CN101467329A - 二次电池充电电路 - Google Patents

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山崎和夫
田中秀宪
寺田幸弘
永井民次
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Mitsumi Electric Co Ltd
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Abstract

本发明提供即使控制充电电压或充电电流的晶体管等损坏、或者保护电路非正常地动作时，也不发生向二次电池的过充电的安全性高的充电电路。在通过所输入的电源电压进行二次电池(E2)的充电的二次电池充电电路(4)中，将所述电源电压设定为低于二次电池(E2)的满充电电压(例如4.2V)的电压(例如4.0V)，当二次电池(E2)的电压低于电源电压时，恒流电路动作，进行不伴随升压的恒流充电，当二次电池(E2)的电压高于电源电压、低于满充电电压时，升压电路动作，进行伴随升压的恒流充电。

Description

二次电池充电电路
技术领域
本发明涉及进行例如锂离子电池等二次电池的充电的二次电池充电电路。
背景技术
例如在锂离子电池等二次电池中，在以高于规定的满充电电压的电压持续充电时，发生电池内压异常上升或发热等问题。另外，当充电电流过大时也发生同样的问题。因此，在锂离子电池等中，为使充电电压或充电电流不过大，一般在电池组中内置保护电路。
另外，作为与本申请的发明相关联的技术，公开了如下技术。即，在专利文献1中公开了为了削减充电过程中的电力损失而使充电电流固定，通过升压电路控制充电电压的充电电路。另外，在专利文献2中公开了具有根据蓄电池的电池电压的上升使充电电压上升的电路的蓄电池充电装置。
专利文献1：特开平07-143683号公报
专利文献2：实开昭57-183029号公报
发明内容
如上所述，向二次电池的过充电产生很大问题。因此，为了不产生这种问题，需要采取多重对策。特别地，本发明人研究了是否可以完全排除以下问题：当限制来自电源的输入电压或输入电流、变换为规定的充电电压或充电电流的双极性晶体管(bipolar transistor)或电场效应晶体管损坏时，或者保护电路非正常动作时，高电源电压被直接输入二次电池，以高于规定的满充电电压的电压继续充电。
研究的结果，本发明人认为通过将电源电压设定到满充电电压以下，大体可以完全排除上述状况，但在这种情况下，关于充电方法或保护电路的设置方法与电源电压较高时的设置方法不同，需要采取新的方法。
本发明的目的在于，提供一种即使在控制充电电压或充电电流的晶体管等损坏、或者保护电路非正常地动作时，也不产生向二次电池的过充电的安全性高的充电电路。
本发明，为了达成上述目的而构成为：在通过所输入的电源电压进行二次电池的充电的二次电池充电电路中，将所述电源电压设定为低于二次电池的满充电电压的电压。
通过这种手段，即使在充电电路的控制元件损坏，电源电压被直接输入二次电池时，也不施加满充电电压以上的电压，可以避免向二次电池的过充电。而且，即使在二次电池的充电率低的阶段直接输入了电源电压，与输入高电压的情况相比，也可以减少过大充电电流的流入。
理想的是可以如下构成：具有检测所述电源电压的电源电压检测电路(3：图5)，当该电源电压检测电路检测出所述电源电压低于满充电电压时，使充电动作启动。而且可以如下构成：在连接所述电源电压和二次电池的电流路径上具有开闭该电流路径的第1开关元件(FET0：图5)，当所述电源电压检测电路检测出所述电源电压高于满充电电压时，断开所述第1开关元件。
通过这种结构，例如在连接输出电压不同的AC适配器等错误地输入了高的电源电压时，或者由于电源电压的误动作等电源电压暂时成为高电压时，也可以提前防止由此而导致的过充电。
具体而言，可以如下构成：具有控制从所述电源电压向二次电池供给的电流的电流电路(20)、和将所述电源电压升压的升压电路(30)，当二次电池的电压比所述电源电压低时，所述电流电路动作，进行不伴随升压的恒流充电，当二次电池的电压比所述电源电压高、比满充电电压低时，所述升压电路动作，进行伴随升压的恒流充电。
通过这种结构，可以使用低于满充电电压的电源电压对二次电池进行满充电。在升压电路中，当起到升压作用的开关元件损坏时输出电压降低，此外，输出电压上升这样的的故障因素可以非常小。因此，与输入高电源电压时相比，在使用了升压电路的情况下安全性显著提高。
而且，具体而言，可以如下构成：具有检测所述电源电压和二次电池的电压的差电压的差电压检测电路(60：图9)，在所述不伴随升压的恒流充电的期间中，根据通过所述差电压检测电路检测出所述差电压达到基准值以下，启动所述升压电路，转移到所述伴随升压的恒流充电。
或者，可以如下构成：具有检测充电电流的降低的电流降低检测电路(52：图10)，在所述不伴随升压的恒流充电的期间中，根据通过所述电流检测电路检测出充电电流降低了规定量，启动所述升压电路，转移到所述伴随升压的恒流充电。
通过这种结构，可以在适当的时刻使升压电路启动。
另外，理想的是可以如下构成：具有检测二次电池的电压的电池电压检测电路(40：图12)，所述电流电路根据所述二次电池的电压值切换充电电流的大小。
具体而言，可以如下构成：所述电流电路，当二次电池的电压比通过该二次电池的电压供给而动作的系统的最低动作电压高时，将充电电流控制为第1电流值，另一方面，当二次电池的电压比所述最低动作电压低时，将充电电流控制为比所述第1电流值小的电流值。
或者可以如下构成：具有从通过二次电池的电压供给而动作的系统输入表示系统的动作模式的信号的控制端子(t1：图15)，所述电流电路根据所述控制端子的信号切换充电电流的大小。
在例如便携式电话等可以在装置中安装着二次电池来进行充电的系统的情况下，充电用的电源电压在二次电池的充电过程中有时兼用作系统的驱动电源。此时，当来自电源的供给电力大量消耗在充电中时，有时对基于电源电压的系统驱动造成妨碍。因此，如上述结构那样，当二次电池的电压低时或者根据系统的启动状态将充电电流切换得较小，由此，可以在二次电池的充电和系统的驱动中恰当地分享电源的供给电力。
另外，理想的是可以如下构成：具有设置在连接所述电源电压和二次电池的电流路径上的熔丝(82：图16、图17)；检测所述电源电压和输入电流的电压电流检测电路(80)；以及与所述熔丝直接连接的第2开关元件(FET1)，当所述电源电压或输入电流超过限制值时，使所述第2开关元件接通来切断所述熔丝。
更理想的是可以如下构成：具有当使所述第2开关元件接通时，为不使来自二次电池的电流流过该第2开关元件而可以切断来自所述二次电池的电流的整流元件(D1：图16)或第3开关元件(FET2：图17)。
通过保护单元，即使万一由于故障而输入了过大电压或过大电流，通过切断熔丝来与二次电池分离可以确保高安全性。另外，当切断熔丝时也可以防止来自二次电池的过放电。
此外，在该项目的说明中，通过括号记载了表示与实施方式的对应关系的符号，但本发明不限定于此。
如上所述，根据本发明，具有即使在充电电路的控制元件损坏或者保护电路非正常动作时，也可以提供不发生对二次电池的过充电的高安全性的效果。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的充电系统的基本结构的框图。
图2是将图1的充电系统的充电电路部分展开后的框图。
图3是表示第1实施方式的充电系统的电路结构的一例的结构图。
图4是表示第1实施方式的充电系统的电路结构的一例的结构图。
图5是说明了第1实施方式的充电系统的动作内容的充电特性曲线图。
图6是表示第2实施方式的充电系统的基本结构的框图。
图7是表示第2实施方式的充电系统的电路结构的一例的结构图。
图8是表示第2实施方式的充电系统的动作步骤的一例的流程图。
图9是表示第3实施方式的充电系统的电路结构图。
图10是表示第4实施方式的充电系统的电路结构图。
图11是表示第4实施方式的充电系统的动作的充电特性图。
图12是表示第5实施方式的充电系统的电路结构图。
图13是表示第5实施方式的充电系统的动作的充电特性图。
图14是表示第5实施方式的充电系统的动作的变形例的充电特性图。
图15是表示第6实施方式的充电系统的电路结构图。
图16是表示第7实施方式的充电系统的电路结构图。
图17是表示切断熔丝的结构的变形例的电路结构图。
图18是表示第8实施方式的充电系统的电路结构图。
图19是表示可以经由充电电路从二次电池向系统电路供给电力的第1变形例的电路结构图。
图20是表示可以经由充电电路从二次电池向系统电路供给电力的第2变形例的电路结构图。
符号说明
2：电源装置；3：电源电压检测电路；4：充电电路；E2：二次电池；20：恒流电路；Q1：电流控制用晶体管；21：恒流控制电路；25：检测控制&恒流控制电路；30：电压调节器(升压电路)；L1：电抗器；D1：整流元件；FET2：同步整流用晶体管；FET1：晶体管；31：SW控制电路；40：电压检测电路；50：切换控制电路；60：差电压检测电路；70：电流切换控制电路；t1：输入端子(控制端子)；80：异常检测电路；82：熔丝；90：放电控制电路；100：系统电路。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1是表示本发明的第1实施方式的充电系统的基本结构的框图，图2是表示充电电路的结构的框图，图3和图4是表示该充电电路的电路结构的一例的结构图。另外，在图5中表示说明了该充电系统的动作内容的充电特性曲线图。
该实施方式的充电系统是通过例如从AC适配器等电源装置2供给的电源电压，进行例如锂离子电池等二次电池E2的充电的充电系统。并且具有输入电源电压，向二次电池E2输出充电电压的充电电路4。
锂离子电池等的一般的充电方法如下。即，锂离子电池当充电率较小时端子间电压低，在该状态下通过施加比电池电压稍高的电压就开始充电。然后，随着充电率增大，端子间电压上升，达到防止电池构造恶化的规定的满充电电压(例如4.1V或4.2V)。若达到满充电电压，则通过持续施加满充电电压来进行恒定电压充电，而且，随着充电率增大，充电电流减小。然后，当充电电流变得足够小时充电结束。
在该实施方式的充电系统中，将从电源装置2输入的电源电压设定为低于二次电池E2的满充电电压的电压。作为电源电压，不进行特别限制，但可以设定为例如3.5V～4.0V等。
在充电电路4中如图2所示，具有：控制向二次电池E2侧输出的电流的恒流电路20、20B；通过开关控制可以进行升压动作的电压调节器(regulator)30；用于检测施加在二次电池E2上的充电电压的电压检测电路40；根据该电压的检测值，切换恒流电路20、20B和电压调节器30的动作的切换控制电路50。
此外，在图2中用点划线表示的部分表示可以是包含该点划线部分的电路结构、和不包含该点划线部分的电路结构的两种情况。图3表示不包含点划线部分的电路结构，图4表示包含点划线部分的电路结构。
首先，对不包含点划线部分的电路结构进行说明。
恒流电路20如图3所示，由通过非饱和区域的动作使导通电阻变化或者通过开关动作控制输出电流的晶体管(双极性晶体管)Q1、和通过电阻R1等检测输入电流来控制晶体管Q1的恒流控制电路21构成。
该恒流电路20，除了将输出电流保持恒定的恒流动作以外，还可以成为根据来自切换控制电路50的信号使晶体管Q1为导通状态来直接向后级电路输出电源电压的停止状态、以及使晶体管Q1为截止状态来切断电源电压的输入的保护动作状态。
电压调节器30如图3所示，由通过流过电流来积蓄能量的电抗器L1、通过开关动作向电抗器L1流过电流的晶体管(电场效应晶体管)FET1、在该晶体管FET1导通时防止来自输出侧的电流的逆流的整流元件D1、以及进行晶体管FET1的导通·截止控制的SW控制电路31构成。
该电压调节器30，在不动作时通过电抗器L1平滑从恒流电路20输出的电流，然后提供给二次电池E2。另外，在动作时进行以规定的频率以及规定的占空比使晶体管FET动作的升压动作，若输出电压达到了满充电电压，则维持该电压地进行动作。
接着，对上述结构的充电系统的动作进行说明。
在该充电系统中，在正常情况下，从电源装置2供给低于满充电电压(例如4.2V)的电源电压(例如4.0V)。充电电路4的动作状态如图5所示，存在以下三种状态：与仅恒流电路20动作的升压不相伴的恒流充电的状态；与恒流电路20和电压调节器30动作的升压相伴的恒流充电的状态；仅电压调节器30动作的恒压充电的状态。并且，根据电池电压的检测，从切换控制电路50向恒流控制电路21和SW控制电路31输出停止信号或动作信号，由此进行上述动作状态的切换。
切换控制电路50，当充电过程中的电池电压低于满充电电压时使恒流电路20动作，若达到满充电电压则向恒流控制电路21输出停止信号，使晶体管Q1成为导通状态。另外，在充电过程中的电池电压达到电源电压附近之前，不使电压调节器30动作，若达到电源电压附近，则向SW控制电路31输出动作信号，使升压动作开始。
在此，例如，通过设定与电源电压大体相同或者稍低的基准电压，将该基准电压和电池电压进行比较，可以生成电压调节器30的动作时刻。若电源电压为4.0V，则基准电压可以设定为例如3.9V～4.0V。
在恒流电路20的动作期间，从恒流电路20输出恒定电流(例如1C：C是以1小时对电池容量进行充电的电流值)，通过电压调节器30被输入二次电池。由此进行1C的恒流充电。在充电电压比电源电压高的期间，电压调节器30进行升压动作向二次电池E1供给电流，由此保持1C的恒流充电。
此外，在图3的电路中，在电压调节器30的动作时，在恒流电路20的电流检测用电阻R1上除了充电电流以外还流过电压调节器30的开关电流，因此，为了除去该电流的增加量后对二次电池输出1C的恒定电流，在恒流控制电路21中构成为进行输出电流和检测电流的换算处理。此外，如图3所示，不在电压调节器30的前级进行电流检测，而在电压调节器30的后级部分设置电流检测用电阻来在该后级部分进行电流检测，由此可以省去上述换算处理。
另外，在恒流电路20停止、仅电压调节器30动作的期间，使恒流电路的晶体管Q1成为导通状态，电压调节器30进行恒定电压的控制动作来维持满充电电压的电压输出。然后，将该电压施加给二次电池E2，进行恒压充电。
通过这样的充电处理，使用低于满充电电压的电源电压将二次电池E2充满电。
此外，在上述的充电处理中，例如通过电压检测电路40检测出大于满充电电压的电压时，可以从切换控制电路50向恒流控制电路21在一定时间输出异常信号，通过该异常信号将晶体管Q1截止，把来自电源装置2的电源电压的供给切断一定时间。
接着，说明包含图2的点划线部分的电路结构的充电电路。图4表示该电路结构图。
该充电电路，在与图3同样的结构以外，还设置了不经由电压调节器30而直接向二次电池E2进行电流输出的第2恒流电路20B。即，该第2恒流电路20B如图4所示，在电源电压端子和二次电池E2的端子间具有不经由电抗器等而连接的晶体管Q2。进行晶体管Q2的动作控制的电路，与通过恒流控制电路21控制晶体管Q1的控制用途一致，以一个框来表示，但也可以是不同的控制电路。
在这种电路结构中，在电池电压比电源电压低的期间进行控制，以便使第1恒流电路20不动作、仅使第2恒流电路20B动作来进行二次电池E2的恒流充电。通过这种控制，在不伴随升压的恒流充电时，可以消除在电抗器L1和整流元件D1中的损失。
并且，若电池电压变得比电源电压高，则使第2恒流电路20B停止，使晶体管Q2截止，使第1恒流电路20和电压调节器30动作来进行与升压相伴的恒流充电。此后的动作与图3的充电电路相同。
此外，在图4的电路中，在电压调节器30中设置了即使在切断电压调节器30的输入时也可以继续向电抗器L1供给电流的、把阳极与地端子相连的整流元件D2。由此，在电压调节器30的动作时，即使恒流电路的晶体管Q1被突然截止，也经由整流元件D2向电抗器L1流过电流，因此可以防止元件的损坏。另外，可以使恒流电路的开关控制和电压调节器的开关控制不同步等，从而增加控制动作的自由度。
如上所述，通过该实施方式的充电系统，将电源电压设定得低于满充电电压，因此即使在控制充电电流或充电电压的晶体管损坏时，也不对二次电池E2施加满充电电压以上的电压，可以避免过充电。
(第2实施方式)
图6是表示第2实施方式的充电系统的基本结构的框图，图7是表示该电路结构的一例的结构图。
第2实施方式的充电系统，将电源电压设定为低于满充电电压的电压；在充电时根据电池电压进行不与升压相伴的恒流充电、与升压相伴的恒流充电、以满充电电压进行的恒压充电，以上两点与第1实施方式的充电系统大体相同。
在该第2实施方式的充电系统中，除了上述结构以外还具有检测来自电源装置2的输入电压的电源电压检测电路3，在确认电源电压在满充电电压以下之后，使得可以进行充电处理电路(恒流电路或电压调节器)的动作。另外，该充电系统具有当电源电压在满充电电压以上时切断电源电压的输入的结构。
电源电压检测电路3如图7所示，由输出检测电压的分割电阻R2、R3和检测控制&恒流控制电路25构成，该检测控制&恒流控制电路25根据该检测电压使恒流电路的晶体管FET0截止、或者进行向电压调节器30的SW控制电路31输出启动信号等的检测控制。此外，该检测控制&恒流控制电路25也兼用作在恒流充电时控制晶体管FET0来进行恒流输出的恒流电路的控制电路。
检测控制&恒流控制电路25除了恒流控制以外，仅在电源电压在满充电电压以下时，进行向SW控制电路31提供启动信号来使电压调节器可以动作的控制；在电源电压在满充电电压以上时，进行使进行恒流控制的晶体管FET0截止来切断向二次电池E2侧的电流的控制。
另外，在第2实施方式中，作为电压调节器30的整流元件而应用了进行同步整流的晶体管FET2，由此实现了降低电压调节器30中的损失。另外，作为恒流电路的控制晶体管，使用电场效应晶体管FET1来实现高耐压化和低损失化，由此，即使在作为电源电压而施加了较高电压时，也可以切断电流的输入。
图8是表示了该充电系统的动作步骤的一例的流程图。
在该实施方式的充电系统中，若连接电源装置来进行电源电压的供给(步骤S1)，则通过电源电压检测电路3检测电源电压的电压(步骤S2)，确认是否在满充电电压以下(步骤S3)，若大于满充电电压，则通过检测控制&恒流控制电路25的控制，将恒流电路的晶体管FET0截止，使向SW控制电路31的启动信号保持无效(negate)。
由此，当输入了大于满充电电压的电源电压时，切断电源电压的输入，以便不进行充电处理。
另一方面，若确认电源电压小于满充电电压，则从检测控制&恒流控制电路25向SW控制电路31输出启动信号，电压调节器30成为可动作的状态(步骤S4)。然后，基于切换控制电路50的电池电压的监视，根据电池电压，恒流电路和电压调节器30协同工作来进行充电动作(步骤S5)。
在充电动作过程中，当电源电压超过满充电电压时，通过检测控制&恒流控制电路25将晶体管FET0截止，使向SW控制电路31的启动信号无效(步骤S6)，将充电处理异常结束。
如上所述，根据该实施方式的充电系统，即使在例如错误地连接输出电压高的电源装置、或者由于电源装置的故障等输入了高的电源电压时，也可以将其切断来防止二次电池E2进行过充电。
(第3实施方式)
图9表示第3实施方式的充电系统的电路结构图。
第3实施方式的充电系统与第1实施方式的充电系统是大体相同的结构，仅变更了生成电压调节器30的动作时刻的结构。
在该实施方式的充电系统中，作为使晶体管FET1进行开关动作来开始升压动作的时刻，通过差电压检测电路60检测电源电压和电池电压的差电压，检测该差电压达到基准电压的时刻、例如达到电源电压E0-电池电压E1<基准电压“0.05～0.2V”的时刻。然后，在该时刻从差电压检测电路60输出检测信号，切换控制电路50根据该检测信号向SW控制电路31输出动作信号。由此，可以在适当的时刻，从不伴随升压的恒流充电转移到伴随升压的恒流充电。
此外，检测二次电池E2的电池电压的电压检测电路40，为了在电池电压达到满充电电压时使恒流电路20的控制动作停止是必要的，没有省略。
于是，即使根据电源电压和电池电压的差电压使电压调节器30的升压动作开始，也可以实现最佳的动作控制。
(第4实施方式)
图10表示第4实施方式的充电系统的电路结构图，图11表示该充电系统的充电特性图。
第4实施方式的充电系统，从第1实施方式的充电系统中变更了产生电压调节器30的动作时刻的结构。在该实施方式中，作为使电压调节器30动作的时刻，在不伴随升压动作的恒流充电时进行电流值的监视，是根据电流值降低了基准量来使电压调节器30的动作开始的时刻。
因此，在该实施方式的充电系统中，向切换控制电路52输入充电电流的检测电压，通过切换控制电路52监视恒流充电的电流值，并且，根据该电流值的一定量的降低，从切换控制电路52向电压调节器30的SW控制电路31输出动作信号。
参照图11来说明该充电系统的动作。
根据这种充电系统，如图11所示，当电池电压比电源电压足够低时，电压调节器30不动作仅恒流电路20动作来进行恒流充电。在该恒流充电中，当充电量增多时，电池电压升高而接近电源电压，无法维持恒流充电的电压，充电电流降低。
然后，当该电流降低量达到一定值ΔI时，切换控制电路52向SW控制电路31输出动作信号来使电压调节器30启动，转移到伴随升压动作的恒流充电。此后，与第1实施方式的情况下相同地，若电池电压达到满充电电压，则使恒流电路20停止来进行基于电压调节器30的动作的恒压充电，持续充电直到达到满充电。
如上所述，如该实施方式的充电系统那样，即使根据充电电流的降低量使电压调节器30动作，也可以进行恒流充电时的电压调节器30的最佳的动作控制。
(第5实施方式)
图12表示第5实施方式的充电系统的结构图。图13是表示该充电系统的动作的动作特性图。
该实施方式的充电系统可以应用于如下系统：在通过来自二次电池E2的电力供给而动作的系统中搭载着二次电池E2来进行充电，同时在二次电池E2的充电过程中，从充电用的电源装置2向系统电路100侧也供给电力，使该系统电路100可以动作的系统(例如便携式电话机等)。
在该系统中考虑到，在电源装置2的输出电力中没有太多余量的情况下，当充电电流大、并且向系统电路100的电力供给增大时，由于输出不足而导致电源电压降低，对系统的动作造成障碍。
因此，在本实施方式的充电系统中，为了不产生这样的不便，当二次电池E2的电压低于系统电路100的最低动作电压时，即在二次电池E2无法向系统电路100供给电力的电池电压的情况下，减小充电电流、不使从电源装置2向系统电路100侧的电力供给不足。
为了实现上述功能，该充电系统除了第1实施方式的充电系统的结构以外，还设置根据二次电池E2的电池电压切换恒流电路20的控制动作的电流切换控制电路70。
如图13所示，电流切换控制电路70，当二次电池E2的电池电压低于系统电路100的最低动作电压时，向恒流控制电路21输出减小充电电流的控制信号。由此，恒流电路20将输出电流设定为更低的值(例如0.1～0.3C)。另外，电流切换控制电路70，当二次电池E2的电池电压比系统电路100的最低动作电压包含余量而增大时，使减小充电电流的控制信号无效。由此，恒流电路20将电流值恢复为规定值(例如1C)。
此外，恒流电路20，当输入了电流小的切换信号时，也可以不控制成使输出电流成为较小的一定电流，而如图14所示，通过根据电池电压使输出电流的大小变化，控制成使从电源装置2向系统电路100供给的电源电压成为一定电压。
如上所述，通过该实施方式的充电系统，当将电源电压使用于二次电池E2的充电和系统的驱动两者时，可以避免充电的电力负荷增大而无法进行系统的驱动这样的不便。
(第6实施方式)
图15表示第6实施方式的充电系统的电路结构图。
该实施方式的充电系统，与第5实施方式的情况同样地，当通过电源电压进行二次电池E2的充电和系统的驱动的双方时，用于避免电力负荷仅偏向二次电池E2的充电而使从电源装置2向系统电路100侧的电力供给不足。
因此，在该充电系统中，具有从系统电路100输入表示系统的动作模式的信号的输入端子t1。并且，根据该输入端子t1的信号，当系统是通常动作模式或高负荷的动作模式时进行控制，以便减小恒流电路20的输出电流，使从电源装置2向系统电路100侧可以供给的电力增加。
通过这种充电系统，当将电源电压使用于二次电池E2的充电和系统的驱动两者时，当系统的负荷增高时，可以使充电电流减小来确保充电用的电力，因此可以避免充电的电力负荷增大而使系统的动作停止的不便。
(第7实施方式)
图16表示第7实施方式的充电系统的电路结构图。
该实施方式的充电系统，在第1实施方式的充电系统的结构以外，还具有当向电源端子输入了过大电压或过大电流时，切断熔丝82来切断来自电源端子的输入的功能。
该充电系统具有：在连接电源端子和二次电池E2的电流路径的电源端子侧连接的熔丝82；和监视电源端子的输入电压或输入电流，当有过大的输入时输出切断熔丝82的切断信号的异常检测电路80。
熔丝82可以使用在额定电流以上切断的通常的熔丝、或者包含电阻成分，在规定的功率以上切断的电阻熔丝等。
异常检测电路80在检测出异常时，向电压调节器30的SW控制电路31或恒流电路20的控制电路21输出切断信号。各控制电路21、31根据该切断信号使晶体管Q1或晶体管FET1导通，经由熔丝82通过从二次电池E2分离的电流路径使电源端子间短路，切断熔丝82。
图17表示在充电系统的电路结构中切断熔丝的结构的变形例。
如图17所示，当作为电压调节器30的整流元件而采用了同步整流用的晶体管FET2时，当为切断熔丝82而使晶体管FET1导通时，可以从二次电池E2通过该晶体管FET1进行放电。因此，当像这样采用了同步整流方式的电压调节器30时可以进行控制，以便在输入切换信号时将晶体管FET2截止，从而切断二次电池E2的放电。
此外，如图17中的点划线所示，当熔丝82切断时，可以不通过电压调节器30的SW控制电路31对晶体管FET1、FET2进行导通·截止控制，而由异常检测电路80直接驱动这些晶体管FET1、FET2来实现同样的动作。
另外，可以专门准备熔丝切断用的开关元件或电流路径，对该开关元件进行导通·截止控制来切断熔丝82。另外，此时，当产生二次电池E2的放电路径时设有切断该放电路径的开关元件，为切断放电路径而进行控制。
如上所述，通过该实施方式的充电系统，即使在由于意外事故从电源端子输入高电压或大电流时，通过熔丝82的切断，可以避免其影响波及二次电池E2，进一步提高充电系统的安全性。
(第8实施方式)
图18表示第8实施方式的充电系统的电路结构。
该实施方式的充电系统，当电源端子开路(open)时，可以经由充电电路从二次电池E2向系统电路100供给电力。
因此，在该充电系统中，首先，采用了作为电压调节器30的整流元件而使用晶体管FET2的同步整流方式的电压调节器30。
而且，与恒流电路20的电流控制元件(晶体管Q1)并列地连接了以输入侧为阴极的整流元件D3。
通过这种结构，通过导通电压调节器30的同步整流用晶体管FET2，可以经由晶体管FET2、电抗器L1、整流元件D3从二次电池E2向系统电路100输出电流。而且，通过逆向的输出使电压调节器30作为降压型的开关调节器而动作，由此，也可以调整向系统电路100输出的电压。
图19和图20表示可以经由充电电路从二次电池E2向系统电路供给电力的充电系统的变形例。
作为绕过恒流电路20从二次电池E2向系统电路100供给电流的结构，可以应用各种结构。例如图19所示，作为恒流电路20的电流控制用的晶体管，使用具有使输入侧成为阴极的体二极管的电场效应晶体管FET3，由此可以得到与图18相同的作用。即，可以经由晶体管FET3的体二极管向系统电路侧流过电流。
即，通过这种结构将电压调节器30的同步整流用晶体管FET2导通，由此可以经由晶体管FET2、电抗器L1、晶体管FET3的体二极管，从二次电池E2向系统电路100输出电流。
另外，如图20所示，也可以构成为与电流控制用的晶体管Q1或电压调节器30的电抗器L1并列地连接电场效应晶体管FET4，通过放电控制电路90可以进行该晶体管FET4的导通·截止控制。并且，在放电模式时放电控制电路90对晶体管FET4进行导通驱动，可以从二次电池E2向系统电路100供给电流。
如上所述，通过该实施方式的充电系统，通过在电源端子上并列地连接系统电路100，也可以进行从二次电池E2向系统电路100的放电。
以上，根据实施方式说明了本发明，但本发明不限于上述实施方式。例如，作为二次电池而举例说明了锂离子电池，但只要具有同样的充电特性也可以应用其它二次电池。此外，在实施方式中具体说明的电路结构或动作内容，在不脱离发明的主旨的范围内可以适当变更。
产业上的可利用性
该发明可以利用于进行例如锂离子电池等二次电池的充电的二次电池充电电路。
1.(修改后)一种通过所输入的电源电压进行二次电池的充电的二次电池充电电路，其特征在于，
具有检测所述电源电压的电源电压检测电路，
该电源电压检测电路，当检测出所述电源电压低于所述二次电池的满充电电压时，使充电动作启动。
2.(删除)
3.(修改后)根据权利要求1所述的二次电池充电电路，其特征在于，
在连接所述电源电压和二次电池的电流路径上，具有开闭该电流路径的第1开关元件，
所述电源电压检测电路，当检测出所述电源电压高于满充电电压时，断开所述第1开关元件。
4.(修改后)根据权利要求1或3中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有：
控制从所述电源电压向二次电池供给的电流的电流电路；和
将所述电源电压升压的升压电路，
当二次电池的电压比所述电源电压低时，所述电流电路动作，进行不伴随升压的恒流充电，
当二次电池的电压比所述电源电压高、比满充电电压低时，所述升压电路动作，进行伴随升压的恒流充电。
5.根据权利要求4所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有检测所述电源电压与二次电池的电压之间的差电压的差电压检测电路，
在所述不伴随升压的恒流充电的期间中，根据由所述差电压检测电路检测出所述差电压达到基准值以下，启动所述升压电路，转移到所述伴随升压的恒流充电。
6.根据权利要求4所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有检测充电电流的降低的电流降低检测电路，
在所述不伴随升压的恒流充电的期间中，根据通过所述电流检测电路检测出充电电流降低了规定量，启动所述升压电路，转移到所述伴随升压的恒流充电。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有检测二次电池的电压的电池电压检测电路，
所述电流电路根据所述二次电池的电压值切换充电电流的大小。
8.根据权利要求7所述的二次电池充电电路，其特征在于，
所述电流电路，当二次电池的电压比通过该二次电池的电压供给而动作的系统的最低动作电压高时，将充电电流控制为第1电流值，另一方面，当二次电池的电压比所述最低动作电压低时，将充电电流控制为比所述第1电流值小的电流值。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有从通过二次电池的电压供给而动作的系统输入表示系统的动作模式的信号的控制端子，
所述电流电路根据所述控制端子的信号切换充电电流的大小。
10.(修改后)根据权利要求1、3至9中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有：
设置在连接所述电源电压和二次电池的电流路径上的熔丝；
检测所述电源电压和输入电流的电压电流检测电路；和
与所述熔丝直接连接的第2开关元件，
当所述电源电压或输入电流超过限制值时，使所述第2开关元件接通来切断所述熔丝。
11.根据权利要求10所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有：当使所述第2开关元件接通时，为不使来自二次电池的电流流过该第2开关元件而可以切断来自所述二次电池的电流的整流元件或第3开关元件。
权利要求1变更为包含原始权利要求1、2的内容的独立权利要求。
权利要求3变更为引用权利要求1。
权利要求4、10从原始引用基础中删除了引用权利要求2。

Claims (11)

1.一种通过所输入的电源电压进行二次电池的充电的二次电池充电电路，其特征在于，
将所述电源电压设定为低于二次电池的满充电电压的电压。
2.根据权利要求1所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有检测所述电源电压的电源电压检测电路，
该电源电压检测电路，当检测出所述电源电压低于满充电电压时，使充电动作启动。
3.根据权利要求2所述的二次电池充电电路，其特征在于，
在连接所述电源电压和二次电池的电流路径上，具有开闭该电流路径的第1开关元件，
所述电源电压检测电路，当检测出所述电源电压高于满充电电压时，断开所述第1开关元件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有：
控制从所述电源电压向二次电池供给的电流的电流电路；和
将所述电源电压升压的升压电路，
当二次电池的电压比所述电源电压低时，所述电流电路动作，进行不伴随升压的恒流充电，
当二次电池的电压比所述电源电压高、比满充电电压低时，所述升压电路动作，进行伴随升压的恒流充电。
5.根据权利要求4所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有检测所述电源电压与二次电池的电压之间的差电压的差电压检测电路，
在所述不伴随升压的恒流充电的期间中，根据由所述差电压检测电路检测出所述差电压达到基准值以下，启动所述升压电路，转移到所述伴随升压的恒流充电。
6.根据权利要求4所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有检测充电电流的降低的电流降低检测电路，
在所述不伴随升压的恒流充电的期间中，根据通过所述电流检测电路检测出充电电流降低了规定量，启动所述升压电路，转移到所述伴随升压的恒流充电。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有检测二次电池的电压的电池电压检测电路，
所述电流电路根据所述二次电池的电压值切换充电电流的大小。
8.根据权利要求7所述的二次电池充电电路，其特征在于，
所述电流电路，当二次电池的电压比通过该二次电池的电压供给而动作的系统的最低动作电压高时，将充电电流控制为第1电流值，另一方面，当二次电池的电压比所述最低动作电压低时，将充电电流控制为比所述第1电流值小的电流值。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有从通过二次电池的电压供给而动作的系统输入表示系统的动作模式的信号的控制端子，
所述电流电路根据所述控制端子的信号切换充电电流的大小。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有：
设置在连接所述电源电压和二次电池的电流路径上的熔丝；
检测所述电源电压和输入电流的电压电流检测电路；和
与所述熔丝直接连接的第2开关元件，
当所述电源电压或输入电流超过限制值时，使所述第2开关元件接通来切断所述熔丝。
11.根据权利要求10所述的二次电池充电电路，其特征在于，
具有：当使所述第2开关元件接通时，为不使来自二次电池的电流流过该第2开关元件而可以切断来自所述二次电池的电流的整流元件或第3开关元件。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Effective date of abandoning: 20090624

C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned