專利名稱：電池保護(hù)ic以及電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池保護(hù)IC以及電池裝置，具體而言，涉及充電器與電池裝置反向連接時(shí)IC的保護(hù)。
背景技術(shù)：
目前，便攜式電子設(shè)備正在普及，這些電子設(shè)備是由電池裝置來驅(qū)動(dòng)的。電池裝置由二次電池、以及搭載有控制其充放電的保護(hù)電路的電池保護(hù)IC構(gòu)成。電池保護(hù)IC控制二次電池的充放電,并且,具有保護(hù)二次電池避免過充電、過放電、過電流的功能。此外,還具有對二次電池進(jìn)行充電的充電器即便正極負(fù)極與通常的連接相反地連接，也能保護(hù)二次電池或IC的功能。
圖2是表示電池保護(hù)IC3以及電池裝置I的框圖。電池裝置I具有二次電池2、電池保護(hù)IC3、作為開關(guān)的放電控制FET4和充電控制FET5、電容6、輸入電阻7、電流限制電阻8、以及連接充電器13或負(fù)載的外部端子11、12。電池保護(hù)IC3具備過放電檢測電路31、過充電檢測電路32、過電流檢測電路33、控制電路34、VDD端子15和VSS端子16、充電控制用的CO端子17和放電控制用的DO端子18、以及過電流檢測用的VM端子19。二次電池2經(jīng)由輸入電阻7將正極與電池保護(hù)IC3的VDD端子15連接，將負(fù)極與電池保護(hù)IC3的VSS端子16連接。電容6與電池保護(hù)IC3的VDD端子15和VSS端子16連接。放電控制FET4和充電控制FET5串聯(lián)連接在二次電池2的負(fù)極與電池裝置I的外部端子12之間。放電控制FET4的柵極與電池保護(hù)IC3的放電控制端子DO連接。充電控制FET5的柵極與電池保護(hù)IC3的充電控制端子CO連接。放電控制FET4和充電控制FET5在柵極與源極之間設(shè)置有柵氧化膜保護(hù)二極管。電流限制電阻8連接在電池保護(hù)IC3的VM端子19與外部端子12之間。在過放電檢測電路31和過充電檢測電路32中，將輸入端子與VDD端子15和VSS端子16連接，將輸出端子與控制電路34連接。在過電流檢測電路33中，將輸入端子與VM端子19和VSS端子16連接，將輸出端子與控制電路34連接(例如參照專利文獻(xiàn)I)。圖3是示出以往的電池保護(hù)IC3的寄生二極管的電路圖。電池保護(hù)IC3的寄生二極管通常是電路內(nèi)的晶體管的寄生電容等。例如，在VM端子19與VDD端子15之間存在寄生二極管Dl。此外，在CO端子17與VDD端子15之間存在寄生二極管D2、D3、D4。此外，在DO端子18與VDD端子15之間存在寄生二極管D5、D6。充電器13輸出30V左右的高電壓。而且，充電器13的高電位連接在電池裝置I的外部端子11側(cè)，充電器13的低電位連接在電池裝置I的外部端子12側(cè)。此處，當(dāng)充電器13與電池裝置I反向連接時(shí)，通過以下的電流路徑，在電池裝置I中產(chǎn)生異常電流。首先，在VM端子19與VDD端子15之間的寄生二極管成為正向，電流在充電器13 電流限制電阻8 VM端子19 寄生二極管Dl (D3和D4) 輸入電阻7 充電器13這樣的路徑中流過。接著，充電控制FET5的柵氧化膜保護(hù)二極管以對充電控制FET5的柵極與源極的電位差進(jìn)行鉗位的方式動(dòng)作。由此，與電池保護(hù)IC3的CO端子17連接的寄生二極管成為正向，電流在充電器13 充電控制FET5的柵氧化膜保護(hù)二極管 CO端子17 寄生二極管D4 輸入電阻7 充電器13這樣的路徑中流過。 由于流過這些電流，在輸入電阻7的兩端產(chǎn)生電壓，導(dǎo)致在電池保護(hù)IC3的VDD VSS之間施加超過額定電壓的電壓。此時(shí)，在充電器13反向連接時(shí)，與電池保護(hù)IC3的VM端子19連接的電流限制電阻8對電流進(jìn)行抑制。此外，設(shè)置在從CO端子17到VDD端子15的路徑上的電阻Rl也在充電器13反向連接時(shí)對電流進(jìn)行抑制。這樣，通過在內(nèi)部的電流路徑上設(shè)置電流限制用的電阻，在充電器13反向連接時(shí)對電流進(jìn)行抑制。專利文獻(xiàn)I :日本特開2009-177937號公報(bào)然而，在上述電池保護(hù)IC3以及電池裝置I中，由于必須設(shè)置電流限制電阻8，因此存在電池保護(hù)IC3的外置元件增加這樣的課題。此外，在內(nèi)部的電流限制用的電阻中，存在因權(quán)衡對電池保護(hù)IC3的通常動(dòng)作產(chǎn)生的影響的關(guān)系而不能隨意增大電阻值這樣的課題。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明的電池保護(hù)IC具有以下結(jié)構(gòu)。構(gòu)成為在過電流檢測端子與VDD端子之間具有第I開關(guān)元件，當(dāng)充電器的極性被反向連接時(shí)，切斷過電流檢測端子與VDD端子之間的電流路徑。此外，構(gòu)成為在充電控制端子與VDD端子之間具有第2開關(guān)元件，當(dāng)充電器的極性被反向連接時(shí)，切斷充電控制端子與VDD端子之間的電流路徑。 根據(jù)本發(fā)明的電池保護(hù)IC3以及電池裝置I，在電池保護(hù)IC3的內(nèi)部設(shè)置在充電器13反向連接時(shí)切斷電流的開關(guān)元件，由此，可以提供一種減少電池裝置I的元件件數(shù)，并且安全性較高的電池保護(hù)IC3以及電池裝置I。
圖I是示出本實(shí)施方式的電池保護(hù)IC以及電池裝置的框圖。圖2是示出電池保護(hù)IC以及電池裝置的框圖。圖3是示出以往的電池保護(hù)IC3的寄生二極管的框圖。標(biāo)號說明I 電池裝置3、30:電池保護(hù) IC4:放電控制FET5:充電控制FET13:充電器31:過放電檢測電路32 過充電檢測電路
33 :過電流檢測電路34:控制電路
具體實(shí)施例方式以下，使用附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖I是示出本實(shí)施方式的電池保護(hù)IC以及電池裝置的框圖。電池裝置I具有二次電池2、電池保護(hù)IC30、作為開關(guān)的放電控制FET4和充電控制FET5、電容6、輸入電阻7、以及連接充電器13或負(fù)載的外部端子11、12。電池保護(hù)IC30具備VDD端子15和VSS端子16、充電控制用的CO端子17和放電控制用的DO端子18、以
及過電流檢測用的VM端子19。此外，雖然未圖示，但與圖2相同，電池保護(hù)IC30具備過放電檢測電路31、過充電檢測電路32、過電流檢測電路33、以及控制電路34。而且，由于具備這些電路和ESD保護(hù)元件等，因此，例如存在寄生二極管Dl、D2、D3、D4、D5、D6。進(jìn)而，電池保護(hù)IC30具備晶體管Ml、M2、M3。二次電池2經(jīng)由輸入電阻7將正極與電池保護(hù)IC30的VDD端子15連接，將負(fù)極與電池保護(hù)IC30的VSS端子16連接。電容6與電池保護(hù)IC30的VDD端子15和VSS端子16連接。放電控制FET4和充電控制FET5串聯(lián)連接在二次電池2的負(fù)極與電池裝置I的外部端子12之間。放電控制FET4的柵極與電池保護(hù)IC30的放電控制端子DO連接。充電控制FET5的柵極與電池保護(hù)IC30的充電控制端子CO連接。放電控制FET4與充電控制FET5在柵極與源極之間設(shè)置有柵氧化膜保護(hù)二極管。VM端子19與外部端子12直接連接。寄生二極管Dl連接在VM端子19與VDD端子15之間。寄生二極管D2連接在VM端子19與CO端子17之間。寄生二極管D3和D4連接在VM端子19與VDD端子15之間。寄生二極管D3和寄生二極管D4的連接點(diǎn)與CO端子17連接。寄生二極管D5連接在VSS端子16與DO端子18之間。寄生二極管D6連接在VSS端子16與VDD端子15之間。在作為開關(guān)元件的晶體管Ml中，漏極和源極連接在VM端子19、VDD端子15以及DO端子18之間，柵極與VDD端子15連接。在晶體管M2中，漏極和源極連接在VDD端子15與晶體管Ml的源極之間，柵極與VM端子19連接。在作為開關(guān)元件的晶體管M3中，漏極和源極連接在CO端子17與VDD端子15之間，柵極與VDD端子15連接。接著，對本實(shí)施方式的電池裝置I的動(dòng)作進(jìn)行說明。當(dāng)二次電池2為I節(jié)電池時(shí)，其電壓是大致5V左右，設(shè)在充電器13的輸出端子的兩端有IOV左右的電位差。首先，對充電器13與電池裝置I正常地連接的情況進(jìn)行說明。在充電器13被正常地連接的情況下，用于對二次電池2進(jìn)行充電的充電電流在外部端子11 二次電池2 放電控制FET4 充電控制FET5 外部端子12這樣的路徑中流過。在該狀態(tài)下，VSS端子16與VM端子19的電位幾乎相等。因此，晶體管Ml由于柵極的電壓是VDD且漏極的電壓是VSS，因此導(dǎo)通。此外，晶體管M2由于柵極的電壓是VSS且漏極的電壓是VDD，因此截止。因此，晶體管M3由于柵極的電壓是VDD，因此導(dǎo)通。晶體管Ml M3在處于這種狀態(tài)時(shí)，不會(huì)對電池保護(hù)IC30的通常動(dòng)作產(chǎn)生影響。例如，當(dāng)二次電池2的電壓超過所定的電壓時(shí)，過充電檢測電路31將過充電檢測信號輸出到控制電路34。然后，控制電路34將充電控制FET5截止，停止充電器13進(jìn)行的充電。接著，對充電器13與電池裝置I反向連接的情況進(jìn)行說明。
當(dāng)充電器13被反向連接時(shí)，VM端子15的電壓升高，因此，過電流檢測電路33檢測到過電流，將放電控制FET4或充電控制FET5截止。如果放電控制FET4截止，則電池裝置I不流出電流，因此，充電器13的IOV電壓施加到VM端子-VDD端子之間。此時(shí)，在VM端子19與VDD端子15之間，存在經(jīng)由寄生二極管Dl或寄生二極管D3 D4的第I電流路徑。此外，當(dāng)充電控制FET5的柵氧化膜保護(hù)二極管擊穿時(shí)，在CO端子17與VDD端子15之間，存在經(jīng)由寄生二極管D4的第2電流路徑。此處，電池保護(hù)IC30在第I電流路徑中設(shè)置晶體管M1，在第2電流路徑中設(shè)置晶體管M3，由此來切斷這些電流路徑。在晶體管Ml中，柵極與VDD端子15連接，VM端子19的電壓成為VDD+10V，因此晶體管Ml截止。在晶體管M2中，柵極與VM端子19連接，因此，晶體管M2導(dǎo)通而將晶體管Ml的源極電壓設(shè)為VDD。通過以上的動(dòng)作，電池保護(hù)IC30能夠切斷第I電流路徑。
在晶體管M3中，柵極與VDD端子15連接，CO端子17的電壓成為VDD+10V，因此晶體管M3截止。因此，電池保護(hù)IC30能夠切斷第2電流路徑。如上所述，即便充電器13與電池裝置I反向連接，也可以通過晶體管Ml M3的動(dòng)作來切斷電流路徑，不需要與VM端子19連接的電流限制電阻8或內(nèi)部的電阻，并且，可以確保較高的安全性。此處，對晶體管Ml M3的要求的特性進(jìn)行說明。關(guān)于晶體管M1，為了在通常動(dòng)作中不影響檢測過電流的電壓的精度，需要將內(nèi)部電位設(shè)為與VM端子19的電位相等，因此，要求導(dǎo)通電阻較低。此外，當(dāng)充電控制FET5截止時(shí)，充電器13的電壓施加到柵極和源極與漏極之間，因此，要求柵氧化膜足夠厚，且漏極為聞耐壓構(gòu)造。關(guān)于晶體管M2，在通常動(dòng)作時(shí)總是截止，因此，要求不發(fā)生漏電流，例如升高閾值電壓等。此外，當(dāng)充電控制FET5截止時(shí)，充電器13的電壓施加到源極與漏極之間，因此，要求漏極為高耐壓構(gòu)造。此外，在充電器13反向連接時(shí)，充電器13的電壓施加到柵極，因此，要求柵氧化膜足夠厚。關(guān)于晶體管M3，在充電控制FET5截止時(shí)，CO端子17與VM端子19成為同電位，充電器13的電壓施加到柵極，因此將柵氧化膜設(shè)置為足夠厚。此外，當(dāng)充電器13反向連接時(shí)，充電器13的電壓施加到柵極和源極與漏極之間，因此，要求柵氧化膜足夠厚，且漏極為聞耐壓構(gòu)造。另外，晶體管M2可以兼作電池保護(hù)IC30的VM端子19的靜電保護(hù)元件。以上，根據(jù)本發(fā)明的電池保護(hù)IC30以及電池裝置1，可以提供一種具有較高安全性的電池保護(hù)IC以及電池裝置，即便充電器13被反向連接時(shí)，包含電池保護(hù)IC30在內(nèi)，在電池裝置I內(nèi)也不流過電流，且不需要連接以往所必需的外置電阻。
權(quán)利要求
1.一種電池保護(hù)1C，該電池保護(hù)IC具備 連接二次電池的VDD端子和VSS端子； 與外部端子連接的過電流檢測端子；以及 連接充電控制FET的充電控制端子，該充電控制FET控制對所述二次電池進(jìn)行充電的充電器的充電電流， 所述電池保護(hù)IC對所述二次電池的電壓和電流進(jìn)行監(jiān)視，控制所述二次電池的充放電， 其特征在于， 在所述過電流檢測端子與所述VDD端子之間具備第I開關(guān)元件， 當(dāng)所述充電器的極性被反向連接時(shí)，所述第I開關(guān)元件切斷所述過電流檢測端子與所述VDD端子之間的電流路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池保護(hù)1C，其特征在于， 所述第I開關(guān)元件是NMOS晶體管，該NMOS晶體管的漏極與所述過電流檢測端子連接，柵極與所述VDD端子連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池保護(hù)1C，其特征在于， 所述電池保護(hù)IC還具備NMOS晶體管，該NMOS晶體管的源極與所述第I開關(guān)元件的源極連接，漏極與所述VDD端子連接，柵極與所述過電流檢測端子連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池保護(hù)1C，其特征在于， 所述電池保護(hù)IC還具備設(shè)置在所述充電控制端子與所述VDD端子之間的第2開關(guān)元件，當(dāng)所述充電器的極性被反向連接時(shí)，所述第2開關(guān)元件切斷所述充電控制端子與所述VDD端子之間的電流路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池保護(hù)1C，其特征在于， 所述第2開關(guān)元件是NMOS晶體管，該NMOS晶體管的漏極與所述充電控制端子連接，柵極與所述VDD端子連接。
6.一種電池裝置，其特征在于，該電池裝置具備 連接充電器的第I外部端子和第2外部端子； 串聯(lián)連接在所述第I外部端子與所述第2外部端子之間的二次電池、放電控制FET和充電控制FET ;以及 被輸入所述二次電池的電壓和所述第2外部端子的電壓，并對所述二次電池的充放電進(jìn)行控制的權(quán)利要求I 5中的任意一項(xiàng)所述的電池保護(hù)1C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池保護(hù)IC以及電池裝置，即便充電器的極性被反向連接也能確保安全性。電池保護(hù)IC在過電流檢測端子與VDD端子之間具備第1開關(guān)元件，構(gòu)成為當(dāng)充電器的極性被反向連接時(shí)，切斷過電流檢測端子與VDD端子之間的電流路徑。此外，電池保護(hù)IC在充電控制端子與VDD端子之間具備第2開關(guān)元件，構(gòu)成為當(dāng)充電器的極性被反向連接時(shí)，切斷充電控制端子與VDD端子之間的電流路徑。
文檔編號H02H11/00GK102904218SQ20121025045
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者北島裕一郎, 小林直人 申請人:精工電子有限公司