JP2016054453A - 保護スイッチ回路、充電回路、電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
「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抵抗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。回路を1つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
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。
OTPROM112には、N個のしきい値電圧VTH1〜VTHNそれぞれを指示するN個の設定データD1〜DNがソフトウェア制御により書き込み可能である。本実施の形態ではN=2であり、VTH1、VTH2はそれぞれ、VOVP,VUVLOそれぞれに対応する。
複数のバイパススイッチM1_1〜M1_mのオン、オフは、OTPROM112に書き込まれた設定データに応じて設定される。
ある使用形態では、OTPROM112へのN個のしきい値電圧VTHの設定データD1〜DNの書き込みは、保護スイッチ回路100の製造者(チップベンダー)が出荷前の製造工程において行う。設定データD1〜DNは、半導体プロセスばらつきに起因するしきい値電圧の変動をキャンセルするように定めることができる。あるいは、保護スイッチ回路100の供給先のメーカーからの要望にもとづいて、設定データD1〜DNを定めることができる。
またハードウェア加工によらず、ソフトウェア制御により、しきい値電圧VTHを設定、調整できることから、第1の使用形態のみでなく、第2の使用形態も可能となる。
ある使用形態では、OTPROM112へのN個のしきい値電圧VTHの設定データD1〜DNの書き込みは、保護スイッチ回路100の出荷後に、保護スイッチ回路100の供給先(購入者、ユーザ)が行う。この場合、設定データD1〜DNは、ユーザが保護スイッチ回路100を使用するプラットフォーム、用途に応じて自由に定めることができる。
図4は、第1変形例に係る比較回路114_iの回路図である。比較回路114_iは、入力電圧VINをi番目(1≦i≦N)のしきい値電圧VTHiと比較する。比較回路114_iは、コンパレータ118、可変電圧源130、分圧回路132を含む。分圧回路132は、入力電圧VINを所定の分圧比β(<1)で分圧する。可変電圧源130は、OTPROM112に書き込まれた対応する設定データDiに応じた電圧Viを生成する。コンパレータ118は、分圧回路132の出力電圧β×VINを、電圧Viと比較する。β×VINをViと比較することは、VINをVi/βと比較することと等価である。つまり比較回路114_iによれば、入力電圧VINを、Vi/βなるしきい値電圧VTHiと比較でき、OTPROM112に書き込んだ設定データDiに応じてしきい値電圧VTHiを調節できる。
スイッチ102は、NチャンネルMOSFETに代えて、PチャンネルMOSFETで構成してもよい。
続いて実施の形態に係る保護スイッチ回路の用途を説明する。保護スイッチ回路100は、二次電池を充電する充電回路とともに、電子機器に搭載される。
Claims (17)
- 直流の入力電圧を受ける入力端子と、
出力端子と、
前記入力端子と前記出力端子の間に設けられたスイッチと、
前記入力電圧をN個(Nは自然数)のしきい値電圧と比較する判定回路と、
前記判定回路の比較結果にもとづいて前記スイッチを制御するゲートコントローラと、
を備え、
前記判定回路は、
前記N個のしきい値電圧それぞれを指示するN個の設定データがソフトウェア制御により書き込み可能なOTP(One Time Programmable)ROM(Read Only Memory)と、
前記入力電圧を、前記OTPROMに書き込まれたN個の設定データに応じた前記N個のしきい値電圧それぞれと比較する比較回路と、
を含むことを特徴とする保護スイッチ回路。 - 前記OTPROMには、前記スイッチをオンすべき正常電圧範囲の上限および下限に対応する第1しきい値電圧と第2しきい値電圧の設定データが書き込み可能であり、
前記比較回路は、前記入力電圧を、前記第1しきい値電圧および前記第2しきい値電圧それぞれと比較可能に構成されることを特徴とする請求項1に記載の保護スイッチ回路。 - 前記比較回路は、
前記N個の設定データに対応づけられるN個の分圧回路であって、それぞれが、前記入力電圧を対応する設定データに応じた分圧比にて分圧するN個の分圧回路と、
前記N個の設定データに対応づけられるN個のコンパレータであって、それぞれが対応する前記分圧回路の出力電圧を、所定の基準電圧と比較するコンパレータと、
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の保護スイッチ回路。 - 前記分圧回路は、
前記入力端子と接地ラインの間に直列に接続された複数の抵抗と、
前記複数の抵抗と並列に設けられた複数のバイパススイッチと、
を含み、
対応する設定データに応じて前記複数のバイパススイッチのオン、オフが設定されることを特徴とする請求項3に記載の保護スイッチ回路。 - 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保護スイッチ回路。
- 請求項1から5のいずれかに記載の保護スイッチ回路を備えることを特徴とする電子機器。
- 外部DC電源により二次電池を充電するとともに、負荷に電力を供給する充電回路であって、
DC電源からのDC電圧を受けるDC入力端子と、
二次電池が着脱可能に接続される電池端子と、
前記負荷が接続されるシステム端子と、
前記システム端子と前記電池端子の間に設けられた充電用トランジスタと、
前記充電用トランジスタのゲート電圧を制御する充電コントローラと、
前記DC入力端子と前記システム端子の間に設けられたスイッチと、
前記DC入力端子の入力電圧をN個(Nは自然数)のしきい値電圧と比較する判定回路と、
前記判定回路の比較結果にもとづいて前記スイッチを制御するゲートコントローラと、
を備え、
前記判定回路は、
前記N個のしきい値電圧それぞれを指示するN個の設定データがソフトウェア制御により書き込み可能なOTP(One Time Programmable)ROM(Read Only Memory)と、
前記入力電圧を、前記OTPROMに書き込まれたN個の設定データに応じた前記N個のしきい値電圧それぞれと比較する比較回路と、
を含むことを特徴とする充電回路。 - 前記OTPROMには、前記スイッチをオンすべき正常電圧範囲の上限および下限に対応する第1しきい値電圧と第2しきい値電圧の設定データが書き込み可能であり、
前記比較回路は、前記入力電圧を、前記第1しきい値電圧および前記第2しきい値電圧それぞれと比較可能に構成されることを特徴とする請求項7に記載の充電回路。 - 前記比較回路は、
前記N個の設定データに対応づけられるN個の分圧回路であって、それぞれが、前記入力電圧を対応する設定データに応じた分圧比にて分圧するN個の分圧回路と、
前記N個の設定データに対応づけられるN個のコンパレータであって、それぞれが対応する前記分圧回路の出力電圧を、所定の基準電圧と比較するコンパレータと、
を含むことを特徴とする請求項7または8に記載の充電回路。 - 前記分圧回路は、
前記入力端子と接地ラインの間に直列に接続された複数の抵抗と、
前記複数の抵抗と並列に設けられた複数のバイパススイッチと、
を含み、
対応する設定データに応じて前記複数のバイパススイッチのオン、オフが設定されることを特徴とする請求項9に記載の充電回路。 - 前記スイッチは、トランジスタを含み、
前記ゲートコントローラは、前記システム端子の電圧が所定の目標電圧に近づくように、前記トランジスタのゲート電圧を調節可能に構成されることを特徴とする請求項7から10のいずれかに記載の充電回路。 - 前記OTPROMは、前記目標電圧の設定データがソフトウェア制御により書き込み可能であることを特徴とする請求項11に記載の充電回路。
- 前記ゲートコントローラは、前記トランジスタに流れる電流が過電流しきい値を超えないように、前記トランジスタのゲート電圧を調節可能に構成されることを特徴とする請求項11または12に記載の充電回路。
- 前記OTPROMは、前記過電流しきい値の設定データがソフトウェア制御により書き込み可能であることを特徴とする請求項13に記載の充電回路。
- 前記OTPROMは、前記入力電圧がパワーオンリセット用のしきい値電圧より低くなると、前記OTPROMのメモリセルをリセットするパワーオンリセット回路を含むことを特徴とする請求項7から14のいずれかに記載の充電回路。
- 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7または15のいずれかに記載の充電回路。
- 二次電池と、
前記二次電池を充電する請求項7から16のいずれかに記載の充電回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。
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