電池的充電、放電控制回路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池保護(hù)回路，根據(jù)上述電池保護(hù)回路，在利用一個(gè)電流通路控制用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)控制二次電池的充電、放電方面，可以以無(wú)泄漏電流的方式實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的充電、放電控制。
【背景技術(shù)】
[0002]圖29為最普遍使用的以往的電池保護(hù)回路，在控制電池的充電、放電電流方面，使用兩個(gè)電流通路金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0S-FET)。
[0003]圖30為接通電流通路金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管313、314的狀態(tài)下的等效回路，以能夠在當(dāng)作為以往回路的圖29中的回路正常工作時(shí)，同時(shí)進(jìn)行充電、放電。在正常狀態(tài)下，兩個(gè)電流通路金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管向雙方向?qū)?。在檢測(cè)到作為以往回路的圖29中的回路異常后，以使電池處于禁止充電并可放電狀態(tài)的方式接通電流通路金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管313，并且金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管314被斷開(kāi)，從而使充電方向的電流無(wú)法流通，但是上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管314的寄生二極管可使放電方向的電流流通，而圖31為上述動(dòng)作的等效回路。在檢測(cè)到作為以往回路的圖29中的回路異常后，以使電池處于禁止放電并可充電的方式接通電流通路金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管314，并且金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管313被斷開(kāi)，從而使放電方向的電流無(wú)法流通，但是上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管313的寄生二極管可使充電方向的電流流通，而圖32為上述動(dòng)作的等效回路。
[0004]在上述圖29中的現(xiàn)有技術(shù)中，在電流通路控制單元307使用兩個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并且，上述電流通路控制單元307通常以與控制回路部分分離的單獨(dú)的外置形態(tài)構(gòu)成。若以一個(gè)硅芯片的方式內(nèi)置上述金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，則需要相當(dāng)大的面積，從而導(dǎo)致制造成本大幅上升。因此，若由一個(gè)芯片構(gòu)成，則由于電流通路金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所需面積將減少到1/4，因而僅使用一個(gè)電流通路控制金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)成為了必要的結(jié)構(gòu)。
[0005]如上所述，在日本公開(kāi)公報(bào)2000-102182(圖33)中，公開(kāi)了利用一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)充電、放電控制的現(xiàn)有技術(shù)。
[0006]觀察上述圖33中的回路的工作，當(dāng)正常工作時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管301被接通，場(chǎng)效應(yīng)晶體管304、305被斷開(kāi)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管306被接通，從而可同時(shí)進(jìn)行充電、放電。在上述圖33中的回路的工作中，實(shí)現(xiàn)禁止充電狀態(tài)并可放電狀態(tài)的控制如下:斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管301、斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管304、接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管305，則場(chǎng)效應(yīng)晶體管306的柵極電壓為以V-端子121為基準(zhǔn)的“0”，從而達(dá)到禁止充電，但可放電。而且，實(shí)現(xiàn)禁止放電并可充電狀態(tài)的控制如下:斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管301、接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管304、斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管305，則可達(dá)到禁止放電，但可充電的狀態(tài)。如對(duì)上述工作的說(shuō)明，雖然在邏輯性工作方面不存在問(wèn)題，但在充電或禁止放電的狀態(tài)下，上述電流通路場(chǎng)效應(yīng)晶體管306的柵極電壓始終具有肖特基二極管302、303的正向電壓以下的不確定的某個(gè)值，并且存在場(chǎng)效應(yīng)晶體管306導(dǎo)致泄漏電流(Leakage)向兩個(gè)方向流通的可能性。并且，由于還需要進(jìn)行肖特基二極管工序，因而不可避免地導(dǎo)致因增加特殊工序而使得制造成本上升。
[0007]在圖34中的回路中，并不使用肖特基二極管，而使用一個(gè)電流通路控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并在韓國(guó)特許申請(qǐng)?zhí)?0-2011-0088835中，公開(kāi)了可按互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)標(biāo)準(zhǔn)制造的回路。
[0008]上述圖34中的回路的正常狀態(tài)下的工作如下:場(chǎng)效應(yīng)晶體管110處于接通狀態(tài)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管111處于斷開(kāi)狀態(tài)，并且場(chǎng)效應(yīng)晶體管114處于完全接通的狀態(tài)，從而可實(shí)現(xiàn)充電、放電。實(shí)現(xiàn)禁止充電并可放電狀態(tài)的控制如下:斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管110、接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管111，并且場(chǎng)效應(yīng)晶體管114的柵極電壓與V-端子121電壓相同，從而充電方向成為反向，放電方向成為正向。但是，由于上述圖34中的發(fā)明并未定義對(duì)禁止放電并可充電狀態(tài)的控制，因而可稱為并不完整的發(fā)明。
[0009]圖35中的回路作為對(duì)上述圖34中的問(wèn)題進(jìn)行彌補(bǔ)的發(fā)明，并在韓國(guó)特許申請(qǐng)?zhí)?10-2011-0088548)中公開(kāi)。
[0010]圖35中的回路的工作如下?？蓪?shí)現(xiàn)正常狀態(tài)下的充電、放電的控制如下:接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管110、斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管111、斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管161、162，并且隨著場(chǎng)效應(yīng)晶體管114的柵極形成“高介(High) ”，來(lái)處于完全接通的狀態(tài)，從而處于可實(shí)現(xiàn)充電放電的狀態(tài)。對(duì)控制回路檢測(cè)到禁止充電狀態(tài)，來(lái)形成禁止充電并可放電的狀態(tài)的控制如下:斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管110、接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管111、斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管161、接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管162，并且電流通路控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管114的柵極電壓與V-端子121的電壓相同。在上述狀態(tài)下，充電電流方向成為反向，放電電流方向成為正向，來(lái)體現(xiàn)上述禁止充電并可放電狀態(tài)。對(duì)控制回路檢測(cè)到禁止放電狀態(tài)，來(lái)形成禁止放電并可充電的狀態(tài)的控制如下:斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管110、接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管111、接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管161、斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管162，并且電流通路控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管114的柵極電壓與電池的負(fù)端子123的電壓相同。在上述狀態(tài)下，放電電流方向成為反向，充電電流方向成為正向，來(lái)體現(xiàn)上述禁止放電并可充電狀態(tài)。雖然可在邏輯上形成上述理想狀態(tài)的工作，但在上述禁止充電的狀態(tài)下，存在場(chǎng)效應(yīng)晶體管161、162發(fā)生泄漏電流的問(wèn)題，以下將對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。
[0011]在圖35中，對(duì)禁止充電(可放電狀態(tài))的控制如同上述，在上述狀態(tài)下，V-端子121的電壓因充電器而小于電池負(fù)端子123的電壓。此時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管114的柵極電壓與V-端子121的電壓相同，場(chǎng)效應(yīng)晶體管161的柵極電壓與電池負(fù)端子123的電壓相同，場(chǎng)效應(yīng)晶體管161和場(chǎng)效應(yīng)晶體管162的共同端子的電壓與V-端子121的電壓相同，因而場(chǎng)效應(yīng)晶體管161的節(jié)點(diǎn)128電壓處于比節(jié)點(diǎn)125電壓高的狀態(tài)，因而從節(jié)點(diǎn)123朝向場(chǎng)效應(yīng)晶體管161和場(chǎng)效應(yīng)晶體管162的共同節(jié)點(diǎn)的方向成為正向，從而發(fā)生電流通路。因此，從電池負(fù)端子123朝向V-端子121方向的泄漏電流在場(chǎng)效應(yīng)晶體管161中經(jīng)由場(chǎng)效應(yīng)晶體管162流通，這造成持續(xù)充電的問(wèn)題。
[0012]在僅使用一個(gè)上述電流通路控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管的充電、放電控制回路中，使用特殊元件，例如采用肖特基二極管并不成大問(wèn)題，但是由于泄漏電流的發(fā)生將縮短電池的使用期限并造成電池裂化，因此可以說(shuō)是大問(wèn)題，因而需要完全不存在泄漏電流的發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]技術(shù)問(wèn)題
[0014]在現(xiàn)有的充電、放電控制技術(shù)(圖35)中，通過(guò)V-端子121和電池的負(fù)端子123之間的電壓差發(fā)生在用于控制電流通路控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管114的柵極電壓的場(chǎng)效應(yīng)晶體管161,162中發(fā)生的泄漏電流，因而本發(fā)明提供根本性地阻斷上述現(xiàn)象并穩(wěn)定的電池充電、放電回路。
[0015]解決問(wèn)題的手段
[0016]用于解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題的本發(fā)明作為控制充電放電的回路，本發(fā)明的電池的充電、放電控制回路的結(jié)構(gòu)如下。
[0017]在與電池第一端子直接連接的充電器(負(fù)荷)第一端子節(jié)點(diǎn)連接通路接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的源極，上述通路接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的漏極與電流通路場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的柵極相連接，上述通路接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的柵極與控制器的第一控制信號(hào)相連接，電流通路場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的漏極與電池的第二端子相連接，上述電流通路場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的源極與充電器的第二端子相連接。
[0018]在上述電流通路場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的漏極和柵極之間以串聯(lián)方式連接兩個(gè)通路斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，并且上述兩個(gè)通路斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的柵極中的一個(gè)與從控制器輸出的第二控制信號(hào)相連接，上述兩個(gè)通路斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的柵極中的另一個(gè)與電平轉(zhuǎn)換器相連接，上述電平轉(zhuǎn)換器的輸入與上述第二控制信號(hào)相連接。在上述電流通路場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的源極和柵極之間以串聯(lián)方式連接不同的兩個(gè)通路斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，并且上述兩個(gè)不同的通路斷開(kāi)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的柵極與從控制器輸出的第三控制信號(hào)相連接。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]本發(fā)明作為使用一個(gè)電流通路場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電池的充電、放電控制回路，通過(guò)使泄漏電流達(dá)到“0”水平而非減少，從而具有不僅延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間，而且防止電池裂化的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為第一實(shí)施例的電池充電、放電控制回路。
[0022]其中，圖1的附圖標(biāo)記的說(shuō)明如下。
[0023]100:電池第一