(57)【要約】本発明の充電器回路は、電気機器に電圧を供給するために備えられた蓄電池ユニット（ＢＡＴ）を外部充電電圧によって充電するために用いられる。この充電器回路では、充電調整器が充電工程を制御し、モニターユニットが蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧を監視する。過電圧が発生した場合、充電調整器は、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧を制限する。
2004515197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器に電圧を供給する蓄電池ユニット（ＢＡＴ）を外部充電電圧によって充電するための充電器回路であって、
充電工程の電流分布および／または電圧分布を制御する充電調整器と、
蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧を示す信号を所定の最大値と比較し、該信号が最大値を超過している場合には、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加される電圧を充電調整器によって遮断または低減させるモニターユニットとを備えている充電器回路。
【請求項２】
上記充電調整器は、充電電流が流れる調整トランジスタ（Ｔ１）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の充電器回路。
【請求項３】
上記モニターユニットと充電調整器の一部とが、共通のシリコン基板（ＩＣ）に実装され、上記調整トランジスタ（Ｔ１）は、ディスクリート素子として構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の充電器回路。
【請求項４】
上記調整トランジスタは、電界効果トランジスタであり、該電界効果トランジスタのソース−ドレインパスを介して充電電流が流れていることを特徴とする、請求項２または３に記載の充電器回路。
【請求項５】
上記蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧は、上記調整トランジスタのゲート電位を介して調節することができることを特徴とする、請求項４に記載の充電器回路。
【請求項６】
上記調整トランジスタ（Ｔ１）は、バイポーラトランジスタであり、上記バイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタパスを介して、充電電流が流れていることを特徴とする、請求項２または３に記載の充電器回路。
【請求項７】
上記蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧は、調整トランジスタ（Ｔ１）のベース電流（ＩＢ）を介して調節することができることを特徴とする、請求項６に記載の充電器回路。
【請求項８】
上記蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧を示す信号が所定の最大値を超過する場合、上記調整トランジスタ（Ｔ１）のベース電流（ＩＢ）は、遮断または低減されることを特徴とする、請求項７に記載の充電器回路。
【請求項９】
上記充電調整器は、直列トランジスタ（Ｔ２・Ｔ２ｂ）を備えており、該直列トランジスタ（Ｔ２・Ｔ２ｂ）のコレクタ−エミッタパスを介して、上記調整トランジスタ（Ｔ１）のベース電流（ＩＢ）が流れていることを特徴とする、請求項７または８に記載の充電器回路。
【請求項１０】
上記充電器回路が、充電工程の開始および終了を制御するタイマーを備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１１】
上記充電器回路は、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）の充電状態および／または充電容量に応じて充電工程を制御していることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１２】
上記外部充電電圧は、パルスモードによって、上記蓄電池ユニットに接続されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１３】
上記モニターユニットは、上記蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加される電圧を示す信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器を有していることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１４】
上記充電器回路は、電気機器に電圧を供給することができる、充電電圧の識別用の信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１５】
上記充電器回路は、直列トランジスタ（Ｔ２）のベース端子に接続された充電電圧の識別用の信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１６】
上記充電電圧の識別用の信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）に発生する過電圧は、短絡調整器（ＳＨＵＮＴ）を用いて散逸されることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の充電器回路。
【請求項１７】
上記充電器回路は、外部充電電圧が印加されているかどうかを測定することができる充電電圧の識別用の信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１８】
上記充電電圧の識別用の信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）は、外部充電電圧が印加されているかどうかを測定している間に、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）から切り離されていることを特徴とする、請求項１４に記載の充電器回路。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の充電器回路を備えた電気機器。
【請求項２０】
電気機器に電圧を供給する蓄電池ユニット（ＢＡＴ）を、外部充電電圧によって充電する方法において、
ａ）充電調整器によって、充電工程の電流分布および／または電圧分布を制御する工程と、
ｂ）蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧を示す信号を示す信号を、所定の最大値と比較する工程と、
ｃ）上記信号が最大値を超過すると、充電調節器によって、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧を遮断するまたは低減する工程とを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２１】
上記充電工程の電流分布および／または電圧分布は、充電電流が流れる調整トランジスタ（Ｔ１）によって制御されることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
上記調整トランジスタは、バイポーラトランジスタであり、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加される電圧を、調整トランジスタ（Ｔ１）のベース電流（ＩＢ）の変化によって調節および制限することを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加される電圧が所定の最大電圧を超過する場合に、調整トランジスタ（Ｔ１）のベース電流（ＩＢ）を、低減または遮断することを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
上記電気機器に、充電電圧を識別するための信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）を介して電圧を供給することを特徴とする、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
上記外部充電電圧を、パルスモードでの充電工程の間、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に接続することを特徴とする、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
電気機器に設けられた蓄電池ユニット（ＢＡＴ）の充電を制御するとともに、所定の最大電圧を超過する場合には、過電圧遮断機として、充電電圧を遮断する、または、所定の最大電圧未満の値に制限する、充電スイッチの使用。
【発明の詳細な説明】
本発明は、電気機器に電圧を供給する蓄電池ユニットを充電するための充電器回路、および、外部充電電圧（ｅｘｔｅｒｎｅ Ｌａｄｅｓｐａｎｎｕｎｇ）による蓄電池ユニットの充電方法に関するものである。
【０００１】
現在の市場では、電気機器や電子機器のより一層の小型化を、これらの機器の製造元に要求している。電子部品（ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｓｃｈｅｒ Ｂａｕｇｒｕｐｐｅｎ）の小型化を進めることによって、携帯型の移動式機器を実現させることができる。このような電子部品の小型化は、特に、携帯電話、コードレス電話、ポケットベル、小型電卓、等の機器に関連する電気通信の分野で著しい。これらの機器は、コンセント（Ｎｅｔｚｖｅｒｓｏｒｇｕｎｇ）から切り離されているので、蓄電池を用いる必要がある。また、機器内の蓄電池の充電を可能とする必要がある。例えば、コードレス電話の携帯可能な受話器に内蔵された蓄電池を、基地局を介して充電する必要がある。蓄電池を充電する際に、機器から充電池を取り出すことなく、充電を可能とすることが求められる。
【０００２】
つまり、蓄電池だけでなく、該蓄電池によって駆動される機器も、充電工程の間、充電器回路を介して、通常、電源コンセント（Ｎｅｔｚｓｐａｎｎｕｎｇ）から獲得される充電電圧に接触した状態となることが要求されている。このような場合、不適切な（高すぎる）充電電圧が、機器に印加される危険がある。また、電源コンセントの電圧に、著しく短いターム（ｋｕｒｚｆｒｉｓｔｉｇｅ）の変動が生じてしまうこともある。そのため、高すぎる電圧によって電気機器が破壊されないように、過電圧保護回路を用いて、該電気機器を保護する必要がある。
【０００３】
ディスクリート素子は、通常、上記の目的のために用いられ、例えば、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）がよく用いられる。このダイオードは、逆電流が急激に増加する際に、正確に定められた絶縁破壊電圧によって特徴付けられる。印加された電圧が絶縁破壊電圧を超過すると、結果として、定電圧ダイオードのインピーダンスは低くなる。したがって、定電圧ダイオードに印加された電圧は、常に、絶縁破壊電圧に制限される。
【０００４】
本発明の目的は、蓄電池用の充電器回路、および、蓄電池ユニットの充電方法を提供することにあり、また、ディスクリート素子（ｄｉｓｋｒｅｔｅｎ Ｂａｕｅｌｅｍｅｎｔｅｎ）に起因する複雑さを低減することにある。
【０００５】
本発明の目的は、請求項１、２０および２６の特徴によって達成される。
【０００６】
本発明は、電気機器に電圧を供給する蓄電池ユニットを、外部充電電圧によって充電するための充電器回路に関するものである。この充電器回路は、充電工程の電流分布（Ｓｔｒｏｍｓｖｅｒｌａｕｆ）および／または電圧分布（Ｓｐａｎｎｕｎｇｓｖｅｒｌａｕｆ）を制御する充電調整器を備えている。さらに、この充電器回路は、モニターユニットを備え、該モニターユニットは、蓄電池ユニットに印加された電圧を示す信号を、所定の最大値と比較し、かつ、信号がこの最大値を超過している場合は、蓄電池ユニットに印加される電圧を充電調整器によって遮断または低減させる。
【０００７】
蓄電池ユニットによって電力が供給される電気機器は、従来より、充電工程を制御するための充電調整器と、蓄電池ユニットおよび電気機器を過電圧から保護するための付加的な素子とを備えている。本発明の充電調整器には、２つの機能がある。すなわち、モニターユニットが充電調整器に電圧超過が生じていることを示すと、充電調整器は、蓄電池ユニットの充電工程を制御すると同時に、過電圧からの保護のために用いられる。これによって、過電圧からの保護のために用いられてきた定電圧ダイオード等の付加的なディスクリート素子を省略することができる。したがって、本発明の充電器回路は、ディスクリート素子を省略することによって、製造コストを低減し、電気機器を小型化することが可能になる。また、蓄電池ユニットを、充電工程の間、電気機器内に残しておくことができる。
【０００８】
所定の最大電圧を超過すると、蓄電池ユニットに印加された電圧は、遮断または低減され得る。最も簡単な解決法は、所定の最大値を超過した場合に、蓄電池ユニットに印加された電圧を完全に遮断することである。この実施形態は、簡単な比較回路を用いて実施することができる。
【０００９】
また、電圧を制限するだけで、完全には遮断しないという解決策には、電圧が超過しているにもかかわらず、電気機器に電圧を供給することができるという利点がある。この利点は、例えば、揮発性電子メモリーを備えた機器等の多くの機器において重要である。この理由は、揮発性電子メモリーに格納されたデータは、供給電圧が完全に遮断されると失われてしまうためである。
【００１０】
本発明の充電器回路の好ましい実施形態では、充電調整器は、充電電流が流れる調整トランジスタを有している。上記実施形態では、この調整トランジスタは、蓄電池ユニットの充電を制御するための中心的な素子であり、該調整トランジスタによって、所望する充電電流を設定することができる。
【００１１】
本発明の他の有利な実施形態では、モニターユニットと充電調整器の一部とが、共通のシリコン基板に実装され、調整トランジスタはディスクリート素子として構成されている。また、充電工程の経過を制御するための全ての調整電子装置と、過電圧を検出するための電圧モニターとは、集積回路内に収容されるが、調整トランジスタは、唯一の電力素子（Ｌｅｉｓｔｕｎｇｓｂａｕｔｅｉｌ）として構成されたディスクリート素子となっている。調整電子装置には、蓄電池ユニットに印加された電圧を示す信号が供給される。調整トランジスタの制御端子（ＦＥＴを使用する場合はゲート端子、バイポーラトランジスタを使用する場合はベース端子）は集積回路に接続されているので、集積調整電子装置によって充電電流を調べるために、調整トランジスタを用いることができる。過電圧からの保護のために統合された充電調整器を設けるためには、２つの信号線を介して集積調整電子装置に接続される調整トランジスタが１つあれば十分である。
【００１２】
また、調整トランジスタは、電界効果トランジスタであり、該電界効果トランジスタのソース−ドレインパスを介して充電電流が流れていることが有利である。この場合、充電電流、および／または、蓄電池ユニットに印加された電圧は、調整トランジスタのゲート電位を介して調節され得る。したがって、充電電流を変更するためには、ＦＥＴのゲート電極を交換すればよい。制御電流は永続的には流れないので、パワートランジスタとしてＦＥＴを用いれば、充電電流を、損失することなく高速で調整することができる。
【００１３】
上記構成に対する代替案として、調整トランジスタは、バイポーラトランジスタであり、該バイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタパスを介して充電電流が流れていてもよい。この場合、蓄電池ユニットに印加された電圧は、調整トランジスタのベース電流を介して調節され得る。ベース電流が多く流れると、調整トランジスタのコレクタとエミッタとの間の抵抗は小さくなるので、多くの充電電流を流すことができる。これに対して、ベース電流が少ないと、充電電流は少ししか流れなくなる。また、充電工程は、ＯＮ・ＯＦＦによって切り換えられるだけでなく、ベース電流を変えることによっても調整することもできる。この利点は、充電電流の大きさと、該充電電流の時間的分布とを、充電状態、容量、および、蓄電池ユニットのタイプに合わせることができるという点にある。
【００１４】
蓄電池ユニットに印加された電圧を示す信号が所定の最大値を超過する場合、調整トランジスタのベース電流を低減することが有利である。ベース電流を低減することによって、充電電流が低減されるだけでなく、調整トランジスタのコレクタとエミッタとの間で落ち込んでいた電圧が上昇する。この調整により、蓄電池ユニットとその下流に配置された部品とを、高すぎる電圧値から効果的に保護することができる。また、蓄電池ユニットに印加される電圧が下流に配置された部品の許容値にまで低減されるように、ベース電流を低減することによって、該部品への電圧供給はそのまま維持される。
【００１５】
しかしながら（ｊｅｄｏｃｈ）、一方では、電圧が超過した場合に、調整トランジスタへのベース電流を完全に遮断することもできる。これにより、外部から印加された充電電圧を、蓄電池ユニットおよびその下流に配置された機器から完全に遮断することができる。ここでは、上記調整トランジスタは、最大電圧が超過した場合に、最初に印加された充電電圧を機器から絶縁するスイッチとして用いられる。
【００１６】
上記にて述べた本発明の好ましい全ての実施形態では、調整トランジスタが常に主要部品となっている。このトランジスタは、充電調整器に求められる以下の２つの要求を１つの素子に統合している。すなわち、該２つの要求は、第１に、調整トランジスタによって充電工程を制御することができ、第２に、調整トランジスタによって蓄電池ユニットおよびその下流に配置された部品を過電圧から効果的に保護することができるという要求である。したがって、例えば、定電圧ダイオードといった他の素子を、過電圧からの保護のために使用しなくてもよい。トランジスタは、いかなる電力要求（Ｌｅｉｓｔｕｎｇｓａｎｆｏｒｄｅｒｕｎｇ）に対しても対応でき、強い調整応答（ｒｏｂｕｓｔｅｓ Ｒｅｇｅｌｖｅｒｈａｌｔｅｎ）を有する、比較的小さく、かつ低コストの電子素子である。したがって、本発明の充電器回路は、小型化され、低コストとなるように製造され得る。
【００１７】
本発明の他の好ましい実施形態では、充電調整器は直列トランジスタを備えており、この直列トランジスタのコレクタ−エミッタパスを介して、調整トランジスタのベース電流が流れる。これにより、調整トランジスタのベース電流、および、蓄電池ユニット用の充電電流も、直列トランジスタのベース電流を介して制御される。ＶＣＨＡＲＧＥ＋とＶＣＨＡＲＧＥ−との間に印加された充電電圧は、充電調整器が配置された集積回路の供給電圧とは通常異なっている。電圧レベルが異なっているにもかかわらず、直列トランジスタＴ２を用いれば、Ｔ１のベース電流を確実に０にまで低減するように調整することができる。この程度にまで（ｉｎｓｏｆｅｒｎ）、直列トランジスタＴ２は、２つの電圧レベルを切り離す（ｅｎｔｋｏｐｐｅｌｔ）。
【００１８】
本発明の有利な実施形態では、充電器回路は、充電工程の開始と終了とを制御するタイマーを有している。これにより、簡単な手法によって、充電時間を制限することによって、蓄電池が過充電されることから保護することができる。また、これにより、蓄電池の寿命を延ばすことができる。この場合、充電時間を使用する蓄電池のタイプに合わせればよい。
【００１９】
上記タイマーは、規則的な間隔で蓄電池ユニットの充電を行うように、設定されていてもよい。これにより、確実に、電気機器を常にスタンバイ状態とすることができる。電気機器に大きな負荷がかかる場合には、必要に応じて、連続する２つの充電工程の間の時間間隔を短縮する必要がある。
【００２０】
本発明の他の有利な実施形態では、充電器回路は、蓄電池ユニットの充電状態および／または充電容量に応じて充電工程を制御している。本発明の充電器回路をできるだけ多くの分野での使用を可能とするためには、蓄電池を適切な手法で充電することができるように、まず初めに、使用される蓄電池の充電状態および充電容量が検出される。一方で、充電状態および充電容量が検出されることによって、蓄電池の過充電を防止することができる。さらに、充電工程の経過は、蓄電池のタイプに合わせることができる。特にラップトップおよび携帯電話等の電子機器には、品質、容量、電気化学的構成、寿命、および、価格に関して異なる蓄電池ユニットに供給することができる。蓄電池のタイプを検出することによって、充電電流、充電時間、充電電流の分布および充電電圧の分布等を、使用するタイプに合わせることができる。
【００２１】
また、充電工程の前に、使用した蓄電池をできるだけ完全に放電するために、一連の充電工程および放電工程が実施される。これによって、蓄電池の寿命が延びる。
【００２２】
充電工程を高速で行うと、比較的多くの電荷量（Ｌａｄｕｎｇｓｍｅｎｇｅ）が短時間で転送されるので、多量の熱が発生してしまう。この発熱を回避するために、外部充電電圧を、パルスモードによって蓄電池ユニットに接続することが有利である。充電工程の開始時に、充電電流が多量に流れると、充電電流が入力される間の位相（Ｅｉｎｓｃｈａｌｔｐｈａｓｅｎ）は、充電電流が切られている間、および、冷却するために蓄電池を外部充電電圧から切り離されている間の位相（Ａｕｓｓｃｈａｌｔｐｈａｓｅｎ）よりも明らかに短くなる。充電工程が継続されることによって、充電電流は減少し、入力時および遮断時の位相を、互いに類似した状態にすることができる。
【００２３】
さらに、蓄電池ユニットおよび機器の過熱を防止するために、充電工程の間、蓄電池ユニットの温度を検出することができる。また、過熱が生じたとき、充電電流を低減する、あるいは、充電工程を中断することができる。
【００２４】
モニターユニットは、蓄電池ユニットに印加された電圧を示す信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器を有していることが有利である。過電圧を認識するために、デジタル化された信号は、所定の最大値とその都度比較される。
【００２５】
本発明の他の好ましい実施形態では、充電器回路は、電気機器に電圧を供給することができる、充電電圧の識別用の信号線を備えている。これにより、蓄電池ユニットが取り除かれたり、あるいは、放電しても、充電調整器および電気機器の電圧供給を維持することができる。
【００２６】
本発明の他の有利な実施形態では、充電電圧の識別用の信号線は、直列トランジスタのベース端子に接続されている。直列トランジスタのベースエミッタ電圧が規定値を超過し、ベース電流が直列トランジスタを介して流れる場合には、調整トランジスタを通って充電電流が流れることができる。したがって、十分に大きな外部充電電圧が印加された場合にのみ、充電電圧の識別用の信号線と、直列トランジスタのベースとの間が連結されることによって、充電電流を確実に流すことができる。外部充電電圧が印加されない場合、直列トランジスタは遮断される。したがって、外部への接続が可能な充電接触部（例えば、短絡または表面漏れ電流によって）を介して、蓄電池の放電が防止される。
【００２７】
充電電圧の識別用の信号線に発生する過電圧は、短絡調整器（Ｓｈｕｎｔ−Ｒｅｇｌｅｒｓ）を用いて散逸させる（ａｂｇｅｆｕｅｈｒｔ）ことが有利である。所定の電圧値を超過した場合、短絡調整器は、充電電圧の識別用の信号線上の電圧がこれ以上高くならないように、例えばグランドに対して、十分な量の電流を散逸することによって、充電電圧を認識するための信号線を過電圧から保護する。
【００２８】
本発明の他の有利な実施形態では、外部充電電圧が印加されているかどうかを調べるために、充電電圧の識別用の信号線を用いることができる。十分に高い外部充電電圧が印加される場合には、充電電流用の調整トランジスタが通電される。
【００２９】
上述の測定を行っている間、充電電圧の識別用の信号線を、蓄電池ユニットから切り離されている（ｅｎｔｋｏｐｐｅｌｔ）ことが好ましい。つまり、蓄電池ユニットは、調整トランジスタを通るエミッタ−コレクタパスを通る、充電電圧の識別用の信号線に、誤って外部充電電圧として認識される電圧を十分に（ｄｕｒｃｈａｕｓ）発生させることができる。したがって、充電電圧の識別用の信号線上の電圧を測定すると、上記切り離しによって、実際には、外部充電電圧のみが確実に測定される。
【００３０】
電気機器に電圧を供給する蓄電池ユニットを、外部充電電圧によって充電するための本発明の方法には、以下の工程が含まれている。すなわち、
ａ）充電調整器を用いて、充電工程の電流分布および／または電圧分布を制御する工程と、
ｂ）蓄電池ユニットに印加された電圧を示す信号を、所定の最大値と比較する工程と、
ｃ）上記信号が最大値を超過すると、充電調整器が、蓄電池ユニットに印加された電圧を遮断または低減させる工程とを含んでいる。
【００３１】
この方法では、一方では、充電調整器が、蓄電池ユニットの充電工程を制御する機能を実行し、他方では、充電調整器によって、蓄電池ユニットおよびその下流に配置された部品を、過電圧から保護される。従来では、過電圧から保護するために、分離された素子を使用してきたが、本発明では、この素子は省略される。
【００３２】
次に、本発明を、図面に示した２つの実施例に基づいて詳述する。図１は、充電器回路の第１の実施例を示す概略回路図である。図２は、充電器回路の第２の実施例を示す概略回路図である。
【００３３】
図１は、充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋およびＶＣＨＡＲＧＥ−に接続された外部充電電圧を介して充電され得る蓄電池ユニットＢＡＴを示す。この蓄電池ユニットＢＡＴは、電気機器に電圧を供給するものである。さらに、蓄電池ユニットＢＡＴの陽極は、信号線ＶＤＤＢＡＴに接続されており、陰極は、特にグランドＶＳＳであってもよい、共通の固定電位に接続されている。同様に、電気機器は、信号線ＶＤＤＢＡＴおよびグランドＶＳＳに接続されている。したがって、信号線ＶＤＤＢＡＴを用いて、蓄電池ユニットＢＡＴによって生じた電圧および／または蓄電池ユニットＢＡＴに印加された電圧を取り出すことができる。なお、この実施例では、蓄電池ユニットＢＡＴは、直列に接続された２つの蓄電池を有している。
【００３４】
さらに、充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋・ＶＣＨＡＲＧＥ−は、コンデンサＣ１を介して互いに接続されている。同様に、蓄電池ユニットＢＡＴの両極は、コンデンサＣ２を介して接続されている。コンデンサＣ１・Ｃ２は、それぞれ、印加された電圧を補整するために用いられる。
【００３５】
調整トランジスタＴ１は、充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋と、蓄電池ユニットＢＡＴの陽極との間に接続されている。この調整トランジスタＴ１は、ｐｎｐトランジスタであり、エミッタ端子は充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋に接続され、コレクタ端子は信号線ＶＤＤＢＡＴに接続されている。蓄電池ユニットＢＡＴ用の充電電流が、調整トランジスタＴ１のエミッタ−コレクタパスを介して流れることにより、充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋・ＶＣＨＡＲＧＥ−が十分に大きな外部充電電圧と接続され（ｖｅｒｂｕｎｄｅｎ）、また、調整トランジスタＴ１のベースを介して、十分大きなベース電流ＩＢが流れる。
【００３６】
充電電流は、Ｔ１のベース電流ＩＢを介して、入力・遮断、および、調整されるが、そのためには、調整トランジスタＴ１のベースから、電流を放出する必要がある。この放出は、直列トランジスタＴ２を介して行われる。本実施例では、直列トランジスタＴ２は、ｎｐｎトランジスタによって構成されている。直列トランジスタＴ２のコレクタ端子は、調整トランジスタＴ１のベース端子に接続されており、Ｔ２のエミッタ端子は、信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＣＮＴＲに接続されている。直列トランジスタＴ２のコレクタ−エミッタパスを介して、調整トランジスタＴ１のベース電流ＩＢが流れる。
【００３７】
信号線ＶＤＤＢＡＴ、ＣＨＡＲＧＥ＿ＣＥＮＴおよびグランドＶＳＳは、充電制御ユニットＰＭＵに接続されている。充電制御ユニットＰＭＵは、調整トランジスタＴ１を遮断すると、蓄電池ユニットＢＡＴによって発生した電圧を、信号線ＶＤＤＢＡＴを介して測定する。蓄電池ユニットＢＡＴを充電している限り、信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＣＮＴＲは、充電制御ユニットＰＭＵによって、電流シンク（Ｓｔｒｏｍｓｅｎｋｅ）に接続されている。そして、調整トランジスタＴ１のベース電流ＩＢは、グランドＶＳＳに（ｇｅｇｅｎ）流出する。ただし、この流出は、直列トランジスタＴ２のベース−エミッタ電圧が十分に大きい場合にのみ起こる。直列トランジスタＴ２のベースは、抵抗器Ｒ１を介して充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋に接続されている。両方の充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋・ＶＣＨＡＲＧＥ−に、外部充電電圧が印加されると、Ｔ２を通るベース電流、およびベース電流ＩＢは、Ｔ２のエミッタ−コレクタパスを介して流れることができる。これに対して、充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋・ＶＣＨＡＲＧＥ−が外部充電電圧に接続（ｖｅｒｂｕｎｄｅｎ）されていなければ、直列トランジスタＴ２のベースに電圧が印加されることによって、電流が、調整トランジスタＴ１のベースを通って流れることはなく、したがって、充電電流が、蓄電池ユニットＢＡＴを通って流れることもない。つまり、蓄電池ユニットＢＡＴが誤って放電してしまうことはない。
【００３８】
充電制御ユニットＰＭＵは、Ｔ１を通る電流ＩＢを介して、蓄電池ユニットＢＡＴを通る充電電流を制御する。同時に、充電制御ユニットＰＭＵは、蓄電池ユニットＢＡＴに印加された電圧を検出するために、信号線ＶＤＤＢＡＴを用いる。この場合、初めに、蓄電池ユニットＢＡＴの充電状態および／または充電容量を測定し、次に、充電工程を最適化し得るパラメータを用いるために、充電制御ユニットＰＭＵを設けることができる。さらに、充電工程の間、充電制御ユニットＰＭＵによって規定された蓄電池ユニットＢＡＴのための種々の充電および放電サイクルを行うこともできる。この方法は、蓄電池ユニットＢＡＴの寿命を延ばすことができるため重要である。
【００３９】
充電制御ユニットＰＭＵは、充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋・ＶＣＨＡＲＧＥ−に、何らかの外部充電電圧が印加されているかどうかを決定するために、抵抗器Ｒ１を介して充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋に接続されている充電電圧の識別用の信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴを用いることができる。外部充電電圧が印加されていない場合でも、調整トランジスタＴ１を通る逆電流によって、充電接触部ＶＣＨＡＲＧＥ＋・ＶＣＨＡＲＧＥ−での電圧が高くなるので、外部充電電圧の測定を可能とするために、調整トランジスタＴ１はパルスモードによって制御される。外部充電電圧が印加される場合には、充電制御ユニットＰＭＵは、蓄電池ユニットＢＡＴの充電工程を開始する。
【００４０】
さらに、充電電圧の識別用の信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴは、第２の目的にも用いられる。すなわち、蓄電池ユニットを放電する、あるいは、蓄電池ユニットを機器から取り外した場合に、信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴを介した外部充電電圧からの電圧を、電気機器に供給するという目的である。
【００４１】
上記では、本発明の実施例の素子として、蓄電池ユニットＢＡＴの充電に寄与する機能に関してのみ記述してきた。しかしながら、これらの素子には、過電圧に対する保護素子としての第２の機能を有しているものもある。この過電圧は、蓄電池ユニットＢＡＴと電気機器の部品との両方を危険にさらす電圧であり、外部充電電圧によって発生する。
【００４２】
蓄電池ユニットＢＡＴと、信号線ＶＤＤＢＡＴに接続されたその他の部品とを、調整トランジスタＴ１を介して過電圧から保護される。この保護は、充電制御ユニットＰＭＵが、まず初めに、信号線ＶＤＤＢＡＴの過電圧を検出し、次に、十分な電圧が調整トランジスタＴ１のエミッタ−コレクタ電圧を通って落ち込んでいる場合には、調整トランジスタＴ１を通るベース電流ＩＢを最小にすることによって行われる。また、過電圧が発生すると、調整トランジスタＴ１のベース電流を遮断することもできる。これによって、関係する部品を外部充電電圧から切り離すことができる。
【００４３】
また、充電電圧の識別用の信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴに接続されている全部品は、アクティブな（ａｋｔｉｖｅｎ）短絡調整器ＳＨＵＮＴを介して保護される。つまり、電圧が最大許容値以上に上昇すると、短絡調整器ＳＨＵＮＴのインピーダンスを下げ、信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴの電圧がこれ以上上昇しないように、十分な量の電流をグランドＶＳＳに散逸させる。ここで、抵抗器Ｒ１は、電流を制限するために用いられる。
【００４４】
信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＣＥＮＴＲに印加された電圧は、その途中に接続された直列トランジスタＴ２のベース−エミッタ電圧によって、信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴに印加された電圧よりも常に小さくなっている。それゆえ、信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＣＮＴＲに接続されている部品も、過電圧から保護される。
【００４５】
電気機器が駆動している間、蓄電池ユニットＢＡＴによって供給される電圧は、集積超微細回路（ｉｎｔｅｇｒｉｅｒｔｅ Ｓｕｂ−Ｍｉｋｒｏｎ Ｓｃｈａｌｔｕｎｇ）には高すぎることが多い。しかしながら、例えば、ＬＥＤ、ＬＣＤ、ＨＦ素子または音声機器等の他の素子には、それぞれの素子に見合った電圧が必要であるため、蓄電池ユニットＢＡＴの電圧は、通常、低減させることができない。それゆえ、信号線ＶＤＤＢＡＴには、高めおよび低めの電圧を使用する必要がある。この低めの電圧は、電圧調節ユニットＶＲＥＧによって供給される。さらに、電圧調節ユニットＶＲＥＧの入力部は、信号線ＶＤＤＢＡＴに接続されている。電圧調節ユニットＶＲＥＧは、充電制御ユニットＰＭＵと共にＩＣ上に配置されていてもよい。電圧調節ユニットＶＲＥＧの低電圧出力部ＶＤＤＬＯでは、より低い供給電圧を取り出すことができる。この低電圧出力部ＶＤＤＬＯの電圧は、グランドＶＳＳに接続されているコンデンサＣ３によって補整される（ｇｅｇｌａｅｔｔｅｔ）。
【００４６】
図２に、本発明の第２の実施例の概略回路図を示す。この実施例は、本発明の第１の実施例とは、直列トランジスタＴ２の回路構成に関してのみ異なっている。第２の実施例の直列トランジスタＴ２ｂのコレクタは、調整トランジスタＴ１のベースに接続されており、エミッタは、グランドＶＳＳに接続されている。直列トランジスタＴ２ｂのベース端子は、信号線ＣＨＡＲＧＥ＿ＣＮＴＲを介して充電制御ユニットＰＭＵに接続されている。この実施例では、直列トランジスタＴ２ｂは、そのベースを介して制御されている。Ｔ２ｂのベースに充電制御ユニットＰＭＵによって正の電位が印加されると、ベース電流が、Ｔ２ｂを通って流れ始める。その結果、調整トランジスタＴ１のベース電流は、コレクタ−エミッタパスを介して、Ｔ２ｂからＶＳＳへ流れ出し、生じる充電電流は、Ｔ１を介して蓄電池ユニットＢＡＴを充電する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
充電器回路の第１の実施例を示す概略回路図である。
【図２】
充電器回路の第２の実施例を示す概略回路図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年2月12日(2003.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電流が流れる調整トランジスタ（Ｔ１）、および、コレクタ−エミッタパスを介して、調整トランジスタ（Ｔ１）のベース電流（ＩＢ）が流れる直列トランジスタ（Ｔ２・Ｔ２ｂ）を有し、充電工程の電流分布および／または電圧分布を制御する充電調整器と、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧を示す信号を所定の最大値と比較し、該信号が最大値を超過している場合には、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加される電圧を充電調整器によって遮断または低減させるモニターユニットとを備えている、電気機器に電圧を供給する蓄電池ユニット（ＢＡＴ）を外部充電電圧によって充電するための充電器回路において、
上記直列トランジスタ（Ｔ２）のベース端子は、充電接触部に電気的に接続されるとともに、該充電接触部は、外部充電電圧に接続するために備えられていることを特徴とする、充電器回路。
【請求項２】
上記直列トランジスタ（Ｔ２）のコレクタエミッタパスの、特に直列トランジスタ（Ｔ２）のエミッタが、モニターユニットの入力部の、特に充電制御ユニット（ＰＭＵ）に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の充電器回路。
【請求項３】
上記モニターユニットと充電調整器の一部とが、共通のシリコン基板（ＩＣ）に実装され、上記調整トランジスタ（Ｔ１）は、ディスクリート素子として構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の充電器回路。
【請求項４】
上記調整トランジスタは、電界効果トランジスタであり、該電界効果トランジスタのソース−ドレインパスを介して充電電流が流れていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項５】
上記蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧は、上記調整トランジスタのゲート電位を介して調節することができることを特徴とする、請求項４に記載の充電器回路。
【請求項６】
上記調整トランジスタ（Ｔ１）は、バイポーラトランジスタであり、上記バイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタパスを介して、充電電流が流れていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項７】
上記蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧は、調整トランジスタ（Ｔ１）のベース電流（ＩＢ）を介して調節することができることを特徴とする、請求項６に記載の充電器回路。
【請求項８】
上記蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加された電圧を示す信号が所定の最大値を超過する場合、上記調整トランジスタ（Ｔ１）のベース電流（ＩＢ）は、遮断または低減されることを特徴とする、請求項７に記載の充電器回路。
【請求項９】
上記充電器回路が、充電工程の開始および終了を制御するタイマーを備えていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１０】
上記充電器回路は、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）の充電状態および／または充電容量に応じて充電工程を制御していることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１１】
上記外部充電電圧は、パルスモードによって、上記蓄電池ユニットに接続されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１２】
上記モニターユニットは、上記蓄電池ユニット（ＢＡＴ）に印加される電圧を示す信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器を有していることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１３】
上記充電器回路は、電気機器に電圧を供給することができる、充電電圧の識別用の信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１４】
上記充電器回路は、直列トランジスタ（Ｔ２）のベース端子に接続された充電電圧の識別用の信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１５】
上記充電電圧の識別用の信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）に発生する過電圧は、短絡調整器（ＳＨＵＮＴ）を用いて散逸されることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の充電器回路。
【請求項１６】
上記充電器回路は、外部充電電圧が印加されているかどうかを測定することができる充電電圧の識別用の信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の充電器回路。
【請求項１７】
上記充電電圧の識別用の信号線（ＣＨＡＲＧＥ＿ＤＴ）は、外部充電電圧が印加されているかどうかを測定している間に、蓄電池ユニット（ＢＡＴ）から切り離されていることを特徴とする、請求項１３に記載の充電器回路。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の充電器回路を備えた電気機器。
【国際調査報告】
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