JP2000250641A - 出力回路及びバッテリパック - Google Patents
出力回路及びバッテリパックInfo
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Abstract
ことができる出力回路を提供することにある。 【解決手段】 ドライブ用CMOSトランジスタ11の
出力端子は、抵抗R11を介して、出力用PMOSFET
12のゲートに接続されている。出力用PMOSFET
12のソースは、電流検出用抵抗Rsを介して電源電圧Vd
dが供給される電源線に接続されている。出力用PMO
SFET12のドレインは、バッテリパック2の外部出
力端子Poに接続されている。出力用PMOSFET12
のソースは、電流制限用PMOSFET13のゲートに
接続されている。電流制限用PMOSFET13のソー
スは電源電圧Vddが供給されている電源に接続されてい
る。電流制限用PMOSFET13のドレインは出力用
PMOSFET12のゲートに接続されている。
Description
リパックに関するものである。近年、ノートパソコン等
の携帯電子機器は、よりバッテリの長寿命化の向上が求
められている。そこで、バッテリの高能力化とともに、
各種回路の消費電力を低減しバッテリの長寿命化を図る
必要がある。そのために、携帯電子機器に設けられた出
力回路においても消費電力の低減を図りバッテリの長寿
命化に貢献する必要がある。
コンは充電可能なバッテリパックを備えている。又、長
時間使用のための大容量の予備用バッテリパックを備え
たものもある。バッテリパックには、ノートパソコンに
装填したとき、ノートパソコン内に設けられ同パソコン
における電力に関する各種処理動作を行う半導体デバイ
スに対して該バッテリパックが動作電源を正常に供給で
きる状態にあるかどうかを指示する制御信号を出力する
出力回路が設けられている。
が用いられそれをオープンコレクタにして使用されてい
たが、これに代わって出力損失が小さいMOSFETが
使用されている。出力回路に用いられるMOSFETは
オープンドレイン回路として使用され、MOSFETの
ドレインからノートパソコン内の電力に関する各種処理
動作をする半導体デバイス等に制御信号が出力されるよ
うになっている。
可能になっている。そして、バッテリパックをパソコン
本体から引き出し、再び本体に装着したとき、直ちにノ
ートパソコン内に設けられた前記半導体デバイスを動作
させる必要から、出力回路のMOSFETはオン状態に
制御されている。
路図でる。図10において、Pチャネル型の出力用MO
SFET51は、そのソースが電流検出用抵抗Rsを介し
てバッテリパックに内蔵されたリチウムイオン電池の電
源電圧Vddが供給される電源線に接続されている。MO
SFET51のドレインはバッテリパックの外部出力端
子に接続されている。MOSFET51のゲートは、抵
抗R1とでバイアス回路を構成する抵抗R2を介してドライ
ブ用バイポーラトランジスタ52のコレクタに接続され
ている。抵抗R1の一端は、電源電圧Vddが供給される電
源線に接続されている。
ースにHレベルの駆動制御信号SG1が抵抗R3を介して入力
されると、同トランジスタ52はオンする。トランジス
タ52のオンに基づいてMOSFET51のゲート電圧
は抵抗R1、R2からなるバイアス回路で決まる電圧まで下
がり、同MOSFET51はオンされる。そして、外部
出力端子から出力電圧Voutが制御信号としてノートパソ
コン内に設けられた同パソコンにおける電力に関する各
種処理動作を行う半導体デバイスに対して出力される。
されてバイポーラトランジスタ52はオフする。バイポ
ーラトランジスタ52のオフによって、MOSFET5
1のゲート電圧は電源電圧Vddまで上昇し、MOSFE
T51はオフする。
源電圧Vddが供給されている電源線との間には、電流検
出用抵抗Rsが接続されている。又、前記MOSFET5
1のソースには、電流制限用のバイポーラトランジスタ
53のベースに接続されている。バイポーラトランジス
タ53のコレクタはMOSFET51のゲートに接続さ
れている。又、バイポーラトランジスタ53のエミッタ
は電源電圧Vddが供給される電源線に接続されている。
き、何らかの原因で外部出力端子が短絡すると、MOS
FET51に大きな出力電流Ioutが流れる。この時、電
流検出用抵抗Rsの端子間電圧(=Iout×Rs)が上昇す
る。即ち、電流制限用バイポーラトランジスタ53のベ
ース・エミッタ電圧Vbeは増大し、同バイポーラトラン
ジスタ53のコレクタ電流がバイアス回路の抵抗R2に流
れ込む。その結果、MOSFET51のゲート電圧は上
昇、即ち、同MOSFET51のゲート・ソース間電圧
は小さくなりMOSFET51のオン状態となり出力電
流Ioutの増大が抑えられている。
力回路おいて、MOSFET51のオン時には、バイポ
ーラトランジスタ52はオン状態にあり常に電流が流れ
ている。このことは、前記バッテリパックがパソコン本
体から引き出され、且つ、前記短絡状態ではない時に
も、MOSFET51はオン状態になっていることから
バイポーラトランジスタ52に電流が流れていることに
なる。つまり、不使用時にもMOSFET51をドライ
ブさせるためのバイポーラトランジスタ52において電
流が消費されていた。
されたものであって、その目的は無用な電力を消費する
ことがなく電池の長寿命化を図ることができる出力回路
及びバッテリパックを提供することにある。
明によれば、出力FETを動作させるドライブ用CMO
Sトランジスタは、その出力FETがオン状態の時、消
費電流が流れない。その結果、電池の長寿命化を図るこ
とができる。
明によれば、加えて、出力FETに大きな電流が流れた
とき、検出手段がその大きな電流を検出し、電流制御手
段が出力用MOSFETのゲート電圧を制御し大きな電
流が流れないようにする。
て、ドライブ用CMOSトランジスタを構成するNチャ
ネルMOSFETのオン抵抗を代用するため、特別の抵
抗を設ける必要がない。その結果、回路規模を小さくす
ることができる。
て、前記検出手段を出力用MOSFETのオン抵抗で代
用したため、特別の抵抗を設ける必要がない。その結
果、回路規模を小さくすることができる。
Tを動作させるドライブ用CMOSトランジスタは、そ
の出力FETがオン状態の時、消費電流が流れない出力
回路を備えたため、電池の長寿命化を図ることができ
る。
ノートパソコンのバッテリパックに設けた出力回路に具
体化した第1実施形態を図面に従って説明する。
には、バッテリパック2が装着されている。バッテリパ
ック2は、リチウムイオン電池、そのリチウムイオン電
池の充電状態を指示する制御信号を出力する出力回路が
内蔵されている。バッテリパック2は、ノートパソコン
1にバッテリパック2が装着されている状態で充電可能
である。又、バッテリパック2は、ノートパソコン1か
ら抜き出して専用の充電装置にて充電可能である。
らリチウムイオン電池の電源電圧Vddの状態を示す制御
信号を出力電圧Voutとして出力するようになっていて、
その出力電圧Voutはノートパソコン1内に設けられた同
パソコン1における電力に関する各種処理動作を行う半
導体デバイスに対して出力される。
回路10の回路図を示す。図2において、入力端子Pin
に駆動制御信号SG1が入力されるドライブ用CMOSト
ランジスタ11は、そのPチャネル型MOSFET(以
下、PMOSFETという)11aのソースがリチウム
イオン電池の電源電圧Vddが供給される電源線に接続さ
れ、そのNチャネル型MOSFET(以下、NMOSF
ETという)11bのソースが接地された電源線に接続
されている。ドライブ用CMOSトランジスタ11の出
力端子は、電流制御手段を構成する抵抗R11を介して、
出力用Pチャネル型MOSFET(以下、出力用PMO
SFETという)12のゲートに接続されている。
出手段としての電流検出用抵抗Rsを介して直流電源電圧
Vddが供給される電源線に接続されている。出力用PM
OSFET12のドレインは、バッテリパック2の外部
出力端子Poに接続されている。つまり、出力用PMOS
FET12は、オープンドレイン回路を形成している。
バッテリパック2の外部出力端子Poは、バッテリパック
2は装着された状態でノートパソコン1内の前記各半導
体デバイスに対して出力電圧Voutをバッテリパック2の
状態を示す制御信号として出力する。
は、電流制御手段を構成する電流制限用Pチャネル型M
OSFET(以下、電流制限用PMOSFETという)
13のゲートに接続されている。電流制限用PMOSF
ET13のソースは電源電圧Vddが供給されている電源
に接続されている。電流制限用PMOSFET13のド
レインは出力用PMOSFET12のゲートに接続され
ている。
の作用について説明する。今、Lレベルの駆動制御信号
SG1が入力されていると、CMOSトランジスタ11の
PMOSFET11aはオンし、NMOSFET11b
はオフしている。この時、出力用MOSFET12のゲ
ートには、PMOSFET11a及び抵抗R11を介して
電源電圧Vddが供給される。従って、出力用MOSFE
T12はオフ状態になる。
されると、CMOSトランジスタ11のPMOSFET
11aはオフし、NMOSFET11bはオンする。こ
の時、出力用PMOSFET12のゲート電圧は下が
り、出力用PMOSFET12はオン状態となる。従っ
て、図3に示すように、出力用PMOSFET12のド
レイン、即ち、バッテリパック2の外部出力端子Poから
出力電圧Voutが出力される。その結果、ノートパソコン
1内の各半導体デバイスに電源電圧Vddが出力用MOS
FET12を介して印加され、各半導体デバイスの負荷
抵抗に基づいて出力電流Ioutが出力用PMOSFET1
2を介して流れ込み正常に動作する。
から抜き出した状態で、不用意に外部出力端子Poとグラ
ンド端子とがショートしたりすると、出力電流Ioutが異
常に増大し電流検出用抵抗Rsの端子間電圧が上昇して、
電流制限用PMOSFET13のゲート電圧が電源電圧
Vddより電流制限用PMOSFET13の閾値電圧Vthよ
り低くなると、同電流制限用PMOSFET13はオン
状態になる。
になると、同PMOSFET13はドレイン電流が流れ
始める。ドレイン電流は抵抗R11及びドライブ用CMO
Sトランジスタ11のNMOSFET11bを介して流
れて、出力用PMOSFET12のゲート電圧を上昇さ
せて、出力用PMOSFET12のドレイン電流(出力
電流Ioutを制限させる。従って、何らかの原因でバッテ
リパック2の外部出力端子Poが短絡しても出力電流Iout
の増大が抑制される。
にあって出力電流Ioutが0の時、電流制限用PMOSF
ET13及びドライブ用CMOSトランジスタ11を構
成するPMOSFET11aはオフ状態にあるため、そ
れぞれPMOSFET13又はPMOSFET11aを
介して電流は流れない。つまり、出力用PMOSFET
12がオン状態にあって出力電流Ioutが0の時には、無
駄な電力は消費されない。
の特徴について説明する。 (1)本実施形態では、出力用PMOSFET12をド
ライブ用CMOSトランジスタ11にて動作するように
した。そして、Hレベルの駆動制御信号SG1に応答して
ドライブ用CMOSトランジスタ11を構成するPMO
SFET11aがオフ、ドライブ用CMOSトランジス
タ11を構成するNMOSFET11bがオンになる
と、出力用PMOSFET12がオン状態になる。
11を構成するPMOSFET11aがオフになってい
るため、ドライブ用CMOSトランジスタ11を介して
電流が流れることはない。
状態にあるときには、出力用PMOSFET12をドラ
イブさせるため電力が消費されることはない。つまり、
出力用PMOSFET12がオン状態であってリチウム
イオン電池の電源不使用時には、無用な電力の消費は行
なわれない。その結果、リチウムイオン電池の電源の長
寿命化を図ることができる。
出する電流検出用抵抗Rsと、同抵抗Rsの端子間電圧に基
づいて出力電流Ioutを制御する電流制限用PMOSFE
T13を設けた。従って、何らかの原因でバッテリパッ
ク2の外部出力端子Poが短絡しても、出力用PMOSF
ET12を介して大きな出力電流Ioutが流れることはな
く、出力用PMOSFET12を損傷させることはな
い。
た第2実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態
は出力回路に特徴があるため、出力回路についてのみ説
明する。
において、入力端子Pinに駆動制御信号SG1が入力される
ドライブ用CMOSトランジスタ21は、そのPMOS
FET21aのソースがリチウムイオン電池の電源電圧
Vddが供給される電源線に接続され、NMOSFET2
1bのソースが接地されている電源線に接続されてい
る。ドライブ用CMOSトランジスタ21の出力端子
は、電流制御手段を構成する抵抗R21を介して出力用P
MOSFET22aのゲートに接続されている。
検出手段としての第1電流検出用抵抗Rs1を介して電源
電圧Vddが供給される電源線が接続されている。出力用
PMOSFET22aのドレインは、バッテリパック2
の外部出力端子Poに接続されている。つまり、出力用P
MOSFET22aはオープンドレイン回路を形成して
いる。そして、Hレベルの駆動制御信号SG1に基づいて
出力用PMOSFET22aをオンさせることができ
る。
の出力端子は、電流制御手段を構成する抵抗R22を介し
て出力用NMOSFET22bのゲートに接続されてい
る。出力用NMOSFET22bのソースは、検出手段
としての第2電流検出用抵抗Rs2を介して接地されてい
る電源線に接続されている。出力用NMOSFET22
bのドレインは、バッテリパック2の外部出力端子Poに
接続されている。つまり、出力用NMOSFET22b
はオープンドレイン回路を形成している。そして、Lレ
ベルの駆動制御信号SG1に基づいて出力用NMOSFE
T22bをオンさせることができる。
Poから出力される出力電圧Voutは、同バッテリパック2
がパソコン本体に装着されたとき、ノートパソコン1内
の前記各半導体デバイスに対して制御信号として出力さ
れる。
は、電流制御手段を構成する電流制限用PMOSFET
23のゲートに接続されている。電流制限用PMOSF
ET23のソースは直流電源電圧Vddが供給される電源
線に接続されている。電流制限用PMOSFET23の
ドレインは出力用CMOSFET22aのゲートに接続
されている。
ースは、電流制御手段を構成する電流制限用NMOSF
ET24のゲートに接続されている。電流制限用NMO
SFET24のソースは接地されている電源線に接続さ
れている。電流制限用NMOSFET24のドレインは
出力用NMOSFET22bのゲートに接続されてい
る。
の作用について説明する。今、Hレベルの駆動制御信号
SG1が入力されてドライブ用CMOSトランジスタ21
のPMOSFET21aがオフしNMOSFET21b
がオンすると、出力用PMOSFET22a及びNMO
SFET22bのゲート電圧が下がる。従って、出力用
PMOSFET22aがオンしNMOSFET22bが
オフする。その結果、PMOSFET22aのドレイ
ン、即ち、バッテリパック2の外部出力端子Poは出力電
圧Voutが出力される。つまり、ノートパソコン1内の各
半導体デバイスに電源電圧VddがPMOSFET22a
を介して出力電圧Voutが制御信号として印加され、各半
導体デバイスの負荷抵抗に基づいて出力電流IoutがPM
OSFET22aを介して流れ込み正常に動作する。
から抜き出した状態で、不用意に外部出力端子Poとグラ
ンド端子とがショートしたりすると、出力電流Ioutが異
常に増大し電流検出用抵抗Rs1の端子間電圧が上昇し
て、電流制限用PMOSFET23のゲート電圧が電源
電圧Vddより電流制限用PMOSFET23の閾値電圧V
thより低くなると、同電流制限用PMOSFET23は
オン状態になる。
になると、同PMOSFET23はドレイン電流が流れ
始める。ドレイン電流は抵抗R21及びドライブ用CMO
Sトランジスタ21のNMOSFET21bを介して流
れて、出力用PMOSFET22aのゲート電圧を上昇
させて、PMOSFET22aのドレイン電流(出力電
流Iout)を制限させる。従って、何らかの原因でバッテ
リパック2の外部出力端子Poが短絡しても出力電流Iout
の増大が抑制される。
態にあって出力電流Ioutが0の時、電流制限用PMOS
FET23及びドライブ用CMOSトランジスタ21を
構成するPMOSFET21aはオフ状態にあるため、
それぞれPMOSFET23又はPMOSFET21a
を介して電流は流れない。つまり、PMOSFET22
aがオン状態にあって出力電流Ioutが0の時には、無駄
な電力は消費されない。
イブ用CMOSトランジスタ21の入力端子Pinに入力
されると、同Lレベルの駆動制御信号SG1に基づいてド
ライブ用CMOSトランジスタ21のPMOSFET2
1aがオンしNMOSFET21bがオフして出力用P
MOSFET22a及びNMOSFET22bのゲート
電圧が上がる。従って、出力用PMOSFET22aが
オフし出力用NMOSFET22bがオンする。その結
果、NMOSFET22bのドレイン、即ち、バッテリ
パック2の外部出力端子Poは出力電圧Vout(=0)が出
力される。つまり、出力用NMOSFET22bに前記
半導体デバイスから電流が流れ込み正常に動作する。
から抜き出した状態で、不用意に外部出力端子Poと電源
電圧Vddを出力する端子とがショートしたりすると、流
れ込む電流が異常に増大し電流検出用抵抗Rs2の端子間
電圧が上昇して、電流制限用NMOSFET24のゲー
ト電圧が電流制限用PMOSFET24の閾値電圧Vth
より高くなると、同電流制限用PMOSFET24はオ
ン状態になる。
になると、ドレイン電流が流れる。ドレイン電流はドラ
イブ用CMOSトランジスタ21のPMOSFET21
a及びを抵抗R22を介して流れて、出力用NMOSFE
T22bのゲート電圧を下げて、NMOSFET22b
のドレイン電流(出力電流Iout)を制限させる。
態にあって流れ込む電流が0の時、電流制限用NMOS
FET24及びドライブ用CMOSトランジスタ21を
構成するNMOSFET21bはオフ状態にあるため、
それぞれNMOSFET24又はNMOSFET21b
を介して電流は流れない。つまり、出力用NMOSFE
T22bがオン状態にあって流れ込む電流が0の時に
は、無駄な電力は消費されない。
の特徴について説明する。 (1)本実施形態では、ドライブ用CMOSトランジス
タ21にてドライブされる出力用トランジスタを出力用
PMOSFET22a及びNMOSFET22bにて構
成し、電源電圧Vddと接地電圧(0ボルト)の2通りの
出力電圧Voutを出力することができる。
ET22a及びNMOSFET22bをドライブ用CM
OSトランジスタ21にて動作するようにした。そし
て、Hレベルの駆動制御信号SG1に応答してドライブ用
CMOSトランジスタ21を構成するPMOSFET2
1aがオフ、ドライブ用CMOSトランジスタ21を構
成するNMOSFET21bがオンになると、出力用P
MOSFET22aはオン状態になる。
21を構成するPMOSFET21aがオフになってい
るため、ドライブ用CMOSトランジスタ21を介して
電流が流れることはない。
ン状態にあるときには、同出力用PMOSFET22a
をドライブさせるため電力が消費されることはない。
又、Lレベルの駆動制御信号SG1に応答してドライブ用
CMOSトランジスタ21を構成するPMOSFET2
1aがオン、ドライブ用CMOSトランジスタ21を構
成するNMOSFET21bがオフになると、出力用N
MOSFET22bがオン状態になる。この時、ドライ
ブ用CMOSトランジスタ21を構成するNMOSFE
T21aがオフになっているため、ドライブ用CMOS
トランジスタ21を介して電流が流れることはない。
ン状態にあるときには、同出力用NMOSFET22b
をドライブさせるため電力が消費されることはない。 (3)本実施形態では、出力電流Ioutを検出する電流検
出用抵抗Rs1と、同抵抗Rs1の端子間電圧に基づいて出力
電流Ioutを制御する電流制限用PMOSFET23を設
けた。従って、何らかの原因でバッテリパック2の外部
出力端子Poが短絡しても、PMOSFET22aを介し
て大きな出力電流Ioutが流れることはなく、PMOSF
ET22aを損傷させることはない。
を検出する電流検出用抵抗Rs2と、同抵抗Rs2の端子間電
圧に基づいてその流れ込む電流を制御する電流制限用N
MOSFET24を設けた。従って、何らかの原因で半
導体デバイスが短絡しても、NMOSFET22bに大
きな電流が流れることはなく、NMOSFET22bを
損傷させることはない。
た第3実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態
は出力回路に特徴があるため、出力回路についてのみ説
明する。
において、入力端子Pinに駆動制御信号SG1が入力される
ドライブ用CMOSトランジスタ31は、そのPMOS
FET31aのソースがリチウムイオン電池の電源電圧
Vddが供給される電源線に接続され、そのNMOSFE
T31bのソースが接地されている電源線に接続されて
いる。ドライブ用CMOSトランジスタ31の出力端子
は、電流制御手段を構成する抵抗R31を介して、出力用
PMOSFET32のゲートに接続されている。
源電圧Vddが供給される電源線に接続されている。出力
用PMOSFET32のドレインは、バッテリパック2
の外部出力端子Poに接続されている。つまり、出力用P
MOSFET32は、オープンドレイン回路を形成して
いる。そして、バッテリパック2の外部出力端子Poから
に出力電圧Voutは、バッテリパック2は装着された状態
でノートパソコン1内の前記各半導体デバイスに制御信
号として出力される。
は、電流制御手段を構成する電流制限用PMOSFET
33のゲートに接続されている。電流制限用PMOSF
ET33のソースは直流電源電圧Vddが供給されている
電源線に接続されている。電流制限用PMOSFET3
3のドレインは出力用PMOSFET32のゲートに接
続されている。
の作用について説明する。今、Lレベルの駆動制御信号
SG1が入力されていると、CMOSトランジスタ31の
PMOSFET31aはオンし、NMOSFET31b
はオフしている。この時、出力用MOSFET32のゲ
ートには、PMOSFET31a及び抵抗R31を介して
電源電圧Vddが供給される。従って、出力用MOSFE
T32はオフ状態になる。
されると、CMOSトランジスタ31のPMOSFET
31aはオフし、NMOSFET31bはオンする。こ
の時、出力用PMOSFET32のゲート電圧は下が
り、出力用PMOSFET32はオン状態となる。従っ
て、図6に示すように、出力用PMOSFET32のド
レイン、即ち、バッテリパック2の外部出力端子Poから
出力電圧Voutが制御信号として出力される。
導体デバイスに出力電圧Voutが出力用MOSFET32
を介して制御信号として供給され、その各半導体デバイ
スの負荷抵抗に基づいて出力電流Ioutが出力用PMOS
FET32を介して流れ込み正常に動作する。
から抜き出した状態で、不用意に外部出力端子Poとグラ
ンド端子とがショートしたりすると、出力電流Ioutが異
常に増大し出力用PMOSFET32のオン抵抗Ronに
基づいてソース・ドレイン間電圧(オン電圧=Ron×Iou
t)が上昇して、電流制限用PMOSFET33のゲー
ト電圧が電源電圧Vddより電流制限用PMOSFET3
3の閾値電圧Vthより低くなると、同電流制限用PMO
SFET33はオン状態になる。
になると、同PMOSFET33はドレイン電流が流れ
始める。ドレイン電流は抵抗R31及びドライブ用CMO
Sトランジスタ31のNMOSFET31bを介して流
れて、出力用PMOSFET32のゲート電圧を上昇さ
せて、出力用PMOSFET32をドレイン電流(出力
電流Vout)を制限させる。
力電流Ioutが制御される。つまり、図6に示すように、
抵抗R31が大きな値ほど、最大の出力電流Ioutは小さく
なる。従って、何らかの原因でバッテリパック2の外部
出力端子Poが短絡しても出力電流Ioutの増大が抑制され
る。
にあって出力電流Ioutが0の時、電流制限用PMOSF
ET33及びドライブ用CMOSトランジスタ31を構
成するPMOSFET31aはオフ状態にあるため、そ
れぞれPMOSFET33又はPMOSFET31aを
介して電流は流れない。つまり、出力用PMOSFET
32がオン状態にあって出力電流Ioutが0の時には、無
駄な電力は消費されない。
の特徴について説明する。 (1)本実施形態では、出力用PMOSFET32のオ
ン抵抗Ronを電流検出段の抵抗として使用し、前記第1
実施形態で説明した電流検出用の抵抗Rsを省略した。従
って、その分だけ出力回路30の回路規模を小さくする
ことができる。
ET32をドライブ用CMOSトランジスタ31にて動
作するようにした。そして、Hレベルの駆動制御信号SG
1に応答してドライブ用CMOSトランジスタ31を構
成するPMOSFET31aがオフ、ドライブ用CMO
Sトランジスタ31を構成するNMOSFET31bが
オンにななると、出力用PMOSFET32がオン状態
になる。
31を構成するPMOSFET31aがオフになってい
るため、ドライブ用CMOSトランジスタ31を介して
電流が流れることはない。
状態のあるときには、同出力用PMOSFET32をド
ライブさせるためのドライブ用CMOSトランジスタ3
1の電力消費はない。
出する出力用PMOSFET32のソース・ドレイン間
電圧(オン電圧)に基づいて出力電流Ioutを制御する電
流制限用PMOSFET33を設けた。従って、何らか
の原因でバッテリパック2の外部出力端子Poが短絡して
も、出力用PMOSFET32を介して大きな出力電流
Ioutが流れることはなく、出力用PMOSFET12を
損傷させることはない。
た第4実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態
は出力回路に特徴があるため、出力回路についてのみ説
明する。
において、入力端子Pinに駆動制御信号SG1が入力される
ドライブ用CMOSトランジスタ41は、そのPMOS
FET41aのソースがリチウムイオン電池の電源電圧
Vddが供給される電源線に接続され、NMOSFET4
1bのソースが接地されている電源線に接続されてい
る。ドライブ用CMOSトランジスタ41の出力端子
は、電流制御手段を構成する抵抗R41を介して、出力用
PMOSFET42aのゲートに接続されている。
リチウムイオン電池の電源電圧Vddが供給される電源線
に接続されている。出力用PMOSFET42aのドレ
インは、バッテリパック2の外部出力端子Poに接続され
ている。つまり、出力用PMOSFET42aはオープ
ンドレイン回路を形成している。そして、Hレベルの駆
動制御信号SG1に基づいて出力用PMOSFET42a
をオンさせることができる。
の出力端子は、電流制御手段を構成する抵抗R42を介し
て、出力用NMOSFET42bのゲートに接続されて
いる。出力用NMOSFET42bのソースは接地され
ている電源線に接続されている。出力用NMOSFET
42bのドレインは、バッテリパック2の外部出力端子
Poに接続されている。つまり、出力用NMOSFET4
2bはオープンドレイン回路を形成している。そして、
Hレベルの駆動制御信号SG1に基づいて出力用NMOS
FET42bをオンさせることができ、Lレベルの駆動
制御信号SG1に基づいて出力用NMOSFET42bを
オンさせることができる。
Poから出力される出力電圧Voutは同バッテリパック2が
パソコン本体に装着されたとき、ノートパソコン1内の
前記各半導体デバイスに制御信号として出力される。
ンは、電流制御手段を構成する電流制限用PMOSFE
T43のゲートに接続されている。電流制限用PMOS
FET43のソースは直流電源電圧Vddが供給されてい
る電源線に接続されている。電流制限用PMOSFET
43のドレインは出力用PMOSFET42aのゲート
に接続されている。
ースは、電流制御手段を構成する電流制限用NMOSF
ET44のゲートに接続されている。電流制限用PMO
SFET44のソースは接地されている電源線に接続さ
れている。電流制限用PMOSFET44のドレインは
出力用NMOSFET42bのゲートに接続されてい
る。
の作用について説明する。今、Hレベルの駆動制御信号
SG1が入力されてドライブ用CMOSトランジスタ41
のPMOSFET41aがオフしNMOSFET41b
がオンすると、出力用PMOSFET42a及びNMO
SFET42bのゲート電圧が下がる。従って、出力用
PMOSFET42aがオンしNMOSFET42bが
オフする。その結果、PMOSFET42aのドレイ
ン、即ち、バッテリパック2の外部出力端子Poは出力電
圧Voutが出力される。つまり、ノートパソコン1内の各
半導体デバイスに電源電圧VddがPMOSFET42a
を介して出力電圧Voutとして出力され、各半導体デバイ
スの負荷抵抗に基づいて出力電流IoutがPMOSFET
42aを介して流れ込み正常に動作する。
から抜き出した状態で、不用意に外部出力端子Poとグラ
ンド端子とがショートしたりすると、出力電流Ioutが異
常に増大しPMOSFET42aのオン抵抗に基づいて
ソース・ドレイン間電圧(オン電圧)が上昇する。この
上昇によって電流制限用PMOSFET43のゲート電
圧が電源電圧Vddより電流制限用PMOSFET43の
閾値電圧Vthより低くなると、同電流制限用PMOSF
ET43はオン状態になる。
になると、同PMOSFET43はドレイン電流が流れ
始める。ドレイン電流は抵抗R41及びドライブ用CMO
Sトランジスタ41のNMOSFET41bを介して流
れて、出力用PMOSFET42bのゲート電圧を上昇
させて、PMOSFET42aのドレイン電流(出力電
流Vout)を制限する。従って、何らかの原因でバッテリ
パック2の外部出力端子Poが短絡しても出力電流Ioutの
増大が抑制される。
態にあって出力電流Ioutが0の時、電流制限用PMOS
FET43及びドライブ用CMOSトランジスタ41を
構成するPMOSFET41aはオフ状態にあるため、
それぞれPMOSFET43又はPMOSFET41a
を介して電流は流れない。つまり、PMOSFET42
aがオン状態にあって出力電流Ioutが0の時には、無駄
な電力は消費されない。
イブ用CMOSトランジスタ41の入力端子Pinに入力
されると、Lレベルの駆動制御信号SG1に基づいてドラ
イブ用CMOSトランジスタ41のPMOSFET41
aがオンしNMOSFET41bがオフして出力用PM
OSFET42a及びNMOSFET42bのゲート電
圧が上がる。従って、出力用PMOSFET42aがオ
フしNMOSFET42bがオンする。その結果、NM
OSFET42bのドレイン、即ち、バッテリパック2
の外部出力端子Poは出力電圧Voutが出力される。つま
り、ノートパソコン1内の各半導体デバイスに接地電圧
(0ボルト)がNMOSFET42bを介して出力電圧
Voutとして出力され、各半導体デバイスの負荷抵抗に基
づいて出力電流IoutがNMOSFET42bを介して流
れ込み正常に動作する。
から抜き出した状態で、不用意に外部出力端子Poと電源
電圧Vddを出力する端子とがショートしたりすると、流
れ込む電流が異常に増大しNMOSFET42bのオン
抵抗に基づいてソース・ドレイン間電圧(オン電圧)が
上昇して、電流制限用NMOSFET44のゲート電圧
が電流制限用PMOSFET44の閾値電圧Vthより高
くなると、同電流制限用PMOSFET44はオン状態
になる。
になると、出力用NMOSFET42bのゲート電圧を
下げて、NMOSFET42bのドレイン電流(出力電
流Iout)を制限させる。従って、何らかの原因で半導体
デバイスが短絡してもNMOSFET42bに流れる電
流の増大が抑制される。
態にあって流れ込む電流が0の時、電流制限用NMOS
FET44及びドライブ用CMOSトランジスタ41を
構成するNMOSFET41bはオフ状態にあるため、
それぞれNMOSFET44又はNMOSFET41b
を介して電流は流れない。つまり、NMOSFET42
bがオン状態にあって流れ込む電流が0の時には、無駄
な電力は消費されない。
の特徴について説明する。 (1)本実施形態では、ドライブ用CMOSトランジス
タ41にてドライブされる出力用トランジスタを出力用
PMOSFET42a及びNMOSFET42bにて構
成した。電源電圧Vddと接地電圧(0ボルト)の2通り
の出力電圧Voutを出力することができる。
ランジスタ42をドライブ用CMOSトランジスタ41
にて動作するようにした。そして、Hレベルの駆動制御
信号SG1に応答してドライブ用CMOSトランジスタ4
1を構成するPMOSFET41aがオフ、ドライブ用
CMOSトランジスタ41を構成するNMOSFET4
1bがオンになると、出力用PMOSFET42aはオ
ン状態になる。
41を構成するPMOSFET41aがオフになってい
るため、ドライブ用CMOSトランジスタ41を介して
電流が流れることはない。
ン状態にあるときには、同出力用PMOSFET42a
をドライブさせるため電力が消費されることはない。
又、Lレベルの駆動制御信号SG1に応答してドライブ用
CMOSトランジスタ41を構成するPMOSFET4
1aがオン、ドライブ用CMOSトランジスタ41を構
成するNMOSFET41bがオフになると、出力用N
MOSFET42bがオン状態になる。この時、ドライ
ブ用CMOSトランジスタ41を構成するNMOSFE
T41aがオフになっているため、ドライブ用CMOS
トランジスタ41を介して電流が流れることはない。
ン状態にあるときには、同出力用NMOSFET42b
をドライブさせるため電力が消費されることはない。 (3)本実施形態では、PMOSFET42aのソース
・ドレイン間電圧(オン電圧)に基づいて出力電流Iout
を制御する電流制限用PMOSFET43を設けた。従
って、何らかの原因でバッテリパック2の外部出力端子
Poが短絡しても、PMOSFET42aを介して大きな
出力電流Ioutが流れることはなく、PMOSFET42
aを損傷させることはない。
イン間電圧(オン電圧)に基づいてその流れ込む電流を
制御する電流制限用NMOSFET44を設けた。従っ
て、何らかの原因で半導体デバイスが短絡しても、NM
OSFET42bに大きな電流が流れることはなく、N
MOSFET42bを損傷させることはない。
2a、NMOSFET42bのオン抵抗を電流検出手段
としての抵抗として使用し、前記第2実施形態で説明し
た電流検出用の抵抗Rs1,Rs2を省略した。従って、その
分だけ出力回路40の回路規模を小さくすることができ
る。
限定されるものではなく以下のように実施していもよ
い。 ・上記各実施形態では、ドライブ用CMOSトランジス
タ11,21,31,41の出力端子と出力用PMOS
FET12,32のゲート又は出力用CMOSトランジ
スタ21,41の入力端子との間に抵抗R11,R12,R2
2,R31,R41,R42を設けた。
スタ11,21,31,41を構成するNMOSFET
11b,21b,31b,41bのドレインと、同ドラ
イブ用CMOSトランジスタ11,21,31,41の
出力端子との間に抵抗R11,R12,R22,R31,R41,R42に
設けてもよい。
11,21,31,41を構成するNMOSFET11
b,21b,31b,41bのソースと、接地との間に
抵抗R11,R12,R22,R31,R41,R42に設けてもよい。
1,R42を省略し、ドライブ用CMOSトランジスタ1
1,21,31,41のオン抵抗で代用してもよい。さ
らにまた、各実施形態の抵抗R11,R12,R22,R31,R4
1,R42及び(1)〜(3)を適宜組み合わせて実施してもよ
い。
設けた出力回路に具体化したが、例えばその他の半導体
装置に内蔵された出力回路であって、待機状態において
出力端子をHレベル(高電位)にプルアップしている出
力回路に具体化してもよい。
限用のMOSFET13,23,24,33,43,4
4等からなる電流制限回路を備えた出力回路であった
が、電流制限回路を省略した出力回路に実施してもよ
い。
用PMOSFET22a及びNMOSFET22bのゲ
ートに対してそれぞれ電流制御手段としての抵抗R21,R
22を設けたが、図8に示すようにトライブ用CMOSト
ランジスタ21を構成するPMOSFET21aとNM
OSFET21bのドレインの間に1つの電流制御手段
としての抵抗R23を設けて実施してもよい。この場合、
抵抗の数が少なくなる分だけ回路規模を小さくすること
ができる。 ・上記第4実施形態の出力回路では、出力用PMOSF
ET42a及びNMOSFET42bのゲートに対して
それぞれ電流制御手段としての抵抗R41,R42を設けた
が、図9に示すようにトライブ用CMOSトランジスタ
41を構成するPMOSFET41aとNMOSFET
41bのドレインの間に1つの電流制御手段としての抵
抗R43を設けて実施してもよい。この場合、抵抗の数が
少なくなる分だけ回路規模を小さくすることができる。
を少なくでき電池の長寿命化を図ることができる。
て、出力用MOSFETの損傷を未然に防止することが
できる。さらに、請求項6又は7の発明によれば、加え
て、回路規模を小さくすることができる。
の斜視図
図
との関係を示す図
図
図
との関係を示す図
図
路の回路図
路の回路図
スタ 11a,21a,31a,41a PMOSFET 11b,21b,31b,41b NMOSFET 12,32 出力用PMOSFET 22,42 出力用CMOSトランジスタ 22a,42a PMOSFET 22b,42b NMOSFET 13,23,33,43 電流制限用PMOSFET 24,44 電流制限用NMOSFET R11,R21,R31,R41 抵抗 Rs 電流検出用抵抗 Rs1 第1電流検出用抵抗 Rs2 第2電流検出用抵抗 Vdd 直流電源電圧
Claims (8)
- 【請求項1】 オープンドレイン回路を形成する出力
用MOSFETと、 入力端子に駆動制御信号を入力し、出力端子が出力用M
OSFETのゲートに接続されたCMOSトランジスタ
とを備えたことを特徴とする出力回路。 - 【請求項2】 オープンドレイン回路を形成する出力
用MOSFETと、 入力端子に駆動制御信号を入力し、出力端子が出力用M
OSFETのゲートに接続されたCMOSトランジスタ
と、 前記出力用MOSFETを流れる電流を検出する検出手
段と、 その検出手段の検出に基づいて前記出力用MOSFET
のゲート電圧を制御する電流制御手段とを備えたことを
特徴とする出力回路。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の出力回路にお
いて、 前記出力用MOSFETは、PチャネルMOSFET又
はNチャネルMOSFETであることを特徴とする出力
回路。 - 【請求項4】 請求項1又は2に記載の出力回路にお
いて、 前記出力用MOSFETは、PチャネルMOSFETと
NチャネルMOSFETからなる出力用MOSFETで
あることを特徴とする出力回路。 - 【請求項5】 請求項2に記載の出力回路において、 前記電流制御手段は、 前記検出手段の検出信号に基づいてオン動作する電流制
限用MOSFETと、 前記出力用MOSFETのゲートから前記ドライブ用C
MOSトランジスタを介して接地される間の回路中に設
けられ前記電流制限用MOSFETのオン電流が流れる
抵抗とからなることを特徴とする出力回路。 - 【請求項6】 請求項5に記載の出力回路において、 前記抵抗は、出力用MOSFETのゲートと前記ドライ
ブ用CMOSトランジスタとの間に設けた抵抗、又は、
前記ドライブ用CMOSトランジスタを構成するNチャ
ネルMOSFETのオン抵抗であることを特徴とする出
力回路。 - 【請求項7】 請求項5に記載の出力回路において、 前記検出手段は、出力用MOSFETのソースに接続し
た抵抗、又は、出力用MOSFETのオン抵抗であるこ
とを特徴とする出力回路。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか1に記載の出
力回路を備えたバッテリパック。
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