(57)【要約】【課題】電圧検出用端子の接触不良に伴う二次電池の過充電を防止することができる携帯型機器を提供すること。【解決手段】携帯型機器１１には充電回路１５が内蔵される。二次電池１４と該二次電池１４の過充電及び過放電を防止するための保護回路１９とを有する電池パック１２が携帯型機器１１に接続され、充電回路１５により電池パック１２内の二次電池１４に対して充電が行われる。充電回路１５には、電池パック１２内の二次電池１４の電圧を検出するための電圧検出用端子ｔ１３が設けられている。充電回路１５において、電圧検出用端子ｔ１３の接触不良に伴う電圧異常が検出され充電が停止される。【選択図】　　　　図１
2004112897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電回路を内蔵した携帯型機器であって、該携帯型機器は、二次電池を有する電池パックを接続し、前記充電回路により電池パック内の二次電池に対して充電を行うものであり、
前記充電回路には、前記二次電池へ充電電流を供給するための充電用端子とは別に、前記電池パック内の二次電池の電圧を検出するための電圧検出用端子が設けられ、該充電回路は、前記電圧検出用端子の電圧異常を検出して充電を停止させるよう動作することを特徴とする携帯型機器。
【請求項２】
前記充電回路は、前記充電用端子の電圧異常を検出して充電を停止させるよう動作することを特徴とする請求項１に記載の携帯型機器。
【請求項３】
前記充電回路は、
電流検出用抵抗を流れる充電電流に応じた電流検出信号を出力する電流検出回路と、
前記電流検出信号を第１基準値と比較し、その差を増幅して第１充電制御信号を出力する第１誤差増幅器と、
前記電圧検出用端子から入力される電池電圧に応じた電圧値を第２基準値と比較し、その差を増幅して第２充電制御信号を出力する第２誤差増幅器と
を備え、前記第１または第２充電制御信号に基づいて定電流または定電圧で充電を行うものであり、
更に、前記第１誤差増幅器は、前記電圧検出用端子の電圧が入力されるとともに、前記電圧検出用端子の電圧異常時に、充電を停止させるための第１充電制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の携帯型機器。
【請求項４】
前記充電回路は、
前記第１充電制御信号と第２充電制御信号とが入力され、前記各充電制御信号が前記充電用端子の電圧異常を示す場合に、充電を停止させるための第３充電制御信号を出力する充電停止回路を備えたことを特徴とする請求項３に記載の携帯型機器。
【請求項５】
二次電池を有する電池パックを接続し、該電池パック内の二次電池に対して充電を行う携帯型機器における充電回路を構成するために用いられる半導体集積回路装置であって、
前記充電回路には、前記二次電池へ充電電流を供給するための充電用端子とは別に、前記電池パック内の二次電池の電圧を検出するための電圧検出用端子が設けられ、
前記充電回路は、
電流検出用抵抗を流れる充電電流に応じた電流検出信号を出力する電流検出回路と、
前記電流検出信号を第１基準値と比較し、その差を増幅して第１充電制御信号を出力する第１誤差増幅器と、
前記電圧検出用端子から入力される電池電圧に応じた電圧値を第２基準値と比較し、その差を増幅して第２充電制御信号を出力する第２誤差増幅器と
を備え、前記第１または第２充電制御信号に基づいて定電流または定電圧で充電を行うものであり、
更に、前記第１誤差増幅器は、前記電圧検出用端子の電圧が入力されるとともに、前記電圧検出用端子の電圧異常時に、充電を停止させるための第１充電制御信号を出力するものであり、
前記電流検出回路と第１誤差増幅器と第２誤差増幅器とを１チップ上に搭載したことを特徴とする半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱着可能な電池パック内の二次電池に対して充電を行う充電回路を備えた携帯型機器、及びその充電回路を構成する半導体集積回路装置に関するものである。
【０００２】
一般にノート型パソコン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、携帯電話端末等の携帯型機器のバッテリには二次電池であるリチウムイオン電池が広く採用されている。リチウムイオン電池は、それを搭載する機器の運用コストを低くできることや瞬間的に放電可能とする電流容量が大きいことなどの利点を有している。通常、このリチウムイオン電池等の二次電池を搭載した機器には、ＡＣアダプタ等の外部電源を接続して二次電池に対し充電を行うための充電回路が内蔵されている。ところで、近年の携帯型機器は、高性能化，小型化がますます進展しており、それに内蔵される充電回路の面積を小さくしながら、充電時には二次電池を満充電まで速やかに充電させることが要求されている。
【０００３】
【従来の技術】
携帯型機器において、そのバッテリとしてリチウムイオン電池を用いる場合、電池の充電容量は充電電圧に大きく依存するため、充電電圧を正しく制御する必要があり、定電圧・定電流で電池の充電が行われている。また、リチウムイオン電池は、過充電や過放電に敏感であり、充電電圧が高すぎると電池の劣化等が生じ、過放電し過ぎると電池としての特性が損なわれてしまう。従って、携帯電子機器の電池パックには、リチウムイオン電池に加え、電池の過充電や過放電を防止するための保護回路が設けられている。
【０００４】
電池パック内のリチウムイオン電池を充電する場合、充電器側にて電池パックに供給する充電電圧が所望の電圧値となるよう制御される。しかし、電池パックにおける保護回路は、過充電や過放電を防止するためのスイッチ回路を含み、そのスイッチ回路のインピーダンスの影響により、電池パック内の電池セルに加わる実際の電圧が充電器側から電池パックに供給される充電電圧よりも低くなる。その結果、充電不足や充電時間が長くなるといった問題が生じてしまう。
【０００５】
その対策として、電池パック内の電池セルの電圧を直接検出して、その電圧値に基づいて充電を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図４は、特許文献１にて開示されている従来の充電システムを示す回路図である。図４に示すように、充電回路４１には電池パック４２が接続されている。電池パック４２は、電池セル４３、保護回路４４、電池保護用抵抗４５、プラス側端子ｔ１、マイナス側端子ｔ２、及び電池セル４３の電圧検出用端子ｔ３を有する。また、充電回路４１は、電源部４６、逆流防止ダイオード４７、出力制御用トランジスタ４８、セル電圧検出用抵抗４９，５０，５１，５２、電流検出用抵抗５３、オペアンプ５４、充電制御部５５とを備えている。
【０００６】
充電回路４１において、プラス側端子ｔ１とマイナス側端子ｔ２との間にセル電圧検出用抵抗４９，５０が直列に接続されている。これら抵抗４９，５０によって電池パック４２のプラス側端子ｔ１とマイナス側端子ｔ２との間の電圧が分圧される。その分圧点がオペアンプ５４の非反転入力端子に接続されている。また、電圧検出用端子ｔ３とオペアンプ５４の出力端子との間にセル電圧検出用抵抗５１，５２が直列に接続されている。これら抵抗５１，５２の接続点がオペアンプ５４の反転入力端子に接続されている。セル電圧検出用抵抗４９〜５２と電池保護用抵抗４５とオペアンプ５４とにより差動増幅回路が形成されており、同回路では、各抵抗値を調整することで増幅率が「１」とされている。これにより、セル電圧がオペアンプ５４から充電制御部５５に出力される。
【０００７】
また、充電制御部５５は、電流検出用抵抗５３の両端の電位を取り込み、該抵抗５３の電圧降下による充電電流を検出する。そして、充電制御部５５は、その充電電流とオペアンプ５４から出力されるセル電圧とに基づいて出力制御用トランジスタ４８を制御することにより、定電流・定電圧で充電を行う。具体的には、電池セル４３が規定の充電電圧になるまでは定電流で充電が行われ、電池セル４３が規定の充電電圧に達した後、定電圧で充電が行われる。このようにすれば、保護回路４４での電圧降下を補正した充電電圧を電池セル４３に印加することができ、電池セル４３の電圧を高めることができる。その結果、電池の充電不足を解消できるとともに充電時間を短縮することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１８７５８８号公報（第４，５頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
電池パックは着脱可能な構成をとる以上、充電器との間で接触不良となる危険性は避けることができない問題である。
【００１０】
ところが、上記充電システムにおいて、電池セル４３の電圧を検出する電圧検出用端子ｔ３が接触不良となる場合、セル電圧を正しく検出することができず、定電圧による充電が不可能になってしまう。つまり、定電流で充電が実施されることで充電電圧が規定の電圧値に達したとしても、定電流から定電圧での充電に移行することができず、定電流による充電が継続される。この場合、電池の充電電圧が上昇して過充電状態となってしまう。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電圧検出用端子の接触不良に伴う二次電池の過充電を防止することができる携帯型機器及び半導体集積回路装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、充電回路を内蔵した携帯型機器であり、該充電回路により、電池パック内の二次電池に対して充電を行う。前記充電回路には、前記二次電池へ充電電流を供給するための充電用端子とは別に、前記電池パック内の二次電池の電圧を検出するための電圧検出用端子が設けられ、該充電回路は、前記電圧検出用端子の電圧異常を検出して充電を停止させるよう動作する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の携帯型機器において、前記充電用端子の電圧異常を検出して充電を停止させるよう前記充電回路が動作する。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の携帯型機器において、前記充電回路は、電流検出用抵抗を流れる充電電流に応じた電流検出信号を出力する電流検出回路と、前記電流検出信号を第１基準値と比較し、その差を増幅して第１充電制御信号を出力する第１誤差増幅器と、前記電圧検出用端子から入力される電池電圧に応じた電圧値を第２基準値と比較し、その差を増幅して第２充電制御信号を出力する第２誤差増幅器とを備え、前記第１または第２充電制御信号に基づいて定電流または定電圧で充電を行う。また、前記第１誤差増幅器は、前記電圧検出用端子の電圧が入力されるとともに、前記電圧検出用端子の電圧異常時に、充電を停止させるための第１充電制御信号を出力する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の携帯型機器において、前記充電回路は充電停止回路を備え、該充電停止回路は、前記第１充電制御信号と第２充電制御信号とが入力され、前記各充電制御信号が前記充電用端子の電圧異常を示す場合に、充電を停止させるための第３充電制御信号を出力する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、携帯型機器における充電回路を構成するために用いられる半導体集積回路装置である。充電回路は、電流検出用抵抗を流れる充電電流に応じた電流検出信号を出力する電流検出回路と、前記電流検出信号を第１基準値と比較し、その差を増幅して第１充電制御信号を出力する第１誤差増幅器と、電圧検出用端子から入力される電池電圧に応じた電圧値を第２基準値と比較し、その差を増幅して第２充電制御信号を出力する第２誤差増幅器とを備え、第１または第２充電制御信号に基づいて定電流または定電圧で充電を行う。更に、前記第１誤差増幅器は、前記電圧検出用端子の電圧が入力されるとともに、前記電圧検出用端子の電圧異常時に、充電を停止させるための第１充電制御信号を出力する。半導体集積回路装置は、前記電流検出回路と第１及び第２誤差増幅器とを１チップ上に搭載してなる。
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、二次電池の電圧を検出するための電圧検出用端子が接触不良となると、充電回路において、その接触不良に伴う電圧異常が検出されて充電が停止される。これにより、二次電池が過充電状態となることが回避される。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、充電用端子の接触不良に伴う電圧異常が検出され充電が停止される。充電用端子の接触不良時に充電回路による充電が継続されると、充電用端子の電圧が必要以上に上昇するといった問題が生じる場合があるが、充電用端子の接触不良時に充電が停止されることにより、その問題が回避される。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、電圧検出用端子の電圧が第１誤差増幅器に入力され、電圧検出用端子の接触不良に伴いその端子の電圧が異常となると、第１誤差増幅器により充電を停止させるための第１充電制御信号が出力される。これにより、電圧検出用端子が接触不良であるときに充電を停止することが可能となる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、充電停止回路には第１充電制御信号と第２充電制御信号とが入力され、充電用端子の接触不良に伴い各充電制御信号が該充電用端子の電圧異常を示す場合には、充電停止回路により充電を停止させるための第３充電制御信号が出力される。これにより、充電用端子が接触不良であるときに充電を停止することが可能となる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、半導体集積回路装置には、電流検出回路と第１誤差増幅器と第２誤差増幅器とが搭載される。この半導体集積回路装置を用いることにより、充電回路の電圧検出用端子が接触不良であるときに充電が停止され、二次電池が過充電状態となることが回避される。また、携帯型機器の小型化を図ることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態の携帯型機器（具体的には、ノート型パソコン）の概略構成を示すブロック回路図である。
【００２２】
携帯型機器１１には電池パック１２が接続されている。また、携帯型機器１１は、外部電源としてのＡＣアダプタ１３と接続可能である。携帯型機器１１は、電池パック１２内の二次電池１４を充電するための充電回路１５と、二次電池１４から供給される電池電圧により動作する内部回路１６とを備える。内部回路１６は、携帯型機器１１を統括的に制御するマイクロコンピュータやその周辺回路を含む。電池パック１２は、携帯型機器１１に対して着脱可能に構成されており、携帯型機器１１への装着時において充電回路１５により二次電池１４の充電が行われる。
【００２３】
電池パック１２の二次電池１４は、例えばリチウムイオン電池であり、複数（図では例えば３つ）の電池セル１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより構成されている。電池パック１２は、その二次電池１４に加えて、放電制御スイッチ１７、充電制御スイッチ１８、保護回路１９を備える。
【００２４】
電池パック１２において、電池セル１４ａ，１４ｂ，１４ｃは直列に接続されて組電池（バッテリ）を構成している。電池セル１４ａのプラス側端子は、放電制御スイッチ１７、充電制御スイッチ１８を介して、電池パック１２のプラス側端子ｔ１に接続され、電池セル１４ｃのマイナス側端子は、電池パック１２のマイナス側端子ｔ２に接続されている。また、電池セル１４ａのプラス側端子は、抵抗Ｒ０を介して電圧検出用端子ｔ３に接続されており、電池セル１４ａ〜１４ｃの電圧（二次電池１４の電池電圧）が電圧検出用端子ｔ３から出力される。
【００２５】
電池パック１２の各端子ｔ１〜ｔ３は、携帯型機器１１の充電回路１５に設けられた各端子ｔ１１〜ｔ１３に接続されている。つまり、電池パック１２のプラス側端子ｔ１は充電回路１５のプラス側端子ｔ１１に接続され、電池パック１２のマイナス側端子ｔ２は充電回路１５のマイナス側端子ｔ１２に接続されている。また、電池パック１２の電圧検出用端子ｔ３は、充電回路１５の電圧検出用端子ｔ１３に接続されている。
【００２６】
放電制御スイッチ１７及び充電制御スイッチ１８は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）により構成されている。放電制御スイッチ１７のソースは電池セル１４ａのプラス側端子に接続され、両スイッチ１７，１８のドレインは互いに接続されている。そして、充電制御スイッチ１８のソースは電池パック１２のプラス側端子ｔ１に接続されている。両スイッチ１７，１８のトランジスタはバックゲートが充電電流、放電電流に対して順方向のダイオードを構成するように接続されている。放電制御スイッチ１７及び充電制御スイッチ１８は、そのゲートが保護回路１９に接続されており、同保護回路１９からの出力信号によりオン・オフ制御される。
【００２７】
放電時には、放電制御スイッチ１７及び充電制御スイッチ１８がオンされ、二次電池１４から各スイッチ１７，１８を介して携帯型機器本体に放電電流が出力される。また、充電時には、充電制御スイッチ１８及び放電制御スイッチ１７がオンされ、充電回路１５から各スイッチ１８，１７を介して二次電池１４に充電電流が供給される。
【００２８】
保護回路１９は、過充電防止回路及び過放電防止回路（いずれも図示略）を含む。保護回路１９は、各電池セル１４ａ〜１４ｃの端子間電圧（セル電圧）を検出し、それらのうちのいずれか１つのセル電圧が指定電圧以下になると、即ち過放電状態になると、放電制御スイッチ１７をオフして放電を禁止する。逆に、保護回路１９は、各電池セル１４ａ〜１４ｃのうちのいずれか１つのセル電圧が指定電圧以上になると、即ち過充電状態になると、充電制御スイッチ１８をオフして充電を禁止する。
【００２９】
携帯型機器１１に内蔵される充電回路１５は、スイッチングレギュレータ方式のＤＣ−ＤＣコンバータであり、ＡＣアダプタ１３から供給される入力電圧Ｖｉｎを変換し、二次電池１４を充電するための定電圧・定電流を電池パック１２に出力する。充電回路１５は、充電電流Ｉｃを測定するためのセンス抵抗Ｒｓ、チョークコイルＬ１、フライホイールダイオードＤ１、平滑用コンデンサＣ１、メインスイッチ（具体的には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）２１、充電用ＩＣ２２を備える。本実施形態の充電回路１５は、電池パック１２における二次電池１４のプラス側端子の電圧を直接検出して該二次電池１４の充電を行うリモートセンス式の回路である。
【００３０】
充電用ＩＣ２２は、電圧測定用の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２、スイッチ（具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）２３、電圧増幅器２４、第１及び第２誤差増幅器２５，２６、電圧比較器２７、三角波発振器２８、ＰＷＭ比較器２９、バッファ３０を含み、それらを１チップ上に搭載してなる。
【００３１】
電圧増幅器２４の反転入力端子はセンス抵抗Ｒｓの低電位側端子に接続され、非反転入力端子は該抵抗Ｒｓの高電位側端子に接続される。この電圧増幅器２４は、センス抵抗Ｒｓを流れる充電電流（出力電流）Ｉｃによる電圧降下を検出し、その検出値を増幅することにより、充電電流Ｉｃに応じた電流検出信号Ａ０を第１誤差増幅器２５に出力する。具体的に、電圧増幅器２４は、充電電流Ｉｃが増加すると電流検出信号Ａ０のレベルを高くし、逆に充電電流Ｉｃが減少すると電流検出信号Ａ０のレベルを低くする。
【００３２】
第１誤差増幅器２５は、反転入力端子と第１及び第２非反転入力端子とを有し、第１及び第２非反転入力端子の入力電圧のうちの低い方の電圧と反転入力端子の入力電圧との差を増幅して出力する。第１誤差増幅器２５において、反転入力端子には電圧増幅器２４からの電流検出信号Ａ０が入力され、第１非反転入力端子には電圧検出用端子ｔ１３を介して電池電圧が入力され、第２非反転入力端子には第１基準電圧ｅ１が入力される。
【００３３】
ここで、第１基準電圧ｅ１は、充電電流Ｉｃを設定するための基準値である。リチウム電池の各電池セル１４ａ〜１４ｃは、所定電圧以下（具体的には、２．０Ｖ以下）となるまで放電させると損壊するおそれがあるので、所定電圧以下となる前に保護回路１９によって放電が禁止される。そのため、３つの電池セル１４ａ〜１４ｃからなる二次電池１４では、その電池電圧が６Ｖ以下に低下することはない。従って、電池パック１２の電圧検出用端子ｔ３と充電回路１５の電圧検出用端子ｔ１３とが正常に接続されているとき、第１誤差増幅器２５は、第１基準電圧ｅ１と電流検出信号Ａ０との電圧差を増幅して、第１充電制御信号Ａ１を出力する。
【００３４】
充電回路１５の電圧検出用端子ｔ１３は、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２及びスイッチ２３を介してグランドに接続されている。充電時においてスイッチ２３がオンされ、充電停止時にはスイッチ２３がオフされる。充電停止時にスイッチ２３がオフされることにより、二次電池１４の電力消費が防止される。
【００３５】
充電時において電圧検出用端子ｔ１３が接触不良となる場合、電圧検出用端子ｔ１３の電位はグランドレベル（０Ｖ）に低下し、その電位が第１誤差増幅器２５の第１非反転入力端子に入力される。この場合、第１誤差増幅器２５は、グランドレベルに低下した電圧検出用端子ｔ１３の電位と電流検出信号Ａ０との差を増幅して第１充電制御信号Ａ１を出力する。
【００３６】
また、各分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続部（分圧点）は第２誤差増幅器２６の反転入力端子に接続されており、電圧検出用端子ｔ１３から入力される電池電圧に応じた分圧電圧が第２誤差増幅器２６の反転入力端子に入力される。同誤差増幅器２６の非反転入力端子には第２基準電圧ｅ２が入力される。第２誤差増幅器２６は、分圧電圧と第２基準電圧ｅ２との差を増幅しその電圧差に応じた第２充電制御信号Ａ２をＰＷＭ比較器２９に出力する。
【００３７】
電圧比較器２７は、第１及び第２非反転入力端子と反転入力端子とを有し、第１及び第２非反転入力端子の入力電圧のうちの低い方の電圧と反転入力端子の入力電圧とを比較し、その比較結果に基づいて第３充電制御信号Ａ３を出力する。電圧比較器２７において、第１非反転入力端子には第２誤差増幅器２６の第２充電制御信号Ａ２が入力され、第２非反転入力端子には第１誤差増幅器２５の第１充電制御信号Ａ１が入力され、反転入力端子には第３基準電圧ｅ３が入力される。各充電制御信号Ａ１，Ａ２の電圧値がともに第３基準電圧ｅ３よりも高い場合、電圧比較器２７はＬレベルの第３充電制御信号Ａ３を出力し、各充電制御信号Ａ１，Ａ２のいずれか一方の電圧値が第３基準電圧ｅ３よりも低い場合、電圧比較器２７はＨレベルの第３充電制御信号Ａ３を出力する。
【００３８】
三角波発振器２８は、所定周期を持つ三角波信号を生成してＰＷＭ比較器２９に出力する。前記第３基準電圧ｅ３は、この三角波信号の最大電圧と同じ電圧値である。
【００３９】
ＰＷＭ比較器２９は、第１〜第３非反転入力端子と反転入力端子とを有する電圧比較器であって、第１〜第３非反転入力端子の入力電圧のうちで最も低い電圧と反転入力端子の入力電圧とを比較し、その比較結果に基づく所定デューティ比のＰＷＭ出力信号Ｐ１を出力する。ＰＷＭ比較器２９の第１非反転入力端子には第１誤差増幅器２５の第１充電制御信号Ａ１が入力され、第２非反転入力端子には第２誤差増幅器２６の第２充電制御信号Ａ２が入力される。さらに、第３非反転入力端子には電圧比較器２７の第３充電制御信号Ａ３が入力され、反転入力端子には三角波発振器２８の三角波信号が入力される。
【００４０】
充電回路１５は、二次電池１４の電池電圧が所定電圧より低いと定電流出力モードで動作し、二次電池１４の電池電圧が所定電圧に達すると定電圧出力モードで動作する。充電回路１５が定電流出力モードで動作する時（電流制御時）、ＰＷＭ比較器２９は、定電流制御回路である第１誤差増幅器２５の第１充電制御信号Ａ１と三角波発振器２８の三角波信号とを比較し、その比較結果に基づいてＰＷＭ出力信号Ｐ１を出力する。一方、充電回路１５が定電圧出力モードで動作する時（電圧制御時）、ＰＷＭ比較器２９は、定電圧制御回路である第２誤差増幅器２６の第２充電制御信号Ａ２と三角波発振器２８の三角波信号とを比較し、その比較結果に基づいてＰＷＭ出力信号Ｐ１を出力する。ＰＷＭ比較器２９のＰＷＭ出力信号Ｐ１は、バッファ（具体的にはインバータ回路）３０を介してメインスイッチ２１のゲートに反転入力される。
【００４１】
メインスイッチ２１は、ＰＷＭ比較器２９のＰＷＭ出力信号Ｐ１により、充電回路１５の出力を定常状態に保つように所定周波数でオン・オフ制御される。メインスイッチ２１のオン時では、入力電圧Ｖｉｎはメインスイッチ２１を介してＬＣ回路（チョークコイルＬ１と平滑用コンデンサＣ１とからなる回路）に供給される。メインスイッチ２１がオフされると、フライホイールダイオードＤ１を介して電流経路が形成され、メインスイッチ２１のオン時にコイルＬ１に蓄えられたエネルギーが電池パック１２へ供給される。なおここで、電池パック１２への充電電圧は、平滑用コンデンサＣ１によって平滑されて出力される。
【００４２】
従って、充電回路１５から電池パック１２に供給される充電電圧及び充電電流は、ＰＷＭ比較器２９のＰＷＭ出力信号Ｐ１のデューティ比（メインスイッチ２１のオン時間とオフ時間との比）に応じて制御される。
【００４３】
次に、本実施形態の充電回路１５による充電動作を説明する。
図２は、電流制御時での動作波形図であり、図３は、電圧制御時の動作波形図である。
【００４４】
図２に示す電流制御時においては、電池電圧が低く抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧と第２基準電圧ｅ２との差が大きいため、第２誤差増幅器２６から出力される第２充電制御信号Ａ２は、三角波信号の最大電圧以上となっている。一方、第１誤差増幅器２５から出力される第１充電制御信号Ａ１は、三角波信号の最大電圧（第３基準電圧ｅ３）よりも低い。そのため、電圧比較器２７はＨレベルの第３充電制御信号Ａ３を出力している。なお、第３充電制御信号Ａ３は、第２充電制御信号Ａ２と同様に、三角波信号の最大電圧以上となっている。
【００４５】
この電流制御時において、センス抵抗Ｒｓを流れる充電電流Ｉｃが小さくなると、センス抵抗Ｒｓにより発生する電圧降下が小さくなり、電圧増幅器２４から出力される電流検出信号Ａ０の電圧が低くなる。電流検出信号Ａ０の電圧が低くなると、その電流検出信号Ａ０と第１基準電圧ｅ１との電圧差が大きくなるので、第１誤差増幅器２５の出力電圧（第１充電制御信号Ａ１の電圧）が上昇する。逆に、センス抵抗Ｒｓを流れる充電電流Ｉｃが大きくなると、センス抵抗Ｒｓにより発生する電圧降下が大きくなり、電圧増幅器２４の出力電圧（電流検出信号Ａ０の電圧）が高くなる。電流検出信号Ａ０の電圧が高くなると、その電流検出信号Ａ０と第１基準電圧ｅ１との電圧差が小さくなるので、第１誤差増幅器２５の出力電圧（第１充電制御信号Ａ１の電圧）が低下する。
【００４６】
ＰＷＭ比較器２９は、第１充電制御信号Ａ１と三角波発振器２８の三角波信号とを比較し、第１充電制御信号Ａ１よりも三角波信号が低くなる場合に出力をＨレベルとし、第１充電制御信号Ａ１よりも三角波信号が高くなる場合に出力をＬレベルとする。従って、第１充電制御信号Ａ１の電圧が上昇するとＰＷＭ比較器２９の出力パルス幅（ＰＷＭ出力信号Ｐ１がＨレベルとなるパルス幅）が長くなり、第１充電制御信号Ａ１の電圧が低下すると出力パルス幅が短くなる。
【００４７】
ＰＷＭ比較器２９のＰＷＭ出力信号Ｐ１は、バッファ３０を介してメインスイッチ２１のゲートに反転入力されるため、ＰＷＭ比較器２９の出力パルス幅が長くなると、メインスイッチ２１のオン時間が長くなるため充電電流Ｉｃは大きくなる。逆に、ＰＷＭ比較器２９の出力パルス幅が短くなると、メインスイッチ２１のオン時間が短くなるため充電電流Ｉｃは小さくなる。
【００４８】
充電回路１５では、第１誤差増幅器２５の第２非反転入力端子に入力される第１基準電圧ｅ１によって所定の充電電流Ｉｃが設定される。この第１基準電圧ｅ１による設定値に対して充電電流Ｉｃが小さくなると、第１誤差増幅器２５の第１充電制御信号Ａ１の電圧が高くなり、ＰＷＭ比較器２９の出力パルス幅が長くなる。これにより、充電電流Ｉｃが増大される。また、充電電流Ｉｃが増大され設定値に近づくと、第１誤差増幅器２５の第１充電制御信号Ａ１の電圧が低くなり、ＰＷＭ比較器２９の出力パルス幅が短くなることで、充電電流Ｉｃが設定値となるよう制御される。
【００４９】
このように、ＰＷＭ比較器２９のＰＷＭ出力信号Ｐ１によってメインスイッチ２１が制御され、充電電流Ｉｃが第１基準電圧ｅ１による設定値となるよう定電流で充電が行われる。
【００５０】
次に、電圧制御時での動作を説明する。
図３に示す電圧制御時においては、センス抵抗Ｒｓを流れる充電電流Ｉｃが小さく、センス抵抗Ｒｓによる電圧降下が小さくなるため、第１誤差増幅器２５から出力される第１充電制御信号Ａ１は、三角波信号の最大電圧以上となっている。一方、第２誤差増幅器２６から出力される第２充電制御信号Ａ２は、三角波信号の最大電圧（第３基準電圧ｅ３）よりも低い。そのため、電圧比較器２７はＨレベルの第３充電制御信号Ａ３を出力している。
【００５１】
この電圧制御時において、充電電圧に応じて変化する電池電圧が低くなると、各分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧と第２基準電圧ｅ２との電圧差が大きくなるので、第２誤差増幅器２６の出力電圧（第２充電制御信号Ａ２の電圧）が上昇する。逆に、電池電圧が高くなると、各分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧と第２基準電圧ｅ２との電圧差が小さくなるので、第２誤差増幅器２６の出力電圧（第２充電制御信号Ａ２の電圧）が低下する。
【００５２】
ＰＷＭ比較器２９は、第２充電制御信号Ａ２と三角波発振器２８の三角波信号とを比較し、第２充電制御信号Ａ２よりも三角波信号が低くなる場合に出力をＨレベルとし、第２充電制御信号Ａ２よりも三角波信号が高くなる場合に出力をＬレベルとする。従って、第２充電制御信号Ａ２の電圧が上昇するとＰＷＭ比較器２９の出力パルス幅が長くなり、メインスイッチ２１のオン時間が長くなるため充電電圧が上昇する。一方、第２充電制御信号Ａ２の電圧が低下すると、出力パルス幅が短くなり、メインスイッチ２１のオン時間が短くなるため充電電圧が低下する。
【００５３】
充電回路１５では、第２誤差増幅器２６の非反転入力端子に入力される第２基準電圧ｅ２によって所定の充電電圧が設定される。この第２基準電圧ｅ２による設定値に対して充電電圧が低くなると、第２誤差増幅器２６の第２充電制御信号Ａ２の電圧が高くなり、ＰＷＭ比較器２９の出力パルス幅が長くなる。これにより充電電圧が増大される。また、充電電圧が増大され設定値に近づくと、第２誤差増幅器２６の第２充電制御信号Ａ２の電圧が低くなり、ＰＷＭ比較器２９の出力パルス幅が短くなることで、充電電圧が設定値となるよう制御される。
【００５４】
このように、ＰＷＭ比較器２９のＰＷＭ出力信号Ｐ１によってメインスイッチ２１が制御され、充電電圧が第２基準電圧ｅ２による設定値となるよう定電圧で充電が行われる。
【００５５】
本実施形態において、電池パック１２は携帯型機器１１に対して着脱可能に構成されており、同電池パック１２が携帯型機器１１の充電回路１５に正しく接続された場合、上記のような電流制御または電圧制御にて二次電池１４が充電される。
【００５６】
これに対し、電池パック１２と充電回路１５とにおける各端子ｔ１〜ｔ３，ｔ１１〜ｔ１３が接触不良となった場合の動作を説明する。
具体的には、電圧検出用端子ｔ３，ｔ１３が接触不良である場合、電圧検出用端子ｔ１３の電位はグランドレベル（０Ｖ）に低下し、その電位が第１誤差増幅器２５の第１非反転入力端子に入力される。そして、第１誤差増幅器２５において、グランドレベルに低下した電圧検出用端子ｔ１３の電位と電流検出信号Ａ０とが比較され、その差に応じた第１充電制御信号Ａ１が出力される。ここで、第１誤差増幅器２５における非反転入力端子は、充電電流Ｉｃを設定するための端子であり、その端子に０Ｖが入力されると、充電電流Ｉｃが０Ａに設定されることになる。すなわち、電圧検出用端子ｔ１３の電位がグランドレベル（０Ｖ）に低下した場合、第１誤差増幅器２５はＬレベルの第１充電制御信号Ａ１を出力し、ＰＷＭ比較器２９は、そのＬレベルの第１充電制御信号Ａ１と三角波信号とを比較することでパルス幅が最低幅となるＰＷＭ出力信号Ｐ１を出力する。これにより、充電回路１５において充電電流Ｉｃが０Ａとなるよう制御される。つまり、電圧検出用端子ｔ３，ｔ１３の接触不良時には、充電回路１５による充電動作が停止される。
【００５７】
また、プラス側端子ｔ１，ｔ１１が接触不良となった場合、センス抵抗Ｒｓに流れる充電電流は０Ａであり、電圧増幅器２４の電流検出信号Ａ０と第１基準電圧ｅ１との差が大きくなる。そのため、第１誤差増幅器２５は、三角波信号の最大電圧よりも高いレベルの第１充電制御信号Ａ１を出力する。またこのとき、充電が行われず電池電圧が低いまま維持されるので、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧と第２基準電圧ｅ２との差が大きくなる。よって、第２誤差増幅器２６も、三角波信号の最大電圧よりも高いレベルの第２充電制御信号Ａ２を出力する。
【００５８】
この場合、第１及び第２誤差増幅器２５，２６の各充電制御信号Ａ１，Ａ２がともに第３基準電圧ｅ３（三角波信号の最大電圧）よりも高くなるため、電圧比較器２７はＬレベルの第３充電制御信号Ａ３を出力する。ＰＷＭ比較器２９は、そのＬレベルの第３充電制御信号Ａ３と三角波信号とを比較することでパルス幅が最低幅となるＰＷＭ出力信号Ｐ１を出力する。これにより、充電回路１５による充電動作が停止される。
【００５９】
さらに、マイナス側端子ｔ２，ｔ１２が接触不良となった場合、第２誤差増幅器２６の反転入力端子には、充電回路１５の出力電圧（充電電圧）に応じた電圧値が入力される。またこのとき、センス抵抗Ｒｓに流れる充電電流Ｉｃは０Ａであるため、第１誤差増幅器２５は、三角波信号の最大電圧よりも高いレベルの第１充電制御信号Ａ１を出力する。一方、第２誤差増幅器２６は、充電電圧が第２基準電圧ｅ２による設定値となるよう第２充電制御信号Ａ２を出力する。そして、ＰＷＭ比較器２９は、第２充電制御信号Ａ２と三角波信号とに基づいてＰＷＭ出力信号Ｐ１を出力してメインスイッチ２１を制御する。従って、マイナス側端子ｔ２，ｔ１２が接触不良である場合、充電回路１５は無負荷状態で定電圧出力となり、その状態で平衡が保たれる。
【００６０】
以上記述したように、上記実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）電圧検出用端子ｔ３，ｔ１３の接触不良に伴い電圧検出用端子ｔ１３の電圧が異常（０Ｖ）になると、第１誤差増幅器２５によりＬレベルの第１充電制御信号Ａ１が出力される。これにより、ＰＷＭ比較器２９のＰＷＭ出力信号Ｐ１のパルス幅が最低幅となり、充電電流Ｉｃが０Ａとなるよう制御される。つまり、充電回路１５による充電動作が停止されるため、電圧検出用端子ｔ３，ｔ１３の接触不良に伴う二次電池１４の過充電を防止することができる。
【００６１】
（２）本実施形態において、各端子ｔ１〜ｔ３，ｔ１１〜ｔ１３が正常に接続されている場合、図２の電流制御または図３の電圧制御にて充電が行われる。この場合、第１誤差増幅器２５の第１充電制御信号Ａ１と第２誤差増幅器２６の第２充電制御信号Ａ２とのいずれか一方が三角波信号の最大電圧よりも低い電圧となる。これに対し、プラス側端子ｔ１，ｔ１１が接触不良となる場合、各充電制御信号Ａ１，Ａ２の両方が三角波信号の最大電圧よりも高くなる。この異常時には、充電停止回路としての電圧比較器２７からＰＷＭ比較器２９にＬレベルの第３充電制御信号Ａ３が出力されることで充電回路１５による充電動作が停止される。ここで、プラス側端子ｔ１，ｔ１１の接触不良時に充電動作が継続される場合には、充電回路１５におけるプラス側端子ｔ１１の出力電圧が必要以上に上昇するといった問題が生じるが、プラス側端子ｔ１，ｔ１１の接触不良時に充電を停止することにより、その問題を回避することができる。
【００６２】
（３）本実施形態では、充電回路１５を構成する各増幅器２４〜２７、三角波発振器２８、ＰＷＭ比較器２９等を１チップ上に搭載した充電用ＩＣ２２を用いたので、携帯型機器１１の小型化を図ることができる。
【００６３】
上記実施の形態は、次に示すように変更することもできる。
・充電用ＩＣ２２において電圧比較器２７を省略して具体化してもよい。この場合にも、電圧検出用端子ｔ３，ｔ１３の接触不良時に充電を停止することができるので、二次電池１４が過充電状態になることを回避することができる。
【００６４】
・上記実施形態では、第１誤差増幅器２５により電圧検出用端子ｔ３，ｔ１３の接触不良に伴う電圧異常を検出して充電を停止する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、電圧検出用端子ｔ３，ｔ１３の電圧異常を検出するための検出回路を第１誤差増幅器２５とは別に設けてもよい。この場合、その検出回路にて電圧異常を検出したときに、ＰＷＭ比較器２９のパルス出力を停止させる（ＰＷＭ出力信号Ｐ１のパルス幅を最低幅とする）ことで、二次電池１４の充電を停止させるよう充電回路１５を構成する。このようにしても、二次電池１４の過充電を防止することができる。
【００６５】
・上記実施形態では、二次電池１４を３つの電池セル１４ａ〜１４ｃにより構成したが、二次電池１４に内蔵されるセル数はそれのみに限定されない。また、各電池セル１４ａ〜１４ｃを直列接続したが、並列接続或いは直列接続及び並列接続を含む接続構成としてもよい。
【００６６】
・携帯型機器１１としては、ノート型パソコン以外に携帯電話端末やＰＤＡなどに具体化してもよい。
以上の様々な実施の形態をまとめると、以下のようになる。
（付記１）充電回路を内蔵した携帯型機器であって、該携帯型機器は、二次電池を有する電池パックを接続し、前記充電回路により電池パック内の二次電池に対して充電を行うものであり、
前記充電回路には、前記二次電池へ充電電流を供給するための充電用端子とは別に、前記電池パック内の二次電池の電圧を検出するための電圧検出用端子が設けられ、該充電回路は、前記電圧検出用端子の接触不良に伴う電圧異常を検出して充電を停止させるよう動作することを特徴とする携帯型機器。
（付記２）前記充電回路は、前記充電用端子の電圧異常を検出して充電を停止させるよう動作することを特徴とする付記１に記載の携帯型機器。
（付記３）前記充電回路は、
電流検出用抵抗を流れる充電電流に応じた電流検出信号を出力する電流検出回路と、
前記電流検出信号を第１基準値と比較し、その差を増幅して第１充電制御信号を出力する第１誤差増幅器と、
前記電圧検出用端子から入力される電池電圧に応じた電圧値を第２基準値と比較し、その差を増幅して第２充電制御信号を出力する第２誤差増幅器と
を備え、前記第１または第２充電制御信号に基づいて定電流または定電圧で充電を行うものであり、
更に、前記第１誤差増幅器は、前記電圧検出用端子の電圧が入力されるとともに、前記電圧検出用端子の電圧異常時に、充電を停止させるための第１充電制御信号を出力することを特徴とする付記１に記載の携帯型機器。
（付記４）前記充電回路は、
前記第１充電制御信号と第２充電制御信号とが入力され、前記各充電制御信号が前記充電用端子の電圧異常を示す場合に、充電を停止させるための第３充電制御信号を出力する充電停止回路を備えたことを特徴とする付記３に記載の携帯型機器。
（付記５）前記充電回路は、前記電池パックにおける二次電池のプラス側端子の電圧を直接検出して該二次電池の充電を行うリモートセンス方式の回路であることを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の携帯型機器。
（付記６）二次電池を有する電池パックを接続し、該電池パック内の二次電池に対して充電を行う携帯型機器における充電回路を構成するために用いられる半導体集積回路装置であって、
前記充電回路には、前記二次電池へ充電電流を供給するための充電用端子とは別に、前記電池パック内の二次電池の電圧を検出するための電圧検出用端子が設けられ、
前記充電回路は、
電流検出用抵抗を流れる充電電流に応じた電流検出信号を出力する電流検出回路と、
前記電流検出信号を第１基準値と比較し、その差を増幅して第１充電制御信号を出力する第１誤差増幅器と、
前記電圧検出用端子から入力される電池電圧に応じた電圧値を第２基準値と比較し、その差を増幅して第２充電制御信号を出力する第２誤差増幅器と
を備え、前記第１または第２充電制御信号に基づいて定電流または定電圧で充電を行うものであり、
更に、前記第１誤差増幅器は、前記電圧検出用端子の電圧が入力されるとともに、前記電圧検出用端子の電圧異常時に、充電を停止させるための第１充電制御信号を出力するものであり、
前記電流検出回路と第１誤差増幅器と第２誤差増幅器とを１チップ上に搭載したことを特徴とする半導体集積回路装置。
（付記７）前記第１充電制御信号と第２充電制御信号とが入力され、前記各充電制御信号が前記充電用端子の電圧異常を示す場合に、充電を停止させるための第３充電制御信号を出力する充電停止回路をさらに備えたことを特徴とする付記６に記載の半導体集積回路装置。
（付記８）前記第１〜第３充電制御信号と三角波信号とが入力され、前記各充電制御信号のうちのいずれかの充電制御信号と前記三角波信号との比較結果に基づいて所定デューティ比のＰＷＭ出力信号を出力するＰＷＭ比較器をさらに備えたことを特徴とする付記７に記載の半導体集積回路装置。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、電圧検出用端子の接触不良に伴う二次電池の過充電を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の携帯型機器を示す概略ブロック回路図。
【図２】電流制御時の動作波形図。
【図３】電圧制御時の動作波形図。
【図４】従来の充電システムを示す回路図。
【符号の説明】
１１　携帯型機器
１２　電池パック
１４　二次電池
１５　充電回路
１９　保護回路
２２　半導体集積回路装置としての充電用ＩＣ
２４　電流検出回路としての電圧増幅器
２５　第１誤差増幅器
２６　第２誤差増幅器
２７　充電停止回路としての電圧比較器
Ａ０　電流検出信号
Ａ１　第１充電制御信号
Ａ２　第２充電制御信号
Ａ３　第３充電制御信号
ｅ１　第１基準値としての第１基準電圧
ｅ２　第２基準値としての第２基準電圧
Ｉｃ　充電電流
Ｒｓ　電流検出用抵抗としてのセンス抵抗
ｔ１１　充電用端子としてのプラス側端子
ｔ１２　充電用端子としてのマイナス側端子
ｔ１３　電圧検出用端子
【図１】
2004112897.tif 000003
【図２】
2004112897.tif 000004
【図３】
2004112897.tif 000005
【図４】
2004112897.tif 000006