專利名稱：充放電控制電路以及電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測二次電池的電壓或異常的充放電控制電路以及電池裝置，尤其涉及其過電流保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
圖9示出現(xiàn)有的具備充放電控制電路的電池裝置的框圖?，F(xiàn)有的具備充放電控制電路的電池裝置由二次電池101、NchFET 901、902、恒流電路903、比較器904、過放電檢測電路905、過充電檢測電路906、放電控制電路907、充電控制電路908、放電控制FET 910、充電控制FET 911和與負(fù)載909連接的外部端子155以及156構(gòu)成。NchFET 901、902、恒流電路903和比較器904構(gòu)成放電過電流保護(hù)電路。以下，說明現(xiàn)有電池裝置的放電過電流保護(hù)電路的動作。將過電流檢測電流設(shè)為Ioc，將NchFET901、902的導(dǎo)通電阻設(shè)為Ron901、Ron902，將放電控制FET910和充電控制FET911的導(dǎo)通電阻設(shè)為Ron910、Ron911。此時，如以下這樣地設(shè)定從恒流電路903產(chǎn)生的恒流Iref0Iref = Ioc X (Ron911+Ron910) + (Ron902+Ron901)這里，如果NchFET901、902具有與放電控制FET910、充電控制FET911分別相同的溫度特性以及源極柵極電壓特性，則下式成立(Ron902+Ron901) + (Ron911+Ron910) = K (常數(shù))。并且，如果從恒流電路903提供固定的基準(zhǔn)電流Iref，則也能夠?qū)⑦^電流檢測電流Ioc設(shè)定為固定的大小。此外，如上所述，當(dāng)在同一半導(dǎo)體集成電路內(nèi)構(gòu)成這些NchFET901、902、放電控制FET910和充電控制FET911，而且充電控制FET911與NchFET902以及放電控制FET910與NchFET901的(柵極寬度/柵極長度)以外的參數(shù)相同時，滿足上述條件?？紤]到過電流保護(hù)電路中的消耗電流與尺寸而設(shè)常數(shù)K為I以上(K彡1)，所以基準(zhǔn)電流Iref的大小變小，并且NchFET901、902的尺寸與各個充電控制FET911、放電控制FET910相比非常小。這樣，基準(zhǔn)電流Iref為Iref = Ioc + K。充電控制FET911以及放電控制FET910為了流過大電流而具有較大的柵極寬度。
因此，只要NchFET901、902的柵極寬度為各個充電控制FET911、放電控制FET910的柵極寬度的100萬分之1，就能夠?qū)崿F(xiàn)100萬倍的導(dǎo)通電阻。此外，還可以使NchFET901、902的尺寸與充電控制FET911、放電控制FET910相比非常小。以上，在充電控制FET911、放電控制FET910、NchFET901、902中采用各個導(dǎo)通電阻Ron911、Ron910以及Ron902、Ron901的溫度特性以及柵極驅(qū)動電壓特性等效的部件，由此能夠可靠地補償由于溫度變化以及電池電壓變化而引起的特性變動。并且，可利用過電流檢測用比較器904來高精度地檢測過電流狀態(tài)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)I日本特開2009-131020號公報但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，因為電流始終流過NchFET901、902，所以具有充放電控制電路的消耗電流變大的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決以上這樣的課題而完成的，提供具備消耗電流較低且精度較高的過電流保護(hù)電路的充放電控制電路以及電池裝置。為了解決現(xiàn)有課題，本發(fā)明的充放電控制電路采用以下這樣的結(jié)構(gòu)。該充放電控制電路對在二次電池與負(fù)載或者充電器間的電流路徑上設(shè)置的控制晶體管進(jìn)行控制，對所述二次電池的充放電進(jìn)行控制，該充放電控制電路的特征在于，該充放電控制電路具備過電流保護(hù)電路，該過電流保護(hù)電路具有第一比較電路，其對流過所述控制晶體管的電流所產(chǎn)生的電壓和第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；第二基準(zhǔn)電壓電路，其輸出第二基準(zhǔn)電壓，并具備基準(zhǔn)晶體管和使電流流過所述基準(zhǔn)晶體管的恒流電路，該基準(zhǔn)晶體管 的導(dǎo)通截止由所述第一比較電路的輸出來控制，特性與所述控制晶體管相同；以及第二比較電路，其對流過所述控制晶體管的電流所產(chǎn)生的電壓和所述第二基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，所述第一基準(zhǔn)電壓是低于所述第二基準(zhǔn)電壓的電壓，在過電流流過所述控制晶體管時，首先所述基準(zhǔn)晶體管導(dǎo)通，在電流進(jìn)一步增加時所述控制晶體管截止。另外，電池裝置具備該充放電控制電路。根據(jù)本發(fā)明的具備過電流保護(hù)電路的充放電控制電路，能夠提供具有消耗電流較低且精度較高的過電流保護(hù)電路的充放電控制電路以及電池裝置。


圖I是第一實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。圖2是第二實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。圖3是第三實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。圖4是第四實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。圖5是第五實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。圖6是第六實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。圖7是第七實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。圖8是第八實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。圖9是現(xiàn)有的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。圖10是第九實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。圖11是第十實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。標(biāo)號說明101 二次電池；104、622、622b 基準(zhǔn)電壓電路;lll、116、604、604b、621、621b、904 比較器;114、601、601b、903恒流電路；123負(fù)載；124充電器；155、156外部端子;605、905過放電檢測電路；606、906過充電檢測電路；607、907放電控制電路；608、908充電控制電路。
具體實施例方式[第I實施方式]圖I是第一實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。
第一實施方式的電池裝置具有二次電池101、電阻102、電容103、與充電器124或負(fù)載123連接的外部端子155以及156、充放電控制電路161。充放電控制電路161具有放電過電流保護(hù)電路，該放電過電流保護(hù)電路由基準(zhǔn)電壓電路104、比較器111、116、NchFET113、115、118、PchFET112、117、恒流電路 114,Nch 放電控制 FET105 和端子 151、152、154構(gòu)成。其它的過放電檢測電路、過充電檢測電路等都未圖示。二次電池101的正極與電阻102以及外部端子155連接，負(fù)極與電容103以及充放電控制電路161的端子152連接。電阻102的另一個端子與電容103的另一個端子以及充放電控制電路161的端子151連接，外部端子156與充放電控制電路161的端子154連接。比較器111的同相輸入端子與基準(zhǔn)電壓電路104連接，反相輸入端子與端子154連接，輸出端子與PchFET 112的柵極以及NchFET 113的柵極連接。基準(zhǔn)電壓電路104的另一個 端子與端子152連接。PchFET112的源極與端子151連接，漏極與NchFET 115的柵極連接。NchFET 113的源極與端子152連接，漏極與NchFET 115的柵極連接。NchFET 115的源極與端子152連接，漏極與恒流電路114連接。恒流電路114的另一個端子與端子151連接。比較器116的反相輸入端子與NchFET 115的漏極連接，同相輸入端子與端子154連接，輸出端子與PchFET 117的柵極以及NchFET 118的柵極連接。PchFET 117的源極與端子151連接，漏極與Nch放電控制FET 105的柵極連接。NchFET 118的源極與端子152連接，漏極與Nch放電控制FET105的柵極連接。Nch放電控制FET 105的源極以及背柵與端子152連接，漏極與端子154連接。接著，對第一實施方式的電池裝置的動作進(jìn)行說明。當(dāng)外部端子155、156短路時，電流流過Nch放電控制FET 105的源極漏極之間，由于Nch放電控制FET 105的導(dǎo)通電阻，比較器111的反相輸入端子電壓上升。當(dāng)比較器111的反相輸入端子電壓超過基準(zhǔn)電壓電路104的電壓時，比較器111輸出低電平信號。這樣，PchFET 112導(dǎo)通，NchFET 113截止，向NchFET 115的柵極輸出高電平信號，使NchFET 115導(dǎo)通。當(dāng)NchFET 115導(dǎo)通后，電流從恒流電路114流出，由于NchFET115的導(dǎo)通電阻，比較器116的反相輸入端子電壓下降，并保持一定的電壓。電流繼續(xù)流過Nch放電控制FET 105的源極漏極之間，當(dāng)比較器116的同相輸入端子電壓超過反相輸入端子電壓時，比較器116輸出高電平信號。這樣，PchFETl 17截止，NchFET 118導(dǎo)通，并向Nch放電控制FET 105的柵極輸出低電平信號，使Nch放電控制FET 105截止。這樣，在外部端子155、156之間短路時能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)?；鶞?zhǔn)電壓電路104的電壓被設(shè)定為低于在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流時產(chǎn)生的比較器116的反相輸入端子電壓。當(dāng)這樣構(gòu)成時，在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流之前NchFET 115導(dǎo)通，所以在超過設(shè)定電流時能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)。并且，在通常狀態(tài)下NchFET 115截止，所以能夠減小過電流保護(hù)電路的消耗電流。Nch放電控制FET 105的導(dǎo)通電阻Ronl05與NchFETl 15的導(dǎo)通電阻Ronl 15被設(shè)定為Ronl05 + Ronll5 = N(常數(shù))。當(dāng)將過電流檢測電流設(shè)為Ioc、將恒流電路114的電流設(shè)為Iref時，設(shè)定成滿足Iref = IocXRonl05 + Ronll5。可通過調(diào)整Iref的電流值與溫度特性以及NchFETl 15的導(dǎo)通電阻與溫度特性、柵極源極間電壓特性來設(shè)定loc。例如，NchFET 115只要采用具有與Nch放電控制FET 105類似的溫度特性以及柵極源極電壓特性的FET即可。
此外，雖未圖示，但也可以將比較器111的輸出直接與NchFET 115的柵極連接來進(jìn)行控制。如上所述，根據(jù)第一實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置，可通過在未實施過電流保護(hù)時使NchFET 115截止來降低消耗電流。[第2實施方式]圖2是第二實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。關(guān)于第二實施方式，相對于圖I的電池裝置，將放電控制FET變更為Pch放電控制FET202。與此相伴，變更了放電過電流保護(hù)電路的邏輯。二次電池101的負(fù)極與電阻102以及外部端子156連接，正極與電容103以及充放電控制電路261的端子151連接。電阻102的另一個端子與電容103的另一個端子以及充放電控制電路261的端子152連接，外部端子155與充放電控制電路261的端子153連 接。比較器111的同相輸入端子與基準(zhǔn)電壓電路104連接，反相輸入端子與端子153連接，輸出端子與PchFET 112的柵極以及NchFET 113的柵極連接。基準(zhǔn)電壓電路104的另一個端子與端子152連接。PchFET 112的源極與端子151連接，漏極與PchFET 201的柵極連接。NchFET 113的源極與端子152連接，漏極與PchFET 201的柵極連接。PchFET 201的源極與端子151連接，漏極與恒流電路114連接。恒流電路114的另一個端子與端子152連接。比較器116的反相輸入端子與PchFET 201的漏極連接，同相輸入端子與端子153連接，輸出端子與PchFET 117的柵極以及NchFET 118的柵極連接。PchFET 117的源極與端子151連接，漏極與Pch放電控制FET202的柵極連接。NchFET 118的源極與端子152連接，漏極與Pch放電控制FET202的柵極連接。Pch放電控制FET 202的源極以及背柵與端子151連接，漏極與端子153連接。接著，說明第二實施方式的電池裝置的動作。當(dāng)外部端子155、156短路時，電流流過Pch放電控制FET202的源極漏極之間，由于Pch放電控制FET 202的導(dǎo)通電阻，比較器111的反相輸入端子電壓下降。當(dāng)比較器111的反相輸入端子電壓低于基準(zhǔn)電壓電路104的電壓時，比較器111輸出高電平信號。這樣，PchFET 112截止，NchFET 113導(dǎo)通，并向PchFET 201的柵極輸出低電平信號，使PchFET201導(dǎo)通。當(dāng)PchFET 201導(dǎo)通后，從恒流電路114流出電流，由于PchFET 201的導(dǎo)通電阻，比較器116的反相輸入端子電壓上升，并保持一定的電壓。電流繼續(xù)流過Pch放電控制FET202的源極漏極之間，當(dāng)比較器116的同相輸入端子電壓低于反相輸入端子電壓時，比較器116輸出低電平信號。這樣，PchFET 117導(dǎo)通，NchFET 118截止，并向Pch放電控制FET 202的柵極輸出高電平信號，使Pch放電控制FET202截止。這樣，在外部端子155、156之間短路時能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)?；鶞?zhǔn)電壓電路104的電壓被設(shè)定為高于在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流時產(chǎn)生的比較器116的反相輸入端子電壓。這樣，在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流之前PchFET 201導(dǎo)通，能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)。另外，因為在達(dá)到設(shè)定電流之前使PchFET201截止，所以能夠減小未實施過電流保護(hù)時的消耗電流。Pch放電控制FET 202的導(dǎo)通電阻Ron202與PchFET 201的導(dǎo)通電阻Ron201被設(shè)定成Ron202 + Ron201 = N(常數(shù))。當(dāng)將過電流檢測電流設(shè)為Ioc、將恒流電路114的電流設(shè)為Iref時，設(shè)定成滿足Iref = Ioc X Ron202 + Ron201。可通過調(diào)整Iref的電流值與溫度特性以及PchFET 201的導(dǎo)通電阻、溫度特性和柵極源極間電壓特性來設(shè)定Ioc。例如，只要PchFET 201使用具有與Pch放電控制FET 202類似的溫度特性以及柵極源極電壓特性的FET即可。此外，雖未圖示，但也可 以將比較器111的輸出直接與PchFET201的柵極連接來進(jìn)行控制。如上所述，根據(jù)第二實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置，可通過在未實施過電流保護(hù)時使PchFET 201截止來降低消耗電流。[第3實施方式]圖3是第三實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。與圖I的不同點是追加了 NchFET 301、Nch耗盡型FET 302并變更了 NchFET 115以及過電流保護(hù)電路361的連接。NchFET 301的柵極與PchFET 112的漏極以及NchFET 113的漏極連接，漏極與端子151連接，源極與恒流電路114連接。NchFET 115的柵極與端子151連接，漏極與比較器116的反相輸入端子以及恒流電路114的另一個端子連接，源極與端子152連接。Nch耗盡型FET 302的漏極與比較器116的輸出連接，柵極以及源極與端子152連接。接著，對第三實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的動作進(jìn)行說明。當(dāng)外部端子155、156短路時，電流流過Nch放電控制FET105的源極漏極之間，由于Nch放電控制FET105的導(dǎo)通電阻，比較器111的反相輸入端子電壓上升。當(dāng)比較器111的反相輸入端子電壓超過基準(zhǔn)電壓電路104的電壓時，比較器111輸出低電平信號。這樣，PchFETl 12導(dǎo)通，NchFET113截止，并向NchFET301的柵極輸出高電平信號，使NchFET301導(dǎo)通。NchFETl 15始終導(dǎo)通。當(dāng)NchFET301導(dǎo)通后，電流從恒流電路114流出，由于NchFET115的導(dǎo)通電阻，比較器116的反相輸入端子電壓上升，并保持一定的電壓。電流繼續(xù)流過Nch放電控制FET105的源極漏極之間，當(dāng)比較器116的同相輸入端子電壓超過反相輸入端子電壓時，比較器116輸出高電平信號。這樣，PchFETl 17截止，NchFETl 18導(dǎo)通，并向Nch放電控制FET105的柵極輸出低電平信號，使Nch放電控制FET105截止。這樣，在外部端子155、156之間短路時能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)?；鶞?zhǔn)電壓電路104的電壓被設(shè)定成低于在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流時產(chǎn)生的比較器116的反相輸入端子電壓。這樣，在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流之前NchFET301導(dǎo)通并能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)。另外，在達(dá)到設(shè)定電流之前使NchFET301截止，所以能夠減小未實施過電流保護(hù)時的消耗電流。Nch放電控制FET105的導(dǎo)通電阻Ronl05與NchFET 115的導(dǎo)通電阻Ronl 15被設(shè)定成Ronl05 + Ronll5 = N(常數(shù))。當(dāng)將過電流檢測電流設(shè)為Ioc、將恒流電路114的電流設(shè)為Iref時，設(shè)定成滿足Iref = IocXRonl05 + Ronll5?？赏ㄟ^調(diào)整Iref的電流值與溫度特性以及NchFET 115的導(dǎo)通電阻與溫度特性、柵極源極間電壓特性來設(shè)定Ioc。例如，NchFET 115只要采用具有與Nch放電控制FET 105類似的溫度特性以及柵極源極電壓特性的FET即可。因為利用NchFET 301來進(jìn)行流過NchFET 115的電流的導(dǎo)通斷開，所以能夠容易地進(jìn)行NchFET 115的調(diào)整。當(dāng)外部端子155、156之間未短路且NchFET 301截止時，Nch耗盡型FET 302下拉(pull down)比較器116的輸出，防止出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。此外，雖未圖示，但也可以將比較器111的輸出直接與NchFET301的柵極連接來進(jìn)行控制。如上所述，根據(jù)第三實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置，可通過在未實施過電流保護(hù)時使NchFET 301截止來降低消耗電流。此外，還可以利用NchFET 301來進(jìn)行流過NchFET 115電流的導(dǎo)通斷開，由此能夠容易地進(jìn)行NchFET 115的調(diào)整。[第4實施方式]圖4是第四實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。與圖2的不同點是追加PchFET 401,402并變更了 PchFET 201以及過電流保護(hù)電路461的連接。PchFET 401的柵極與PchFET 112的漏極以及NchFEH13的漏極連接，漏極與端子152連接，源極與恒流電路114連接。PchFET 201的柵極與端子152連接，漏極與比較器116的反相輸入端子以及恒流電路114的另一個端子連接，源極與端子151連接。PchFET402的柵極與端子152連接，漏極與比較器116的輸出連接，源極與端子151連接。接著，對第四實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的動作進(jìn)行說明。當(dāng)外部端子155、156短路時，電流流過Pch放電控制FET202的源極漏極之間，由于Pch放電控制FET202的導(dǎo)通電阻，比較器111的反相輸入端子電壓下降。當(dāng)比較器111的反相輸入端子電壓低于基準(zhǔn)電壓電路104的電壓時，比較器111輸出高電平信號。這樣，PchFET 112截止，NchFET 113導(dǎo)通，并向PchFET 401的柵極輸出低電平信號，使PchFET401導(dǎo)通。當(dāng)PchFET 401導(dǎo)通后，電流從恒流電路114流出，由于PchFET201的導(dǎo)通電阻，比較器116的反相輸入端子電壓下降，并保持一定的電壓。電流繼續(xù)流過Pch放電控制FET202的源極漏極之間，當(dāng)比較器116的同相輸入端子電壓低于反相輸入端子電壓時，比較器116輸出低電平信號。這樣，PchFETl 17導(dǎo)通，NchFETl 18截止，并向Pch放電控制FET202的柵極輸出高電平信號，使Pch放電控制FET202截止。這樣，在外部端子155、156之間短路時能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)?；鶞?zhǔn)電壓電路104的電壓被設(shè)定為高于在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流時產(chǎn)生的比較器116的反相輸入端子電壓。這樣，在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流之前PchFET 401導(dǎo)通，并能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)。另外，因為在達(dá)到設(shè)定電流之前使PchFET401截止，所以能夠減小未實施過電流保護(hù)時的消耗電流。Pch放電控制FET202的導(dǎo)通電阻Ron202和PchFET201的導(dǎo)通電阻Ron201被設(shè)定成Ron202 + Ron201 =叭常數(shù))。當(dāng)將過電流檢測電流設(shè)為Ioc、將恒流電路114的電流設(shè)為Iref時，設(shè)定成滿足Iref = Ioc X Ron202 + Ron201?？赏ㄟ^調(diào)整Iref的電流值與溫度特性以及PchFET201的導(dǎo)通電阻與溫度特性、柵極源極間電壓特性來設(shè)定Ioc。例如，PchFET201只要采用具有與Pch放電控制FET202類似的溫度特性以及柵極源極電壓特性的FET即可。因為利用PchFET401來進(jìn)行流過PchFET201的電流的導(dǎo)通斷開，所以能夠容易地進(jìn)行PchFET201的調(diào)整。、
在外部端子155、156之間未短路且PchFET401截止時，PchFET402上拉比較器116的輸出(pull up),防止出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。此外，雖未圖示，但也可以將比較器111的輸出直接與PchFET401的柵極連接來進(jìn)行控制。如上所述，根據(jù)第四實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置，可通過在未實施過電流保護(hù)時使PchFET401截止來降低消耗電流。此外，利用PchFET401進(jìn)行流過PchFET201的電流的導(dǎo)通斷開，由此能夠容易地進(jìn)行PchFET201的調(diào)整。[第5實施方式]圖5是第五實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。與圖3的不同點是變更了過電流保護(hù)電路561的連接，以利用NchFET113的漏極與PchFET112的漏極的輸出信號來控制比較器116的導(dǎo)通斷開。接著，對第五實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的動作進(jìn)行說明。當(dāng)外部端子155、156短路時，電流流過Nch放電控制FET105的源極漏極之間，由于Nch放電控制FET105的導(dǎo)通電阻，比較器111的反相輸入端子電壓上升。當(dāng)比較器111的反相輸入端子 電壓超過基準(zhǔn)電壓電路104的電壓時，比較器111輸出低電平信號。這樣，PchFETl 12導(dǎo)通，NchFETl 13截止，并向NchFET301的柵極輸出高電平信號，使NchFET301以及比較器116導(dǎo)通。NchFETl 15始終導(dǎo)通。當(dāng)NchFET301導(dǎo)通后，電流從恒流電路114流出，由于NchFET115的導(dǎo)通電阻，比較器116的反相輸入端子電壓上升，并保持一定的電壓。電流繼續(xù)流過Nch放電控制FET105的源極漏極之間，當(dāng)比較器116的同相輸入端子電壓超過反相輸入端子電壓時，比較器116輸出高電平信號。這樣，PchFET 117截止，NchFET 118導(dǎo)通，并向Nch放電控制FET105的柵極輸出低電平信號，使Nch放電控制FET105截止。這樣，在外部端子
155、156之間短路時可實施過電流保護(hù)?；鶞?zhǔn)電壓電路104的電壓被設(shè)定成低于在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流時產(chǎn)生的比較器116的反相輸入端子電壓。這樣，在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流之前NchFET301以及比較器116導(dǎo)通，能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)。另外，因為在達(dá)到設(shè)定電流之前使NchFET301以及比較器116斷開，所以能夠進(jìn)一步減小未實施過電流保護(hù)時的消耗電流。Nch放電控制FET105的導(dǎo)通電阻Ronl05與NchFET115的導(dǎo)通電阻Ronll5被設(shè)定成Ronl05 + Ronll5 = N(常數(shù))。當(dāng)將過電流檢測電流設(shè)為Ioc、將恒流電路114的電流設(shè)為Iref時，設(shè)定成滿足Iref = IocXRonl05 + Ronll5?？赏ㄟ^調(diào)整Iref的電流值與溫度特性以及NchFETl 15的導(dǎo)通電阻與溫度特性、柵極源極間電壓特性來設(shè)定Ioc。例如，NchFET115只要采用具有與Nch放電控制FET105類似的溫度特性以及柵極源極電壓特性的FET即可。因為利用NchFET301來進(jìn)行流過NchFET115的電流的導(dǎo)通斷開，所以能夠容易地進(jìn)行NchFETl 15的調(diào)整。此外，優(yōu)選比較器116構(gòu)成為在斷開時使輸出下拉而防止比較器116的輸出不穩(wěn)定。另外，雖未圖示，但也可以將比較器111的輸出直接與NchFET301的柵極連接來進(jìn)行控制。如上所述，根據(jù)第五實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置，可通過在未實施過電流保護(hù)時使NchFET301以及比較器116截止來進(jìn)一步降低消耗電流。此外，還利用NchFET301進(jìn)行流過NchFET115的電流的導(dǎo)通斷開，由此能夠容易地進(jìn)行NchFET115的調(diào)
難
iF. O[第6實施方式]
圖6是第六實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。與圖4的不同點是變更了過電流保護(hù)電路661的連接，以利用NchFET113的漏極與PchFET112的漏極的輸出信號來控制比較器116的導(dǎo)通斷開。接著，對第六實施方式的具備過電流保護(hù)電路的充放電控制電路的動作進(jìn)行說明。當(dāng)外部端子155、156短路時，電流流過Pch放電控制FET202的源極漏極之間，由于Pch放電控制FET202的導(dǎo)通電阻，比較器111的反相輸入端子電壓下降。當(dāng)比較器111的反相輸入端子電壓低于基準(zhǔn)電壓電路104的電壓時，比較器111輸出高電平信號。這樣，PchFET112截止，NchFET113導(dǎo)通，并向PchFET4 01的柵極輸出低電平信號，使PchFET401以及比較器116導(dǎo)通。當(dāng)PchFET401導(dǎo)通后，電流從恒流電路114流出，由于PchFET201的導(dǎo)通電阻，比較器116的反相輸入端子電壓下降，并保持一定的電壓。電流繼續(xù)流過Pch放電控制FET202的源極漏極之間，當(dāng)比較器116的同相輸入端子電壓低于反相輸入端子電壓時，比較器116輸出低電平信號。這樣，PchFET117導(dǎo)通，NchFETl 18截止，并向Pch放電控制FET202的柵極輸出高電平信號，使Pch放電控制FET202截止。這樣，在外部端子155、156之間短路時能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)。基準(zhǔn)電壓電路104的電壓被設(shè)定成高于在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流時產(chǎn)生的比較器116的反相輸入端子電壓。這樣，在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流之前PchFET401以及比較器116導(dǎo)通，能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)。另外，在達(dá)到設(shè)定電流之前，使PchFET401以及比較器116截止，所以能夠進(jìn)一步減小未實施過電流保護(hù)時的消耗電流。Pch放電控制FET202的導(dǎo)通電阻Ron202與PchFET201的導(dǎo)通電阻Ron201被設(shè)定成Ron202 + Ron201 = N(常數(shù))。當(dāng)將過電流檢測電流設(shè)為Ioc、將恒流電路114的電流設(shè)為Iref時，設(shè)定成滿足Iref = Ioc X Ron202 + Ron201?？赏ㄟ^調(diào)整Iref的電流值與溫度特性以及PchFET201的導(dǎo)通電阻與溫度特性、柵極源極間電壓特性來設(shè)定Ioc。例如，PchFET201只要采用具有與Pch放電控制FET202類似的溫度特性以及柵極源極電壓特性的FET即可。因為利用PchFET401進(jìn)行流過PchFET201電流的導(dǎo)通斷開，所以能夠容易地進(jìn)行PchFETl 15 的調(diào)整。此外，優(yōu)選比較器116構(gòu)成為在斷開時使輸出上拉而防止比較器116的輸出不穩(wěn)定。另外，雖未圖示，也可以將比較器111的輸出直接與PchFET401的柵極連接來進(jìn)行控制。如上所述，根據(jù)第六實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置，可通過在未實施過電流保護(hù)時使PchFET401以及比較器116斷開來降低消耗電流。此外，可利用PchFET401來進(jìn)行流過PchFET201的電流的導(dǎo)通斷開，由此能夠容易地進(jìn)行PchFET201的調(diào)難
iF. O[第I實施方式]圖7是第七實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。第七實施方式的電池裝置具備二次電池101、恒流電路601、NchFET602、603、比較器604、621、過放電檢測電路605、過充電檢測電路606、放電控制電路607、充電控制電路608、Nch放電控制FET609、Nch充電控制FET610、基準(zhǔn)電壓電路622和外部端子155、156。二次電池101的正極與恒流電路601、過放電檢測電路605、過充電檢測電路606以及外部端子155連接，負(fù)極與NchFET603的源極以及背柵、Nch放電控制FET609的源極以及背柵連接。恒流電路601的另一個端子與NchFET602的源極連接，過放電檢測電路605的另一個端子與放電控制電路607連接，過充電檢測電路606的另一個端子與充電控制電路608連接。比較器604的反相輸入端子與NchFET602的源極以及背柵連接，同相輸入端子與外部端子156連接，輸出端子與放電控制電路607連接。NchFET602的柵極與充電控制電路608以及Nch充電控制FET610的柵極連接，漏極與NchFET603的漏極連接。比較器621的反相輸入端子與基準(zhǔn)電壓電路622連接，同相輸入端子與外部端子156以及Nch充電控制FET610的源極連接，輸出端子與NchFET603的柵極連接。Nch放電控制FET609的柵極與放電控制電路607連接，漏極與Nch充電控制FET610的漏極連接，源極與基準(zhǔn)電壓電路622的另一個端子連接。接著，對第七實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的動作進(jìn)行說明。當(dāng)外部端子155、156短路時，電流流過Nch放電控制FET609的源極漏極之間以及Nch充電控制 FET610的源極漏極之間，由于Nch放電控制FET609以及Nch充電控制FET610的導(dǎo)通電阻，比較器621的同相輸入端子電壓上升。當(dāng)比較器621的同相輸入端子電壓超過基準(zhǔn)電壓電路622的電壓時，比較器621輸出高電平信號。這樣，NchFET603導(dǎo)通，并從恒流電路601流出電流，將由于NchFET602、603的導(dǎo)通電阻而產(chǎn)生的電壓向比較器604的反相輸入端子輸出。電流繼續(xù)流過Nch放電控制FET609的源極漏極之間以及Nch充電控制FET610的源極漏極之間，當(dāng)比較器604的同相輸入端子電壓超過反相輸入端子電壓時，比較器604輸出高電平信號。這樣，經(jīng)由放電控制電路607向Nch放電控制FET609的柵極輸出低電平信號，使Nch放電控制FET609截止。這樣，在外部端子155、156之間短路時能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)?；鶞?zhǔn)電壓電路622的電壓被設(shè)定成低于在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流時產(chǎn)生的比較器604的反相輸入端子電壓。這樣，在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流之前NchFET603導(dǎo)通，在達(dá)到設(shè)定電流時能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)。另外，因為在達(dá)到設(shè)定電流之前使NchFET603截止，所以能夠減小未實施過電流保護(hù)時的消耗電流。Nch充電控制FET610的導(dǎo)通電阻Ron610、Nch放電控制FET609的導(dǎo)通電阻Ron609和NchFET602、603的導(dǎo)通電阻Ron602、Ron603被設(shè)定為(Ron609+Ron610) + (Ron602+Ron603) = M(常數(shù))。當(dāng)將過電流檢測電流設(shè)為Ioc、將恒流電路 601 的電流設(shè)為 Iref 時，設(shè)定成滿足 Iref = IocX (Ron609+Ron610) + (Ron602+Ron603)?？赏ㄟ^調(diào)整Iref的電流值與溫度特性以及NchFET602、603的導(dǎo)通電阻與溫度特性、柵極源極間電壓特性來設(shè)定Ioc。例如，NchFET602、603只要采用具有與Nch放電控制FET609以及Nch充電控制FET610類似的溫度特性以及柵極源極電壓特性的FET即可。此外，雖未圖示，但也可以利用比較器621的輸出信號來開始或停止比較器604的動作，使消耗電流進(jìn)一步降低。此外，可將比較器621的輸出經(jīng)由反相器等與NchFET603的柵極連接來進(jìn)行控制。另外，即使在NchFET602的源極漏極之間接線并去除NchFET，也能夠同樣地進(jìn)行動作。如上所述，根據(jù)第七實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置，可通過在未實施過電流保護(hù)時使NchFET603截止來降低消耗電流。[第8實施方式]圖8是第八實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。與圖7的不同點是將NchFET602、603變更為PchFEHOI、702，將Nch放電控制FET609以及Nch充電控制FET610變更為Pch放電控制FEI703以及Pch充電控制FEI704。二次電池101的負(fù)極與恒流電路601、過放電檢測電路605、過充電檢測電路606以及外部端子156連接，正極與PchFEHOl的源極以及背柵、Pch放電控制FEI703的源極以及背柵連接。恒流電路601的另一個端子與PchFEI702的源極以及背柵連接，過放電檢測電路605的另一個端子與放電控制電路607連接，過充電檢測電路606的另一個端子與充電控制電路608連接。比較器604的同相輸入端子與PchFEI702的源極以及背柵連接，反相輸入端子與外部端子155連接，輸出端子與放電控制電路607連接。PchFET702的柵極與充電控制電路608以及Pch充電控制FEI704的柵極連接，漏極與PchFEHOl的漏極連接。比較器621的反相輸入端子與基準(zhǔn)電壓電路622連接，同相輸入端子與外部端子155以及Pch充電控制FEI704的源極以及背柵連接，輸出端子與PchFEHOl的柵極連接。基準(zhǔn)電壓電路622的另一個端子與二次電池101的負(fù)極連接。Pch放電控制FEI703的柵極與放電控制電路607連接，漏極與Pch充電控制FEI704的漏極連接。
接著，對第八實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的動作進(jìn)行說明。當(dāng)外部端子155、156短路時，電流流過Pch放電控制FEI703的源極漏極之間以及Pch充電控制FET704的源極漏極之間，由于Pch放電控制FEI703以及Pch充電控制FEI704的導(dǎo)通電阻，比較器621的同相輸入端子電壓下降。當(dāng)比較器621的同相輸入端子電壓低于基準(zhǔn)電壓電路622的電壓時，比較器621輸出低電平信號。這樣，PchFEHOl導(dǎo)通，電流流過恒流電路601，將由于PchFEI702、701的導(dǎo)通電阻而產(chǎn)生的電壓向比較器604的同相輸入端子輸出。電流繼續(xù)流過Pch放電控制FEI703的源極漏極之間以及Pch充電控制FEI704的源極漏極之間，當(dāng)比較器604的反相輸入端子電壓低于同相輸入端子電壓時，比較器604輸出高電平信號。這樣，經(jīng)由放電控制電路607向Pch放電控制FEI703的柵極輸出高電平信號，使Pch放電控制FEI703截止。這樣，在外部端子155、156之間短路時能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)?；鶞?zhǔn)電壓電路622的電壓被設(shè)定成高于在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流時產(chǎn)生的比較器604的同相輸入端子電壓。這樣，在達(dá)到實施過電流保護(hù)的設(shè)定電流之前PchFEHOl導(dǎo)通，能夠?qū)嵤┻^電流保護(hù)。另外，因為在達(dá)到設(shè)定電流之前使PchFEHOl截止，所以能夠減小在未實施過電流保護(hù)時的消耗電流。Pch充電控制FEI704的導(dǎo)通電阻Ron704、Pch放電控制FEI703的導(dǎo)通電阻Ron703和PchFEHOI、702的導(dǎo)通電阻Ron701、Ron702被設(shè)定為(Ron703+Ron704) + (Ron701+Ron702) = M(常數(shù))。當(dāng)將過電流檢測電流設(shè)為Ioc、將恒流電路 601 的電流設(shè)為 Iref 時，設(shè)定成滿足 Iref = IocX (Ron703+Ron704) + (Ron701+Ron702)。可通過調(diào)整Iref的電流值與溫度特性以及PchFEI702、701的導(dǎo)通電阻與溫度特性、柵極源極間電壓特性來設(shè)定Ioc。例如，PchFEI702、701只要采用具有與Pch放電控制FEI703以及Pch充電控制FEI704類似的溫度特性以及柵極源極電壓特性的FET即可。此外，雖未圖示，但還可以利用比較器621的輸出信號來開始或者停止比較器604的動作，并能夠進(jìn)一步降低消耗電流。此外，將比較器621的輸出經(jīng)由反相器等與PchFEHOl的柵極連接來進(jìn)行控制。另外，即使在PchFET702的源極漏極之間接線并去除PchFET，也能夠同樣地進(jìn)行動作。
如上所述，根據(jù)第八實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置，可通過在未實施過電流保護(hù)時使PchFEHOl截止來降低消耗電流。[第9實施方式]圖10是第九實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。示出了第九實施方式的電池裝置相對于第七實施方式的放電過電流保護(hù)電路、具備充電過電流保護(hù)電路的例子。第九實施方式的電池裝置具備二次電池101、恒流電路601b、NchFET602b、603b、比較器604b、62 Ib、過放電檢測電路605、過充電檢測電路606、放電控制電路607、充電控制電路608、Nch放電控制FET609、Nch充電控制FET610、基準(zhǔn)電壓電路622b和外部端子155、156。二次電池101的正極與恒流電路601b、過放電檢測電路605、過充電檢測電路606以及外部端子155連接，負(fù)極與Nch放電控制FET609的源極以及背柵連接。Nch充電控制FET610的漏極與Nch放電控制FET609的漏極連接，源極以及背柵與外部端子156連接。恒流電路601b的另一個端子與NchFET602b的源極以及背柵連接。過放電檢測電路605的另一個端子與放電控制電路607連接。過充電檢測電路606的另一個端子與充電控制電路608連接。NchFET603b的漏極與NchFET602b的漏極連接，源極以及背柵與外部端子156連接。放電控制電路607的另一個端子與Nch放電控制FET609的柵極以及NchFET602b的柵極連接。充電控制電路608的另一個端子與Nch充電控制FET610的柵極連接。比較器604b的反相輸入端子與NchFET602b的源極以及背柵連接，同相輸入端子與Nch放電控制FET609的源極以及背柵連接，輸出端子與充電控制電路608連接。比較器621b的反相輸入端子與外部端子156連接，同相輸入端子與基準(zhǔn)電壓電路622b連接，輸出端子與NchFET603b的柵極連接?；鶞?zhǔn)電壓電路622b的另一個端子與Nch放電控制FET609的源極以及背柵連接。通過以上這樣構(gòu)成，第九實施方式的電池裝置可與第七實施方式的放電過電流保護(hù)電路同樣地具備低消耗電流的充電過電流保護(hù)電路。[第10實施方式]圖11是第十實施方式的具備過電流保護(hù)電路的電池裝置的框圖。示出了第十實施方式的電池裝置相對于第八實施方式的放電過電流保護(hù)電路、具備充電過電流保護(hù)電路的例子。第十實施方式的電池裝置具備二次電池101、恒流電路60lb、PchFEHOlb、702b、比較器604b、62 Ib、過放電檢測電路605、過充電檢測電路606、放電控制電路607、充電控制電路608、Pch放電控制FEI703、Pch充電控制FEI704、基準(zhǔn)電壓電路622b和外部端子155、
156。二次電池101的正極與Pch放電控制FEI703的源極以及背柵連接，負(fù)極與恒流電路601b以及過放電檢測電路605、過充電檢測電路606以及外部端子156連接。Pch充電控制FEI704的漏極與Pch放電控制FEI703的漏極連接，源極以及背柵與外部端子155連接。恒流電路601b的另一個端子與PchFEI702b的源極以及背柵連接。過放電檢測電路605的另一個端子與放電控制電路607連接。過充電檢測電路606的另一個端子與充電控制電路 608連接。PchFEHOlb的漏極與PchFEI702b的漏極連接，源極以及背柵與外部端子155連接。放電控制電路607的另一個端子與Pch放電控制FEI703的柵極以及PchFEI702b的柵極連接。充電控制電路608的另一個端子與Pch充電控制FEI704的柵極連接。比較器604b的同相輸入端子與PchFEI702b的源極以及背柵連接，反相輸入端子與Pch放電控制FEI703的源極以及背柵連接，輸出端子與充電控制電路608連接。比較器621b的反相輸入端子與外部端子155連接，同相輸入端子與基準(zhǔn)電壓電路622b連接，輸出端子與PchFEHOlb的柵極連接?；鶞?zhǔn)電壓電路622b的另一個端子與二次電池101的負(fù)極連接。通過以上這樣構(gòu)成，第十實施方式的電池裝置可與第八實施方式的放電過電流保護(hù)電路同樣地具備低消耗電流的充電過電流保護(hù)電路。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可提供具有消耗電流較低且精度較高的過電流保護(hù)電路的充放電控制電路以及電池裝置。另外，第一至第八實施方式示出針對放電過電流的過電流保護(hù)電路的實施例，第 九至第十實施方式示出針對充電過電流的過電流保護(hù)電路的實施例，但還可以是具有這兩個保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種充放電控制電路，其對在二次電池與負(fù)載或者充電器間的電流路徑上設(shè)置的控制晶體管進(jìn)行控制，對所述二次電池的充放電進(jìn)行控制，該充放電控制電路的特征在于，該充放電控制電路具備過電流保護(hù)電路， 該過電流保護(hù)電路具有 第一比較電路，其對流過所述控制晶體管的電流所產(chǎn)生的電壓和第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較； 第二基準(zhǔn)電壓電路，其輸出第二基準(zhǔn)電壓，并具備基準(zhǔn)晶體管和使電流流過所述基準(zhǔn)晶體管的恒流電路，該基準(zhǔn)晶體管的導(dǎo)通截止由所述第一比較電路的輸出來控制，特性與所述控制晶體管相同；以及 第二比較電路，其對流過所述控制晶體管的電流所產(chǎn)生的電壓和所述第二基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較， 所述第一基準(zhǔn)電壓是低于所述第二基準(zhǔn)電壓的電壓，在過電流流過所述控制晶體管時，首先所述基準(zhǔn)晶體管導(dǎo)通，在電流進(jìn)一步增加時所述控制晶體管截止。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充放電控制電路，其特征在于， 所述過電流保護(hù)電路是檢測流過所述控制晶體管的放電過電流的放電過電流保護(hù)電路或者檢測流過所述控制晶體管的充電過電流的充電過電流保護(hù)電路，或者是它們雙方。
3.—種電池裝置，其具備 能夠進(jìn)行充放電的二次電池； 控制晶體管，其設(shè)置在所述二次電池的充放電路徑上，并控制所述二次電池的充放電；以及 權(quán)利要求I或2所述的充放電控制電路，其通過對控制晶體管進(jìn)行控制來控制所述二次電池的充放電。
全文摘要
本發(fā)明提供充放電控制電路以及電池裝置，具有消耗電流較低且精度較高的過電流保護(hù)電路。該充放電控制電路具備電流保護(hù)電路，該電流保護(hù)電路具有基準(zhǔn)電壓電路，其具備檢測流過控制晶體管的過電流而導(dǎo)通的基準(zhǔn)晶體管以及恒流電路；以及比較電路，其比較該基準(zhǔn)電壓電路的電壓和流過控制晶體管的過電流所產(chǎn)生的電壓，在過電流未流過時，通過切斷流過基準(zhǔn)電壓電路的電流來降低功耗。
文檔編號H02J7/00GK102684250SQ20121006552
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月13日
發(fā)明者小池智幸, 櫻井敦司, 阿部諭 申請人:精工電子有限公司