(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電圧と電池が接続される出力端子の電圧との差電圧に基づいて電源端子と前記出力端子との間に設けられた出力トランジスタの電流を可変制御して前記電池を充電する電池の充電制御回路において、
前記電源端子の電圧に対して前記出力端子の電圧が低いときに遮断し、そうでないとき導通する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの遮断時に導通して前記定電圧を発生する回路に動作電流を供給し、前記第１のトランジスタの導通により前記定電圧を発生する回路の動作電流を遮断して前記出力トランジスタを遮断する第２のトランジスタとを
有することを特徴とする電池の充電制御回路。
【請求項２】
請求項１記載の電池の充電制御回路において、
前記第１のトランジスタは導通時に前記第２のトランジスタのエミッタ電流を流さないようにすることで前記第２のトランジスタを遮断することを特徴とする電池の充電制御回路。
【請求項３】
請求項１または２記載の電池の充電制御回路において、
前記第２のトランジスタは、前記第１のトランジスタの遮断時に導通して前記定電圧と電池が接続される出力端子の電圧との差電圧を得る回路に動作電流を供給し、前記第１のトランジスタの導通により前記定電圧と電池が接続される出力端子の電圧との差電圧を得る回路の動作電流を遮断することを特徴とする電池の充電制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池の充電制御回路に関し、電源電圧と出力充電電圧との差電圧に応じて電池の充電を制御する電池の充電制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電池の充電制御回路として図４に示す回路が知られている。図４において、電源端子１０に電源電圧Ｖｃｃが供給され、出力端子１２に充電しようとする電池が接続される。電源端子１０はｐｎｐ構造の出力トランジスタＱ１のエミッタに接続され、トランジスタＱ１のコレクタは電流検出抵抗Ｒ１を介して出力出力端子１２に接続されている。トランジスタＱ１のベースはベース抵抗Ｒ２を介して半導体集積回路内のｎｐｎ構造の制御トランジスタＱ２のコレクタに接続されている。
【０００３】
半導体集積回路内では、電源端子１０に接続された電源ライン１４と接地ライン１６との間に、定電流源１８とツェナーダイオード２０が直列接続されており、ツェナーダイオード２０で基準電圧Ｖｒｅｆが発生される。また、定電流源１８には抵抗Ｒ３の一端が接続され、抵抗Ｒ３の他端はｎｐｎトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。トランジスタＱ３はコレクタ・ベース間を接続されると共に、そのベースをｎｐｎトランジスタＱ４のベースと共通接続され、トランジスタＱ３，Ｑ４それぞれのエミッタは接地されてカレントミラー回路が構成されている。
【０００４】
トランジスタＱ４のコレクタはｐｎｐトランジスタＱ５のコレクタ及びベースと接続されている。トランジスタＱ５はｐｎｐトランジスタＱ６〜Ｑ９それぞれのベースと共通接続されており、トランジスタＱ５〜Ｑ９のエミッタは電源ライン１４に接続されてカレントミラー回路を構成している。トランジスタＱ９は演算増幅器２２に動作電流を供給し、トランジスタＱ８はコンパレータ２４に動作電流を供給し、トランジスタＱ７は定電圧源２８に動作電流を供給し、トランジスタＱ６は差動増幅器２６に動作電流を供給する。
【０００５】
演算増幅器２２は抵抗Ｒ４〜Ｒ７と共に差動増幅器を構成しており、抵抗Ｒ４を介して反転入力端子に供給される出力端子１２の出力電圧Ｖｂａｔと、抵抗Ｒ６を介して非反転入力端子に供給される電源電圧Ｖｃｃとを差動増幅して、その差電圧をコンパレータ２４の非反転入力端子に供給する。コンパレータ２４の反転入力端子にはツェナーダイオード２０で発生された基準電圧Ｖｒｅｆが供給されており、コンパレータ２４は差電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ未満のときローレベルで、差電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを超えたときハイレベルの信号を出力する。
【０００６】
この信号は制御トランジスタＱ２のベースに供給され、差電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ未満のとき制御トランジスタＱ２は強制的に遮断される。これは、電源Ｖｃｃのアダプターを充電回路に抜き差しする場合等において、出力端子１２の電圧より電源端子１０の電圧が低くなり、電池からこの回路に電流が逆流するのを防止するために設けられている。
【０００７】
定電圧源２８は動作電流を供給されて定電圧Ｖｒｅｇを発生し、差動増幅器２６の非反転入力端子に供給する。差動増幅器２６の反転入力端子には出力端子１２から電圧Ｖｂａｔが供給されており、差動増幅器２６は電圧Ｖｂａｔと定電圧Ｖｒｅｇとの差電圧を制御トランジスタＱ２のベースに供給する。
これにより、コンパレータ出力がハイレベル時に制御トランジスタＱ２は電圧Ｖｂａｔと定電圧Ｖｒｅｇとの差電圧に応じたコレクタ電流を流し、このコレクタ電流に基づいて出力トランジスタＱ１は出力電流を可変制御し、出力端子１２の電圧Ｖｂａｔが定電圧Ｖｒｅｇに応じた値に制御される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示す従来回路では、電源電圧Ｖｃｃと出力電圧Ｖｂａｔとの差電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを超えているかどうかの判定のために、演算増幅器２２と抵抗Ｒ４〜Ｒ７及びコンパレータ２４を必要としており、素子数が多く、回路規模が大きくなるという問題があった。
【０００９】
また、起動時の誤動作を防止するため、演算増幅器２２及びコンパレータ２４の起動が、差動増幅器２６及び定電圧源２８の起動より早くなるように設計する必要があり、そのための工夫が必要であった。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、回路構成が簡単となり、素子数を削減でき、かつ、誤動作を防止できる電池の充電制御回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、定電圧と電池が接続される出力端子の電圧との差電圧に基づいて電源端子と前記出力端子との間に設けられた出力トランジスタの電流を可変制御して前記電池を充電する電池の充電制御回路において、
前記電源端子の電圧に対して前記出力端子の電圧が低いときに遮断し、そうでないとき導通する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの遮断時に導通して前記定電圧を発生する回路に動作電流を供給し、前記第１のトランジスタの導通により前記定電圧を発生する回路の動作電流を遮断して前記出力トランジスタを遮断する第２のトランジスタとを有する。
【００１１】
このように、電源端子の電圧に対して出力端子の電圧が低いときに第１のトランジスタが遮断し、これにより第２のトランジスタが導通して定電圧を発生する回路に動作電流を供給するため、第２のトランジスタが導通することにより出力トランジスタの電流の可変制御が行われ電池の充電が行われ、このような制御を第１及び第２のトランジスタだけで行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の電池の充電制御回路において、
前記第２のトランジスタは、前記第１のトランジスタの遮断時に導通して前記定電圧と電池が接続される出力端子の電圧との差電圧を得る回路に動作電流を供給し、前記第１のトランジスタの導通により前記定電圧と電池が接続される出力端子の電圧との差電圧を得る回路の動作電流を遮断する。
このように、第２のトランジスタの導通時に定電圧と電池が接続される出力端子の電圧との差電圧を得る回路に動作電流を供給するため、電池の充電を行わないときの電流消費を低減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の電池の充電制御回路の第１実施例の回路図を示す。同図中、図４と同一部分には同一符号を付す。図１において、電源端子１０に電源電圧Ｖｃｃが供給され、出力端子１２に充電しようとする電池が接続される。電源端子１０はｐｎｐ構造の出力トランジスタＱ１のエミッタに接続され、トランジスタＱ１のコレクタは電流検出抵抗Ｒ１を介して出力端子１２に接続されている。トランジスタＱ１のベースはベース抵抗Ｒ２を介して半導体集積回路内のｎｐｎ構造の制御トランジスタＱ２のコレクタに接続されている。
【００１４】
半導体集積回路内では、電源端子１０に接続された電源ライン１４と接地ライン１６との間に、定電流源１８とツェナーダイオード２０が直列接続されており、ツェナーダイオード２０で基準電圧Ｖｒｅｆが発生される。また、定電流源１８には抵抗Ｒ３の一端が接続され、抵抗Ｒ３の他端はｎｐｎトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。トランジスタＱ３はコレクタ・ベース間を接続されると共に、そのベースをｎｐｎトランジスタＱ４のベースと共通接続され、トランジスタＱ３，Ｑ４それぞれのエミッタは接地されてカレントミラー回路が構成されている。上記基準電圧ＶｒｅｆによりトランジスタＱ３のエミッタ電流は一定となり、トランジスタＱ４のエミッタ電流は一定となる。
【００１５】
トランジスタＱ４のコレクタはｐｎｐトランジスタＱ５のコレクタ及びベースと接続されている。トランジスタＱ５はｐｎｐトランジスタＱ６，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２それぞれのベースと共通接続されており、トランジスタＱ５，Ｑ６，Ｑ１０それぞれのエミッタは抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２それぞれを介して電源ライン１４に接続され、トランジスタＱ１１及びＱ１２のエミッタは抵抗Ｒ１３を介して出力端子１２に接続されてカレントミラー回路を構成している。
【００１６】
トランジスタＱ６はコレクタを差動増幅器２６に接続され、その動作電流を供給する。トランジスタＱ１０はコレクタをｎｐｎトランジスタＱ１４のコレクタに接続され、トランジスタＱ１１はコレクタをベースに接続され、トランジスタＱ１２はコレクタをｎｐｎトランジスタＱ１６のコレクタに接続されている。トランジスタＱ１４はコレクタ・ベース間を接続されると共に、そのベースをｎｐｎトランジスタＱ１３のベースと共通接続され、トランジスタＱ１３，Ｑ１４それぞれのエミッタは接地されてカレントミラー回路が構成されている。トランジスタＱ１３のコレクタは定電圧源２８に接続されている。トランジスタＱ１６はコレクタ・ベース間を接続されると共に、そのベースをｎｐｎトランジスタＱ１５のベースと共通接続され、トランジスタＱ１５，Ｑ１６それぞれのエミッタは接地されてカレントミラー回路が構成されている。トランジスタＱ１５のコレクタはトランジスタＱ１０のエミッタに接続されている。
【００１７】
定電圧源２８は定電流源３０を介して電源ライン１４に接続されると共にトランジスタＱ１３を介して接地ライン１６に接続されており、トランジスタＱ１３の導通により動作電流を供給され、ツェナーダイオード２０から供給される基準電圧Ｖｒｅｆに基づいて定電圧Ｖｒｅｇを発生し、差動増幅器２６の非反転入力端子に供給する。
【００１８】
図２は定電圧源２８の一実施例の回路図を示す。同図中、端子４０には基準電圧Ｖｒｅｆが供給され、端子４２はトランジスタＱ１３のベースに接続されている。演算増幅器４４は定電流源３０から電源を供給されると共に、非反転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを供給され、その出力端子の電圧を抵抗Ｒ２０，Ｒ２１で分圧した値を反転入力端子にフィードバックすることにより、端子４６からＶｒｅｆ・（Ｒ２０＋Ｒ２１）／Ｒ２１で表される定電圧Ｖｒｅｇを出力する。
【００１９】
差動増幅器２６の反転入力端子には出力端子１２から電圧Ｖｂａｔが供給されており、差動増幅器２６は電圧Ｖｂａｔと定電圧Ｖｒｅｇとの差電圧を制御トランジスタＱ２のベースに供給する。これにより、通常動作時には、制御トランジスタＱ２は電圧Ｖｂａｔと定電圧Ｖｒｅｇとの差電圧に応じたコレクタ電流を流し、このコレクタ電流に基づいて出力トランジスタＱ１はスイッチングを行い、出力端子１２の電圧Ｖｂａｔが定電圧Ｖｒｅｇに応じた値に制御される。
【００２０】
ここで、トランジスタＱ５のコレクタ電流は抵抗Ｒ３，Ｒ１０及びトランジスタＱ４で決定される。また、トランジスタＱ６，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２それぞれのコレクタ電流は抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３により決定される。このため、Ｒ１２＞Ｒ１３と設定して、抵抗Ｒ１２の電圧降下＞抵抗Ｒ１３の電圧降下＋トランジスタＱ１１（またはＱ１２）のベース・エミッタ間電圧降下の関係を設定する。
【００２１】
これにより、電源電圧Ｖｃｃ＜出力電圧Ｖｂａｔの場合には、トランジスタＱ１１，Ｑ１２が導通し、トランジスタＱ１６，Ｑ１５が導通するためにトランジスタＱ１０，Ｑ１４，Ｑ１３が遮断して、定電圧源２８に動作電源が供給されず、差動増幅器２６では電圧Ｖｂａｔ＞定電圧Ｖｒｅｇとなって、トランジスタＱ２，Ｑ１は遮断して充電が停止される。
【００２２】
一方、電源電圧Ｖｃｃ＞出力電圧Ｖｂａｔ＋α（但し、αは正の所定値）の場合には、トランジスタＱ１１，Ｑ１２が遮断し、トランジスタＱ１６，Ｑ１５が遮断するためにトランジスタＱ１０，Ｑ１４，Ｑ１３が導通して、定電圧源２８に動作電源が供給され、差動増幅器２６では電圧Ｖｂａｔ＞定電圧Ｖｒｅｇとなって、制御トランジスタＱ２は電圧Ｖｂａｔと定電圧Ｖｒｅｇとの差電圧に応じたコレクタ電流を流し、このコレクタ電流に基づいて出力トランジスタＱ１は出力電流を可変制御し、出力端子１２の電圧Ｖｂａｔが定電圧Ｖｒｅｇに応じた値に制御される。上記αは抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の抵抗値を代えるだけで簡単に設定できる。
【００２３】
なお、この回路の立ち上げ時には、基準電圧Ｖｒｅｆの出力と共に、トランジスタＱ５，Ｑ６，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２が起動し、その後、トランジスタＱ１３〜Ｑ１６の起動によって定電圧源２８が起動し、更に差動増幅器２６が起動するため、差動増幅器２６が先に動作を始めることはなく、誤動作を防止することができる。
【００２４】
このように、トランジスタＱ１０〜Ｑ１６と抵抗Ｒ１０〜Ｒ１３とによって従来通りの充電動作を行うことができ、従来のように演算増幅器を用いた差動増幅回路やコンパレータ等の素子数の多い回路を使用しないため、素子数を大幅に削減できる。また、定電圧源２８には充電時にだけ動作電流を供給し、また充電時にトランジスタＱ１１、Ｑ１２，Ｑ１５，Ｑ１６を遮断するため、無駄な電流消費をなくすことができる。
【００２５】
図３は本発明の電池の充電制御回路の第２実施例の回路図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付す。図３において、電源端子１０に電源電圧Ｖｃｃが供給され、出力端子１２に充電しようとする電池が接続される。電源端子１０はｐｎｐ構造の出力トランジスタＱ１のエミッタに接続され、トランジスタＱ１のコレクタは電流検出抵抗Ｒ１を介して出力端子１２に接続されている。トランジスタＱ１のベースはベース抵抗Ｒ２を介して半導体集積回路内のｎｐｎ構造の制御トランジスタＱ２のコレクタに接続されている。
【００２６】
半導体集積回路内では、電源端子１０に接続された電源ライン１４と接地ライン１６との間に、定電流源１８とツェナーダイオード２０が直列接続されており、ツェナーダイオード２０で基準電圧Ｖｒｅｆが発生される。また、定電流源１８には抵抗Ｒ３の一端が接続され、抵抗Ｒ３の他端はｎｐｎトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。トランジスタＱ３はコレクタ・ベース間を接続されると共に、そのベースをｎｐｎトランジスタＱ４のベースと共通接続され、トランジスタＱ３，Ｑ４それぞれのエミッタは接地されてカレントミラー回路が構成されている。上記基準電圧ＶｒｅｆによりトランジスタＱ３のエミッタ電流は一定となり、トランジスタＱ４のエミッタ電流は一定となる。
【００２７】
トランジスタＱ４のコレクタはｐｎｐトランジスタＱ５のコレクタ及びベースと接続されている。トランジスタＱ５はｐｎｐトランジスタＱ１０，Ｑ１１，Ｑ１２それぞれのベースと共通接続されており、トランジスタＱ５，Ｑ１０それぞれのエミッタは抵抗Ｒ１０，Ｒ１２それぞれを介して電源ライン１４に接続され、トランジスタＱ１１及びＱ１２のエミッタは抵抗Ｒ１３を介して出力端子１２に接続されてカレントミラー回路を構成している。
【００２８】
トランジスタＱ１０はコレクタをｎｐｎトランジスタＱ１４のコレクタに接続され、トランジスタＱ１１はコレクタをベースに接続され、トランジスタＱ１２はコレクタをｎｐｎトランジスタＱ１６のコレクタに接続されている。トランジスタＱ１４はコレクタ・ベース間を接続されると共に、そのベースをｎｐｎトランジスタＱ１３のベースと共通接続され、トランジスタＱ１３，Ｑ１４それぞれのエミッタは接地されてカレントミラー回路が構成されている。トランジスタＱ１６はコレクタ・ベース間を接続されると共に、そのベースをｎｐｎトランジスタＱ１５のベースと共通接続され、トランジスタＱ１５，Ｑ１６それぞれのエミッタは接地されてカレントミラー回路が構成されている。トランジスタＱ１５のコレクタはトランジスタＱ１０のエミッタに接続されている。
【００２９】
トランジスタＱ１３のコレクタはｐｎｐトランジスタＱ２０のコレクタ及びベースと接続されている。トランジスタＱ２０はｐｎｐトランジスタＱ２１，Ｑ２２それぞれのベースと共通接続されており、トランジスタＱ２０，Ｑ２１，Ｑ２２それぞれのエミッタは抵抗Ｒ１５，Ｒ１６，Ｒ１７それぞれを介して電源ライン１４に接続されている。トランジスタＱ２１，Ｑ２２それぞれのコレクタは定電圧源２８，差動増幅器２６それぞれの電源端子に接続されている。
【００３０】
定電圧源２８はトランジスタＱ２１の導通により動作電流を供給され、ツェナーダイオード２０から供給される基準電圧Ｖｒｅｆに基づいて定電圧Ｖｒｅｇを発生し、差動増幅器２６の非反転入力端子に供給する。差動増幅器２６はトランジスタＱ２２の導通により動作電流を供給され、反転入力端子には出力端子１２から電圧Ｖｂａｔが供給されており、差動増幅器２６は電圧Ｖｂａｔと定電圧Ｖｒｅｇとの差電圧を制御トランジスタＱ２のベースに供給する。これにより、通常動作時には、制御トランジスタＱ２は電圧Ｖｂａｔと定電圧Ｖｒｅｇとの差電圧に応じたコレクタ電流を流し、このコレクタ電流に基づいて出力トランジスタＱ１はスイッチングを行い、出力端子１２の電圧Ｖｂａｔが定電圧Ｖｒｅｇに応じた値に制御される。
【００３１】
ここで、トランジスタＱ５のコレクタ電流は抵抗Ｒ３，Ｒ１０及びトランジスタＱ４で決定される。また、トランジスタＱ１０，Ｑ１１，Ｑ１２それぞれのコレクタ電流は抵抗Ｒ１２，Ｒ１３により決定される。このため、Ｒ１２＞Ｒ１３と設定して、抵抗Ｒ１２の電圧降下＞抵抗Ｒ１３の電圧降下＋トランジスタＱ１１（またはＱ１２）のベース・エミッタ間電圧降下の関係を設定する。
【００３２】
これにより、電源電圧Ｖｃｃ＜出力電圧Ｖｂａｔの場合には、トランジスタＱ１１，Ｑ１２が導通し、トランジスタＱ１６，Ｑ１５が導通するためにトランジスタＱ１０，Ｑ１４，Ｑ１３，Ｑ２０〜Ｑ２２が遮断して、定電圧源２８及び差動増幅器２６に動作電源が供給されず、トランジスタＱ２，Ｑ１は遮断して充電が停止される。
【００３３】
一方、電源電圧Ｖｃｃ＞出力電圧Ｖｂａｔ＋α（但し、αは正の所定値）の場合には、トランジスタＱ１１，Ｑ１２が遮断し、トランジスタＱ１６，Ｑ１５が遮断するためにトランジスタＱ１０，Ｑ１４，Ｑ１３，Ｑ２０〜Ｑ２２が導通して、定電圧源２８及び差動増幅器２６に動作電源が供給され、差動増幅器２６では電圧Ｖｂａｔ＞定電圧Ｖｒｅｇとなって、制御トランジスタＱ２は電圧Ｖｂａｔと定電圧Ｖｒｅｇとの差電圧に応じたコレクタ電流を流し、このコレクタ電流に基づいて出力トランジスタＱ１は出力電流を可変制御し、出力端子１２の電圧Ｖｂａｔが定電圧Ｖｒｅｇに応じた値に制御される。上記αは抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の抵抗値を代えるだけで簡単に設定できる。
【００３４】
なお、この回路の立ち上げ時には、基準電圧Ｖｒｅｆの出力と共に、トランジスタＱ５，Ｑ６，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２が起動し、その後、トランジスタＱ１３〜Ｑ１６の起動によってトランジスタＱ２０〜Ｑ２２が起動して定電圧源２８及び差動増幅器２６が起動するため、差動増幅器２６が先に動作を始めることはなく、誤動作を防止することができる。
【００３５】
この実施例では、定電圧源２８に加えて差動増幅器２６にも充電時にだけ動作電流を供給するため、更に無駄な電流消費をなくすことができる。
なお、トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１５，Ｑ１６が第１のトランジスタに対応し、トランジスタＱ１０，Ｑ１３，Ｑ１４，Ｑ２０，Ｑ２１，Ｑ２２が第２のトランジスタに対応する。
【００３６】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、電源端子の電圧に対して出力端子の電圧が低いときに第１のトランジスタが遮断し、これにより第２のトランジスタが導通して定電圧を発生する回路に動作電流を供給するため、第２のトランジスタが導通することにより出力トランジスタの電流の可変制御が行われ電池の充電が行われ、このような制御を第１及び第２のトランジスタだけで行うことができる。
【００３８】
また、請求項３に記載の発明によれば、第２のトランジスタの導通時に電源と電池が接続される出力端子の電圧との差電圧を得る回路に動作電流を供給するため、電池の充電を行わないときの電流消費を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池の充電制御回路の第１実施例の回路図である。
【図２】定電圧源２８の一実施例の回路図である。
【図３】本発明の電池の充電制御回路の第２実施例の回路図である。
【図４】従来の電池の充電制御回路の一例の回路図である。
【符号の説明】
Ｑ１  出力トランジスタ
Ｑ２  制御トランジスタ
Ｑ３，Ｑ４，Ｑ１３〜Ｑ１６  ｎｐｎトランジスタ
Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１０〜Ｑ１２，Ｑ２０〜Ｑ２２  ｐｎｐトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ１７  抵抗
１８，３０，２８  定電流源
２０  ツェナーダイオード
２６  差動増幅器
４４  演算増幅器
【図１】
0003687343.tif 000002
【図２】
0003687343.tif 000003
【図３】
0003687343.tif 000004
【図４】
0003687343.tif 000005