(57)【要約】【課題】タイマー回路を内蔵した半導体集積回路において、タイマーカウンタに供給されるクロック信号が所定時間途絶えた場合には、それを検出して制御に不具合が生じるのを回避できるようにする。【解決手段】充電制御用ＩＣのようなタイマー回路を内蔵した半導体集積回路に、所定の周波数のクロック信号を計数するカウンタを有するタイマー回路（１４）と、前記クロック信号が変化しなくなったことを検出してクロック信号の異常を判定するクロック異常判定回路（１６）と、を設け、前記クロック異常判定回路がクロック信号の異常を検出した場合に内部回路の動作を停止するように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数のクロック信号を計数するカウンタを有するタイマー回路と、前記クロック信号が変化しなくなったことを検出してクロック信号の異常を判定するクロック異常判定回路と、を備え、前記クロック異常判定回路がクロック信号の異常を検出した場合に内部回路の動作を停止するように構成されていることを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】
チップ内部の回路を制御する制御回路と、電源電圧が所定のレベル以下に下がった場合にリセット信号を出力するリセット回路と、を備え、前記クロック異常判定回路から出力される異常検出信号が前記制御回路に供給され、前記制御回路が前記異常検出信号を受け取ると、前記リセット信号を受け取ったときに行なう動作と同じ動作でチップ内部の初期化を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
【請求項３】
前記クロック異常判定回路から出力される信号をラッチするラッチ回路を備え、該ラッチ回路にクロックの異常を検出した信号がラッチされると内部回路の動作を停止しその状態を保持するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体集積回路。
【請求項４】
前記クロック異常判定回路は、前記クロック信号がハイレベルに固定した状態で停止したことを検出する第１クロック停止検出回路と、前記クロック信号がロウレベルに固定した状態で停止したことを検出する第２クロック停止検出回路と、前記第１クロック停止検出回路と前記第２クロック停止検出回路の出力の論理和をとる論理ゲート回路とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体集積回路。
【請求項５】
前記第１クロック停止検出回路および前記第２クロック停止検出回路は、それぞれ、定電流源と、該定電流源に接続された容量素子と、前記容量素子と並列に接続されたスイッチ素子とにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体集積回路。
【請求項６】
前記第１クロック停止検出回路の内部ノードの電位および前記第２クロック停止検出回路の内部ノードの電位を、前記論理ゲート回路の論理しきい値で判定してクロック信号の異常を検出するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体集積回路。
【請求項７】
電圧入力端子と出力端子との間に接続され、前記出力端子に接続された二次電池に供給する充電電流を流す電流制御用トランジスタを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイマー回路を内蔵した半導体集積回路に関し、例えば二次電池の充電制御回路を搭載した充電制御用ＩＣ（半導体集積回路）に利用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池の充電制御回路を搭載した充電制御用ＩＣが提供されており、例えばリチウムイオン電池の充電制御回路を搭載した充電制御用ＩＣにおいては、３０分程度に設定される予備充電時間や１０時間程度に設定される急速充電時間を管理するため、タイマーが搭載されている。
【０００３】
ところで、ＩＣに内蔵されるタイマー回路としては、ＣＲ時定数回路を利用したものやクロック信号を計数するカウンタを使用するもの等があるが、充電制御回路に用いられるような比較的長い時間を計時するタイマーには、複数のフリップフロップ（２値素子）を直列に接続してなり発振回路からのクロック信号を計数することで計時するタイマーカウンタが一般に使用されている。
【０００４】
なお、タイマーカウンタを内蔵してバッテリの充電時間を管理し、電源オン信号の出力を停止するようにした発明として特許文献１に記載されているものがある。
【特許文献１】特開平６−５４４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次電池の充電装置においてタイマー回路を設けて時間管理を行なうのは、過充電や過放電による二次電池の特性劣化等を防止するためである。しかるに、タイマーカウンタを内蔵した従来の充電制御用ＩＣにおいては、タイマーカウンタの故障やＩＣの劣化に伴う誤動作によってクロック信号が途絶えた場合の安全対策が講じられていなかった。充電中にタイマーカウンタに供給されるクロック信号が途絶えると、時間管理を行なえなくなり、長時間にわたってタイマが停止すると過充電や過放電による二次電池の特性劣化等を招くおそれがある。充電制御用ＩＣは発熱量が多くチップ温度が上昇し易いが、チップ温度の上昇によって発振回路の動作が不安定となりクロック信号が停止するおそれもある。
【０００６】
この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、タイマー回路を内蔵した半導体集積回路において、タイマーカウンタに供給されるクロック信号が所定時間途絶えた場合には、それを検出して制御に不具合が生じるのを回避できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明は、所定の周波数のクロック信号を計数するカウンタを有するタイマー回路と、前記クロック信号が変化しなくなったことを検出してクロック信号の異常を判定するクロック異常判定回路と、を備え、前記クロック異常判定回路がクロック信号の異常を検出した場合に内部回路の動作を停止するように構成したものである。
【０００８】
このような構成によれば、例えばチップ温度の上昇によって発振回路の動作が不安定となりクロック信号が停止することにより、タイマー回路が計時動作を継続することができなくなって時間管理を行なえなくなり、回路が不所望の動作をするのを回避できる。
【０００９】
ここで、望ましくは、チップ内部の回路を制御する制御回路と、電源電圧が所定のレベル以下に下がった場合にリセット信号を出力するリセット回路と、を備え、前記クロック異常判定回路から出力される異常検出信号が前記制御回路に供給され、前記制御回路が前記異常検出信号を受け取ると、前記リセット信号を受け取ったときに行なう動作と同じ動作でチップ内部の初期化を行なうように構成する。これにより、クロック信号が停止した場合にチップ内部をリセット状態にすることができるようになる。
【００１０】
さらに、望ましくは、前記クロック異常判定回路から出力される信号をラッチするラッチ回路を備え、該ラッチ回路にクロックの異常を検出した信号がラッチされると内部回路の動作を停止しその状態を保持するように構成する。これにより、一旦クロックの異常が検出されると、その後にクロック信号が正常になったとしても回路が動作しないようにすることができる。
【００１１】
また、前記クロック異常判定回路は、前記クロック信号がハイレベルに固定した状態で停止したことを検出する第１クロック停止検出回路と、前記クロック信号がロウレベルに固定した状態で停止したことを検出する第２クロック停止検出回路と、前記第１クロック停止検出回路と前記第２クロック停止検出回路の出力の論理和をとる論理ゲート回路とを備えるようにするのが望ましい。これにより、クロック信号がロウレベルに固定した状態で停止してもハイレベルに固定した状態で停止しても、いずれの場合にもクロック異常として検出することができる。
【００１２】
さらに、前記第１クロック停止検出回路および前記第２クロック停止検出回路は、それぞれ、定電流源と、該定電流源に接続された容量素子と、前記容量素子と並列に接続されたスイッチ素子とにより構成する。これにより、比較的簡単な回路で確実にクロック異常を検出することができる。
【００１３】
また、前記第１クロック停止検出回路の内部ノードの電位および前記第２クロック停止検出回路の内部ノードの電位を、前記論理ゲート回路の論理しきい値で判定してクロック信号の異常を検出するように構成する。これにより、２つの検出回路の出力の論理和をとる論理ゲートと判定回路とを兼用させることができる。
【００１４】
さらに、電圧入力端子と出力端子との間に接続され、前記出力端子に接続された二次電池に供給する充電電流を流す電流制御用トランジスタを備えるようにする。充電制御用ＩＣがタイマー回路を内蔵しタイマー回路を用いて充電時間の管理を行なうように構成される場合、クロック信号が停止するなどの異常が発生したとしても、過充電や過放電による二次電池の特性劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、タイマー回路を内蔵した半導体集積回路において、タイマーカウンタに供給されるクロック信号が所定時間途絶えた場合には、それを検出して制御に不具合が生じるのを回避できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明を適用して好適な二次電池の充電制御用ＩＣの一実施形態の概略構成を示す。
【００１８】
図１に示されているように、この実施形態の充電制御用ＩＣ１０には、外部のＡＣアダプタのような直流電源２０からの直流電圧が入力される電圧入力端子ＶＩＮと、充電対象のリチウムイオン電池のような二次電池４０が接続されるバッテリ端子ＢＡＴと、前記電圧入力端子ＶＩＮとバッテリ端子ＢＡＴとの間に設けられた電流制御用トランジスタＱ１と、定電圧制御を行うためバッテリ電圧Ｖbatと参照電圧Ｖref1とを比較してＱ１のゲート制御電圧を生成する定電圧制御アンプＡＭＰ１とを備えている。
【００１９】
また、トランジスタＱ１に流される電流に比例した電流を検出して電流制御を行うため、Ｑ１の１／Ｎの大きさを有しソース端子が前記電圧入力端子ＶＩＮに接続されＱ１と同一の電圧が制御端子（ゲート端子）に印加されたモニタ用トランジスタＱ２と、Ｑ２のドレイン端子が接続され外部には外付け抵抗Ｒｐが接続可能な外部端子ＰＲＯＧと、定電流制御を行うため該端子ＰＲＯＧの電圧と参照電圧Ｖcrefとを比較してＱ１のゲート制御電圧を生成する定電流制御アンプＡＭＰ２とを備えている。
【００２０】
さらに、この実施形態の充電制御用ＩＣ１０には、外部から前記電圧入力端子ＶＩＮに入力される直流電圧Ｖｉｎからチップを保護するため、例えば５．８Ｖのような参照電圧Ｖref2とＶｉｎとを比較して異常電圧を検出するコンパレータＣＭＰ１と、バッテリ端子ＢＡＴの電圧と参照電圧Ｖref3とを比較するコンパレータＣＭＰ２と、電池近傍の温度を検知するサーミスタなどの温度センサ５０が接続される外部端子ＴＨの電圧と参照電圧Ｖref4とを比較するコンパレータＣＭＰ３と、これらのコンパレータＣＭＰ１〜ＣＭＰ３の出力に基いて監視対象の電圧が異常な電圧になっているか否か判定し、異常な電圧の場合には電流制御用トランジスタＱ１をオフ状態にすべくＱ１のゲートにドレインが接続されたオープンドレインのトランジスタＱ３のゲートを制御する電圧を生成して出力する内部制御回路１１を備える。
【００２１】
また、温度依存性のない定電圧Ｖregを生成するレギュレータ１２と、入力電圧Ｖｉｎと参照電圧Ｖref5とを比較して、Ｖｉｎが所定電圧（例えば２．５Ｖ）以下に低下するとハイレベルに変化し、Ｖｉｎが上記所定電圧以上に上昇するとロウレベルに変化するリセット信号ＲＥＳを出力するコンパレータＣＭＰ４を有するリセット回路１３とが設けられている。リセット回路１３により生成されたリセット信号ＲＥＳは、内部制御回路１１に供給されて低電源電圧時に電流制御用トランジスタＱ１をオフにしたり内部回路をリセットするなどの制御が行なわれる。
【００２２】
上記参照電圧Ｖref4は、レギュレータ１２により生成された定電圧Ｖregを抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧することで生成される。また、定電圧Ｖregは、温度センサ５０と直列に接続される外付け抵抗Ｒｔの他方の端子が接続される外部端子ＶＲＥＧに出力される。さらに、予備充電時間や急速充電時間等を管理するための時間を計時するカウンタなどからなるタイマー回路１４と、例えば６４ｋＨｚのような所定の周波数の発振信号を生成する発振回路１５とが設けられている。
【００２３】
端子ＦＳＣは、発振回路１５の発振周波数を設定するための外付け抵抗Ｒｏを接続するための端子で、抵抗値を変えることで発振周波数を変更できるように構成されている。端子ＴＭＳは、タイマー回路１４の動作を停止したり有効にしたりするための信号を入力する端子で、この端子がハイレベルにされるとタイマーが停止され、ロウレベルまたはオープン状態にされるとタイマーが動作されるように構成されている。
【００２４】
さらに、この実施形態のＩＣには、発振回路１５からタイマー回路１４へ供給される発振クロック信号φｃの異常を検出するクロック異常判定回路としての発振異常検出回路１６が設けられている。また、この発振異常検出回路１６から出力される異常検出信号ＤＴと前記リセット回路１３からのリセット信号ＲＥＳとの論理和をとった信号を前記内部制御回路１１へ供給するＯＲゲート回路ＧＴ１が設けられており、発振異常が検出されると内部制御回路１１によってチップ内部がリセットされるように構成されている。
【００２５】
図２には、発振異常検出回路１６の一実施例が示されている。この実施例の発振異常検出回路１６は、発振クロック信号φｃを反転するインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２と、発振クロック信号φｃがロウレベル（０Ｖ）に固定した状態で停止したことを検出するためのクロック停止検出回路１６ａと、発振クロック信号φｃがハイレベル（Ｖｄｄ）に固定した状態で停止したことを検出するためのクロック停止検出回路１６ｂと、これらの検出回路の出力の論理をとるＯＲゲート回路ＧＴ０とからなる。
【００２６】
さらに、上記クロック停止検出回路１６ａ（１６ｂ）は、定電流源ＣＳ１（ＣＳ２）と、電源電圧端子と接地点との間に定電流源ＣＳ１（ＣＳ２）と直列に接続された容量素子Ｃ１（Ｃ２）と、定電流源ＣＳ１（ＣＳ２）と容量素子Ｃ１（Ｃ２）との間に接続されたＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなるスイッチトランジスタＳＷ１（ＳＷ２）とにより構成され、発振クロック信号φｃの同相の信号と逆相の信号によってスイッチトランジスタＳＷ１とＳＷ２が相補的にオン、オフ制御されるように構成されている。
【００２７】
スイッチトランジスタＳＷ１とＳＷ２は、それぞれゲート入力信号がロウレベルにされるとオフ状態にされ定電流源ＣＳ１，ＣＳ２の電流を流さなくなるため、ゲート入力信号がロウレベルに固定されたままの状態になると定電流源ＣＳ１，ＣＳ２によって対応する容量素子Ｃ１，Ｃ２が充電され、ノードＮ１，Ｎ２の電位Ｖｎ１，Ｖｎ２が徐々に上昇する。
【００２８】
そのため、例えば図３（Ａ）のように、発振クロック信号φｃがロウレベルに固定した状態で停止すると、図３（Ｂ）のようにクロック停止検出回路１６ａのノードＮ１の電位Ｖｎ１が徐々に上昇する。そして、Ｖｎ１が次段のＯＲゲート回路ＧＴ０の論理しきい値ＶLTを越えると、図３（Ｃ）のようにＯＲゲート回路ＧＴ０の出力信号ＤＴがハイレベルに変化して、クロックが停止したことを内部制御回路１１へ知らせることができる。発振クロック信号φｃがハイレベルに固定した状態で停止した場合には、クロック停止検出回路１６ｂの方が上記と同様に動作して、ＯＲゲート回路ＧＴ０の出力信号ＤＴがハイレベルに変化する。
【００２９】
この実施例では、クロック停止検出回路１６ａ，１６ｂを構成する定電流源ＣＳ１，ＣＳ２の電流値と容量素子Ｃ１，Ｃ２の容量値が、６４ｋＨｚのクロックが２ｋＨｚ以上に周波数が低下したときにＯＲゲート回路ＧＴ０の出力が変化するように決定されている。
【００３０】
図１の実施形態においては、発振異常検出回路１６の出力信号ＤＴがＯＲゲート回路ＧＴ１でリセット信号ＲＥＳと論理和をとった信号として内部制御回路１１へ供給されるため、クロックの停止が検出されると内部回路にリセットがかかり初期状態にされる。そのため、その後再び発振回路１５が正常に動作して発振クロックφｃが発振異常検出回路１６へ入力されると、リセットが解除され内部制御回路１１は再び充電制御を開始するようになっている。
【００３１】
以上本発明の一実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。例えば、前記実施形態においては、発振異常検出回路１６の検出出力をリセット信号と同等に扱って、リセット後にクロックが再開されるとリセットを解除され動作が再開されるようにしているが、上記ＯＲゲート回路ＧＴ０の後段にラッチ回路を設け、一度クロックの停止が検出されると検出信号がラッチされ、その後にクロックが再開したとしても動作を再開しないように構成しても良い。
【００３２】
また、ラッチ回路を設けた場合、発振異常検出回路１６の後段にリセット信号との論理和をとるＯＲゲート回路ＧＴ１を設けずに、ラッチ回路の出力を直接内部制御回路１１に供給して内部制御回路１１が内部回路の動作を停止させるように構成することができる。そして、その場合、ラッチ回路はリセット信号によってラッチが解除されるように構成することも可能である。
【００３３】
さらに、前記実施形態では、タイマーカウンタを動作させるクロック信号を発生する発振回路１６がチップ内部に設けられている場合を説明したが、チップの外部から供給されるクロック信号をタイマーカウンタで計数して計時を行なうＩＣにも適用することが可能である。また、前記実施形態では、各クロック停止検出回路１６ａ，１６ｂ内のノードの電位をＯＲゲート回路ＧＴ０で判定しているが、インバータなど他の論理ゲートで判定するように構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上の説明では、本発明を充電制御用ＩＣに適用した例を説明したが、本発明にそれに限定されるものではない。例えば、近年、二次電池の充電制御回路の他に、ＤＣ−ＤＣコンバータやＬＤＯ（低飽和型シリーズレギュレータ）のような直流電源回路、ＷＬＥＤ（ホワイト発光ダイオード）ドライバ回路等複数の電源系回路を搭載したパワーマネージメントＩＣと呼ばれる多機能ＩＣが提供されている。本発明は、このような多機能ＩＣを始めタイマーカウンタを内蔵する半導体集積回路に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を適用して好適なタイマー内蔵ＩＣの一例としての充電制御用ＩＣの概略構成を示す回路構成図である。
【図２】発振異常検出回路の一実施例を示す回路構成図である。
【図３】発振異常検出回路を構成するクロック停止検出回路の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  充電制御用ＩＣ
１１  内部制御回路
１２  レギュレータ
１３  リセット回路
１４  タイマー回路
１５  発振回路
１６  発振異常検出回路
１６ａ  ロウ側クロック停止検出回路
１６ｂ  ハイ側クロック停止検出回路
２０  直流電源
４０  二次電池
５０  電池温度センサ（サーミスタ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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