CN101252286A - 充放电控制电路和充电式电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对蓄电池的充放电进行控制的充放电控制电路，具有：分压电路，对蓄电池的电压进行分压；第一基准电压电路，输出第一基准电压；第二基准电压电路，输出第二基准电压；过充电检测比较器，比较分压电路的输出信号和第一基准电压，来检测蓄电池的过充电状态；过电流检测比较器，比较过电流检测端子的电压和第二基准电压，来检测蓄电池的过电流状态；控制电路，基于过充电检测比较器和过电流检测比较器的输出信号，对开关以及保护电路进行导通关断的控制；保护电路，基于来自控制电路的输出信号，通过导通向VSS端子和过电流检测端子之间的路径连接电阻，通过关断从路径断开电阻。

Description

充放电控制电路和充电式电源装置

技术领域

本发明涉及对蓄电池的充放电进行控制的充放电控制电路、和装有该充放电控制电路的充电式电源装置。

背景技术

关于现有的充电式电源装置的结构进行说明。图5是表示现有的充电式电源装置的图。

充电式电源装置具有：蓄电池101、充放电控制电路110和开关102。充电式电源装置连接着充电器104或负载103。充放电控制电路110具有：包括电阻R1和R2的分压电路111；基准电压电路122；过充电检测比较器121；控制电路210；过电流检测比较器120；基准电压电路123；电阻124；包括寄生二极管202的保护电路201；包括寄生二极管205的保护电路204；以及包括恒流源208和N型晶体管206的充电器检测电路211。

分压电路111分压蓄电池101的电压。基准电压电路122向过充电检测比较器121输出规定的基准电压，基准电压电路123向过电流检测比较器120输出规定的基准电压。过充电检测比较器121将分压电路111的输出信号和基准电压电路122产生的基准电压进行比较，检测蓄电池101的过充电状态，过电流检测比较器120将过电流检测端子的电压和基准电压电路123产生的基准电压进行比较，检测蓄电池101的过电流状态。控制电路210基于过充电检测比较器121和过电流检测比较器120的输出信号，对控制开关102和保护电路201进行导通关断。充电器检测电路211检测充电器104的连接。N型晶体管的保护电路201基于来自控制电路210的输出信号，通过导通，将电阻124连接在VSS端子和过电流检测端子之间的路径上。N型晶体管的保护电路204基于来自充电器检测电路211的输出信号，通过关断，从VSS端子和过电流检测端子之间的路径断开电阻124。

下面，关于现有的充电式电源装置的工作进行说明。

在VDD端子上连接充电器104的正极，在过电流检测端子上连接充电器104的负极。在外部端子+VO与外部端子-VO之间连接充电器104，对蓄电池101进行充电。当蓄电池101的电压变为规定电压以上，分压电路111的输出电压变为基准电压电路122的基准电压以上时，过充电检测比较器121就检测出蓄电池101的过充电状态。于是，控制电路210以关断开关102，切断充电电流的方式进行控制。

在此，设检测到蓄电池101的过充电状态，并且开关102关断。此外，设蓄电池101的电压为4.2V，充电器104的电压为6.0V。于是，过电流检测端子的电压就成为：

4.2V-6.0V＝-1.8V。

这时，N型晶体管206的栅极电压成为VSS端子的电压(0V)，源极电压成为过电流检测端子的电压(-1.8V)，栅·源极间电压为1.8V。该N型晶体管206的栅·源极间电压变为阈值电压以上，N型晶体管206就导通。于是，保护电路204的栅极电压和源极电压就大致成为过电流检测端子的电压，栅·源极间电压成为0V，因此保护电路204关断。这样，电阻124就从VSS端子和过电流检测端子之间的路径断开，通过寄生二极管202、电阻124和保护电路204的VSS端子与过电流检测端子之间的路径被切断，该路径中不流过充电电流。

【专利文献1】日本特开2002-238173号公报(图3)

但是，当由过电流检测比较器120检测到蓄电池101的过电流状态，并且过电流检测端子的电压上升到VDD端子的电压附近时，保护电路204的寄生二极管205就成为正向偏压，流过正向电流。这样，就将该正向电流作为基极电流，保护电路204的寄生双极进行工作，电流消耗增加。

在此，关于保护电路204的寄生双极的工作进行说明。图6是表示现有的保护电路的图。

当过电流检测端子的电压上升到VDD端子的电压附近时，保护电路204的源极即N型扩散区域10的电压和反向栅即P型阱30也上升到VDD端子的电压附近，由P型阱30和N型扩散区域20形成的保护电路204的寄生二极管205成为正向偏压。从P型阱30，通过寄生二极管205、电阻124和保护电路201，正向电流流向VSS端子。该正向电流成为由基极即P型阱30、发射极即N型扩散区域20和集电极即N型衬底40所形成的寄生双极的基极电流，将正向电流扩大h_FB倍后的发射极电流流向发射极即N型扩散区域20。这时，从VDD端子供给集电极电流。这样，就将该正向电流作为基极电流，保护电路204的寄生双极进行工作，电流消耗增加。

发明内容

本发明提供一种即使蓄电池成为过电流状态，也能够减少电流消耗的充放电控制电路和充电式电源装置。

本发明为了解决上述问题，提供一种对蓄电池的充放电进行控制的充放电控制电路，其特征在于，具有：分压电路，对上述蓄电池的电压进行分压；第一基准电压电路，输出第一基准电压；第二基准电压电路，输出第二基准电压；过充电检测比较器，比较上述分压电路的输出信号和上述第一基准电压，来检测上述蓄电池的过充电状态；过电流检测比较器，比较过电流检测端子的电压和上述第二基准电压，来检测上述蓄电池的过电流状态；控制电路，基于上述过充电检测比较器和上述过电流检测比较器的输出信号，对开关以及保护电路进行导通关断的控制，其中，上述开关设置在充电器或负载与上述蓄电池之间，上述保护电路设置在VSS端子与上述过电流检测端子之间；保护电路，基于来自上述控制电路的输出信号，通过导通，向上述VSS端子和上述过电流检测端子之间的路径连接电阻，通过关断，从上述路径断开上述电阻。

此外，本发明为了解决上述问题，提供一种充电式电源装置，上述充电式电源装置装有对蓄电池的充放电进行控制的充放电控制电路，其特征在于，具有上述充放电控制电路、上述开关和上述蓄电池。

在本发明中，由于在蓄电池变为过电流状态的情况下，保护电路的寄生二极管不流过正向电流，因此，将该正向电流作为基极电流的保护电路的寄生双极不工作，充放电控制电路中的电流消耗不增加。

附图说明

图1是表示第一实施方式的充电式电源装置的图。

图2是表示第一实施方式的保护电路的图。

图3是表示第二实施方式的充电式电源装置的图。

图4是表示第二实施方式的保护电路的图。

图5是表示现有的充电式电源装置的图。

图6是表示现有的保护电路的图。

符号说明

101蓄电池                 R1、R2电阻

111分压电路               122、123基准电压电路

120过电流检测比较器       121过充电检测比较器

210控制电路               124电阻

71、70寄生二极管          50保护电路

102开关                   110充放电控制电路

103负载                   104充电器

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。

[第一实施方式]

首先，关于第一实施方式的充电式电源装置的结构进行说明。图1是表示第一实施方式的充电式电源装置的图。

充电式电源装置具有：蓄电池101、充放电控制电路110和开关102。充电式电源装置连接着充电器104或负载103。充放电控制电路110具有：包括电阻R1和R2的分压电路111；基准电压电路122；过充电检测比较器121；控制电路210；过电流检测比较器120；基准电压电路123；电阻125；以及包括寄生二极管70和寄生二极管71的保护电路50。

在此，保护电路50的反向栅，经由寄生二极管71与源极连接，经由寄生二极管70与漏极连接。

分压电路111对蓄电池101的电压进行分压。基准电压电路122向过充电检测比较器121输出规定的基准电压，基准电压电路123向过电流检测比较器120输出规定的基准电压。过充电检测比较器121将分压电路111的输出信号和基准电压电路122产生的基准电压进行比较，来检测蓄电池101的过充电状态，过电流检测比较器120将过电流检测端子的电压和基准电压电路123产生的基准电压进行比较，来检测蓄电池101的过电流状态。控制电路210基于过充电检测比较器121和过电流检测比较器120的输出信号，对控制开关102和保护电路50进行导通关断。N型晶体管的保护电路50基于来自控制电路210的输出信号，通过导通，向VSS端子和过电流检测端子之间的路径连接电阻125，通过关断，从该路径断开电阻125。

下面，关于第一实施方式的充电式电源装置的工作进行说明。图2是表示第一实施方式的保护电路的图。

在VDD端子连接充电器104的正极，在过电流检测端子连接充电器104的负极。在外部端子+VO与外部端子-VO之间连接充电器104，对蓄电池101进行充电。当蓄电池101的电压变为规定电压以上，分压电路111的输出电压变为基准电压电路122的基准电压以上时，过充电检测比较器121就检测蓄电池101的过充电状态。于是，控制电路210以关断开关102，切断充电电流的方式进行控制。

在此，设检测到蓄电池101的过充电状态，开关102为关断。此外，设蓄电池101的电压为4.2V，充电器104的电压为6.0V。于是，过电流检测端子的电压就成为：

4.2V-6.0V＝-1.8V。

这时，控制电路210以使保护电路50的栅极电压与过电流检测端子的电压变为相等的方式进行工作，当N型扩散区域10的电压是-1.8V，N型扩散区域20的电压是0V，寄生二极管70的阈值电压是0.5V时，P型阱30的电压就成为：

-1.8V+0.5V＝-1.3V。

寄生二极管70成为正向偏压，寄生二极管71成为反向偏压。由于栅极电压(-1.8V)低于P型阱30的电压(-1.3V)，因此，保护电路50为关断。这样，就从VSS端子和过电流检测端子之间的路径断开电阻125，通过保护电路50和电阻125的VSS端子与过电流检测端子之间的路径被切断，该路径中不流过充电电流。

此外，当由过电流检测比较器120检测到蓄电池101的过电流状态，且过电流检测端子的电压上升到VDD端子的电压附近时，控制电路210以保护电路50的栅极电压与VDD端子的电压变为相等的方式进行工作。由于过电流检测端子的电压上升到了VDD端子的电压附近，因此，N型扩散区域10的电压就高于0V，N型扩散区域20的电压是0V。这样，当寄生二极管71的阈值电压为0.5V时，P型阱30的电压就成为0.5V。这时，栅极电压是VDD端子的电压，栅极电压高于P型阱30的电压，因此，保护电路50导通。当保护电路50的导通电阻小到可以忽略的程度时，在保护电路50成为导通时，N型扩散区域10的电压就接近于VSS端子的电压。由于保护电路50导通，因此，从蓄电池101的正极经由负载103、电阻125和保护电路50流向VSS端子的电流，就流经保护电路50的沟道区域，寄生二极管71中不流过正向电流。这样，由基极即P型阱30、发射极即N型扩散区域20和集电极即N型衬底40所形成的寄生双极就不工作。

通过这样，由于在蓄电池101变为过电流状态的情况下，保护电路50的寄生二极管71中不流过正向电流，因此，将该正向电流作为基极电流的保护电路50的寄生双极不工作，充放电控制电路中的电流消耗就不增加。

[第二实施方式]

下面，关于第二实施方式的充电式电源装置的结构进行说明。图3是表示第二实施方式的充电式电源装置的图。

第二实施方式的充电式电源装置与第一实施方式的充电式电源装置相比，去掉了电阻125、保护电路50、寄生二极管70和寄生二极管71，添加了开关80、电阻65、电阻126、保护电路60和寄生二极管81。

在此，保护电路60的反向栅，经由寄生二极管81与源极连接，经由电阻65与栅极连接。此外，保护电路60的栅极经由开关80与VDD端子连接。

控制电路210基于过充电检测比较器121和过电流检测比较器120的输出信号，对开关80和开关102进行导通关断。N型晶体管的保护电路60基于来自经由开关80的控制电路210的输出信号，通过导通，向VSS端子和过电流检测端子之间的路径连接电阻126，通过关断，从该路径断开电阻126。

下面，关于第二实施方式的充电式电源装置的工作进行说明。图4是表示第二实施方式的保护电路的图。

在VDD端子连接充电器104的正极，在过电流检测端子连接充电器104的负极。在外部端子+VO与外部端子-VO之间连接充电器104，来对蓄电池101进行充电。当蓄电池101的电压变为规定电压以上，分压电路111的输出电压变为基准电压电路122的基准电压以上时，过充电检测比较器121就检测出蓄电池101的过充电状态。于是，控制电路210以关断开关102，切断充电电流的方式进行控制。

在此，设检测到蓄电池101的过充电状态，并且开关102关断。于是，也控制成开关80关断，由于保护电路60的栅极电压变得与反向栅电压大致相同，因此，保护电路60关断。这样，就从VSS端子和过电流检测端子之间的路径断开电阻126，通过保护电路60和电阻126的VSS端子与过电流检测端子之间的路径被切断，该路径中不流过充电电流。

此外，当由过电流检测比较器120检测到蓄电池101的过电流状态，且过电流检测端子的电压上升到VDD端子的电压附近时，就控制成开关80导通。经由电阻65和寄生二极管81，电流从VDD端子流向VSS端子。设电阻65的电阻值为10MΩ，蓄电池101的电压为3.5V，则流到电阻65中的电流就大致成为：

3.5V/10MΩ＝0.35μA。

当寄生二极管81中流过0.35μA的正向电流时，就在寄生二极管81中产生0.1V的电压，保护电路60的反向栅极电压成为0.1V。由于保护电路60的栅极电压是3.5V，因此，保护电路60导通。由于0.35μA的正向电流不足以作为使由基极即P型阱30、发射极即N型扩散区域20和集电极即N型衬底40所形成的寄生双极进行工作的基极电流，因此，寄生双极不工作。

通过这样，在蓄电池101变为过电流状态的情况下，保护电路60的寄生二极管81所产生的正向电流不足以作为使保护电路60的寄生双极进行工作的基极电流。这样，将该正向电流作为基极电流的保护电路60的寄生双极不工作，充放电控制电路中的电流消耗就不增加。

Claims (5)

1. 一种对蓄电池的充放电进行控制的充放电控制电路，其特征在于，

具有：

分压电路，对上述蓄电池的电压进行分压；

第一基准电压电路，输出第一基准电压；

第二基准电压电路，输出第二基准电压；

过充电检测比较器，比较上述分压电路的输出信号和上述第一基准电压，来检测上述蓄电池的过充电状态；

过电流检测比较器，比较过电流检测端子的电压和上述第二基准电压，来检测上述蓄电池的过电流状态；

控制电路，基于上述过充电检测比较器和上述过电流检测比较器的输出信号，对开关以及保护电路进行导通关断的控制，其中，上述开关设置在充电器或负载与上述蓄电池之间，上述保护电路设置在VSS端子与上述过电流检测端子之间；以及

保护电路，基于来自上述控制电路的输出信号，通过导通，向上述VSS端子和上述过电流检测端子之间的路径连接电阻，通过关断，从上述路径断开上述电阻。

2. 如权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，

上述保护电路是N型晶体管。

3. 如权利要求2所述的充放电控制电路，其特征在于，

上述N型晶体管的反向栅经由第一寄生二极管与源极连接，经由第二寄生二极管与漏极连接。

4. 如权利要求2所述的充放电控制电路，其特征在于，

上述N型晶体管的反向栅经由寄生二极管与源极连接，经由电阻与栅极连接。

5. 一种装有对蓄电池的充放电进行控制的充放电控制电路的充电式电源装置，其特征在于，具有：

充放电控制电路；

开关；和

蓄电池，

上述充放电控制电路具有：

分压电路，对上述蓄电池的电压进行分压；

第一基准电压电路，输出第一基准电压；

第二基准电压电路，输出第二基准电压；

过充电检测比较器，比较上述分压电路的输出信号和上述第一基准电压，来检测上述蓄电池的过充电状态；

过电流检测比较器，比较过电流检测端子的电压和上述第二基准电压，来检测上述蓄电池的过电流状态；

控制电路，基于上述过充电检测比较器和上述过电流检测比较器的输出信号，对开关以及保护电路进行导通关断的控制，其中，上述开关设置在充电器或负载与上述蓄电池之间，上述保护电路设置在VSS端子与上述过电流检测端子之间；以及

保护电路，基于来自上述控制电路的输出信号，通过导通，向上述VSS端子和上述过电流检测端子之间的路径连接电阻，通过关断，从上述路径断开上述电阻。

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