JP2011062034A - Charging circuit for secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charging circuit for a secondary battery, having a miniaturized current control element without increasing an output drive capability of an amplifier circuit, and having high efficiency and small chip area. <P>SOLUTION: The charging circuit employs an NMOS transistor M33 in which a gate of a PMOS transistor M31 as a current control element is connected to a grounding terminal having a voltage for controlling the PMOS transistor M31 so that the ON-resistance of the PMOS transistor M31 becomes smaller than the ON-resistance of the PMOS transistor M31 when the PMOS transistor M31 is controlled by a first amplifier circuit 31. The NMOS transistor M33 is turned on in response to a rapid charging switching signal, thereby connecting the gate of the PMOS transistor M31 to the grounding terminal. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、携帯電子機器に用いられている二次電池の充電回路に関し、特に、急速充電モードの他に小電流充電モードを備えた二次電池の充電回路に関する。   The present invention relates to a charging circuit for a secondary battery used in a portable electronic device, and more particularly to a charging circuit for a secondary battery provided with a small current charging mode in addition to a quick charging mode.

二次電池の充電回路は、通常、電池電圧や充電電流に応じて充電方法が異なる複数の充電モードを備えている。リチウムイオン電池の場合に一般に用いられている充電モードには、(a)二次電池の電圧が過放電電圧未満の場合に、過放電電圧以上になるまで比較的少ない定電流で充電する小電流充電モード、(b)二次電池電圧が過放電電圧以上の場合に、大電流による定電流で充電する定電流充電モード、(c)定電流充電中に満充電電圧に到達した場合に満充電電圧で充電する定電圧充電モード、(d)定電圧充電モード中に充電電流が所定の充電電流未満になり、充電完了信号を出力した後に定電流で充電する補充電モードなどがある。   The charging circuit for the secondary battery usually includes a plurality of charging modes with different charging methods depending on the battery voltage and the charging current. In the charging mode generally used in the case of a lithium ion battery, (a) when the voltage of the secondary battery is less than the overdischarge voltage, a small current is charged with a relatively small constant current until the overdischarge voltage is exceeded. Charge mode, (b) Constant current charge mode for charging with a constant current due to a large current when the secondary battery voltage is equal to or higher than the overdischarge voltage, (c) Full charge when the full charge voltage is reached during constant current charging There are a constant voltage charging mode in which charging is performed with a voltage, and (d) a complementary charging mode in which charging is performed with a constant current after a charging completion signal is output after the charging current becomes less than a predetermined charging current during the constant voltage charging mode.

図3は、従来技術に係る充電回路を示す回路図である。図3の充電回路は、上記の充電モードを備えており、AC−DCコンバータを用いた電源回路10と、定電流充電及び定電圧充電により急速充電を行なう急速充電回路20と、小電流で充電を行なう小電流充電回路30と、電源回路10が出力する直流電圧Vddを制御する電圧制御回路40とで構成されている。充電回路は、二次電池BATを接続するための端子T1及び端子T2を備えており、二次電池BATの正極が端子T1に接続され、負極が端子T2に接続されている。また、急速充電と小電流充電とを切り換えるための急速充電切換信号が外部回路(図示せず。)から入力される。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a charging circuit according to the prior art. The charging circuit of FIG. 3 has the above-described charging mode, and includes a power supply circuit 10 using an AC-DC converter, a quick charging circuit 20 that performs rapid charging by constant current charging and constant voltage charging, and charging with a small current. And a voltage control circuit 40 for controlling the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10. The charging circuit includes a terminal T1 and a terminal T2 for connecting the secondary battery BAT. A positive electrode of the secondary battery BAT is connected to the terminal T1, and a negative electrode is connected to the terminal T2. In addition, a quick charge switching signal for switching between quick charge and small current charge is input from an external circuit (not shown).

電源回路10は、AC100Vが入力されて、二次電池BATを充電するための直流電圧Vddを出力端子Voutから出力するAC−DCコンバータである。電源回路10は直流電圧Vddを制御するための電圧制御入力端子Vcntを備えている。入力端子Vcntのシンク電流を大きくすると直流電圧Vddは上昇し、小さくすると直流電圧Vddは低下する。   The power supply circuit 10 is an AC-DC converter that receives AC 100 V and outputs a DC voltage Vdd for charging the secondary battery BAT from the output terminal Vout. The power supply circuit 10 includes a voltage control input terminal Vcnt for controlling the DC voltage Vdd. When the sink current of the input terminal Vcnt is increased, the DC voltage Vdd increases, and when it is decreased, the DC voltage Vdd decreases.

急速充電回路20は、二次電池BATの電圧Vbatが過放電電圧以上の場合に動作する充電回路であり、二次電池BATの電圧Vbatが満充電電圧未満の場合に所定の定電流による定電流充電を行なう定電流充電回路201と、電圧Vbatが満充電電圧に達した場合に満充電電圧による定電圧充電を行なう定電圧充電回路202とを備えている。定電圧充電中に充電電流が所定の充電終了電流値未満になった場合は、充電完了信号(図示せず。)を出力して充電を停止する。   The quick charging circuit 20 is a charging circuit that operates when the voltage Vbat of the secondary battery BAT is equal to or higher than the overdischarge voltage. When the voltage Vbat of the secondary battery BAT is less than the full charge voltage, a constant current with a predetermined constant current A constant-current charging circuit 201 that performs charging and a constant-voltage charging circuit 202 that performs constant-voltage charging using the full charge voltage when the voltage Vbat reaches the full charge voltage are provided. If the charging current becomes less than a predetermined charging end current value during constant voltage charging, a charging completion signal (not shown) is output to stop charging.

定電流充電回路201は、第2の増幅回路21と、第2の基準電圧Vr2と、電流検出抵抗R21とで構成されている。電流検出抵抗R21には充電電流が流れ、第2の増幅回路21は、電流検出抵抗R21の電圧降下Vcc2が第2の基準電圧Vr2と等しくなるように、NMOSトランジスタM1のゲート電圧を制御し、電源回路10が出力する直流電圧Vddを制御する。なお、第2の増幅回路21の出力端子は、トランジスタが接地端子側に接続されたオープンドレイン形式となっている。   The constant current charging circuit 201 includes a second amplifier circuit 21, a second reference voltage Vr2, and a current detection resistor R21. A charging current flows through the current detection resistor R21, and the second amplifier circuit 21 controls the gate voltage of the NMOS transistor M1 so that the voltage drop Vcc2 of the current detection resistor R21 becomes equal to the second reference voltage Vr2, The DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 is controlled. The output terminal of the second amplifier circuit 21 is an open drain type in which a transistor is connected to the ground terminal side.

定電圧充電回路202は、第3の増幅回路22と、第3の基準電圧Vr3と、電池電圧検出抵抗R22及びR23とで構成されている。電池電圧検出抵抗R22及びR23は、端子T1と接地端子との間に直列に接続されている。第3の増幅回路22は、抵抗R22と抵抗R23との接続ノードの電圧Vcvが第3の基準電圧Vr3と等しくなるように、NMOSトランジスタM1のゲート電圧を制御し、電源回路10が出力する直流電圧Vddを制御する。なお、第3の増幅回路22の出力端子も、トランジスタが接地端子側に接続されたオープンドレイン形式となっている。   The constant voltage charging circuit 202 includes a third amplifier circuit 22, a third reference voltage Vr3, and battery voltage detection resistors R22 and R23. The battery voltage detection resistors R22 and R23 are connected in series between the terminal T1 and the ground terminal. The third amplifier circuit 22 controls the gate voltage of the NMOS transistor M1 so that the voltage Vcv at the connection node between the resistor R22 and the resistor R23 becomes equal to the third reference voltage Vr3, and the direct current output from the power supply circuit 10 The voltage Vdd is controlled. Note that the output terminal of the third amplifier circuit 22 is also of an open drain type in which a transistor is connected to the ground terminal side.

小電流充電回路30は、二次電池BATの電圧Vbatが過放電電圧未満の場合に、所定の小電流、例えば30mAで定電流充電を行なう回路である。電池電圧Vbatが過放電電圧未満のときに、大電流で充電すると、電池の寿命短縮、発熱、及び発火などの可能性があるため、電池電圧Vbatが過放電電圧以上になるまでは小電流で充電する。また、小電流充電回路30は、急速充電回路20による充電が完了した後、小電流で定電流充電を行なう補充電にも利用される。   The small current charging circuit 30 is a circuit that performs constant current charging with a predetermined small current, for example, 30 mA, when the voltage Vbat of the secondary battery BAT is less than the overdischarge voltage. When the battery voltage Vbat is less than the overdischarge voltage, charging with a large current may shorten the life of the battery, generate heat, or ignite. Therefore, the battery voltage Vbat must be small until the battery voltage Vbat exceeds the overdischarge voltage. Charge. The small current charging circuit 30 is also used for supplementary charging in which constant current charging is performed with a small current after charging by the quick charging circuit 20 is completed.

小電流充電回路30は、第1の増幅回路31と、PMOSトランジスタM31及びM32と、第1の基準電圧Vr1と、抵抗R31とで構成されている。PMOSトランジスタM31のソースは、電源回路10の出力端子Voutに接続され、ドレインは、端子T1に接続され、ゲートは、第1の増幅回路31の出力端子に接続されている。PMOSトランジスタM32のソースは、電源回路10の出力端子Voutに接続され、ドレインは、第1の増幅回路31の非反転入力端子及び抵抗R31を介して接地端子に接続され、ゲートはPMOSトランジスタM31のゲートに接続されている。PMOSトランジスタM31及びM32は、カレントミラー回路を構成しているので、PMOSトランジスタM31を流れる充電電流に比例した電流が、PMOSトランジスタM32に流れる。この電流は抵抗R31にも流れるので、抵抗R31の電圧降下Vcc1は充電電流に比例した電圧である。   The small current charging circuit 30 includes a first amplifier circuit 31, PMOS transistors M31 and M32, a first reference voltage Vr1, and a resistor R31. The source of the PMOS transistor M31 is connected to the output terminal Vout of the power supply circuit 10, the drain is connected to the terminal T1, and the gate is connected to the output terminal of the first amplifier circuit 31. The source of the PMOS transistor M32 is connected to the output terminal Vout of the power supply circuit 10, the drain is connected to the ground terminal via the non-inverting input terminal of the first amplifier circuit 31 and the resistor R31, and the gate is connected to the PMOS transistor M31. Connected to the gate. Since the PMOS transistors M31 and M32 form a current mirror circuit, a current proportional to the charging current flowing through the PMOS transistor M31 flows through the PMOS transistor M32. Since this current also flows through the resistor R31, the voltage drop Vcc1 of the resistor R31 is a voltage proportional to the charging current.

第1の増幅回路31は、抵抗R31の電圧降下Vcc1が第1の基準電圧Vr1と等しくなるように、PMOSトランジスタM31のゲート電圧を制御する。また、第1の増幅回路31は制御入力端子を備えており、制御入力端子には急速充電切換信号が接続されている。急速充電切換信号がローレベルの場合は、第1の増幅回路31が動作する。一方、急速充電切換信号がハイレベルの場合は、第1の増幅回路31は動作せず、第1の増幅回路31はローレベルを出力する。   The first amplifier circuit 31 controls the gate voltage of the PMOS transistor M31 so that the voltage drop Vcc1 of the resistor R31 is equal to the first reference voltage Vr1. The first amplifier circuit 31 has a control input terminal, and a quick charge switching signal is connected to the control input terminal. When the quick charge switching signal is at a low level, the first amplifier circuit 31 operates. On the other hand, when the quick charge switching signal is at a high level, the first amplifier circuit 31 does not operate and the first amplifier circuit 31 outputs a low level.

電圧制御回路40は、小電流充電回路30が動作しているときに電源回路10が出力する直流電圧Vddを制御する。小電流充電回路30は、電源回路10が出力する直流電圧Vddで動作するので、二次電池BATの電圧Vbatが過放電電圧未満の場合は、小電流充電回路30の動作電圧が確保できない場合がある。そのため、電圧制御回路40は、直流電圧Vddを小電流充電回路30が動作可能な電圧以上に制御する。また、上述したように、この充電回路では小電流充電回路30を補充電にも用いているので、電圧制御回路40は、直流電圧Vddを二次電池BATの満充電電圧に制御する。つまり、電圧制御回路40は、直流電圧Vdd=(二次電池BATの満充電電圧)≧(小電流充電回路30が動作可能な電圧)となるように直流電圧Vddを制御する。   The voltage control circuit 40 controls the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 when the small current charging circuit 30 is operating. Since the small current charging circuit 30 operates with the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10, if the voltage Vbat of the secondary battery BAT is less than the overdischarge voltage, the operating voltage of the small current charging circuit 30 may not be ensured. is there. Therefore, the voltage control circuit 40 controls the DC voltage Vdd to be equal to or higher than a voltage at which the small current charging circuit 30 can operate. Further, as described above, since the small current charging circuit 30 is also used for the auxiliary charging in this charging circuit, the voltage control circuit 40 controls the DC voltage Vdd to the fully charged voltage of the secondary battery BAT. That is, the voltage control circuit 40 controls the DC voltage Vdd so that the DC voltage Vdd = (the fully charged voltage of the secondary battery BAT) ≧ (the voltage at which the small current charging circuit 30 can operate).

電圧制御回路40は、第4の増幅回路41と、第4の基準電圧Vr4と、抵抗R41と、抵抗R42と、抵抗R43と、NMOSトランジスタM41とで構成されている。抵抗R41、抵抗R42、及び抵抗R43は、電源回路10の出力端子Voutと接地端子との間に直列に接続されている。接地端子側に接続されている抵抗R43には、NMOSトランジスタM41が並列に接続されている。NMOSトランジスタM41のゲートには、急速充電切換信号が接続されている。   The voltage control circuit 40 includes a fourth amplifier circuit 41, a fourth reference voltage Vr4, a resistor R41, a resistor R42, a resistor R43, and an NMOS transistor M41. The resistor R41, the resistor R42, and the resistor R43 are connected in series between the output terminal Vout of the power supply circuit 10 and the ground terminal. An NMOS transistor M41 is connected in parallel to the resistor R43 connected to the ground terminal side. A quick charge switching signal is connected to the gate of the NMOS transistor M41.

第4の増幅回路41の反転入力端子には、抵抗R41と抵抗R42との接続ノードが接続され、非反転入力端子には、第4の基準電圧Vr4が接続されている。第4の増幅回路41の出力は、NMOSトランジスタM1のゲートに接続されている。第4の増幅回路41は、抵抗R41と抵抗R42との接続ノードの電圧Vdが第4の基準電圧Vr4と等しくなるように、NMOSトランジスタM1のゲート電圧を制御し、電源回路10が出力する直流電圧Vddを制御する。なお、第4の増幅回路41の出力端子も、トランジスタが接地端子側に接続されたオープンドレイン形式となっている。   A connection node between the resistor R41 and the resistor R42 is connected to the inverting input terminal of the fourth amplifier circuit 41, and a fourth reference voltage Vr4 is connected to the non-inverting input terminal. The output of the fourth amplifier circuit 41 is connected to the gate of the NMOS transistor M1. The fourth amplifier circuit 41 controls the gate voltage of the NMOS transistor M1 so that the voltage Vd at the connection node between the resistor R41 and the resistor R42 becomes equal to the fourth reference voltage Vr4, and the direct current output from the power supply circuit 10 The voltage Vdd is controlled. Note that the output terminal of the fourth amplifier circuit 41 is also of an open drain type in which a transistor is connected to the ground terminal side.

図2は、充電回路の動作を示すタイミングチャートである。図2を参照して、従来技術に係る充電回路の動作を説明する。電流Ichg1は小電流充電回路30が充電するときの充電電流、電流Ichg2は定電流充電回路201が充電するときの充電電流、電流Ichg3は定電圧充電回路202が充電を終了するときの充電終了電流である。二次電池BATの電圧Vbatは破線で示しており、電源回路10が出力する直流電圧Vddは実線及び一点鎖線で示している。なお、一点鎖線がここで説明する従来技術に係る充電回路における直流電圧Vddであり、実線が本発明に係る充電回路における直流電圧Vddである。   FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the charging circuit. With reference to FIG. 2, the operation of the charging circuit according to the prior art will be described. A current Ichg1 is a charging current when the small current charging circuit 30 is charged, a current Ichg2 is a charging current when the constant current charging circuit 201 is charged, and a current Ichg3 is a charging end current when the constant voltage charging circuit 202 finishes charging. It is. The voltage Vbat of the secondary battery BAT is indicated by a broken line, and the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 is indicated by a solid line and a one-dot chain line. In addition, a dashed-dotted line is the direct current voltage Vdd in the charging circuit which concerns on the prior art demonstrated here, and a continuous line is the direct current voltage Vdd in the charging circuit which concerns on this invention.

時刻t1以前で電池電圧Vbatが過放電電圧未満の場合、急速充電切換信号はローレベルであり、小電流充電回路30の第1の増幅回路31は動作状態である。また、電圧制御回路40のNMOSトランジスタM41はオフとなる。NMOSトランジスタM41がオフしているので、電圧制御回路40は、電源回路10が出力する直流電圧Vddが、式(1)の値となるようにNMOSトランジスタM1のゲート電圧を制御する。なお、式(1)の直流電圧Vddが二次電池BATの満充電電圧と等しくなるように、基準電圧Vr4、抵抗R41,抵抗R42,及び抵抗R43を設定している。   When the battery voltage Vbat is less than the overdischarge voltage before time t1, the quick charge switching signal is at a low level, and the first amplifier circuit 31 of the small current charging circuit 30 is in an operating state. Further, the NMOS transistor M41 of the voltage control circuit 40 is turned off. Since the NMOS transistor M41 is off, the voltage control circuit 40 controls the gate voltage of the NMOS transistor M1 so that the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 becomes the value of Expression (1). Note that the reference voltage Vr4, the resistor R41, the resistor R42, and the resistor R43 are set so that the DC voltage Vdd in the equation (1) becomes equal to the full charge voltage of the secondary battery BAT.

[数1]
Vdd=Vr4×(R41+R42+R43)/(R42+R43) (1)
[Equation 1]
Vdd = Vr4 × (R41 + R42 + R43) / (R42 + R43) (1)

小電流充電回路30は、二次電池BATに電流Ichg1(例えば30mA)を供給して充電する。また、このとき小電流充電回路30が、電流Ichg1を供給するように、基準電圧Vr1、及び抵抗R31を設定している。電流Ichg1による充電では、電流検出抵抗R21における電圧降下Vcc2は小さく、第2の基準電圧Vr2より小さい。このため、第2の増幅回路21はハイレベルを出力するが、出力回路はオープンドレイン構成のため、第2の増幅回路21の最終出力段トランジスタ(図示せず。)はオープン状態となっている。また、電池電圧Vbatが過放電電圧未満である場合、抵抗R22と抵抗R23との接続ノードの電圧Vcvは、第3の基準電圧Vr3以下である。このため、第3の増幅回路22はハイレベルを出力するが、第2の増幅回路21と同様、第3の増幅回路22の最終出力段トランジスタ(図示せず。)はオープン状態となっている。この結果、NMOSトランジスタM1のゲート電圧Vo1の制御は、電圧制御回路40の第4の増幅回路41だけで行われる。   The small current charging circuit 30 supplies and charges the secondary battery BAT with a current Ichg1 (for example, 30 mA). At this time, the reference voltage Vr1 and the resistor R31 are set so that the small current charging circuit 30 supplies the current Ichg1. In charging with the current Ichg1, the voltage drop Vcc2 in the current detection resistor R21 is small and smaller than the second reference voltage Vr2. For this reason, the second amplifier circuit 21 outputs a high level, but since the output circuit has an open drain configuration, the final output stage transistor (not shown) of the second amplifier circuit 21 is in an open state. . When the battery voltage Vbat is less than the overdischarge voltage, the voltage Vcv at the connection node between the resistor R22 and the resistor R23 is equal to or lower than the third reference voltage Vr3. For this reason, the third amplifier circuit 22 outputs a high level, but as with the second amplifier circuit 21, the final output stage transistor (not shown) of the third amplifier circuit 22 is in an open state. . As a result, the gate voltage Vo1 of the NMOS transistor M1 is controlled only by the fourth amplifier circuit 41 of the voltage control circuit 40.

時刻t1で電池電圧Vbatが過放電電圧以上になると、外部回路は急速充電切換信号をハイレベルにする。これにより、第1の増幅回路31は動作を停止して、ローレベルを出力するため、PMOSトランジスタM31はオンとなる。これにより、電源回路10から二次電池BATに電流Ichg2が流れる。このため、抵抗R21の電圧降下Vcc2が増大して、電圧降下Vcc2が第2の基準電圧Vr2に近づくと第2の増幅回路21が出力する電圧が低下し、NMOSトランジスタM1のゲート電圧を制御する。その結果、第2の増幅回路21により、抵抗R21の電圧降下Vcc2が第2の基準電圧Vr2と等しくなるような電流Ichg2が流れる電圧に直流電圧Vddが制御され、定電流充電が行なわれる(以下、定電流充電動作という。)。なお、電流Ichg2は、式(2)の値となる。   When the battery voltage Vbat becomes equal to or higher than the overdischarge voltage at time t1, the external circuit sets the quick charge switching signal to a high level. As a result, the first amplifier circuit 31 stops its operation and outputs a low level, so that the PMOS transistor M31 is turned on. Thereby, the current Ichg2 flows from the power supply circuit 10 to the secondary battery BAT. For this reason, when the voltage drop Vcc2 of the resistor R21 increases and the voltage drop Vcc2 approaches the second reference voltage Vr2, the voltage output from the second amplifier circuit 21 decreases, and the gate voltage of the NMOS transistor M1 is controlled. . As a result, the second amplifier circuit 21 controls the DC voltage Vdd to a voltage through which the current Ichg2 flows such that the voltage drop Vcc2 of the resistor R21 becomes equal to the second reference voltage Vr2, and constant current charging is performed (hereinafter referred to as “constant current charging”). This is called constant current charging operation.) Note that the current Ichg2 takes the value of equation (2).

[数2]
Ichg2=Vr2/R21 (2)
[Equation 2]
Ichg2 = Vr2 / R21 (2)

また、急速充電切換信号がハイレベルになるとNOMSトランジスタM41がオンとなる。このとき、電圧制御回路40は、電源回路10が出力する直流電圧Vddを、式(3)の値となるように制御しようとする。なお、式(3)の直流電圧Vddは、式(1)の直流電圧Vddより大きい値である。   Further, when the quick charge switching signal becomes high level, the NOMS transistor M41 is turned on. At this time, the voltage control circuit 40 tries to control the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 so as to have the value of Expression (3). Note that the DC voltage Vdd in Expression (3) is larger than the DC voltage Vdd in Expression (1).

[数3]
Vdd=Vr4×(R41+R42)/R42 (3)
[Equation 3]
Vdd = Vr4 × (R41 + R42) / R42 (3)

しかし、このとき、PMOSトランジスタM31がオンしており、電源回路10が出力する直流電圧Vddは二次電池BATの満充電電圧より低い電圧になっている。そのため、抵抗R41と抵抗R42との接続ノードの電圧Vdは、第4の基準電圧Vr4より低い。その結果、第4の増幅回路41はハイレベルを出力しようとして、第4の増幅回路41の最終出力段トランジスタ(図示せず。)がオープン状態となるので、電圧制御回路40は、NMOSトランジスタM1のゲート電圧を制御することができない。同様に、急速充電回路20内の定電圧充電回路202では、抵抗R22と抵抗R23との接続ノードの電圧Vcvが第3の基準電圧Vr3より低くなり、第3の増幅回路22の最終出力段トランジスタ(図示せず。)はオープン状態となる。したがって、定電圧充電回路202は、NMOSトランジスタM1のゲート電圧を制御することができない。   However, at this time, the PMOS transistor M31 is on, and the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 is lower than the full charge voltage of the secondary battery BAT. Therefore, the voltage Vd at the connection node between the resistors R41 and R42 is lower than the fourth reference voltage Vr4. As a result, the fourth amplifier circuit 41 tries to output a high level, and the final output stage transistor (not shown) of the fourth amplifier circuit 41 is in an open state. Therefore, the voltage control circuit 40 is connected to the NMOS transistor M1. The gate voltage cannot be controlled. Similarly, in the constant voltage charging circuit 202 in the quick charging circuit 20, the voltage Vcv at the connection node between the resistor R22 and the resistor R23 becomes lower than the third reference voltage Vr3, and the final output stage transistor of the third amplifier circuit 22 (Not shown) is in an open state. Therefore, the constant voltage charging circuit 202 cannot control the gate voltage of the NMOS transistor M1.

その結果、電源回路10が出力する直流電圧Vddは、定電流充電回路201の第2の増幅回路21のみによって制御され、図2の一点鎖線で示すように電池電圧Vbatより高い電圧になる。直流電圧Vddと電池電圧Vbatとの差は、PMOSトランジスタM31のソース−ドレイン間電圧である。この電圧はPMOSトランジスタM31のオン抵抗に比例する。   As a result, the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 is controlled only by the second amplifier circuit 21 of the constant current charging circuit 201, and becomes a voltage higher than the battery voltage Vbat as shown by a one-dot chain line in FIG. The difference between the DC voltage Vdd and the battery voltage Vbat is the source-drain voltage of the PMOS transistor M31. This voltage is proportional to the on-resistance of the PMOS transistor M31.

定電流充電動作が進んで、時刻t2で電池電圧Vbatが満充電電圧に達すると、抵抗R22と抵抗R23との接続ノードの電圧Vcvが、第3の基準電圧Vr3に到達する。これにより、第3の増幅回路22が出力する電圧Vo3が低下して、NMOSトランジスタM1のゲート電圧を制御するようになり、電池電圧Vbatが満充電電圧となるように電源回路10が出力する直流電圧Vddが制御され、定電圧充電が行われる(以下、定電圧充電動作という。)。その結果、二次電池BATを充電する電流が減少して抵抗R21の電圧降下Vcc2が第2の基準電圧Vr2以下となり、第2の増幅回路21の最終出力段トランジスタ(図示せず。)はオープン状態になる。また、電圧制御回路40の第4の増幅回路41の最終出力段トランジスタ(図示せず。)もオープン状態であるので、電源回路10が出力する直流電圧Vddは、定電圧充電回路202の第3の増幅回路22のみによって制御され、図2の一点鎖線で示すように電池電圧Vbatが満充電電圧になるように、電池電圧Vbatより少し高い電圧になる。なお、直流電圧Vddと電池電圧Vbatとの差は、PMOSトランジスタM31のソース−ドレイン間電圧である。   When the constant current charging operation proceeds and the battery voltage Vbat reaches the fully charged voltage at time t2, the voltage Vcv at the connection node between the resistor R22 and the resistor R23 reaches the third reference voltage Vr3. As a result, the voltage Vo3 output from the third amplifier circuit 22 decreases, the gate voltage of the NMOS transistor M1 is controlled, and the direct current output from the power supply circuit 10 so that the battery voltage Vbat becomes the full charge voltage. The voltage Vdd is controlled, and constant voltage charging is performed (hereinafter referred to as constant voltage charging operation). As a result, the current for charging the secondary battery BAT decreases, the voltage drop Vcc2 of the resistor R21 becomes equal to or lower than the second reference voltage Vr2, and the final output stage transistor (not shown) of the second amplifier circuit 21 is open. It becomes a state. Since the final output stage transistor (not shown) of the fourth amplifier circuit 41 of the voltage control circuit 40 is also in an open state, the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 is the third voltage of the constant voltage charging circuit 202. 2 is controlled only by the amplifier circuit 22 and becomes a voltage slightly higher than the battery voltage Vbat so that the battery voltage Vbat becomes a full charge voltage as shown by a one-dot chain line in FIG. Note that the difference between the DC voltage Vdd and the battery voltage Vbat is the source-drain voltage of the PMOS transistor M31.

定電圧充電動作が進んで、時刻t3で充電電流が電流Ichg3まで減少すると、充電完了と判定して充電を停止する。この後、所定の時間が経過する間、補充電として定電流充電を行なう場合がある。この場合は、急速充電切換信号がローレベルになり、小電流充電回路30の第1の増幅回路31が動作して、電流Ichg1による充電を再開する。また、NMOSトランジスタM41がオフするので、上述したように電源回路10が出力する直流電圧Vddは、電圧制御回路40により満充電電圧に制御される。このため、二次電池BATを過充電してしまうことはない。補充電は所定の時間が経過した時刻t4で外部回路(図示せず。)からの指示で終了する。   When the constant voltage charging operation proceeds and the charging current decreases to the current Ichg3 at time t3, it is determined that charging is complete and charging is stopped. Thereafter, constant current charging may be performed as supplementary charging while a predetermined time elapses. In this case, the quick charge switching signal becomes a low level, the first amplifier circuit 31 of the small current charging circuit 30 operates, and charging with the current Ichg1 is resumed. In addition, since the NMOS transistor M41 is turned off, the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 is controlled to the full charge voltage by the voltage control circuit 40 as described above. For this reason, the secondary battery BAT is not overcharged. The auxiliary charging is terminated by an instruction from an external circuit (not shown) at time t4 when a predetermined time has elapsed.

特許文献1は上記の充電回路に類似した発明を開示している。特許文献1では、二次電池が過放電であるときの充電において充電回路の電源電圧を確保するために、電源回路と電池端子との間に電流制御素子を接続し、電流制御素子の電源側の電圧が充電回路の動作電圧以下にならないように制御する。   Patent Document 1 discloses an invention similar to the above charging circuit. In Patent Document 1, a current control element is connected between the power supply circuit and the battery terminal in order to ensure the power supply voltage of the charging circuit in charging when the secondary battery is overdischarged, and the power supply side of the current control element Is controlled so as not to be lower than the operating voltage of the charging circuit.

しかしながら、従来技術に係る充電回路は、図2の時刻t1からt3の期間に示すように、電源回路10が出力する直流電圧Vddと電池電圧Vbatとの差が大きく、PMOSトランジスタM31による電力損失が大きいという問題がある。この電力損失を減らすには、PMOSトランジスタM31のサイズを大きくする必要がある。   However, the charging circuit according to the related art has a large difference between the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 and the battery voltage Vbat, as shown in the period from time t1 to t3 in FIG. There is a problem of being big. In order to reduce the power loss, it is necessary to increase the size of the PMOS transistor M31.

また、第1の増幅回路31は小電流充電用に設計されるため、ドライブ能力が小さく、PMOSトランジスタM31を十分に低い抵抗値までオンすることができない。一方、十分に低い抵抗値までオンさせるために第1の増幅回路31のドライブ能力を大きくすると、小電流充電時の仕様としてはオーバースペックとなり、チップサイズが大きくしかも消費電流が増加し、効率的ではないという問題がある。   Further, since the first amplifier circuit 31 is designed for small current charging, the drive capability is small and the PMOS transistor M31 cannot be turned on to a sufficiently low resistance value. On the other hand, if the drive capability of the first amplifier circuit 31 is increased in order to turn it on to a sufficiently low resistance value, the specification at the time of small current charging becomes overspec, the chip size is increased and the current consumption is increased, which is efficient. There is a problem that is not.

本発明の目的は以上の問題を解決し、第1の増幅回路31のドライブ能力を大きくすることなく、しかもPMOSトランジスタM31を小型の素子にでき、高効率で、チップ面積の小さい二次電池の充電回路を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and without increasing the drive capability of the first amplifier circuit 31, the PMOS transistor M31 can be made into a small element, and is a highly efficient secondary battery with a small chip area. It is to provide a charging circuit.

本発明に係る二次電池の充電回路は、電源回路の出力端子から出力される直流電圧と直流電流との少なくとも一方を制御して二次電池の充電を制御する急速充電回路と、
前記電源回路から出力される前記直流電圧で動作して前記二次電池を所定の電流で定電流充電し、所定の切換信号に応じて停止する小電流充電回路と、
前記小電流充電回路による充電中に前記電源回路から出力される直流電圧を所定の電圧に制御する電圧制御回路とを備え、
前記小電流充電回路が動作している間は、前記急速充電回路は動作せず、前記切換信号に応じて前記小電流充電回路が停止した場合に、前記急速充電回路が動作する二次電池の充電回路において、
前記小電流充電回路は、
制御端子を有し、前記電源回路の出力端子と前記二次電池との間に接続された電流制御素子と、
前記電流制御素子の制御端子に所定の電圧を印加することにより前記電流制御素子を制御する第1の増幅回路と、
前記第1の増幅回路により前記電流制御素子を制御したときの前記電流制御素子のオン抵抗に比較して、前記電流制御素子のオン抵抗が小さくなるように制御するための電圧を有する信号ラインに前記電流制御素子の制御端子を接続する第1のスイッチ手段を有し、
前記切換信号に応じて前記小電流充電回路が停止した場合は、前記第1のスイッチ手段をオンすることにより、前記信号ラインを前記電流制御素子の制御端子に接続することを特徴とする。
A charging circuit for a secondary battery according to the present invention includes a quick charging circuit for controlling charging of the secondary battery by controlling at least one of a DC voltage and a DC current output from the output terminal of the power supply circuit,
A small current charging circuit that operates at the DC voltage output from the power supply circuit, charges the secondary battery at a constant current with a predetermined current, and stops according to a predetermined switching signal;
A voltage control circuit for controlling a DC voltage output from the power supply circuit to a predetermined voltage during charging by the small current charging circuit;
While the small current charging circuit is operating, the quick charging circuit does not operate, and when the small current charging circuit is stopped in response to the switching signal, the quick charging circuit operates. In the charging circuit,
The small current charging circuit includes:
A current control element having a control terminal and connected between the output terminal of the power supply circuit and the secondary battery;
A first amplifier circuit for controlling the current control element by applying a predetermined voltage to a control terminal of the current control element;
A signal line having a voltage for controlling the on-resistance of the current control element to be smaller than the on-resistance of the current control element when the current control element is controlled by the first amplifier circuit. First switch means for connecting a control terminal of the current control element;
When the small current charging circuit stops in response to the switching signal, the signal line is connected to the control terminal of the current control element by turning on the first switch means.

また、前記二次電池の充電回路において、前記信号ラインと前記第1のスイッチ手段との間に定電流源を接続したことを特徴とする。   In the secondary battery charging circuit, a constant current source is connected between the signal line and the first switch means.

さらに、前記二次電池の充電回路において、前記小電流充電回路は、
前記第1の増幅回路の正電源端子と前記電源回路の出力端子との間に接続された第2のスイッチ手段と、
前記第1の増幅回路の負電源端子と前記電源回路の接地端子との間に接続された第3のスイッチ手段とを備え、
前記切換信号に応じて前記小電流充電回路が停止した場合は、前記第2のスイッチ手段と前記第3のスイッチ手段とをオフすることを特徴とする。
Furthermore, in the charging circuit for the secondary battery, the small current charging circuit includes:
Second switch means connected between a positive power supply terminal of the first amplifier circuit and an output terminal of the power supply circuit;
Third switch means connected between a negative power supply terminal of the first amplifier circuit and a ground terminal of the power supply circuit;
When the small current charging circuit stops according to the switching signal, the second switch means and the third switch means are turned off.

またさらに、前記二次電池の充電回路において、前記急速充電回路は、前記二次電池の電圧が過放電電圧以上の場合に、
(a)所定の電流で定電流充電する定電流充電制御と、
(b)前記二次電池が満充電電圧に達した後、所定の充電終了電流になるまで前記満充電電圧で定電圧充電する定電圧充電制御と
のうちの少なくとも一方を行うことを特徴とする。
Still further, in the charging circuit for the secondary battery, the quick charging circuit is configured such that when the voltage of the secondary battery is equal to or higher than an overdischarge voltage,
(A) constant current charge control for constant current charge at a predetermined current;
(B) After the secondary battery reaches a full charge voltage, at least one of constant voltage charge control for performing constant voltage charge at the full charge voltage until a predetermined charge end current is performed. .

また、前記二次電池の充電回路において、前記小電流充電回路は、前記二次電池の電圧が過放電電圧未満の場合に、前記二次電池を充電するように制御することを特徴とする。   Further, in the charging circuit for the secondary battery, the small current charging circuit controls the secondary battery to be charged when the voltage of the secondary battery is less than an overdischarge voltage.

さらに、前記二次電池の充電回路において、前記小電流充電回路は、前記急速充電回路による充電の後、所定の電流で前記二次電池を定電流充電することにより補充電制御を行うことを特徴とする。   Furthermore, in the charging circuit for the secondary battery, the small current charging circuit performs supplementary charging control by charging the secondary battery at a constant current with a predetermined current after charging by the quick charging circuit. And

またさらに、前記二次電池の充電回路において、前記電圧制御回路は、前記切換信号に応じて前記小電流充電回路が停止した場合は、前記電源回路を制御することを停止することを特徴とする。   Furthermore, in the charging circuit for the secondary battery, the voltage control circuit stops controlling the power supply circuit when the small current charging circuit is stopped in response to the switching signal. .

また、前記二次電池の充電回路において、前記電圧制御回路は、前記切換信号に応じて前記小電流充電回路が停止した場合は、前記電源回路から出力される電圧を前記満充電電圧より高くなるように設定したことを特徴とする。   Further, in the charging circuit for the secondary battery, the voltage control circuit makes the voltage output from the power supply circuit higher than the full charge voltage when the small current charging circuit is stopped in response to the switching signal. It is characterized by setting as follows.

さらに、前記二次電池の充電回路において、前記電源回路は、AC−DCコンバータであることを特徴とする。   Furthermore, in the charging circuit for the secondary battery, the power supply circuit is an AC-DC converter.

本発明によれば、二次電池を定電流充電又は定電圧充電するときには、第1のスイッチ手段を用いて、第1の増幅回路により電流制御素子を制御したときの電流制御素子のオン抵抗に比較して、電流制御素子のオン抵抗が小さくなるように制御するための電圧を有する信号ラインに電流制御素子の制御端子を接続することから、電流制御素子のオン抵抗が小さくなり、電流制御素子での電力消費を減らすことができ充電効率を向上させることができる。また、電流制御素子のオン抵抗を第1の増幅回路で制御したときと同じ値にする場合は、電流制御素子のサイズを小さくすることができ、チップ面積を小さくすることができる。さらに、定電流源を第1のスイッチ手段と信号ラインとの間に接続したので、急激な充電電流の変動が抑制され、ノイズの発生を抑えることができる。   According to the present invention, when the secondary battery is charged with a constant current or a constant voltage, the on-resistance of the current control element when the current control element is controlled by the first amplifier circuit using the first switch means. In comparison, since the control terminal of the current control element is connected to a signal line having a voltage for controlling the on-resistance of the current control element to be small, the on-resistance of the current control element becomes small and the current control element Power consumption can be reduced, and charging efficiency can be improved. Further, when the on-resistance of the current control element is set to the same value as that controlled by the first amplifier circuit, the size of the current control element can be reduced and the chip area can be reduced. Furthermore, since the constant current source is connected between the first switch means and the signal line, a rapid change in the charging current is suppressed, and the generation of noise can be suppressed.

本発明の実施形態に係る充電回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the charging circuit which concerns on embodiment of this invention. 図1及び図3の充電回路の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart showing an operation of the charging circuit of FIGS. 1 and 3. FIG. 従来技術に係る充電回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the charging circuit which concerns on a prior art.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る充電回路を示す回路図である。図1の充電回路は、図3の充電回路と比較して、第1のスイッチ手段であるNMOSトランジスタM33、第2のスイッチ手段であるPMOSトランジスタM34、第3のスイッチ手段であるNMOSトランジスタM35、インバータ回路32、及び電流源I31が小電流充電回路30に追加された点が異なる。その他の回路は、図3の回路と同じである。また、図3と同じ要素には同じ符号を付してある。充電回路の構成、及び動作に関しては背景技術で詳しく述べたので、ここでは、追加された部分を中心に説明する。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a charging circuit according to an embodiment of the present invention. Compared with the charging circuit of FIG. 3, the charging circuit of FIG. 1 includes an NMOS transistor M33 as a first switch means, a PMOS transistor M34 as a second switch means, an NMOS transistor M35 as a third switch means, The difference is that an inverter circuit 32 and a current source I31 are added to the small current charging circuit 30. Other circuits are the same as those in FIG. The same elements as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. Since the configuration and operation of the charging circuit have been described in detail in the background art, only the added portion will be described here.

NMOSトランジスタM33のドレインは、PMOSトランジスタM31のゲート及び第1の増幅回路31の出力端子に接続され、ソースは、電流源I31の一端に接続され、ゲートは、急速充電切換信号に接続されている。また、電流源I31の他端は、接地端子に接続されている。PMOSトランジスタM34のソースは、電源回路10の出力端子Voutに接続され、ドレインは、第1の増幅回路31の正電源端子に接続され、ゲートは、急速充電切換信号に接続されている。NMOSトランジスタM35のドレインは、第1の増幅回路31の負電源端子に接続され、ソースは、接地端子に接続され、ゲートは、インバータ回路32の出力に接続されている。インバータ回路32の入力端子には、急速充電切換信号が接続されている。   The drain of the NMOS transistor M33 is connected to the gate of the PMOS transistor M31 and the output terminal of the first amplifier circuit 31, the source is connected to one end of the current source I31, and the gate is connected to the quick charge switching signal. . The other end of the current source I31 is connected to the ground terminal. The source of the PMOS transistor M34 is connected to the output terminal Vout of the power supply circuit 10, the drain is connected to the positive power supply terminal of the first amplifier circuit 31, and the gate is connected to the quick charge switching signal. The drain of the NMOS transistor M35 is connected to the negative power supply terminal of the first amplifier circuit 31, the source is connected to the ground terminal, and the gate is connected to the output of the inverter circuit 32. A quick charge switching signal is connected to the input terminal of the inverter circuit 32.

図2は、充電回路の動作を示すタイミングチャートである。図2を参照して、本実施形態の充電回路の動作を説明する。時刻t1以前で電池電圧Vbatが過放電電圧未満の場合、急速充電切換信号はローレベルとなっている。このとき、NMOSトランジスタM33はオフとなり、PMOSトランジスタM34及びNMOSトランジスタM35はオンとなる。PMOSトランジスタM34及びNMOSトランジスタM35がオンであるので、第1の増幅回路31には電源Vddが供給されて、動作状態になる。また、NMOSトランジスタM33はオフしているので、小電流充電回路30の動作に影響しない。この状態では、図1の回路は、図3の回路と同じ状態となり、同様に動作する。   FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the charging circuit. With reference to FIG. 2, the operation of the charging circuit of the present embodiment will be described. If the battery voltage Vbat is less than the overdischarge voltage before time t1, the quick charge switching signal is at a low level. At this time, the NMOS transistor M33 is turned off, and the PMOS transistor M34 and the NMOS transistor M35 are turned on. Since the PMOS transistor M34 and the NMOS transistor M35 are on, the power supply Vdd is supplied to the first amplifying circuit 31 to be in an operating state. Further, since the NMOS transistor M33 is off, the operation of the small current charging circuit 30 is not affected. In this state, the circuit of FIG. 1 is in the same state as the circuit of FIG. 3, and operates in the same manner.

時刻t1で電池電圧Vbatが過放電電圧以上になると、外部回路は急速充電切換信号をハイレベルにする。これにより、PMOSトランジスタM34及びNMOSトランジスタM35はオフとなり、第1の増幅回路31は電源を遮断されて動作を停止する。また、NMOSトランジスタM33はオンとなるので、PMOSトランジスタM31のゲートを接地電圧に接続する。そのため、PMOSトランジスタM31はオンする。   When the battery voltage Vbat becomes equal to or higher than the overdischarge voltage at time t1, the external circuit sets the quick charge switching signal to a high level. As a result, the PMOS transistor M34 and the NMOS transistor M35 are turned off, and the first amplifier circuit 31 is turned off and stops operating. Since the NMOS transistor M33 is turned on, the gate of the PMOS transistor M31 is connected to the ground voltage. Therefore, the PMOS transistor M31 is turned on.

従来技術に係る充電回路では、PMOSトランジスタM31のゲート電圧を第1の増幅回路31によってローレベルにしていたが、第1の増幅回路31のドライブ能力が低いため、ローレベルの電位は接地電位より高かった。本実施形態では、PMOSトランジスタM31のゲートをNMOSトランジスタM33及び電流源I31を介して接地端子に接続するので、PMOSトランジスタM31のゲート電圧を従来技術の場合より低くすることができ、PMOSトランジスタM31のオン抵抗を従来技術の場合よりも小さくすることができる。その結果、本実施形態に係る充電回路は上述した定電流充電動作と同様に動作して、図2に示すように、電源回路10が出力する直流電圧Vddの値は、実線で示す値となり、一点鎖線で示した従来技術の値よりも低くなる。   In the charging circuit according to the prior art, the gate voltage of the PMOS transistor M31 is set to the low level by the first amplifier circuit 31, but since the drive capability of the first amplifier circuit 31 is low, the low level potential is higher than the ground potential. it was high. In the present embodiment, since the gate of the PMOS transistor M31 is connected to the ground terminal via the NMOS transistor M33 and the current source I31, the gate voltage of the PMOS transistor M31 can be made lower than in the prior art, and the PMOS transistor M31 The on-resistance can be made smaller than that in the prior art. As a result, the charging circuit according to the present embodiment operates in the same manner as the constant current charging operation described above, and as shown in FIG. 2, the value of the DC voltage Vdd output from the power supply circuit 10 is a value indicated by a solid line, It becomes lower than the value of the prior art shown with the dashed-dotted line.

また、電流源I31は、PMOSトランジスタM31のゲート電圧が低下する速度を抑制する。これにより、充電電流が電流Ichg1から電流Ichg2へ緩やかに切り換わるため、充電電流の切り換えによるノイズの発生を抑えることができる。   Further, the current source I31 suppresses the rate at which the gate voltage of the PMOS transistor M31 decreases. As a result, the charging current is gradually switched from the current Ichg1 to the current Ichg2, so that the generation of noise due to switching of the charging current can be suppressed.

時刻t2で電池電圧Vbatが満充電電圧に達すると定電流充電から定電圧充電に切り換わる。このときも、PMOSトランジスタM31のゲート電圧が従来技術の場合よりも低いので、PMOSトランジスタM31のオン抵抗が小さくなる。その結果、本実施形態に係る充電回路は上述した定電圧充電動作と同様に動作して、図2に示すように、直流電圧Vddの値が従来技術の場合よりも低くなり、PMOSトランジスタM31での電力消費を減らすことができる。   When the battery voltage Vbat reaches the full charge voltage at time t2, the constant current charge is switched to the constant voltage charge. Also at this time, since the gate voltage of the PMOS transistor M31 is lower than that in the prior art, the on-resistance of the PMOS transistor M31 is reduced. As a result, the charging circuit according to the present embodiment operates in the same manner as the constant voltage charging operation described above, and as shown in FIG. 2, the value of the DC voltage Vdd is lower than that in the prior art, and the PMOS transistor M31 Can reduce the power consumption.

時刻t3で充電電流が電流Ichg3まで減少すると、充電完了と判定して充電を停止する。なお、この後、所定の時間が経過する間、補充電として定電流充電を行なう場合は、急速充電切換信号をローレベルにすることで時刻t1以前と同じ状態となり、電流Ichg1で補充電を行なう。   When the charging current decreases to the current Ichg3 at time t3, it is determined that charging is complete and charging is stopped. After that, when constant current charging is performed as supplementary charging while a predetermined time elapses, the rapid charging switching signal is set to a low level to achieve the same state as before time t1, and supplementary charging is performed with current Ichg1. .

また、従来技術の場合と同様に、時刻t1からt3の間、NMOSトランジスタM41がオンしているので、抵抗R41と抵抗R42との接続ノードの電圧Vdは第4の基準電圧Vr4より低くなり、第4の増幅回路41の最終出力段トランジスタ(図示せず。)はオープン状態であることから、電圧制御回路40は、直流電圧Vddを制御しない。   Similarly to the case of the prior art, since the NMOS transistor M41 is turned on from time t1 to time t3, the voltage Vd at the connection node between the resistor R41 and the resistor R42 becomes lower than the fourth reference voltage Vr4. Since the final output stage transistor (not shown) of the fourth amplifier circuit 41 is in the open state, the voltage control circuit 40 does not control the DC voltage Vdd.

以上説明したように、本実施形態によれば、急速充電回路20により二次電池BATを充電するときは、PMOSトランジスタM31のゲートを、NMOSトランジスタM33及び電流源I31を介して、第1の増幅回路31が出力するローレベルより低い電圧を有する接地端子に接続するようにしたので、PMOSトランジスタM31のオン抵抗が小さくなり、PMOSトランジスタM31での電力消費を減らすことができ、充電効率を向上させることができる。また、PMOSトランジスタM31のオン抵抗を第1の増幅回路31で制御したときと同じ値にする場合は、PMOSトランジスタM31のサイズを小さくすることができ、チップ面積を小さくすることができる。さらに、電流源I31をNMOSトランジスタM33と接地端子との間に接続したので、急激な充電電流の変動が抑制され、ノイズの発生を抑えることができる。なお、本実施形態では、NMOSトランジスタM33のソースを、電流源I31を介して接地端子に接続しているが、接続先を接地端子に限る必要はない。さらに低い電圧のノードがあれば、そのノードに接続することで、PMOSトランジスタM31のオン抵抗をさらに下げることができる。   As described above, according to the present embodiment, when the secondary battery BAT is charged by the quick charge circuit 20, the gate of the PMOS transistor M31 is connected to the first amplification via the NMOS transistor M33 and the current source I31. Since the circuit 31 is connected to the ground terminal having a voltage lower than the low level output from the circuit 31, the on-resistance of the PMOS transistor M31 is reduced, the power consumption in the PMOS transistor M31 can be reduced, and the charging efficiency is improved. be able to. When the on-resistance of the PMOS transistor M31 is set to the same value as that controlled by the first amplifier circuit 31, the size of the PMOS transistor M31 can be reduced and the chip area can be reduced. Furthermore, since the current source I31 is connected between the NMOS transistor M33 and the ground terminal, a rapid change in the charging current is suppressed, and the generation of noise can be suppressed. In the present embodiment, the source of the NMOS transistor M33 is connected to the ground terminal via the current source I31. However, the connection destination need not be limited to the ground terminal. If there is a node having a lower voltage, the on-resistance of the PMOS transistor M31 can be further lowered by connecting to the node.

以上詳述したように、本発明に係る二次電池の充電回路によれば、二次電池を定電流充電又は定電圧充電するときには、第1のスイッチ手段を用いて、第1の増幅回路により電流制御素子を制御したときの電流制御素子のオン抵抗に比較して、電流制御素子のオン抵抗が小さくなるように制御するための電圧を有する信号ラインに電流制御素子の制御端子を接続することから、電流制御素子のオン抵抗が小さくなり、電流制御素子での電力消費を減らすことができ充電効率を向上させることができる。また、電流制御素子のオン抵抗を第1の増幅回路で制御したときと同じ値にする場合は、電流制御素子のサイズを小さくすることができ、チップ面積を小さくすることができる。さらに、定電流源を第1のスイッチ手段と信号ラインとの間に接続したので、急激な充電電流の変動が抑制され、ノイズの発生を抑えることができる。   As described above in detail, according to the secondary battery charging circuit of the present invention, when the secondary battery is charged with constant current or constant voltage, the first amplifying circuit is used with the first switch means. The control terminal of the current control element is connected to a signal line having a voltage for controlling the on resistance of the current control element to be smaller than the on resistance of the current control element when the current control element is controlled. Therefore, the on-resistance of the current control element is reduced, power consumption in the current control element can be reduced, and charging efficiency can be improved. Further, when the on-resistance of the current control element is set to the same value as that controlled by the first amplifier circuit, the size of the current control element can be reduced and the chip area can be reduced. Furthermore, since the constant current source is connected between the first switch means and the signal line, a rapid change in the charging current is suppressed, and the generation of noise can be suppressed.

10…電源回路、
20…急速充電回路、
201…定電流充電回路、
202…定電圧充電回路、
21…第2の増幅回路、
22…第3の増幅回路、
30…小電流充電回路、
31…第1の増幅回路、
32…インバータ回路、
40…電圧制御回路、
41…第4の増幅回路、
M33…第1のスイッチ手段、
M34…第2のスイッチ手段、
M35…第3のスイッチ手段、
Vr1…第1の基準電圧、
Vr2…第2の基準電圧、
Vr3…第3の基準電圧、
Vr4…第4の基準電圧。
10 ... power supply circuit,
20 ... Rapid charging circuit,
201 ... constant current charging circuit,
202 ... constant voltage charging circuit,
21 ... Second amplifier circuit,
22 ... Third amplifier circuit,
30 ... small current charging circuit,
31 ... first amplifier circuit,
32. Inverter circuit,
40 ... Voltage control circuit,
41 ... Fourth amplifier circuit,
M33 ... first switch means,
M34 ... second switch means,
M35 ... third switch means,
Vr1 ... first reference voltage,
Vr2 ... second reference voltage,
Vr3 ... third reference voltage,
Vr4 is a fourth reference voltage.

特開2001−327096号公報。JP 2001-327096 A.

Claims (9)

電源回路の出力端子から出力される直流電圧と直流電流との少なくとも一方を制御して二次電池の充電を制御する急速充電回路と、
前記電源回路から出力される前記直流電圧で動作して前記二次電池を所定の電流で定電流充電し、所定の切換信号に応じて停止する小電流充電回路と、
前記小電流充電回路による充電中に前記電源回路から出力される直流電圧を所定の電圧に制御する電圧制御回路とを備え、
前記小電流充電回路が動作している間は、前記急速充電回路は動作せず、前記切換信号に応じて前記小電流充電回路が停止した場合に、前記急速充電回路が動作する二次電池の充電回路において、
前記小電流充電回路は、
制御端子を有し、前記電源回路の出力端子と前記二次電池との間に接続された電流制御素子と、
前記電流制御素子の制御端子に所定の電圧を印加することにより前記電流制御素子を制御する第1の増幅回路と、
前記第1の増幅回路により前記電流制御素子を制御したときの前記電流制御素子のオン抵抗に比較して、前記電流制御素子のオン抵抗が小さくなるように制御するための電圧を有する信号ラインに前記電流制御素子の制御端子を接続する第1のスイッチ手段を有し、
前記切換信号に応じて前記小電流充電回路が停止した場合は、前記第1のスイッチ手段をオンすることにより、前記信号ラインを前記電流制御素子の制御端子に接続することを特徴とする二次電池の充電回路。
A quick charging circuit that controls charging of the secondary battery by controlling at least one of a DC voltage and a DC current output from the output terminal of the power supply circuit;
A small current charging circuit that operates at the DC voltage output from the power supply circuit, charges the secondary battery at a constant current with a predetermined current, and stops according to a predetermined switching signal;
A voltage control circuit for controlling a DC voltage output from the power supply circuit to a predetermined voltage during charging by the small current charging circuit;
While the small current charging circuit is operating, the quick charging circuit does not operate, and when the small current charging circuit is stopped in response to the switching signal, the quick charging circuit operates. In the charging circuit,
The small current charging circuit includes:
A current control element having a control terminal and connected between the output terminal of the power supply circuit and the secondary battery;
A first amplifier circuit for controlling the current control element by applying a predetermined voltage to a control terminal of the current control element;
A signal line having a voltage for controlling the on-resistance of the current control element to be smaller than the on-resistance of the current control element when the current control element is controlled by the first amplifier circuit. First switch means for connecting a control terminal of the current control element;
When the small current charging circuit stops in response to the switching signal, the signal line is connected to the control terminal of the current control element by turning on the first switch means. Battery charging circuit.
前記信号ラインと前記第1のスイッチ手段との間に定電流源を接続したことを特徴とする請求項1記載の二次電池の充電回路。   2. The secondary battery charging circuit according to claim 1, wherein a constant current source is connected between the signal line and the first switch means. 前記小電流充電回路は、
前記第1の増幅回路の正電源端子と前記電源回路の出力端子との間に接続された第2のスイッチ手段と、
前記第1の増幅回路の負電源端子と前記電源回路の接地端子との間に接続された第3のスイッチ手段とを備え、
前記切換信号に応じて前記小電流充電回路が停止した場合は、前記第2のスイッチ手段と前記第3のスイッチ手段とをオフすることを特徴とする請求項1又は2記載の二次電池の充電回路。
The small current charging circuit includes:
Second switch means connected between a positive power supply terminal of the first amplifier circuit and an output terminal of the power supply circuit;
Third switch means connected between a negative power supply terminal of the first amplifier circuit and a ground terminal of the power supply circuit;
3. The secondary battery according to claim 1, wherein when the small current charging circuit stops in response to the switching signal, the second switch unit and the third switch unit are turned off. Charging circuit.
前記急速充電回路は、前記二次電池の電圧が過放電電圧以上の場合に、
(a)所定の電流で定電流充電する定電流充電制御と、
(b)前記二次電池が満充電電圧に達した後、所定の充電終了電流になるまで前記満充電電圧で定電圧充電する定電圧充電制御と
のうちの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項1乃至3のうちのいずれか1つの請求項記載の二次電池の充電回路。
When the voltage of the secondary battery is equal to or higher than the overdischarge voltage, the quick charging circuit is
(A) constant current charge control for constant current charge at a predetermined current;
(B) After the secondary battery reaches a full charge voltage, at least one of constant voltage charge control for performing constant voltage charge at the full charge voltage until a predetermined charge end current is performed. The secondary battery charging circuit according to any one of claims 1 to 3.
前記小電流充電回路は、前記二次電池の電圧が過放電電圧未満の場合に、前記二次電池を充電するように制御することを特徴とする請求項1乃至4のうちのいずれか1つの請求項記載の二次電池の充電回路。   5. The small current charging circuit controls the secondary battery to be charged when the voltage of the secondary battery is less than an overdischarge voltage. A charging circuit for a secondary battery according to claim. 前記小電流充電回路は、前記急速充電回路による充電の後、所定の電流で前記二次電池を定電流充電することにより補充電制御を行うことを特徴とする請求項1乃至4のうちのいずれか1つの請求項記載の二次電池の充電回路。   5. The supplementary charging control according to claim 1, wherein the small current charging circuit performs auxiliary charging control by charging the secondary battery with a constant current with a predetermined current after charging by the quick charging circuit. A charging circuit for a secondary battery according to claim 1. 前記電圧制御回路は、前記切換信号に応じて前記小電流充電回路が停止した場合は、前記電源回路を制御することを停止することを特徴とする請求項1乃至6のうちのいずれか1つの請求項記載の二次電池の充電回路。   The voltage control circuit stops controlling the power supply circuit when the small current charging circuit is stopped in response to the switching signal. A charging circuit for a secondary battery according to claim. 前記電圧制御回路は、前記切換信号に応じて前記小電流充電回路が停止した場合は、前記電源回路から出力される電圧を前記満充電電圧より高くなるように設定したことを特徴とする請求項7記載の二次電池の充電回路。   The voltage control circuit is configured to set a voltage output from the power supply circuit to be higher than the full charge voltage when the small current charging circuit stops in response to the switching signal. A charging circuit for a secondary battery according to claim 7. 前記電源回路は、AC−DCコンバータであることを特徴とする請求項1乃至8のうちのいずれか1つに記載の二次電池の充電回路。   The secondary battery charging circuit according to claim 1, wherein the power supply circuit is an AC-DC converter.
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