JP2013132185A - 充電回路およびそれを利用した電子機器 - Google Patents
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Abstract
【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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (7)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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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