KR20120137242A - 충방전 제어 회로 및 배터리 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 입력 단자로부터 충전 금지 신호가 입력돼 충전 제어 트랜지스터가 오프된 후에도, 외부 단자(EB＋, EB－) 사이에 부하가 접속되면 방전 전류를 흘려 버린다. 또, 충방전 제어 회로(22)가 전력을 소비한다는 문제점이 있었다.
(해결 수단) 2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로로서, 충방전 제어 회로에 흐르는 전류를 제어하는 스위치 회로와, 스위치 회로의 동작을 제어하는 제어 회로와, 외부로부터 충방전 제어 회로의 동작을 제어하는 신호가 입력되는 입력 단자를 구비하는 구성으로 한다. 이렇게 하여, 외부로부터 입력 단자에 신호가 입력되면 방전 전류를 차단해, 충방전 제어 회로의 소비 전류를 저감시킬 수 있다.

Description

충방전 제어 회로 및 배터리 장치{CHARGE AND DISCHARGE CONTROL CIRCUIT AND BATTERY DEVICE}
본 발명은, 2차 전지의 전압이나 이상을 검지하는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치에 관한 것이며, 특히, 외부 단자로부터의 신호 입력시에 충방전 제어 회로를 파워다운 시키는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치에 관한 것이다.
도 3에, 종래의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치의 회로도를 나타냈다. 종래의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치는, 2차 전지(1?4)(예를 들면 리튬 이온 2차 전지의 셀)와, FET 등으로 구성된 충전 제어 트랜지스터(14) 및 방전 제어 트랜지스터(16)와, 충방전 제어 회로(22)와, 마이크로 컴퓨터(21)와, 외부 단자(EB＋ 및 EB－)를 구비하고 있다.
2차 전지(1?4)는, 2차 전지(1)의 양극이 방전 제어 트랜지스터(16)에 접속되고, 2차 전지(4)의 음극이 외부 단자(EB－)에 접속되어 있다. 방전 제어 트랜지스터(16)와 충전 제어 트랜지스터(14)는 직렬로 접속되어 있으며, 충전 제어 트랜지스터(14)는 외부 단자(EB＋)에 접속되어 있다.
충전 제어 트랜지스터(14)는, 충전기(20)로부터 2차 전지(1?4)로의 충전을 제어하기 위한 스위치 소자이다. 방전 제어 트랜지스터(16)는, 2차 전지(1?4)로부터 부하(19)로의 방전을 제어하기 위한 스위치 소자이다. 충방전 제어 회로(22)는, 2차 전지(1?4)로의 충전을 금지할 때 충전 제어 트랜지스터(14)를 OFF하고, 2차 전지(1?4)로부터의 방전을 금지할 때 방전 제어 트랜지스터(16)를 OFF한다.
여기서, 충방전 제어 회로(22)는, CTL 단자(13)에 충전 금지 신호가 입력되면, 충전 제어 트랜지스터(14)를 OFF하고, 방전 제어 트랜지스터(16)를 온한다. 그리고, CTL 단자(13)에 충전 금지 신호가 입력되어 있어도, VMP 단자(12)가 과전류 검출 전압이 된 경우, CTL 단자(13)의 충전 금지 신호를 캔슬한다.
이상에 의해, 외부 단자(EB＋, EB－) 사이에 부하(19)가 접속되어 있는 경우에, CTL 단자(13)로부터 충전 금지 신호가 입력되어도, 충전 제어 트랜지스터(14)와 방전 제어 트랜지스터(16) 양쪽이 OFF로는 되지 않으므로, 부하(19)에 전압을 공급할 수 없는 록 모드를 방지할 수 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1：일본국 특허 공개 2002－320324호 공보(도 1)
그러나 종래 기술에서는, 배터리 장치의 출하시에 2차 전지의 전력 소비를 막기 위해서 CTL 단자(13)로부터 충전 금지 신호를 입력하면, 외부 단자(EB＋)와 외부 단자(EB－) 사이에 부하가 접속되었을 때, 기생 다이오드(15)를 통해 방전 전류를 흘려, 2차 전지의 전력을 소비해 버린다는 문제점이 있었다. 또, 충방전 제어 회로(22)도 전력을 소비한다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 이상과 같은 과제를 해결하기 위해서 고안된 것이며, 배터리 장치의 출하시에, 2차 전지의 전력 소비를 막고, 충방전 제어 회로의 소비 전류를 저감시키는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치를 제공한다.
종래 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 충방전 제어 회로는 이하와 같은 구성으로 했다.
2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로로서, 충방전 제어 회로에 흐르는 전류를 제어하는 스위치 회로와, 스위치 회로의 동작을 제어하는 제어 회로와, 외부로부터 충방전 제어 회로의 동작을 제어하는 신호가 입력되는 입력 단자를 구비하는 구성으로 한다.
본 발명의 충방전 제어 회로에 의하면, 입력 단자로부터 신호가 입력된 후, 방전 제어 트랜지스터를 OFF시켜 외부 부하로의 방전 전류를 차단하고, 충방전 제어 회로를 파워다운 시켜 소비 전류를 저감시키므로, 배터리 장치의 출하시에 2차 전지의 전력 소비를 막을 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 제1의 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치의 회로도이다.
도 2는 제2의 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치의 회로도이다.
도 3은 종래의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치의 회로도이다.
도 1은, 제1의 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치의 회로도이다. 제1의 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치는, 2차 전지(101)와, 저항(102 및 104)과, 용량(103)과, 충전기(106) 및 부하(105)가 접속되는 외부 단자(157 및 158)와, Nch 방전 FET(107)와, Nch 충전 FET(108)와, 충방전 제어 회로(121)를 구비하고 있다. 충방전 제어 회로(121)는, 충방전 감시 회로(111)와, 제어 회로(113)와, 외부 신호 검출 회로(115)와, 스위치 회로(112 및 114)와, 단자(151, 152, 153, 154, 156, 159)를 구비하고 있다.
2차 전지(101)는, 양극이 저항(102)의 한쪽의 단자 및 외부 단자(157)에 접속되고, 음극이 용량(103)의 한쪽의 단자와 충방전 제어 회로(121)의 단자(152)와 Nch방전 FET(107)의 소스에 접속된다. 저항(102)의 다른쪽의 단자는, 용량(103)의 다른쪽의 단자 및 충방전 제어 회로(121)의 단자(151)에 접속된다. 충방전 제어 회로(121)의 단자(151)는, 스위치 회로(112)의 한쪽의 단자와, 제어 회로(113)와, 스위치 회로(114)의 한쪽의 단자에 접속된다. 충방전 제어 회로(121)의 단자(152)는, 충방전 감시 회로(111)와 제어 회로(113)와 외부 신호 검출 회로(115)에 접속된다. 스위치 회로(112)의 다른쪽의 단자는 충방전 감시 회로(111)에 접속되고, 스위치 회로(114)의 다른쪽의 단자는 외부 신호 검출 회로(115)에 접속된다. 충방전 감시 회로(111)는 제어 회로(113) 및 단자(156)에 접속되고, 외부 신호 검출 회로(115)는 제어 회로(113) 및 단자(159)에 접속된다. 제어 회로(113)는, 단자(153 및 154)에 접속되고, 스위치 회로(112 및 114)에 제어 신호를 출력한다. Nch 방전 FET(107)는, 드레인은 Nch 충전 FET(108)의 드레인에 접속되고, 게이트는 단자(153)에 접속된다. Nch 충전 FET(108)는, 소스는 외부 단자(158)에 접속되고, 게이트는 단자(154)에 접속된다. 저항(104)은, 한쪽의 단자는 단자(156)에 접속되고, 다른쪽의 단자는 외부 단자(158)에 접속된다.
다음에, 제1의 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치의 동작에 대해서 설명한다.
2차 전지(101)가 접속되면, 제어 회로(113)는 신호를 출력하고, 스위치 회로(112와 114)를 온시켜 충방전 감시 회로(111) 및 외부 신호 검출 회로(115)를 동작시킨다. 외부 단자(157, 158) 사이에 충전기(106)가 접속되어 2차 전지(101)가 과충전 상태가 되면, 충방전 감시 회로(111)는 과충전을 검출해 제어 회로(113)에 과충전 금지 신호를 출력한다. 제어 회로(113)는 과충전 금지 신호를 받아 단자(154)에 Lo를 출력해 Nch 충전 FET(108)를 오프시켜 보호를 걸어둔다. 외부 단자(157, 158) 사이에 부하(105)가 접속되어 2차 전지(101)가 과방전 상태가 되면, 충방전 감시 회로(111)는 과방전을 검출해 제어 회로(113)에 과방전 금지 신호를 출력한다. 제어 회로(113)는 과방전 금지 신호를 받아 단자(153)에 Lo를 출력해 Nch 방전 FET(107)를 오프시켜 보호를 걸어둔다. 외부 단자(157, 158)가 단락되어 2차 전지(101)가 과전류 상태가 되면, 충방전 감시 회로(111)는 단자(156)의 전압이 상승한 것을 검출해 제어 회로(113)에 과전류 금지 신호를 출력한다. 제어 회로(113)는 과전류 금지 신호를 받아 단자(154)에 Lo를 출력해 Nch충전 FET(108)를 오프시켜 보호를 걸어둔다.
단자(159)에 신호가 입력되면 외부 신호 검출 회로(115)가 신호를 검출해, 제어 회로(113)에 외부 신호 검출 신호를 출력한다. 제어 회로(113)는 외부 신호 검출 신호를 받아 단자(153)에 Lo, 단자(154)에 Hi, 스위치 회로(112, 114)를 오프시키는 신호를 출력한다. 이렇게 하여, Nch 방전 FET(107)를 오프, Nch 충전 FET(108)를 온시켜, 충방전 제어 회로(121)를, 충방전 감시 회로(111)와 외부 신호 검출 회로(115)의 동작을 멈추는 파워다운 상태로 하여, 저소비 전력화를 행할 수 있다. 파워다운 상태를 해제하려면 외부 단자(157, 158) 사이에 충전기(106)를 접속할 필요가 있다. 이로써, 배터리 장치를 출하할 때, 단자(159)로부터 신호를 입력함으로써 2차 전지(101)의 보존 기간을 길게 할 수 있다.
또한, 스위치 회로(112 및 114)는, 충방전 감시 회로(111) 및 외부 신호 검출 회로(115)의 동작을 멈추는 것이기 때문에, 다른 방법으로 이들의 동작을 멈춰도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제1의 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치에 의하면, 단자(159)에 신호를 입력함으로써 Nch 방전 FET(107)를 오프, Nch 충전 FET(108)를 온, 충방전 제어 회로(121)를 파워다운 상태로 하여, 저소비 전력화를 행할 수 있다. 그리고, 배터리 장치를 출하할 때, 단자(159)로부터 신호를 입렵함으로써 2차 전지(101)의 보존 기간을 길게 할 수 있다.
도 2는, 제2의 실시형태의 과전류 보호 회로를 구비한 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치의 회로도이다. 도 1과의 차이점은 Nch 방전 FET(107)를 Pch 방전 FET(207)에, Nch 충전 FET(108)를 Pch 방전 FET(208)로 변경한 점이다. 그리고, 충방전 제어 회로(221)는, 각각의 FET를 제어하기 위해서, 충방전 제어 회로(121)로부터 논리가 변경되어 있다.
접속에 관해서 설명한다. Pch 방전 FET(207)는, 소스는 2차 전지(101)의 양극에 접속되고, 드레인은 Pch 충전 FET(208)의 드레인에 접속되고, 게이트는 단자(153)에 접속된다. Pch 충전 FET(208)는, 소스는 외부 단자(157)에 접속되고, 게이트는 단자(154)에 접속된다. 다른 접속은 제1의 실시형태와 동일하다.
다음에 제2의 실시형태의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치의 동작에 대해서 설명한다.
2차 전지(101)가 접속되면, 제어 회로(113)는 신호를 출력하고, 스위치 회로(112)와 스위치 회로(114)를 온시켜 충방전 감시 회로(111) 및 외부 신호 검출 회로(115)를 동작시킨다. 외부 단자(157, 158) 사이에 충전기(106)가 접속되어 2차 전지(101)가 과충전 상태가 되면, 충방전 감시 회로(111)는 과충전을 검출해 제어 회로(113)에 과충전 금지 신호를 출력한다. 제어 회로(113)는 과충전 금지 신호를 받아 단자(154)에 Hi를 출력해 Pch 충전 FET(208)를 오프시켜 보호를 걸어둔다. 외부 단자(157, 158) 사이에 부하(105)가 접속되어 2차 전지(101)가 과방전 상태가 되면, 충방전 감시 회로(111)는 과방전을 검출해 제어 회로(113)에 과방전 금지 신호를 출력한다. 제어 회로(113)는 과방전 금지 신호를 받아 단자(153)에 Hi를 출력해 Pch 방전 FET(207)를 오프시켜 보호를 걸어둔다. 외부 단자(157, 158)가 단락되어 2차 전지(101)가 과전류 상태가 되면, 충방전 감시 회로(111)는 단자(156)의 전압이 상승한 것을 검출해 제어 회로(113)에 과전류 금지 신호를 출력한다. 제어 회로(113)는 과전류 금지 신호를 받아 단자(154)에 Hi를 출력해 Pch충전 FET(208)를 오프시켜 보호를 걸어둔다.
단자(159)에 신호가 입력되면 외부 신호 검출 회로(115)가 신호를 검출해, 제어 회로(113)에 외부 신호 검출 신호를 출력한다. 제어 회로(113)는 외부 신호 검출 신호를 받아 단자(153)에 Hi, 단자(154)에 Lo, 스위치 회로(112, 114)를 오프시키는 신호를 출력한다. 이렇게 하여, Pch 방전 FET(207)를 오프, Pch 충전 FET(208)를 온시켜, 충방전 제어 회로(221)를, 충방전 감시 회로(111)와 외부 신호 검출 회로(115)의 동작을 멈추는 파워다운 상태로 하여, 저소비 전력화를 행할 수 있다. 파워다운 상태를 해제할 때에는 외부 단자(157, 158) 사이에 충전기(106)를 접속할 필요가 있다. 이로써, 배터리 장치를 출하할 때 단자(159)로부터 신호를 입력함으로써 2차 전지(101)의 보존 기간을 길게 할 수 있다.
또한, 스위치 회로(112, 114)는, 충방전 감시 회로(111), 외부 신호 검출 회로(115)의 동작을 멈추는 것이기 때문에, 다른 방법으로 이들의 동작을 멈춰도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제2의 실시형태의 과전류 보호 회로를 구비한 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치에 의하면, 단자(159)에 신호를 입력함으로써 Pch방전 FET(207)를 오프, Pch 충전 FET(208)를 온, 충방전 제어 회로(221)를 파워다운 상태로 하여, 저소비 전력화를 행할 수 있다. 그리고, 배터리 장치를 출하할 때, 단자(159)로부터 신호를 입력함으로써 2차 전지(101)의 보존 기간을 길게 할 수 있다.
101：2차 전지
105：부하
106：충전기
111：충방전 감시 회로
113：제어 회로
115：외부 신호 검출 회로
157, 158：외부 단자

Claims (3)

  1. 2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로로서,
    충방전 제어 회로에 흐르는 전류를 제어하는 스위치 회로와,
    상기 스위치 회로의 동작을 제어하는 제어 회로와,
    외부로부터 상기 충방전 제어 회로의 동작을 제어하는 신호가 입력되는 입력 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 충방전 제어 회로는,
    상기 입력 단자가 접속되는 외부 신호 검출 회로와,
    충방전 감시 회로를 더 구비하고,
    상기 스위치 회로는, 제1의 스위치 회로와 제2의 스위치 회로를 갖고,
    상기 외부 신호 검출 회로의 출력은, 상기 제어 회로에 접속되고,
    상기 외부 신호 검출 회로의 전원 단자는, 상기 제1의 스위치 회로를 통해 상기 2차 전지의 양극에 접속되고,
    충방전 감시 회로의 전원 단자는, 상기 제2의 스위치 회로를 통해 상기 2차 전지의 양극에 접속되고, 상기 입력 단자에 신호가 입력되면 상기 제어 회로로부터 상기 제1의 스위치 회로 및 상기 제2의 스위치 회로를 오프시키는 신호가 출력되는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
  3. 충방전이 가능한 상기 2차 전지와,
    상기 2차 전지의 충방전 경로에 설치된 충방전 제어 스위치와,
    상기 2차 전지의 전압을 감시하고, 상기 충방전 제어 스위치를 개폐함으로써 상기 2차 전지의 충방전을 제어하는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 충방전 제어 회로를 구비한 배터리 장치.
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