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리튬이온계 2차 전지 Protection 및 Monitoring용 IC 개발 원문보기

보고서 정보
주관연구기관 (주)에이디테크놀로지
연구책임자 박종옥
참여연구자 김준석 , 홍동희 , 이훈모 , 박재한 , 정현지
보고서유형최종보고서
발행국가대한민국
언어 한국어
발행년월2004-05
과제시작연도 2003
주관부처 정보통신부
사업 관리 기관 정보통신연구진흥원
Institute for Information Technology Advancement
등록번호 TRKO201000017317
과제고유번호 1440002200
사업명 정보통신산업기술개발(기금)
DB 구축일자 2013-04-18
키워드 Battery.Protection.Monitoring.Li-Ion.Sensor.ASIC.

초록

가. 과제 목표 : 리튬이온계 2차전지 protection 및 Monitoring IC
다. 과제 목표의 평가 항목 및 방법
(1) 평가항목
(2) 평가방법
라. 기술 개발 내용
(1) 온도센서
(2) 전압센서
(3) 전류센서
(4) Digital control Block 및 I2C interface

Abstract

The ADTM01 High-Precision Li+ Battery Monitor is a data acquisition, information storage, and safety protection device tailored for cost-sensitive battery pack applications. This low-power device integrates precise temperature, voltage, and current measurement, nonvolatile data storage, and Li+ prot

목차 Contents

  • 제출문 ...1
  • 요약문 ...2
  • SUMMARY ...8
  • CONTENTS ...10
  • 목차 ...16
  • 제1장 서 론 ...22
  • 제1절. 개발 기술의 필요성(중요성) ...22
  • 1. 기술적 측면 ...22
  • 가. 국내/외 Battery 개발 Trend ...22
  • 나. 왜 Li+ 전지인가 ...24
  • 다. 리튬 이온 전지의 특징 ...25
  • 라. 리튬 이온 전지의 문제점 ...26
  • 마. Battery Protection IC ...27
  • 바. Battery Monitoring IC ...28
  • 2. 기업적 측면 ...30
  • 제2절. 국내/외 관련 기술의 현황 및 전망 ...31
  • 1. 세계적 기술 현황 및 전망 ...31
  • 2. 국내 기술 현황 ...31
  • 3. 제안 기술과 관련된 국내/외 동일 또는 유사 기술의 개발 또는 상용화 ...31
  • 제3절. 개발 기술의 파급효과 ...32
  • 제2장 개발 기술의 내용과 범위 ...34
  • 제1절. 연구개발의 내용 및 범위 ...34
  • 1. 과제 목표 ...34
  • 2. 과제 목표의 평가 항목 및 방법 ...35
  • 가. 평가항목 ...35
  • 나. 평가방법 ...35
  • 3. 과제에 필요한 기술 개발 내용 ...36
  • 4. 과제목표 달성에 필요한 소요 핵심기술 및 확보 유무 ...37
  • 5. 과제 수행 Flow ...38
  • 제3장 연구 개발 결과(Battery Protection IC) ...39
  • 제1절. Overall Description ...39
  • 1. 특징 ...39
  • 2. Summary ...41
  • 3. Bonding Diagram ...43
  • 4. Pad location & Pin Number ...44
  • 5. Laser Fuse ...44
  • 가. Laser Marker Location ...45
  • 나. Laser Fuse Coordinate Summary ...46
  • 다. Laser Fuse Code Summary ...47
  • 6. Layout Summary ...48
  • 가. Power / Ground Summary ...48
  • 나. Circuit Location ...49
  • 다. Capacitance & Resistor Location ...50
  • 7. Top Level Schematic Summary ...52
  • 제2절. Unit Circuit Simulation ...53
  • 1. Charger Detector ...53
  • 2. N-Depletion Type Reference Voltage Generator ...55
  • 3. Voltage Divider ...56
  • 4. Oscillator ...57
  • 5. Depletion Type Comparator ...58
  • 6. Normal Type Comparator ...58
  • 7. DO Buffer ...60
  • 8. DP Buffer ...60
  • 제3절. Full Chip Circuit Simulation ...63
  • 1. 0V Charge/Charge Inhibit Function ...63
  • 2. Charger Detection ...64
  • 3. Over Charge Detection / Release ...65
  • 4. Over Current1 ...66
  • 5. Over Current2 ...67
  • 6. Over Discharge Detect ...68
  • 7. Operating Current ...69
  • 8. Power Down Current ...70
  • 9. Load Short CKT Detect ...71
  • 10. Over Discharge Detection Delay Time ...72
  • 11. Power UP Condition (0V Charge Enable Case) ...73
  • 12. Continuous Mode Simulation ...74
  • 제4절. Test Item Definition(D.C) ...75
  • 1. Test Flow ...75
  • 2. Test Definition ...76
  • 3. Pin Open / Short Test ...77
  • 4. Vref Measurement Condition ...77
  • 5. Fuse Definition ...78
  • 6. Overcharge Detection Voltage/Overcharge Release Voltage Level Measure Test ...80
  • 7. Overdischarge Detection Voltage / Overdischarge Hysteresis Voltage ...81
  • 8. Overcurrent 1 Detection Voltage ...82
  • 9. Charger Detection Voltage, Abnormal Charge Current Detection Voltage ...83
  • 10. Normal Operation Current Consumption, Power-down Current Consumption ...84
  • 11. Internal Resistance Between VM and VDD, Internal Resistance Between VM and VSS ...85
  • 12. CO pin H resistance, CO pin L resistenc ...86
  • 13. DO Pin H Resistance, DO Pin L Resistance ...87
  • 제5절. Test Item Definition(Timing) ...88
  • 1. Overcharge Detection Delay Time, Overdischarge Detection Delay Time ...88
  • 2. Overcurrent 1 Detection Delay Time, Overcurrent 2 Detection Delay time ...89
  • 3. Load Short-Circuiting Detection Delay Time, Abnormal Charge Current Detection Delay Time ...90
  • 4. 0 V Battery Charge Inhibition Battery Voltage ...91
  • 제4장 연구 개발 결과 (Monitoring IC-Analog Part) ...93
  • 제1절. Process별 Model Parameter 검증 ...93
  • 1. Samsung 0.25um Process ...93
  • 2. Hynix 0.35um Process ...131
  • 제2절. Monitoring IC Block Diagram ...144
  • 제3절. 각 회로별 동작 및 특성 Simulation ...146
  • 1. Top Level Schematic ...146
  • 2. Reference Voltage Generator ...147
  • 3. Regulator ...152
  • 4. Folded Cascode OPAMP (FWCAMP_SOWB) ...157
  • 가. Beta-Multiplier ...158
  • 나. Cascode Current Mirror ...159
  • 5. Oscillator(OSC) ...162
  • 6. Temperature Current Sensor ...165
  • 가. Selector ...165
  • 나. FDDA(Fully Differential Difference Amplifier)...167
  • 다. PGA(Programmable Gain Amplifer) ...171
  • (1) 3x8 Decoder ...171
  • (2) Class-AB Output Buffer ...173
  • 라. TC_Sensor TOP_BLOCK ...176
  • 7. Voltage Detector ...182
  • 8. Temperature Detector ...184
  • 9. POR(Power ON Reset) ...187
  • 10. ADC ...191
  • 제4절. Layout 고찰 ...193
  • 1. Total ...193
  • 2. Circuit Placement ...194
  • 3. Power / GND Routing ...195
  • 4. DRC(Design Rule Check) Result Summary ...196
  • 5. LVS(Layout Vs. Schematic Result Summary ...206
  • 제5장 연구 개발 결과(Monitoring IC Digital 회로 Part) ...216
  • 제1절. Battery Monitoring IC Spec. Description ...216
  • 1. Product Overview ...216
  • 2. Feature ...216
  • 3. Pin Description ...217
  • 4. Functional Block Diagram ...219
  • 5. Architectural Overview ...220
  • 가. Internal Voltage Regulator ...220
  • 나. Precision Time Base ...220
  • 다. Temperature Sensor ...220
  • 라. RAM Memory ...220
  • 마. A/D Converter ...220
  • 바. 16-Bit Accumulator ...220
  • 사. I2C Communication Interface ...221
  • 6. Operational Description ...221
  • 가. Current Measurement ...221
  • 나. Current Accumulator ...221
  • 다. Current Offset Compensation ...222
  • 라. Voltage Measurement ...222
  • 마. Temperature Measurement ...222
  • 바. EEPROM Register ...222
  • 사. Special Feature Register ...223
  • 아. Memory Map ...223
  • 자. I2C Interface ...224
  • 제2절. FPGA에 의한 Design 검증 ...225
  • 1. FPGA 검증 Flow ...225
  • 2. FPGA Board 사양 ...228
  • 3. I2C 통신 프로그램 ...230
  • 제3절. ASIC 설계 ...242
  • 1. ASIC 설계 Flow ...242
  • 2. HDL 설계 Hierarchy ...243
  • 3. RTL Codes ...248
  • 4. Function Simulation ...324
  • 5. 합성 script 및 report file ...350
  • 6. ATPG Script 및 Report File ...381
  • 7. Pre-layout Simulation ...399
  • 8. Place & Route ...431
  • 9. Post-layout Simulation ...461
  • 10. Physical Verification ...471
  • 11. Bonding & Package ...479
  • 제6장 결론 ...482
  • 개발 기술 정리 ...482
  • 활용에 대한 건의 및 기대 효과 ...484
  • 상용화 계획 ...485
  • 기술개발결과 요약표 ...486
  • 수행기관 자체평가의견서 ...487
  • 최 종 연 구 결 과 초 록 ...488
  • 국문 요약문 ...490
  • 성 과 조 사 표(평 가 용) ...491
  • 정보통신연구사업성과조사표(기술개발과제용) ...492
  • 이전대상기술 요약서 ...500
  • 기술개발 성공사례 ...503

참고문헌 (25)

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