CN102565713A - 加速电容器式电压检测电路和电池保护用集成电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加速电容器式电压检测电路和电池保护用集成电路。该加速电容器式电压检测电路可减轻寄生电容的影响，并将加速电容器内置在IC内。该加速电容器式电压检测电路具备加速电容器(CI)；针对构成组电池的每个单电池使通过所述单电池对加速电容器进行充电的方向反相的第一开关电路；使加速电容器(CI)放电的第二开关电路；以及输出与加速电容器(CI)的两电极间的电位差对应的信号的输出电路(10)，还具备为了使与所述两电极间的寄生电容均一在所述两电极的周围配置的屏蔽部(NSH)和使所述两电极与屏蔽部(NSH)之间的电位差在加速电容器(CI)的充电定时和放电定时相等的电位差调整电路。

Description

加速电容器式电压检测电路和电池保护用集成电路
技术领域
本发明涉及加速电容器式电压检测电路和电池保护用集成电路，更具体讲是涉及减轻寄生电容的影响的技术。
背景技术
图1是现有的加速电容器式电压检测电路的结构图。加速电容器式电压检测电路具备能够检测构成组电池的各单电池的电压(典型的为单体电压)的结构。
例如，为了检测电池B0的电压，首先，通过接通输入侧采样开关SW6、SW7，对加速电容器CI进行充电。然后，在断开输入侧采样开关SW6、SW7之后，通过接通输出侧开关SW14、SW19使加速电容器CI的电荷转移到积分电容器CF。由此，作为电池B0的检测电压在运算放大器A1的输出端子处产生与电池B0的电压对应的变换电压VOUT(0)。
接下来，为了检测电池B1的电压，首先，通过接通输入侧采样开关SW7、SW8，在相对于检测电池B0的电压的情形的反方向的充电方向上对加速电容器CI充电。然后，在断开输入侧采样开关SW7、SW8之后，通过接通输出侧采样开关SW18、SW15使加速电容器CI的电荷转移到积分电容器CF。由此，作为电池B1的检测电压在运算放大器A1的输出端子处产生与电池B1的电压对应的变换电压VOUT(1)。
另外，作为公开了能够检测构成组电池的单电池各自的电压的结构的现有技术文献例如可以列举出专利文献1、2。
但是，在将加速电容器式电压检测电路进行集成化(IC化)的情况下，相对于加速电容器的电容量，IC内部的寄生电容达到了无法忽视的大小，因此该寄生电容对检测电压的精度产生了很大影响。
以图1的电路为例，在将各电池B0～B4的电压变换为VSS基准的电压的情况下，如下估算IC内部的寄生电容的影响。假设如公式(1)～(3)所示那样，
VN+1-VN＝VBAT    (1)
CI＝CF＝C    (2)
CD3+CN3＝CD4+CN4＝CD+CN    (3)
将各电池B0～B4各自的电压都设为VBAT，将加速电容器CI和积分电容器CF的电容量者设为C，将节点N3的寄生电容(CD3+CN3)和节点N4的寄生电容(CD4+CN4)都设为(CD+CN)。
在图1的结构的情况下，寄生电容(CD3+CN3)和寄生电容(CD4+CN4)中的某一方，在加速电容器CI的电荷转移到积分电容器CF时，通过开关SW14或者SW18放电至基准电位VGND。因此，只是寄生电容(CD3+CN3)和寄生电容(CD4+CN4)中的某一方对加速电容器CI产生影响。
当设N＝0～4时，通过公式(4)表示从电池B0到电池B4的变换电压VOUT(N)。
VOUT(N)＝[CI×(VN+1-VN)+(CD+CN)×VN]/CF    (4)
变换误差电压为最大的电池B4的变换电压VOUT(4)用公式(5)表示。
VOUT(4)＝[CI×(V5-V4)+(CD4+CN4)×V4]/CF    (5)
因为V5-V4＝VBAT，V4＝4×VBAT，CD 4+CN4＝CD+CN，因此VOUT(4)用公式(6)表示。
VOUT(4)＝[CI×VBAT+(CD+CN)×4×VBAT]/CF
       ＝VBAT×CI/CF+4×VBAT×(CD+CN)/CF    (6)
因为，CI/CF＝1，所以变换电压VOUT(4)用公式(7)来表示。
VOUT(4)＝VBAT+4×VBAT×(CD+CN)/CF    (7)
因为与VBAT的差相当于变换误差，所以电池B4的变换电压VOUT(4)的变换误差用公式(8)表示。
VOUT(4)-VBAT＝4×VBAT×(CD+CN)/CF    (8)
为了使公式(8)表示的变换误差例如为50mV以下，需要满足公式(9)，
4×VBAT×(CD+CN)/CF≤50×10-3    (9)
例如当设VBAT＝4.2[V]，CF＝10×10-12[F]，成为公式(10)，
(CD+CN)≤29.8×10-15[F]    (10)
即，需要使寄生电容的值为大约30[fF]以下。
但是，在简单地在IC基板上形成由上层电极和下层电极构成的加速电容器CI的结构的情况下，当设下层电极和IC基板的距离为下层电极与上层电极的电极间距离的20倍时，下层电极和IC基板间的寄生电容约为加速电容器CI的电容量的1/20(大约0.5pF＝500fF)。即，下层电极和IC基板之间的寄生电容(500fF)超过了上述容许值30fF。
这样，由于在加速电容器方式中，寄生电容的影响较大，因此不容易采用将加速电容器内置于IC内的结构。
【专利文献1】日本特开2009-150867号公报
【专利文献2】日本特表2008-538408号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供可减轻寄生电容的影响，将加速电容器内置于IC内的加速电容器式电压检测电路等。
为了达到上述目的，本发明的加速电容器式电压检测电路具备：加速电容器；针对构成组电池的每个单电池，使通过所述单电池对所述加速电容器进行充电的方向反相的第一开关电路；使所述加速电容器放电的第二开关电路；以及输出与所述加速电容器的两电极间的电位差对应的信号的输出电路，其中，还具备：为了使与所述两电极间的寄生电容均一，被配置在所述两电极的周围的屏蔽部；以及使所述两电极和所述屏蔽部之间的电位差在所述加速电容器的充电定时和放电定时相等的电位差调整电路。
根据本发明可以减轻寄生电容的影响，并将加速电容器内置于IC内。
附图说明
图1是现有的加速电容器式电压检测电路的结构图。
图2是本发明的一个实施方式的加速电容器式电压检测电路100的结构图。
图3是示意地表示了加速电容器式电压检测电路100中的加速电容器CI和屏蔽部NSH的构造的具体例的断面图。
图4是关于加速电容器式电压检测电路100中包含的各开关SW的驱动信号的时序图。
图5是表示电路F1的第一具体例的图。
图6是表示电路F1的第二具体例的图。
图7是表示各开关SW的结构的具体例的图。
图8是内置有本发明的加速电容器式电压检测电路的一个实施方式的保护IC250的结构图。
符号说明
10输出电路；100加速电容器式电压检测电路；250保护IC；A1、A2运算放大器；A5检测设备放大器；CF积分电容器；CG附加电容器；CI加速电容器；NSH屏蔽部；SW*开关；(A1、CF)积分电路
具体实施方式
以下，参照附图说明用于实施本发明的方式。图2是本发明的一个实施方式的加速电容器式电压检测电路100的结构图。另外，图中的开关SW*表示MOSFET等晶体管，用虚线表示的电容器表示寄生电容。另外，
Figure BDA0000123298440000041
表示形成构成加速电容器式电压检测电路100的电路要素的基板的接地VSS。以下用相同的方式表示。
加速电容器式电压检测电路100具备：加速电容器CI；通过构成组电池的单电池B1～B5的电压对加速电容器CI进行充电的第一开关电路SW6～SW11、SW13、SW17；使加速电容器CI放电的第二开关电路SW14、SW15、SW18、SW19；；以及输出与加速电容器CI的一对电极间的电位差对应的信号的输出电路10。
组电池是串联连接多个单电池B1～B5的电路。第一开关电路针对每个单电池使通过多个单电池B1～B5中的某一个单电池的电压对加速电容器CI进行充电的方向反相。即，第一开关电路针对每个单电池切换单电池的两极的连接目的地，以使加速电容器CI的两端的极性交替地反相。加速电容器CI可以通过所使用的应用程序，通过多个单电池中的两个以上的单电池的电压进行充电。
例如，为了检测电池B1的电压，首先，第一开关电路通过接通开关SW6、SW7、SW13、SW17对加速电容器CI进行充电，在加速电容器CI充电后，断开开关SW6、SW7、SW13、SW17。然后，第二开关电路通过接通开关SW14、SW19，使加速电容器CI的电荷放电，使电荷转移到积分电容器CF。由此，作为电池B1的检测电压，在输出电路10的运算放大器A1的输出端子产生与电池B1的电压对应的变换电压VOUT(1)。第二开关电路在加速电容器CI的电荷放电，转移到积分电容器CF后，断开开关SW14、SW19。
然后，为了检测电池B2的电压，首先，第一开关电路通过接通开关SW7、SW8、SW13、SW17，在与检测电池B1的电压的情形相反的充电方向，对加速电容器CI充电。对加速电容器CI充电后，第一开关电路断开开关SW7、SW8、SW13、SW17。接下来，第二开关电路通过接通开关SW18、SW15，使加速电容器CI的电荷放电，使电荷转移到积分电容器CF。由此，作为电池B2的检测电压，在输出电路10的运算放大器A1的输出端子产生与电池B2的电压对应的变换电压VOUT(2)。第二开关电路在加速电容器CI的电荷放电，电荷转移到积分电容器CF后，断开开关SW18、SW15。
加速电容器式电压检测电路100还具备为了使与加速电容器CI的一对电极(两电极)之间的寄生电容变得均一，在该两电极的周围配置的屏蔽部NSH，并且具备使加速电容器CI的两电极和屏蔽部NSH之间的电位差在加速电容器CI的充电定时和放电定时相等的电位差调整电路。图2中表示在加速电容器CI的一个电极和屏蔽部NSH之间产生的寄生电容CN1，在加速电容器CI的另一个电极和屏蔽部NSH之间产生的寄生电容CN2。此外，在图2中表示了作为实现电位差调整电路的功能的电路而具备开关SW22、SW23、SW24的短路电路。
因此，通过上述结构，加速电容器CI的两电极和屏蔽部NSH之间的寄生电容均一，并且加速电容器CI的两电极和屏蔽部NSH之间的电位差在加速电容器CI的充电定时和放电定时变得相等，因此，在从充电定时转移到放电定时时，在加速电容器CI和屏蔽部NSH之间不会产生电荷的转移。由此，加速电容器CI周围的寄生电容的电荷不受每个单电池变化的影响，可以进行高精度的电压变换。即，可以减轻加速电容器CI周围的寄生电容对电池电压的检测精度造成的影响。
图3是示意地标识了加速电容器式电压检测电路100中的加速电容器CI和屏蔽部NSH的构造的具体例的断面图。
屏蔽部NSH具有使彼此间电位相等的屏蔽电极L3和屏蔽电极L4。加速电容器CI的两电极被配置在屏蔽电极L3和屏蔽电极L4之间。屏蔽电极L3例如是在IC基板S1的表面上形成的扩散层。屏蔽电极L4例如是在IC基板S1的上面层状形成的导体层(典型的为铝等金属布线层)。在IC基板S1的上面形成如2所示的加速电容器式电压检测电路100的各电路要素。
加速电容器CI由分别由电极L11和电极L22构成的第一电容器、以及由电极L21和电极L12构成的第二电容器构成。第一电容器和第二电容器被构成为使彼此电容量相同。电极L11和电极L21与屏蔽电极L3对置，电极L22和电极L12与屏蔽电极L4对置。通过布线W1连接电极L11和电极L12，使其成为相同电位，通过布线W2连接电极L21和电极L22，使其成为相同电位。此外，还通过导体连接屏蔽电极L3和屏蔽电极L4使其成为相同电位。
通过这样连接，图2所示的寄生电容CN1相当于CN11和CN12之和。CN11表示电极L11和屏蔽电极L3之间的寄生电容，CN12表示电极L12和屏蔽电极L4之间的寄生电容。同样地，图2所示的寄生电容CN2相当于CN21和CN22的和。CN21表示电极L21和屏蔽电极L3之间的寄生电容，CN22表示电极L22和屏蔽电极L4之间的寄生电容。
并且，屏蔽部NSH被配置在加速电容器CI的周围以使与加速电容器CI的电极的寄生电容成为均一，因此寄生电容CN11和寄生电容CN21的电容值相互相等，寄生电容CN12和寄生电容CN22的电容值相互相等。
因此，通过这样的结构，可以使寄生电容CN1和寄生电容CN2的电容值彼此相等。即，可以使加速电容器CI的两电极和屏蔽部NSH之间的寄生电容特性均一。
此外，为了使加速电容器CI的两电极和屏蔽部NSH之间的寄生电容特性更加均一，优选在与形成了加速电容器CI的电极的层相同的层上设置屏蔽电极。通过设置在相同层，还可以容易地形成屏蔽层。例如，如图3所示，可以作为屏蔽电极设置与屏蔽电极L3、L4电位相等的导体层(典型的为铝等金属布线层)L5～L8。屏蔽电极L5、L7被形成在与电极L11、L21相同的层上，屏蔽电极L6、L8被形成在与电极L22、L21相同的层上。
另外，在图3中表示将加速电容器CI分割为电容值彼此相等的两个电容器的情形，但是还可以将加速电容器CI分割为三个以上的电容器(即可以用三个以上的电容器构成加速电容器CI)。
然后，说明使加速电容器CI的两电极和屏蔽部NSH之间的电位差在加速电容器CI的充电定时和放电定时变得相等的具体例。
如上所述，图2所示的第二开关电路SW14、SW15、SW18、SW19是使加速电容器CI放电的电路。第二开关电路具有可以选择性地使加速电容器CI的两电极中的一个电极与基准电位VGND短路的一对开关SW14、SW18的第一短路电路。VGND例如是在图3所示的基板S1上形成的虚拟接地。
此外，如上所述，图2的加速电容器式电压检测电路100具备使加速电容器CI的两电极和屏蔽部NSH之间的电位差在加速电容器CI的充电定时和放电定时相等的电位差调整电路。该电位差调整电路具有第二短路电路，该第二短路电路具备能够选择性地使屏蔽部NSH与成为组电池中的电压检测对象的单电池的负极侧和VGND中的某一个短路的开关SW22、SW23、SW24。
在加速电容器CI的充电定时(电池电压的取得定时)，第二短路电路通过接通开关SW23(或开关SW22)使屏蔽部NSH与电压检测对象电池的负极侧连接。在该充电定时，如上所述开关SW13、SW17也接通，因此寄生电容CN1的两端电压成为取得电池电压(即电压检测对象电池的电压)，寄生电容CN2的两端电压成为零(或者寄生电容CN2的两端电压成为取得电池电压，寄生电容CN1的两端电压成为零)。
接下来，在开关SW23(或者开关SW22)断开后，在加速电容器CI的放电定时(将加速电容器CI的电荷转移到积分电容器CF的定时)，第二短路电路通过接通开关SW24，使屏蔽部NSH与VGND连接。在该放电定时，如上所述开关SW14、SW19(或者开关SW18、SW15)也接通，因此，寄生电容CN1的两端电压成为零，寄生电容CN2的两端电压成为取得电池电压(或者，寄生电容CN2的两端电压成为零，寄生电容CN1的两端电压成为取得电池电压)。
即，使加速电容器CI的两电极和屏蔽部NSH之间的电位差在加速电容器CI的充电定时和放电定时成为相等地进行动作。
但是，如图2所示，有时也产生不同于寄生电容CN1、CN2的寄生电容CD1、CD2。寄生电容CD1、CD2是连接在加速电容器CI上的开关SW(典型的为MOSFET等晶体管)的扩散电容。寄生电容CD1是开关SW13、SW14、SW15的加速电容器CI侧的扩散部分的总电容，寄生电容CD2是开关SW17、SW18、SW19的加速电容器CI侧的扩散部分的总电容。
这些扩散电容中，在向积分电容器CF的电荷转移时，通过开关SW14或SW18与VGND连接的扩散部分的电容几乎不对检测电压的误差产生影响。但是，在向积分电容器CF的电荷转移时，通过开关SW15或SW19与积分电容器CF连接的扩散部分的电容对检测电压的误差产生影响。此外，寄生电容CD1、CD2的电荷量取决于取得电池电压。
因此，为了抑制开关的扩散部分的电容对检测电压的误差产生的影响，加速电容器式电压检测电路100具备：电容量与积分电容器CF相等的附加电容器CG，具备能够对附加电容器CG充电的开关SW26、SW27、SW28的第三开关电路；具备能够对运算放大器A1的非反相输入端子施加附加电容器CG的电压的开关SW30、SW31的电压施加电路。
使开关SW26、SW27、SW28与连接在加速电容器CI的一个电极侧的节点N1上的三个开关SW13、SW14、SW15以及连接在加速电容器CI的另一侧的电极侧的节点N2上的三个开关SW17、SW18、SW19为相同的构造。由此，形成与寄生电容CD1(或者CD2)具有相同电容值的寄生电容CDX。并且，为了在寄生电容CDX中蓄积与寄生电容CD1(或者CD2)中蓄积的电荷相等的电荷，在与加速电容器CI的充电定时相同的定时对寄生电容CDX充电。并且，为了对附加电容器CG释放与对积分电容器CF释放的电荷相等的电荷，在与加速电容器CI的放电定时相同的定时使寄生电容CDX放电。
具备开关SW30、SW31的电压施加电路，在加速电容器CI的放电定时，通过使开关SW31为接通的状态，使运算放大器A1的非反相输入端子的节点VP与VGND短路。由此，可以抑制运算放大器A1的反相输入端子的节点VN的电位变动。
然后，电压施加电路在使加速电容器CI放电后的定时，使开关SW31断开，使开关SW30接通，由此，如上所述对节点VP施加附加电容CG的电压。
通过这样动作，通过寄生电容CD1、CD2可以抑制放大器A1的输出端子中发生的变换电压VOUT的精度降低。
图4是在加速电容器式电压变换电路100中包含的各开关SW的驱动信号的时序图。图4所示的驱动信号的记号(H01等)与图2中的开关SW*的旁边记载的记号对应。此外，在图4的波形中，高电平时开关SW接通，低电平时开关SW断开。
首先，参照图2说明在图4的时序图的最初的测定周期进行的电池B1的电压检测。
根据在加速电容器CI的充电定时T01输出的驱动信号H01(或者，在充电定时T01之前的定时输出的驱动信号)，通过开关SW20短路积分电容器CF的两端，由此使积分电容器CF初始化，并通过开关SW29短路附加电容器CG的两端，由此使附加电容器CG初始化。
第一开关电路在充电定时T01，通过接通开关SW6、SW7、SW13、SW17，通过端子V1和V0间的电压(即，电池B0的电压(V1-V0)对加速电容器CI充电。另一方面，电位差调整电路在充电定时T01，通过接通开关SW23，使屏蔽部NSH与节点N2成为相同电位(即端子V0的电位)。因此，寄生电容CN1的两端的电位差成为与加速电容器CI的两端的电位差相同的(V1-V0)，另一方面，寄生电容CN2的两端的电位差成为零。加速电容器CI充电后，开关SW6、SW7、SW13、SW17、SW23被断开。
然后，第二开关电路在加速电容器CI的放电定时T02，通过接通开关SW14、SW19，将高电位的电极侧的节点N1与VGND连接，低电位的电极侧的节点N2与运算放大器A1的反相输入端子连接。瞬间节点N2的电位暂时成为VGND以下，但是，随着电荷转移到积分电容器CF，收敛到VGND。另一方面，电位差调整电路，在放电定时T02，通过接通SW24，使屏蔽部NSH和基板S1的基准接地VSS之间的寄生电容CSD的电荷释放给VGND，可以抑制寄生电容CN1、CN2对加速电容器CI的影响。
另外，对加速电容器CI充电后的CI×(V1-V0)的电荷为CI＝CF，因此，从运算放大器A1的输出端子输出(V1-V0)的变换电压VOUT。但是，寄生电容CD2的两端的电位差在充电定时T01为零，寄生电容CD2在放电定时T02对VGND电位充电，因此，使变换电压VOUT上升了该充电量。
因此，为了通过寄生电容CD2补偿向积分电容器CF的电荷注入，而在充电定时T01接通开关SW27，由此，使节点NX等于与节点N2以及屏蔽部NSH相同的V0的电位。因此，寄生电容CDX的两端的电位差成为零。开关SW27断开后，在放电定时T02接通开关SW28，由此，一个电极始终与VGND连接的附近电容器CG的两端的电位差成为(V0-VGND)。开关SW28断开后，在定时T0COR，开关SW30接通，并且开关SW31断开。由此，附加电容器CG的两端的电压(V0-VGND)被施加到运算放大器A1的非反相输入端子的节点VP。由此，基于对加速电容器CI充电的电荷的电压量出现在积分电容器CF的两端。在此，可以使开关SW30始终接通并且使开关SW31始终断开，或者还可以无需开关SW30、SW31本身，而且将附加电容器CG的一端与运算放大器A1的非反相输入端子的节点VP直接连接。由此，附加电容器CG的两端的电压(V0-VGND)被施加到运算放大器A1的非反相输入端子的节点VP。
然后，运算放大器A1的下一级的检测设备放大器A5对应于VOUT和VP的电位差，将VSS基准的输出电压VO作为电池B1的检测电压输出。检测设备放大器A5是以VSS基准工作的、增益为1的放大器。
然后，开关SW21按照在采样定时T0SMP输出的采样信号SMPL接通，由此输出电压VO被采样电容器CS采样。运算放大器A2的输出电压VSMPL被保持到下一次的采样定时T1SMP。
接下来，根据图4的采样时序图，参照图2说明离开VSS的电池B4的电压检测。检测电池B4的电压时的加速电容器CI的充电方向与检测电测B1时的充电方向相反。
根据在加速电容器CI的充电定时T31输出的驱动信号H01(或者，在充电定时T31之前的充电定时输出的驱动信号)，积分电容器CF的两端通过开关SW20短路，由此初始化积分电容器CF，并且附加电容器CG的两端通过开关SW29短路，由此初始化附加电容器CG。
第一开关电路在充电定时T31，接通开关SW9、SW10、SW13、SW17，由此通过端子V4和V3间的电压(即电池B4的电压(V4-V3))对加速电容器CI充电。另一方面，电位差调整电路在充电定时T31，接通开关SW22，由此使屏蔽部NSH的电位等于与节点N1相同的电位(即端子V3的电位)。因此，寄生电容CN2的两端的电位差与加速电容器CI的两端的电位差相同(V4-V3)，另一方面，寄生电容CN1的两端的电位差为零。在加速电容器CI的充电之后，断开SW9、SW10、SW13、SW17、SW23。
接着，第二开关电路在加速电容器CI的放电定时T32，接通开关SW18、SW15，由此将高电位的电极侧的节点N2与VGND连接，将低电位的电极侧的节点N1与运算放大器A1的反相输入端子连接。在该瞬间，节点N1的电位暂时成为VGND以下，但是随着电荷转移到积分电容器CF，收敛为VGND。另一方面，电位差调整电路在放电定时T32接通开关SW24，由此，可以使屏蔽部NSH和基板S1的基准接地VSS之间的寄生电容CSD的电荷放电到VGND，来抑制寄生电容CN1、CN2对加速电容器CI的影响。
另外，因为对加速电容器CI充电后的CI×(V4-V3)的电荷为CI＝CF，所以从运算放大器A1的输出端子输出(V4-V3)的变换电压VOUT。但是，寄生电容CD1的两端的电位差在充电定时T31为V3，但是寄生电容CD1在放电定时T32被放电到VGND电位，因此，使变换电压VOUT下降了该放电量。
因此，为了通过寄生电容CD1补偿对积分电容器CF的电荷注入，在充电定时T31，开关SW26接通，由此，使节点NX等于与节点N1以及屏蔽部NSH相同的V3的电位。因此，寄生电容CDX的两端的电位差为V3。在开关SW26断开后，在放电定时T32，开关SW28接通，由此，一个电极始终与VGND连接的附加电容器CG的两端的电位差成为(V3-VGND)。开关SW28断开后，在定时T3COR，开关SW30接通，且开关SW31断开。由此，附加电容器CG的两端的电压(V3-VGND)被施加到运算放大器A1的非反相输入端子的节点VP。由此，对加速电容器CI充电的电荷引起的电压量出现在积分电容器CF的两端。在此，可以使开关SW30始终为接通，并且开关SW31始终断开，或者，也可以没有开关SW30、SW31本身并且附加电容器CG的一端被直接连接到运算放大器A1的非反相输入端子的节点VP。由此，附加电容器CG的两端的电压(V3-VGND)被施加到运算放大器A1的非反相输入端子的节点VP。
然后，运算放大器A1的下一级的检测设备放大器A5与VOUT和VP的电位差对应，将VSS基准的输出电压VO作为电池B4的检测电压输出。检测设备放大器A5是以VSS基准工作的增益为1的放大器。
然后，根据在采样定时T3SMP输出的采样信号SMPL，开关SW21接通，由此，输出电压VO被采样电容器CS采样。运算放大器A2的输出电压VSMPL被保持到下次的采样定时T4SMP。
这样，与电池间电压成比例的电压经由运算放大器1和检测设备放大器A5被输出。输出电压VSMPL被提供给预定的电路F1。作为电路F1，例如可以列举A/D变换电路，数字电路，模拟电路。
图5是表示电路F1的第一具体例的图。图5所示的电路是根据输出电压VSMPL的值来判定各单电池的状态的判定电路。比较器21例如通过把对输出电压VSMPL进行电阻分压得到的检测电压与基准电压D2进行比较，来检测用于判定电池的充电停止的充电停止判定电压。其检测信号通过延迟电路22延迟后，被提供给具备充电停止功能的判定电路F2。此外，比较器25，例如通过把对输出电压VSMPL进行电阻分压而得到的检测电压与基准电压D2进行比较，来检测用于判定电池的过放电的过放电判定电压。其检测信号通过延迟电路25延迟后，被提供给具备过放电判定功能的判定电路F2。
此外，与各电池的充电停止判定电压和过放电判定电压的检测并行地，比较器23例如通过把对输出电压VSMPL进行电阻分压而得到的检测电压与基准电压D2进行比较，来检测电池和IC间的断线。为了检测电池和IC间的断线，如图4所示，在信号H01的高电平的定时(充电定时)之前，按照信号DS0～DS5依次接通开关SW0～SW5，由此在电池端子间连接电阻RS(参照图2)。
在电池和IC间发生了断线的情况下，由于该端子的寄生电容等而导致成为不确定的电位，因此预想到无法进行预定的电池端子间电压的检测。为防备这样的情况，只要通过在电池端子间电压的检测定时连接电阻RS，在断线发生时使断线发生端子的寄生电容放电即可。如果设端子寄生电容为100pF、电阻RS为1MΩ，则时间常数为100μs，因此如果设采样周期为1ms，则可以在下次采样前充分放电。如果实际发生断线，则端子间电压下降到1V以下。
另外，在检测出电池电压的降低的情况下，在该检测定时出现端子间电压，因此，只要将电池电压降低的检测电平和上述的断线检测电平例如设为1V，则，比较器23可以同时执行电池电压的降低的检测和断线检测两者。
图6是表示了电路F1的第二具体例的图。在图5的情况下，为了实现多个判定功能，使用了三个比较器21、23、25，但是如图6所示那样，通过在电阻分压电路的后级配置的三个开关SC1～3的切换，可以仅用一个比较器27就能实现多个判定功能。
另外，图7是表示了各开关SW的结构的具体例的图。开关SW，可以用一个晶体管来实现，也可以如图7所示那样通过组合多个晶体管来实现。MP表示P沟道型晶体管，MN表示N沟道型晶体管。MP2的栅极和IN端子的电容以及MP3和IN端子的电容可以用与MP1的栅极和IN端子的电容相等的布线以及构造来构成。同样地，MN2的栅极和IN端子的电容以及MN3和IN端子的电容可以用与MN1的栅极和IN端子的电容相等的布线以及构造来构成。在MP1的IN端子侧连接MP1的一半的栅极大小的MP2，在MP2的OUT端子侧连接MP1的一半的栅极大小的MP3。关于MN1、MN2、MN3间的关系也一样。
通过该结构，可以取消通过各开关的栅极的导通/截止的开关进行的栅极和漏极、栅极和源极间的电荷的注入/引入，可以最小限地减少对栅极开关的检测电压的影响。
图8是内置本发明的加速电容器式电压检测电路100的一个实施方式的保护IC250的结构图。保护IC250内置图2所示的加速电容器式电压检测电路100。保护IC250根据加速电容器式电压检测电路100的电压检测结果，控制用于切换流过组电池B0～B4的电流的导通/中断的晶体管MDOUT和晶体管MCOUT的切换动作。保护IC250，例如与组电池一起被内置在外接或内置在未图示的移动电话等电子设备中的与电源端子P+以及P-连接的电池组中。
以上详细说明了本发明的优选实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在不脱离本发明的范围内，可以对上述实施例施加各种变形，改进以及置换。

Claims (13)

1.一种加速电容器式电压检测电路，其具备：
加速电容器；
第一开关电路，其针对构成组电池的每个单电池，使通过所述单电池对所述加速电容器进行充电的方向反相；
第二开关电路，其使所述加速电容器放电；以及
输出电路，其输出与所述加速电容器的两电极间的电位差对应的信号，
该加速电容器式电压检测电路的特征在于，具备：
屏蔽部，被配置在所述两电极的周围，使其与所述两电极间的寄生电容变得均一；以及
电位差调整电路，其使所述两电极和所述屏蔽部之间的电位差在所述加速电容器的充电定时和放电定时成为相等。
2.根据权利要求1所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，
所述屏蔽部具有使电位相互相等的第一屏蔽电极和第二屏蔽电极，
所述加速电容器的两电极被配置在所述第一屏蔽电极和所述第二屏蔽电极之间。
3.根据权利要求2所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，
所述加速电容器具有：
第一电容器，其由与所述第一屏蔽电极对置的第一电容器电极和与所述第二屏蔽电极对置的第二电容器电极构成；以及
第二电容器，其由与所述第一屏蔽电极对置并且与所述第二电容器电极电位相等的第三电容器电极和、与所述第二屏蔽电极对置并且与所述第一电容器电极电位相等的第四电容器电极构成。
4.根据权利要求2或3所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，
所述第一屏蔽电极是在基板表面上形成的扩散层，所述第二屏蔽电极是在所述基板的上面形成的导体层。
5.根据权利要求4所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，
所述屏蔽部在与形成了所述第一电容器电极和所述第三电容器电极的层相同的层上，具有与所述第一屏蔽电极和所述第二屏蔽电极电位相等的导体层，
在与形成了所述第二电容器电极和所述第四电容器电极的层相同的层上，具有与所述第一屏蔽电极和所述第二屏蔽电极电位相等的导体层。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，
所述第二开关电路具有能够选择性地使所述加速电容器的两电极中的某一个与基准电位短路的第一短路电路，
所述电位差调整电路具有能够选择性地使所述屏蔽部与所述单电池的负极侧和所述基准电位中的某一个短路的第二短路电路。
7.根据权利要求6所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，
所述输出电路具有积分电路，该积分电路具备运算放大器和连接该运算放大器的输出端子与反相输入端子的积分电容器，
把通过所述第二开关电路从所述加速电容器放电的电荷提供给所述积分电容器。
8.根据权利要求7所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，
在所述积分电容器的两电极周围具备使电位与所述基准电位相等的屏蔽部。
9.根据权利要求7或8所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，
所述输出电路具有以基板的接地为基准进行动作的检测设备放大器，
所述检测设备放大器的非反相输入端子与所述运算放大器的输出端子连接，所述检测设备放大器的反相输入端子与所述运算放大器的非反相输入端子连接。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，具备：
附加电容器，其电容量与所述积分电容器相等；
第三开关电路，其能够对所述附加电容器充电与所述加速电容器上连接的开关电路的寄生电容中积蓄的电荷相等的电荷；以及
电压施加电路，其能够对所述运算放大器的非反相输入端子施加所述附加电容器的电压。
11.根据权利要求10所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，
在所述附加电容器的两电极的周围具备使电位与所述基准电位相等的屏蔽部。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的加速电容器式电压检测电路，其特征在于，
使所述加速电容器集成化。
13.一种电池保护用集成电路，其特征在于，
具备权利要求1～12中任一项所述的加速电容器式电压检测电路，根据该加速电容器式电压检测电路的检测结果来保护所述组电池。
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