• Journal of Power Electronics
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• 제17권5호
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• pp.1372-1381
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• 2017

This paper presents a high-side switch driver IC capable of improving the current sensing accuracy and providing reverse battery protection. Power semiconductor switches used to replace relay switches are encumbered by two disadvantages: they are prone to current sensing errors and they require additional external protection circuits for reverse battery protection. The proposed IC integrates a gate driver and current sensing blocks, thus compensating for these two disadvantages with a single IC. A p-sub-based 90-V $0.13-{\mu}m$ bipolar-CMOS-DMOS (BCD) process is used for the design and fabrication of the proposed IC. The current sensing accuracy (error ${\leq}{\pm}5%$ in the range of 0.1 A-6.5 A) and the reverse battery protection features of the proposed IC were experimentally tested and verified.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권4호
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• pp.445-453
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• 2015

A fully integrated cost-effective and low-power single chip Lithium-Ion (Li-Ion) battery protection IC (BPIC) for portable devices is presented. The control unit of the battery protection system and the MOSFET switches are integrated in a single package to protect the battery from over-charge, over-discharge, and over-current. The proposed BPIC enters into low-power standby mode when the battery becomes over-discharged. A new auto release function (ARF) is adopted to release the BPIC from standby mode and safely return it to normal operation mode. A new delay shorten mode (DSM) is also proposed to reduce the test time without increasing pin counts. The BPIC implemented in a $0.18-{\mu}m$ CMOS process occupies an area of $750{\mu}m{\times}610{\mu}m$. With DSM enabled, the measured test time is dramatically reduced from 56.82 s to 0.15 s. The BPIC chip consumes $3{\mu}A$ under normal operating conditions and $0.45{\mu}A$ under standby mode.

• 전기화학회지
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• 제4권3호
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• pp.132-137
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• 2001

최근 리튬이온전지를 채용한 노트북 PC의 수요는 계속 증가하고 있으며, 노트북 PC용 전지로는 잔존용량과 사용가능 시간을 정확하게 예측하며, 스스로 최적조건으로 충방전을 제어할 수 있는 SBP(smart battery pack)를 많이 채용하고 있다. SBP는 과충전, 과방전 및 과전류로부터 리튬이온전지의 안전성을 확보하기 위한 보호회로부 (protection IC)와 잔존용량 및 사용가능시간 등의 계산을 위한 지능회로부 (smart IC)로 구성되어있다. 보호회로는 충전 및 방전 FET를 이용하여 이상전류를 차단하며, SBS(smart battery system)는 system host, smart battery 및 smart battery charger로 구성되어 있다. 향후, SBP에 사용되는 IC는 저가이면서, 소비전류가 낮고, 소형화가 요구된다. 또한, microcomputer control type의 IC를 사용하고, 최적의 알고리즘을 개발하여 잔존용량 및 사용가능시간을 정확하게 예측할 필요가 있다. 이러한 SBS 기술은 노트북 PC 이외에도 전기자전거, 전기자동차, 전력저장용, 군사분야 등 광범위한 분야에서 사용될 것으로 예상된다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2001년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.85-88
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• 2001

This paper suggests an improved switch architecture for the rechargeable battery protection IC. In the existing protection IC, charging and discharging switches composed of the CMOS transistor and the diode are external components. It is difficult to integrate the switches in a CMOS process due to the large chip-size overhead and inevitable parasitic effects. In this paper, we propose a new switch architecture of the MOSFET's 'diode connection' method. The performance and chip-size overhead are proved to be adequate for the fully integrated protection IC.

• 전기전자학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.324-329
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• 2011

휴대 기기가 고기능화, 다기능화 됨에 따라 다양한 멀티미디어 기능이 요구되면서 배터리를 보다 장시간 이용하면서 더 높은 전력과 에너지가 요구되고 있다. 이에 따라 여러 개의 리튬이온 cell을 연결한 배터리팩이 많이 사용되고 있다. 2개 이상의 cell로 구성된 리튬이온 배터리를 안전하게 사용하기 위해서는 과전압 및 과전류, 고온으로 부터 보호해야 됨은 물론, 수명을 연장하기 위해서 각 cell의 전압을 같게 유지시켜주는 balancing 기능이 반드시 요구된다. 본 논문에서 제안한 IC는 모바일 기기뿐만 아니라 E-bike, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 분야에도 적용 가능할 것으로 예상되며, 국내 PMIC 발전에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.1047-1054
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• 2003

Smart battery pack (SBP) for notebook PCs was developed using a cylindrical-type lithium ion battery. Batteries were connected with three serial and two parallel, the nominal capacity and the maximum load of SBP was 4,000mAh and 4.0A, respectively. The SBP was composed of a protection IC, by which safety of lithium ion batteries is maintained against overcharge, overdischarge and overcurrent, and a smart IC, which calculates the remaining capacity and the remaining run time. In matching test on notebook PC using Battery Mark 4.0, real and smart data of END voltage coincided nearly and LB and LLB signal worked norma]]y. And there were errors of less than 1% between the real and the smart data on the residual capacity in the charge and discharge test.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2002년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.169-172
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• 2002

A protection integrated circuit which enables the stable operation of the rechargeable battery should be designed with a low-power architecture because it consumes the power of the battery. This paper proposed a low-power scheme especially when the several series-connected batteries are provided. By adopting a time sharing control of the batteries, the chip size and power consumption could be reduced.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제14권1호
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• pp.47-51
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• 2013

A high power MOSFET switch based on a 0.35 ${\mu}m$ CMOS process has been developed for the protection IC of a rechargeable battery. In this process, a vertical double diffused MOS (VDMOS) using 3 ${\mu}m$-thick epi-taxy layer is integrated with a Zener diode. The p-n+Zener diode is fabricated on top of the VDMOS and used to protect the VDMOS from high voltage switching and electrostatic discharge voltage. A fully integrated digital circuit with power devices has also been developed for a rechargeable battery. The experiment indicates that both breakdown voltage and leakage current depend on the doping concentration of the Zener diode. The dependency of the breakdown voltage on doping concentration is in a trade-off relationship with that of the leakage current. The breakdown voltage is obtained to exceed 14 V and the leakage current is controlled under 0.5 ${\mu}A$. The proposed integrated module with the application of the power MOSFET indicates the high performance of the protection IC, where the overcharge delay time and detection voltage are controlled within 1.1 s and 4.2 V, respectively.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.1217-1220
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• 2003

A low-power design technique for lithium-ion Battery-Protection Integrated Circuit (BPIC) for multi cell configuration is proposed. The hardware sharing scheme with more precisely divided operating states in the detection range could reduce the power consumption significantly, especially during the normal state. The usefulness of the proposed scheme was confirmed through HSPICE simulations.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.67-68
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• 2012

최근 스마트폰 시장은 기하급수적인 성장세를 지속하고 있다. 또한 소비자들의 사용패턴 또한 기존의 음성통화에서 데이터 통신으로 변화되면서 소비전류 및 사용시간이 증대되고 있는 실정이다. 이러한 사용자의 불만을 해소하기 위해서는 배터리의 용량 증대가 필요하나 공간상의 제약으로 인해 한계점에 도달한 상태이다. 따라서 제한된 체적내에서 최대의 용량을 사용하기 위해 배터리팩의 과충전 차단전압은 점차 높아지고 과방전 차단전압은 점차 낮아져서 배터리팩의 가용영역을 확대하고 있는 추세에 있다. 이러한 사용전압영역의 확대는 배터리팩의 안전성 및 수명 등에 악영향을 미치나 배터리의 신소재 개발, 보호회로의 채용 등으로 이러한 단점을 보완하고 있다.