305) 는 파워 다운 신호를 각 회로에 소정 시간 출력하지 않도록 구성되어 있으므로, 배터리 장치는 소정 시간 파워 다운 상태가 되지 않게 된다.
이와 같이 하면, 충전기 (301) 가 잘못하여 정부 반대로 접속되고, 그 후, 충전기 (301) 가 올바르게 접속된 경우, 제 1 파워 다운 방지 회로 (110) 에 의해 로직 회로 (305) 는 파워 다운 신호를 각 회로에 소정 시간 출력하지 않기 때문에, 배터리 장치는 파워 다운 상태가 되지 않고 정상 동작하게 된다.
또한, 로직 회로 (305) 는 스위치 회로 (203) 에 신호를 출력하는 경우, 지연 시간을 형성하여, 일시적인 노이즈에 의한 오동작을 방지할 수 있다. 또한, 과충전 검출 회로 (106) 와 과방전 검출 회로 (107) 와 과전류 검출 회로 (108) 는 검출 신호를 검출의 검출 전압과 검출 신호를 해제할 때의 해제 전압 사이에 필요에 따른 히스테리시스 전압을 각각 형성하여, 오동작을 방지할 수 있다.
도 1 은 배터리 장치의 회로 블록.
도 2 는 종래의 배터리 장치의 회로 블록.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
102, 202 배터리 상태 감시 회로
106 과충전 검출 회로
107 과방전 검출 회로
108 과전류 검출 회로
109 제 2 파워 다운 방지 회로
110 제 1 파워 다운 방지 회로
201 배터리
203 스위치 회로
204 외부 단자 (+V0)
205 외부 단자 (-V0)
301 충전기
302 부하
303, 304 FET
305 로직 회로

Claims (4)

  1. 배터리의 양단의 전압을 감시하여, 과충전 상태를 검출하는 과충전 검출 회로와,
    상기 배터리의 양단의 전압을 감시하여, 과방전 상태를 검출하는 과방전 검출 회로와,
    외부 단자와 스위치 회로 사이의 전압이 입력되는 과전류 검출 단자의 전압을 감시하여, 과전류 상태를 검출하는 과전류 검출 회로와,
    상기 과충전 검출 회로, 또는 상기 과방전 검출 회로, 또는 상기 과전류 검출 회로로부터의 검출 신호에 기초하여 상기 배터리의 충방전을 제어하고, 또한 과방전 상태에서는 각 검출 회로를 파워 다운시키는 파워 다운 신호를 상기 검출 회로에 출력하는 로직 회로와,
    상기 과전류 검출 단자의 전압이 소정 전압 미만이 되면, 상기 검출 회로의 파워 다운을 방지하는 파워 다운 방지 신호를 상기 로직 회로에 출력하는 파워 다운 방지 회로를 구비하는, 배터리 상태 감시 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 상태 감시 회로는, 추가로 제 2 파워 다운 방지 회로를 구비하고,
    상기 제 2 파워 다운 방지 회로는, 상기 배터리의 전압을 감시하여, 전원 투 입시의 과도적인 전압 상승을 검출하면, 소정 시간만큼 검출 신호를 출력하면, 상기 검출 회로의 파워 다운을 방지하는 파워 다운 방지 신호를 상기 로직 회로에 출력하는, 배터리 상태 감시 회로.
  3. 충전기 또는 부하가 접속되는 외부 단자에 직렬로 접속된 배터리 및 스위치 회로와,
    상기 배터리의 전압을 감시하고, 상기 스위치 회로를 제어하여, 상기 배터리의 충방전을 제어하는 제 1 항에 기재된 배터리 상태 감시 회로를 구비하는, 배터리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배터리 상태 감시 회로는, 추가로 제 2 파워 다운 방지 회로를 구비하고,
    상기 제 2 파워 다운 방지 회로는, 상기 배터리의 전압을 감시하여, 전원 투입시의 과도적인 전압 상승을 검출하면, 소정 시간만큼 검출 신호를 출력하면, 상기 검출 회로의 파워 다운을 방지하는 파워 다운 방지 신호를 상기 로직 회로에 출력하는, 배터리 장치.
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