开关电路、半导体装置以及电池装置制造方法
【专利摘要】本发明提供即使反向连接的情况下也能防止电路工作上意外的电流流过，安全性更高的半导体装置。该半导体装置包括开关电路，该开关电路包括：第一晶体管；第二晶体管，其漏极连接到第一晶体管的漏极，源极以及背栅极连接到第一晶体管的背栅极，栅极连接到第一晶体管的源极；以及第三晶体管，其漏极连接到第一晶体管的源极，源极以及背栅极连接到第一晶体管的背栅极，栅极连接到第一晶体管的漏极。
【专利说明】开关电路、半导体装置以及电池装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电路以及半导体装置。
【背景技术】
[0002]图4中示出现有的电压控制装置的电路图。现有的电压控制装置包括:电压检测电路503 ;为电压检测电路503的正电源的正电源连接端子509 ;为电压检测电路503的负电源的负电源连接端子510 ;连接在正电源连接端子509和负电源连接端子510之间的控制电路508 ;栅极连接到控制电路508的输出，漏极连接到输出端子511，源极和背栅极连接到负电源连接端子510的Nch晶体管501 ;以及电阻512。
[0003]控制电路508包括:基准电压产生电路506 ;分压正电源连接端子509和负电源连接端子510之间的电压(这以后将正电源连接端子和负电源连接端子之间的电压称为电源电压)的电阻504、505 ;将通过电阻504、505分压的电压与基准电压产生电路506的电压进行比较的比较器507。Nch晶体管501的漏极和背栅极之间存在寄生二极管502。Nch晶体管501为该电压检测电路503的开关电路。
[0004]电压检测电路503的正电源连接端子509与输出端子511连接，该处连接有电阻512，电阻的另一个端子连接到电压产生器513的正电源时作为将电压检测电路503的电源电压控制为恒定的电压控制装置而工作。
[0005]接着关于工作进行说明。电压检测电路503的电源电压控制为将电压产生器513的电压以连接到正电源连接端子509的电阻512的电阻值和Nch晶体管501的导通电阻值进行分压的电压。当电压检测电路503的电源电压变动为较高电压时，通过电阻504、505来分压的电压为基准电压产生电路506的电压以上，控制电路508的输出提高Nch晶体管501的栅极电压。通过提高栅极电压，Nch晶体管501的导通电阻值变低，输出端子511和负电源连接端子510之间的电压降低。因为输出端子511连接到正电源连接端子509，所以电压检测电路503的电源电压也控制为变低。当电压检测电路503的电源电压变动为较低电压时，与上述的相反Nch晶体管501的导通电阻值变高，电压检测电路503的电源电压控制为变高。通过重复上述工作，电压控制装置以持续输出恒定的电压的方式进行工作(例如，参照专利文献I图1)。
[0006]现有技术文献 专利文献
专利文献1:日本特开2000-284843号公报。
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
然而，现有的电压控制装置中，当将电压检测电路503的正电源连接端子509和负电源连接端子510反向连接到电压产生器513的正电源端子和负电源端子时(以下称为反向连接)，因为正电源连接端子509与输出端子511连接，所以开关电路的Nch晶体管501的寄生二极管502为正方向，电路工作上意外的电流通过电压检测电路503流过。存在由于这样的电路工作上意外的电流大量流过，以致发热、起火而使得电压控制装置的安全性降低的问题。
[0008]本发明鉴于这样的情况而做出，实现在反向连接的情况下也能防止电路工作上意外的电流流过，安全性更高的电压控制装置。
[0009]解决问题的方案
为了解决现有的问题，本发明的开关电路如下构成:
一种开关电路，包括:第一晶体管；第二晶体管，其漏极连接到第一晶体管的漏极，源极以及背栅极连接到第一晶体管的背栅极，栅极连接到第一晶体管的源极；以及第三晶体管，其漏极连接到第一晶体管的源极，源极以及背栅极连接到第一晶体管的背栅极，栅极连接到第一晶体管的漏极。
[0010]发明的效果
通过本发明，因为根据正常连接和反向连接的连接状态连接到输出端子的开关电路的Nch晶体管的背栅极的电压被切换，所以能够与连接状态无关而使成为正方向的寄生二极管的正极和负极短路而截止。而且，有反向连接的情况下也能防止电路工作上意外的电流流过的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是具备本实施方式的开关电路的电压检测装置的电路图；
图2是具备本实施方式的开关电路的电压控制装置的电路图；
图3是具备本实施方式的开关电路的电池装置的电路图；
图4是现有的电压控制装置的电路图。
【具体实施方式】
[0012]以下，关于本实施方式参照附图进行说明。
实施例
[0013]实施方式I
图1是具备本实施方式的开关电路的电压检测装置的电路图。具备本实施方式的开关电路的电压检测装置包括:电压检测电路106 ;电压检测电路106的正电源连接端子112 ；负电源连接端子113 ;输出端子114 ;控制电路111 ；Nch晶体管101、104、105构成的开关电路；上拉电阻312。控制电路111包括:电阻107、108 ;基准电压产生电路109 ;比较器110。
[0014]比较器110中，非反相输入端子连接到电阻107和108的连接点，反相输入端子连接到基准电压产生电路109，输出端子连接到Nch晶体管101的栅极。电阻108的另一个端子连接到负电源连接端子113，电阻107的另一个端子连接到正电源连接端子112。基准电压产生电路109的另一个端子连接到负电源连接端子113。上拉电阻312连接到输出端子114，另一个端子连接到正电源连接端子112。开关电路的Nch晶体管101中，源极连接到负电源连接端子113，漏极连接到正电源连接端子112。Nch晶体管104中，栅极连接到Nch晶体管101的源极，漏极连接到Nch晶体管101的漏极，源极以及背栅极连接到Nch晶体管101的背栅极。Nch晶体管105中，栅极连接到Nch晶体管101的漏极，漏极连接到Nch晶体管101的源极，源极以及背栅极连接到Nch晶体管101的背栅极。Nch晶体管101的背棚极和漏极之间有寄生二极管102,寄生二极管102的负极连接到Nch晶体管101的漏极，正极连接到Nch晶体管101的背栅极。Nch晶体管101的背栅极和源极之间有寄生二极管103，寄生二极管103的负极连接到Nch晶体管101的源极，正极连接到Nch晶体管101的背栅极。
[0015]接着，关于具备本实施方式的开关电路的电压检测装置的工作进行说明。
[0016]电压产生器311正常连接到兼有电压监视功能的正电源连接端子112以及负电源连接端子113，当电压产生器311的电压是通过电压检测电路106设定的既定电压以下时，Nch晶体管101通过控制电路111被截止，输出端子114的电压通过上拉电阻312成为电压产生器311的正电压。当电压产生器311的电压是通过电压检测电路106设定的既定电压以上时，Nch晶体管101通过控制电路111被导通，输出端子114的电压成为电压产生器311的负电压。如此，作为能够检测电压产生器311成为既定的电压的电压检测装置进行工作。
[0017]此时，电压检测电路106的开关电路的Nch晶体管101的寄生二极管103为正方向，但是因为Nch晶体管105为导通，所以寄生二极管103被短路，不流过电路工作上意外的电流。当电压检测电路106的正电源连接端子112和负电源连接端子113反向连接到电压产生器311的正电源端子和负电源端子时，开关电路的Nch晶体管101的寄生二极管102为正方向，但是因为Nch晶体管104为导通所以寄生二极管102被短路，能够防止电路工作上意外的电流流过。
[0018]因此，通过根据连接状态分别导通开关电路的Nch晶体管104、105，成为正方向的寄生二极管被短路，在反向连接的情况下也能够防止电路工作上意外的电流流过。
[0019]而且，虽然本实施方式中开关电路使用Nch晶体管101、104、105进行说明，但是也可使用Pch晶体管进行实施而不限于本实施方式。此外，控制电路111也不限于本实施方式。
[0020]根据以上，具备本实施方式的开关电路的电压检测装置能够提供即使二次电池等的电压产生器正常连接、反向连接也能够防止电路工作上意外的电流流过，安全性高的电压检测装置。
[0021]实施方式2
图2是具备本实施方式的开关电路的电压控制装置的电路图。
[0022]电压检测电路106通过将正电源连接端子112和输出端子114连接，构成监视并控制Nch晶体管101的漏极和源极之间的电压的电压控制电路115。此外，电阻313的一个端子连接到正电源连接端子112和输出端子114，另一个端子连接到电压产生器311的正电源。通过上述的结构作为电压控制装置来工作。
[0023]接着，关于具备本实施方式的开关电路的电压控制装置的工作进行说明。
[0024]电压控制电路115的电源电压控制为将电压产生器311的电压以电阻312的电阻值和Nch晶体管101的导通电阻值进行分压的电压。当电压控制电路115的电源电压变动为较高电压时，通过电阻107、108来分压的电压为基准电压产生电路109的电压以上，控制电路111的输出提高Nch晶体管101的栅极电压。通过提高栅极电压，Nch晶体管101的导通电阻值变低，输出端子114和负电源连接端子113之间的电压降低。因为输出端子114连接到正电源连接端子112，所以电压控制电路115的电源电压也控制为变低。当电压控制电路115的电源电压变动为较低电压时，与上述的相反Nch晶体管101的导通电阻值变高，电压控制电路115的电源电压控制为变高。通过重复上述工作，电压控制装置以持续输出恒定的电压的方式进行工作。此时，开关电路的Nch晶体管104截止，Nch晶体管105导通，因为成为正方向的寄生二极管103被短路，所以不流过电路工作上意外的电流。这样，正常连接的情况下通过开关电路的Nch晶体管105能够防止电路工作上意外的电流流过。
[0025]正电源连接端子112和负电源连接端子113之间电压产生器311反向连接时，开关电路的Nch晶体管104导通，Nch晶体管105截止。因此，因为成为正方向的寄生晶体管102被短路，所以能够防止电路工作上意外的电流流过。
[0026]因此，通过根据连接状态分别导通开关电路的Nch晶体管104、105，成为正方向的寄生二极管被短路，在反向连接的情况下也能够防止电路工作上意外的电流流过。
[0027]而且，虽然本实施方式中开关电路使用Nch晶体管101、104、105来进行说明，但是也可使用Pch晶体管进行实施而不限于本实施方式。此外，控制电路111也不限于本实施方式。
[0028]根据以上，具备本实施方式的开关电路的电压控制装置能够提供即使正常连接和反向连接也能够防止电路工作上意外的电流流过，安全性高的电压控制装置。 [0029]实施方式3
图3是具备本实施方式的开关电路的电池装置的电路图。
[0030]包括:串联连接的多个二次电池204_1~204_η ;串联连接的多个电压控制电路115_115_η ;充放电控制电路201 ;放电控制用NchFET晶体管203 ;充电控制用NchFET晶体管202。电压控制电路115_f 115_11全部是与电压控制电路115相同的结构。
[0031]二次电池204_1与电压控制电路115_1并联连接，连接到充放电控制电路201的输入端子。正常连接时二次电池204_1的正电源端子连接到电压控制电路115_1的正电源连接端子112，负电源端子连接到电压控制电路115_1的负电源连接端子113。二次电池204_2~204_n与电压控制电路115_2~115_n也为相同的连接。放电控制用NchFET晶体管203和充电控制用NchFET晶体管202连接到充放电控制电路201，被控制导通和截止。
[0032]接着，关于具备本实施方式的开关电路的电池装置的工作进行说明。
[0033]当探测到通过外部端子205和外部端子206之间连接的充电器等的电压产生器被充电的二次电池204_广204_n的电压为通过充放电控制电路201设定的既定电压以上时，充放电控制电路201截止充电控制用NchFET晶体管202使充电电流停止。此外，当探测到通过外部端子205和外部端子206之间连接的电阻等的负载被放电的二次电池204_广204_η的电压为通过充放电控制电路201设定的另外的既定电压以下时，充放电控制电路201截止放电控制用NchFET晶体管203使放电电流停止。
[0034]当探测到通过外部端子205和外部端子206之间连接的充电器等的电压产生器被充电的二次电池204_1~204_η的电压为电压控制电路115_f 115_n中设定的既定电压以上时，电压控制电路115_1~115_n导通Nch晶体管101，将流向二次电池204_1~204_n的充电电流向电压控制电路115_广115_11进行旁路(bypass)。例如，二次电池204_1的电压为电压控制电路115_1中设定的既定电压以上时，并联连接的电压控制电路115_1的Nch晶体管101导通。Nch晶体管101导通时充电电流流过Nch晶体管101而不流过二次电池204_1。Nch晶体管101导通而Nch晶体管101的导通电阻值变低时电压控制电路115_1的正电源连接端子112的电压下降，成为电压控制电路115_1中设定的既定电压以下时，Nch晶体管101截止。Nch晶体管101截止而Nch晶体管101的导通电阻值变高时电压控制电路115_1的正电源连接端子112的电压上升，成为电压控制电路115_1中设定的电压以上，Nch晶体管101导通，充电电流再次被旁路。通过重复这些,二次电池204_1的电压恒定保持为电压控制电路115_1中设定的既定电压。二次电池204_1保持恒定的电压期间若二次电池204_2~204_n被充电，则进行与二次电池204_1相同的工作。因为通过将电压控制电路115_1-115_η中设定的既定电压设定为相同的电压，串联连接的多个二次电池204_2~204_η的电压全部保持恒定进行电压平衡调整，所以能够使电压控制电路115_f 115_η在串联连接的多个二次电 池中作为用于调整电压平衡的电压控制电路而在电池装置内工作。
[0035]二次电池204_广204_11正常连接时虽然电压控制电路115_广115_η中开关电路的Nch晶体管101的寄生二极管103为正方向，但是因为Nch晶体管105导通所以能够防止电路工作上意外的电流流过。电压控制电路115_f 115_η反向连接在二次电池204_f204_η的正电源端子和负电源端子时，虽然开关电路的Nch晶体管101的寄生二极管102为正方向，但是因为Nch晶体管104导通所以能够防止电路工作上意外的电流流过。因此，通过根据连接状态分别导通开关电路的Nch晶体管104、105，成为正方向的寄生二极管被短路，在反向连接的情况下也能够防止电路工作上意外的电流流过。
[0036]而且，虽然开关电路使用Nch晶体管101、104、105来进行说明，但是也可使用Pch晶体管进行实施而不限于本实施方式。
[0037]通过以上，具备本实施方式的开关电路的电池装置能够控制串联连接的多个二次电池的电压平衡。此外，能够提供即使二次电池正常连接、反向连接也能够防止电路工作上意外的电流流过，安全性高的电池装置。
[0038]附图标记
102,103,502寄生二极管；106、503电压检测电路；109、506基准电压产生电路；110,507比较器；111控制电路；112正电源连接端子；113负电源连接端子；115电压控制电路；201充放电控制电路；202充电控制用NchFET晶体管；203放电控制用NchFET晶体管；204 二次电池；311、513电压产生器。
【权利要求】
1.一种开关电路，其特征在于，包括: 第一晶体管； 第二晶体管，其漏极连接到所述第一晶体管的漏极，源极以及背栅极连接到所述第一晶体管的背栅极，栅极连接到所述第一晶体管的源极；以及 第三晶体管，其漏极连接到所述第一晶体管的源极，源极以及背栅极连接到所述第一晶体管的背栅极，栅极连接到所述第一晶体管的漏极。
2.一种包括电压控制电路的半导体装置，其特征在于，所述电压控制电路包括: 控制电路，检测施加到第一电压监视端子和第二电压监视端子之间的电压；以及 权利要求1所述的开关电路，所述开关电路的所述第一晶体管的栅极连接到所述控制电路的输出端子，漏极连接到所述第一电压监视端子，源极连接到所述第二电压监视端子。
3.一种包括电压检测电路的半导体装置，其特征在于，所述电压检测电路包括: 控制电路，检测施加到第一电压监视端子和第二电压监视端子之间的电压；以及 权利要求1所述的开关电路，所述开关电路的所述第一晶体管的栅极连接到所述控制电路的输出端子，漏极通过电阻连接到所述第一电压监视端子，源极连接到所述第二电压监视端子。
4.一种电池装置，其特征在于，包括: 串联连接的多个二次电池； 所述多个二次电池的充放电路径上设置的充放电控制开关； 监视所述多个二次电池的电压，并通过开闭所述充放电控制开关来控制所述二次电池的充放电的充放电控制电路；以及 与所述多个二次电池分别并联连接，并控制所述多个二次电池的电压的权利要求2所述的半导体装置。
【文档编号】H02J7/00GK104009509SQ201410057578
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2013年2月20日
【发明者】樱井敦司, 斋藤启 申请人:精工电子有限公司