(57)【要約】【課題】充電開始時に発生する、二次電池の入力端子に接続されているコンデンサへの過電流を抑制する。【解決手段】携帯機器１０の充電端子Ｔと充電回路１１との間に、スイッチ回路１３と電流制限回路１４を並列接続し、充電回路１１の充電電圧Ｖｂが低い場合にはスイッチ回路１３をオフして電流制限回路１４により充電回路１１へ制限充電電流Ｉｒを供給し、充電電圧Ｖｂが許容電圧Ｖｐまで上昇した時点でスイッチ回路１３をオンして主充電電流Ｉｍを充電回路１１へ供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電端子から入力された充電電流に基づき二次電池を充電する充電回路と、
前記充電端子と前記充電回路との間に接続されたスイッチング素子により、前記充電回路に対する前記充電電流の供給制御を行うスイッチ回路と、
前記スイッチ回路と並列接続されて、前記スイッチ回路を介して前記充電回路へ供給される主充電電流より低い電流値に制限した制限充電電流を、前記スイッチ回路を迂回させて前記充電回路へ供給する電流制限回路と、
前記スイッチ回路と並列接続された電流制限回路と、
前記充電端子に対する前記充電電流の入力開始後に前記充電回路の入力端子に発生する充電電圧の値に応じて前記スイッチング素子をオンオフ制御するスイッチ制御回路と
を備えることを特徴とする充電制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載の充電制御回路において、
前記スイッチ制御回路は、前記スイッチング素子をオンオフ制御するトランジスタ、当該トランジスタの入力電圧を保持する容量素子、および当該容量素子へ前記充電電圧を供給する抵抗素子を含み、前記充電端子に対する前記充電電流の入力開始後から、前記抵抗素子と前記容量素子との時定数に応じた遅延時間だけ遅延して、前記トランジスタがオンすることにより前記スイッチング素子をオンする
ことを特徴とする充電制御回路。
【請求項３】
請求項１に記載の充電制御回路において、
前記スイッチ制御回路は、前記スイッチング素子をオンオフ制御するトランジスタと、当該トランジスタの入力電圧として前記充電電圧からツェナー電圧分だけ降下した電圧を供給する定電圧ダイオードとを含み、前記充電端子に対する前記充電電流の入力開始後から、前記充電電圧が上昇して前記定電圧ダイオードがオンするまで遅延して、前記トランジスタがオンすることにより前記スイッチング素子をオンする
ことを特徴とする充電制御回路。
【請求項４】
請求項１に記載の充電制御回路において、
前記スイッチ制御回路は、前記スイッチング素子をオンオフ制御するトランジスタ、当該トランジスタの入力電圧を保持する容量素子、入力電圧として前記充電電圧からツェナー電圧分だけ降下した電圧を供給する定電圧ダイオード、および当該定電圧ダイオードと直列接続された抵抗素子を含み、前記充電端子に対する前記充電電流の入力開始後から、前記充電電圧が上昇して前記定電圧ダイオードがオンするまで遅延した後、前記抵抗素子と前記容量素子との時定数に応じた遅延時間だけ遅延して、前記トランジスタがオンすることにより前記スイッチング素子をオンする
ことを特徴とする充電制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電技術に関し、特に充電端子に流れる過電流を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コードレス電話機や携帯電話機などの二次電池で駆動する携帯機器は、当該携帯機器を充電台に載置することにより、二次電池への充電が開始される構造を備えている。具体的には、携帯機器と充電台にそれぞれ充電端子と給電端子を露出して設け、携帯機器の載置により充電端子と給電端子が電気的に接触して、充電台から携帯機器の二次電池へ充電電流が供給される。
【０００３】
従来、このような携帯機器の充電端子に流れる過電流を制御する技術として、充電端子が誤って短絡された際に二次電池から充電端子に流れる過電流を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。これは、充電端子と二次電池との間にスイッチを設け、充電端子間に電圧が印加されたことを電圧検出器で検出した場合にのみスイッチをオンさせることにより、二次電池から充電端子に流れる過電流を制限するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３６１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来技術では、携帯機器の充電端子間に電圧が印加されたことを電圧検出器で検出した場合にのみスイッチをオンさせ、充電端子間に電圧が印加されていない場合にはスイッチをオフさせることにより、充電端子の短絡により発生する過電流を抑制しているため、充電端子間に電圧が印加されている状態で、充電台から携帯機器に対して流れる過電流を制御できないという問題点があった。
【０００６】
一般に、二次電池を含む充電回路と充電端子との間を接続する充電経路には、充電電圧に混入するノイズの除去や充電電圧の安定化を目的としてコンデンサが接続されている。このようなコンデンサには、充電端子から充電電圧が印加されている期間中、その充電電圧が充電されるものの、充電期間外には放電された状態となる。
このため、充電開始時には、二次電池への充電電流に加え、上記コンデンサへの充電電流も発生するため、一時的に過電流が発生することになる。このような過電流は、充電台に設けられているヒューズの溶断を早める原因となる。また、過電流により給電端子および充電端子の酸化や硫化が促進されて、接触抵抗の増大を早める原因となる。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、充電開始時の過電流を抑制できる充電制御技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明にかかる充電制御回路は、充電端子から入力された充電電流に基づき二次電池を充電する充電回路と、充電端子と充電回路との間に接続されたスイッチング素子により、充電回路に対する充電電流の供給制御を行うスイッチ回路と、スイッチ回路と並列接続されて、スイッチ回路を介して充電回路へ供給される主充電電流より低い電流値に制限した制限充電電流を、スイッチ回路を迂回させて充電回路へ供給する電流制限回路と、スイッチ回路と並列接続された電流制限回路と、充電端子に対する充電電流の入力開始後に充電回路の入力端子に発生する充電電圧の値に応じてスイッチング素子をオンオフ制御するスイッチ制御回路とを備えている。
【０００９】
この際、スイッチ制御回路に、スイッチング素子をオンオフ制御するトランジスタ、当該トランジスタの入力電圧を保持する容量素子、および当該容量素子へ充電電圧を供給する抵抗素子を設け、充電端子に対する充電電流の入力開始後から、抵抗素子と容量素子との時定数に応じた遅延時間だけ遅延して、トランジスタがオンすることによりスイッチング素子をオンするようにしてもよい。
【００１０】
また、スイッチ制御回路に、スイッチング素子をオンオフ制御するトランジスタと、トランジスタの入力電圧として充電電圧からツェナー電圧分だけ降下した電圧を供給する定電圧ダイオードとを設け、充電端子に対する充電電流の入力開始後から、充電電圧が上昇して定電圧ダイオードがオンするまで遅延して、トランジスタがオンすることによりスイッチング素子をオンするようにしてもよい。
【００１１】
また、スイッチ制御回路に、スイッチング素子をオンオフ制御するトランジスタ、当該トランジスタの入力電圧を保持する容量素子、入力電圧として充電電圧からツェナー電圧分だけ降下した電圧を供給する定電圧ダイオード、および当該定電圧ダイオードと直列接続された抵抗素子を設け、充電端子に対する充電電流の入力開始後から、充電電圧が上昇して定電圧ダイオードがオンするまで遅延した後、抵抗素子と容量素子との時定数に応じた遅延時間だけ遅延して、トランジスタがオンすることによりスイッチング素子をオンするようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、充電開始時の過電流を抑制できるため、過電流による、充電台に設けられているヒューズ溶断の早まりを抑制できるとともに、過電流による、給電端子および充電端子の酸化や硫化の促進、さらには接触抵抗増大の早まりを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる充電制御回路の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる充電制御回路の構成例を示す回路図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる充電制御回路の構成例を示す回路図である。
【図４】第３の実施の形態にかかる充電制御回路の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる充電制御回路について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる充電制御回路の構成を示すブロック図である。
【００１５】
携帯機器１０は、例えばコードレス電話機のコードレス子機や携帯電話機など、二次電池で動作して携帯利用される電子機器である。
充電台２０は、携帯機器１０の充電端子Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）と対応する給電端子Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）を有し、充電台２０に対する携帯機器１０の載置に応じて、給電端子Ｓが充電端子Ｔと電気的に接触し、安定化電源回路２１で生成した充電電流Ｉｓを、給電端子Ｓを介して充電端子Ｔへ入力する機能を有している。
【００１６】
携帯機器１０には、二次電池の充電に関する回路部として、充電端子Ｔから入力された充電電流Ｉｓに基づき二次電池ＢＡＴを充電する充電回路１１と、この充電回路１１の入力端子Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）の間に接続されたコンデンサＣとが設けられている。特に、このコンデンサＣは、充電電流に混入するノイズの除去や充電電圧の安定化を目的とするものであり、充電期間外には放電された状態となるため、充電開始時に、コンデンサＣへの充電電流に起因して、充電電流Ｉｓとして一時的に大きな過電流が発生することになる。
【００１７】
本実施の形態では、充電端子Ｔと充電回路１１との間に充電制御回路１２を設けて、充電開始時に発生する過電流を抑制している。
充電制御回路１２には、スイッチ回路１３、電流制限回路１４、およびスイッチ制御回路１５が設けられている。
【００１８】
スイッチ回路１３は、充電端子Ｔと充電回路１１との間に接続されたスイッチング素子により、充電回路１１に対する主充電電流Ｉｍの供給制御を行う機能を有している。
電流制限回路１４は、スイッチ回路１３と並列接続された電流制限抵抗Ｒｒを有し、スイッチ回路１３を介して充電回路１１へ供給される主充電電流Ｉｍより低い電流値に制限した制限充電電流Ｉｒを、スイッチ回路１３を迂回させて充電回路１１へ供給する機能を有している。
スイッチ制御回路１５は、充電端子Ｔに対する充電電流Ｉｓの入力開始後に充電回路１１の入力端子Ｂに発生する充電電圧Ｖｂの値に応じて、スイッチ回路１３のスイッチング素子をオンオフ制御する機能を有している。
【００１９】
図２は、第１の実施の形態にかかる充電制御回路の構成例を示す回路図である。
スイッチ回路１３は、ＭＯＳトランジスタＱ１からなるスイッチング素子を有し、Ｑ１のソース端子が充電端子Ｔ１（＋側）に接続されており、Ｑ１のドレイン端子が入力端子Ｂ１（＋側）に接続されている。また、Ｑ１のゲート端子は、スイッチ制御回路１５のトランジスタＱ２のコレクタ端子に接続されており、抵抗素子Ｒ１でソース端子にプルアップされている。
電流制限回路１４は、Ｑ１のソース端子とドレイン端子との間に並列接続された電流制限抵抗Ｒｒからなる。
【００２０】
スイッチ制御回路１５は、ＮＰＮトランジスタＱ２を有し、エミッタ端子は、充電端子Ｔ２（−側）および入力端子Ｂ２（−側）とともに接地されており、ベース端子は抵抗素子Ｒ４を介して接地電位にプルダウンされている。また、Ｑ２のベース端子は、抵抗素子Ｒ３，Ｒ２を介して入力端子Ｂ１（＋側）に接続されており、Ｒ２とＲ３の接続点と接地電位との間に、Ｑ２の入力電圧を保持する容量素子Ｃ１が接続されている。
【００２１】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図２を参照して、第１の実施の形態にかかる充電制御回路の動作について説明する。
まず、充電台２０から携帯機器１０の充電端子Ｔに対して充電電流Ｉｓが入力されていない場合、充電回路１１の充電電圧Ｖｂはゼロであり、コンデンサＣおよび容量素子Ｃ１は放電された状態にある。これにより、トランジスタＱ２がオフし、トランジスタＱ１もオフしている。
【００２２】
このような状態で、充電台２０から携帯機器１０の充電端子Ｔに対して充電電流Ｉｓが入力された場合、Ｑ１がオフしているため、スイッチ回路１３を迂回して、電流制限回路１４を介して制限充電電流Ｉｒが入力端子Ｂ１に印加される。
この際、制限充電電流Ｉｒは、電流制限抵抗Ｒｒにより電流値が制限されるため、コンデンサＣが放電状態にあっても、大きな過電流は流れない。
【００２３】
この後、制限充電電流Ｉｒにより、コンデンサＣが徐々に充電されて充電電圧Ｖｂが上昇し、充電端子Ｔ１，Ｔ２間の給電電圧Ｖｓまで上昇すれば、スイッチ回路１３をオンしたときにコンデンサＣに流れ込む過電流は発生しなくなる。したがって、充電電圧Ｖｂが、例えば給電電圧Ｖｓに近い電圧値など、コンデンサＣに対して大きな過電流が発生しない許容電圧Ｖｐまで上昇した時点で、スイッチ制御回路１５がスイッチ回路１３をオンすればよいことになる。
【００２４】
一方、充電電圧Ｖｂは、抵抗素子Ｒ２を介して容量素子Ｃ１にも供給され、Ｃ１の両端電圧が抵抗素子Ｒ３を介してトランジスタＱ２のベース端子に印加されるが、Ｃ１の両端電圧、すなわちＱ２のベース電圧は、Ｒ２とＣ１の時定数で定まる遅延時間だけ充電電圧Ｖｂより遅れて上昇する。
ここで、この遅延時間として、充電開始から充電電圧Ｖｂが許容電圧Ｖｐまで上昇して、Ｑ２がターンオンするのに要する期間が、予め設定されている。
【００２５】
このため、充電が開始されてから上記遅延時間の経過後、すなわち充電電圧Ｖｂが許容電圧Ｖｐまで上昇した時点で、Ｑ２がターンオンすることになる。
したがって、Ｑ２のターンオンに応じてＱ１がターンオンするため、Ｑ１がターンオンした時点で、充電電圧Ｖｂが許容電圧Ｖｐまで上昇していることから、コンデンサＣに対して大きな過電流は発生しない。
これ以降、Ｑ１を介して主充電電流Ｉｍが充電台２０から充電回路１１へ供給されて、充電回路１１により、二次電池ＢＡＴが充電されることになる。
【００２６】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、携帯機器１０の充電端子Ｔと充電回路１１との間に、スイッチ回路１３と電流制限回路１４を並列接続し、充電回路１１の充電電圧Ｖｂが低い場合にはスイッチ回路１３をオフして電流制限回路１４により充電回路１１へ制限充電電流Ｉｒを供給し、充電電圧Ｖｂが許容電圧Ｖｐまで上昇した時点でスイッチ回路１３をオンして主充電電流Ｉｍを充電回路１１へ供給するようにしたので、充電開始時の過電流を抑制できる。
このため、過電流による、充電台に設けられているヒューズ溶断の早まりを抑制できるとともに、過電流による、給電端子および充電端子の酸化や硫化の促進、さらには接触抵抗増大の早まりを抑制できる。
【００２７】
この際、スイッチ制御回路１５に、スイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御するトランジスタＱ２、当該トランジスタＱ２の入力電圧を保持する容量素子Ｃ１、および当該容量素子Ｃ１へ充電電圧Ｖｂを供給する抵抗素子Ｒ２を設け、充電端子Ｔに対する充電電流Ｉｓの入力開始後から、抵抗素子Ｒ２と容量素子Ｃ１との時定数に応じた遅延時間だけ遅延して、トランジスタＱ２がオンすることによりスイッチング素子Ｑ１をオンするようにしてもよい。
【００２８】
［第２の実施の形態］
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる充電制御回路について説明する。図３は、第２の実施の形態にかかる充電制御回路の構成例を示す回路図であり、図２と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００２９】
第１の実施の形態（図２参照）では、抵抗素子Ｒ２を介して充電電圧Ｖｂを容量素子Ｃ１へ供給する場合を例として説明したが、本実施の形態では、Ｒ２に代えて定電圧ダイオードＺＤを介して充電電圧Ｖｂを容量素子Ｃ１へ供給している。その他の構成については、図２と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３０】
［第２の実施の形態の動作］
次に、図３を参照して、第２の実施の形態にかかる充電制御回路の動作について説明する。
充電電圧Ｖｂは、定電圧ダイオードＺＤを介して容量素子Ｃ１に入力され、Ｃ１の両端電圧が抵抗素子Ｒ３を介してトランジスタＱ２のベース端子に印加されるが、Ｃ１の両端電圧、すなわちＱ２のベース電圧は、充電電圧ＶｂがＺＤのツェナー電圧まで上昇する期間だけ遅延してから上昇を開始する。
ここで、定電圧ダイオードＺＤのツェナー電圧として、充電開始から充電電圧Ｖｂが前述した許容電圧Ｖｐまで上昇して、Ｑ２がターンオンするのに要する電圧値が、予め設定されている。
【００３１】
このため、充電が開始されてから充電電圧Ｖｂが許容電圧Ｖｐまで上昇した時点で、Ｑ２がターンオンすることになる。
したがって、Ｑ２のターンオンに応じてＱ１がターンオンするため、Ｑ１がターンオンした時点で、充電電圧Ｖｂが許容電圧Ｖｐまで上昇していることから、コンデンサＣに対して大きな過電流は発生しない。
これ以降、Ｑ１を介して主充電電流Ｉｍが充電台２０から充電回路１１へ供給されて、充電回路１１により、二次電池ＢＡＴが充電されることになる。
【００３２】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、スイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御するトランジスタＱ２と、トランジスタＱ２の入力電圧として充電電圧Ｖｂからツェナー電圧分だけ降下した電圧を供給する定電圧ダイオードＺＤとを設け、充電端子Ｔに対する充電電流Ｉｓの入力開始後から、充電電圧Ｖｂが上昇して定電圧ダイオードＺＤがオンするまで遅延して、トランジスタＱ２がオンすることによりスイッチング素子Ｑ１をオンするようにしたので、充電開始時の過電流を抑制できる。
このため、過電流による、充電台に設けられているヒューズ溶断の早まりを抑制できるとともに、過電流による、給電端子および充電端子の酸化や硫化の促進、さらには接触抵抗増大の早まりを抑制できる。
【００３３】
［第３の実施の形態］
次に、図４を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる充電制御回路について説明する。図４は、第３の実施の形態にかかる充電制御回路の構成例を示す回路図であり、図２と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００３４】
本実施の形態は、前述した第１の実施の形態と第２の実施の形態を組み合わせたものである。すなわち、スイッチ制御回路１５において、定電圧ダイオードＺＤと抵抗素子Ｒ２の直列接続回路を介して充電電圧Ｖｂを容量素子Ｃ１へ供給するようにしたものである。
したがって、Ｃ１の両端電圧、すなわちＱ２のベース電圧は、充電電圧ＶｂがＺＤのツェナー電圧まで上昇する期間だけ遅延してから上昇を開始し、この際、Ｒ２とＣ１の時定数で定まる遅延時間だけ遅れて上昇する。
【００３５】
この際、Ｒ２とＣ１の時定数で定まる遅延時間と、定電圧ダイオードＺＤのツェナー電圧とを組み合わせて、充電開始から充電電圧Ｖｂが許容電圧Ｖｐまで上昇して、Ｑ２がターンオンするように設定されている。
このため、充電が開始されてから充電電圧Ｖｂが許容電圧Ｖｐまで上昇した時点で、Ｑ２がターンオンすることになる。
【００３６】
したがって、Ｑ２のターンオンに応じてＱ１がターンオンするため、Ｑ１がターンオンした時点で、充電電圧Ｖｂが許容電圧Ｖｐまで上昇していることから、コンデンサＣに対して大きな過電流は発生しない。
これ以降、Ｑ１を介して主充電電流Ｉｍが充電台２０から充電回路１１へ供給されて、充電回路１１により、二次電池ＢＡＴが充電されることになる。
【００３７】
［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、スイッチ制御回路１５に、スイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御するトランジスタＱ２、当該トランジスタＱ２の入力電圧を保持する容量素子Ｃ１、入力電圧として充電電圧Ｖｂからツェナー電圧分だけ降下した電圧を供給する定電圧ダイオードＺＤ、および当該定電圧ダイオードＺＤと直列接続された抵抗素子Ｒ２を設け、充電端子Ｔに対する充電電流Ｉｓの入力開始後から、充電電圧Ｖｂが上昇して定電圧ダイオードＺＤがオンするまで遅延した後、抵抗素子Ｒ２と容量素子Ｃ１との時定数に応じた遅延時間だけ遅延して、トランジスタＱ２がオンすることによりスイッチング素子Ｑ１をオンするようにしたので、充電開始時の過電流を抑制できる。
このため、過電流による、充電台に設けられているヒューズ溶断の早まりを抑制できるとともに、過電流による、給電端子および充電端子の酸化や硫化の促進、さらには接触抵抗増大の早まりを抑制できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０…携帯機器、１１…充電回路、１２…充電制御回路、１３…スイッチ回路、１４…電流制限回路、１５…スイッチ制御回路、２０…充電台、２１…安定化電源回路、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２…充電端子、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２…入力端子、ＢＡＴ…二次電池、Ｃ…コンデンサ、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２…給電端子、Ｒｒ…電流制限抵抗、Ｑ１…トランジスタ（スイッチング素子）、Ｑ２…トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…抵抗素子、Ｃ１…容量素子、ＺＤ…定電圧ダイオード、Ｉｓ…充電電流、Ｉｍ…主充電電流、Ｉｒ…制限充電電流、Ｖｂ…充電電圧、Ｖｓ…給電電圧、Ｖｐ…許容電圧。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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