KR20110043473A - 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치 - Google Patents

배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치 Download PDF

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Abstract

단자수가 적은 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 제공하는 것으로서, 과충전 검출 회로(12)의 출력을 충전 제어 단자(18)에 대해서 오픈 드레인 출력으로 하고, 전압 검출 회로(11)의 입력 단자를 충전 제어 단자(18)와 접속하여, 충전기 검출 소자와 충전 제어 단자를 공통으로 했다.

Description

배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치{BATTERY STATE MONITORING CIRCUIT AND BATTERY DEVICE}
본 발명은, 배터리 상태를 감시하는 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치에 관한 것이다.
종래의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치에 대해서 설명한다. 도 5는, 종래의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 나타내는 도면이다.
배터리(21)는, 배터리 상태 감시 회로(1)의 전원 단자(16)와 접지 단자(17)에 접속된다. 충전기(31)는, 외부 전원 단자(26)와 외부 접지 단자(27)에 접속된다. 부하(32)는, 외부 전원 단자(26)와 외부 접지 단자(27)에 접속된다. 충전 제어 트랜지스터(22)와 방전 제어 트랜지스터(25)는, 외부 접지 단자(27)와 배터리(21)의 사이에 접속된다. 충전기 검출 단자(20)는, 외부 접지 단자(27)와 저항(2)을 통하여 접속된다.
배터리 상태 감시 회로(1)는, 배터리(21)의 전압을 모니터하고 있다. 배터리(21)의 전압이 과충전 전압보다도 높으면, 과충전 검출 회로(12)는 충전 제어 트랜지스터(22)가 오프하는 신호를 충전 제어 단자(18)에 출력한다. 배터리(21)의 전압이 과방전 전압보다도 낮으면, 과방전 검출 회로(14)는 방전 제어 트랜지스터(25)가 오프하는 신호를 방전 제어 단자(19)에 출력한다.
외부 전원 단자(26)와 외부 접지 단자(27)에 충전기(31)가 접속되면, 충전기 검출 단자(20)의 전압은, 충전기(31)의 음극 단자 전압이 되고, 전압 검출 회로(11)는 충전기의 접속을 검출한다. 외부 전원 단자(26)와 외부 접지 단자(27)에 충전기(31)가 접속되어 있지 않을 때, 충전기 검출 단자(20)의 전압은, 부하(32)와 저항(2)에 의해 배터리(21)의 양극 단자 전압(VDD)에 풀업(pull-up)된다. 이에 따라, 전압 검출 회로(11)는 충전기(31)가 접속되지 않은 것을 검출한다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
배터리 상태 감시 회로(1)는, 이와 같이 충전기(31)의 접속을 검출하여, 다양한 상태의 제어를 행하고 있다.
일본국 특허공개 2001－169463호 공보
그러나, 종래의 배터리 상태 감시 회로(1)에서는, 충전기(31)의 접속을 검출하기 위해서, 충전기 검출 단자(20)를 필요로 한다. 도 5의 배터리 장치에서는, 배터리(21)가 1개인 경우를 나타내고 있다. 그러나, 배터리(21)가 복수개 직렬로 되어 있는 경우에는, 배터리와 접속하는 단자가, 배터리의 수에 대응하여 많아져 버린다. 배터리 상태 감시 회로(1)는, 패키지에 밀봉되므로, 패키지의 단자수보다도 1개라도 단자가 많아져 버리면, 그 패키지에는 밀봉할 수 없게 된다. 즉, 단자는 1개라도 적은 쪽이 바람직하다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어지고, 단자수가 적은 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 제공한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 과충전 검출 회로(12)의 출력을 충전 제어 단자(18)에 대해서 오픈 드레인 출력으로 하고, 전압 검출 회로(11)의 입력 단자를 충전 제어 단자(18)와 접속하고, 충전기 검출 단자와 충전 제어 단자를 겸용한 배터리 상태 감시 회로로 하고, 충전 제어 단자에 전압을 확정하기 위한 저항을 설치한 배터리 장치로 했다.
본 발명의 배터리 상태 감시 회로에 의하면, 과충전 검출 회로(12)의 출력을 충전 제어 단자(18)에 대해서 오픈 드레인 출력으로 하고, 전압 검출 회로(11)의 입력 단자를 충전 제어 단자(18)와 접속하고, 충전기 검출 단자와 충전 제어 단자를 공통으로 했으므로, 단자수를 적게 하는 것이 가능해졌다.
도 1은 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 배터리 상태 감시 회로의 전압 검출 회로의 일예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 배터리 상태 감시 회로의 전압 검출 회로의 일예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 배터리 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 종래의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 나타내는 블록도이다.
배터리 장치는, 배터리(21)와, 배터리 상태 감시 회로(10)와, 충전 제어 트랜지스터(22)와, 저항(23)과, 방전 제어 트랜지스터(25)와, 외부 전원 단자(26)와, 외부 접지 단자(27)를 구비한다.
배터리 상태 감시 회로(10)는, 전압 검출 회로(11)와, 과충전 검출 회로(12)와, 출력 트랜지스터(13)와, 과방전 검출 회로(14)와, 전원 단자(16)와, 접지 단자(17)와, 충전 제어 단자(18)와, 방전 제어 단자(19)를 구비한다.
배터리(21)는, 양극 단자를 전원 단자(16) 및 외부 전원 단자(26)와 접속하고, 음극 단자를 접지 단자(17) 및 방전 제어 트랜지스터(25)와 충전 제어 트랜지스터(22)를 통하여 외부 접지 단자(27)와 접속한다. 충전 제어 트랜지스터(22)는, 게이트를 충전 제어 단자(18)에 접속하고, 소스 및 백 게이트는 외부 접지 단자(27)에 접속한다. 저항(23)은, 충전 제어 단자(18)와 외부 접지 단자(27)의 사이에 접속된다. 방전 제어 트랜지스터(25)는, 게이트를 방전 제어 단자(19)에 접속하고, 소스 및 백 게이트는 배터리(21)의 음극 단자에 접속한다.
과충전 검출 회로(12) 및 과방전 검출 회로(14)는, 전원 단자(16)와 접지 단자(17)의 사이에 설치된다. 과충전 검출 회로(12)의 출력 단자는, 출력 트랜지스터(13)의 게이트에 접속한다. 출력 트랜지스터(13)는, 소스를 전원 단자(16)에 접속하고, 드레인을 충전 제어 단자(18)에 접속한다. 즉, 과충전 검출 회로(12)는, 충전 제어 단자(18)에 대해서 오픈 드레인 출력으로 되어 있다. 전압 검출 회로(11)는, 입력 단자를 충전 제어 단자(18)에 접속하고, 출력 단자를 과충전 검출 회로(12)에 접속한다. 과방전 검출 회로(14)의 출력 단자는, 방전 제어 단자(19)에 접속한다.
외부 전원 단자(26)와 외부 접지 단자(27)에는, 부하(32) 및 충전기(31)가 접속된다.
도 2는, 본 발명의 배터리 상태 감시 회로의 전압 검출 회로(11)의 일예를 나타내는 회로도이다. 전압 검출 회로(11)는, 예를 들면 히스테리시스 콤퍼레이터(11a)로 구성된다. 히스테리시스 콤퍼레이터(11a)는, 비반전 입력 단자를 접지 단자(17)에 접속하고, 반전 입력 단자를 전압 검출 회로(11)의 입력 단자에 접속하고, 출력 단자를 전압 검출 회로(11)의 출력 단자에 접속한다. 또한, 전압 검출 회로(11)는 도 3에 나타내는 바와같이 회로 구성이어도 된다. 도 3의 전압 검출 회로(11)에서는, 분압 회로(11b)의 출력 단자가 히스테리시스 콤퍼레이터(11a)의 비반전 입력 단자에 접속된다. 히스테리시스 콤퍼레이터(11a)는, 전압(V1)과 분압 회로(11b)의 분압 전압을 비교한다.
다음에, 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치의 동작에 대해서 설명한다.
배터리(21)의 전압이 과충전 전압보다도 낮은 통상 상태에서는, 과충전 검출 회로(12)는 배터리(21)의 전압이 과충전 전압보다도 낮은 것을 검출하고, 출력 단자에 로우 레벨의 출력 전압(V3)을 출력한다. 출력 트랜지스터(13)는, 게이트가 로우 레벨이 되므로 온하고, 충전 제어 단자(18)는 하이레벨이 된다. 따라서, 통상 상태에서는 충전 제어 트랜지스터(22)는 온되어 있다. 여기서, 충전기(31)가 배터리 장치에 접속되면, 배터리(21)는 충전기(31)에 의해 충전된다.
배터리(21)가 충전기(31)에 의해 충전되면, 배터리(21)는 전압이 과충전 전압보다도 높은 과충전 상태로 된다. 과충전 검출 회로(12)는, 배터리(21)의 전압이 과충전 전압보다도 높은 것을 검출하고, 출력 단자에 하이레벨의 출력 전압(V3)을 출력한다. 출력 트랜지스터(13)는, 게이트가 하이레벨이 되므로 오프한다. 충전 제어 단자(18)는, 저항(23)에 의해 충전기(31)의 음극 단자 전압, 즉 로우 레벨에 풀 다운된다. 따라서, 충전 제어 트랜지스터(22)가 오프하고, 배터리(21)는 충전기(31)에 의한 충전이 정지된다.
통상, 충전기(31)의 전압은 배터리(21)의 전압보다도 높기 때문에, 충전 제어 단자(18)의 전압(V1)은 접지 전압(VSS)보다도 낮아진다. 따라서, 히스테리시스 콤퍼레이터(11a)는, 반전 입력 단자의 전압이 비반전 입력 단자의 전압보다도 낮아지고, 출력 단자의 전압(V2)은 하이레벨이 된다. 즉, 전압 검출 회로(11)는, 충전기(31)의 접속을 검출하여 전압(V2)을 하이레벨로 한다.
과충전 검출 회로(12)는, 전압 검출 회로(11)로부터 하이레벨의 전압(V2)을 입력하면, 전압(V3)의 하이레벨을 유지한다. 따라서, 충전 제어 트랜지스터(22)는 오프 상태를 유지한다. 따라서, 배터리(21)의 전압이 과충전 해제 전압을 밑돌아도, 충전기(31)가 접속되어 있으면, 과충전 검출 회로(12)가 전압(V3)의 하이레벨을 유지하고 있으므로, 충전 제어 트랜지스터(22)는 오프 상태를 계속하여, 충전이 금지된다.
여기서, 충전기(31)가 배터리 장치로부터 떼어지면, 외부 접지 단자(27)는 부하(32)와 저항(23)에 의해 배터리(21)의 양극 단자 전압(VDD)에 풀 업된다. 따라서, 히스테리시스 콤퍼레이터(11a)는, 반전 입력 단자의 전압이 비반전 입력 단자의 전압보다도 높아지고, 출력 단자의 전압(V2)은 로우 레벨이 된다. 즉, 전압 검출 회로(11)는, 충전기(31)가 떼어진 것을 검출하여 전압(V2)을 로우 레벨로 한다. 이 때, 배터리(21)의 전압이 과충전 해제 전압을 밑돌면, 과충전 검출 회로(12)는 로우 레벨의 전압(V3)을 출력하므로, 충전 제어 트랜지스터(22)는 온 상태로 된다.
이상 설명한 것처럼, 배터리 상태 감시 회로(10)는, 과충전 검출 회로(12)의 출력을 충전 제어 단자(18)에 대해서 오픈 드레인 출력으로 하고, 전압 검출 회로(11)의 입력 단자를 충전 제어 단자(18)와 접속하고, 충전기 검출 단자와 충전 제어 단자를 공통으로 했으므로, 단자수를 줄이는 것이 가능해졌다.
도 4에, 본 발명의 배터리 장치의 다른 예를 나타낸다. 도 4의 배터리 장치는, 외부 부하 접지 단자(28)를 구비한 구성으로 되어 있다. 외부 부하 접지 단자(28)는, 방전 제어 트랜지스터(25)와 충전 제어 트랜지스터(22)의 사이에 접속한다. 배터리 장치는, 충전 제어 트랜지스터(22)가 오프하고 있을 때에, 배터리(21)로부터 부하(32)에 방전하는 경로로의 영향을 배제하기 위해서, 이러한 회로 구성을 하고 있다.
이러한 구성의 배터리 장치의 경우는, 외부 전원 단자(26)와 외부 접지 단자(27)의 사이에 부하(32)가 접속되어 있지 않으므로, 외부 접지 단자(27)에 충전기(31)가 떼어진 것을 검출하기 위한 전압이 주어지지 않는다. 따라서, 도 4에 나타내는 바와같이, 저항(24)을 외부 전원 단자(26)와 외부 접지 단자(27)의 사이에 설치한다. 저항(24)은, 외부 접지 단자(27)를 배터리(21)의 양극 단자 전압(VDD)에 풀업한다. 또한, 저항(24)은, 배터리 상태 감시 회로(10)의 내부의 전원 단자(16)와 충전 제어 단자(18)의 사이에 설치해도, 동일한 효과가 얻어진다. 이 경우는, 배터리 장치의 부품 점수가 적어진다는 효과가 있다.
외부 부하 접지 단자(28)를 구비한 배터리 장치라도, 상술한 것처럼 구성함으로써, 충전기 검출 단자와 충전 제어 단자를 공통으로 하는 것이 가능해져, 단자수를 줄일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 충전 제어 트랜지스터(22)가 외부 접지 단자(27)와 배터리(21)의 음극 단자의 사이에 있는 배터리 장치를 예로 설명했는데, 충전 제어 트랜지스터(22)가 외부 전원 단자(26)와 배터리(21)의 양극 단자의 사이에 있어도 동일하다. 이 경우는, 충전 제어 트랜지스터(22)는 PMOS 트랜지스터이며, 출력 트랜지스터(13)는 NMOS 트랜지스터이다.
10 : 배터리 상태 감시 회로 11 :전압 검출 회로
12 :과충전 검출 회로 13 :출력 트랜지스터
14 :과방전 검출 회로 16 :전원 단자
17 :접지 단자 18 :충전 제어 단자
18 :방전 제어 단자 21 :배터리
22 :충전 제어 트랜지스터 25 :방전 제어 트랜지스터
26 :외부 전원 단자 27 :외부 접지 단자
28 :외부 부하 접지 단자 31 :충전기
32 :부하

Claims (5)

  1. 배터리의 전압을 모니터하고, 상기 배터리의 과충전 상태를 검출하는 과충전 검출 회로와,
    상기 과충전 검출 회로의 출력 신호로 제어되고, 상기 출력 신호가 과충전 상태 검출 신호일 때에 오프하고, 상기 출력 신호가 통상 상태 검출 신호일 때에 온하는 출력 트랜지스터와,
    충전 제어 트랜지스터가 접속되고, 상기 출력 트랜지스터의 신호가 상기 충전 제어 트랜지스터에 출력되는 충전 제어 단자와,
    상기 충전 제어 단자의 전압을 모니터하고, 충전기의 접속을 검출하는 전압 검출 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 감시 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력 트랜지스터는 오픈 드레인 출력인, 배터리 상태 감시 회로.
  3. 충방전이 가능한 배터리와,
    상기 배터리의 전압을 모니터하는 청구항 1에 기재된 배터리 상태 감시 회로와,
    부하 및 충전기가 접속되는 제1 외부 단자 및 제2 외부 단자와,
    게이트가 상기 충전 제어 단자에 접속되고, 소스 및 드레인이 상기 배터리의 충방전 경로에 접속된 충전 제어 트랜지스터와,
    상기 충전 제어 트랜지스터의 게이트와 소스의 사이에 설치된 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
  4. 충방전이 가능한 배터리와,
    상기 배터리의 전압을 모니터하는 청구항 1에 기재된 배터리 상태 감시 회로와,
    부하 및 충전기의 한쪽의 단자가 접속되는 제1 외부 단자와,
    상기 충전기의 다른쪽의 단자가 접속되는 제2 외부 단자와,
    게이트가 상기 충전 제어 단자에 접속되고, 소스 및 드레인이 상기 배터리의 충방전 경로에 접속된 충전 제어 트랜지스터와,
    상기 충전 제어 트랜지스터의 게이트와 소스의 사이에 설치된 제1의 저항과,
    상기 충전 제어 트랜지스터의 드레인과, 상기 부하의 다른쪽의 단자가 접속되는 제3 외부 단자와,
    상기 제1 외부 단자와 상기 제2 외부 단자의 사이에 설치된 제2의 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2의 저항은, 상기 배터리 상태 감시 회로의 상기 충전 제어 단자와 상기 배터리의 제1 단자의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
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