TWI674723B - 二次電池保護電路及二次電池保護電路的運作方法 - Google Patents

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Abstract

提供二次電池保護電路用於保護電池避免充電及/或放電錯誤。二次電池保護電路可包含第一端子及第二端子，電晶體電連接於該第一端子及該第二端子之間，熔絲電耦合至該電晶體的該閘極，及熔絲控制電路組態為在錯誤條件發生時造成足夠開啟該熔絲的電流以通過該熔絲。

Description

二次電池保護電路及二次電池保護電路的運作方法
本發明係一般關於電路保護裝置的領域，且特別是用於保護電池包的電路。
許多現代電子裝置包含電池以提供電源予電子裝置。通常，這些電池是可重覆充電的。例如，筆記型電腦、平板電腦、智慧手機及其它此種包含可重複充電的電池的裝置。如此，使用者可充電裝置，或是充電電池，且在其它電源來源可能無法輕易獲得或方便使用的期間電池可用於提供電源予裝置。
使用於此種電子裝置的可重覆充電電池包含具有多個二次電池的可重覆充電電池。例如，鋰離子及鋰離子聚合物電池包含多個二次電池。各二次電池包含正電極及負電極，由離子可滲透材料分開。二次電池可電連接(例如，平行)且包於金屬殼中或設置於袋中而形成「電池包」。基於鋰的二次電池的好處為它們重複地充電及放電的能力以及它們的高體積能量密度。
可以理解的是，唯，基於鋰的可重覆充電的電池具有對於充電、放電及操作溫度的窄耐受性。另一種說法，基於鋰的電池包不應該過熱、過充電或放電超過特定限制。在過熱或過充電的極端例子，電池包會破裂或燃燒。進一步，當電池包放電超過特定限制，它可能不能使用及/或再充電不安全。如此，這些電池包需要多個安全措施以避免錯誤及確保操作中的安全。因此，此種電池包通常提供有電池保護電路以減少及/或防止過充電、過放電及超出二次電池的操作溫度。
此處的簡要敘述是提供介紹從在以下的說明書中進一步的敘述的簡化的概念的選擇。此處的簡要敘述無意辨識申請專利範圍的標的的關鍵特徵或必要特徵，亦無意作為決定申請專利範圍的標的的範圍的輔助。
有用於保護電池包的二次電池保護電路的需求，其提供將電池包從充電器及/或負載永久斷線的準確控制。或是，有較少依賴外部條件(例如，溫度或電源供應階級等)而運作的二次電池保護電路的需求。
提供許多二次電池包保護電路的例子。二次電池包保護電路可包含：第一端子及第二端子；電晶體，電耦合於該第一端子及該第二端子之間；熔絲，電耦合至該電晶體的閘極；以及熔絲控制電路，組態為在錯誤條件發生時造成足以開啟該熔絲的電流通過該熔絲。
提供許多二次電池包保護電路的例子。二次電池包保護電路可包含：第一端子及第二端子；放電開關，電耦合至該第一端子；充電開關，電耦合至該放電開關及該第二端子；以及控制電路，包含：第一熔絲，電耦合至該放電開關，以在該第一熔絲開啟時永久關閉該放電開關；第二熔絲，電耦合至該充電開關，以在該第二熔絲開啟發生時永久關閉該充電開關；以及熔絲控制電路，組態為在放電錯誤條件發生時造成足以開啟該第一熔絲的電流通過該第一熔絲，且在充電錯誤發生時造成足以開啟該第二熔絲的電流通過該第二熔絲。
一些例子，許多實施方式可提供二次電池包保護電路，其中熔絲設置於積體電路(IC)控制器內。在積體電路(IC)控制器內的熔絲相較於在二次電池保護電路中的傳統熔絲較小，而通過此種熔絲的電流階級可較流入及流出電池包的電流小數個數量級。如此，相較於先前技術，開啟熔絲可更快且更準確。此外，可移除先前技術的裝置的組件需求(例如，二大熔絲及二電阻)，其可節省費用及繁瑣的組裝。
許多例子提供至少一種二次電池保護電路電連接至主要電池保護電路以提供保護予電池的操作方法。此方法包含：由熔絲控制電路提供電壓訊號至電連接於第一端子及第二端子之間電晶體的閘極以開啟該電晶體；一旦該電晶體開啟，允許從該第一端子至電池的電流流動；偵測該電池的錯誤條件並提供訊號至熔絲控制電路指示偵 測到該錯誤條件；以及由經由連接至該閘極的熔絲通過足量的該電流而無效化從該第一端子至該電池的該電流流動，以使用該熔絲控制電路在錯誤條件發生時開啟該熔絲。
100‧‧‧保護電路
102‧‧‧端子
104‧‧‧端子
110‧‧‧電池
120‧‧‧控制IC
130‧‧‧開關
132‧‧‧電晶體
134‧‧‧二極體
140‧‧‧開關
142‧‧‧電晶體
144‧‧‧二極體
150‧‧‧二次保護電路
152‧‧‧熔絲
200‧‧‧二次保護電路
202‧‧‧端子
204‧‧‧端子
210‧‧‧電池包
220‧‧‧控制IC
230‧‧‧永久斷線電路
232‧‧‧電阻
234‧‧‧電阻
236‧‧‧熔絲
238‧‧‧熔絲
240‧‧‧開關
242‧‧‧電晶體
244‧‧‧二極體
300‧‧‧二次保護電路
302‧‧‧端子
304‧‧‧端子
310‧‧‧電池包
320‧‧‧控制IC
322‧‧‧感測器
324‧‧‧熔絲控制電路
326‧‧‧熔絲
328‧‧‧電阻
330‧‧‧開關
332‧‧‧電晶體
334‧‧‧二極體
400‧‧‧二次保護電路
500‧‧‧二次保護電路
502‧‧‧端子
504‧‧‧端子
510‧‧‧電池
520‧‧‧控制IC
522‧‧‧感測器
524‧‧‧熔絲控制電路
526‧‧‧熔絲
527‧‧‧熔絲
528‧‧‧電阻
529‧‧‧電阻
530‧‧‧開關
532‧‧‧電晶體
534‧‧‧二極體
540‧‧‧開關
542‧‧‧電晶體
544‧‧‧二極體
600‧‧‧二次保護電路
700‧‧‧二次控制IC
702‧‧‧電源軌
704‧‧‧接地軌
722‧‧‧感測器
722A‧‧‧端子
722B‧‧‧端子
724‧‧‧熔絲控制電路
726‧‧‧熔絲
726A‧‧‧端子
728‧‧‧電阻
760‧‧‧電晶體驅動器
770‧‧‧短路電晶體
780‧‧‧短路電晶體
800‧‧‧製造方法
802‧‧‧方塊
804‧‧‧方塊
806‧‧‧方塊
808‧‧‧方塊
810‧‧‧方塊
812‧‧‧方塊
900‧‧‧製造方法
902‧‧‧方塊
904‧‧‧方塊
906‧‧‧方塊
908‧‧‧方塊
910‧‧‧方塊
912‧‧‧方塊
1000‧‧‧製造方法
1002‧‧‧方塊
1004‧‧‧方塊
1006‧‧‧方塊
1008‧‧‧方塊
1010‧‧‧方塊
1012‧‧‧方塊
由舉例的方式，將敘述本發明揭示的裝置的特定的實施方式，參照以下所附的圖式：圖1係包含二次保護電路的電池保護電路的方塊圖；圖2係二次保護電路的方塊圖；圖3至6係範例二次保護電路的方塊圖，所有配置根據本發明的至少一些實施方式；以及圖7係範例二次保護電路的部分的方塊圖，配置根據本發明的至少一些實施方式。
圖8顯示根據本發明的二次保護電路裝置的製造方法的實施方式的流程圖。
圖9顯示根據本發明的二次保護電路裝置的製造方法的其它實施方式的流程圖。
圖10顯示根據本發明的二次保護電路裝置的操作方法的實施方式的流程圖。
本說明書將於後參照所附的圖式更完整地進 一步敘述，其中顯示較佳的實施方式。保護電路，唯，可以許多不同的形式實現且不應被解釋為受限於以下提出的實施方式。而是，提供這些實施方式以使本說明書更加的完善且完整，且將對所屬技術領域中具有通常知識者完整表達此處所述的保護電路的範圍。於整份圖式中，相似的符號表示相似的元件。
如此處所述的，本發明的許多實施方式提供二次電池包保護電路。二次電池包保護電路可包含：第一端子及第二端子；電晶體，電耦合於第一端子及第二端子之間；熔絲，電耦合至電晶體的閘極；以及熔絲控制電路，組態為在錯誤條件發生時造成足以開啟熔絲的電流通過熔絲。
二次保護電路可包含主要保護電路以保護電池包。例如，本發明的許多實施方式可提供保護鋰離子及鋰離子聚合物電池包。此處所述的二次保護電路可提供在在錯誤條件時主保護電路未斷線電池發生時，使電池包從充電器及/或負載永久斷線。保護電路包含主保護積體電路(IC)，其控制電池包的充電及放電以及在過充電或過放電時保護電池包。主保護IC控制電晶體以從充電器或負載電斷線電池包。
保護電路的安全測試可包含單一組件錯誤方法，其中主保護裝置被移除且電池包被觀測以決定在施加錯誤後電池包是否仍可穩定進入安全條件。此種的一例為「暴力過充電」測試，其中當用於斷線充電器的電晶體短 路，施加危險的過電壓條件予電池包，其故意移除主要保護IC的運作功能。
為了成功通過暴力過充電測試，電池包可包含二次保護機制以在主保護IC錯誤時提供保護功能。此二次保護機制可用於提供電池包從充電器及/或負載永久斷線。這是因為暴力過充電會對於基於鋰的二次電池非常危險，較安全的是在此種錯誤發生時永久無效化電池包。因此，保護電路亦可包含二次保護IC，其在暴力過充電時控制熔絲或熱切斷機制以從充電電路永久無效化(例如，電斷線)電池包。
圖1顯示保護電池110的範例電池保護電路100。提供端子102及104以電連接電池110至充電器或負載(例如，電子裝置)。保護電路100包含控制IC 120，用於控制放電開關130及充電開關140。各放電開關，例如放電開關130及充電開關140，包含電晶體132、142(例如，MOSFET等)及二極體134、144。二極體134、144電連接跨越電晶體132、142的源極及汲極。在普通的充電/放電操作中，控制IC 120開啟開關130及140的兩者(例如，由施加高電壓至電晶體132、142的閘極以開啟它們)。
當偵測到充電錯誤(例如，過電壓事件、過電流事件或超溫事件等)控制IC 120關閉充電開關140(例如，由關閉電晶體142)以停止充電電池110。唯，仍允許放電電流流經放電開關130及充電開關140的二極 體144。當偵測到放電錯誤(例如，欠電壓、過電流或超溫等)控制IC 120關閉放電開關130以停止放電電池110。唯，仍允許充電電流流經充電開關140及放電開關130的二極體134、144。
保護電路100亦包含二次保護電路150，其作為二次保護機制且當啟動時由從端子102永久電斷線電池110停止充電及/或放電。例如，若在錯誤條件時控制IC 120不能關閉開關130、140的其中之一，二次保護電路150可啟動以從端子102永久斷線電池110。如圖1中所示，二次保護電路150可包含熔絲152。二次保護電路150可代替地包含其它保護裝置(例如，正溫度係數熱阻器等)。唯，二次保護電路150的缺點是需要大量的電流以造成熔絲152開啟。此外，在錯誤條件發生時和在熔絲152開啟時之間經歷時間延遲的特定量。因此，電池包110在此時的期間可能暴露於危險狀態。
圖2顯示二次保護電路200的例子，其可取代圖1中的二次保護電路150。二次保護電路200包含端子202及204，用於連接二次保護電路200至主要保護電路中(例如，100)。
亦提供永久斷線電路230用於從端子204及開關240永久電斷線端子202，以啟動永久斷線電路230。永久斷線電路230包含以熔絲236、238封裝的電阻232、234。開關240包含電晶體242及二極體244。提供二次控制IC 220以監視電池包210的錯誤條件且當偵測 到此種錯誤條件時開啟開關240。例如，當二次控制IC 220偵測到錯誤(例如，非正常電壓或溫度)，它開啟在開關240中的電晶體242。既電晶體242現在開啟，電流流經永久斷線電路230的電阻232、234。由電阻232、234產生的熱開啟熔絲236、238的之一或兩者，因而從端子202永久斷線電池包210。
二次保護電路200允許較圖1中所述的二次保護電路150更好的開啟控制。或是說，因熔絲(例如，熔絲152)可能需要及/或必須超過它的額電電流的顯著量的電流以開啟，這可能導致較慢的開啟時間。唯，二次保護電路200仍使用熱熔絲技術，其具有相較於，例如電晶體，整體較慢的反應時間。此外，由電阻232、234產生的熱可能隨不同的電池/充電器電壓及環境溫度變化。如此，即使偵測到過電壓、過電流或超溫條件，加熱電阻232、234及開啟熔絲236、238(例如，熱熔絲)可能仍依賴許多不可能非常精確控制的參數。另外，當電阻232、234及熔絲236、238時常一起封裝，集成永久斷線電路230可能成本高。
現在參照敘述圖3至7，顯示許多實施方式，提供二次保護電路，用於由提供從充電器及/或負載永久斷線電池包的更精確的控制而保護電池包。或是說，描述許多二次保護電路的實施方式，其較少依賴外部條件(例如，溫度或電源供應階級等)而運作。
更特定地，圖3及4顯示二次保護電路組態 為保護電池包對抗充電錯誤(例如，過電壓、過電流或超溫等)，而圖5及6顯示二次保護電路組態為保護電池包對抗充電錯誤及放電錯誤(例如，欠電壓、過電流或超溫等)的兩者。圖7顯示二次保護電路的部分。顯示於圖3至7的二次保護電路組態為能夠從電源(例如，充電器)或負載(例如，電子裝置)永久電斷線電池包以保護電池包防止進入不安全的條件。
更特定地參照圖3，顯示用於保護電池包310的二次保護電路300的方塊圖。二次保護電路300包含用於電連接二次保護電路300至主要保護電路的端子302及304。或是說，端子302可用於連接二次保護電路至充電器及/或負載且端子304可用於連接二次保護電路至接地。
提供二次控制IC 320以控制開關330以從電池310電斷線端子302。開關330包含電晶體332及二極體334。電晶體332的源極及汲極電連接至端子302及電池310。此外，二極體334電耦合跨越電晶體332的源極及汲極，以二極體334阻擋電流從端子302往電池310流動。
二次控制IC 320包含用於感測跨越電池的錯誤條件的感測器322。可以理解的是，可提供用於決定電池中的錯誤條件的許多不同的感測器及偵測機制。唯，一般而言，感測器322及二次控制IC 320可決定關於充電(例如，過電壓、過電流或超溫等)的錯誤。亦提供熔絲 控制電路324及熔絲控制電路326。熔絲控制電路324耦合至感測器322以從感測器接收錯誤條件的指示。熔絲326電耦合至熔絲控制電路324及電晶體332的閘極。此外，電阻328可電耦合於端子304(例如，接地)及電晶體332的閘極之間。為了此處的目的，單詞「耦合」以及它的衍伸，是為了表示二或更多的元件係直接相互實體或電接觸，或者二或更多的元件係非直接相互接觸，但仍相互配合或互動。
開關330組態為當電流流過而充電電池310時，使能電池310從端子302、304永久電斷線。在正常操作時(例如，正常定義為非錯誤條件)，熔絲控制電路324提供高電壓訊號至電晶體332的閘極，以開啟電晶體，因此允許從端子302至電池310的電流流動而充電電池310。當決定了非正常條件，足以造成熔絲326開啟的電流流經熔絲326。電晶體332的閘極現在經由電阻328耦合至端子304(例如，接地)。如此，在閘極的電壓被拉低且電晶體332被關閉。因此，從端子302至電池310的電流路徑被無效化，因而中斷任何可能的危險的充電條件。需注意重要的是，這是永久無效化電池310的充電功能。
需注意重要的是，相較於流動從且至電池310的電流，熔絲326可為小(例如，電流載流容量等)。如此，相較於傳統的系統，控制熔絲326的開啟可更容易且更可靠。
更特定地參照圖4，顯示二次保護電路300的另一組態。或是說，圖4顯示二次保護電路400，包含二次保護電路300的組件，以另一方式配置。特別是，二次保護電路400包含連接於端子302及304、二次控制IC 320及開關330之間的電池310。唯，開關330係串聯地耦合於電池310及端子304之間(而不是如於圖3中的二次保護電路300的於電池310及端子302之間)。或是說，開關330取代端子302(例如，正端子)而連接至端子304(例如，接地端子)。
如所示的，電晶體332的源極及汲極耦合至端子304及電池310。電晶體332的閘極如與圖3相同地耦合。特別是，閘極經由熔絲326耦合至熔絲控制324，且經由電阻328至接地。可理解的是，二次保護電路400的操作相對於上述的二次保護電路300的操作是類似的。
更特定地參照圖5，顯示用於保護電池包510的二次保護電路500的方塊圖。二次保護電路500包含用於電連接二次保護電路500至主要保護電路的端子502及504。或是說，端子502可用於連接二次保護電路至充電器及/或負載且端子504可用於連接二次保護電路至接地。
提供二次控制IC 520以控制開關530(例如，充電開關)及開關540(例如，放電開關)以在充電及/或放電時從電池電中斷端子502。各開關包含電晶體(例如，532、542)及二極體(例如，534、544)。開關 530、540耦合於端子302及電池510之間。二次控制IC 520組態為開啟開關530、540，由施加高電壓訊號至各開關的電晶體(例如，532，542)的閘極而開啟各開關。
在充電開關530中的二極體534組態為阻擋充電電流(例如，從端子302至電池310的電流流動)但允許放電電流(例如，從電池310至端子302的電流流動)。相似地，在放電開關540中的二極體544組態為阻擋放電電流但允許充電電流。
二次控制IC 520包含用於感測跨越電池510的錯誤條件的感測器522。可以理解的是，可提供用於決定電池中的錯誤條件的許多不同的感測器及感測機制。 唯，一般而言，感測器522及二次控制IC 520可決定關於充電(例如，過電壓、過電流或超溫等)的錯誤或關於放電(例如，欠電壓、過電流或超溫等)的錯誤。熔絲控制電路524耦合至感測器522以接收從感測器522的錯誤條件的指示。
亦提供熔絲控制電路524及熔絲526及527。 熔絲526係電耦合於熔絲控制電路524及在充電開關530中的電晶體532的閘極之間。熔絲527，其可為開啟熔絲，耦合於熔絲控制電路524及在放電開關540中的電晶體542的閘極。此外，電阻528、529分別電耦合於端子504(例如，接地)及電晶體532、542的閘極之間。
開關530(例如，充電開關)組態為當電流流動以充電電池510時，致能使電池510從端子502、504 永久電斷線。特別是，二次控制IC 520組態為造成開關530永久關閉，因此中斷充電電池所需的電流路徑。唯，若開關530包含二極體534，當放電開關540開啟時，放電電流路徑(例如，從電池至端子502)仍會被提供。
相似地，放電開關540組態為當電流流動從電池510時，致能使電池510從端子502、504永久電中斷。特別是，二次控制IC 520組態為造成開關540永久關閉，因此中斷放電電池所需的路徑。唯，若開關540包含二極體544，當充電開關530開啟時，充電電流路徑(例如，從端子502至電池510)仍會被提供。
在正常操作時，熔絲控制電路524提供高電壓訊號至電晶體532、542的閘極，以開啟電晶體，因此允許電流流動從端子502至電池510而充電電池510且從電池510至端子502而放電電池(例如電源負載)。當決定非正常充電條件時，足以造成熔絲526開啟的電流流經熔絲526。電晶體532的閘極經由電阻528耦合至端子504(例如，接地)。如此，閘極處的電壓被拉低且電晶體532被關閉。如此，從端子502至電池510的電流路徑被無效化，因而中斷任何可能的危險充電條件。需注意重要的是，這是永久無效化電池510的充電功能。
當發生非正常的放電條件時，足以造成熔絲527開啟的電流流經熔絲527。電晶體542的閘極現在經由電阻529耦合至端子504(例如，接地)。如此，閘極處的電壓被拉低且電晶體542被關閉。如此，從電池510 至端子502的電流路徑被無效化，因而中斷任何可能的危險放電條件。需注意重要的是，這是永久無效化電池510的放電功能。
更特定地參照圖6，顯示二次保護電路500的另一組態。或是說，圖6顯示以另一方式配置的包含二次保護電路500的組件的二次保護電路600。特別是，二次保護電路600包含連接於端子502及504、二次控制IC 520，及開關530、540之間的電池510。唯，開關530、540係串聯地耦合於電池510及端子504之間(而不是如於圖5的二次保護電路500中的於電池510及端子502之間)。或是說，開關530、540取代正端子502而連接至接地端子504。
如所示的，電晶體532、542的源極及汲極耦合至端子504及電池510。電晶體532、542的閘極如與圖5相同地耦合。特別是，閘極經由熔絲526、527耦合至524，且經由電阻528、529至接地。可理解的是，二次保護電路600的操作相對於上述的二次保護電路500是類似的。
更特定地參照圖7，顯示二次控制IC 700的例子。二次控制IC 700組態為提供用於充電(例如，熔絲330或熔絲530等)或是放電(例如，熔絲540)的二次保護。可以理解的是，這無意限制，而是為了釐清且容易了解的目的。
二次控制IC 700包含具有端子722A及722B 的感測器722，用於連接感測器722至電池以監控電池的錯誤條件。另外，二次控制IC 700包含熔絲726及電阻728用於耦合至開關中的電晶體(例如，電晶體332或532等)的閘極，其將永久關閉以從充電器或負載斷線電池。提供端子726A以耦合熔絲726及電阻728至開關中的電晶體的閘極。另外，提供電源軌702及接地軌704以連接二次控制IC 700至電源及接地。二次控制IC亦包含電晶體驅動760(例如，驅動電路或充電幫浦等)以提供高電壓訊號至端子726A以開啟電晶體。亦提供熔絲短路電晶體770、780以短路於電源軌702及接地軌704之間的熔絲726，以造成熔絲726開啟。特別是，當非正常條件被偵測到，熔絲控制電路724可開啟熔絲短路電晶體770、780，造成高電流從電源軌702流過，經由電晶體770、熔絲726及電晶體780，且至接地軌704。此高電流會快速造成熔絲726開啟，因而無效化電晶體驅動760，使其無法開啟連接至端子726A的電晶體。
如上所述，為了方便且清楚的表示，顯示二次控制IC 700組態為提供用於單一開關的永久斷線特徵。這無意被限制。例如，二次控制IC 700可組態為有複數對的短路電晶體，以提供斷線特徵(例如，開啟熔絲526、527等)予多開關，因而減少對在電源限制電路中的溫度及電源供應效應的依賴。
圖8係根據本發明的一實施方式的用於保護電池包的二次保護電路的製造方法800的流程圖。例如， 僅為舉例，圖8的製造方法800可用於製造二次保護電路300、二次保護電路裝置300，及/或二次保護電路裝置700。製造方法800開始於方塊802。製造方法800移至方塊804。於方塊804提供第一端子及第二端子。於方塊806提供電晶體且電晶體電連接於第一端子及第二端子之間。製造方法800於方塊808提供熔絲，電耦合至電晶體的閘極。製造方法800於方塊810提供熔絲控制電路，組態為在錯誤條件發生時造成足以開啟熔絲的電流。製造方法800可於方塊812結束。
圖9係根據本發明的一實施方式的用於保護電池包的二次保護電路的製造方法900的流程圖。例如，僅為舉例，圖9的製造方法800可用於製造二次保護電路裝置500及/或二次保護電路裝置600。製造方法900開始於方塊902。製造方法900移至方塊904。於方塊904提供第一端子及第二端子。製造方法900於方塊906提供放電開關，電連接於第一端子。製造方法900於方塊908提供充電開關，電連接至放電開關及第二端子。製造方法900於方塊910提供熔絲控制電路，包含：第一熔絲，電耦合至放電開關以在第一熔絲開啟發生時永久關閉放電開關；第二熔絲，電耦合至充電開關以在第二熔絲開啟發生時永久關閉充電開關；以及熔絲控制電路，組態為在放電錯誤條件發生時造成足以開啟第一熔絲的電流流經第一熔絲且在充電錯誤條件發生時造成足以開啟第二熔絲的電流流經第二熔絲。製造方法900可於方塊912結束。
圖10係根據本發明的一實施方式的用於保護電池包的二次保護電路的操作方法1000的流程圖。操作方法1000開始於方塊1002。操作方法1000移至方塊1004。操作方法1000於方塊1004由熔絲控制電路提供電壓訊號(例如，高電壓訊號)至電連接於第一端子及第二端子之間的電晶體的閘極，用於開啟電晶體。
操作方法1000於方塊1006，一旦電晶體開啟，允許從第一端子至電池的電流流動。操作方法1000於方塊1008偵測電池中的錯誤條件且提供訊號至熔絲控制電路指示錯誤條件被偵測到。於一實施方式中，操作方法1000可使用感測器操作地耦合至熔絲控制電路以偵測在電池中的一或更多的充電錯誤，且一或更多的充電錯誤選自過電壓、過電流及超溫的群組。
操作方法1000於方塊1010，在錯誤條件發生時由使用熔絲控制電路，通過足夠量的電流經過連接至閘極的熔絲以開啟熔絲，而無效化從第一端子至電池的電流流動。於一實施方式中，由電耦合跨越電晶體的源極及汲極的二極體，阻擋從第一端子至電池的電流流動。操作方法1000可於方塊1012結束。
因此，如此所述，本發明由以從充電器及/或負載永久斷線電池包的更有效率且更精準的控制而保護電池包，提供顯著的進步及優點。或是說，本發明提供較少依賴外部條件(例如，溫度、電源供應階級等)而運作的二次保護電路，例如減少對在電流限制電路中的溫度及電 源供應效應的依賴，因為跨越電阻的電壓降可更準確地量測，即使於溫度及電源供應階級的變化中。
於一實施方式中，一種二次電池保護電路保護電池免於充電及/或放電的錯誤。此二次電池保護電路可包含：第一端子及第二端子；電晶體，電連接於該第一端子及該第二端子之間；熔絲，電耦合至該電晶體的閘極；以及熔絲控制電路，組態為在錯誤條件發生時造成足以開啟該熔絲的電流通過該熔絲。此二次電池保護電路包含操作地耦合至該熔絲控制電路的感測器，該感測器組態為偵測由該二次電池保護電路保護的電池中的該錯誤條件，且提供訊號至該熔絲控制電路指示偵測到該錯誤條件。該第一端子組態為連接至被保護的電池，且該第二端子組態為連接至電池充電電路，該感測器更操作地耦合至該第一端子且組態為偵測一或更多的充電錯誤。該一或更多的充電錯誤選自包含過電壓、過電流及超溫的群組。此二次電池保護電路更包含電耦合跨越該電晶體的源極及汲極的二極體，以及電耦合於該電晶體的該閘極及接地之間的電阻。此二次電池保護電路更包含第三端子，其中該第一端子組態為連接至被保護的電池，該第二端子組態為連接至接地，且該第三端子組態為連接至電池充電電路。
或是說，該第一端子組態為連接至被保護的電池，該第二端子組態為連接至電池充電電路，該第一感測器組態為偵測該電池及電池充電器之間的一或更多的充電錯誤。
雖然本發明已參照特定的實施方式揭示，對於所述的實施方式的許多的修改、變化及改變而不脫離本發明的範圍及範疇是可能的，如所附的申請專利範圍中所定義的。因此，有意的是，本發明不限於所述的實施方式，而是由接下來的申請專利範圍的語言所定義的完整範圍及其均等。
以上所述的包含揭示的架構的例子。當然，不可能敘述所有可想到的元件及/或方法的組合，但所屬技術領域中具有通常知識者可理解許多進一步的組合及排列是有可能的。因此，新穎的架構有意包含所有此種變化、修改以及落入所附的申請專利範圍的精神或範疇中的修改及變化。

Claims (20)

  1. 一種二次電池保護電路，包含：第一端子及第二端子；放電開關，電連接至該第一端子；充電開關，電連接至該放電開關及該第二端子；以及控制電路，包含：第一熔絲，電耦合至該放電開關，以在該第一熔絲開啟發生時永久關閉該放電開關；第二熔絲，電耦合至該充電開關，以在該第二熔絲開啟發生時永久關閉該充電開關；以及熔絲控制電路，組態為：決定錯誤條件為放電錯誤條件或充電錯誤條件，在該放電錯誤條件發生時造成足以開啟該第一熔絲的電流通過該第一熔絲以無效化由該二次電池保護電路保護的電池的放電操作，且在該充電錯誤條件發生時造成足以開啟該第二熔絲的電流通過該第二熔絲以無效化該電池的充電操作。
  2. 如請求項第1項的二次電池保護電路，該控制電路更包含操作地耦合至該熔絲控制電路的第一感測器，該第一感測器組態為偵測由該二次電池保護電路保護的電池中的充電錯誤條件，且提供第一訊號至該熔絲控制電路指示偵測到該充電錯誤條件。
  3. 如請求項第2項的二次電池保護電路，該控制電路更包含操作地耦合至該熔絲控制電路的第二感測器，該第二感測器組態為偵測由該二次電池保護電路保護的該電池中的該放電錯誤條件，且提供第二訊號至該熔絲控制電路指示偵測到該放電錯誤條件。
  4. 如請求項第3項的二次電池保護電路，其中該第一感測器及該第二感測器係相同。
  5. 如請求項第2項的二次電池保護電路，其中該第一端子組態為連接至被保護的電池，且該第二端子組態為連接至電池充電電路，該第一感測器組態為偵測在該電池及電池充電器之間的一或更多的充電錯誤。
  6. 如請求項第5項的二次電池保護電路，其中該一或更多的充電錯誤選自包含過電壓、過電流及超溫的群組。
  7. 如請求項第3項的二次電池保護電路，其中該第一端子組態為連接至被保護的電池，且該第二端子組態為連接至負載，該第二感測器組態為偵測在該電池及該負載之間的一或更多的放電錯誤。
  8. 如請求項第7項的二次電池保護電路，其中該一或更多的放電錯誤選自包含欠電壓、過電流及超溫的群組。
  9. 如請求項第1項的二次電池保護電路，該充電開關包含電晶體及電耦合跨越該電晶體的源極及汲極的二極體。
  10. 如請求項第9項的二次電池保護電路，其中該電晶體係第一電晶體，該二極體係第一二極體，該放電開關包含第二電晶體，及電耦合跨越該第二電晶體的源極及汲極的第二二極體。
  11. 如請求項第10項的二次電池保護電路，更包含電耦合於該第一電晶體的閘極及接地之間的第一電阻，以及電耦合於該第二電晶體的閘極及接地之間的第二電阻。
  12. 如請求項第1項的二次電池保護電路，更包含第三端子，其中該第一端子組態為連接至被保護的電池，該第二端子組態為連接至接地，且該第三端子組態為連接至電池充電電路。
  13. 如請求項第1項的二次電池保護電路，更包含第三端子，其中該第一端子組態為連接至被保護的電池，該第二端子組態為連接至接地，且該第三端子組態為連接至負載。
  14. 如請求項第1項的二次電池保護電路，其中該第一熔絲、該第二熔絲、該熔絲控制電路、操作地耦合至該熔絲控制電路的第一感測器及操作地耦合至該熔絲控制電路的第二感測器在單一積體電路中。
  15. 如請求項第1項的二次電池保護電路，其中操作地耦合至該熔絲控制電路的第一感測器、該熔絲控制電路及該第一熔絲彼此以串聯的方式電連接，且操作地耦合至該熔絲控制電路的第二感測器、該熔絲控制電路及該第二熔絲彼此以串聯的方式電連接。
  16. 一種二次電池保護電路的運作方法，該二次電池保護電路電連接至主要電池保護電路以提供電池保護，該方法包含：由熔絲控制電路提供電壓訊號至電連接於第一端子及第二端子之間的電晶體的閘極以開啟該電晶體；一旦該電晶體開啟，允許從該第一端子至該電池的電流流動；偵測該電池的錯誤條件並提供訊號至熔絲控制電路指示偵測到該錯誤條件；由該熔絲控制電路決定該錯誤條件為放電錯誤條件或充電錯誤條件；由經由連接至該電晶體的閘極的熔絲通過足量的該電流而無效化從該第一端子至該電池的該電流流動，以使用該熔絲控制電路在該充電錯誤條件發生時開啟該熔絲；其中，無效化從該第一端子至該電池的該電流流動更包含藉由電耦合跨越第一電晶體的源極及汲極的二極體阻擋從該第一端子至該電池的該電流流動；以及經由該二極體及耦合於該第一端子及該第一電晶體的第二電晶體，提供從該電池至該第一端子的放電電流路徑。
  17. 如請求項第16項的方法，更包含使用操作地耦合至該熔絲控制電路的感測器以偵測在該電池中的一或更多的充電錯誤。
  18. 如請求項第17項的方法，其中一或更多的充電錯誤係選自包含過電壓、過電流及超溫的群組。
  19. 如請求項第16項的方法，更包含藉由電耦合跨越該電晶體的源極及汲極的二極體，阻擋從該第一端子至該電池的該電流流動。
  20. 如請求項第16項的方法，更包含電耦合在該電晶體的該閘極及接地之間的電阻。
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