KR20160137356A - 전지 보호 집적 회로, 전지 보호 장치 및 전지 팩 - Google Patents

전지 보호 집적 회로, 전지 보호 장치 및 전지 팩 Download PDF

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Abstract

부하의 그라운드에 접속되는 마이너스 단자를 기준 전위로 하는 제어 신호를 오검출할 가능성을 저감할 수 있는 전지 보호 집적 회로를 제공하는 것.
이차전지를 전원으로 하여 동작하고, 상기 이차전지의 충방전을 제어함으로써 상기 이차전지를 보호하는 전지 보호 집적 회로로서, 상기 이차전지의 정극에 접속되는 전원 단자와, 상기 이차전지의 부극에 접속되는 그라운드 단자와, 부하의 그라운드에 접속되는 마이너스 단자에 접속되는 입력 단자와, 상기 마이너스 단자를 기준 전위로 하는 제어 신호가 입력되는 제어 단자와, 상기 제어 단자로부터 입력되는 상기 제어 신호를 상기 입력 단자의 전위를 기준으로 검출하는 신호 검출 회로와, 상기 신호 검출 회로에 의해 검출된 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 부극과 상기 마이너스 단자 사이의 충방전 경로에 삽입되는 스위치 회로를 제어하는 제어 회로를 구비하는 전지 보호 집적 회로.

Description

전지 보호 집적 회로, 전지 보호 장치 및 전지 팩{BATTERY PROTECTION INTEGRATED CIRCUIT, BATTERY PROTECTION APPARATUS AND BATTERY PACK}
본 발명은 전지 보호 집적 회로, 전지 보호 장치 및 전지 팩에 관한 것이다.
종래, 이차전지의 부극과, 부하의 그라운드에 접속되는 마이너스 단자 사이의 충방전 경로에 삽입되는 충방전 제어 스위치를 오프로 함으로써, 상기 이차전지를 보호하는 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조). 이 장치는 충방전 제어 스위치를 오프시키는 외부 신호를 이차전지의 그라운드 전위를 기준으로 검출하는 외부 신호 검출 회로를 구비하는 것이다.
일본 특개 2012-257407호 공보
그러나, 상기 서술한 종래기술과 같이, 이차전지의 그라운드 전위를 기준으로 신호를 검출하는 회로에서는 부하의 그라운드와 이차전지의 그라운드 사이의 전위차에 의해, 부하의 그라운드에 접속되는 마이너스 단자를 기준 전위로 하는 제어 신호를 오검출할 가능성이 있다.
그래서, 부하의 그라운드에 접속되는 마이너스 단자를 기준 전위로 하는 제어 신호를 오검출할 가능성을 저감할 수 있는 전지 보호 집적 회로의 제공을 목적으로 한다.
하나의 안으로는,
이차전지를 전원으로 하여 동작하고, 상기 이차전지의 충방전을 제어함으로써 상기 이차전지를 보호하는 전지 보호 집적 회로로서,
상기 이차전지의 정극에 접속되는 전원 단자와,
상기 이차전지의 부극에 접속되는 그라운드 단자와,
부하의 그라운드에 접속되는 마이너스 단자에 접속되는 입력 단자와,
상기 마이너스 단자를 기준 전위로 하는 제어 신호가 입력되는 제어 단자와,
상기 제어 단자로부터 입력되는 상기 제어 신호를 상기 입력 단자의 전위를 기준으로 검출하는 신호 검출 회로와,
상기 신호 검출 회로에 의해 검출된 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 부극과 상기 마이너스 단자 사이의 충방전 경로에 삽입되는 스위치 회로를 제어하는 제어 회로를 구비하는 전지 보호 집적 회로가 제공된다.
하나의 태양에 의하면, 부하의 그라운드에 접속되는 마이너스 단자를 기준 전위로 하는 제어 신호를 오검출할 가능성을 저감할 수 있다.
도 1은 전지 보호 집적 회로를 구비하는 전지 팩의 구성의 일례와 당해 전지 팩에 접속되는 전자 기기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 전지 보호 집적 회로의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 전류 루프의 불발생을 나타내는 설명도이다.
도 4는 전지 보호 집적 회로를 구비하는 전지 팩의 구성의 일례와 당해 전지 팩에 접속되는 전자 기기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 따라 설명한다.
도 1은 전지 팩(100) 및 전자 기기(130)의 일례를 나타내는 구성도이다. 전지 팩(100)은 플러스 단자(5)와 마이너스 단자(6)에 접속되는 전자 기기(130)에 전력을 공급 가능한 이차전지(200)와, 이차전지(200)를 보호하는 전지 보호 장치(110)를 내장하여 구비한다. 전지 팩(100)은 전자 기기(130)에 내장되어도 되고, 외부 부착되어도 된다.
전자 기기(130)는 전지 팩(100)의 이차전지(200)를 전원으로 하는 부하의 일례이다. 전자 기기(130)의 구체예로서 휴대 가능한 휴대 단말 장치 등을 들 수 있다. 휴대 단말 장치의 구체예로서 휴대전화, 스마트폰, 태블릿형 컴퓨터, 게임기, 텔레비전, 음악이나 영상의 플레이어, 카메라 등의 전자 기기를 들 수 있다.
이차전지(200)의 구체예로서 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지 등을 들 수 있다.
전지 보호 장치(110)는 이차전지(200)를 전원으로 하여 동작하고, 이차전지(200)의 충방전을 제어함으로써 이차전지(200)를 과전류 등으로부터 보호하는 전지 보호 장치의 일례이다. 전지 보호 장치(110)는 충방전 제어 회로(140)와, 전지 정극 접속 단자(3)와, 전지 부극 접속 단자(4)와, 플러스 단자(5)와, 마이너스 단자(6)와, 제어 입력 단자(10)를 구비한다.
충방전 제어 회로(140)는 이차전지(200)의 충방전을 제어함으로써 이차전지(200)를 과전류 등으로부터 보호하는 충방전 제어 회로의 일례이다. 충방전 제어 회로(140)는 스위치 회로(13)와, 전지 보호 집적 회로(120)와, 저항(1)과, 캐패시터(2)와, 저항(9)을 구비한다.
전지 정극 접속 단자(3)는 이차전지(200)의 정극(201)에 접속되는 단자이며, 전지 부극 접속 단자(4)는 이차전지(200)의 부극(202)에 접속되는 단자이다. 플러스 단자(5)는 전자 기기(130)의 기기 플러스 단자(131)에 접속되는 단자의 일례이며, 기기 플러스 단자(131)를 통하여 전자 기기(130)의 기기 전원 경로(141)에 접속된다. 마이너스 단자(6)는 전자 기기(130)의 기기 마이너스 단자(133)에 접속되는 단자의 일례이며, 기기 마이너스 단자(133)를 통하여 전자 기기(130)의 기기 그라운드(139)에 접속된다. 제어 입력 단자(10)는 전자 기기(130)의 제어 출력 단자(132)에 접속되는 단자의 일례이며, 제어 출력 단자(132)를 통하여 전자 기기(130)의 제어부(134)에 접속된다.
전지 정극 접속 단자(3)와 플러스 단자(5)는 플러스측 전원 경로(8)에 의해 접속되고, 전지 부극 접속 단자(4)와 마이너스 단자(6)는 마이너스측 전원 경로(7)에 의해 접속된다. 플러스측 전원 경로(8)는 전지 정극 접속 단자(3)와 플러스 단자(5) 사이의 충방전 경로의 일례이며, 마이너스측 전원 경로(7)는 전지 부극 접속 단자(4)와 마이너스 단자(6) 사이의 충방전 경로의 일례이다.
전지 보호 장치(110)는 스위치 회로(13)를 구비한다. 스위치 회로(13)는 제1 마이너스측 접속점(7a)과 제2 마이너스측 접속점(7b) 사이의 마이너스측 전원 경로(7)에 직렬로 삽입된다. 스위치 회로(13)는 예를 들면 충전 제어 트랜지스터(11)와 방전 제어 트랜지스터(12)가 직렬로 접속된 직렬 회로이다. 충전 제어 트랜지스터(11)의 오프에 의해, 이차전지(200)의 충전 전류가 흐르는 마이너스측 전원 경로(7)가 차단되고, 이차전지(200)의 충전 전류의 흐름이 금지된다. 방전 제어 트랜지스터(12)의 오프에 의해, 이차전지(200)의 방전 전류가 흐르는 마이너스측 전원 경로(7)가 차단되고, 이차전지(200)의 방전 전류의 흐름이 금지된다.
충전 제어 트랜지스터(11)와 방전 제어 트랜지스터(12)는 각각 예를 들면 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이다. 충전 제어 트랜지스터(11)는 충전 제어 트랜지스터(11)의 기생 다이오드의 순방향이 이차전지(200)의 방전 방향에 일치하도록 마이너스측 전원 경로(7)에 삽입된다. 방전 제어 트랜지스터(12)는 방전 제어 트랜지스터(12)의 기생 다이오드의 순방향이 이차전지(200)의 충전 방향에 일치하도록 마이너스측 전원 경로(7)에 삽입된다.
전지 보호 장치(110)는 전지 보호 집적 회로(120)를 구비한다. 전지 보호 집적 회로(120)는 이차전지(200)를 전원으로 하여 동작하고, 이차전지(200)의 충방전을 제어함으로써 이차전지(200)를 과전류 등으로부터 보호하는 전지 보호 집적 회로의 일례이다. 전지 보호 집적 회로(120)는 이차전지(200)로부터 급전되어 이차전지(200)를 보호한다.
전지 보호 집적 회로(120)는 예를 들면 전원 단자(91)와, 그라운드 단자(92)와, 충전 제어 단자(93)와, 방전 제어 단자(94)와, 입력 단자(95)와, 제어 단자(96)를 구비한다.
전원 단자(91)는 플러스측 접속점(8a) 및 전지 정극 접속 단자(3)를 통하여 이차전지(200)의 정극(201)에 접속되는 정극측 전원 단자이며, VDD 단자라고 불리는 경우가 있다. 전원 단자(91)는 예를 들면 플러스측 전원 경로(8)에 일단이 접속되는 저항(1)의 타단과, 마이너스측 전원 경로(7)에 일단이 접속되는 캐패시터(2)의 타단과의 접속점에 접속된다. 캐패시터(2)의 일단은 전지 부극 접속 단자(4)와 방전 제어 트랜지스터(12) 사이의 마이너스측 전원 경로(7)에 제1 마이너스측 접속점(7a)에서 접속된다.
그라운드 단자(92)는 제1 마이너스측 접속점(7a) 및 전지 부극 접속 단자(4)를 통하여 이차전지(200)의 부극(202)에 접속되는 부극측 전원 단자이며, VSS 단자라고 불리는 경우가 있다. 그라운드 단자(92)는 마이너스측 전원 경로(7)에 제1 마이너스측 접속점(7a)에서 접속되고, 방전 제어 트랜지스터(12)의 소스에 접속된다.
충전 제어 단자(93)는 이차전지(200)의 충전을 금지하는 신호를 출력하는 단자이며, COUT 단자라고 불리는 경우가 있다. 충전 제어 단자(93)는 충전 제어 트랜지스터(11)의 제어 전극(예를 들면 MOSFET의 경우 게이트)에 접속된다.
방전 제어 단자(94)는 이차전지(200)의 방전을 금지하는 신호를 출력하는 단자이며, DOUT 단자라고 불리는 경우가 있다. 방전 제어 단자(94)는 방전 제어 트랜지스터(12)의 제어 전극(예를 들면, MOSFET의 경우 게이트)에 접속된다.
입력 단자(95)는 전자 기기(130)의 기기 그라운드(139)에 접속되는 마이너스 단자(6)에 접속되는 단자이며, V-단자라고 불리는 경우가 있다. 입력 단자(95)는 마이너스 단자(6)와 충전 제어 트랜지스터(11) 사이의 마이너스측 전원 경로(7)에 저항(9)을 통하여 제2 마이너스측 접속점(7b)에서 접속된다. 입력 단자(95)는 저항(9)을 통하여 충전 제어 트랜지스터(11)의 소스에 접속된다.
제어 단자(96)는 마이너스 단자(6)를 기준 전위로 하는 제어 신호 A가 제어 입력 단자(10)를 통하여 입력되는 단자이며, CNT 단자라고 불리는 경우가 있다. 제어 입력 단자(10)는 제어 출력 단자(132)에 접속된다.
전지 보호 집적 회로(120)는 이차전지(200)의 보호 동작을 행한다. 전지 보호 집적 회로(120)는 이상 검출 회로(21)와, 제어 회로(98)를 구비한다. 이상 검출 회로(21)는 이차전지(200)의 전류 또는 전압의 이상을 검출하는 수단의 일례이다. 제어 회로(98)는 이상 검출 회로(21)에 의한 이상 검출 결과에 기초하여, 스위치 회로(13)의 트랜지스터(11, 12)의 온오프를 제어하는 스위치 제어 회로(44)(도 2 참조)를 가진다. 스위치 제어 회로(44)는 예를 들면 논리 회로에 의해 구성된다.
제어 회로(98)는 예를 들면 이차전지(200)를 과충전으로부터 보호하는 동작(과충전 보호 동작)을 행한다. 예를 들면, 이상 검출 회로(21)는 전원 단자(91)와 그라운드 단자(92) 사이의 전압을 검출함으로써, 이차전지(200)의 전지 전압(셀 전압)을 감시한다. 이상 검출 회로(21)는 소정의 과충전 검출 전압 Vdet1 이상의 셀 전압을 검지함으로써, 이차전지(200)의 과충전이 검출되었다고 하여, 과충전 검출 신호를 출력한다.
과충전 검출 신호를 검지한 스위치 제어 회로(44)는 소정의 과충전 검출 지연 시간 tVdet1의 경과를 기다려, 트랜지스터(11)를 오프시키는 로우 레벨의 제어 신호를 충전 제어 단자(93)로부터 출력하는 과충전 보호 동작을 실행한다. 트랜지스터(11)가 오프가 됨으로써, 트랜지스터(12)의 온오프 상태에 관계없이 이차전지(200)가 과충전되는 것을 방지할 수 있다.
제어 회로(98)는 예를 들면 이차전지(200)를 과방전으로부터 보호하는 동작(과방전 보호 동작)을 행한다. 예를 들면, 이상 검출 회로(21)는 전원 단자(91)와 그라운드 단자(92) 사이의 전압을 검출함으로써, 이차전지(200)의 전지 전압(셀 전압)을 감시한다. 이상 검출 회로(21)는 소정의 과방전 검출 전압 Vdet2 이하의 셀 전압을 검지함으로써, 이차전지(200)의 과방전이 검출되었다고 하여, 과방전 검출 신호를 출력한다.
과방전 검출 신호를 검지한 제어 회로(98)의 스위치 제어 회로(44)는 소정의 과방전 검출 지연 시간 tVdet2의 경과를 기다려, 트랜지스터(12)를 오프시키는 로우 레벨의 제어 신호를 방전 제어 단자(94)로부터 출력하는 과방전 보호 동작을 실행한다. 트랜지스터(12)가 오프가 됨으로써, 트랜지스터(11)의 온오프 상태에 관계없이 이차전지(200)가 과방전되는 것을 방지할 수 있다.
제어 회로(98)는 예를 들면 이차전지(200)를 방전 과전류로부터 보호하는 동작(방전 과전류 보호 동작)을 행한다. 예를 들면, 이상 검출 회로(21)는 입력 단자(95)와 그라운드 단자(92) 사이의 전압을 검출함으로써, 마이너스 단자(6)와 전지 부극 접속 단자(4) 사이의 전압 P-를 감시한다. 이상 검출 회로(21)는 소정의 방전 과전류 검출 전압 Vdet3 이상의 전압 P-를 검지함으로써, 마이너스 단자(6)에 흐르는 이상 전류로서 방전 과전류가 검출되었다고 하여, 방전 과전류 검출 신호를 출력한다.
방전 과전류 검출 신호를 검지한 스위치 제어 회로(44)는 소정의 방전 과전류 검출 지연 시간 tVdet3의 경과를 기다려, 트랜지스터(12)를 오프시키는 로우 레벨의 제어 신호를 방전 제어 단자(94)로부터 출력하는 방전 과전류 보호 동작을 실행한다. 트랜지스터(12)가 오프가 됨으로써, 트랜지스터(11)의 온오프 상태에 관계없이 이차전지(200)를 방전하는 방향으로 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 트랜지스터(12)가 적어도 온으로 되어 있는 상태에서, 이차전지(200)를 방전하는 방전 전류가 흐르는 것에 의해 전압 P-가 상승하는 것은 트랜지스터(12)의 온 저항에 의한 전압 상승이 발생하기 때문이다.
제어 회로(98)는 예를 들면 이차전지(200)를 충전 과전류로부터 보호하는 동작(충전 과전류 보호 동작)을 행한다. 예를 들면, 이상 검출 회로(21)는 입력 단자(95)와 그라운드 단자(92) 사이의 전압을 검출함으로써, 마이너스 단자(6)와 전지 부극 접속 단자(4) 사이의 전압 P-를 감시한다. 이상 검출 회로(21)는 소정의 충전 과전류 검출 전압 Vdet4 이하의 전압 P-를 검지함으로써, 마이너스 단자(6)에 흐르는 이상 전류로서 충전 과전류가 검출되었다고 하여, 충전 과전류 검출 신호를 출력한다.
충전 과전류 검출 신호를 검지한 스위치 제어 회로(44)는 소정의 충전 과전류 검출 지연 시간 tVdet4의 경과를 기다려, 트랜지스터(11)를 오프시키는 로우 레벨의 제어 신호를 충전 제어 단자(93)로부터 출력하는 충전 과전류 보호 동작을 실행한다. 트랜지스터(11)가 오프가 됨으로써, 트랜지스터(12)의 온오프 상태에 관계없이 이차전지(200)를 충전하는 방향으로 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 트랜지스터(11)가 적어도 온으로 되어 있는 상태에서, 이차전지(200)를 충전하는 충전 전류가 흐르는 것에 의해 전압 P-이 저하하는 것은 트랜지스터(11)의 온 저항에 의한 전압 저하가 발생하기 때문이다.
전지 보호 집적 회로(120)는 신호 검출 회로(97)를 구비한다. 신호 검출 회로(97)는 제어 입력 단자(10)를 통하여 제어 단자(96)로부터 입력되는 제어 신호 A를 입력 단자(95)의 전위를 기준으로 검출하는 신호 검출 회로의 일례이다. 제어 신호 A는 마이너스 단자(6)를 기준 전위로 하는 신호이며, 전자 기기(130)의 제어부(134)로부터 공급된다. 제어부(134)는 CPU를 구비한 마이크로컴퓨터여도 되고, 논리 회로여도 된다.
마이너스 단자(6)와 기기 그라운드(139)는 대략 동 전위이다. 따라서, 제어부(134)는 기기 그라운드(139)를 기준 전위로 하는 제어 신호 A를 제어 출력 단자(132)로부터 출력함으로써, 마이너스 단자(6)를 기준 전위로 하는 제어 신호 A가 제어 입력 단자(10)를 통하여 제어 단자(96)에 입력된다.
신호 검출 회로(97)는 마이너스 단자(6)를 기준 전위로 하는 제어 신호 A를 마이너스 단자(6)에 접속되는 입력 단자(95)의 전위를 기준으로 검출한다. 이것에 의해, 신호 검출 회로(97)는 기기 그라운드(139)와 대략 동일한 기준 전위에서 제어 신호 A를 검출할 수 있으므로, 기기 그라운드(139)와 이차전지(200)의 그라운드 사이에 전위차가 생겨도, 제어 신호 A를 오검출할 가능성을 저감할 수 있다. 이차전지(200)의 그라운드는 예를 들면 부극(202)과 방전 제어 트랜지스터(12)의 소스 사이의 전류 경로이다.
또, 제어 단자(96)가 오픈일 때에 제어 단자(96)가 하이 임피던스가 되는 것을 방지하기 위해서, 풀다운 저항(83)이 제어 단자(96)에 접속되어 있는 경우가 있다.
만일 신호 검출 회로(97)가 마이너스 단자(6)를 기준 전위로 하는 제어 신호 A를 그라운드 단자(92)의 전위를 기준으로 검출하는 회로인 경우를 생각한다. 이 경우, 신호 검출 회로(97)와 입력 단자(95) 사이의 그라운드선(87)은 존재하지 않고, 신호 검출 회로(97)와 그라운드 단자(92) 사이의 그라운드선(86)이 존재한다(도 3 참조). 이 경우, 풀다운 저항(83)은 제어 단자(96)와 그라운드 단자(92) 사이에 접속되므로, 이차전지(200)로부터의 쓸데없는 방전 전류(137)가 저항(134b), 다이오드(134a), 제어 단자(96), 풀다운 저항(83), 그라운드선(86), 그라운드 단자(92), 부극(202)의 순서로 흐를 가능성이 있다.
저항(134b)은 예를 들면 기기 전원 경로(141)와 기기 그라운드(139) 사이의 저항분을 나타내고, 다이오드(134a)는 예를 들면 기기 그라운드(139)와 제어 출력 단자(132) 사이의 기생 다이오드를 나타낸다.
한편, 본 실시형태와 같이, 신호 검출 회로(97)가 마이너스 단자(6)를 기준 전위로 하는 제어 신호 A를 입력 단자(95)의 전위를 기준으로 검출하는 회로인 경우, 그라운드선(86)은 존재하지 않고, 그라운드선(87)이 존재한다. 이 경우, 풀다운 저항(83)은 제어 단자(96)와 입력 단자(95) 사이에 접속된다. 그러나, 풀다운 저항(83)이 제어 단자(96)와 입력 단자(95) 사이에 접속되어 있어도, 이차전지(200)로부터의 쓸데없는 방전 전류(137)가 전자 기기(130)의 저항(134b) 및 다이오드(134a)를 경유하여 흐르지 않는다.
예를 들면 도 1에 있어서, 제어 회로(98)는 신호 검출 회로(97)에 의해 검출된 제어 신호 A에 기초하여, 스위치 회로(13)의 스위치 동작을 제어함으로써, 플러스 단자(5)와 마이너스 단자(6) 사이의 출력 전압을 제어할 수 있다. 플러스 단자(5)와 마이너스 단자(6) 사이의 출력 전압은 플러스 단자(5)와 마이너스 단자(6)의 전위차이며, 전지 팩(100)의 출력 전압에 상당한다.
예를 들면, 외부 전원(150)으로부터 제어부(134)에 한 쌍의 급전 단자(135, 136)를 통하여 급전되어 있는 상태에서, 제어부(134)는 스위치 회로(13)를 강제적으로 오프시키는 하이 레벨의 제어 신호 A를 출력한다. 이 경우, 제어 회로(98)는 하이 레벨의 제어 신호 A가 신호 검출 회로(97)에 의해 검출되어 있는 기간, 스위치 회로(13)를 오프로 한다(즉, 충전 제어 트랜지스터(12)와 방전 제어 트랜지스터(13)를 모두 오프로 한다).
스위치 회로(13)가 오프가 되면, 기기 그라운드(139)와 이차전지(200)의 그라운드는 반드시 동 전위가 된다고는 한정할 수 없다. 그러나, 본 실시형태의 신호 검출 회로(97)는 기기 그라운드(139)와 대략 동일한 기준 전위에서 제어 신호 A를 검출할 수 있으므로, 기기 그라운드(139)와 이차전지(200)의 그라운드 사이에 전위차가 발생해도 제어 신호 A를 오검출할 가능성을 저감할 수 있다. 따라서, 제어 회로(98)는 스위치 회로(13)의 오프를 계속해서 유지할 수 있다.
신호 검출 회로(97)는 예를 들면 제어 신호 A를 검출하는 콤퍼레이터(81)를 가진다. 콤퍼레이터(81)는 제어 단자(96)가 접속되는 비반전 입력 단자와, 기준 전압(82)이 입력되는 반전 입력 단자를 가진다. 기준 전압(82)은 입력 단자(95)의 전위를 기준으로 하는 전압이다. 콤퍼레이터(81)는 입력 단자(95)와 전원 단자(91) 사이의 전원 전압으로 동작한다. 콤퍼레이터(81)는 제어 신호 A의 전압이 기준 전압(82)보다 큰 경우, 하이 레벨의 신호를 제어 회로(98)에 대하여 출력하고, 제어 신호 A의 전압이 기준 전압(82)보다 작은 경우, 로우 레벨의 신호를 제어 회로(98)에 대하여 출력한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제어 회로(98)는 제1 레벨 시프트 회로(84)와, 스위치 제어 회로(44)와, 제2 레벨 시프트 회로(85)를 가진다. 그라운드 단자(92)의 전위를 기준으로 동작하는 스위치 제어 회로(44)의 오동작을 방지하기 위해서, 제1 레벨 시프트 회로(84)는 신호 검출 회로(97)에 의해 검출된 제어 신호 A(즉, 신호 검출 회로(97)로부터 출력된 제어 신호 AA)를 그라운드 단자(92)의 전위를 기준으로 하는 제2 제어 신호 B로 변환한다. 스위치 제어 회로(44)는 제2 제어 신호 B에 기초하여, 스위치 회로(13)의 스위치 동작을 제어한다.
스위치 제어 회로(44)는 제2 제어 신호 B에 기초하여, 방전 제어 스위치(12)를 제어하는 제1 스위치 제어 신호 C를 출력한다. 방전 제어 스위치(12)는 이차전지(200)의 부극(202)에 접속되는 제1 스위치 소자의 일례이다. 제1 스위치 제어 신호 C는 그라운드 단자(92)의 전위를 기준으로 하는 신호이며, 방전 제어 단자(94)를 통하여 방전 제어 스위치(12)의 게이트에 입력된다. 그라운드 단자(92)는 방전 제어 트랜지스터(12)의 소스가 접속되는 이차전지(200)의 부극(202)에 접속된다. 따라서, 제1 스위치 제어 신호 C의 전압은 방전 제어 트랜지스터(12)의 게이트 소스 사이에 인가되므로, 방전 제어 트랜지스터(12)의 오동작을 방지할 수 있다.
스위치 제어 회로(44)는 제2 제어 신호 B가 스위치 제어 회로(44)에 입력되고 나서, 과방전 검출 지연 시간 tVdet2 또는 방전 과전류 검출 지연 시간 tVdet3의 경과를 기다려, 제1 스위치 제어 신호 C를 출력한다. 이것에 의해, 제어 신호 A가 신호 검출 회로(97)에 의해 검출되고 나서 방전 제어 트랜지스터(12)가 오프 동작할 때까지의 지연 시간을 마련할 수 있다.
스위치 제어 회로(44)는 제2 제어 신호 B에 기초하여, 충전 제어 트랜지스터(11)를 제어하는 제2 스위치 제어 신호 D를 출력한다. 충전 제어 트랜지스터(11)는 마이너스 단자(6)에 접속되는 제2 스위치 소자의 일례이다. 제2 스위치 제어 신호 D는 그라운드 단자(92)의 전위를 기준으로 하는 신호이며, 제2 레벨 시프트 회로(85)에 입력된다.
제2 레벨 시프트 회로(85)는 제2 스위치 제어 신호 D를 입력 단자(95)의 전위를 기준으로 하는 제3 스위치 제어 신호 E로 변환한다. 제3 스위치 제어 신호 E는 충전 제어 단자(93)를 통하여 충전 제어 트랜지스터(11)의 게이트에 입력되고, 충전 제어 트랜지스터(11)를 제어하는 신호이다. 입력 단자(95)는 충전 제어 트랜지스터(11)의 소스가 접속되는 마이너스 단자(6)에 접속된다. 따라서, 제3 스위치 제어 신호 E는 충전 제어 트랜지스터(11)의 게이트 소스 사이에 인가되므로, 충전 제어 트랜지스터(11)의 오동작을 방지할 수 있다.
스위치 제어 회로(44)는 제2 제어 신호 B가 스위치 제어 회로(44)에 입력되고 나서, 과충전 검출 지연 시간 tVdet1 또는 충전 과전류 검출 지연 시간 tVdet4의 경과를 기다려, 제2 스위치 제어 신호 D를 출력한다. 이것에 의해, 제어 신호 A가 신호 검출 회로(97)에 의해 검출되고 나서 충전 제어 트랜지스터(11)가 오프 동작할 때까지의 지연 시간을 마련할 수 있다.
도 4는 제어 신호 A의 출력 형태의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다. 전자 기기(130)는 적어도 하나 이상의 버튼(138)을 구비한다. 제어부(134)는 버튼(138)의 압하가 검출되고 있을 때, 하이 레벨의 제어 신호 A를 출력하고, 버튼(138)의 압하가 검출되고 있지 않을 때, 로우 레벨의 제어 신호 A를 출력한다. 제어부(134)는 예를 들면 압하 검출 단자(138a)와 기기 전원 경로(141)의 단락이 검출되고 있을 때, 버튼(138)이 압하되고 있다고 검출한다.
제어 회로(98)는 하이 레벨의 제어 신호 A가 신호 검출 회로(97)에 의해 검출되고 있는 시간이 소정의 지연 시간 TD를 넘었을 때, 스위치 회로(13)를 오프로 한다. 이것에 의해, 전지 팩(100)의 출력이 차단되므로, 전자 기기(130)의 전원을 강제적으로 차단할 수 있다. 지연 시간 TD는 제어 회로(98) 내에서 미리 설정되어 있는 시간이다. 버튼(138)이 압하되고 나서 전자 기기(130)의 전원이 차단될 때까지의 시간을 지연 시간 TD에 의해 설정할 수 있다.
전자 기기(130)의 전원이 차단되면, 제어 신호 A의 출력은 정지하므로(제어 신호 A의 레벨은 로우 레벨이 되므로), 제어 회로(98)의 동작 모드는 복귀 모드로 이행한다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 제어 신호 A가 신호 검출 회로(97)에 입력됨으로써, 제어 회로(98)는 이차전지(200)와 전자 기기(130)를 스위치 회로(13)의 오프에 의해 전기적으로 분리할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 전자 기기(130)와 이차전지(200)가 접속되어 있어도, 전자 기기(130)와 이차전지(200)를 전기적으로 분리할 수 있으므로, 이차전지(200)의 출력에 영향을 받지 않고, 전자 기기(130)의 평가를 실시할 수 있다. 또, 전자 기기(130)와 이차전지(200)를 전기적으로 분리함으로써, 전자 기기(130)의 폭주를 강제적으로 정지시킬 수 있다.
이상, 전지 보호 집적 회로를 실시형태에 의해 설명했는데, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시형태의 일부 또는 전부와의 조합이나 치환 등의 각종 변형 및 개량이 본 발명의 범위 내에서 가능하다.
5…플러스 단자
6…마이너스 단자
7…마이너스측 전원 경로
10…제어 입력 단자
13…스위치 회로
91…전원 단자
92…그라운드 단자
95…입력 단자
96…제어 단자
97…신호 검출 회로
98…제어 회로
100…전지 팩
110…전지 보호 장치
120…전지 보호 집적 회로
130…전자 기기
139…기기 그라운드
140…충방전 제어 회로
200…이차전지

Claims (6)

  1. 이차전지를 전원으로 하여 동작하고, 상기 이차전지의 충방전을 제어함으로써 상기 이차전지를 보호하는 전지 보호 집적 회로로서,
    상기 이차전지의 정극에 접속되는 전원 단자와,
    상기 이차전지의 부극에 접속되는 그라운드 단자와,
    부하의 그라운드에 접속되는 마이너스 단자에 접속되는 입력 단자와,
    상기 마이너스 단자를 기준 전위로 하는 제어 신호가 입력되는 제어 단자와,
    상기 제어 단자로부터 입력되는 상기 제어 신호를 상기 입력 단자의 전위를 기준으로 검출하는 신호 검출 회로와,
    상기 신호 검출 회로에 의해 검출된 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 부극과 상기 마이너스 단자 사이의 충방전 경로에 삽입되는 스위치 회로를 제어하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 보호 집적 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 회로는
    상기 신호 검출 회로에 의해 검출된 상기 제어 신호를 상기 그라운드 단자의 전위를 기준으로 하는 제2 제어 신호로 변환하는 레벨 시프트 회로와,
    상기 제2 제어 신호에 기초하여, 상기 스위치 회로를 제어하는 스위치 제어 회로를 가지고,
    상기 스위치 제어 회로는 상기 그라운드 단자의 전위를 기준으로 동작하는 것을 특징으로 하는 전지 보호 집적 회로.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스위치 회로는 상기 부극에 접속되는 제1 스위치 소자와, 상기 마이너스 단자에 접속되는 제2 스위치 소자를 가지고,
    상기 스위치 제어 회로는 상기 제2 제어 신호에 기초하여, 상기 제1 스위치 소자를 제어하는 제1 스위치 제어 신호와, 상기 제2 스위치 소자를 제어하는 제2 스위치 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전지 보호 집적 회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제2 스위치 제어 신호를 상기 입력 단자의 전위를 기준으로 하는 제3 스위치 제어 신호로 변환하는 제2 레벨 시프트 회로를 가지고,
    상기 제2 스위치 소자는 상기 제3 스위치 제어 신호에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전지 보호 집적 회로.
  5. 이차전지를 전원으로 하여 동작하고, 상기 이차전지의 충방전을 제어함으로써 상기 이차전지를 보호하는 전지 보호 장치로서,
    상기 이차전지의 정극에 접속되는 플러스 단자와,
    부하의 그라운드에 접속되는 마이너스 단자와,
    상기 마이너스 단자를 기준 전위로 하는 제어 신호가 입력되는 제어 입력 단자와,
    상기 제어 입력 단자로부터 입력되는 상기 제어 신호를 상기 마이너스 단자의 전위를 기준으로 검출하는 신호 검출 회로와,
    상기 신호 검출 회로에 의해 검출된 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 플러스 단자와 상기 마이너스 단자 사이의 출력 전압을 제어하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 보호 장치.
  6. 이차전지와,
    상기 이차전지의 정극에 접속되는 플러스 단자와,
    부하의 그라운드에 접속되는 마이너스 단자와,
    상기 마이너스 단자를 기준 전위로 하는 제어 신호가 입력되는 제어 입력 단자와,
    상기 이차전지의 충방전을 제어함으로써 상기 이차전지를 보호하는 충방전 제어 회로를 구비하고,
    상기 충방전 제어 회로는
    상기 제어 입력 단자로부터 입력되는 상기 제어 신호를 상기 마이너스 단자의 전위를 기준으로 검출하는 신호 검출 회로와,
    상기 신호 검출 회로에 의해 검출된 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 플러스 단자와 상기 마이너스 단자 사이의 출력 전압을 제어하는 제어 회로를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
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