(57)【要約】【課題】充電制御用ＩＣにおいて、電圧入力端子にバイパスコンデンサが接続されている場合にも、電源オフ時に内部回路が誤動作するのを防止できるようにする。【解決手段】電圧入力端子と出力端子との間に接続され前記電圧入力端子から出力端子へ流す電流を制御する電流制御用トランジスタ（Ｑ１）と、前記電圧入力端子の入力電圧状態を検出する電源監視回路（１２）と、前記電圧入力端子と接地電位点との間に接続されたトランジスタ素子（Ｑ０）と、を備え、前記電圧入力端子にはバイパスコンデンサ（Ｃ１）が接続される充電制御用半導体集積回路において、前記電源監視回路により前記電圧入力端子の入力電圧が遮断されたことを検出した場合に、前記トランジスタ素子をオン状態にして前記バイパスコンデンサを放電させるように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧入力端子と出力端子との間に接続され前記電圧入力端子から出力端子へ流す電流を制御する電流制御用トランジスタと、
前記電圧入力端子の入力電圧状態を検出する電源監視回路と、
前記電圧入力端子と接地電位点との間に接続されたトランジスタ素子と、を備え、前記電圧入力端子にはバイパスコンデンサが接続される充電制御用半導体集積回路であって、
前記電源監視回路により前記電圧入力端子の入力電圧が遮断されたことを検出した場合に、前記トランジスタ素子をオン状態にして前記バイパスコンデンサを放電させるように構成されていることを特徴とする充電制御用半導体集積回路。
【請求項２】
前記トランジスタ素子は、静電保護用の電界効果トランジスタであって該トランジスタのゲート端子に前記電源監視回路の出力が印加されていることを特徴とする請求項１に記載の充電制御用半導体集積回路。
【請求項３】
前記電源監視回路により前記電圧入力端子の入力電圧が遮断されたことを検出した場合に、前記電流制御用トランジスをオフ状態にするように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御用半導体集積回路。
【請求項４】
前記電源監視回路は、前記電圧入力端子の電圧および前記出力端子の電圧を入力とする電圧比較回路により構成され、該電圧比較回路によって出力電圧の方が高い状態が検出された場合に前記トランジスタ素子をオンさせるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の充電制御用半導体集積回路。
【請求項５】
前記電流制御用トランジスタとカレントミラー回路を構成するモニタ用トランジスタと、該モニタ用トランジスタと直列に接続された抵抗素子と、をさらに備え、
前記電源監視回路は、前記抵抗素子により電流−電圧変換された電圧と所定の参照電圧とを入力とする電圧比較回路により構成され、前記抵抗素子により電流−電圧変換された電圧が前記所定の参照電圧よりも低くなった場合に、前記電圧比較回路によって前記トランジスタ素子をオンさせるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の充電制御用半導体集積回路。
【請求項６】
前記電源監視回路は、前記出力端子の電圧を電源電圧として動作するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の充電制御用半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電制御用半導体集積回路に関し、特に電源オフ時にバイパスコンデンサの電荷を放電させる機能を備えた充電制御用ＩＣ（半導体集積回路）に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の充電装置には、ＡＣアダプタなどの直流電源から供給される直流電圧が入力される入力端子と二次電池が接続される出力端子との間に設けられたＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ；以下ＭＯＳトランジスタと称する）からなる電流制御用のトランジスタにより充電電流を制御する充電制御回路を搭載したＩＣが使用されている。
【０００３】
充電制御用ＩＣにおいては、充電のためにＩＣに入力される直流電圧がＩＣの内部回路の電源電圧とされるので、入力電圧にノイズが飛び込むことによって内部回路が誤動作するのを防止するため、チップ外部において電圧入力端子と接地点との間にバイパスコンデンサが設けられる。
【特許文献１】特開平６−６１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイパスコンデンサを備えた図３（Ａ）のような二次電池の充電装置においては、ＡＣアダプタを外した場合、図３（Ｂ）のように、バイパスコンデンサに残っている電荷が電圧入力端子より充電制御用ＩＣの内部回路に供給されて内部回路が誤動作し、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）の点灯駆動回路を内蔵したものでは電源がオフであるにもかかわらずＬＥＤが点灯されるなど、外部から明らかに内部回路が誤動作していることが分かってしまうような不所望な事態が発生するおそれがある。
【０００５】
特に、バイパスコンデンサの容量が大きかったり、ＩＣの消費電流が小さい場合には、図４（Ａ）のように、バイパスコンデンサに残っている電荷が放電されるまでの時間Ｔ１が長いため、内部回路が誤動作するおそれのある期間が長くなるという課題がある。
【０００６】
なお、電源オフ時にバイパスコンデンサの電荷を放電させるようにした発明としては、例えば特許文献１に開示されているものがあるが、この先願発明は、出力電圧の立ち下がり時間を揃えるために出力端子に接続されているバイパスコンデンサを放電するもので、本発明とは目的が異なっている。
【０００７】
この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、充電制御用ＩＣにおいて、電圧入力端子にバイパスコンデンサが接続されている場合にも、電源オフ時に内部回路が誤動作するのを防止できるようにすることにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、充電制御用ＩＣにおいて、回路をほとんど増加させることなく電源オフ時に内部回路が誤動作するのを防止できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、この発明は、電圧入力端子と出力端子との間に接続され前記電圧入力端子から出力端子へ流す電流を制御する電流制御用トランジスタと、前記電圧入力端子の入力電圧状態を検出する電源監視回路と、前記電圧入力端子と接地電位点との間に接続されたトランジスタ素子と、を備え、前記電圧入力端子にはバイパスコンデンサが接続される充電制御用半導体集積回路において、前記電源監視回路により前記電圧入力端子の入力電圧が遮断されたことを検出した場合に、前記トランジスタ素子をオン状態にして前記バイパスコンデンサを放電させるように構成したものである。
【００１０】
上記した手段によれば、入力電圧が遮断されると電圧入力端子に接続されているバイパスコンデンサが速やかに放電されるため、バイパスコンデンサの充電電荷が内部回路に流れ込んで内部回路が誤動作を起こすのを防止することができるようになる。
【００１１】
ここで、望ましくは、前記電圧入力端子と接地電位点との間に接続された前記トランジスタ素子は、静電保護用の電界効果トランジスタであって該トランジスタのゲート端子に前記電源監視回路の出力が印加されるように構成する。これにより、静電保護用素子を、入力電圧遮断時のバイパスコンデンサの放電用スイッチ素子と兼用させることができ、内部回路の誤動作防止のための回路の追加に伴うチップサイズの増大を抑えることができる。
【００１２】
さらに、望ましくは、前記電源監視回路により前記電圧入力端子の入力電圧が遮断されたことを検出した場合に、前記電流制御用トランジスをオフ状態にするように構成する。これにより、逆流状態を検出して電流制御用トランジスタをオフするように制御したい充電制御用半導体集積回路において、逆流を検出するための監視回路と、入力電圧遮断時のバイパスコンデンサの放電のための入力電源監視回路とを兼用させることができるため、内部回路の誤動作防止のための回路の追加に伴うチップサイズの増大をさらに抑えることができる。
【００１３】
また、望ましくは、前記電源監視回路は、前記電圧入力端子の電圧および前記出力端子の電圧を入力とする電圧比較回路により構成され、該電圧比較回路によって出力電圧の方が高い状態が検出された場合に前記トランジスタ素子をオンさせるように構成する。これにより、前記電源監視回路の設計を極めて容易に行うことができる。
【００１４】
さらに、望ましくは、前記電流制御用トランジスタとカレントミラー回路を構成するモニタ用トランジスタと、該モニタ用トランジスタと直列に接続された抵抗素子と、をさらに備え、前記電源監視回路は、前記抵抗素子により電流−電圧変換された電圧と所定の参照電圧とを入力とする電圧比較回路により構成され、前記抵抗素子により電流−電圧変換された電圧が前記所定の参照電圧よりも低くなった場合に、前記電圧比較回路によって前記トランジスタ素子をオンさせるように構成する。これにより、電流制御用トランジスタのバイアス状態に影響を与えることなく電圧入力端子の電圧状態を検出することができ、精度の高い充電制御を保証しつつ入力電圧遮断時のバイパスコンデンサの放電を行なわせることができる。
【００１５】
また、望ましくは、前記電源監視回路は、前記出力端子の電圧を電源電圧として動作するように構成する。これにより、入力電圧が遮断されても電源監視回路の動作を保証することができ、バイパスコンデンサの放電を確実に行なわせることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、充電制御用ＩＣにおいて、電圧入力端子にバイパスコンデンサが接続されている場合にも、電源オフ時に内部回路が誤動作するのを防止できる。さらに、回路をほとんど増加させることなく内部回路の誤動作を防止できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用した二次電池の充電制御用ＩＣの第１の実施形態およびそれを用いた充電装置の概略構成を示す。
【００１９】
図１に示されているように、この実施形態の充電装置は、交流電圧ＡＣを直流電圧ＤＣに変換するＡＣアダプタなどの直流電源２０と、該直流電源２０より供給される直流電圧ＶＤＤ（例えば５Ｖ）によってリチウムイオン電池のような二次電池３０を充電する充電制御用ＩＣ１０とを備えている。
【００２０】
充電制御用ＩＣ１０は、直流電源２０からの直流電圧ＶＤＤが入力される電圧入力端子ＶＩＮと、充電対象の二次電池３０が接続される出力端子としてのバッテリ端子ＢＡＴとを備えている。そして、前記電圧入力端子ＶＩＮには、チップ外部において接地点との間にバイパスコンデンサＣ１が接続されている。また、充電制御用ＩＣ１０の内部には、ＥＳＤ対策のために電圧入力端子ＶＩＮと接地点との間に接続された静電気保護用のＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ０が設けられている。
【００２１】
さらに、充電制御用ＩＣ１０は、前記電圧入力端子ＶＩＮとバッテリ端子ＢＡＴとの間に設けられたＰチャネルＭＯＳＦＥＴなどからなる電流制御用トランジスタ素子Ｑ１と、Ｑ１の制御電圧を生成する充電制御回路１１と、入力電圧ＶＤＤとバッテリ端子ＢＡＴの電圧ＶＢＡＴとを比較していずれの電圧の方が高いか検出する電圧比較回路（コンパレータ）からなる電源監視回路１２を備えている。
【００２２】
本実施形態においては、前記電源監視回路１２の出力が、充電制御回路１１に入力されるとともに、静電保護用のＭＯＳトランジスタＱ０のゲート端子に印加されている。充電制御回路１１による電流制御用トランジスタ素子Ｑ１の制御の仕方には、定電流充電、定電圧充電およびそれらの組み合わせなど種々のモードがあるが、本発明ではその制御方式は直接関係しないので、詳しい説明は省略する。
【００２３】
上記電源監視回路１２の出力は、電圧入力端子ＶＩＮに直流電源２０からの直流電圧ＶＤＤが入力されて二次電池の充電を行なっている正常動作中はロウレベル（接地電位）である。これによって、静電保護用のＭＯＳトランジスタＱ０はオフ状態にされ、Ｑ０は通常のＩＣではゲートとソースが結合されてダイオードとして作用するように構成されるＥＳＤ素子と同様に機能することができる。
【００２４】
そして、ＡＣアダプタが外れるなどして直流電源２０からの直流電圧ＶＤＤが電圧入力端子ＶＩＮに入力されなくなると、バイパスコンデンサＣ１の電荷が内部回路に流れて入力端子ＶＩＮの電圧が徐々に下がる。そのため、出力端子ＢＡＴの電圧ＶＢＡＴが入力端子ＶＩＮの電圧よりも相対的に高くなり、それによって、電源監視回路１２の出力がハイレベルに変化する。
【００２５】
すると、充電制御回路１１によって電流制御用トランジスタ素子Ｑ１がオフされて逆流が防止されるとともに、静電保護用のＭＯＳトランジスタＱ０がオン状態にされて、バイパスコンデンサＣ１にチャージされている電荷を直ちに放電させる。その結果、二次電池３０の放電が回避されるとともに、図４（Ｂ）のように、放電によって入力電圧ＶＤＤが急速に立下ってＬＥＤ点灯駆動回路など他の内部回路へ電源電圧が供給されなくなり、内部回路の誤動作が防止される。
【００２６】
なお、電流制御用トランジスタ素子Ｑ１がオフされても、しばらくの間は電源監視回路１２の動作が保証されるようにするため、図１に示されているような電源ラインＬ１を設けて、電源監視回路１２の電源電圧は出力端子ＯＵＴから供給されるようにするのが望ましい。
【００２７】
この実施形態においては、電源オフ時に内部回路の誤動作を防止するためのバイパスコンデンサＣ１のディスチャージを、静電保護用トランジスタを利用して行うとともに、電源監視回路１２が逆流検出回路としても機能しており、もともと逆流防止のため電源監視回路１２を有するものでは逆流防止のための回路を兼用することができるため、回路をほとんど増加させることなくバイパスコンデンサＣ１のディスチャージ機能を実現することができる。
【００２８】
さらに、この実施形態の充電制御用ＩＣにおいては、電源がオフされると直ちに内部回路への電源の供給が止まる。これは、リセット回路の機能に類似している。そのため、リセット回路およびリセット信号を外部から入力するための外部端子をＩＣに設けないという設計が可能となり、ＩＣの端子（ピン）数を減らし、コストダウンを図ることも可能となる。
【００２９】
なお、内部回路としては、前述のＬＥＤ点灯駆動回路の他、過電圧保護回路や過電流保護回路、電流制御用のトランジスタＱ１を制御して二次電池を定電流で充電するための電流制御回路、ＡＣアダプタを制御して二次電池を定電圧で充電するための信号を生成し出力する回路、出力端子ＢＡＴの電圧に応じて充電モードを切り替えるモード制御回路、タイマ回路などが考えられる。本実施形態はそのような内部回路を有する充電制御用ＩＣにも適用することができる。
【００３０】
図２は、本発明を適用した二次電池の充電制御用ＩＣの第２の実施形態を示す。
【００３１】
この実施形態の充電制御用ＩＣ１０は、電圧入力端子ＶＩＮとバッテリ端子ＢＡＴとの間に設けられる電流制御用トランジスタ素子Ｑ１としてＰチャネルＭＯＳトランジスタを使用するとともに、該電流制御用ＭＯＳトランジスタＱ１の１／Ｎの大きさを有するモニタ用ＭＯＳトランジスタＱ２およびＱ２のドレイン端子に接続された外部端子ＰＲＧを備えている。
【００３２】
この外部端子ＰＲＧと接地点との間には、トランジスタＱ２のドレイン電流を電圧に変換する電流−電圧変換用の抵抗Ｒｐが接続されている。モニタ用ＭＯＳトランジスタＱ２は、ソース端子が前記電圧入力端子ＶＩＮに接続されるとともに、Ｑ１と同一の電圧が制御端子（ゲート端子）に印加されることにより、ＭＯＳトランジスタＱ２と電流制御用ＭＯＳトランジスタＱ１とはカレントミラー回路を構成している。これにより、Ｑ２にはＱ１のドレイン電流の１／Ｎの大きさのドレイン電流が流れ、それが抵抗Ｒｐに流される。
【００３３】
そのため、Ｑ２のドレイン電流を抵抗Ｒｐで電圧に変換し、その電圧を監視することで、電圧入力端子ＶＩＮとバッテリ端子ＢＡＴとの間の電圧状態を知ることができる。しかも、Ｑ２とＱ１とのサイズ比を例えば１：５００のように設定することで、Ｑ２を設けることに伴う面積および電流の増加を極めて小さく抑えた回路を実現することが可能となる。
【００３４】
さらに、この実施形態の充電制御用ＩＣ１０には、前記端子ＰＲＧの電圧と参照電圧Ｖrefとを比較していずれの電圧が高いか検出する電圧比較回路（コンパレータ）からなる電源監視回路１２が設けられている。電源監視回路１２の出力電圧が、第１の実施形態と同様に、充電制御回路１１および静電保護用のＭＯＳトランジスタＱ０のゲート端子に印加されている。
【００３５】
この実施形態では、電圧入力端子ＶＩＮへの入力電圧ＶＤＤの供給が遮断されると、バイパスコンデンサＣ１から内部回路へ電流が流れて電圧入力端子ＶＩＮの電圧が徐々に下がり始め、出力端子ＢＡＴの電圧よりも低くなると電流制御用ＭＯＳトランジスタＱ１に逆方向の電流が流れ、Ｑ１とカレントミラー接続されたモニタ用トランジスタＱ２のドレイン電圧が下がる。
【００３６】
そのため、電源監視回路１２の出力がハイレベルに変化して、充電制御回路１１によって電流制御用トランジスタ素子Ｑ１がオフされて逆流が防止されるとともに、静電保護用のＭＯＳトランジスタＱ０がオン状態にされて、バイパスコンデンサＣ１にチャージされている電荷を放電させる。その結果、二次電池３０の放電が回避されるとともに、ＬＥＤ点灯駆動回路など他の内部回路へ電源電圧が供給されなくなって内部回路の誤動作が防止される。
【００３７】
図示していないが、この実施形態においても、電流制御用トランジスタ素子Ｑ１がオフされてもしばらくの間は電源監視回路１２の動作が保証されるようにするため、電源監視回路１２の電源電圧は出力端子ＢＡＴから供給されるように構成するのが望ましい。
【００３８】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図２の実施形態では、電流制御用ＭＯＳトランジスタＱ１と共にカレントミラーを構成するモニタ用のＭＯＳトランジスタＱ２と直列に接続される電流−電圧変換用の抵抗ＲｐをＩＣの外付け素子としているが、オンチップの抵抗を使用するようにしても良い。その場合、抵抗の両端子の電圧を電源監視回路１２としての電圧比較回路に入力して逆流状態の検出を行うように構成しても良い。
【００３９】
また、モニタ用ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒｐを設ける代わりに、電流制御用ＭＯＳトランジスタＱ１と直列に抵抗を設けてその端子間電圧から逆流状態を検出するように構成してもよい。さらに、前記実施形態では、電流制御用トランジスタＱ１としてＭＯＳトランジスタを使用しているが、バイポーラ・トランジスタを使用するようにしても良い。
【００４０】
さらに、前記実施形態では、バイパスコンデンサＣ１の電荷を放電させるスイッチ素子としてもともと設けられているＥＳＤ素子を利用しているが、ＥＳＤ素子とは別個に設けても良い。また、図１および図２においては、電圧入力端子ＶＩＮと接地点との間に静電保護用トランジスタＱ２のみが接続されているが、Ｑ２と直列に抵抗を接続した構成も考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上の説明では、本発明を二次電池の充電制御用ＩＣに適用した例を説明したが、本発明にそれに限定されるものではなく、シリーズレギュレータのような直流電源回路の電源制御用ＩＣにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を適用した充電制御用ＩＣの第１の実施形態およびそれを用いた充電装置の構成例を示す回路構成図である。
【図２】本発明を適用した充電制御用ＩＣの第２の実施形態およびそれを用いた充電装置の構成例を示す回路構成図である。
【図３】（Ａ）は従来の充電制御用ＩＣにおける通常充電動作時の状態を示す説明図、（Ｂ）は同じく電源遮断時の状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ）は従来の充電制御用ＩＣにおける電源遮断時の入力電圧の変化の様子を示すタイムチャート、（Ｂ）は本発明を適用した充電制御用ＩＣにおける電源遮断時の入力電圧の変化の様子を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  充電制御用ＩＣ
１１  充電制御回路
１２  電源監視回路（電圧比較回路）
２０  直流電源
３０  二次電池
Ｑ０  静電保護用ＭＯＳトランジスタ
Ｑ１  電流制御用ＭＯＳトランジスタ
Ｑ２  モニタ用ＭＯＳトランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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