KR20050057693A - Charge-discharge protect circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 충방전 보호 회로에 관한 것으로서, 2차 전지의 충,방전 제어를 한개의 스위칭 소자로 구현하여 스위칭 손실 및 제조 비용을 절감할 수 있도록, 전지에 병렬로 연결되어 충전 과전압을 검출하는 충전 과전압 검출 회로와, 상기 전지에 병렬로 연결되어 방전 과전압을 검출하는 방전 과전압 검출 회로와, 상기 전지에 병렬로 연결되어 충전 과전류를 검출하는 충전 과전류 검출 회로와, 상기 전지에 병렬로 연결되어 방전 과전류를 검출하는 방전 과전류 검출 회로와, 상기 검출 회로들로부터 충,방전 과전압 또는 과전류 검출시 전지 보호를 위해 소정 제어 신호를 출력하는 제어 회로와, 상기 전지에 직렬로 연결되어 있으며, 상기 제어 회로의 제어 신호에 의해, 상기 전지의 충,방전 동작이 정지되도록, 오프(off)되는 한개의 스위치 소자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge / discharge protection circuit, and implements charging and discharging control of a secondary battery as a single switching element to reduce switching loss and manufacturing cost. An overvoltage detection circuit, a discharge overvoltage detection circuit connected in parallel to the battery to detect discharge overvoltage, a charge overcurrent detection circuit connected in parallel to the battery to detect charge overcurrent, and a discharge overcurrent connected in parallel to the battery A discharge over-current detection circuit for detecting a control circuit, a control circuit for outputting a predetermined control signal for protecting the battery when detecting a charge, discharge over-voltage or over-current from the detection circuits, and a control circuit of the control circuit A switch element that is turned off by a signal so that the charging and discharging operation of the battery is stopped Also characterized in that consisting of W.
Description
본 발명은 충방전 보호 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 2차 전지의 충,방전 보호 기능을 한개의 스위치 소자로 구현하여 스위칭 손실 및 제조 비용을 절감할 수 있는 충방전 보호 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a charge and discharge protection circuit, and more specifically, to a charge and discharge protection circuit that can reduce the switching loss and manufacturing cost by implementing the charge and discharge protection function of the secondary battery as a single switch element. .
일반적으로 2차 전지(이하, 전지로 약칭함)는 에너지 밀도가 대단히 높기 때문에, 과충전이나 과방전으로부터 사용자를 보호하기 위해 보호 회로가 내장되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 충방전 보호 회로(100')가 도시되어 있으며, 이는 전지(101')와 병렬로 연결되어 충,방전 동작중 충,방전 전압과 전류를 감지할 수 있도록 되어 있다.In general, since a secondary battery (hereinafter, abbreviated as a battery) has a very high energy density, a protection circuit is built in to protect a user from overcharge or overdischarge. Referring to FIG. 1, a conventional charge / discharge protection circuit 100 ′ is shown, which is connected in parallel with the battery 101 ′ to detect charge and discharge voltages and currents during charge and discharge operations. .
즉, 종래의 충방전 보호 회로(100')는 전지(101')에 병렬로 연결되어 충전 과전압을 검출하는 충전 과전압 검출 회로(110') 및 방전 과전압을 검출하는 방전 과전압 검출 회로(120'), 충전기(102')(또는 부하(103'))에 병렬로 연결되어 충전 과전류를 검출하는 충전 과전류 검출 회로(130') 및 방전 과전류를 검출하는 방전 과전류 검출 회로(140'), 상기 검출 회로로부터 소정 전압 또는 소정 전류 이상의 신호가 검출될 때 일정한 제어 신호를 출력하여 회로를 개방시키는 제어 회로(150'), 상기 제어 회로(150')의 제어 신호에 의해 충전 과전압 또는 충전 과전류시 회로를 개방시키는 충전 스위치(161'), 상기 제어 회로(150')의 제어 신호에 의해 방전 과전압 또는 방전 과전류시 회로를 개방시키는 방전 스위치(162')로 이루어져 있다.That is, the conventional charge / discharge protection circuit 100 'is connected to the battery 101' in parallel to the charge overvoltage detection circuit 110 'for detecting the charge overvoltage and the discharge overvoltage detection circuit 120' for detecting the discharge overvoltage. A charge overcurrent detection circuit 130 'connected in parallel to the charger 102' (or load 103 ') for detecting charge overcurrent and a discharge overcurrent detection circuit 140' for detecting discharge overcurrent, and the detection circuit A control circuit 150 'which opens a circuit by outputting a predetermined control signal when a signal having a predetermined voltage or a predetermined current or more is detected from the control circuit, and opens the circuit at the time of charge overvoltage or charge overcurrent by the control signal of the control circuit 150'. And a discharge switch 162 'which opens the circuit at the time of discharge overvoltage or discharge overcurrent by the control signal of the control circuit 150'.
여기서, 상기 충전 스위치(161') 및 방전 스위치(162')는 통상의 순방향 기생 다이오드(161a',162a')가 형성된 N채널형 전계 효과 트랜지스터이다.Here, the charge switch 161 ′ and the discharge switch 162 ′ are N-channel field effect transistors in which ordinary forward parasitic diodes 161 a ′ and 162 a ′ are formed.
이러한 종래의 충방전 보호 회로(100')는 아래와 같은 동작에 의해 전지(101')를 보호한다.The conventional charge / discharge protection circuit 100 'protects the battery 101' by the following operation.
먼저, 전지(101')의 단자 Vout+과 단자 Vout-가 충전기(102')에 연결된 상태에서, 충전중 전지(101') 보호 동작을 설명한다.First, the protection operation of the battery 101 'during charging will be described with the terminal Vout + and the terminal Vout- of the battery 101' connected to the charger 102 '.
충전 과전압 검출 회로(110') 또는 충전 과전류 검출 회로(130')가 전지(101')의 과전압 또는 과전류를 검출하고, 이를 제어 회로(150')에 출력한다. 그러면, 제어 회로(150')는 충전 스위치(161')에 소정 제어 신호를 출력하여 충전 스위치(161')가 오프(off)되도록 한다. 그러면, 충전기(102'), 단자 Vout+, 전지(101'), 방전 스위치(162'), 충전 스위치(161') 및 단자 Vout-를 통해 흐르던 전류가 차단되어 충전 동작이 정지한다.The charge overvoltage detection circuit 110 ′ or the charge overcurrent detection circuit 130 ′ detects an overvoltage or an overcurrent of the battery 101 ′ and outputs it to the control circuit 150 ′. Then, the control circuit 150 'outputs a predetermined control signal to the charging switch 161' so that the charging switch 161 'is turned off. Then, the current flowing through the charger 102 ', the terminal Vout +, the battery 101', the discharge switch 162 ', the charging switch 161' and the terminal Vout- is cut off to stop the charging operation.
이 상태에서 전지(101')가 부하(103')에 연결되면 전지(101'), 단자 Vout+, 부하(103'), 단자 Vout-, 충전 스위치(161')(off 상태)의 순방향 다이오드(161a'), 방전 스위치(162')(on 상태)를 통해 전류가 흐름으로써, 정상적인 방전이 이루어진다.In this state, when the battery 101 'is connected to the load 103', the forward diode of the battery 101 ', the terminal Vout +, the load 103', the terminal Vout- and the charge switch 161 '(off state) ( 161a '), a current flows through the discharge switch 162' (on state), and thus normal discharge is performed.
이어서, 전지(101')가 부하(103')에 연결된 상태에서, 방전중 전지(101') 보호 동작을 설명한다.Next, the battery 101 'protection operation during discharge will be described in the state where the battery 101' is connected to the load 103 '.
방전 과전압 검출 회로(120') 또는 방전 과전류 검출 회로(140')가 전지(101')의 과전압 및 과전류를 검출하고, 이를 제어 회로(150')에 출력한다. 그러면, 제어 회로(150')는 방전 스위치(162')에 소정 제어 신호를 출력하여 방전 스위치(162')가 오프되도록 한다. 그러면, 부하(103'), 단자 Vout-, 충전 스위치(161'), 방전 스위치(162'), 전지(101') 및 단자 Vout+로 흐르던 전류가 차단되어 방전 동작이 정지한다.The discharge overvoltage detection circuit 120 'or the discharge overcurrent detection circuit 140' detects the overvoltage and overcurrent of the battery 101 'and outputs it to the control circuit 150'. Then, the control circuit 150 'outputs a predetermined control signal to the discharge switch 162' so that the discharge switch 162 'is turned off. Then, the current flowing to the load 103 ', the terminal Vout-, the charge switch 161', the discharge switch 162 ', the battery 101', and the terminal Vout + is cut off, and the discharge operation is stopped.
이 상태에서 전지(101')가 충전기(102')에 연결되면, 충전기(102'), 단자 Vout+, 전지(101'), 방전 스위치(162')(off 상태)의 순방향 다이오드(162a'), 충전 스위치(161')(on 상태) 및 단자 Vout-를 통해 전류가 흐름으로써, 정상적인 충전이 이루어진다.In this state, when the battery 101 'is connected to the charger 102', the forward diode 162a 'of the charger 102', the terminal Vout +, the battery 101 ', and the discharge switch 162' (off state) The current flows through the charge switch 161 '(on state) and the terminal Vout-, whereby normal charging is performed.
물론, 정상적인 충,방전시에는 상기 제어 회로(150')가 충전 스위치(161') 및 방전 스위치(162')를 모두 온(on)시킴으로써, 전류가 상기 충전 스위치(161') 및 방전 스위치(162')를 모두 통과한다.Of course, during normal charging and discharging, the control circuit 150 'turns on both the charging switch 161' and the discharge switch 162 ', so that current flows through the charging switch 161' and the discharge switch ( 162 ').
그러나 이러한 종래의 충방전 보호 회로는 충전 동작과 방전 동작을 제어하는 스위치가 각각 형성되어 있음으로써, 전력 소비율이 높고 이에 따라 전지의 사용 가능 시간이 단축되는 문제가 있다.However, the conventional charge / discharge protection circuit has a problem in that the power consumption ratio is high and the usable time of the battery is shortened because the switches for controlling the charging operation and the discharge operation are respectively formed.
또한, 두개의 스위치로 인하여 전체 회로의 부피가 커지게 되고, 이에 따라 전지에서 차지하는 부피가 커져 전지의 용량도 저하되는 문제가 있다.In addition, the volume of the entire circuit is increased due to the two switches, thereby increasing the volume occupied by the battery, thereby reducing the capacity of the battery.
더불어, 두개의 스위치로 인하여 제조 공정이 복잡해지고, 또한 전지의 제조 비용도 증가되는 문제가 있다.In addition, due to the two switches, the manufacturing process is complicated, and the manufacturing cost of the battery also increases.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전지의 충,방전 보호 기능을 한개의 스위치 소자로 구현하여 스위칭 손실 및 제조 비용을 감소시킬 수 있는 충방전 보호 회로를 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide a charge and discharge protection circuit that can reduce the switching loss and manufacturing cost by implementing the charge, discharge protection function of the battery as a single switch element It is.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 충방전 보호 회로는 전지에 병렬로 연결되어 충전 과전압을 검출하는 충전 과전압 검출 회로와, 상기 전지에 병렬로 연결되어 방전 과전압을 검출하는 방전 과전압 검출 회로와, 상기 전지에 병렬로 연결되어 충전 과전류를 검출하는 충전 과전류 검출 회로와, 상기 전지에 병렬로 연결되어 방전 과전류를 검출하는 방전 과전류 검출 회로와, 상기 검출 회로들로부터 충,방전 과전압 또는 과전류 검출시 전지 보호를 위해 소정 제어 신호를 출력하는 제어 회로와, 상기 전지에 직렬로 연결되어 있으며, 상기 제어 회로의 제어 신호에 의해, 상기 전지의 충,방전 동작이 정지되도록, 오프되는 한개의 스위치 소자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the charge-discharge protection circuit according to the present invention includes a charge overvoltage detection circuit connected to the battery in parallel to detect the charge overvoltage, and a discharge overvoltage detection circuit connected to the battery in parallel to detect the discharge overvoltage; A charge overcurrent detection circuit connected in parallel to the battery to detect charge overcurrent, a discharge overcurrent detection circuit connected in parallel to the battery to detect discharge overcurrent, and a charge, discharge overvoltage or overcurrent detection from the detection circuits; A control circuit for outputting a predetermined control signal for protecting the battery, and one switch element connected in series with the battery and turned off so that charging and discharging operations of the battery are stopped by a control signal of the control circuit. Characterized in that the made up.
상기 스위치 소자는 게이트, 소스 및 드레인 단자를 갖는 N채널형 전계 효과 트랜지스터이며, 상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터는 소스와 드레인 단자 사이에 상호 역방향인 제1기생 다이오드 및 제2기생 다이오드가 직렬로 연결되고, 상기 제1기생 다이오드와 제2기생 다이오드 사이에는 공통 출력 단자가 더 형성될 수 있다.The switch element is an N-channel field effect transistor having a gate, a source, and a drain terminal, and the N-channel field effect transistor has a first parasitic diode and a second parasitic diode connected in a reverse direction between a source and a drain terminal. The common output terminal may be further formed between the first parasitic diode and the second parasitic diode.
상기 스위치 소자와 병렬로 바이패스 라인이 더 형성되고, 상기 바이패스 라인에는 제1스위치와 제2스위치가 직렬로 연결된 동시에, 상기 제1스위치와 제2스위치 사이에는 상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터의 공통 출력 단자가 연결되어 있으며, 상기 제1,2스위치는 상기 제어 회로의 제어 신호에 의해 온,오프될 수 있다.A bypass line is further formed in parallel with the switch element, and a first switch and a second switch are connected in series with the bypass line, and between the first switch and the second switch of the N-channel field effect transistor. The common output terminal is connected, and the first and second switches may be turned on or off by a control signal of the control circuit.
상기 제어 회로는 충전 과전압 또는 과전류 검출시 스위치 소자를 오프하여 충전 동작이 중지되도록 함과 동시에, 제1스위치를 온함으로써, 전지 외부에 부하가 연결된 경우 방전 전류가 전지의 양극, 부하, 제1스위치, 제1기생 다이오드를 통하여 전지의 음극에 전달되도록 한다.When the control circuit detects charging overvoltage or overcurrent, the switching device is turned off to stop the charging operation. At the same time, the control circuit turns on the first switch so that when the load is connected to the outside of the battery, the discharge current is caused by the positive electrode, the load, and the first switch of the battery. In this case, the first parasitic diode is transferred to the negative electrode of the battery.
상기 제어 회로는 방전 전류가 흐르기 시작한 후, 과전압 검출 회로 및 과전류 검출 회로에 의해 정상적인 방전으로 판단될 경우, 상기 제1스위치를 오프함과 동시에 스위치 소자의 게이트 단자에 소정 전압을 인가하여 상기 스위치 소자가 온되도록 함으로써, 방전 전류가 상기 스위치 소자를 통과하도록 한다.After the discharge current starts to flow, the control circuit turns off the first switch and applies a predetermined voltage to the gate terminal of the switch element when it is determined to be normal discharge by the overvoltage detection circuit and the overcurrent detection circuit. By being turned on, a discharge current is allowed to pass through the switch element.
상기 제어 회로는 방전 과전압 또는 과전류 검출시 스위치 소자를 오프하여 방전 동작이 중지되도록 함과 동시에, 제2스위치를 온함으로써, 전지 외부에 충전기가 연결된 경우 충전 전류가 충전기, 전지의 양극, 전지의 음극, 제2스위치 및 제2기생 다이오드를 통하여 충전기에 전달되도록 한다.The control circuit turns off the switch element when the discharge overvoltage or overcurrent is detected to stop the discharge operation, and simultaneously turns on the second switch so that when the charger is connected to the outside of the battery, the charging current is generated from the charger, the positive electrode of the battery, and the negative electrode of the battery. The second switch and the second parasitic diode are delivered to the charger.
상기 제어 회로는 충전 전류가 흐르기 시작한 후, 과전압 검출 회로 및 과전류 검출 회로에 의해 정상적인 충전으로 판단될 경우, 상기 제2스위치를 오프함과 동시에 스위치 소자의 게이트 단자에 소정 전압을 인가하여 상기 스위치 소자가 온되도록 함으로써, 충전 전류가 상기 스위치 소자를 통과하도록 한다.After the charging current starts to flow, the control circuit turns off the second switch and applies a predetermined voltage to the gate terminal of the switch element when it is determined that the charging is normal by the overvoltage detection circuit and the overcurrent detection circuit. By turning on, charge current passes through the switch element.
상기 충전 과전압 검출 회로, 방전 과전압 검출 회로, 충전 과전류 검출 회로, 방전 과전류 검출 회로, 제어 회로, 바이패스 라인, 제1스위치 및 제2스위치는 한개의 집적회로에 집적되어 형성되고, 상기 스위치 소자는 상기 집적회로 외부에 결선될 수 있다.The charge overvoltage detection circuit, the discharge overvoltage detection circuit, the charge overcurrent detection circuit, the discharge overcurrent detection circuit, the control circuit, the bypass line, the first switch and the second switch are integrally formed in one integrated circuit. It can be wired outside the integrated circuit.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 의한 충반전 보호 회로는 상기 스위치 소자가 게이트, 소스 및 드레인 단자를 갖는 P채널형 전계 효과 트랜지스터일 수 있으며, 상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터는 소스와 게이트 단자 사이에 역방향의 쇼트키 다이오드가 더 연결될 수 있다.In addition, the charge and discharge protection circuit according to another embodiment of the present invention to achieve the above object may be a P-channel field effect transistor having the switch element having a gate, a source and a drain terminal, the P-channel field effect The transistor may further be connected with a reverse Schottky diode between the source and the gate terminal.
상기 스위치 소자와 병렬로 제1바이패스 라인과 제2바이패스 라인이 형성되고, 상기 제1바이패스 라인에는 상기 제어 회로에 의해 제어되는 제1스위치와 순방향의 제1다이오드가 직렬 접속되며, 상기 제2바이패스 라인에는 상기 제어 회로에 의해 제어되는 제2스위치와 순방향의 제2다이오드가 직렬 접속될 수 있다.A first bypass line and a second bypass line are formed in parallel with the switch element, a first switch controlled by the control circuit and a first diode in a forward direction are connected in series with the first bypass line; A second switch controlled by the control circuit and a second diode in the forward direction may be connected to the second bypass line in series.
상기 제어 회로는 충전 과전압 또는 과전류 검출시 스위치를 오프하여 충전 동작이 중지되도록 함과 동시에, 제1스위치를 온함으로써, 전지 외부에 부하가 연결된 경우 방전 전류가 전지의 양극, 제1스위치, 제1다이오드 및 부하를 통하여 전지의 음극에 전달되도록 한다.When the control circuit detects charging overvoltage or overcurrent, the control circuit is switched off to stop the charging operation, and the first switch is turned on, so that when the load is connected to the outside of the battery, the discharge current is caused by the positive electrode, the first switch, and the first switch of the battery. Through the diode and the load to be delivered to the negative electrode of the battery.
상기 제어 회로는 방전 전류가 흐르기 시작한 후, 과전압 검출 회로 및 과전류 검출 회로에 의해 정상적인 방전으로 판단될 경우, 상기 제1스위치를 오프함과 동시에 스위치 소자의 게이트 단자에 소정 전압을 인가하여 상기 스위치 소자가 온되도록 함으로써, 방전 전류가 상기 스위치 소자를 통과하도록 한다.After the discharge current starts to flow, the control circuit turns off the first switch and applies a predetermined voltage to the gate terminal of the switch element when it is determined to be normal discharge by the overvoltage detection circuit and the overcurrent detection circuit. By being turned on, a discharge current is allowed to pass through the switch element.
상기 제어 회로는 방전 과전압 또는 과전류 검출시 스위치를 오프하여 방전 동작이 중지되도록 함과 동시에, 제2스위치를 온함으로써, 전지 외부에 충전기가 연결된 경우 충전 전류가 충전기, 제2스위치, 제2다이오드, 전지의 양극 및 전지의 음극을 통하여 충전기에 전달되도록 한다.When the control circuit detects a discharge overvoltage or an overcurrent, the control circuit is turned off to stop the discharge operation and at the same time, the second switch is turned on so that when the charger is connected to the outside of the battery, the charging current is stored in the charger, the second switch, the second diode, It is to be delivered to the charger through the battery positive electrode and the battery negative electrode.
상기 제어 회로는 충전 전류가 흐르기 시작한 후, 과전압 검출 회로 및 과전류 검출 회로에 의해 정상적인 충전으로 판단될 경우, 상기 제2스위치를 오프함과 동시에 스위치 소자의 게이트 단자에 소정 전압을 인가하여 상기 스위치 소자가 온되도록 함으로써, 충전 전류가 상기 스위치 소자를 통과하도록 한다.After the charging current starts to flow, the control circuit turns off the second switch and applies a predetermined voltage to the gate terminal of the switch element when it is determined that the charging is normal by the overvoltage detection circuit and the overcurrent detection circuit. By turning on, charge current passes through the switch element.
상기 충전 과전압 검출 회로, 방전 과전압 검출 회로, 충전 과전류 검출 회로, 방전 과전류 검출 회로, 제어 회로, 제1바이패스 라인, 제2바이패스 라인, 제1스위치, 제1다이오드, 제2스위치 및 제2다이오드는 한개의 집적회로에 집적되어 형성되고, 상기 스위치 소자는 상기 집적회로 외부에 결선될 수 있다.The charge overvoltage detection circuit, the discharge overvoltage detection circuit, the charge overcurrent detection circuit, the discharge overcurrent detection circuit, the control circuit, the first bypass line, the second bypass line, the first switch, the first diode, the second switch, and the second The diode may be integrated in one integrated circuit, and the switch element may be connected to the outside of the integrated circuit.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 충방전 보호 회로는 충,방전 제어 스위치 소자로서 오직 한개의 N채널형 또는 P채널형 전계 효과 트랜지스터를 이용함으로써, 전력 소비율을 최소화할 수 있게 된다.As described above, the charge / discharge protection circuit according to the present invention can minimize power consumption by using only one N-channel type or P-channel type field effect transistor as the charge / discharge control switch element.
또한, 상기와 같은 전력 소비율 저하로 인하여 전지의 사용 가능 시간도 연장시킬 수 있게 된다.In addition, it is possible to extend the usable time of the battery due to the power consumption rate decrease as described above.
더불어, 한개의 스위치 소자로 인하여 전체 회로 부피도 작아지게 된다.In addition, one switch element results in a smaller overall circuit volume.
마지막으로, 한개의 스위치 소자로 인하여 제조 공정이 간단해지고, 또한 전지의 제조 비용도 절감할 수 있게 된다.Finally, one switch element can simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost of the battery.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 충방전 보호 회로가 도시되어 있다.2, a charge and discharge protection circuit according to an embodiment of the present invention is shown.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 충방전 보호 회로(100)는 충전 과전압 검출 회로(110), 방전 과전압 검출 회로(120), 충전 과전류 검출 회로(130), 방전 과전류 검출 회로(140), 제어 회로(150) 및 한개의 스위치 소자(160)로 이루어져 있다.As shown, the charge / discharge protection circuit 100 according to the present invention includes a charge overvoltage detection circuit 110, a discharge overvoltage detection circuit 120, a charge overcurrent detection circuit 130, a discharge overcurrent detection circuit 140, and a control circuit. 150 and one switch element 160.
여기서, 상기 충전 과전압 검출 회로(110)는 전지(101)에 병렬로 연결되어 충전 과전압을 검출하고, 상기 방전 과전압 검출 회로(120)는 상기 전지(101)에 병렬로 연결되어 방전 과전압을 검출한다. 또한, 상기 충전 과전류 검출 회로(130)는 상기 전지(101)에 병렬로 연결되어 충전 과전류를 검출하고, 상기 방전 과전류 검출 회로(140)는 상기 전지(101)에 병렬로 연결되어 방전 과전류를 검출한다. 더불어, 상기 제어 회로(150)는 검출 회로들로부터 충,방전 과전압 또는 과전류 검출시 전지(101) 보호를 위해 소정 제어 신호를 출력하며, 이러한 구성 및 작용은 종래와 같다.Here, the charge overvoltage detection circuit 110 is connected to the battery 101 in parallel to detect the charge overvoltage, the discharge overvoltage detection circuit 120 is connected in parallel to the battery 101 to detect the discharge overvoltage . In addition, the charging overcurrent detection circuit 130 is connected to the battery 101 in parallel to detect the charging overcurrent, the discharge overcurrent detection circuit 140 is connected in parallel to the battery 101 to detect the discharge overcurrent do. In addition, the control circuit 150 outputs a predetermined control signal to protect the battery 101 when the charge, discharge, overvoltage or overcurrent is detected from the detection circuits, and the configuration and operation thereof are the same as before.
한편, 본 발명에 의한 충방전 보호 회로(100)는 상기 전지(101)에 직렬로 연결되어, 상기 전지(101)가 비정상적으로 충,방전될 때, 상기 제어 회로(150)의 제어 신호에 의해 오프되는 한개의 스위치 소자(160)를 포함한다. 물론, 상기 스위치 소자(160)는 정상적인 충, 방전시에는 온 상태를 유지한다.On the other hand, the charge and discharge protection circuit 100 according to the present invention is connected in series to the battery 101, when the battery 101 is abnormally charged, discharged by the control signal of the control circuit 150 It includes one switch element 160 that is turned off. Of course, the switch element 160 maintains an on state during normal charging and discharging.
여기서, 상기 스위치 소자(160)는 게이트, 소스 및 드레인 단자를 갖는 N채널형 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 또한, 상기 스위치 소자(160)는 소스와 드레인 단자 사이에 상호 역방향인 제1기생 다이오드(161) 및 제2기생 다이오드(162)가 직렬로 연결되어 있다. 더불어, 상기 스위치 소자(160)는 상기 제1기생 다이오드(161)와 제2기생 다이오드(162) 사이에는 공통 출력 단자(163)가 형성되어 있다. 이러한 스위치 소자(160)는 예를 들어 게이트에 하이(high) 전압이 인가될 경우 드레인에서 소스로, 또는 소스에서 드레인으로 충,방전 전류가 흐른다. 물론, 상기 스위치 소자(160)는 게이트에 로우(low) 전압이 인가될 경우 전류가 흐를 수 없으며, 또한 직렬로 연결된 제1기생 다이오드(161) 및 제2기생 다이오드(162)를 통해서도 드레인에서 소스로, 또는 소스에서 드레인으로 충,방전 전류가 흐를 수 없다.The switch element 160 may be an N-channel field effect transistor having a gate, a source, and a drain terminal. In addition, in the switch element 160, a first parasitic diode 161 and a second parasitic diode 162 which are opposite to each other between a source and a drain terminal are connected in series. In addition, the switch device 160 has a common output terminal 163 formed between the first parasitic diode 161 and the second parasitic diode 162. For example, when the high voltage is applied to the gate, the switch device 160 flows from the drain to the source or from the source to the drain. Of course, the switch element 160 may not flow when a low voltage is applied to the gate, and may also be sourced at the drain through the first parasitic diode 161 and the second parasitic diode 162 connected in series. No charge or discharge current can flow from the furnace or source to drain.
한편, 본 발명에 의한 충방전 보호 회로(100)는 상기 스위치 소자(160)와 병렬로 바이패스 라인(170)이 더 형성되어 있다. 즉, 도면중 단자 VSS와 단자 V-에 바이패스 라인(170)이 더 형성되어 있다. 이러한 바이패스 라인(170)은 상기 스위치 소자(160)가 오프된 경우 잠시동안 충,방전 전류가 흐르는 통로가 된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.Meanwhile, in the charge / discharge protection circuit 100 according to the present invention, a bypass line 170 is further formed in parallel with the switch element 160. That is, the bypass line 170 is further formed in the terminal VSS and the terminal V- in the figure. The bypass line 170 is a passage through which charge and discharge current flows for a while when the switch element 160 is turned off. Detailed description thereof will be described later.
또한, 상기 바이패스 라인(170)에는 상호 직렬로 제1스위치(171)와 제2스위치(172)가 연결되어 있다. 이러한 제1스위치(171) 및 제2스위치(172)는 상기 제어 회로(150)의 제어 신호에 의한 온,오프가 결정된다. 예를 들어, 상기 제1,2스위치(171,172)는 게이트에 인가되는 전압에 따라 온,오프가 결정되는 전계 효과형 트랜지스터일 수도 있으나, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In addition, the bypass line 170 is connected to the first switch 171 and the second switch 172 in series with each other. The first switch 171 and the second switch 172 is determined on or off by the control signal of the control circuit 150. For example, the first and second switches 171 and 172 may be field effect transistors whose on and off are determined according to a voltage applied to a gate, but the present invention is not limited thereto.
더불어, 상기 스위치 소자(160)의 공통 출력 단자(163)는 상기 제1스위치(171)와 제2스위치(172) 사이에 연결될 수 있다. 즉, 도면에서와 같이 상기 스위치 소자(160)의 공통 출력 단자(163)는 단자 Vbody에 연결될 수 있으며, 상기 단자 Vbody는 제1스위치(171) 및 제2스위치(172) 사이에 연결되어 있다.In addition, the common output terminal 163 of the switch element 160 may be connected between the first switch 171 and the second switch 172. That is, as shown in the drawing, the common output terminal 163 of the switch element 160 may be connected to the terminal Vbody, and the terminal Vbody is connected between the first switch 171 and the second switch 172.
마지막으로, 본 발명에 의한 충방전 보호 회로(100)는 상기 충전 과전압 검출 회로(110), 방전 과전압 검출 회로(120), 충전 과전류 검출 회로(130), 방전 과전류 검출 회로(140), 제어 회로(150), 바이패스 라인(170), 제1스위치(171) 및 제2스위치(172)가 한개의 집적회로(IC)에 집적되어 형성되고, 상기 한개의 스위치 소자(160)는 상기 집적회로(IC) 외부에 결선될 수 있다. 물론, 본 발명은 상기 한개의 스위치 소자(160)도 집적회로(IC)에 함께 집적될 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. Lastly, the charge / discharge protection circuit 100 according to the present invention includes the charge overvoltage detection circuit 110, the discharge overvoltage detection circuit 120, the charge overcurrent detection circuit 130, the discharge overcurrent detection circuit 140, and the control circuit. The 150, the bypass line 170, the first switch 171, and the second switch 172 are formed by being integrated in one integrated circuit (IC), and the one switch element 160 is formed in the integrated circuit. (IC) can be wired outside. Of course, the one switch element 160 may also be integrated in an integrated circuit (IC), but the present invention is not limited thereto.
도 3a를 참조하면, 도 2에서 충전 중지시 부하(103) 연결에 의한 방전 전류의 흐름이 도시되어 있고, 도 3b를 참조하면, 방전 중지시 충전기(102) 연결에 의한 충전 전류의 흐름이 도시되어 있다.Referring to FIG. 3A, the flow of the discharge current by the connection of the load 103 when the charge is stopped in FIG. 2 is illustrated. Referring to FIG. 3B, the flow of the charge current by the connection of the charger 102 is shown when the discharge is stopped. It is.
먼저 도 3a를 참조하여, 충전 과전압 또는 충전 과전류로 인하여 스위치 소자(160)가 오프된 후, 부하(103) 연결에 의한 전지(101)의 방전 전류 흐름을 설명한다.First, referring to FIG. 3A, after the switch element 160 is turned off due to the charging overvoltage or the charging overcurrent, the discharge current flow of the battery 101 by connecting the load 103 will be described.
물론, 종래와 같이 충전 과전압 검출 회로(110) 또는 충전 과전류 검출 회로(130)가 전지(101)의 충전중 과전압 또는 과전류를 검출하게 되면, 제어 회로(150)에 소정 전기적 신호를 출력하고, 이에 상기 제어 회로(150)는 예를 들면 스위치 소자(160)의 게이트에 로우 전압을 인가하여 스위치 소자(160)가 오프되도록 한다. 즉, 소스에서 드레인으로의 전류 흐름을 차단하여 충전이 중지되도록 한다.Of course, when the charging overvoltage detection circuit 110 or the charging overcurrent detection circuit 130 detects the overvoltage or the overcurrent during the charging of the battery 101 as in the prior art, it outputs a predetermined electrical signal to the control circuit 150, For example, the control circuit 150 applies a low voltage to the gate of the switch element 160 to turn off the switch element 160. That is, the current flow from the source to the drain is interrupted to stop charging.
한편, 이때 상기 제어 회로(150)는 바이패스 라인(170)에 형성되어 있는 제1스위치(171)에 소정 신호를 출력함으로써, 상기 제1스위치(171)가 온되도록 한다. 물론, 정상적인 충,방전 동작에서 상기 제1,2스위치는 모두 오프된 상태이다. 더불어, 상기와 같이 제1스위치(171)가 온된다고 해도 상기 제2스위치(172) 및 스위치 소자(160)는 모두 오프 상태이므로 단자 Vss에서 단자 V-로 충전 전류가 흐르지는 못한다. In this case, the control circuit 150 outputs a predetermined signal to the first switch 171 formed on the bypass line 170 so that the first switch 171 is turned on. Of course, in the normal charging and discharging operation, the first and second switches are all turned off. In addition, even if the first switch 171 is turned on as described above, since the second switch 172 and the switch element 160 are both in an off state, charging current does not flow from the terminal Vss to the terminal V-.
이러한 상태에서 충방전 보호 회로(100)의 단자 Vout+과 단자 Vout-에 부하(103)가 연결되면, 전지(101)로부터 방전 전류가 흐른다. 즉, 방전 전류는 전지(101)의 양극, 부하(103), 제1스위치(171), 제1기생 다이오드(161)를 통하여 전지(101)의 음극에까지 이른다. 물론, 단자 V-에서 단자 VSS까지 방전 전류가 흐른다.In this state, when the load 103 is connected to the terminal Vout + and the terminal Vout- of the charge / discharge protection circuit 100, a discharge current flows from the battery 101. That is, the discharge current reaches the cathode of the battery 101 through the anode of the battery 101, the load 103, the first switch 171, and the first parasitic diode 161. Of course, discharge current flows from terminal V- to terminal VSS.
이와 같이 방전 전류가 흐르기 시작하면, 상기 과전압 검출 회로(110,120) 및 과전류 검출 회로(130,140)에 의해 방전 전압 및 전류가 검출되며, 이와 같이 검출된 결과는 제어 회로(150)에 그대로 전달된다. 이어서, 상기 제어 회로(150)는 상기 전압 및 전류가 모두 정상이면, 스위치 소자(160)의 게이트에 예를 들면 하이 전압을 인가하여 스위치 소자(160)를 온시키고, 제1스위치(171)에는 예를 들면 로우 전압을 인가하여 제1스위치(171)를 오프시킨다. 그러면, 상기 방전 전류는 부하(103)에서 상기 스위치 소자(160)의 드레인 및 소스를 경유하여 전지(101)의 음극으로 직접 흐르게 됨으로써, 정상적인 방전 동작이 계속 진행된다.When the discharge current starts to flow in this way, the discharge voltage and the current are detected by the overvoltage detection circuits 110 and 120 and the overcurrent detection circuits 130 and 140, and the detected result is transferred to the control circuit 150 as it is. Subsequently, when both the voltage and the current are normal, the control circuit 150 turns on the switch element 160 by applying a high voltage to the gate of the switch element 160, for example. For example, the first switch 171 is turned off by applying a low voltage. Then, the discharge current flows directly from the load 103 to the cathode of the battery 101 via the drain and the source of the switch element 160, thereby continuing the normal discharge operation.
이어서, 도 3b를 참조하여, 방전 과전압 또는 방전 과전류로 인하여 스위치 소자(160)가 오프된 후, 충전기(102) 연결에 의한 전지(101)의 충전 전류 흐름을 설명한다.Next, referring to FIG. 3B, after the switch element 160 is turned off due to the discharge overvoltage or the discharge overcurrent, the charging current flow of the battery 101 by connecting the charger 102 will be described.
물론, 종래와 같이 방전 과전압 검출 회로(120) 또는 방전 과전류 검출 회로(140)가 방전중 과전압 또는 과전류를 검출하게 되면, 제어 회로(150)에 소정 전기적 신호를 출력하고, 이에 상기 제어 회로(150)는 예를 들면 스위치 소자(160)의 게이트에 로우 전압을 인가하여 스위치 소자(160)가 오프되도록 한다. 즉, 드레인에서 소스로의 방전 전류 흐름을 차단하여 방전이 중지되도록 한다.Of course, when the discharge overvoltage detection circuit 120 or the discharge overcurrent detection circuit 140 detects an overvoltage or an overcurrent during discharge, it outputs a predetermined electrical signal to the control circuit 150, and thus the control circuit 150. For example, the low voltage is applied to the gate of the switch element 160 to cause the switch element 160 to be turned off. That is, the discharge current is stopped by blocking the flow of discharge current from the drain to the source.
한편, 이때 상기 제어 회로(150)는 바이패스 라인(170)에 형성되어 있는 제2스위치(172)에 소정 신호를 출력함으로써, 상기 제2스위치(172)가 온되도록 한다. 물론, 정상적인 충,방전 동작에서 상기 제1,2스위치(171,172)는 모두 오프된 상태이다. 더불어, 상기와 같이 제2스위치(172)가 온된다고 해도 상기 제1스위치(171) 및 스위치 소자(160)는 모두 오프 상태이므로 단자 V-에서 단자 Vss로 방전 전류가 흐르지는 못한다. In this case, the control circuit 150 outputs a predetermined signal to the second switch 172 formed on the bypass line 170 so that the second switch 172 is turned on. Of course, in the normal charging and discharging operation, the first and second switches 171 and 172 are all turned off. In addition, even when the second switch 172 is turned on as described above, since the first switch 171 and the switch element 160 are both in an off state, a discharge current does not flow from the terminal V- to the terminal Vss.
이러한 상태에서 충방전 보호 회로(100)의 단자 Vout+과 단자 Vout-에 충전기(102)가 연결되면, 충전기(102)로부터 충전 전류가 흐른다. 즉, 충전 전류는 충전기(102), 전지(101)의 양극, 전지(101)의 음극, 제2스위치(172), 제2기생 다이오드(162)를 통하여 충전기(102)에까지 이른다. 물론, 단자 VSS에서 단자 V-로 충전 전류가 흐른다.In this state, when the charger 102 is connected to the terminal Vout + and the terminal Vout- of the charge / discharge protection circuit 100, a charging current flows from the charger 102. That is, the charging current reaches the charger 102 through the charger 102, the positive electrode of the battery 101, the negative electrode of the battery 101, the second switch 172, and the second parasitic diode 162. Of course, charging current flows from terminal VSS to terminal V-.
이와 같이 충전 전류가 흐르기 시작하면, 상기 과전압 검출 회로(110,120) 및 과전류 검출 회로(130,140)에 의해 전압 및 전류가 검출되며, 이와 같이 검출된 결과는 제어 회로(150)에 그대로 전달된다. When the charging current starts to flow in this way, the voltage and current are detected by the overvoltage detection circuits 110 and 120 and the overcurrent detection circuits 130 and 140, and the detected result is transferred to the control circuit 150 as it is.
이어서, 상기 제어 회로(150)는 상기 충전 전압 및 충전 전류가 모두 정상이면, 스위치 소자(160)의 게이트에 예를 들면 하이 전압을 인가하여 스위치 소자(160)를 온시키고, 제2스위치(172)에는 예를 들면 로우 전압을 인가하여 제2스위치(172)를 오프시킨다. 그러면, 상기 충전 전류는 전지(101)의 음극에서 상기 스위치 소자(160)의 소스 및 드레인을 경유하여 충전기(102)로 직접 흐르게 됨으로써, 정상적인 충전 동작이 계속 진행된다. Subsequently, when both of the charging voltage and the charging current are normal, the control circuit 150 turns on the switch element 160 by applying a high voltage, for example, to the gate of the switch element 160, and the second switch 172. ), The second switch 172 is turned off by applying a low voltage, for example. Then, the charging current flows directly from the cathode of the battery 101 to the charger 102 via the source and the drain of the switch element 160, thereby continuing the normal charging operation.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전 보호 회로(200)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 4, a charge / discharge protection circuit 200 according to another embodiment of the present invention is shown.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 충방전 보호 회로(200)는 충전 과전압 검출 회로(210), 방전 과전압 검출 회로(220), 충전 과전류 검출 회로(230), 방전 과전류 검출 회로(240), 제어 회로(250) 및 한개의 스위치 소자(260)로 이루어져 있다.As illustrated, the charge / discharge protection circuit 200 according to the present invention includes a charge overvoltage detection circuit 210, a discharge overvoltage detection circuit 220, a charge overcurrent detection circuit 230, a discharge overcurrent detection circuit 240, and a control circuit. 250 and one switch element 260.
여기서, 상기 충전 과전압 검출 회로(210)는 전지(201)에 병렬로 연결되어 충전 과전압을 검출하고, 상기 방전 과전압 검출 회로(220)는 상기 전지(201)에 병렬로 연결되어 방전 과전압을 검출한다. 또한, 상기 충전 과전류 검출 회로(230)는 상기 전지(201)에 병렬로 연결되어 충전 과전류를 검출하고, 상기 방전 과전류 검출 회로(240)는 상기 전지(201)에 병렬로 연결되어 방전 과전류를 검출한다. 더불어, 상기 제어 회로(250)는 검출 회로들로부터 충,방전 과전압 또는 과전류 검출시 전지(201) 보호를 위해 소정 제어 신호를 출력하며, 이러한 구성 및 작용은 본 발명의 일실시예(100)와 같다.Here, the charging overvoltage detection circuit 210 is connected to the battery 201 in parallel to detect the charging overvoltage, and the discharge overvoltage detection circuit 220 is connected to the battery 201 in parallel to detect the discharge overvoltage. . In addition, the charging overcurrent detection circuit 230 is connected to the battery 201 in parallel to detect the charging overcurrent, the discharge overcurrent detection circuit 240 is connected in parallel to the battery 201 to detect the discharge overcurrent do. In addition, the control circuit 250 outputs a predetermined control signal to protect the battery 201 when detecting the charge, discharge, overvoltage or overcurrent from the detection circuits, the configuration and operation of the control circuit 250 and one embodiment of the present invention same.
한편, 본 발명의 다른 실시예인 충방전 보호 회로(200)는 상기 전지(201)에 직렬로 연결되어, 상기 전지(201)가 비정상적으로 충,방전될 때, 상기 제어 회로(250)의 제어 신호에 의해 오프되는 한개의 스위치 소자(260)를 포함한다. 물론, 상기 스위치 소자(260)는 정상적인 충, 방전시에는 온 상태를 유지한다.On the other hand, the charge and discharge protection circuit 200 of another embodiment of the present invention is connected in series to the battery 201, when the battery 201 is abnormally charged, discharged, the control signal of the control circuit 250 One switch element 260 is turned off by. Of course, the switch element 260 maintains an on state during normal charging and discharging.
여기서, 상기 스위치 소자(260)는 게이트, 소스 및 드레인 단자를 갖는 P채널형 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 또한, 상기 스위치 소자(260)는 소스와 게이트 단자 사이에 역방향의 쇼트키 다이오드(261)가 연결되어 있다. The switch element 260 may be a P-channel field effect transistor having a gate, a source, and a drain terminal. In addition, the switch element 260 has a Schottky diode 261 reversely connected between a source and a gate terminal.
여기서 상기 쇼트키 다이오드(261)를 이용한 이유를 간단히 설명한다. 전계효과트랜지스터 특히 MOSFET은 소스와 바디, 드레인과 바디 사이가 PN 접합으로 이루어지므로 기생 다이오드가 자연스럽게 형성된다. MOSFET 사용시 소스와 바디는 같이 연결되므로 소스와 바디 사이에는 기생 다이오드가 생기지 않지만, 드레인과 바디(소스) 사이에는 기생 다이오드가 생긴다. P채널형 MOSFET의 경우 소스와 바디 사이에는 기생 다이오드가 생기지 않는다. 그러나 드레인과 바디, 즉, 드레인과 소스 사이에는 기생 다이오드가 생기고, 이는 MOSFET이 오프되더라도 전류가 흐르게 된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 현상을 억제하기 위해 소스와 바디 다이에 쇼트키 다이오드(261)를 연결하여 기생 다이오드에 의한 전류의 흐름을 막은 것이다.Here, the reason for using the Schottky diode 261 will be briefly described. Field effect transistors, especially MOSFETs, have a PN junction between the source and the body, and the drain and the body, so that parasitic diodes are formed naturally. When using a MOSFET, the source and the body are connected together, so there is no parasitic diode between the source and the body, but there is a parasitic diode between the drain and the body (source). P-channel MOSFETs do not have parasitic diodes between the source and the body. However, parasitic diodes are formed between the drain and the body, that is, between the drain and the source, and current flows even when the MOSFET is turned off. Therefore, in the present invention, in order to suppress this phenomenon, the Schottky diode 261 is connected to the source and the body die to prevent the flow of current by the parasitic diode.
계속해서, 이러한 스위치 소자(260)는 예를 들어 게이트에 하이 전압이 인가될 경우 드레인에서 소스로, 또는 소스에서 드레인으로 충,방전 전류가 흐를 수 있다. 물론, 상기 스위치 소자(260)는 게이트에 로우 전압이 인가될 경우 전류가 흐를 수 없다.Subsequently, when the high voltage is applied to the gate, such a switch element 260 may flow from a drain to a source or from a source to a drain. Of course, when the low voltage is applied to the gate, the switch element 260 cannot flow current.
한편, 본 발명에 의한 충방전 보호 회로는 상기 스위치 소자(260)와 병렬로 제1바이패스 라인(270) 및 제2바이패스 라인(280)이 더 형성되어 있다. 즉, 도면중 단자 VDD와 단자 VM에 제1,2바이패스 라인(270,280)이 더 형성되어 있다. 이러한 제1,2바이패스 라인(270,280)은 상기 스위치 소자(260)가 오프된 경우 잠시동안 충,방전 전류가 흐르는 통로가 된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.Meanwhile, in the charge / discharge protection circuit according to the present invention, the first bypass line 270 and the second bypass line 280 are further formed in parallel with the switch element 260. That is, first and second bypass lines 270 and 280 are further formed in the terminal VDD and the terminal VM in the figure. The first and second bypass lines 270 and 280 become passages for charging and discharging currents for a while when the switch element 260 is turned off. Detailed description thereof will be described later.
또한, 상기 제1바이패스 라인(270)에는 제1스위치(271)와 이것에 순방향인 제1다이오드(272)가 직렬로 연결되어 있다. 이러한 제1스위치(271)는 상기 제어 회로(250)의 제어 신호에 의해 온,오프가 결정된다. 예를 들어, 상기 제1스위치(271)는 게이트에 인가되는 전압에 따라 온,오프가 결정되는 전계 효과형 트랜지스터일 수도 있으나, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In addition, a first switch 271 and a first diode 272 forward in this direction are connected to the first bypass line 270 in series. The first switch 271 is determined on and off by a control signal of the control circuit 250. For example, the first switch 271 may be a field effect transistor whose on and off are determined according to a voltage applied to the gate, but the present invention is not limited thereto.
또한, 상기 제2바이패스 라인(280)에는 제2스위치(281)와 이것에 순방향인 제2다이오드(282)가 직렬로 연결되어 있다. 이러한 제2스위치(281)는 상기 제어 회로(250)의 제어 신호에 의해 온,오프가 결정된다. 마찬가지로, 상기 제2스위치(281)도 게이트에 인가되는 전압에 따라 온,오프가 결정되는 전계 효과형 트랜지스터일 수도 있으나, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In addition, a second switch 281 and a second diode 282 forward to the second bypass line 280 are connected in series. The second switch 281 is turned on or off by a control signal of the control circuit 250. Similarly, the second switch 281 may also be a field effect transistor whose on and off are determined according to the voltage applied to the gate, but the present invention is not limited thereto.
마지막으로, 본 발명에 의한 충방전 보호 회로(200)는 상기 충전 과전압 검출 회로(210), 방전 과전압 검출 회로(220), 충전 과전류 검출 회로(230), 방전 과전류 검출 회로(240), 제어 회로(250), 제1,2바이패스 라인(270,280), 제1,2스위치(271,281) 및 제1,2다이오드(272,282)가 한개의 집적회로(IC)에 집적되어 형성되고, 상기 한개의 스위치 소자(260)는 상기 집적회로(IC) 외부에 결선될 수 있다. 물론, 본 발명은 상기 한개의 스위치 소자(260)도 집적회로(IC)에 함께 집적될 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. Finally, the charge / discharge protection circuit 200 according to the present invention includes the charge overvoltage detection circuit 210, the discharge overvoltage detection circuit 220, the charge overcurrent detection circuit 230, the discharge overcurrent detection circuit 240, and the control circuit. The first and second bypass lines 270 and 280, the first and second switches 271 and 281, and the first and second diodes 272 and 282 are integrally formed in one integrated circuit (IC). The device 260 may be connected outside the integrated circuit IC. Of course, the one switch element 260 may also be integrated in an integrated circuit (IC), but the present invention is not limited thereto.
도 5a를 참조하면, 도 4에서 충전 중지시 부하(203) 연결에 의한 방전 전류의 흐름이 도시되어 있고, 도 5b를 참조하면, 방전 중지시 충전기(202) 연결에 의한 충전 전류의 흐름이 도시되어 있다.Referring to FIG. 5A, in FIG. 4, the flow of the discharge current by the connection of the load 203 when the charging is stopped is illustrated. Referring to FIG. 5B, the flow of the charge current by the connection of the charger 202 when the discharge is stopped is illustrated. It is.
먼저 도 5a를 참조하여, 충전 과전압 또는 충전 과전류로 인하여 스위치 소자(260)가 오프된 후, 부하(203) 연결에 의한 전지(201)의 방전 전류 흐름을 설명한다.First, referring to FIG. 5A, after the switch element 260 is turned off due to the charging overvoltage or the charging overcurrent, the discharge current flow of the battery 201 by connecting the load 203 will be described.
물론, 종래와 같이 충전 과전압 검출 회로(210) 또는 충전 과전류 검출 회로(230)가 충전중 과전압 또는 과전류를 검출하게 되면, 제어 회로(250)에 소정 전기적 신호를 출력하고, 이에 상기 제어 회로(250)는 예를 들면 스위치 소자(260)의 게이트에 로우 전압을 인가하여 스위치 소자(260)가 오프되도록 한다. 즉, 드레인에서 소스로의 충전 전류 흐름을 차단하여 충전이 중지되도록 한다.Of course, when the charging overvoltage detection circuit 210 or the charging overcurrent detection circuit 230 detects an overvoltage or an overcurrent during charging, a predetermined electrical signal is output to the control circuit 250, and thus the control circuit 250. For example, the low voltage is applied to the gate of the switch element 260 to cause the switch element 260 to be turned off. That is, the charging current is interrupted from the drain to the source to stop charging.
한편, 이때 상기 제어 회로(250)는 제1바이패스 라인(270)에 형성되어 있는 제1스위치(271)에 소정 신호를 출력함으로써, 상기 제1스위치(271)가 온되도록 한다. 물론, 정상적인 충,방전 동작에서 상기 제1,2바이패스 라인(270,280)의 제1,2스위치(271,281)는 모두 오프된 상태이다. 더불어, 상기와 같이 제1스위치(271)가 온된다고 해도 상기 제2스위치(281) 및 스위치 소자(260)는 모두 오프 상태이므로 단자 VM에서 단자 VDD로 충전 전류가 흐르지는 못한다. In this case, the control circuit 250 outputs a predetermined signal to the first switch 271 formed in the first bypass line 270 so that the first switch 271 is turned on. Of course, in the normal charging and discharging operation, the first and second switches 271 and 281 of the first and second bypass lines 270 and 280 are all turned off. In addition, even when the first switch 271 is turned on as described above, since the second switch 281 and the switch element 260 are both turned off, charging current does not flow from the terminal VM to the terminal VDD.
이러한 상태에서 충방전 보호 회로(200)의 단자 Vout+과 단자 Vout-에 부하(203)가 연결되면, 전지(201)로부터 방전 전류가 흐른다. 즉, 방전 전류는 전지(201)의 양극, 제1바이패스 라인(270)의 제1스위치(271), 제1다이오드(272) 및 부하(203)를 통하여 전지(201)의 음극에까지 이른다. In this state, when the load 203 is connected to the terminal Vout + and the terminal Vout- of the charge / discharge protection circuit 200, a discharge current flows from the battery 201. That is, the discharge current reaches the cathode of the battery 201 through the positive electrode of the battery 201, the first switch 271 of the first bypass line 270, the first diode 272, and the load 203.
이와 같이 방전 전류가 흐르기 시작하면, 상기 과전압 검출 회로(210,220) 및 과전류 검출 회로(230,240)에 의해 전압 및 전류가 검출되며, 이와 같이 검출된 결과는 제어 회로(250)에 그대로 전달된다. 이어서, 상기 제어 회로(250)는 상기 전압 및 전류가 모두 정상이면, 스위치 소자(260)의 게이트에 예를 들면 하이 전압을 인가하여 스위치 소자(260)를 온시키고, 제1스위치(271)에는 예를 들면 로우 전압을 인가하여 제1스위치(271)를 오프시킨다. 그러면, 상기 방전 전류는 전지(201)의 양극, 스위치 소자(260) 및 부하(203)를 경유하여 전지(201)의 음극으로 직접 흐르게 됨으로써, 정상적인 방전 동작이 계속 진행된다.When the discharge current starts to flow in this way, the voltage and current are detected by the overvoltage detection circuits 210 and 220 and the overcurrent detection circuits 230 and 240, and the detected result is transferred to the control circuit 250 as it is. Subsequently, when both the voltage and the current are normal, the control circuit 250 turns on the switch element 260 by applying a high voltage, for example, to the gate of the switch element 260, and applies the first switch 271 to the first switch 271. For example, the first switch 271 is turned off by applying a low voltage. Then, the discharge current flows directly to the cathode of the battery 201 via the anode of the battery 201, the switch element 260, and the load 203, thereby continuing the normal discharge operation.
이어서, 도 5b를 참조하여, 방전 과전압 또는 방전 과전류로 인하여 스위치 소자(260)가 오프된 후, 충전기(202) 연결에 의한 전지(201)의 충전 전류 흐름을 설명한다.Next, referring to FIG. 5B, after the switch element 260 is turned off due to the discharge overvoltage or the discharge overcurrent, the charging current flow of the battery 201 by connecting the charger 202 will be described.
물론, 종래와 같이 방전 과전압 검출 회로(220) 또는 방전 과전류 검출 회로(240)가 방전중 과전압 또는 과전류를 검출하게 되면, 제어 회로(250)에 소정 전기적 신호를 출력하고, 이에 상기 제어 회로(250)는 예를 들면 스위치 소자(260)의 게이트에 로우 전압을 인가하여 스위치 소자(260)가 오프되도록 한다. 즉, 소스에서 드레인으로의 전류 흐름을 차단하여 방전이 중지되도록 한다.Of course, when the discharge overvoltage detection circuit 220 or the discharge overcurrent detection circuit 240 detects an overvoltage or an overcurrent during discharge, it outputs a predetermined electrical signal to the control circuit 250, and thus the control circuit 250. For example, the low voltage is applied to the gate of the switch element 260 to cause the switch element 260 to be turned off. That is, the current flow from the source to the drain is interrupted to stop the discharge.
한편, 이때 상기 제어 회로(250)는 제2바이패스 라인(280)에 형성되어 있는 제2스위치(281)에 소정 신호를 출력함으로써, 상기 제2스위치(281)가 온되도록 한다. 물론, 정상적인 충,방전 동작에서 상기 제1,2스위치(271,281)는 모두 오프된 상태이다. 더불어, 상기와 같이 제2스위치(281)가 온된다고 해도 상기 제1스위치(271) 및 스위치 소자(260)는 모두 오프 상태이므로 단자 VDD에서 단자 VM으로 방전 전류가 흐르지는 못한다. In this case, the control circuit 250 outputs a predetermined signal to the second switch 281 formed in the second bypass line 280 so that the second switch 281 is turned on. Of course, in the normal charging and discharging operation, the first and second switches 271 and 281 are all turned off. In addition, even when the second switch 281 is turned on as described above, since the first switch 271 and the switch element 260 are both in an off state, a discharge current does not flow from the terminal VDD to the terminal VM.
이러한 상태에서 충방전 보호 회로의 단자 Vout+과 단자 Vout-에 충전기(202)가 연결되면, 충전기(202)로부터 충전 전류가 흐른다. 즉, 충전 전류는 충전기(202), 제2바이패스 라인(280)의 제2스위치(281), 제2다이오드(282), 전지(201)의 양극 및 전지(201)의 음극을 통하여 충전기(202)에까지 이른다.In this state, when the charger 202 is connected to the terminal Vout + and the terminal Vout- of the charge / discharge protection circuit, the charging current flows from the charger 202. That is, the charging current is transmitted through the charger 202, the second switch 281 of the second bypass line 280, the second diode 282, the positive electrode of the battery 201, and the negative electrode of the battery 201. 202).
이와 같이 충전 전류가 흐르기 시작하면, 상기 과전압 검출 회로(210,220) 및 과전류 검출 회로(230,240)에 의해 전압 및 전류가 검출되며, 이와 같이 검출된 결과는 제어 회로(250)에 그대로 전달된다.When the charging current starts to flow in this way, the voltage and current are detected by the overvoltage detection circuits 210 and 220 and the overcurrent detection circuits 230 and 240, and the detected result is transferred to the control circuit 250 as it is.
이어서, 상기 제어 회로(250)는 상기 전압 및 전류가 모두 정상이면, 스위치 소자(260)의 게이트에 예를 들면 하이 전압을 인가하여 스위치 소자(260)를 온시키고, 제2스위치(281)에는 예를 들면 로우 전압을 인가하여 제2스위치(281)를 오프시킨다. 그러면, 상기 충전 전류는 충전기(202)에서 스위치 소자(260)의 드레인 및 소스를 경유하여 전지(201)의 양극에 직접 흐르게 됨으로서, 정상적인 충전 동작이 계속 진행된다. Subsequently, when both the voltage and the current are normal, the control circuit 250 turns on the switch element 260 by applying a high voltage, for example, to the gate of the switch element 260, and applies the second switch 281 to the second switch 281. For example, the second switch 281 is turned off by applying a low voltage. Then, the charging current flows directly from the charger 202 to the positive electrode of the battery 201 via the drain and the source of the switch element 260, thereby continuing the normal charging operation.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 충방전 보호 회로는 충,방전 제어 스위치 소자로서 오직 한개의 N채널형 또는 P채널형 전계 효과 트랜지스터를 이용함으로써, 전력 소비율을 최소화할 수 있는 효과가 있다.As described above, the charge / discharge protection circuit according to the present invention has the effect of minimizing the power consumption rate by using only one N-channel type or P-channel type field effect transistor as the charge / discharge control switch element.
또한, 상기와 같은 전력 소비율 저하로 인하여 전지의 사용 가능 시간도 연장시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can extend the usable time of the battery due to the power consumption rate as described above.
더불어, 한개의 스위치 소자로 인하여 전체 회로 부피도 작아지는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the total circuit volume is also reduced by one switch element.
마지막으로, 한개의 스위치 소자로 인하여 제조 공정이 간단해지고, 또한 전지의 제조 비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.Finally, the single switch element can simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost of the battery.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 충방전 보호 회로를 실시하기 위한 한개의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the charge / discharge protection circuit according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the following claims, the gist of the present invention Without departing from the technical spirit of the present invention to the extent that any person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains various modifications can be made.
도 1은 종래의 충방전 보호 회로를 도시한 회로 블럭도이다.1 is a circuit block diagram showing a conventional charge and discharge protection circuit.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 충방전 보호 회로를 도시한 회로 블록도이다.2 is a circuit block diagram illustrating a charge / discharge protection circuit according to an embodiment of the present invention.
도 3a는 도 2에서 충전 중지시 부하 연결에 의한 방전 전류의 흐름을 도시한 것이고, 도 3b는 방전 중지시 충전기 연결에 의한 충전 전류의 흐름을 도시한 것이다.FIG. 3A illustrates the flow of discharge current by the load connection when stopping the charge in FIG. 2, and FIG. 3B illustrates the flow of charge current by the charger connection when the discharge stops.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전 보호 회로를 도시한 회로 블록도이다.4 is a circuit block diagram illustrating a charge and discharge protection circuit according to another embodiment of the present invention.
도 5a는 도 4에서 충전 중지시 부하 연결에 의한 방전 전류의 흐름을 도시한 것이고, 도 5b는 방전 중지시 충전기 연결에 의한 충전 전류의 흐름을 도시한 것이다.FIG. 5A illustrates the flow of the discharge current by the load connection when stopping the charge in FIG. 4, and FIG. 5B illustrates the flow of the charge current by the charger connection when the discharge stops.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
101; 전지 102; 충전기101; Battery 102; charger
103; 부하 110; 충전 과전압 검출 회로103; Load 110; Charge overvoltage detection circuit
120; 방전 과전압 검출 회로 130; 충전 과전류 검출 회로120; Discharge overvoltage detection circuit 130; Charge overcurrent detection circuit
140; 방전 과전류 검출 회로 150; 제어 회로140; A discharge overcurrent detection circuit 150; Control circuit
160; 스위치 소자 161; 제1기생 다이오드160; Switch element 161; First parasitic diode
162; 제2기생 다이오드 170; 바이패스 라인162; Second parasitic diode 170; Bypass line
171; 제1스위치 172; 제2스위치171; First switch 172; Second switch
261; 쇼트키 다이오드 270; 제1바이패스 라인261; Schottky Diode 270; 1 bypass line
271; 제1스위치 272; 제1다이오드271; First switch 272; First diode
280; 제2바이패스 라인 281; 제2스위치280; Second bypass line 281; Second switch
282; 제2다이오드282; Second diode
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