JP2013132185A - 充電回路およびそれを利用した電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】シャットダウンしたシステムにおいて、電池を短時間で充電する。
【解決手段】レジスタ６６は、ホストアダプタ６２の種類に応じて設定される電流制限値を示すデータを格納する。充電部６４は、直流電圧ＶＢＵＳにもとづいて定電流モードまたは定電圧モードで電池２を充電する。充電部６４は、電池電圧ＶＢＡＴが所定レベルＶＴＨより低いとき、電池２をプリチャージし、電池電圧ＶＢＡＴが所定レベルＶＴＨより高いとき、電池２を急速充電する。充電部６４の入力電流ＩＶＢＵＳは、レジスタ６６に格納されるデータが示す電流制限値以下に制限される。起動指示回路７０は、充電部６４がプリチャージ状態から急速充電状態に遷移すると、外部の起動管理ＩＣ７に対して、電子機器１の起動の契機となる起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮを出力する。
【選択図】図７

Description

本発明は、２次電池を充電する充電回路に関する。

携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ノート型パーソナルコンピュータ、ポータブルオーディオプレイヤをはじめとする電池駆動デバイスは、充電可能な２次電池とともに、それを充電するための充電回路を内蔵する。充電回路には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ホストアダプタからＵＳＢケーブルを介して供給された直流電圧にもとづいて２次電池を充電するものが存在する。

図１は、本発明者らが検討したＵＳＢホストアダプタからの直流電圧によって充電可能な電子機器の構成を示すブロック図である。電子機器１ｒは、ホストアダプタ１０２とＵＳＢケーブル１０４を介して接続される。電子機器１ｒは、電池２、マイコン４、起動管理ＩＣ７、ＵＳＢチャージャ検出ＩＣ（Integrated Circuit）６ｒ、システム電源５、充電回路１００を備える。

マイコン４は、電子機器１ｒ全体を制御するホストプロセッサである。システム電源５は、電池電圧Ｖｂａｔを昇圧、または降圧し、電子機器１ｒの各ブロックに対する複数の電源電圧を生成する。マイコン４には、システム電源５により生成される電源電圧ＶＤＤが供給される。

起動管理ＩＣ７は、電子機器１ｒがシャットダウンした状態において、起動の契機となるイベントを検出すると、所定のシーケンスにしたがってシステム電源５に各ブロックに対する電源電圧ＶＤＤを生成させ、またマイコン４に所定の処理を実行させる。起動管理ＩＣ７の機能はマイコン４に実装される場合もある。

充電回路１００ｒは、ＵＳＢホストアダプタ（ホストバスアダプタ、ホストコントローラともいう）１０２から供給される直流電圧ＶＢＵＳにもとづいて電池２を充電する。

ホストアダプタ１０２には、いくつかの種類が存在する。ＵＳＢのBattery Charging Specification Rev. 1.2では、チャージャの種類として、ＳＤＰ（Standard Downstream Port）、ＤＣＰ（Dedicated Charging Port）、ＣＤＰ（Charging Downstream Port）が定義されている。そしてホストアダプタ１０２が供給できる電流（電流容量）は、チャージャの種類に応じて規定されている。具体的には、ＤＣＰ、ＣＤＰでは１５００ｍＡ、ＳＤＰでは、ＵＳＢのバージョンに応じて１００ｍＡ、５００ｍＡ、９００ｍＡのように規定されている。

充電回路１００ｒが電池２を充電する際に、電池２に供給される充電電流ＩＣＨＧが増大し、充電回路１００ｒの入力電流ＩＶＢＵＳがホストアダプタ１０２の電流容量を超えると、ホストアダプタ１０２から供給される直流電圧ＶＢＵＳがドロップする。そこで充電回路１００ｒは、その入力電流ＩＶＢＵＳを、ホストアダプタ１０２の種類に応じて所定値以下に制限可能に構成される。

ホストアダプタの種類は、ＵＳＢポートのうち信号ラインＤ＋、Ｄ−の状態（プルアップ、プルダウン、オープンの組み合わせ）に応じて判定可能となっている。ＵＳＢチャージャ検出ＩＣ６ｒは、ホストアダプタ１０２が接続されると、信号ラインＤ＋、Ｄ−の電気的状態に応じてホストアダプタ１０２の種類を判定する。

マイコン４、ＵＳＢチャージャ検出ＩＣ６ｒ、充電回路１００ｒは、Ｉ^２Ｃ（Inter IC）バスなどの内部バス８を介して接続されている。マイコン４は、ＵＳＢチャージャ検出ＩＣ６ｒからホストアダプタ１０２の種類を示すデータＤ１を読み出し、充電回路１００ｒの内部レジスタＲ１に、データＤ１と、ホストアダプタ１０２の種類に応じた電流の制限値を示すデータＤ２を書き込む。

フェイルセーフのために、レジスタＲ１には、初期値として最小の１００ｍＡに対応するデータが格納される。したがってホストアダプタ１０２が接続された直後、充電回路１００は１００ｍＡをその入力の上限値として電池２を充電する。その後、ホストアダプタ１０２の種類の判定が完了し、レジスタＲ１のデータＤ２が更新されると、入力電流の制限値が高められ、より高速な充電が可能となる。

特開２００６−６０９７７号公報 特開２００６−３０４５００号公報

いま、電池２が深く放電された状態を考える。この状態では電子機器１ｒがシャットダウンしており、すべての回路ブロックが動作を停止している。つまりマイコン４やＵＳＢチャージャ検出ＩＣ６ｒは動作不能である。

シャットダウン状態において、充電回路１００ｒにホストアダプタ１０２が接続されたとする。この場合、ＵＳＢチャージャ検出ＩＣ６ｒによるホストアダプタ１０２の種類が判定できず、あるいは判定できたとしてもマイコン４が動作しないため、データＤ１、Ｄ２が充電回路１００ｒの内部レジスタに書き込まれない。したがって充電回路１００ｒは、入力電流がその初期値である最小値に制限された状態で電池２を低速で充電する。

その後、電池２の充電が進み、電池電圧ＶＢＡＴがシステムを起動可能なレベルまで上昇したとしても、ユーザが電子機器１の電源ボタンを押すなど、何らかのイベントを発生させない限り、起動管理ＩＣ６は起動シーケンスを開始しない。つまり、電池２が満充電状態となるまで、入力電流ＩＶＢＵＳが１００ｍＡに制限され続けるため、充電時間が非常に長くなってしまう。

このように、図１の電子機器１ｒでは、電池２が深く放電されると、電池２の充電に非常に長い時間を要するという問題がある。なお以上の考察を本発明の分野における共通の一般知識の範囲として捉えてはならない。さらに言えば、上記考察自体が、本出願人がはじめて想到したものである。

本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、シャットダウンしたシステムにおいて電池を短時間で充電可能な充電回路の提供にある。

本発明のある態様は、充電回路に関する。充電回路は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ホストアダプタからの直流電圧を受けるＵＳＢポートと、ホストアダプタの種類に応じて設定される電流制限値を示すデータを格納するレジスタと、直流電圧にもとづいて定電流モードまたは定電圧モードで電池を充電する充電部であって、電池の電圧が所定レベルより低いとき、電池に供給される充電電流が第１レベルとなるように電池をプリチャージし、電池の電圧が所定レベルより高いとき、充電電流が第１レベルより大きな第２レベルとなるように電池を急速充電するよう構成され、かつその入力電流が、レジスタに格納されるデータが示す電流制限値以下に制限されるように構成された充電部と、充電部がプリチャージ状態から急速充電状態に遷移すると、外部の起動管理回路に対して、本充電回路が搭載される機器の起動の契機となる起動信号を出力する起動指示回路と、を備える。

一般的に充電回路は、電池電圧が低い状態においては、小さな電流で電池をプリチャージし、電池電圧が高くなると充電電流を大きくし、急速充電を行う。そして、電池電圧がプリチャージすべき範囲であるとき、電池は定電圧源としては動作せず、負荷電流によって電池電圧が低下する。反対に電池電圧が急速充電すべき範囲では、電池の出力インピーダンスが小さくなり、負荷電流によって電池電圧は低下しなくなる。そこで、プリチャージから急速充電に切りかわったことを契機として、起動管理回路に対して起動信号を出力することにより、起動管理回路は、電池電圧をドロップさせることなくシステムを確実に起動できる。
ＵＳＢチャージャの種類（ＳＤＰ、ＣＤＰ、ＤＣＰ）を判定するＵＳＢチャージャ検出部が充電回路の外部に設けられる場合には、起動信号によってシステムが起動することにより、ＵＳＢチャージャ検出部が動作可能となり、ＵＳＢチャージャがＣＤＰあるいはＤＣＰである場合に、充電部の入力電流の制限値を高めることができ、充電時間を短縮できる。
また、ＵＳＢチャージャ検出部が充電回路に内蔵されているか否かにかかわらず、システムが起動することにより、ＵＳＢトランシーバが動作可能となるため、ＵＳＢチャージャがＳＤＰである場合にＵＳＢのバージョンを判定でき、バージョンが２．０あるいは３．０である場合には、充電部の入力電流の制限値を高め、充電時間を短縮することができる。

本発明の別の態様もまた、充電回路である。この充電回路は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ホストアダプタからの直流電圧を受けるＵＳＢポートと、ホストアダプタの種類に応じて設定される電流制限値を示すデータを格納するレジスタと、直流電圧にもとづいて定電流モードまたは定電圧モードで電池を充電する充電部であって、その入力電流が、レジスタに格納されるデータが示す電流制限値以下に制限されるように構成された充電部と、電池の電圧が所定のしきい値電圧に達すると、外部の起動管理回路に対して、本充電回路が搭載される機器の起動の契機となる起動信号を出力する起動指示回路と、を備える。

この態様によると、電池から負荷電流が引かれても電池電圧がドロップしない値にしきい値電圧を選択することにより、起動管理回路は、電池電圧をドロップさせることなくシステムを確実に起動できる。その結果、充電時間を短縮できる。

ある態様の充電回路は、機器に電池が装着されているか否かを判定する電池検出回路をさらに備えてもよい。起動指示回路は、所期の電池が装着されていないときに、起動信号を生成しない。
所期の電池が接続されていない場合、たとえば、１次電池が接続されていたり、所期の電池とは特性が全く異なる２次電池が接続される場合、あるいは２次電池が装着されるべき箇所に、ＡＣアダプタからの直流電圧を受けるアクセサリが接続されるような場合、充電部を動作させる必要がなく、あるいは動作させるべきではない。このような場合にシステムを起動すると消費電力が無駄となる。この態様によれば、電池を充電する状況においてのみ、システムを起動することができる。

電池はサーミスタを内蔵してもよい。電池検出回路は、サーミスタが接続されるべき端子の状態に応じて、電池の有無を判定してもよい。

ある態様の充電回路は、ＵＳＢポートにホストアダプタが接続されると、ＵＳＢポートの電気的状態にもとづきホストアダプタの種類を判定するＵＳＢチャージャ検出器をさらに備えてもよい。レジスタには、ＵＳＢチャージャ検出器により判定されたホストアダプタの種類に応じて設定される電流制限値を示すデータが格納されてもよい。充電回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
ＵＳＢチャージャ検出器を充電回路に内蔵することにより、システム起動前であっても、ＵＳＢチャージャがＣＤＰあるいはＤＣＰである場合に、電流制限値を高めることができる。

ある態様の充電回路は、レジスタに格納されるデータに、外部のプロセッサがアクセスするためのインタフェース回路をさらに備えてもよい。

本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、電池と、起動の契機となるイベントを検出すると、電子機器の起動を開始する起動管理回路と、ホストアダプタとの間でデータ伝送を行うＵＳＢトランシーバと、電池を充電する上述のいずれかの充電回路と、を備えてもよい。充電回路は、システムがシャットダウンした状態において、ホストアダプタが接続されると電池の充電を開始するよう構成される。起動管理回路は、充電回路から起動信号が出力されると、本電子機器の各ブロックを起動するよう構成される。ＵＳＢトランシーバは、起動後に、ホストアダプタの種類がＳＤＰ（Standard Downstream Port）である場合に、ホストアダプタのバージョンを判定するよう構成される。電子機器は、判定結果に応じた電流制限値が充電回路のレジスタに書き込まれるように構成される。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、深く放電された電池を短時間で充電できる。

本発明者らが検討したＵＳＢホストアダプタからの直流電圧によって充電可能な電子機器の構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係る充電回路を備える電子機器の構成を示す回路図である。 電池電圧ＶＢＡＴとＤＣ／ＤＣコンバータが生成するシステム電圧ＶＳＹＳの関係を示す図である。 ＰＷＭコントローラの構成例を示す回路図である。 図２の充電回路の動作を示すタイムチャートである。 第２の実施の形態に係る充電回路の動作を示すタイムチャートである。 第３の実施の形態に係る充電回路の構成を示す回路図である。 図７の充電回路の動作を示すタイムチャートである。 図７の充電回路の第１の変形例の構成を示す回路図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係る充電回路１００を備える電子機器１の構成を示す回路図である。電子機器１は、たとえば携帯電話端末や、ＰＤＡ、ノート型ＰＣなどの電池駆動型の情報端末機器である。電子機器１は、充電回路１００、電池２、マイコン４、システム電源５、起動管理ＩＣ７、ＵＳＢトランシーバ９、を備える。

電池２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの２次電池であり電池電圧ＶＢＡＴを出力する。電池電圧ＶＢＡＴは、満充電状態で４．２Ｖ程度となる。電子機器１には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ホストアダプタ１０２がＵＳＢケーブル１０４を介して着脱可能となっている。充電回路１００は、直流電圧ＶＢＵＳを受け、それにもとづいて電池２を充電する。直流電圧ＶＢＵＳは、定格５Ｖである。

マイコン４は、電子機器１全体を制御するホストプロセッサである。システム電源５は、電池電圧Ｖｂａｔを昇圧、または降圧し、電子機器１の各ブロックに対する複数の電源電圧を生成する。マイコン４には、システム電源５により生成される電源電圧ＶＤＤが供給される。

起動管理ＩＣ７は、電子機器１がシャットダウンした状態において、起動の契機となるイベントを検出すると、所定のシーケンスにしたがってシステム電源５に各ブロックに対する電源電圧ＶＤＤを生成させ、またマイコン４に所定の処理を実行させる。

ＵＳＢトランシーバ９は、ホストアダプタ１０２との間で、信号線Ｄ＋、Ｄ−を介してデータの送受信を行う。

充電回路１００は、ＵＳＢケーブル１０４と接続されるＵＳＢポート（ＶＢＵＳ、ＤＰ、ＤＭ、ＩＤ、ＧＮＤ）と、ＵＳＢチャージャ検出器６０、コントロールロジック６２、充電部６４、レジスタ６６、インタフェース回路６８、ＯＶＰ（Over Voltage Protection）回路１４、ＵＶＬＯ（Under Voltage LockOut）回路１８、レギュレータ３８を備え、ひとつの半導体チップに一体集積化されている。また充電回路１００は、ＵＳＢポートの直流電圧ＶＢＵＳを電源として動作可能に構成される。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部のインダクタやキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。

ＵＳＢポートのＶＢＵＳ端子には、ホストアダプタ１０２からの直流電圧（バス電圧、バスパワーともいう）ＶＢＵＳが供給される。ＤＰ端子、ＤＭ端子は、ＵＳＢケーブルの信号ラインＤ＋、Ｄ−と接続される。ＩＤ端子は本実施の形態では使用されない。ＧＮＤ端子は、ＧＮＤラインと接続される。

ＵＳＢチャージャ検出器６０は、ＵＳＢポートにホストアダプタ１０２が接続されると、ＵＳＢポートの信号ラインＤ＋、Ｄ−の電気的状態にもとづき、ホストアダプタ１０２の種類を判定し、判定結果を示すデータＳ１をコントロールロジック６２に送信する。

ＵＶＬＯ回路１８は、直流電圧ＶＢＵＳが、充電回路１００が動作可能なしきい値電圧ＶＵＶＬＯ以上か否かを判定する。トランジスタＭ１２のドレインは、ステータス端子ＵＳＢＯＫと接続され、そのゲートには、ＵＶＬＯ回路１８による判定結果に応じた電圧が入力される。ＵＳＢＯＫ端子は、直流電圧ＶＵＳＢが正常であるときローレベル、過電圧状態または低電圧状態においてハイインピーダンスとなる。充電回路１００の外部に設けられるマイコン４は、ステータス端子ＵＳＢＯＫの状態を参照することにより、直流電圧ＶＵＳＢが電子機器１に供給されているか否かを判定できる。

ＯＶＰ回路１４は、直流電圧ＶＢＵＳが所定のしきい値電圧ＶＯＶＰ以下か否かを判定する。ＶＢＵＳ＞ＶＯＶＰのとき過電圧保護がかかり、トランジスタＭ１３がオフする。

レギュレータ３８は、ＶＩＮ端子の電圧ＶＩＮを受け、所定レベルに安定化された電圧ＶＲＥＧを生成する。電圧ＶＲＥＧは、充電回路１００の内部のいくつかのブロック、たとえばコントロールロジック６２に供給される。

コントロールロジック６２は、充電回路１００を制御するロジック回路である。コントロールロジック６２には、レジスタ６６が設けられる。レジスタ６６は充電回路１００の動作に必要な種々のデータが格納される。本実施の形態において、レジスタ６６は少なくとも、（１）ＵＳＢチャージャ検出器６０により判定されたホストアダプタ１０２の種類を示すデータ（ＵＳＢＣＨＧＤＥＴ［２：０］）と、（２）判定されたホストアダプタ１０２の種類に応じて設定される電流制限値を示すデータ（ＩＵＳＳＥＴ［１：０］）と、を格納する。たとえば電流制限値ＩＭＡＸと、それに対応するデータＩＵＳＳＥＴ［１：０］は以下のように対応付けられる。
ＩＭＡＸ＝１００ｍＡのとき、ＩＵＳＳＥＴ［１：０］＝００ｈ
ＩＭＡＸ＝５００ｍＡのとき、ＩＵＳＳＥＴ［１：０］＝０１ｈ
ＩＭＡＸ＝９００ｍＡのとき、ＩＵＳＳＥＴ［１：０］＝０２ｈ
ＩＭＡＸ＝１５００ｍＡのとき、ＩＵＳＳＥＴ［１：０］＝０３ｈ
充電回路１００の起動、再起動時には、ＩＵＳＳＥＴ［１：０］は初期値"００ｈ"にセットされる。

充電部６４は、バス電圧ＶＢＵＳにもとづいて、定電流モードまたは定電圧モードで電池２を充電する。充電部６４は、その入力電流ＩＶＢＵＳが、レジスタ６６に格納されるデータＩＵＳＳＥＴ［１：０］が示す電流制限値ＩＭＡＸを超えないように構成される。

インタフェース回路６８は、レジスタ６６に格納されるデータに、外部のプロセッサ４がアクセスするために設けられる。たとえば充電回路１００とマイコン４はＩ^２Ｃバスで接続される。

本実施の形態において、充電部６４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびリニアチャージャ５０を備える。ＶＩＮ端子に外付けされる平滑用キャパシタは、充電部６４への入力電圧ＶＩＮを安定化する。降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、入力電圧ＶＩＮを降圧し、システム電圧ＶＳＹＳを生成する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、スイッチングトランジスタＭ１、同期整流トランジスタＭ２、インダクタＬ１、出力キャパシタＣ１、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ３２、入力電流制限回路３４、バックゲートコントローラ３６を備える。

スイッチングトランジスタＭ１、同期整流トランジスタＭ２、インダクタＬ１、出力キャパシタＣ１の構成は、一般的であるため説明を省略する。バックゲートコントローラ３６は、電池からＵＳＢポートに向かって電流が逆流しないように、スイッチングトランジスタＭ１のバックゲートの接続先を制御する。

ＰＷＭコントローラ３２は、システム電圧ＶＳＹＳが目標電圧と一致するようにデューティ比が調節されるパルス信号を生成し、当該パルス信号にもとづいて、スイッチングトランジスタＭ１、同期整流トランジスタＭ２を相補的にスイッチングする。ＰＷＭコントローラ３２は、電圧モード、平均電流モード、ピーク電流モード、ヒステリシス制御など、公知の回路を利用すればよく、その構成は限定されない。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が生成したシステム電圧ＶＳＹＳは、後段のリニアチャージャ５０に供給される。システム電圧ＶＳＹＳは、図示しないその他の負荷へと供給されてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、システム電圧ＶＳＹＳの目標電圧を、電池２の電圧ＶＢＡＴに応じて変化させる。図３は、電池電圧ＶＢＡＴとＤＣ／ＤＣコンバータ３０が生成するシステム電圧ＶＳＹＳの関係を示す図である。具体的には、電池電圧ＶＢＡＴが所定のしきい値Ｖｘ（たとえば３Ｖ）より低いとき、システム電圧ＶＳＹＳの目標値を、しきい値電圧Ｖｘより所定の電圧幅ΔＶ（１００ｍＶ）高い値（Ｖｘ＋ΔＶ）に設定する。また、電池電圧ＶＢＡＴが所定のしきい値（３Ｖ）より高いとき、システム電圧ＶＳＹＳの目標値を、電池電圧ＶＢＡＴより所定の電圧幅ΔＶ（１００ｍＶ）高い値（ＶＢＡＴ＋ΔＶ）に設定する。

入力電流制限回路３４は、入力電流ＩＶＢＵＳが電流制限値ＩＭＡＸを超えないように、ＰＷＭコントローラ３２が生成するパルス信号のデューティ比を調節する。たとえばトランジスタＭ１３には、入力電流ＩＶＢＵＳに比例した電圧降下Ｖｓが発生する。入力電流制限回路３４は、この電圧降下Ｖｓが、電流制限値ＩＭＡＸに応じた制限値ＶＩＭＡＸを超えないように、パルス信号のデューティ比を調節する。なお、入力電流制限回路３４の構成は特に限定されず、公知のＤＣ／ＤＣコンバータやリニアレギュレータにおける入力電流の制限回路を用いればよい。

図４は、ＰＷＭコントローラ３２の構成例を示す回路図である。
図４のＰＷＭコントローラ３２は、電圧モードの変調器を有する。充電回路１００のＲＥＧＩＮＶ端子には、システム電圧ＶＳＹＳがフィードバックされる。ＥＲＲＩＮＶ端子には、システム電圧ＶＳＹＳを分圧した電圧ＶＳＹＳ’がフィードバックされる。

ＰＷＭコントローラ３２は、出力が共通にカップリングされた誤差増幅器ＥＡ１、ＥＡ２を備える。誤差増幅器ＥＡ１は、システム電圧ＶＳＹＳ’と、所定の基準電圧ＶＲＥＦの誤差を増幅する。電圧源４０は、システム電圧ＶＳＹＳを電圧幅ΔＶ低い電圧にシフトする。誤差増幅器ＥＡ２は、シフトされた電圧ＶＳＹＳ−ΔＶと、電池電圧ＶＢＡＴの誤差を増幅する。電池電圧ＶＢＡＴがしきい値Ｖｘより低い領域では、誤差増幅器ＥＡ１が支配的となり、電池電圧ＶＢＡＴがしきい値Ｖｘより高い領域では、誤差増幅器ＥＡ２が支配的となる。したがって、誤差増幅器ＥＡ１、ＥＡ２により生成されるフィードバック電圧ＶＦＢは、ＶＢＡＴ＞Ｖｘの領域では、電圧ＶＳＹＳ−ΔＶが電池電圧ＶＢＡＴと近づくように調節され、ＶＢＡＴ＜Ｖｘの領域では、電圧ＶＳＹＳ’が基準電圧ＶＲＥＦと近づくように調節される。オシレータ４２は、所定の周波数の三角波またはのこぎり波の周期電圧ＶＯＳＣを生成する。ＰＷＭコンパレータ４４は、周期電圧ＶＯＳＣとフィードバック電圧ＶＦＢを比較し、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する。ドライバ４６は、ＰＷＭ信号にもとづいて、スイッチングトランジスタＭ１および同期整流トランジスタＭ２をスイッチングする。

このＰＷＭコントローラ３２によれば、電池電圧ＶＢＡＴとシステム電圧ＶＳＹＳを、図３に示す関係に保つことができる。なお上述したように、ＰＷＭコントローラ３２の構成は図４の電圧モードの変調器には限定されず、平均電流モード、ピーク電流モードなどを採用してもよい。

入力電流制限回路３４は、たとえば誤差増幅器ＥＡ３で構成される。誤差増幅器ＥＡ３には、入力電流ＩＶＢＵＳに応じた検出電圧Ｖｓと、電流制限値ＩＭＡＸに応じた電圧ＶＩＭＡＸの誤差を増幅する。誤差増幅器ＥＡ３の出力端子は、誤差増幅器ＥＡ１、ＥＡ２の出力端子と共通に接続される。この構成では、ＶｓがＶＩＭＡＸより十分低い領域では、誤差増幅器ＥＡ３はフィードバック電圧ＶＦＢに影響を及ぼさない。ＶｓがＶＩＭＡＸに近づくと、ＶｓがＶＩＭＡＸを超えないように、フィードバック電圧ＶＦＢが調節される。

図２に戻る。リニアチャージャ５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０により生成されたシステム電圧ＶＳＹＳを受け、電池２を充電する。リニアチャージャ５０は、出力トランジスタＭ３、リニアチャージャ５２、バックゲートコントローラ５４を備える。出力トランジスタＭ３は、ＳＹＳＴＥＭ端子と、ＶＢＡＴ端子の間に設けられる。リニアチャージャ５２は、出力トランジスタＭ３のゲート電圧を制御することにより、出力トランジスタＭ３のインピーダンスを調節する。具体的にはリニアチャージャ５２は、電池電圧ＶＢＡＴが低い状態では、定電流モードで動作し、充電電流が一定となるように出力トランジスタＭ３のインピーダンスを調節する。電池電圧ＶＢＡＴが満充電レベルに近づくと定電圧モードで動作し、電池電圧ＶＢＡＴが一定となるように出力トランジスタＭ３のインピーダンスを調節する。

バックゲートコントローラ５４は、出力トランジスタＭ３のバックゲートを介して、電池２から電流が逆流しないように、出力トランジスタＭ３のバックゲートの接続先を制御する。バックゲートコントローラ５４は公知の技術を用いればよく、その構成は特に限定されない。

以上が充電回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。

図５は、図２の充電回路１００の動作を示すタイムチャートである。初期状態（ｔ＜ｔ０）において電池２は、システムが動作不能なレベルまで深く放電しており、電子機器１はシャットダウンしている。時刻ｔ０に、電子機器１にホストアダプタ１０２が接続されると、バス電圧ＶＢＵＳが供給される。

バス電圧ＶＢＵＳが供給されることにより、充電回路１００の内部の回路ブロックはすべて動作可能となる。そしてＵＳＢチャージャ検出器６０は直ちにホストアダプタ１０２の種類を判定し、種類を示すデータＵＳＢＣＨＧＤＥＴ［２：０］と、その種類に応じて規定される電流制限値ＩＭＡＸを示すデータＩＵＳＳＥＴ［１：０］をレジスタ６６に格納する。

電流制限値ＩＭＡＸが更新されず、初期値１００ｍＡを持続する場合、破線で示すように電池電圧ＶＢＡＴの充電速度は遅くなる。これに対して充電回路１００では、ホストアダプタ１０２が、ＤＣＰあるいはＣＤＰである場合、システム全体がシャットダウンしていても、電流制限値ＩＭＡＸは、初期値の１００ｍＡから、より大きな値、たとえば１５００ｍＡに高められる。その結果、充電部６４による急速充電が可能となり、電池電圧ＶＢＡＴが短時間でシステムの起動可能電圧（ＶＵＶＬＯ＿ＢＡＴ）に達する（時刻ｔ２）。

その後、起動管理ＩＣ７が起動の契機となるイベント（たとえば電子機器１の電源オン）を検出すると、システムが起動し、時刻ｔ３にシステムの起動が完了すると、マイコン４が動作可能になる。

上述のようにレジスタ６６に格納されるデータは、マイコン４から参照可能となっている。したがってマイコン４は、ＵＳＢポートに接続されるホストアダプタ１０２の種類を知ることができる。マイコン４は、ホストアダプタ１０２がＳＤＰである場合には、ＵＳＢトランシーバ９に対して、ホストアダプタ１０２との通信を指示する。これにより、ホストアダプタ１０２のバージョンが、ＵＳＢ１．２、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０のいずれであるかを判定できる。ＳＤＰの場合、ＵＳＢ１．２、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０それぞれで、電流制限値ＩＭＡＸは、１００ｍＡ、５００ｍＡ、９００ｍＡと規定される。マイコン４は、ＵＳＢのバージョンに応じた電流制限値ＩＵＳＳＥＴ［１：０］をレジスタ６６に書き込むことができる。

また、充電回路１００は以下の利点も有する。
もしＤＣ／ＤＣコンバータ３０を省略して、入力電圧ＶＩＮがリニアチャージャ５０に供給されるとする。この場合、ＶＩＮ＝５Ｖ、ＶＢＡＴ＝４．２Ｖとすれば、出力トランジスタＭ３において０．８Ｖもの電圧降下が発生し、電力損失が大きくなる。これに対して、充電回路１００によれば、第１直流電圧ＶＤＣ、第２直流電圧ＶＵＳＢのいずれが供給される場合であっても、それをシステム電圧ＶＳＹＳに降圧して、リニアチャージャ５０に供給するため、高効率で電池２を充電することができる。具体的には、ＶＩＮ＝５Ｖ、ＶＳＹＳ＝４．３Ｖとすれば、出力トランジスタＭ３の電圧降下は０．１Ｖとなり、電力損失を低減することができる。

さらに、図３に示すように、電池電圧ＶＢＡＴがしきい値電圧Ｖｘより高い領域では、システム電圧ＶＳＹＳを電池電圧ＶＢＡＴに追従させることにより、出力トランジスタＭ３の電圧降下を、電圧幅ΔＶに保つことができる。その結果、電池２を高効率で充電することができる。

充電回路１００の別の利点は、比較技術との対比によって明確となる。比較技術においては、リニアチャージャ５０を省略し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０によって直接電池２を充電する。比較技術では、出力トランジスタＭ３における電力損失が存在しないため、効率の観点で優れている。ところが、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力であるシステム電圧ＶＳＹＳが電池電圧ＶＢＡＴと等しくなるため、電池電圧ＶＢＡＴが非常に低い状況（たとえば１．５Ｖ）において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が生成するシステム電圧ＶＳＹＳも低くなる。つまり、高効率充電と引き換えに、負荷に十分な電源電圧を供給できなくなる。

これに対して、実施の形態に係る充電回路１００では、電池電圧ＶＢＡＴがしきい値Ｖｘより低い領域においては、システム電圧ＶＳＹＳを（Ｖｘ＋ΔＶ）に安定化する。これにより、電池２を充電しつつも、負荷に十分な電源電圧を供給することができる。

以上、本発明のある態様について、第１の実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

実施の形態では、充電部６４を、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０とリニアチャージャ５０で構成したが、本発明はそれに限定されない。たとえばリニアチャージャ５０を省略してＤＣ／ＤＣコンバータ３０によって直接電池２を充電してもよい。この場合、システム電圧ＶＳＹＳを負荷に供給できなくなるが、電池２を急速充電可能という利点は享受できる。
またＤＣ／ＤＣコンバータ３０を省略して、リニアチャージャ５０はバス電圧ＶＢＵＳにもとづいて電池２を充電してもよい。この場合、効率は悪化するが、電池２を急速充電可能という利点は享受できる。

（第２の実施の形態）
続いて、第２の実施の形態に係る充電回路１００を説明する。第２の実施の形態では、ホストアダプタ１０２の電流容量がその仕様よりも小さい場合においても、電池２を確実に充電する技術が提供される。第２の実施の形態に係る充電回路１００は、図２の充電回路１００と同様に構成され、第１の実施の形態の特徴も有している。

上述のように、ＵＶＬＯ回路１８は、バス電圧ＶＢＵＳを所定の下限しきい値電圧ＶＵＶＬＯと比較する。ＵＶＬＯ回路１８は、バス電圧ＶＢＵＳが下限しきい値電圧ＶＵＶＬＯを下回るとアサートされる低電圧検出信号Ｓ２を生成する。つまり低電圧検出信号Ｓ２は、ホストアダプタ１０２の電流容量が小さいときに、バス電圧ＶＢＵＳがドロップしたことを検出する。ホストアダプタ１０２の電流容量不足に起因するバス電圧ＶＢＵＳのドロップの検出は、ＵＶＬＯ回路１８とは別に設けられたコンパレータによって検出してもよい。コントロールロジック６２は、低電圧検出信号Ｓ２がアサートされると、レジスタ６６のデータＵＶＬＯ＿ＤＥＴに、電圧ドロップが発生したことを示す値"１"を格納する。低電圧検出信号Ｓ２がアサートされないときには、データＵＶＬＯ＿ＤＥＴには"０"が格納される。

本実施の形態において、レジスタ６６には、現在の電流制限値を示すデータＩＵＳＳＥＴ［１：０］に加えて、直前の電流制限値を示すデータＬＡＳＴ＿ＩＵＳＳＥＴ［１：０］が格納される。

充電回路１００は、低電圧検出信号Ｓ２がアサートされると、一旦リセットされ、再起動される。充電回路１００の各ブロックは、再起動後に、予め定められた所定のシーケンスを実行する。つまりＵＳＢチャージャ検出器６０は、低電圧検出信号Ｓ２がアサートされるたびに、ホストアダプタ１０２の種類を再判定することになる。ただし、レギュレータ３８のみは動作状態を持続し、したがって電圧ＶＲＥＧはもとの電圧レベルを維持し続け、レジスタ６６に格納されるデータＩＵＳＳＥＴ［１：０］、ＬＡＳＴ＿ＩＵＳＳＥＴ［１：０］、ＵＳＢＣＨＧＤＥＴ［２：０］、ＵＶＬＯ＿ＤＥＴは再起動後も維持される。

再起動後におけるデータＵＶＬＯ＿ＤＥＴが"１"であることは、再起動前において、入力電流の超過によるバス電圧ＶＢＵＳのドロップが発生したことを示す。このときコントロールロジック６２は、レジスタ６６のデータＩＵＳＳＥＴ［１：０］を、データＬＡＳＴ＿ＩＵＳＳＥＴ［１：０］が示す直前の電流制限値よりも低い新たな電流制限値に更新する。

本実施の形態では、制限電流値ＩＭＡＸは、１００ｍＡ、５００ｍＡ、９００ｍＡ、１５００ｍＡの４ステップで切換可能となっている。コントロールロジック６２は、低電圧検出信号Ｓ２がアサートされると、レジスタ６６のデータＩＵＳＳＥＴ［１：０］に、ＬＡＳＴ＿ＩＵＳＳＥＴ［１：０］−１を格納する。これにより、新たな電流制限値ＩＭＡＸは、直前の電流制限値ＩＭＡＸよりも１段階低い値に更新される。

ホストアダプタ１０２の電流容量が仕様より小さい場合、レジスタ６６に格納される電流制限値は徐々に低下していく。ホストアダプタの種類に応じた初期状態の電流制限値ＩＭＡＸが、電流制限値ＩＭＡＸの最小値（１００ｍＡ）より高い場合、つまり、コントロールロジック６２がＤＣＰあるいはＣＤＰである場合に、レジスタ６６に格納されるデータＩＵＳＳＥＴ［１：０］が最小値１００ｍＡまで低下すると、そしてコントロールロジック６２は、ホストアダプタ１０２にもとづく充電を停止する。ＤＣＰあるいはＣＤＰのホストアダプタ１０２であるにもかかわらず、その電流容量が１００ｍＡ程度である場合は、故障あるいは不良が疑われるため、充電を停止することにより、充電回路１００やその他の部品が保護される。

以上が第２の実施の形態に係る充電回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。図６は、第２の実施の形態に係る充電回路１００の動作を示すタイムチャートである。時刻ｔ０に、電子機器１にホストアダプタ１０２が接続されると、バス電圧ＶＢＵＳが供給され、ＶＩＮ端子の電圧が上昇する。またレギュレータ３８によって電圧ＶＲＥＧが生成される。

時刻ｔ１にはＵＳＢチャージャ検出器６０がホストアダプタ１０２の種類の判定を開始する。判定期間中は、レジスタ６６のデータＩＵＳＳＥＴ[１：０]は初期値の００ｈに設定される。また入力電圧ＶＩＮが所定レベルに上昇した後、コントロールロジック６２は時刻ｔ２にＤＣＤＣ＿ＣＴＲＬ信号をアサートし、ＰＷＭコントローラ３２が動作を開始する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が昇圧動作を開始すると、システム電圧ＶＳＹＳが上昇し、それとともに入力電流ＩＶＢＵＳが流れ始める。このとき入力電流ＩＶＢＵＳは、電流制限値ＩＭＡＸの初期値１００ｍＡに制限される。時刻ｔ３にＵＳＢチャージャ検出器６０によってホストアダプタ１０２の種類が判定される。ホストアダプタ１０２がＤＣＰあるいはＣＤＰであるとき、レジスタ６６のデータＩＵＳＳＥＴ[１：０]は１５００ｍＡに対応する０３ｈとなる。あわせてデータＬＡＳＴ＿ＩＵＳＳＥＴ［１：０］にも０３ｈが書き込まれる。

そうすると入力電流ＩＶＢＵＳの制限値が１５００ｍＡとなり、入力電流ＩＶＢＵＳが増大する。このとき、ホストアダプタ１０２の電流容量が１５００ｍＡよりも小さいと、バス電圧ＶＢＵＳがドロップする。バス電圧ＶＢＵＳがしきい値電圧ＶＵＶＬＯ以下にドロップすると、低電圧検出信号Ｓ２がアサートされ、充電回路１００が一旦リセットされる。レジスタ６６のＵＶＬＯ＿ＤＥＴには１が格納される。

充電回路１００がリセットされるとＤＣＤＣ＿ＣＴＲＬ信号がネゲートされ、ＰＷＭコントローラ３２が停止し、入力電流ＩＶＢＵＳはゼロとなる。するとバス電圧ＶＢＵＳはもとのレベルに戻り、低電圧検出信号Ｓ２は再びネゲートされる（時刻ｔ４）。

低電圧検出信号Ｓ２がネゲートされると、充電回路１００の起動シーケンスが開始する。すなわち、コントロールロジック６２は、ＵＳＢチャージャ検出器６０に、ホストアダプタ１０２の種類の再判定を指示する。また所定時間経過後の時刻ｔ５にコントロールロジック６２がＤＣＤＣ＿ＣＴＲＬ信号をアサートすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の昇圧動作が開始し、入力電流ＩＶＢＵＳが流れ始める。このときＵＳＢチャージャ検出器６０は判定中であるため、入力電流ＩＶＢＵＳの制限値は１００ｍＡである。

時刻ｔ６にＵＳＢチャージャ検出器６０によりホストアダプタ１０２の種類が判定される。判定された種類がＤＣＰあるいはＣＤＰである場合、レジスタ６６のデータＵＶＬＯ＿ＤＥＴが１であれば、今回の電流制限値ＩＭＡＸは、前回の電流制限値１５００ｍＡより１段階小さい９００ｍＡに設定される。これは、ＩＵＳＳＥＴ［１：０］にＬＡＳＴ＿ＩＵＳＳＥＴ［１：０］−１＝０２ｈを格納することで実現される。

電流制限値の更新により、入力電流ＩＶＢＵＳが９００ｍＡまで増大する。このとき、ホストアダプタ１０２の電流容量が９００ｍＡ以上であれば、それ以降、バス電圧ＶＢＵＳの大きなドロップは生じなくなり、安定して電池２を充電することができる。

もし、ホストアダプタ１０２の電流容量が９００ｍＡよりも小さければ、同じシーケンスを繰り返し、電流制限値が５００ｍＡに低減される。５００ｍＡでもバス電圧ＶＢＵＳが低下する場合、充電回路１００は充電を停止する。

このように、第２の実施の形態に係る充電回路１００によれば、仕様よりも電流容量が小さいホストアダプタが接続された場合に、充電とシャットダウンを繰り返すループを抑制でき、可能な限り大きな入力電流で、電池を安定かつ継続的に充電することができる。

以上、本発明のある態様について、第２の実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

第２の実施の形態の電流制限値の更新の技術は、第１の実施の形態とは別の技術、たとえば図１の充電回路１００ｒと組み合わせてもよい。

また第２の実施の形態においても、充電部６４の構成は限定されず、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０のみ、あるいはリニアチャージャ５０のみとしてもよい。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る充電回路１００を説明する。第３の実施の形態は、第１、第２の実施の形態あるいは図１の充電回路と組み合わせることが可能である。ここでは、第１の実施の形態と組み合わせた場合を説明する。

第１の実施の形態では、ＵＳＢチャージャ検出器６０を充電回路１００に内蔵することにより、システムがシャットダウンしていても、ホストアダプタ１０２がＣＤＰあるいはＤＣＰである場合に、充電部６４の入力電流ＩＶＢＵＳの制限値ＩＭＡＸを高め、電池２を短時間で充電することができる。

ところが、システムがシャットダウンしていると、ＵＳＢトランシーバ９が動作しないため、ホストアダプタ１０２がＳＤＰである場合に、ＵＳＢのバージョンが判定されない。つまりホストアダプタ１０２がＵＳＢ２．０あるいはＵＳＢ３．０に準拠していたとしても充電速度を速めることができない。第３の実施の形態では、ホストアダプタ１０２がＳＤＰである場合に、短時間で電池を充電する技術が提供される。

図７は、第３の実施の形態に係る充電回路１００ａの構成を示す回路図である。充電回路１００ａは、図２の充電回路１００に加えて、起動指示回路７０、温度モニタ回路７２、電池検出回路７４、を備える。

充電部６４は、電池２の電圧ＶＢＡＴが所定レベルＶＴＨより低いとき、電池２に供給される充電電流ＩＣＨＧが第１レベル（たとえば８０ｍＡ）となるように電池２を充電（プリチャージという）し、電池電圧ＶＢＡＴが所定レベルＶＴＨより高いとき、充電電流ＩＣＨＧが第１レベルより大きな第２レベル（たとえば４００ｍＡ）となるように電池２を充電する（急速充電という）。充電部６４の入力電流ＩＶＢＵＳが、レジスタ６６に格納されるデータが示す電流制限値ＩＭＡＸ以下に制限される点は第１、第２の実施の形態と同様である。

コントロールロジック６２ａは、リニアチャージャ５２を制御することにより、定電流充電の際の充電電流ＩＣＨＧの目標値を切り換える。コントロールロジック６２にはいわゆるステートマシンが内蔵されており、電池電圧ＶＢＡＴと所定レベルＶＴＨの比較結果に応じて、プリジャージ状態と急速充電状態が遷移する。

起動指示回路７０は、コントロールロジック６２のステートマシンの状態を監視し、充電部６４がプリチャージ状態から急速充電状態に遷移すると、外部の起動管理ＩＣ７に対して、電子機器１ａの起動の契機となる起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮを出力する。
起動管理ＩＣ７は、充電回路１００ａから起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮが出力されると、それを電子機器１ａの起動の契機となるイベントとして、電子機器１ａの各ブロックを所定のシーケンスで起動する。

電池２は、内部セルの温度に応じた抵抗値を有するサーミスタＲＴＨを内蔵する。サーミスタＲＴＨは、外部の抵抗Ｒ１１によって所定の電圧レベルＶＲＥＧにプルアップされる。充電回路１００のサーミスタ端子ＴＨは、サーミスタＲＴＨと抵抗Ｒ１１の接続点と結線される。サーミスタ端子ＴＨには、温度に応じた電圧が入力される。温度モニタ回路７２は、サーミスタ端子ＴＨの電圧を監視し、温度が所定のしきい値以上になると、充電回路１００をシャットダウンさせる（サーマルシャットダウン）。

電池検出回路７４は、ＶＢＡＴ端子に、所期の電池２が装着されているか否かを判定する。
所期の電池２が接続されている場合、サーミスタ端子ＴＨの電圧は、電圧ＶＲＥＧを、抵抗Ｒ１１、ＲＴＨによって分圧した電圧となる。一方、所期の電池２が接続されない場合、サーミスタ端子ＴＨの電圧は、電圧ＶＲＥＧにプルアップされる。そこで電池検出回路７４はサーミスタ端子ＴＨの電圧にもとづいて、電池２の有無を判定してもよい。もっとも電池２の有無の判定手法はそれには限定されない。電池２の有無を示す検出信号Ｓ３は、起動指示回路７０に入力される。

起動指示回路７０は、検出信号Ｓ３を参照し、所期の電池２が装着されていない場合には、起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮを生成しない。

以上が充電回路１００ａの構成である。続いてその動作を説明する。図８は、図７の充電回路１００ａの動作を示すタイムチャートである。初期状態（ｔ＜ｔ０）において電池２は、システムが動作不能なレベルまで深く放電しており、電子機器１はシャットダウンしている。時刻ｔ０に、電子機器１にホストアダプタ１０２が接続されると、バス電圧ＶＢＵＳが供給される。

バス電圧ＶＢＵＳが供給されることにより、充電回路１００の内部の回路ブロックはすべて動作可能となる。そしてＵＳＢチャージャ検出器６０は直ちにホストアダプタ１０２の種類を判定し、種類を示すデータＵＳＢＣＨＧＤＥＴ［２：０］と、その種類に応じて規定される電流制限値ＩＭＡＸを示すデータＩＵＳＳＥＴ［１：０］をレジスタ６６に格納する。ホストアダプタ１０２の種類がＳＤＰである場合、ＩＵＳＳＥＴ［１：０］には初期値と同じ００ｈ（１００ｍＡ）が格納される。

電池電圧ＶＢＡＴが低いため、充電部６４は、ＩＣＨＧ＝４０ｍＡのプリジャージを行う。その後、時刻ｔ１に電池電圧ＶＢＡＴが所定レベルＶＴＨに達すると、充電部６４はＩＣＨＧ＝４００ｍＡの急速充電に移行する。ところが、このときには入力電流ＩＶＢＵＳは１００ｍＡに制限されているため、実際の充電電流ＩＣＨＧは４００ｍＡより低いレベルに制限されるであろう。

時刻ｔ１にプリチャージから急速充電に移行すると、起動指示回路７０は起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮを出力する。これを受けて起動管理ＩＣ７はシステムを起動し、時刻ｔ２にはＵＳＢトランシーバ９が動作可能となる。ＵＳＢトランシーバ９がホストアダプタ１０２との間でデータ伝送を行うことにより、ＵＳＢのバージョンが判定される。そして、ＵＳＢ２．０である場合には、ＩＵＳＳＥＴ［１：０］＝０１ｈ（ＩＭＡＸ＝５００ｍＡ）、ＵＳＢ３．０である場合には、ＩＵＳＳＥＴ［１：０］＝０２ｈ（ＩＭＡＸ＝９００ｍＡ）となり、入力電流ＩＶＢＵＳの制限値が高められる。

従来の構成では、ユーザによって電子機器１ａの電源ボタンが押されるなどのイベントが発生しない限りシステムは起動しない。したがってＵＳＢトランシーバ９によるバージョンの判定は行われず、充電部６４の入力電流ＩＶＢＵＳは初期値の１００ｍＡ以下に制限され続け、ＩＣＨＧ＝４００ｍＡの急速充電を行うことができない。これに対して、図７の充電回路１００ａによれば、電池電圧ＶＢＡＴがある程度高くなると、ユーザによる電源オンなどのアクションが無くてもシステムが自動的に起動し、急速充電が可能となる。

電池電圧ＶＢＡＴがしきい値電圧ＶＴＨより高い範囲では、電池２の出力インピーダンスが小さくなり、負荷電流によって電池電圧ＶＢＡＴは低下しなくなる。図７の充電回路１００ａでは、プリチャージから急速充電への遷移を契機として起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮの生成するため、電池電圧ＶＢＡＴをドロップさせることなくシステムを確実に起動できる。

起動指示回路７０は、電子機器１に所期の電池２が装着されていない場合には、起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮを生成しない。
所期の電池が接続されていない場合、たとえば、１次電池が接続されていたり、所期の電池とは特性が全く異なる２次電池が接続される場合、あるいは２次電池が装着されるべき箇所に、ＡＣアダプタからの直流電圧を受けるアクセサリが接続されるような場合、充電部６４を動作させる必要がなく、あるいは動作させるべきでなはい。図７の充電回路１００ａによれば、所期の電池２が接続されていない場合には、システムが起動しないため、無駄な消費電力を低減できる。

以上、本発明のある態様について、第３の実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（第１の変形例）
図９は、図７の充電回路の第１の変形例の構成を示す回路図である。
図７の充電回路１００ｂでは、起動指示回路７０はコントロールロジック６２のステートマシンを監視し、プリチャージから急速充電への遷移を契機として起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮを生成した。これに対して図９の充電回路１００ｂでは、起動指示回路７０ｂは、電池電圧ＶＢＡＴを所定のしきい値電圧ＶＴＨと比較した結果に応じて、起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮを生成する。このしきい値電圧ＶＴＨは、プリチャージと急速充電のしきい値電圧であってもよいし、別の電圧であってもよい。たとえば起動指示回路７０ｂは、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２によって分圧された電池電圧ＶＢＡＴを、しきい値電圧ＶＴＨ’と比較するコンパレータを含む。この変形例によっても、図７の充電回路１００ａと同様の効果を得ることができる。

（第２の変形例）
図７、図９の充電回路は、ＵＳＢチャージャ検出器６０を内蔵し、電子機器がシャットダウンした状態でも、ホストアダプタ１０２の種類を判定可能であるが、本発明はそれには限定されず、図１に示すようにＵＳＢチャージャ検出ＩＣ６ｒが充電回路の外部に設けられ、システムの起動後にのみＵＳＢチャージャ検出ＩＣ６ｒが動作可能なアプリケーションにも適用可能である。すなわち図１の電子機器１ｒにおいて、充電回路１００ｒの内部に起動指示回路７０を設け、起動管理ＩＣ７に対して起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮを出力するようにしてもよい。

この場合、システムがシャットダウンした状態において、ホストアダプタ１０２が接続されると、充電回路１００によって電池２がプリチャージされる。このときホストアダプタ１０２の種類は未判定であるから、充電部６４の入力電流ＩＶＢＵＳは初期値の１００ｍＡに制限される。
そして電池電圧ＶＢＡＴが上昇し、起動信号ＸＰＷＲ＿ＯＮが生成される。これによりシステムが起動し、ＵＳＢチャージャ検出ＩＣ６ｒが動作すると、ホストアダプタ１０２の種類が判定され、ＤＣＰあるいはＣＤＰであれば、マイコン４が充電回路１００のレジスタにアクセスし、入力電流ＩＶＢＵＳの制限値が高められる。また、ホストアダプタ１０２の種類がＳＤＰであれば、ＵＳＢトランシーバ（図１には不図示）によってＵＳＢのバージョンが判定され、２．０あるいは３．０である場合、入力電流ＩＶＢＵＳの制限値が高められる。
このように、第２の変形例によっても、電池２の充電時間を短縮できる。

第１から第３の実施の形態では、充電回路１００が電子機器に内蔵される場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。たとえば充電回路１００は、電池が内蔵される電子機器とは別の筐体にパッケージングされたＵＳＢ充電器に搭載されてもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１…電子機器、２…電池、４…マイコン、５…システム電源、６…ＵＳＢチャージャ検出ＩＣ、７…起動管理ＩＣ、１００…充電回路、１０２…ホストアダプタ、１４…ＯＶＰ回路、１８…ＵＶＬＯ回路、３０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、３２…ＰＷＭコントローラ、３４…入力電流制限回路、３６…バックゲートコントローラ、５０…リニアチャージャ、６０…ＵＳＢチャージャ検出器、６２…コントロールロジック、６４…充電部、６６…レジスタ、６８…インタフェース回路、７０…起動指示回路、７２…電池検出回路、７４…温度モニタ回路。

Claims (7)

1. ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ホストアダプタからの直流電圧を受けるＵＳＢポートと、
   前記ホストアダプタの種類に応じて設定される電流制限値を示すデータを格納するレジスタと、
   前記直流電圧にもとづいて定電流モードまたは定電圧モードで電池を充電する充電部であって、前記電池の電圧が所定レベルより低いとき、前記電池に供給される充電電流が第１レベルとなるように前記電池をプリチャージし、前記電池の電圧が所定レベルより高いとき、前記充電電流が前記第１レベルより大きな第２レベルとなるように前記電池を急速充電するよう構成され、かつその入力電流が、前記レジスタに格納されるデータが示す電流制限値以下に制限されるように構成された充電部と、
   前記充電部がプリチャージ状態から急速充電状態に遷移すると、外部の起動管理回路に対して、本充電回路が搭載される機器の起動の契機となる起動信号を出力する起動指示回路と、
   を備えることを特徴とする充電回路。
2. ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ホストアダプタからの直流電圧を受けるＵＳＢポートと、
   前記ホストアダプタの種類に応じて設定される電流制限値を示すデータを格納するレジスタと、
   前記直流電圧にもとづいて定電流モードまたは定電圧モードで電池を充電する充電部であって、その入力電流が、前記レジスタに格納されるデータが示す電流制限値以下に制限されるように構成された充電部と、
   前記電池の電圧が所定レベルに達すると、外部の起動管理回路に対して、本充電回路が搭載される機器の起動の契機となる起動信号を出力する起動指示回路と、
   を備えることを特徴とする充電回路。
3. 前記機器に所期の電池が装着されているか否かを判定する電池検出回路をさらに備え、
   前記起動指示回路は、前記所期の電池が装着されていないときに、前記起動信号を生成しないことを特徴とする請求項１または２に記載の充電回路。
4. 前記所期の電池はサーミスタを内蔵しており、
   前記電池検出回路は、前記サーミスタが接続されるべき端子の状態に応じて、前記所期の電池の有無を判定することを特徴とする請求項３に記載の充電回路。
5. 前記ＵＳＢポートにホストアダプタが接続されると、前記ＵＳＢポートの電気的状態にもとづき前記ホストアダプタの種類を判定するＵＳＢチャージャ検出器をさらに備え、
   前記レジスタには、前記ＵＳＢチャージャ検出器により判定された前記ホストアダプタの種類に応じて設定される電流制限値を示すデータが格納され、
   ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の充電回路。
6. 前記レジスタに格納されるデータに、外部のプロセッサがアクセスするためのインタフェース回路をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の充電回路。
7. 電池と、
   起動の契機となるイベントを検出すると、本電子機器の起動を開始する起動管理回路と、
   ホストアダプタとの間でデータ伝送を行うＵＳＢトランシーバと、
   前記電池を充電する請求項１から６のいずれかに記載の充電回路と、
   を備え、
   前記充電回路は、システムがシャットダウンした状態において、ホストアダプタが接続されると前記電池の充電を開始し、
   前記起動管理回路は、前記充電回路から起動信号が出力されると、本電子機器の各ブロックを起動し、
   起動した前記ＵＳＢトランシーバは、前記ホストアダプタの種類がＳＤＰ（Standard Downstream Port）である場合に、前記ホストアダプタのバージョンを判定し、
   判定結果に応じた電流制限値が、前記充電回路の前記レジスタに書き込むまれる
   ように構成されることを特徴とする電子機器。

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