(57)【要約】【課題】充電電流が大きいときの効率を高く維持したまま、満充電状態の検出精度も高くなる充電回路を提供する。【解決手段】電源に接続されるＶＩＮ端子と、バッテリに接続されるＶＢＡＴ端子との間に接続され、ＶＩＮ端子からＶＢＡＴ端子に充電電流Ｉｃｈｇを流してバッテリを充電する充電回路３００において、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間に並列接続されるトランジスタＰＳ１およびＰＳ２と、充電電流Ｉｃｈｇの大きさに応じて、トランジスタＰＳ１およびＰＳ２のうちオンするトランジスタの数を変更する充電制御回路３０１を備えた。【選択図】図３
2014096896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続される入力端子と、充電により電荷を蓄える蓄電装置に接続される出力端子との間に接続され、前記入力端子から前記出力端子に充電電流を流して前記蓄電装置を充電する充電回路において、
前記入力端子と前記出力端子との間にそれぞれ並列接続される複数のトランジスタと、
前記充電電流の大きさに応じて、前記複数のトランジスタのうちオンするトランジスタの数を変更する充電制御回路と、
を備えたことを特徴とする充電回路。
【請求項２】
前記充電制御回路は、前記充電電流が所定の第１の電流量よりも大きいときに、前記複数のトランジスタのうちオンする第１のトランジスタ群の数を所定の数にし、
前記充電電流が前記所定の第１の電流量よりも小さいときに、前記第１のトランジスタ群の数を前記所定の数よりも小さな数にすることを特徴とする請求項１に記載の充電回路。
【請求項３】
前記充電制御回路は、前記充電電流が前記所定の第１の電流量よりも小さな所定の第２の電流量よりも小さいときに、前記蓄電装置が満充電状態であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の充電回路。  
【請求項４】
前記充電制御回路は、前記満充電状態であると判定したときに、前記複数のトランジスタをオフすることを特徴とする請求項３に記載の充電回路。
【請求項５】
前記充電制御回路は、前記充電電流が前記所定の第１の電流量よりも小さく、かつ前記所定の第２の電流量よりも大きいときに、第１の信号を出力し、前記充電電流が前記所定の第２の電流量よりも小さいときに、前記満充電状態を示す第２の信号を出力する充電電流検出部と、
前記第１の信号に応じて、前記第１のトランジスタ群の数を前記所定の数よりも小さな数にする第１の制御部と、
を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の充電回路。
【請求項６】
前記第１の制御部は、前記第２の信号に応じて、前記複数のトランジスタをオフすることを特徴とする請求項５に記載の充電回路。
【請求項７】
前記充電電流検出部は、
前記充電電流を第１の電圧に変換する電流電圧変換部と、
第１の基準電圧を生成する第１の電圧源と、
前記第１の電圧と前記第１の基準電圧とを比較して、前記第１の信号および前記第２の信号を出力するコンパレータと、
を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の充電回路。
【請求項８】
前記第１の基準電圧は、前記第１の信号に応じて変化することを特徴とする請求項７に記載の充電回路。
【請求項９】
前記第１のトランジスタ群の制御端子の電圧をフィードバック制御して、前記出力端子の電圧を所定の電圧にする第２の制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の充電回路。
【請求項１０】
前記第２の制御部は、
前記所定の電圧に応じた第２の基準電圧を生成する第２の電圧源と、
前記第２の基準電圧と前記出力端子の電圧との差を増幅する差動増幅器と、
前記差動増幅器の出力に応じた電流を出力する電流源と、
前記電流源の出力とグラウンドとの間に接続され、前記電流源が出力する電流を第２の電圧に変換する抵抗素子と、
前記第１のトランジスタ群の制御端子を前記第２の電圧を有するノードに接続し、前記複数のトランジスタのうち前記第１のトランジスタ群以外の第２のトランジスタ群の制御端子を前記第２のトランジスタ群がオフするような第３の電圧を有するノードに接続する複数のスイッチと、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の充電回路。
【請求項１１】
前記第３の電圧は、
前記入力電圧であることを特徴とする請求項１０に記載の充電回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電回路に関し、より詳細には、電源と電荷を蓄える装置との間に接続され、充電電流を制御して満充電状態を検出する充電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２次電池（バッテリ）や蓄電器等の電荷を蓄える装置（以下、蓄電装置という）を充電する充電回路において、充電電流の電流値を制御するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）のオン抵抗をできるだけ小さくして高効率化するために、ＦＥＴのサイズを大きくしている。つまり、ＦＥＴのチャネル幅とチャネル長との比を大きくしている。ここで、ＦＥＴのオン抵抗は、ＦＥＴのサイズとゲート・ソース間電圧ＶＧＳで決まり、サイズが大きいとオン抵抗は小さくなり、サイズが小さいとオン抵抗は大きくなる。また、ゲート・ソース間電圧ＶＧＳが大きいとオン抵抗は小さくなり、ゲート・ソース間電圧ＶＧＳが小さいとオン抵抗は大きくなる。充電回路では、ＦＥＴのサイズを大きくしてＦＥＴのオン抵抗をできるだけ小さくすることにより、充電電流の損失を小さくして高効率化している。
【０００３】
一般的に、蓄電装置は、充電時に印加してよい電圧値に上限がある。そこで、ＦＥＴのゲート・ソース間電圧ＶＧＳを、上限の電圧値を超えないような値に設定する必要がある。また、蓄電装置を充電するときには、定電流充電期間（急速充電期間）を設けて、定電流を蓄電装置に供給する充電回路により蓄電装置を充電する。ある程度蓄電装置が充電されて蓄電装置の電圧が上昇すると、定電圧充電期間を設けて、定電圧を蓄電装置に供給する充電回路によって蓄電装置を充電する。
【０００４】
図１に、従来の充電回路１０１の回路図を示す。充電回路１０１は、定電圧充電でバッテリを充電して、満充電状態を検出する充電回路である。
【０００５】
充電回路１０１は、電源に接続して電源から入力電圧ＶＩＮが入力される入力端子（ＶＩＮ端子）と、バッテリへの出力電圧ＶＢＡＴが出力される出力端子（ＶＢＡＴ端子）との間に接続される。ＶＢＡＴ端子から、ＶＢＡＴ端子に接続されるバッテリに充電電流Ｉｃｈｇが供給される。
【０００６】
充電回路１０１は、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間をオンオフするスイッチＰ１と、充電電流Ｉｃｈｇを充電電圧Ｖｉｃｈｇに変換する電流電圧変換部Ｈ１を備えている。また、電流電圧変換部Ｈ１には、充電電圧Ｖｉｃｈｇと電圧源１０３の基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆとを比較するコンパレータＣＭ１が接続され、コンパレータＣＭ１には制御回路１０５が接続されている。
【０００７】
充電電流Ｉｃｈｇは、電流電圧変換部Ｈ１により充電電圧Ｖｉｃｈｇに変換される。電流電圧変換部Ｈ１は、スイッチＰ１に対するミラー比が1:1000等の大きなミラー比のカレントミラー回路などで構成される。充電電圧Ｖｉｃｈｇは、コンパレータＣＭ１によって、満充電状態に到達したときの充電電流Ｉｃｈｇに応じた基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆと比較される。
【０００８】
充電回路１０１では、スイッチＰ１のオン抵抗の値の制御を、差動増幅器ＡＭ１、差動増幅器ＡＭ１に接続するスイッチＭ１、およびカレントミラー回路１０７によって行う。カレントミラー回路１０７は、スイッチＰ２、スイッチＰ３、および抵抗素子Ｒ１で構成されている。スイッチＰ１は、オン抵抗ができるだけ小さくなるように大きなサイズのＭＯＳトランジスタとなっている。スイッチＰ２およびＰ３は、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタとなっている。
【０００９】
スイッチＭ１には、バッテリの電圧ＶＢＡＴと差動増幅器ＡＭ１の基準電圧Ｖｃｖ＿ｒｅｆとの差に応じた電流が流れる。スイッチＰ２は、スイッチＭ１の電流を受けて、スイッチＰ３にその電流をミラーして、抵抗素子Ｒ１にミラーした電流を流す。スイッチＰ１のゲート電圧ＶＰ１は、基準電圧Ｖｃｖ＿ｒｅｆに応じた電圧となる。ここで、基準電圧Ｖｃｖ＿ｒｅｆは、充電時にバッテリに印加できる上限の電圧値(Ｖｃｖ＿ｍａｘ)に対応した電圧である。スイッチＰ１に流れる充電電流Ｉｃｈｇは、基準電圧Ｖｃｖ＿ｒｅｆに対応した電流となる。このように、差動増幅器ＡＭ１、スイッチＭ１、スイッチＰ２、スイッチＰ３、抵抗素子Ｒ１、およびスイッチＰ１により帰還回路を構成し、スイッチＰ１にはバッテリの電圧ＶＢＡＴが定電圧となるような電流が流れる。
【００１０】
バッテリが充電されるにつれて、充電電流Ｉｃｈｇは小さくなり、充電電圧Ｖｉｃｈｇも小さくなる。充電電圧Ｖｉｃｈｇが基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆよりも小さくなると、コンパレータＣＭ１は、満充電状態を示す検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtを制御回路１０５に出力する。そして、制御回路１０５は、充電回路１０１全体の動作を停止する。ここで、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtは、ハイのとき、満充電状態を示している。このように充電電流を制御する従来技術は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１３３５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の充電回路１０１には、満充電状態の検出精度が低いという問題があった。満充電状態の検出精度、つまり満充電状態を示す基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆと充電電流Ｉｃｈｇに応じた充電電圧Ｖｉｃｈｇとの誤差は、
(充電電流)×(スイッチＰ１のオン抵抗)    ・・・（式１）
によって決まる。（式１）の値が大きい程、コンパレータＣＭ１のオフセット電圧の大きさに対して、電流電圧変換部Ｈ１の出力が相対的に大きくなるため、オフセット電圧を含めた基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆと充電電圧Ｖｉｃｈｇとの誤差は小さくなる。つまり、検出精度が高くなる。
【００１３】
一方、（式１）の値が小さい程、コンパレータＣＭ１のオフセット電圧の大きさに対して、電流電圧変換部Ｈ１の出力が相対的に小さくなるため、オフセット電圧を含めた基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆと充電電圧Ｖｉｃｈｇとの誤差は大きくなる。つまり、検出精度が低くなる。
【００１４】
図２に、従来の検出精度を説明するためのタイミングチャートを示す。図２（ａ）は、従来の充電回路１０１の検出精度を説明するためのタイミングチャートであり、図２（ｂ）は、コンパレータＣＭ１にオフセット電圧があるときのタイミングチャートである。
【００１５】
図２（ａ）において、スイッチＰ１のサイズは常に大きく、充電電流Ｉｃｈｇが大きいときには、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtはローであり、充電中の状態にある。バッテリが充電されるにつれて、充電電流Ｉｃｈｇは小さくなる。これに伴い、充電電圧Ｖｉｃｈｇも小さくなる。基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆは、満充電状態の時の電流に応じた電圧に設定されており、充電電圧Ｖｉｃｈｇが基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆに達すると、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtはハイとなり、満充電状態が検出される。そして、充電は停止して、充電電流Ｉｃｈｇは０となる。
【００１６】
図２（ｂ）において、スイッチＰ１のサイズは常に大きく、コンパレータＣＭ１に図示したようなオフセット電圧があると、充電回路１０１は、オフセット電圧の点線グラフと充電電圧Ｖｉｃｈｇの破線グラフとの交点で満充電状態だと検出する。つまり、充電が進み、充電電圧Ｖｉｃｈｇがオフセット電圧に達すると、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtがハイとなって満充電状態であると判定され、充電が終了する。このように、充電電流Ｉｃｈｇを電流電圧変換した充電電圧Ｖｉｃｈｇが小さく、満充電状態を検出する精度が低い。満充電状態の検出精度が低くなると、充電電流Ｉｃｈｇが大きく、バッテリが満充電状態でないときに充電停止をしてしまうことがある。つまり、バッテリの不十分な充電の原因となる。
【００１７】
ここで、充電電流Ｉｃｈｇが小さいとき、検出精度を高くするためには、スイッチＰ１のサイズを単純に小さくしてオン抵抗を高くする方法が考えられるが、スイッチＰ１のサイズを小さくすると、充電電流Ｉｃｈｇが大きいとき、スイッチＰ１での電力損失が大きくなり効率が低くなる。つまり、充電回路１０１には、充電電流Ｉｃｈｇが大きいときの効率を高く維持したまま、充電電流Ｉｃｈｇが小さい満充電状態の検出精度を高めることができないという問題がある。
【００１８】
本発明は、このような問題に鑑みて行われたものであり、充電電流が大きいときの効率を高く維持したまま、満充電状態の検出精度も高くなる充電回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、このような目的を達成するために、電源に接続される入力端子と、充電により電荷を蓄える蓄電装置に接続される出力端子との間に接続され、入力端子から出力端子に充電電流を流して蓄電装置を充電する充電回路において、入力端子と出力端子との間にそれぞれ並列接続される複数のトランジスタと、充電電流の大きさに応じて、複数のトランジスタのうちオンするトランジスタの数を変更する充電制御回路を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明に係る充電回路によれば、充電電流が流れるパスに小さなサイズのトランジスタを複数個並列接続し、充電電流の大きさに応じてオンするトランジスタの数を変えられるようにしたため、充電電流が大きいときの効率を高く維持したまま、充電電流が小さい満充電状態の検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の充電回路を示す回路図である。
【図２】従来の検出精度を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施形態１における充電回路を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態１における充電電流が大きいときの充電回路の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態１における充電電流が小さいときの充電回路の動作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態１における充電回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態２における充電回路を示す回路図である。
【図８】本発明の実施形態２における充電回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
［実施形態１］
（構成）
図３に、本実施形態における充電回路３００の回路図を示す。充電回路３００の使用形態は、従来の電源システムと同様である。充電回路３００は、電源が接続されるＶＩＮ端子と、電荷を蓄える装置である蓄電装置、例えばバッテリが接続されるＶＢＡＴ端子との間に接続されている。充電回路３００の制御により、ＶＩＮ端子からＶＢＡＴ端子に充電電流Ｉｃｈｇを流してバッテリを充電して、満充電状態を検出する。
【００２４】
充電回路３００は、電源に接続して電源から入力電圧ＶＩＮが入力される入力端子（ＶＩＮ端子）と、バッテリへの出力電圧ＶＢＡＴが出力される出力端子（ＶＢＡＴ端子）との間に接続される。ＶＢＡＴ端子から、ＶＢＡＴ端子に接続されるバッテリに充電電流Ｉｃｈｇが供給される。
【００２５】
充電回路３００は、充電制御回路３０１、トランジスタＰＳ１（パワースイッチ）を有するスイッチ部Ｓ１、およびトランジスタＰＳ２（パワースイッチ）を有するスイッチ部Ｓ２を備えている。トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２は、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間にそれぞれ並列接続されている。
【００２６】
充電制御回路３０１は、充電電流Ｉｃｈｇを充電電圧Ｖｉｃｈｇに変換する電流電圧変換部Ｈ３、電圧源３０３、充電電圧Ｖｉｃｈｇと電圧源３０３の基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆとを比較するコンパレータＣＭ３、および制御回路３０５を備えている。 
電流電圧変換部Ｈ３は、例えば、トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２に流れる電流をミラーするカレントミラー回路等で構成される。
【００２７】
電圧源３０３は、満充電状態のＶＢＡＴ端子の出力電圧ＶＢＡＴに対応した基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆを生成する。コンパレータＣＭ３は、充電電流Ｉｃｈｇを電流電圧変換した充電電圧Ｖｉｃｈｇと基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆとを比較して、その比較結果を充電電流Ｉｃｈｇが所定の電流値よりも小さいかどうかを示す信号、満充電状態であるかどうかを示す信号として制御回路３０５に出力する。
【００２８】
制御回路３０５は、最初の比較結果によりトランジスタＰＳ２のゲート端子をＶＩＮ端子側に繋ぎ、次の比較結果によりトランジスタＰＳ１のゲート端子をＶＩＮ端子側に繋ぐ。
【００２９】
また、トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２のゲート端子（制御端子）は、３端子スイッチＴ１および３端子スイッチＴ２により、ＶＩＮ端子またはスイッチＰ５と抵抗素子Ｒ３との間の電圧ＶＰ３を有するノードに接続される。抵抗素子Ｒ３は、一端が電圧ＶＰ３を有するノードに接続され、他端がグラウンドに接続されている。なお、３端子スイッチＴ１および３端子スイッチＴ２は、必ずしも３端子である必要はなく、複数の端子を有していれば良い。トランジスタＰＳ１またはトランジスタＰＳ２のゲート電圧ＶＰ３は、ＶＢＡＴ端子の出力電圧ＶＢＡＴが所定の電圧となるように、フィードバック制御される。
【００３０】
フィードバック制御は、バッテリへの出力電圧ＶＢＡＴと所定の電圧に応じた基準電圧Ｖｃｖ＿ｒｅｆとの差を増幅する差動増幅器ＡＭ３、差動増幅器ＡＭ３の出力に応じた電流を流すスイッチＭ３、スイッチＭ３の電流を受けてその電流をミラーするスイッチＰ４、スイッチＰ５、ミラーされた電流を電圧ＶＰ３に変換する抵抗素子Ｒ３により行われる。ここで、スイッチＭ３、スイッチＰ４、およびスイッチＰ５が差動増幅器ＡＭ３の出力に応じた電流を出力する電流源となる。また、スイッチＰ４、スイッチＰ５、及び抵抗素子Ｒ３によってカレントミラー回路３０７が構成されており、基準電圧Ｖｃｖ＿ｒｅｆは電圧源３０９によって生成されている。
【００３１】
充電制御回路３０１は、制御回路３０５を備える第１の制御部と、カレントミラー回路３０７、電圧源３０９、差動増幅器ＡＭ３、およびスイッチＭ３を備える第２の制御部と、により構成されている。充電制御回路３０１は、充電電流Ｉｃｈｇが所定の第１の電流量よりも大きいときに、バッテリがあまり充電されていない状態であると判定してトランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２のうちオンするトランジスタの数を所定の数にし、充電電流Ｉｃｈｇが所定の第１の電流量よりも小さいときに、満充電状態に近くなり充電電流が減少したと判定してオンするトランジスタ数を所定の数よりも小さな数にする制御を行う。さらに、充電制御回路３０１は、充電電流Ｉｃｈｇが所定の第１の電流量よりも小さな所定の第２の電流量よりも小さいときに、満充電状態であると判定してトランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２をオフにする。
【００３２】
なお、本実施形態において充電電流Ｉｃｈｇを検出する充電電流検出部は、電流電圧変換部Ｈ３、電圧源３０３、およびコンパレータＣＭ３で構成されている。充電電流検出部は、充電電流Ｉｃｈｇが所定の第１の電流量よりも小さく、かつ所定の第２の電流量よりも大きいときに、充電中の状態を示す信号（例えば、第１の信号）を出力し、充電電流Ｉｃｈｇが所定の第２の電流量よりも小さいときに、満充電状態を示す信号（例えば、第２の信号）を出力する。
【００３３】
このような構成により、本実施形態における充電回路３００は、充電電流Ｉｃｈｇの大きさに応じてオンするトランジスタの数を変えられるようにしたため、充電電流が大きいときの効率を高く維持したまま、満充電状態の検出精度を高くすることができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、トランジスタＰＳ１、トランジスタＰＳ２をオフする電圧を入力電圧ＶＩＮとしているが、入力電圧ＶＩＮに限らずオフできるような電圧であればよい。また、本実施形態では、トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２をオフする電圧を入力電圧ＶＩＮとしているため、別途トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２をオフするような電圧を用意する必要がない。また、制御回路３０５がトランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２の制御端子の電圧を直接制御するようにしてもよい。さらに、本実施形態では、充電回路３００は、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間にそれぞれ並列接続される２つのトランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２を備えているが、トランジスタの数は、２つに限られない。
【００３５】
（動作）
＜充電電流が大きいとき＞
図４は、本実施形態における充電電流Ｉｃｈｇが大きいときの充電回路３００を示している。
【００３６】
バッテリがあまり充電されていないとき、制御回路３０５は、トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２の制御端子（ゲート端子）が電圧ＶＰ３側のノードに接続されるように、３端子スイッチＴ１および３端子スイッチＴ２を制御する。このとき、充電電流Ｉｃｈｇは大きいが、トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２がオンしておりＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間の抵抗値は小さいため、効率が高くなる。具体的には、制御回路３０５は、制御信号ＰＳ＿ＣＴＬを３端子スイッチＴ１および３端子スイッチＴ２に出力し、トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２の制御端子が電圧ＶＰ３側のノードに接続されるように制御する。
【００３７】
満充電状態を十分な精度で検出するため、つまりコンパレータＣＭ３が持つオフセット電圧に対して充電電圧Ｖｉｃｈｇが相対的に大きな電圧値であるためには、充電電流Ｉｃｈｇが小さくなり所定の電流値より低くなったときに、充電電圧Ｖｉｃｈｇを大きな値にスケーリングすればよい。
【００３８】
すなわち、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間のオン抵抗値が大きくなれば、トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２に流れる電流をミラーして電圧変換する電流電圧変換部Ｈ３の充電電圧Ｖｉｃｈｇが大きくなり、コンパレータＣＭ３が持つオフセット電圧に対して充電電圧Ｖｉｃｈｇが相対的に大きな電圧値となる。そして、大きくスケーリングされた充電電圧Ｖｉｃｈｇと基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆとを比較することで、高精度に満充電状態を検出することができる。そこで、基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆは、満充電状態近傍の充電電流Ｉｃｈｇよりも大きな所定の電流値に対応した電圧値であり、且つ大きくスケーリングされた充電電圧Ｖｉｃｈｇと同じスケールで満充電状態に対応した電圧値に設定されている。つまり、このときの基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆは、トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２のうちオンさせるＰＭＯＳトランジスタの数を制御する閾値としてみなすことができる。
【００３９】
バッテリが充電されていき、充電電流Ｉｃｈｇが小さくなると、充電電圧Ｖｉｃｈｇも小さくなり、充電電圧Ｖｉｃｈｇ が基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆよりも小さくなると、コンパレータＣＭ３は制御回路３０５に充電電流Ｉｃｈｇが所定の電流値よりも小さいかどうかを示す検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtとしてハイを出力する。そして、制御回路３０５は、トランジスタＰＳ１のゲート端子を電圧ＶＰ３側のノードに接続し、トランジスタＰＳ２のゲートをＶＩＮ端子に接続する制御信号ＰＳ＿ＣＴＬを３端子スイッチＴ１および３端子スイッチＴ２に出力する。３端子スイッチＴ１および３端子スイッチＴ２は、制御信号ＰＳ＿ＣＴＬにより、トランジスタＰＳ１のゲート端子の接続先を電圧ＶＰ側のノードに維持し、トランジスタＰＳ２のゲート端子をＶＩＮ側に接続する。これによって、制御回路３０５は充電電流Ｉｃｈｇが所定の電流値よりも減少したことを十分な精度で認識し、充電電流Ｉｃｈｇが小さい場合の制御を開始する。
【００４０】
＜充電電流が小さいとき＞
図５は、本実施形態における充電電流Ｉｃｈｇが小さいときの充電回路３００を示している。
【００４１】
先に図４で説明したように、バッテリが充電されていき、充電電流Ｉｃｈｇが小さくなると、充電電圧Ｖｉｃｈｇも小さくなり基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆよりも小さくなる。すると、コンパレータＣＭ３は検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtとしてハイを制御回路３０５に出力する。これにより、充電回路３００は充電電流Ｉｃｈｇが小さい場合の制御を開始する。
【００４２】
具体的には、制御回路３０５は、トランジスタＰＳ１、スイッチ部Ｓ１、トランジスタＰＳ２、およびスイッチ部Ｓ２に制御信号ＰＳ＿ＣＴＬを３端子スイッチＴ１および３端子スイッチＴ２に出力し、トランジスタＰＳ２の制御端子がＶＩＮ端子に接続されるように３端子スイッチＴ２を制御する。そして、トランジスタＰＳ２はオフして、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間の抵抗値は高くなり、充電電圧Ｖｉｃｈｇもそれに応じて大きくなる。つまり、コンパレータＣＭ３における十分な検出精度を得ることができる閾値である基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆに対応する充電電圧Ｖｉｃｈｇ は、トランジスタＰＳ２がオフしてからでは、トランジスタＰＳ２がオンしている時の充電電流Ｉｃｈｇに比べてより小さな充電電流Ｉｃｈｇに対応する電圧となる。これによって、充電電流Ｉｃｈｇが小さくても、この電流に応じた電圧値充電電圧Ｖｉｃｈｇが大きくなるため、充電電流Ｉｃｈｇが小さい状態のコンパレータＣＭ３における充電電流検出精度が高くなる。
【００４３】
この場合も、バッテリがさらに充電されて行き、充電電流Ｉｃｈｇがさらに小さくなると充電電圧Ｖｉｃｈｇも再び小さくなる。充電電圧Ｖｉｃｈｇが基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆよりも小さくなると、コンパレータＣＭ３は再び検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtとしてハイを制御回路３０５に出力する。これによって、制御回路３０５は充電電流Ｉｃｈｇが所定の電流値に減少したことを十分な精度で認識する。
【００４４】
＜満充電状態のとき＞
さらに、バッテリが充電されて行き、充電電圧Ｖｉｃｈｇが基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆより小さくなると、コンパレータＣＭ３は再び検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtとしてハイを制御回路３０５に出力する。このときの検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtは、満充電状態を示している。そして、制御回路３０５は、制御信号ＰＳ＿ＣＴＬを３端子スイッチＴ１および３端子スイッチＴ２に出力して、トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２の制御端子がともにＶＩＮ端子に接続されるように、３端子スイッチＴ１および３端子スイッチＴ２を制御する。そして、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間には充電電流Ｉｃｈｇが流れなくなり、充電動作が終了する。このように、充電電流Ｉｃｈｇが小さいときには、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間の抵抗値を高くすることで、充電電圧Ｖｉｃｈｇの値を大きくすることができるため、高い精度で充電電流Ｉｃｈｇを検出できる。つまり、トランジスタＰＳ１がオンして、トランジスタＰＳ２がオフすることで、充電電圧Ｖｉｃｈｇが小さい値である(充電電流)×(トランジスタＰＳ１およびＰＳ２を合わせたオン抵抗) から大きい値である (充電電流)×(トランジスタＰＳ１のオン抵抗) に変化するため、高い精度で充電電流Ｉｃｈｇを検出できる。
【００４５】
図６に、本実施形態における充電回路３００の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。
【００４６】
充電電流Ｉｃｈｇが大きい時には トランジスタＰＳ１とトランジスタＰＳ２を合わせたトランジスタのサイズは大きく、 検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtはローであり、充電中の状態にある。バッテリが充電されるにつれて、充電電流Ｉｃｈｇは小さくなり、これに伴い、充電電圧Ｖｉｃｈｇも小さくなる。基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆは、トランジスタＰＳ１とトランジスタＰＳ２を合わせたトランジスタのサイズに応じた検出精度範囲内の所定の電流に応じた電圧に設定されており、充電電圧Ｖｉｃｈｇが基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆに達すると、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtはハイとなり、所定の電流値に達したことが検出される。このときのハイ信号は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタのサイズを大きなサイズから小さなサイズに切り替えることを示す信号（第１の信号）である。そして、制御回路３０５はトランジスタＰＳ２をオフし、トランジスタＰＳ１のみをオンにすることでトランジスタのサイズを小さくする。すなわち、トランジスタの抵抗値を上げることで充電電圧Ｖｉｃｈｇを上げることができる。これにより検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtはローとなり、充電が継続される。
【００４７】
さらに充電が継続すると充電電流Ｉｃｈｇはさらに小さくなり、これに伴い、充電電圧Ｖｉｃｈｇは再び小さくなる。基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆは満充電状態の電流に応じた電圧に設定されおり、充電電圧Ｖｉｃｈｇが基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆに達すると、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtはハイとなり、満充電状態が検出される。このときのハイ信号は、満充電状態を示す信号（第２の信号）である。そして、充電は停止して、充電電流Ｉｃｈｇは０となる。
【００４８】
コンパレータＣＭ３に、図６に示したようなオフセット電圧がある場合でも、充電回路３００は、満充電状態の検出に十分な精度を持つ。
【００４９】
つまり、充電電流Ｉｃｈｇが大きいときには、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間の抵抗値を低くして、効率を維持する。そして、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間の抵抗値を高くすることで、充電電圧Ｖｉｃｈｇが小さい値である(充電電流)×(トランジスタＰＳ１およびＰＳ２を合わせたオン抵抗) から大きい値である (充電電流)×(トランジスタＰＳ１のオン抵抗) に変化する。これにより、高い精度で充電電流Ｉｃｈｇを検出できる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の充電回路３００は、充電電流Ｉｃｈｇが流れるパスに小さなサイズのトランジスタを複数個並列接続し、充電電流Ｉｃｈｇの大きさに応じてオンするトランジスタの数を変えられるようにしたため、充電電流Ｉｃｈｇが大きいときの効率を高く維持したまま、充電電流Ｉｃｈｇが小さい満充電状態の検出精度を高めることができる。
【００５１】
さらに、本実施形態では、満充電状態を検出して、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間のトランジスタをオフするようにしたため、バッテリの過充電を防止することもできる。
【００５２】
なお、満充電状態時のＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間の抵抗が満充電電流検出精度に不十分である場合には、さらにトランジスタを複数に分割し、同様の制御を繰り返すことで最終的に十分な精度を得ることができる。このとき、複数に分割したトランジスタを、オンする複数のトランジスタからなるトランジスタ群（例えば、第１のトランジスタ群）と、第１のトランジスタ群以外のトランジスタからなるトランジスタ群（例えば、第２のトランジスタ群）とにグループ分けして満充電状態を検出することができる。
【００５３】
具体的には、トランジスタＰＳ１をさらにトランジスタＰＳ１-１、ＰＳ１-２、…、ＰＳ１-Ｎに分割し、それぞれの制御端子に３端子スイッチＴ１-１、Ｔ１-２、…、Ｔ１-Ｎのスイッチを設ける。そして、それぞれのスイッチに対応する制御信号ＰＳ＿ＣＴＬによってスイッチ部Ｓ１-１、Ｓ１-２、…、Ｓ１-Ｎを制御してトランジスタＰＳ１-１、ＰＳ１-２、…、ＰＳ１-Ｎの制御端子を電圧ＶＰ３側のノードに接続する。これらの接続をすると、バッテリの充電を継続するにつれて、充電電流Ｉｃｈｇがさらに減少し、コンパレータＣＭ３にて基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆを検出する毎に制御回路３０５は、トランジスタＰＳ１-１、ＰＳ１-２、…、ＰＳ１-Ｎを順次ＶＩＮ端子に接続して、トランジスタを順次オフしていくような制御信号ＰＳ＿ＣＴＬを出力する。これによってＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間の抵抗を徐々に上げ、所望の精度を得るまで検出精度を上げていくことができる。
【００５４】
［実施形態２］
（構成）
図７に、本実施形態における充電回路７００の回路図を示す。本実施形態が実施形態１と相違する点は、実施形態１の電圧源３０３が基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆを可変することができる可変電圧源７０３に置き換えている点である。
【００５５】
その他は、実施形態１と同様であり、充電回路７００は、充電制御回路７０１、トランジスタＰＳ１を有するスイッチ部Ｓ１、およびトランジスタＰＳ２を有するスイッチ部Ｓ２を備えている。
【００５６】
充電制御回路７０１は、充電電流Ｉｃｈｇを充電電圧Ｖｉｃｈｇに変換する電流電圧変換部Ｈ７、可変電圧源７０３、充電電圧Ｖｉｃｈｇと可変電圧源７０３の基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆとを比較するコンパレータＣＭ７、および制御回路７０５で構成される。
【００５７】
可変電圧源７０３は、制御回路７０５がコンパレータＣＭ７から検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtを受け取ってから、制御信号Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆ＿ＣＴＬが入力されると、制御信号Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆ＿ＣＴＬに応じて基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆを可変することができる。
【００５８】
（動作）
本実施形態における充電回路７００の動作については、実施形態１との相違点について説明し、同様の動作の説明は省略する。
【００５９】
＜充電電流が大きいとき＞および＜満充電状態のとき＞
これらの場合は、実施形態１と同様の動作であるため説明を省略する。
【００６０】
＜充電電流が小さいとき＞
実施形態１では生じない動作について説明する。
【００６１】
図４で説明したように、バッテリの充電が進み、充電電流Ｉｃｈｇが低下してくると、充電電圧Ｖｉｃｈｇも低下する。そして、充電電圧Ｖｉｃｈｇが基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆよりも低くなると、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtはハイとなる。検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtがハイとなると、制御信号Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆ＿ＣＴＬを可変電圧源７０３に出力する。すると、基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆの電圧値は高くなる。
【００６２】
ここで、トランジスタＰＳ２がオフであるため、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間の抵抗値を高くする際には、先に述べたように 抵抗値の変更前と同じ基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆを用いることで、コンパレータＣＭ７においてより小さな電流値に対する検出精度の向上が得られる。
【００６３】
また、充電電流Ｉｃｈｇが大きい時にＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子間の抵抗値が小さければ、効率が向上するため、トランジスタＰＳ２のオフを行うときには充電電流Ｉｃｈｇが可能な限り小さくなっていることが望ましい。つまり トランジスタＰＳ２のオフを行う閾値となる基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆには、コンパレータＣＭ７のオフセット電圧の影響を受けない範囲での最小の電圧値に設定されていることが望まれる。
【００６４】
ところで、バッテリには、定電圧充電を行い充電電流Ｉｃｈｇが十分小さくなったときに満充電状態となるものや、充電電流Ｉｃｈｇがある程度小さな電流値になったときに満充電状態となるものがある。つまり、後者のバッテリについて、バッテリ充電が十分に行われ、かつ過充電でない状態の閾値となる基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆは、必ずしもコンパレータＣＭ７のオフセット電圧の影響を受けない範囲での最小の電圧値と一致しない場合がある。つまり、バッテリにとって最適な満充電電流Ｉｃｈｇの値を示す基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆは、トランジスタＰＳ２のオフを行う閾値の基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆよりも大きくなる場合がある。
【００６５】
これにより、基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆを可変の電圧とし、制御回路７０５が可変電圧源７０３に出力する制御信号Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆ＿ＣＴＬによって基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆを可変にすることで、トランジスタＰＳ１およびトランジスタＰＳ２のオンオフを切り替える電流値と満充電状態に対応する電流値とを検出することができる。その結果、充電電流がある程度小さな電流値になったときに満充電状態となるようなバッテリの過充電を防ぐこともできる。
【００６６】
図８に、本実施形態における充電回路７００の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。
【００６７】
充電電流Ｉｃｈｇが大きい時には トランジスタＰＳ１とトランジスタＰＳ２を合わせたトランジスタのサイズは大きく、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtはローであり、充電中の状態にある。バッテリが充電されるにつれて、充電電流Ｉｃｈｇは小さくなり、これに伴い、充電電圧Ｖｉｃｈｇも小さくなる。基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆは、トランジスタＰＳ１とトランジスタＰＳ２を合わせたトランジスタのサイズに応じた検出精度範囲内の所定の電流に応じた電圧に設定されており、充電電圧Ｖｉｃｈｇが基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆに達すると、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtはハイとなり、所定の電流値が検出される。そして、制御回路７０５は、トランジスタＰＳ２をオフし、トランジスタＰＳ１のみをオンにすることでトランジスタのサイズを小さくする。つまり、トランジスタの抵抗値を上げることで充電電圧Ｖｉｃｈｇを上げる。また、同時に基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆを制御し、満充電状態に対応する所望の検出電流値相当に設定する。ここで、基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆは、トランジスタＰＳ２をオフする前に比べて高い電圧に設定される。充電電圧Ｖｉｃｈｇが上がることで、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtは再びローとなり、充電が継続される。
【００６８】
さらに充電が継続すると充電電流Ｉｃｈｇはさらに小さくなり、これに伴い、充電電圧Ｖｉｃｈｇは再び小さくなる。基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆは満充電状態の電流に応じた電圧に設定されており、充電電圧Ｖｉｃｈｇが基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆに達すると、検出信号Ｉｅｏｃ＿dｅtはハイとなり、満充電状態が検出される。そして、充電は停止して、充電電流Ｉｃｈｇは０となる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の充電回路７００は、充電電流Ｉｃｈｇが流れるパスに小さなサイズのトランジスタを複数個並列接続し、充電電流Ｉｃｈｇの大きさに応じてオンするトランジスタの数を変えられるようにしたため、充電電流Ｉｃｈｇが大きいときの効率を高く維持したまま、充電電流Ｉｃｈｇが小さい満充電状態の検出精度を高めることができる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、 充電電圧Ｖｉｃｈｇが基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆに到達したときに、基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆをバッテリにとって適正な満充電状態を示す電圧値に設定し、満充電状態を検出して、ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間のトランジスタをオフするようにしたため、バッテリの過充電を防止することもできる。すなわち、充電電流Ｉｃｈｇがある程度小さな電流値になったときに満充電状態となるようなバッテリの過充電を防ぐこともできる。
【００７１】
なお、実施形態１と同様に、満充電状態時の ＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間の抵抗が満充電電流検出精度に不十分である場合には、さらにトランジスタを複数に分割し、同様の制御を繰り返すことで最終的に十分な精度を得ることができる。
【００７２】
具体的には、トランジスタＰＳ１をさらにトランジスタＰＳ１-１、ＰＳ１-２、…、ＰＳ１-Ｎに分割し、それぞれの制御端子に３端子スイッチＴ１-１、Ｔ１-２、…、Ｔ１-Ｎのスイッチを設ける。そして、それぞれのスイッチに対応する制御信号ＰＳ＿ＣＴＬによってスイッチ部Ｓ１-１、Ｓ１-２、…、Ｓ１-Ｎを制御してトランジスタＰＳ１-１、ＰＳ１-２、…、ＰＳ１-Ｎの制御端子を電圧ＶＰ３側のノードに接続する。これらの接続をすると、バッテリの充電を継続するにつれて、充電電流Ｉｃｈｇがさらに減少し、コンパレータＣＭ７にて基準電圧Ｉｅｏｃ＿ｒｅｆを検出する毎に制御回路７０５は、トランジスタＰＳ１-１、ＰＳ１-２、…、ＰＳ１-Ｎを順次ＶＩＮ端子に接続して、トランジスタを順次オフしていくような制御信号ＰＳ＿ＣＴＬを出力する。これによってＶＩＮ端子とＶＢＡＴ端子との間の抵抗を徐々に上げ、所望の精度を得るまで検出精度を上げていくことができる。また、上述した各実施形態における充電回路の構成要素の個数は、２個の場合に限らずＮ個の場合でも構成することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０１、３００、７００  充電回路
３０１、７０１  充電制御回路
１０３、３０３、３０９、７０３  電圧源
１０５、３０５、７０５  制御回路
１０７、３０７  カレントミラー回路
Ｈ１、Ｈ３、Ｈ７  電流電圧変換部
ＣＭ１、ＣＭ３、ＣＭ７  コンパレータ
ＡＭ１、ＡＭ３  差動増幅器  
Ｍ１、Ｍ３  スイッチ
Ｐ１〜Ｐ５  スイッチ
Ｒ１、Ｒ３  抵抗素子
Ｓ１、Ｓ２  スイッチ部
ＰＳ１、ＰＳ２  トランジスタ（パワースイッチ）
Ｔ１、Ｔ２  ３端子スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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