過充電/過放電檢測裝置、過充電/過放電檢測電路以及半導體裝置的製作方法
2023-09-11 05:15:15 1
專利名稱：過充電/過放電檢測裝置、過充電/過放電檢測電路以及半導體裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及過充電/過放電檢測裝置、過充電/過放電檢測電路以及半導體裝置，特別是涉及用於控制二次電池充放電的過充電/過放電檢測裝置、過充電/過放電檢測電路以及半導體裝置。
背景技術：
作為手機等可攜式終端裝置的電源，搭載有使用鋰離子電池的電池組。但是，鋰離子電池由於過充電和過放電等，壽命會被極端地縮短。因此需要搭載用於在過充電、過放電、過電流和短路等時保護電池的保護電路(參照專利文獻1)。
特開2003-59467號公報發明內容但是，現有的電池組沒有搭載電池漏液檢測功能。因此，在發生了電池漏液等情況下，沒有注意到該情況而繼續使用，漏液會繼續進行，電解液甚至會對裝置本體產生惡劣影響。
本發明是針對上述問題而形成的，其目的是提供一種可以通過簡單的結構確實地檢測出電池漏液的過充電/過放電檢測裝置、過充電/過放電檢測電路以及半導體裝置。
本發明的過充電/過放電檢測裝置114，具有將二次電池113與外部電路連接或者將二次電池113從外部電路切斷的開關單元M11、M12，以及檢測出二次電池113的狀態並控制開關單元M11、M12的控制單元141、142、143、144、146、147、148、149，其特徵在於，具有通常被置成了開放狀態的檢測端子T14和檢測檢測端子T14上施加了電壓的檢測單元145，控制單元141、142、143、144、146、147、148、149，在由檢測單元145檢測出檢測端子T14上所施加電壓時，使開關單元M11、M12斷開，將二次電池113從外部電路切斷。
其特徵在於，控制單元141、142、143、144、146、147、148、149具有檢測出二次電池113的異常狀態並輸出異常狀態檢測信號的異常狀態檢測單元141、142、143、144，以及在由異常狀態檢測單元141、142、143、144供給異常狀態檢測信號時使開關單元M11、M12斷開的二次電池保護邏輯電路146、147、148、149，檢測單元145，通過控制異常狀態檢測信號使開關單元M11、M12斷開。
其特徵在於，還具有與控制單元141、142、143、144、146、147、148、149連接並根據來自外部的信號測試控制單元141、142、143、144、146、147、148、149的動作的測試端子T17，檢測端子T14與測試端子T17共用。
另外，上述參照符號，說到底是參考，並不因此限制權利要求的保護範圍。
依據本發明，具有可以通過簡單的結構確實地檢測出電池漏液等優點。
圖1所示為本發明第1實施例的結構框圖；圖2所示為本發明第1實施例的分解斜視圖；圖3所示為電路基板114的斜視圖；圖4所示為漏液檢測部145的變形例的框圖；圖5所示為漏液檢測部145的變形例的動作說明圖；圖6所示為本發明第2實施例的結構框圖；圖7所示為本發明第3實施例的結構框圖。
圖中100、200、300電池組113二次電池 114電路基板131過充電/過放電檢測IC、132、133、134布線圖141過充電檢測部 142過放電檢測部 143過電流檢測部144短路檢測部 145漏液檢測部 146振蕩電路 147計數器148過充電控制邏輯電路 149過放電控制邏輯電路T1～T6、T11～T18端子
具體實施例方式
圖1所示為本發明第1實施例的結構框圖，圖2所示為本發明第1實施例的分解斜視圖。
本實施例的電池組100是例如用作手機等可攜式終端裝置的電源的蓄電池，由電池盒111、電池蓋112、二次電池113和電路基板114構成。
電池盒111和電池蓋112由樹脂材料製成。由電池盒111和電池蓋112構成的收容部120中收容有二次電池113和電路基板114。
二次電池113例如由鋰離子電池構成。二次電池113的正極上釺焊有焊接在電路基板114的端子T1上的金屬板121，二次電池113的負極上釺焊有焊接在電路基板114的端子T2上的電極板122。
圖3所示為電路基板114的斜視圖。
電路基板114在印刷電路板130上搭載過充電/過放電檢測IC131、電晶體M11、M12和電阻R11。電晶體M11由n溝道MOS場效應管構成，其柵極與過充電/過放電檢測IC131的端子T15連接，在截止時限制放電。電晶體M12由n溝道MOS場效應管構成，其柵極與過充電/過放電檢測IC131的端子T16連接，在截止時限制放電。
過充電/過放電檢測IC131，由過充電檢測部141、過放電檢測部142、過電流檢測部143、短路檢測部144、漏液檢測部145、振蕩電路146、計數器147、過充電控制邏輯電路148和過放電控制邏輯電路149構成。
過充電檢測部141，連接在端子T11和端子T12之間，並施加有二次電池113兩端的電壓。過充電檢測部141，在二次電池113兩端的電壓比規定的過充電電壓小時輸出高電平，在二次電池113的電壓比規定的過充電電壓大時，即二次電池113處於過充電狀態時輸出低電平。另外，規定的過充電電壓，是預先設定的規定電壓，根據二次電池113的特性進行設定。過充電檢測部141的輸出供給振蕩電路146和過充電控制邏輯電路148。
過放電檢測部142連接在端子T11和端子T12之間，並施加有二次電池113兩端的電壓。過放電檢測部142在二次電池113兩端的電壓比規定的過放電電壓大時輸出高電平，在二次電池113的電壓比規定的過放電電壓小時，即二次電池113處於過放電狀態時輸出低電平。規定的過放電電壓是預先設定的規定電壓，根據二次電池113的特性進行設定。過放電檢測部142的輸出供給振蕩電路146和過放電控制邏輯電路149。
過電流檢測部143與端子T13連接。端子T13通過電阻R11與端子T4連接。端子T4上連接有負載的負側電極。過電流檢測部143在端子T13的電壓比規定的過電流電壓小時輸出高電平，在端子T13的電壓比規定的過電流電壓大時，即二次電池113供給負載的電流處於過電流狀態時輸出低電平。規定的過電流電壓是預先設定的規定電壓，根據二次電池113的特性進行設定。過電流檢測部143的輸出供給振蕩電路146和過放電控制邏輯電路149。
短路檢測部144與端子T13連接。短路檢測部144，在端子T13的電壓比規定的短路電壓小時輸出高電平，在端子T13的電壓比規定的短路電壓大時，即二次電池113處於被短路狀態時輸出低電平。規定的短路電壓是預先設定的規定電壓，根據二次電池113的特性進行設定。短路檢測部144的輸出供給過放電控制邏輯電路149。
漏液檢測部145與端子T14連接。端子T14被連接到在印刷電路板130上所形成的布線圖132。布線圖132，在印刷電路板130上從端子T14繞到端子T1附近。布線圖132將端子T14一側的端部釺焊在端子T14上，將端子T1近旁一側的端部置成開放狀態。
漏液檢測部145由反相放大器等構成，輸入端子T14的電位，檢測出由於二次電池113洩漏的液體使端子T14和端子T1短路從而端子T14的電位上升到VDD的情況並輸出低電平。漏液檢測部145的輸出供給過充電控制邏輯電路148、過放電控制邏輯電路149和振蕩電路146。
振蕩電路146，在過充電檢測部141、過放電檢測部142和過電流檢測部143當中任意一個的輸出為低電平時，開始產生振蕩，並輸出脈衝。另外，振蕩電路146與測試端子T17連接。測試端子T17是在組裝後或出廠時用於進行內部電路動作測試時的控制的端子，通過電路基板114上的布線圖132將其與測試端子T5連接。通過電路基板114上的測試端子T5，進行用於過充電/過放電檢測IC131測試的控制。
振蕩電路146的輸出脈衝供給計數器147。計數器147對振蕩電路146的輸出脈衝進行計數。計數器147的計數值供給過充電控制邏輯電路148和過放電控制邏輯電路149。另外，在過放電控制邏輯電路149的輸出從低電平翻轉為高電平時，計數器147復位。
過充電檢測部141和漏液檢測部145的輸出以及計數器147的計數值供給過充電控制邏輯電路148。過充電控制邏輯電路148在過充電檢測部141和/或漏液檢測部145的輸出為低電平並且計數器147的計數值達到規定的計數值時，輸出低電平，其它狀態下輸出高電平。過充電控制邏輯電路148的輸出供給端子T16。端子T16與電晶體M12的柵極連接。
過放電檢測部142、過電流檢測部143、短路檢測部144和漏液檢測部145的輸出以及計數器147的計數值供給過放電控制邏輯電路149。過放電控制邏輯電路149在短路檢測部144和/或漏液檢測部145的輸出為低電平並且計數器147的計數值達到規定的計數值時，輸出低電平，其它狀態下輸出高電平。過放電控制邏輯電路149的輸出供給端子T15。端子T15與電晶體M11的柵極連接。
電晶體M11的柵極與端子T15連接，源極與端子T2連接，漏極與電晶體M12的源極連接。電晶體M12的柵極與端子T16連接，源極與電晶體M11的漏極連接，漏極與端子T4連接。
電晶體M11由n溝道MOS場效應管構成，在端子T15的輸出為低電平時截止，在端子T15的輸出為高電平時導通。電晶體M12由n溝道MOS場效應管構成，在端子T16的輸出為低電平時截止，在端子T16的輸出為高電平時導通。
在過放電、過電流、短路、漏液時，端子T15為低電平，電晶體M11截止。在過充電和漏液時，端子T16為低電平，電晶體M12截止。
通過電晶體M11和/或電晶體M12截止，二次電池113和端子T4之間的通路被切斷。這樣，二次電池113和負載之間的通路被切斷，可以防止在過充電、過放電、過電流、短路和漏液時負載中有電流，從而可以保護二次電池。
動作以下說明二次電池113發生漏液情況下的動作。
二次電池113中發生漏液時，在二次電池113的正側電極周圍發生電解液洩漏。二次電池113的正側電極上發生的漏液的電解液，沿著電極板121到達電路基板114的端子T1。
在端子T1近旁配置有布線圖132。到達端子T1的漏液，在電路基板114上擴散。電解液在電路基板114上擴散並且夾雜在端子T1和布線圖132之間時，端子T1，即二次電池113的正側電極與布線圖132處於短路狀態。
端子T1與布線圖132短路後，過充電/過放電檢測IC131的端子T14為高電平。過充電/過放電檢測IC131的端子T14為高電平時，漏液檢測部145的輸出為低電平。漏液檢測部145的輸出為低電平時，振蕩電路146、過充電控制邏輯電路148和過放電控制邏輯電路149的輸入為低電平。振蕩電路146在漏液檢測部145的輸出為低電平時輸出脈衝。計數器147對振蕩電路146的輸出脈衝進行計數。過充電控制邏輯電路148和過放電控制邏輯電路149在計數器147的計數值達到規定的計數值時，輸出低電平。過充電控制邏輯電路148的輸出為低電平時，電晶體M12截止，過放電控制邏輯電路149的輸出為低電平時，電晶體M11截止。電晶體M11、M12截止時，二次電池113從端子T4切斷，即從負載等外部電路切斷。
依據本實施例，檢測出端子T1和與連接端子T14連接的布線圖132、由二次電池113的漏液的電解液而被連接所導致的端子T14的電位上升，並切斷二次電池113與外部電路，從而，可以防止漏液的繼續進行、減小對外部電路的負面影響。此時，在本實施例中，通過控制過充電控制邏輯電路148輸入過充電檢測部141輸出信號的輸入端，同時，控制過放電控制邏輯電路149輸入過放電檢測部142輸出信號的輸入端，開關電晶體M11、M12，從而，可通過僅追加端子T14和漏液檢測部145，就可以進行漏液檢測，這樣可以使電路的改變保持在最小限度。
變形例圖4所示為漏液檢測部145的變形例的框圖，圖5所示為漏液檢測部145的變形例的動作說明圖。圖5(A)表示反相器151的輸入，圖5(B)表示反相器151的輸出，圖5(C)表示延遲電路152的輸出。
本變形例的漏液檢測部150，由反相器151和延遲電路152構成。反相器151將圖5(A)所示的端子T14的輸入如圖5(B)所示反相後輸出。反相器151的輸出，供給延遲電路152。延遲電路152，如圖5(C)所示，將反相器151的輸出延遲規定的延遲時間Δt0後輸出。延遲電路152的輸出，供給過充電控制邏輯電路148和過放電控制邏輯電路149。
依據本變形例，通過將反相器151的輸出延遲後供給過充電控制邏輯電路148和過放電控制邏輯電路149，可以抑制噪聲等的影響，從而可以穩定動作。
圖6所示為本發明第2實施例的結構框圖。該圖與圖1相同的結構使用相同的附圖標記並省略對其的說明。
本實施例的電池組200的電路基板214的結構與第1實施例不同。本實施例的電路基板214，採用將過充電/過放電檢測IC231的測試端子T17兼用作第1實施例的漏液檢測端子T14的結構。
採用過充電/過放電檢測IC231的測試端子T17上，連接有用於與外部進行連接的測試端子T5，並且連接有布線圖132的一端的結構。另外，測試端子T17，在過充電/過放電檢測IC231內部，與振蕩電路146和漏液檢測部145連接。
圖7所示為本發明第3實施例的結構框圖。該圖與圖1相同的結構使用相同的附圖標記，並省略對其的說明。
本實施例的電池組300，電路基板314的結構與第1實施例不同。在本實施例的電路基板314上，設有漏液通知端子T6。漏液通知端子T6，在電池組300安裝在裝置上時，與上位裝置連接。
另外，漏液通知端子T6，在電路基板314上通過布線圖132與過充電/過放電檢測IC331的漏液通知端子T18連接。在過充電/過放電檢測IC331內，漏液檢測部145的輸出通過緩衝器350被供給漏液通知端子T18。
依據本實施例，可以將從漏液檢測部145得到的漏液檢測信號輸出給外部電路，通知電池組300發生了漏液，從而，可以識別電源的停止理由。
另外，也可以在電池組中設置LED等來進行發生了漏液的顯示，告知使用者。
權利要求
1.一種過充電/過放電檢測裝置，具有將二次電池與外部電路連接或者將該二次電池從該外部電路切斷的開關單元，以及檢測出所述二次電池的狀態並控制所述開關單元的控制單元，其特徵在於，具有通常，被置成了放狀態的檢測端子；和檢測出所述檢測端子上施加了電壓的檢測單元；所述控制單元，在由所述檢測單元檢測出所述檢測端子上施加了電壓時，使所述開關單元斷開，將所述二次電池從所述外部電路切斷。
2.如權利要求1所述的過充電/過放電檢測裝置，其特徵在於，所述控制單元，具有異常狀態檢測單元，其檢測出所述二次電池的異常狀態，並輸出異常狀態檢測信號；和二次電池保護邏輯電路，其在由所述異常狀態檢測單元供給所述異常狀態檢測信號時，使所述開關單元斷開；所述檢測單元，通過控制所述異常狀態檢測信號，使所述開關單元斷開。
3.如權利要求1或2所述的過充電/過放電檢測裝置，其特徵在於，具有與所述控制單元連接並根據來自外部信號測試所述控制單元的動作的測試端子；所述檢測端子，與所述測試端子共用。
4.一種過充電/過放電檢測電路，其搭載有檢測出二次電池的狀態、並控制將二次電池與外部電路連接或者將該二次電池從該外部電路切斷的開關單元的控制電路，其特徵在於，具有通常，被置成了開放狀態的檢測端子；和檢測出所述檢測端子上施加了電壓的檢測電路；所述控制電路，在由所述檢測單元檢測出所述檢測端子上施加了電壓時，使所述開關單元斷開，將所述二次電池從所述外部電路切斷。
5.如權利要求4所述的過充電/過放電檢測電路，其特徵在於，所述控制電路，具有異常狀態檢測電路，其檢測出所述二次電池的異常狀態，並輸出異常狀態檢測信號；和二次電池保護邏輯電路，其在由所述異常狀態檢測單元供給所述異常狀態檢測信號時，使所述開關單元斷開；所述檢測電路，通過控制所述異常狀態檢測信號，使所述開關單元斷開。
6.如權利要求4或5所述的過充電/過放電檢測裝置，其特徵在於，具有與所述控制電路連接並根據外部信號測試所述控制電路的動作的測試端子；所述檢測端子，與所述測試端子共用。
7.一種半導體裝置，其搭載有檢測二次電池的狀態並控制將該二次電池與外部電路連接或者將該二次電池從該外部電路切斷的開關單元的控制電路，其特徵在於，具有通常，被置成了開放狀態的檢測端子；和檢測所述檢測端子上施加了電壓的檢測電路；所述控制電路，在由所述檢測單元檢測出所述檢測端子上施加了電壓時，使所述開關單元斷開，將所述二次電池從所述外部電路切斷。
8.如權利要求7所述的半導體裝置，其特徵在於，所述控制電路，具有異常狀態檢測電路，其檢測所述二次電池的電壓並輸出異常狀態檢測信號；和保護邏輯電路，其在由所述異常狀態檢測電路供給所述異常狀態檢測信號時使所述開關單元斷開；所述檢測單元，通過控制所述異常狀態檢測信號，使所述開關單元斷開。
9.如權利要求7或8所述的過充電/過放電檢測裝置，其特徵在於，具有與所述控制電路連接並根據外部信號測試所述控制電路的動作的測試端子；所述檢測端子，與所述測試端子共用。
全文摘要
本發明，提供一種過充電/過放電檢測裝置(114)，其具有將二次電池(113)與外部電路連接或者將二次電池(113)從外部電路切斷的開關單元(M11、M12)，以及檢測出二次電池(113)的狀態並控制開關單元(M11、M12)的控制單元(141、142、143、144、146、147、148、149)，其特徵在於，具有通常被置成了開放狀態的檢測端子(T14)和檢測出檢測端子(T14)上施加了電壓的檢測單元(145)；控制單元(141、142、143、144、146、147、148、149)，在由檢測單元(145)檢測出檢測端子(T14)上施加了電壓時，使開關單元(M11、M12)斷開，將二次電池(113)從外部電路切斷。
文檔編號G01R31/36GK1755385SQ20051005102
公開日2006年4月5日 申請日期2005年2月25日 優先權日2004年9月29日
發明者大下和洋, 池內亮 申請人:三美電機株式會社