JP2013059206A - 充電回路及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非充電時には、システム接続用端子とバッテリ接続用端子間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、外部電源入力用端子とシステム接続用端子との間に接続された第二のスイッチ及び第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とを制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路の制御方法において、外部電源入力用端子とシステム接続用端子との間の電位差を検出し、外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出し、外部電源入力用端子とシステム接続用端子との間に流れる電流を検出し、電位差及び電流の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別する。
【選択図】図1
Description
<第1の実施の形態>
図1は、本発明に係る充電回路の一実施の形態を示すブロック図である。
外部電源入力用端子(以下、入力端子と表記)であるDCINと、図示しないシステムが接続されるシステム接続用端子(以下、出力端子と表記)VSYSとの間には、スイッチであるPchMOSトランジスタ(以下、トランジスタと表記)M1が接続されている。トランジスタM1のゲートは、リニアレギュレータ1(図ではLinear REG1)12の出力信号線が接続されている。
Pチャネルトランジスタのウェル電位は、通常ソース電位と共通で使用するが、そのように使用した場合、ソース電位に外部電源が接続されるので、外部電源が脱去された場合においても、「Pチャネルトランジスタ」の寄生ダイオードにより逆流が生じてしまう。このような逆流を防止するため、ウェル電位を制御し、寄生ダイオードの方向を切り替えているのである。
図2は、図1に示した充電回路の入力端子DCINから図示しない外部電源が脱去され、低下した時の検出信号を示した図である。図2において、横軸が時間軸を示し、縦軸が電圧軸を示している。
図3において、横軸は時間軸を示し、縦軸は電圧軸を示している。
システム負荷およびバッテリへの充電電流がなくなると、電流検出器11が検出し、信号CDETOが出力される(D点)。しかしながら、バッテリ端子VBATの電圧よりも入力端子DCINの端子電圧が高い場合においては、入力端子DCINの端子電圧とバッテリ端子VBATの端子電圧を比較する電圧比較器15の出力信号DET2Oは非検出のままである為、外部電源脱去検出回路14は、非検出となる。
以上のように太陽電池等の様な電力変動が生じる外部電源が接続された場合においても、誤動作することなく、外部電源の脱去動作の検出が可能となった。
図4は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図4に示した実施の形態は、図1に示した実施の形態との相違点は、外部電源脱去検出回路の検出条件に、WELL制御回路の制御出力信号を使用する点である。
図5は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図であり、スイッチングコンバータを使用した場合である。
すなわち、図5に示した実施の形態の図1に示した実施の形態との相違点は、リニアレギュレータ1の代わりにスイッチング電源を用いた点である。
入力端子DCINとコイル接続端子VLXとの間には、スイッチとしてのPchMOSトランジスタ(以下、トランジスタと表記)M3が接続されている。
コイル接続端子VLXとグラウンドGNDとの間には、NchMOSトランジスタ(以下、トランジスタと表記)M4が接続されている。トランジスタM3、M4のゲートには、DCDCコントローラ部(図ではDCDC Control)19よりPWM制御信号が入力される。
図6は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図6に示した実施の形態の図1に示した実施の形態との相違点は、リニアレギュレータを使用した、図4に示した実施の形態と同様に、WELL制御回路の制御出力を変更した点である。
入力端子DCINと出力端子VSYSとの間に接続されたPchMOSトランジスタ(以下、トランジスタ)M3の寄生ダイオードのダイオード方向(順方向)が入力端子DCIN(アノード)から出力端子VSYS(カソード)となる条件時のみ脱去検出されることになり、より、誤検出することなく、脱去検出が可能となった。
図7は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図7に示した実施の形態の図1に示した実施の形態との相違点は、第一のスイッチとしてのトランジスタM1にNチャネルFETを用いた点である。
トランジスタM1を「Nチャネルトランジスタ」で構成する場合は、BOOST制御が必要となる。さらに、「Nチャネルトランジスタ」では、ウェル制御が不要となる為、WELL制御回路を削除した。
入力端子DCINは、ブースト制御回路(図ではBOOST)20の入力端、電圧比較器13の入力端、及び電圧比較器15の入力端に接続されている。
ブースト制御回路20の出力端は、リニアレギュレータ1(12)の入力端に接続されている。リニアレギュレータ1(12)の出力端はトランジスタM1のゲートの他、電流検出器11の入力端に接続されており、かつ電流検出器11の入力端には入力端子DCINが接続されている。出力端子VSYSは、電流検出器11の他の入力端及び電圧比較器13の他の入力端に接続されている。電圧比較器13の出力端、電流検出器11の出力端、及び電圧比較器15の出力端は、外部電源脱去検出回路14の入力端に接続されている。
外部電源脱去検出回路14の出力端は、リニアレギュレータ1(12)の入力端及びリニアレギュレータ2(16)の入力端に接続されている。リニアレギュレータ2(16)の入力端には、出力端子VSYS及びバッテリ端子VBATが接続され、リニアレギュレータ2(16)の出力端は、トランジスタM2のゲートに接続されている。トランジスタM2のドレインは出力端子VSYSに接続され、トランジスタM2のソースはバッテリ端子VBAT及び電圧比較器15の入力端に接続されている。
このような回路においても、図1に示した実施の形態と同様の効果が得られる。
図8は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図8に示した実施の形態の図1に示した実施の形態との相違点は、第一のスイッチとしてのトランジスタM1にPNP型のバイポーラトランジスタを用いた点である。
すなわち、入力端子DCINにトランジスタM1のエミッタ、一端がトランジスタM1のベースに接続された抵抗Rの他端、リニアレギュレータ1(12)の入力端、電圧比較器15の入力端に接続されている。
トランジスタM1のコレクタは出力端子VSYS、電流検出器11の入力端、電圧比較器13の入力端に接続されている。リニアレギュレータ1(12)の出力端はトランジスタM1のゲートの他、電流検出器11の入力端に接続されている。電流検出器11の入力端は入力端子DCINに接続され、出力端は外部電源脱去検出回路14の入力端に接続されている。外部電源脱去検出回路14の入力端には電圧比較器15の出力端が接続され、出力端はリニアレギュレータ1(12)の入力端に接続されている。出力端子VSYSとバッテリ端子VBATにはトランジスタM2のソースとドレインとが接続されている。出力端子VSYSは、リニアレギュレータ2(16)の入力端に接続され、バッテリ端子VBATは、リニアレギュレータ2(16)の入力端及び電圧比較器15の入力端に接続されている。リニアレギュレータ2(16)の出力端はトランジスタM2のゲートに接続されている。
尚、抵抗Rはバイアスを与えるための抵抗であり、逆流検出用の抵抗ではない。
このような回路においても、図1に示した実施の形態と同様の効果が得られる。
本実施形態によれば、外部電源入力用端子を有し、システム接続用端子およびバッテリが接続される端子を有し、非充電時は、システム接続用端子とバッテリ端子間に接続されたスイッチをオンし、充電動作時は、外部電源入力端子およびシステム接続端子間に接続されたスイッチをオンし、システム接続用端子とバッテリ端子間のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電の制御を行うパワーパス制御機能を有したリニア制御方式の充電回路において、外部電源入力端子とシステム接続端子間の電位差を検出する電圧比較器と外部電源入力端子とバッテリ端子間の電位差を検出する電圧比較器と外部電源入力端子とシステム接続端子間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、電圧比較器の検出結果および、電流検出器の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを検出するようにしたので、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく検出することが可能となった。
11 電流検出器
12 リニアレギュレータ1
13、15 電圧比較器
14 外部電源脱去検出回路
16 リニアレギュレータ2
17 リニアレギュレータ
19 DCDCコントローラ部
20 逆流防止検出回路
Claims (11)
- 外部電源入力用端子と、システム接続用端子と、バッテリ接続用端子と、を有し、非充電時には、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に接続された第二のスイッチをオンすると共に、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とをリニア制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路において、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出する第一の電圧比較器と、
前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出する第二の電圧比較器と、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記各電圧比較器の検出結果および、前記電流検出器の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにした外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。 - 請求項1記載の充電回路において、
前記パワーパス制御部は、前記各電圧比較器が共に、同電位であることを検出し、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断するようにしたことを特徴とする充電回路。 - 請求項1記載の充電回路において、
前記第一及び第二のスイッチは、共に、PチャネルFETで構成され、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に備えられた前記第一の電圧比較器の検出結果に基づいて前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間のPチャネルFETのNウェル電位の制御を行うWELL制御回路を有し、
前記WELL制御回路により前記Nウェル電位を前記システム接続用端子の電位に制御している状態で、前記外部電源入力用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記第二の電圧比較器の出力が同電位であることを検出し、かつ、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断する外部電源脱去検出回路を有することを特徴とする充電回路。 - 請求項1記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがPチャネルトランジスタで構成され、前記第二のスイッチがNチャネルFETで構成され、
前記外部電源入力用端子の端子電圧に基づいて前記第一のスイッチの制御を行うためのBOOST制御回路を有し、
前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器の出力が同電位であることを検出し、かつ、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断する外部電源脱去検出回路を有することを特徴とする充電回路。 - 請求項1記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがバイポーラトランジスタで構成され、前記第二のスイッチがPチャネルFETで構成され、
前記バイポーラトランジスタのエミッタベース間に前記外部電源入力端子が印加され、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器の出力が同電位であることを検出し、かつ、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断する外部電源脱去検出回路を有することを特徴とする充電回路。 - 外部電源入力用端子と、システム接続用端子と、バッテリ接続用端子と、コイル接続用端子と、非充電時には、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間に接続された第一スイッチをオンし、充電動作時には、前記外部電源入力用端子と前記コイル接続用端子との間に接続された第二スイッチをスイッチング動作させると共に、前記第一スイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とをスイッチング制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路において、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出する第一電圧比較器と、
前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出する第二電圧比較器と、
コイル電流が逆流するのを検知する逆流検出回路と、
前記電圧比較器および、前記逆流検出回路の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにした外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。 - 請求項5記載の充電回路において、
パワーパス制御部は、前記各電圧比較器が共に、同電位であることを検出し、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする充電回路。 - 請求項5記載の充電回路において、
前記第一及び第二のスイッチは、PチャネルFETで構成され、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に備えられた前記電圧比較器の検出結果に基づいて前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の前記PチャネルFETのNウェル電位の制御を行うWELL制御回路と、
前記WELL制御回路により前記Nウェル電位を前記システム接続用端子の電位に制御している状態で 、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。 - 請求項5記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがNチャネルFETで構成され、前記第二のスイッチがPチャネルFETで構成され、前記外部電源入力用端子の端子電圧に基づいて前記第一のスイッチの制御を行うためのBOOST制御回路と、
前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。 - 請求項5記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがバイポーラトランジスタで構成され、前記第二のスイッチがPチャネルFETで構成され、
前記バイポーラトランジスタのエミッタベース間に前記外部電源入力端子が印加され、
前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。 - 非充電時には、システム接続用端子とバッテリ接続用端子間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に接続された第二のスイッチ及び前記第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とを制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路の制御方法において、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出し、
前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出し、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に流れる電流を検出し、
前記電位差及び前記電流の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別することを特徴とする充電回路の制御方法。
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