JP3434759B2

JP3434759B2 - 充放電制御回路と充電式電源装置

Info

Publication number: JP3434759B2
Application number: JP35710199A
Authority: JP
Inventors: 貞之下田; 浩志向中野; 稔須藤
Original assignee: セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: JP2000152509A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、二次電池の充放電を
制御することができる充放電制御回路とその回路を利用
した充電式電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の二次電池からなる充電式電源装置
としては、図２の回路ブロック図に示されるような電源
装置が知られていた。例えば、特開平４−７５４３０号
「充電式の電源装置」に開示されている。即ち、外部端
子−ＶＯ又は＋ＶＯにスイッチ回路１０３を介して二次
電池１０１が接続されている。さらに、二次電池１０１
に並列に接続して充放電制御回路１０２が設けられてい
る。充放電制御回路１０２は、二次電池１０１の電圧を
検出する機能を備えている。そして、二次電池１０１の
電圧が過充電状態（電圧が所定の高電圧値より高い状
態）、または過放電状態（電圧が所定の低い電圧値より
低い状態）のいずれかの場合は、スイッチ回路１０３を
ＯＦＦするように充放電制御回路１０２から信号が出
る。従って、過充電状態の場合は、スイッチ回路１０３
がＯＦＦして、外部端子−ＶＯ、＋ＶＯに接続している
一次電源から二次電池１０１への充電をストップさせ
る。過放電状態の場合は、スイッチ回路１０３が同様に
ＯＦＦして外部端子−ＶＯ、＋ＶＯに接続している負荷
（例えば二次電池動作の携帯電話等）へのエネルギー供
給をストップする。即ち、充放電制御回路１０２は、二
次電池１０１と外部端子との間のスイッチ回路１０３を
制御することにより、外部端子からの必要以上の二次電
池１０１への充電を防止するとともに、二次電池１０１
から外部端子に接続した負荷へのエネルギー供給による
二次電池１０１の過渡の蓄電能力低下を防いでいる。

【０００３】また他の実施例としては図３０の回路ブロ
ック図に示されるような充電式電源装置が知られてい
る。図３０において、外部端子−ＶＯまたは＋ＶＯにス
イッチ回路１０３、電流センス用抵抗１０４を介して二
次電池１０１が接続されている。さらに二次電池１０１
に並列に接続して充放電制御回路１０２、および過電流
検出回路１０５が設けられている。充放電制御回路１０
２は、二次電池１０１の電圧を検出する機能を備え、１
０１の電圧が過充電状態、または過放電状態のいずれか
の場合は、スイッチ回路１０３をＯＦＦするように充放
電制御回路１０２から信号が出る。また負荷に異常が起
こり、過電流状態となった時は、電流センス用抵抗１０
４の電圧をコンパレータ２１がモニターし、基準電圧回
路１０６の電圧と比較する。

【０００４】仮に、基準電圧回路１０６の電圧値を、Ｖ
ＲＥＦ〔Ｖ〕、電流センス用抵抗１０４の抵抗値をＲ
〔Ω〕（この時、スイッチ回路１０３のＯＮ抵抗は、Ｒ
より十分小さいものとする）、そこに流れる電流をＩ
〔Ａ〕とすれば、Ｉ≧ＶＲＥＦ／Ｒ〔Ａ〕 …（１）の時、コンパレータ回路２１の出力が“Ｈ”→“Ｌ”と
なり、トランジスタ１０７がＯＦＦし、定電流源１０８
によってコンデンサ１０９が充電され、ある遅延時間の
のちに、コンパレータ回路３０２の出力が“Ｈ”→
“Ｌ”となり、スイッチ回路１０３をＯＦＦする。すな
わち、定電流源１０８とコンデンサ１０９とトランジス
タ１０７は、コンパレータ回路３０２の出力を遅延する
ための遅延回路を構成している。その遅延された信号
は、基準電圧回路１０６の信号とともにコンパレータ回
路３０２に入力される。コンパレータ回路３０２で比較
処理されてその出力はスイッチ回路１０３をＯＦＦする
ように動作する構成となっている。

【０００５】更に、従来の二次電池と充放電制御回路と
を用いた充電式電源装置としては、図３７の回路ブロッ
ク図に示されるような電源装置が知られている。例え
ば、特開平４−７５４３０号公報「充電式の電源装置」
に開示されている。即ち、外部端子＋Ｖ、−Ｖにスイッ
チトランジスタ３７２及び３７３を介して、二次電池２
４及び充放電制御用ＩＣ２１が各々並列に設けられてい
る。充放電制御用ＩＣ２１は、二次電池２４の電圧を検
出するとともに、検出電圧レベルに応じてスイッチトラ
ンジスタ３７２及び３７３のインピーダンスを制御する
機能を有している。

【０００６】例えば、二次電池２４の電圧が外部端子＋
Ｖ、−Ｖに接続された充電電源により過充電電圧以上に
なると、スイッチトランジスタ３７２をＯＮからＯＦＦ
に切り換えることにより外部端子から二次電池２４への
充電をストップさせる。逆に、外部端子にビデオカメラ
などの携帯機器が接続されて、二次電池２４から携帯機
器に電気が供給されることにより、二次電池の電圧が低
下して過放電電圧以下に低下すると、スイッチトランジ
スタ３７３のＯＮからＯＦＦにして放電を防止する。ト
ランジスタ３７２とトランジスタ３７３は一方がトラン
ジスタとして機能して、他の一方がダイオードとして機
能するように構成されている。充電時と放電時にトラン
ジスタとしての機能できるように、各々のトランジスタ
の基板は各々のソースに接続している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２に示した
従来の充放電制御回路では、それ自体での消費電流が大
きいために、そのエネルギー供給源の二次電池の寿命を
短くしてしまうという課題を有していた。その結果、二
次電池で駆動される機器の使用時間を短くしてしまうと
いう課題があった。さらに二次電池の蓄電能力が低下し
ている過放電状態になった時は、スイッチ回路で二次電
池から外部機器へのエネルギー供給をストップしている
にもかかわらず、電源装置内に設けられている充放電制
御回路自体の消費電流により、一層の過放電を助長し、
電池の劣化及び寿命の短縮を加速するという課題を有し
ていた。

【０００８】そこで、本発明の目的は、従来のこのよう
な課題を解決するために、充放電制御回路の消費電流を
低減することにより、寿命の長い二次電池からなる充電
式電源装置を得ることを目的としている。また、図３０
に示した従来例では次のような種々の欠点がある。即
ち、外部から端子−ＶＯ、＋ＶＯに充電器を接続して、
二次電池１０１を充電している状態において、二次電池
が満充電状態になった時にスイッチ回路１０３をＯＦＦ
する。ＯＦＦすることにより、二次電池１０１の両端の
電位が低下し、再び充電状態、即ち、スイッチ回路１０
３をＯＮしてしまう。このような充電完了前後の電圧に
おいて、満充電の検出が不安定に発振してしまうことが
あった。

【０００９】従来の技術で説明したように、二次電池へ
の充電中に過充電状態になると充放電制御回路が動作し
て二次電池への充電を制御するスイッチ回路をＯＦＦす
る。しかしながら、前記充放電制御回路が二次電池と並
列に接続されているため、動作時に消費する電流は二次
電池より供給される。二次電池は電流を供給することで
電圧降下が発生し、過充電検出電圧以下になりスイッチ
回路はＯＮになってしまう。このため（充電により二次
電池の電圧上昇→過充電電圧まで上昇→充放電制御回路
動作で二次電池の電圧低下→充電により再度二次電池の
電圧上昇）となり、同じ動作を繰り返し過充電状態へ移
行できなくなる課題を有していた。また過放電状態の電
池を充電中に過放電状態が解除される時も同じ課題を有
している。

【００１０】また、充電制御回路を初めて二次電池へ接
続するときにスイッチ回路の論理が確定していなけれ
ば、初期状態は不安定となってしまい、二次電池の電圧
値が正常であっても過充電あるいは過放電状態になって
しまう課題も有する。二次電池の過放電が進み、その電
圧値が充放電制御回路の中の電圧検出回路や制御回路の
動作する最低電圧以下に下がってしまった時には、該電
圧検出回路や制御回路の出力は不定状態となる。すなわ
ち、二次電池が過放電状態からさらに電圧が低下してい
るため、一次電源から充電を行おうとしても、充放電制
御用回路がスイッチ回路を正常に動作させることができ
ないため、充電が不可能となる。つまり、一度でも二次
電池の電圧が充放電制御回路の最低電圧以下になってし
まうと、充電ができなくなるため、二次電池でありなが
ら再度の使用が不可能である。

【００１１】また、従来例の他の問題としては、二次電
池の両端に充電器を接続し、二次電池を充電する場合に
おいて、該充電器の極性と二次電池の極性を異ならせて
充放電制御回路に接続いわゆる逆接続をした場合に、充
放電制御回路を構成するＣＭＯＳＩＣがラッチアップす
ることによって、充放電制御回路が誤動作し、二次電池
に大きな電流を流して劣化させてしまうという問題点が
あった。

【００１２】更に他の問題として、二次電池の両端に接
続される負荷に異常が起こった場合に、二次電池から過
大な電流が流れると、過電流検出回路により、スイッチ
回路１０３をＯＦＦするか、このスイッチ回路をＯＦＦ
することによって、二次電池の電圧が急激に上昇し、こ
れによって過電流検出回路の基準電圧値が上昇し、再び
スイッチ回路１０３を閉じて、発振してしまうという課
題があった。

【００１３】そこで、本発明の目的は、従来のこのよう
な課題を解決するために、誤動作しない充放電制御回路
を供給することである。更に、２個の二次電池を直列接
続して用いた場合、従来例では次のような欠点がある。
即ち、２個の二次電池はその寿命により、片ベリを生じ
てくる。しかし、その場合でも２個の電圧の和がある電
圧以上あれば、使用しても問題ない。従来例では各電池
電圧をモニターしているために和の電圧をモニターする
ことができず、使用できる電池であるにもかかわらず、
使用を中止せざるを得なくなるため、機器の使用時間が
著しく短くなってしまう。また、片ベリが生じてまた電
池を他方の正常な電池同様に充電すると、より一層片ベ
リを助長し、電池の寿命を著しく短くしてしまう。

【００１４】また、従来の充電式電源装置においては図
３７のように、外部端子と二次電池との間に設けたスイ
ッチトランジスタを二つ設ける構成になっており、さら
に、各々の基板を外部端子側のトランジスタ及び二次電
池側のトランジスタのソース電極の電位にする構成にな
っているために、充放電制御用ＩＣと別々に組み立てら
れ、その結果、電池の小型化が困難であり、組み立てコ
ストも高いという課題を有していた。

【００１５】そこで、この発明の目的は、小型で安く、
かつ高信頼性の充電式電池装置及び充電式電源装置用の
充放電制御回路を得ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】（手段１）図２に示した
従来技術の上記課題を解決するために、この発明は充放
電制御回路において、二次電池の電圧をモニタするため
の電源電圧検出回路に消費電流を制限するためのスイッ
チ手段を設ける構成とした。より詳しくは、電源電圧検
出回路の一部である電圧分割回路に消費電流を制限する
スイッチ手段を設ける構成とした。

【００１７】また、この発明は、誤差増幅器に流れる全
体の消費電流を制限する電流制限手段により消費電流を
抑えた。例えば、この発明は過充電検出回路の誤差増幅
器に、電流制限手段としてパワーＯＮ／ＯＦＦ機能を付
加し、過放電検出回路の信号で、誤差増幅器のＯＮ／Ｏ
ＦＦを制御し、過放電時のバッテリーの消費電流を抑え
るようにした。

【００１８】また、この発明は充放電制御回路におい
て、二次電池を構成している各電池の接続点の電位を外
部出力するためのバッファ回路に消費電流を制御するた
めのスイッチ手段を設ける構成とした。このスイッチ手
段は、充放電制御回路に設けられている制御回路によっ
て制御される構成とした。特に、二次電池の能力が低下
した過放電状態に限って、バッファ回路のスイッチ手段
をＯＮするように制御回路でコントロールする構成とし
た。

【００１９】また、この発明は充放電制御回路におい
て、二次電池の電圧をモニタする各々の過充電用電圧検
出回路と過放電用電圧検出回路の基準電圧源を一つで兼
ねる構成とした。さらに、二次電池が複数の電池が直列
接続している場合には、各々の電池の電圧をモニタする
過充電用電圧検出回路と過放電用電圧検出回路とが構成
されている。この各々の電池の電圧をモニタするための
電圧検出回路の異なる基準電圧を一つの基準電圧発生回
路で供給する構成とした。

【００２０】また、この発明は充放電制御回路におい
て、二次電池の過充電検出用の分割電圧を得るための過
充電検出用電圧分割回路と過放電検出用の分割電圧を得
るための過放電検出用電圧分割回路との両方の機能を一
つの過放電・過充電検出用電圧分割回路で構成した。

【００２１】（手段２）図３０に示した従来技術の上記
課題を解決するために、この発明は充放電制御回路にお
いて、二次電池に設定された過充電または過放電を電圧
検出回路が検出した後に、その設定した電圧より過充電
・過放電に検出しやすい電圧に再設定するとともに、再
設定後にスイッチ回路をＯＦＦするように信号のタイミ
ングを設定した。

【００２２】また、本発明は充放電制御回路において、
電圧検出用コンパレータと制御回路の間に遅延回路を設
けるような構成とした。また、遅延回路は二次電池の接
続時に一定期間、論理を確定することでスイッチ回路を
ＯＮして、充電式電源装置が初期からも使用が可能にな
る構成としている。

【００２３】また、本発明は充放電制御回路に電源装置
の外部端子の電圧を入力すると共に、二次電池の電圧が
充放電制御回路の最低動作電圧以下となっても充電器が
電源装置に接続された時には、スイッチ回路を制御でき
るような回路構成とした。また、この発明は充放電制御
回路において、二次電池が逆接続した場合に制御回路の
出力信号がスイッチ回路をＯＦＦする信号を常に出力す
る構成とした。さらに具体的には、制御回路の出力を決
めている電圧検出回路の出力が常にスイッチ回路がＯＦ
Ｆするような構成とした。さらに具体的には、電圧検出
回路の出力にかかわる定電圧回路の出力をスイッチ回路
がＯＦＦするような構成とした。

【００２４】また更に、この発明は充放電制御回路にお
いて過電流検出回路にラッチ機能を設け、一度過電流を
検出したら負荷をはずさない限り、ラッチを解除しない
構成とした。（手段３）図３７に示した従来の上記課題を解決するた
めに、この発明は充放電制御回路において、２つの二次
電池のそれぞれの電圧をモニターし、そのモニター電圧
値に応じて、他方の電圧検出値を切り換える構成とし
た。

【００２５】また、この発明は２個の電池の和の電圧を
モニターすることができるように、該和の電圧が出力さ
れる端子間に抵抗を設け、電圧検出回路を構成した。ま
た、この発明は、外部端子と二次電池との間に直列接続
するトランジスタを１個にする構成とした。１個のトラ
ンジスタにするために、そのトランジスタの基板をスイ
ッチングするトランジスタのソース電極とドレイン電極
との間に各々設ける構成とした。

【００２６】さらに、この発明はトランジスタの基板を
自由に制御できる絶縁膜上に設けられた半導体膜を有す
る半導体基板（以下ＳＯＩ基板と呼ぶ。ＳＯＩはSilico
nOn Insulator の略である）を用いた充放電制御用半
導体集積回路装置の構成とした。

【００２７】

【作用】手段１のように構成された充放電制御回路にお
いては、電圧検出回路に設けられた消費電流制限用スイ
ッチ手段により、消費電流が低減される。上記のように
構成されたバッテリー充放電制御回路においては、特に
バッテリーが過放電状態の時は、過充電検出回路の消費
電流をカットするので、バッテリーが過放電状態での電
力消費を小さく抑えることができ、バッテリーの劣化を
防ぐことになる。

【００２８】また、複数個の誤差増幅器を１つの複数入
力タイプの誤差増幅器としたため、チップ面積が著しく
縮小できた。このような構成にすることにより、バッフ
ァ回路の消費電流を必要最小限に減少することにより、
消費電流の少ない充放電制御回路、さらに、寿命の長い
充電式電源装置を得ることができる。

【００２９】上記のように構成された充放電制御回路に
おいては、基準電圧源が半分より少ない数で構成できる
ので、その分の消費電流の削減及び部品数（集積回路の
場合はチップサイズ）の削減ができる。上記のように構
成された充放電制御回路においては、電圧検出用の電圧
分割回路が原理的に半分で構成される。従って、そこに
流れる電流も別々に電圧分割回路を構成した充放電制御
回路に比べ、半分の値まで減少する。

【００３０】また、過充電電圧検出用と過放電電圧検出
用との電圧分割回路を兼ねて構成するために部品数の削
減ができる。集積回路として形成した場合には、部品数
の削減によりチップサイズの削減ができる。手段２のよ
うに構成された充放電制御回路において、過充電または
過放電を検出後、過充電または過放電状態の検出電圧を
より過充電または過放電と検出されるレベルに再設定す
る。さらに、その後、スイッチ回路をＯＦＦすることに
より、スイッチ回路ＯＦＦによる二次電池の電圧変動に
より電圧検出回路が反転誤動作しないようにした。

【００３１】また、電圧検出用コンパレータが動作して
から、ある時間の遅延期間をおいて、制御回路が動作す
るため、一度に過度の貫通電流が流れず、二次電池の電
圧降下を防ぐことができる。また、たとえば充電時にお
いては、二次電池の電圧が遅延期間中も上昇するため検
出動作はより確実となる。更に、遅延回路は二次電池の
初期接続時に一定期間論理を確定するため、制御回路は
スイッチ回路をＯＮすることになり、二次電池の初期接
続時から充電式電源装置は使用可能となる。

【００３２】また、二次電池の電圧値が充放電制御回路
の最低動作電圧以下になってもスイッチ回路を確実に制
御できることになり、二次電池の電圧が極端に低くなっ
ても充電が確実に行われる。また、逆接続した場合、常
にスイッチ回路をＯＦＦする構成としたので、充電器と
二次電池とが電気的に分離される。したがって二次電池
は充電器の逆接続状態に全く影響されない。

【００３３】また、過電流検出回路に設けられたラッチ
機能により、過電流検出時の発振を回避することができ
るなどの作用を有するものである。上記の手段３のよう
に構成された充放電制御回路においては、和の電圧が出
力される端子間に抵抗を設け、これにより電圧検出を行
うことができる。

【００３４】また、一方の電池電圧値に応じて、他方の
過充電検出電圧を切り換えることにより、両者の電圧値
の差が小さい充放電制御ができる。さらに、基板電位を
各々のトランジスタにおいて独立して設定できる。さら
に、トランジスタの面積を小さくすることができる。

【００３５】

【実施例】（実施例１）以下に、この発明の実施例１を
図面に基づいて説明する。図１は、本発明の手段１にお
ける充放電制御回路の実施例１回路ブロック図である。
この充放電制御回路は、電源装置に応用した場合には、
その二次電池を電源として動作する。即ち、二次電池が
電源端子−ＶＢ、＋ＶＢに接続して電源と供給する。

【００３６】電源には、電源電圧を分割する電源電圧分
割手段の抵抗１と、電源電圧分割手段の二つの出力電圧
を各々電圧検出する電圧検出回路２及び３と、各々の電
圧検出回路２及び３の出力信号により最終的な制御信号
ＶSを出力する制御回路４とが互いに並列に接続されて
いる。

【００３７】電圧検出回路２及び３は、具体的には図３
に示したような電源端子−ＶＢに対する基準電圧源４２
と電圧分割抵抗の出力とを入力とするコンパレータ回路
４１とから形成されている。電圧検出回路２が過充電検
出用であり、電圧検出回路３が過放電検出回路である。
電源電圧分割回路１と電圧検出回路２とにより、電源で
ある二次電池の過充電を検出する過充電電圧検出回路を
構成している。また、電源電圧分割回路１と電圧検出回
路３とにより電源である二次電池の過放電を検出する過
放電電圧検出回路を構成している。本発明の場合、各々
の電圧検出回路に入力される電源分割回路は別々に設け
られてもよい。図１の場合は、電圧分割回路１は、互い
の電圧検出回路に共通に設けられている充放電制御回路
の例である。制御回路４は、各々の電圧検出回路２及び
３から二次電池の過充電及び過放電に関する信号を入力
して、電源装置のスイッチ回路をＯＮまたはＯＦＦする
ための信号ＶＳを出力する。

【００３８】また、制御回路４は電圧分割抵抗１に流れ
る電流を制限するために設けられたスイッチ素子５も制
御する。電源電圧分割回路である電圧分割抵抗は単純に
抵抗が複数直列に接続しただけの回路である。したがっ
て、単純に電圧分割抵抗に電源ライン−ＶＢ、＋ＶＢを
直接接続すると直流の大きな電流が流れてくる。スイッ
チ素子５は電源ライン−ＶＢと電圧分割抵抗１との間に
挿入して、制御回路４からの信号または、他の回路から
作られた信号により制御される。

【００３９】電圧分割抵抗１に直列接続しているスイッ
チ素子５の抵抗は、小さいほど好ましい。電圧分割抵抗
１の抵抗値に比べ充分小さい値に設定しないと、電圧分
割抵抗１の出力がスイッチ素子の抵抗値により影響され
るからである。したがって、図１のように電圧分割抵抗
１の中間に設けるよりは、電圧分割抵抗１の端に直接に
電源ラインと接続して設けることが好ましい。

【００４０】図１のように、スイッチ素子が絶縁ゲート
型電界効果トランジスタである場合には、トランジスタ
のソースとゲート電極間の電圧を電源電圧レベルに設定
することにより、トランジスタのＯＮ抵抗を小さくする
ことができる。電圧分割抵抗１は、そこに流れる電流を
小さくするために、シート抵抗が約１０ｋΩ／□の高抵
抗多結晶膜が用いられている。電圧分割抵抗１の抵抗値
は、１０ＭΩ程度の高抵抗値に設計している。スイッチ
素子５のＯＮ抵抗は、高々数ｋΩの低い抵抗値に設計
し、電圧分割抵抗１の抵抗値に比べ１／１０００程度以
下にしている。ＯＮ抵抗を小さくして電圧検出回路のず
れを防いでいる。トランジスタ５のＯＦＦ抵抗は、電圧
分割抵抗１の抵抗値に比べ充分大きいので、ＯＦＦの時
にはほとんど電流の消費を防ぐことができる。

【００４１】図４、は本発明の充放電制御回路におい
て、電圧分割抵抗２１に直列に電源端子＋ＶB との間に
Ｐ型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを挿入した回
路ブロック図である。過充電検出用電圧検出器２２、過
放電検出用電圧検出器２３及び制御回路２４は、図１の
実施例と同じように設計されている。但し、スイッチ素
子２５がＰ型絶縁ゲート型トランジスタであるので、ス
イッチ素子２５をＯＦＦしたい場合は、＋ＶＢが端子２
６からスイッチ素子のゲートに入力され、ＯＮしたい場
合は−ＶＢが端子２６に入力される。ＯＮ抵抗は、トラ
ンジスタ２５のゲート電圧に−ＶＢが印加されるので充
分低くなる。

【００４２】図５は、スイッチ素子を電圧分割抵抗の両
側に挿入した場合の本発明の充放電制御回路の回路ブロ
ック図である。電圧分割抵抗３１の両端にＮ型絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタ３５とＰ型トランジスタ３６
とが形成されている。過充電用電圧検出回路３２、過放
電用電圧検出回路３３及び制御回路３４は、図１及び図
４の実施例と同様に形成されている。図５のように電源
側に各々両方スイッチ素子３５及び３６を挿入すること
により、速く電源電圧分割回路を動作することができ
る。また、分割回路にほぼ対等に挿入されるので、スイ
ッチ素子のＯＮ抵抗が電圧分割回路の出力に影響しにく
くする効果がある。

【００４３】本発明の充放電制御回路は、電圧分割抵抗
１の分割電圧のバラツキの少ない同一半導体基板上に設
けられた集積回路に適している。（実施例２）以下に、この発明の実施例２を図面に基づ
いて説明する。

【００４４】図６において、基準電圧回路１１の電圧値
をＶrefとすれば、バッテリーの電圧が式（２）の過放
電検出電圧ＶＫＡＨ以下になると、端子１６の電圧が、
“Ｌｏｗ”レベルになり、バッテリーが過放電状態であ
ることを示し、式（３）の過充電検出電圧ＶＫＡＪ以上
になると、端子１７の電圧が“Ｈｉｇｈ”レベルにな
り、バッテリーが過充電状態であることを示す。

【００４５】ＶＫＡＨ＝（Ｒ1＋Ｒ2＋Ｒ3 ）×Ｖref／（Ｒ2＋Ｒ3 ）・・・（２）ＶＫＡＪ＝（Ｒ1＋Ｒ2＋Ｒ3 ）×Ｖref／（Ｒ3 ）・・・（３）すなわち、電池の特性に合うように、Ｒ1 〜Ｒ3 の値、
及びＶrefの値を設定することで、ＶＫＡＨ、ＶＫＡＪ
は任意に設定することが可能である。過充電検出回路の
誤差増幅器１３は、パワーＯＮ／ＯＦＦ機能を持ち、過
放電検出回路の誤差増幅器１２の出力が、“Ｌｏｗ”レ
ベルの時、パワーＯＦＦとなり、“Ｈｉｇｈ”レベルの
時、パワーＯＮとなる。パワーＯＦＦ時は誤差増幅器１
３は、動作させずに消費電流をカットし、出力端子１７
は“Ｌｏｗ”レベルに固定する。すなわち、誤差増幅器
１３は、誤差増幅器１２の出力によって動作を制御され
ている。

【００４６】過放電検出電圧ＶＫＡＨと過充電検出電圧
ＶＫＡＪは、式（２）、（３）より、式（４）の関係が
ある。ＶＫＡＨ＜ＶＫＡＪ・・・（４）すなわち、過放電を検出している状態では、必らず過充
電状態ではなく、過充電検出回路の誤差増幅器１３を動
作させる必要はない。従って、本発明が可能となる。

【００４７】図７にパワーＯＮ／ＯＦＦ機能を有する誤
差増幅器の回路例を示す。入力端子６１、６２に各々、
分割電圧と基準電圧が入力される。動作制御端子６３に
“Ｈｉｇｈ”レベルの電圧が入力された期間中、誤差増
幅の動作を実行する構成となっている。過放電状態とな
ることで、端子１６の電圧が“Ｌｏｗ”レベルとなり、
トランジスタＭ１、Ｍ２がＯＦＦして、消費電流がカッ
トされ、かつ、トランジスタＭ３、Ｍ４がＯＮして出力
端子１７を“Ｌｏｗ”レベルに固定する。

【００４８】次に、図８を用いて本発明の別の実施例を
説明する。バッテリー接続端子１４、１５に対して、基
準電圧発生回路１１と、第１の誤差増幅器（Ｍ１１、Ｍ
１２、Ｍ１３及びＭ１４から構成）と、第２の誤差増幅
器（Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８及びＭ１９から構成）とト
ランジスタＭ１５から構成されている。第１及び第２の
誤差増幅器には入力として基準電圧発生回路１１からの
出力が各々トランジスタＭ１４，Ｍ１８に入っている。
また、図８には記載されていないが、分割電圧手段より
得られたバッテリーの分割電圧が同様にトランジスタＭ
１３とＭ１９に入力ｂ、ｄとして入っている。バッテリ
ー充放電状態を示す信号は各々の誤差増幅器の出力ａと
ｃより出力されている。

【００４９】図８においては、第１及び第２の誤差増幅
器の両方の消費電流を制限するために、電流制限手段と
して電流制限トランジスタＭ１５が各々の誤差増幅器に
対して直列接続されている。この電流制限トランジスタ
Ｍ１５によって、第１及び第２の誤差増幅器の消費電流
の合計は、１個の誤差増幅器の消費電流並みに減少でき
る効果がある。

【００５０】次に、図９を用いて複数個の誤差増幅器を
１個の多入力タイプの誤差増幅器に集約する実施例を説
明する。図１０に２個のバッテリーを直列に接続した時
のバッテリー充電制御回路図を示す。バッテリー１８、
１９に対してそれぞれ図６の回路が配置されている。図
８に示した誤差増幅器を構成しているトランジスタＭ１
２、Ｍ１４と次段の誤差増幅器を構成しているトランジ
スタＭ１６、Ｍ１８の対は、同一構成の増幅回路なので
一方のトランジスタ対を省略すると、図９に示す回路と
なる。図９は、誤差増幅手段として２入力タイプの誤差
増幅器の回路及び基準電圧回路の図である。

【００５１】図９においては、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ
４、Ｎ５に着目すると、Ｎ５が定電流源Ｎ１、Ｎ２がア
クティブブロード、Ｎ３、Ｎ４がソースカップルドペア
になっている誤差増幅器であり、Ｎ３ゲート入力電圧
（ｂ）とＮ４ゲート入力電圧（基準電圧）を比較（又は
増幅）して出力をａに得ることができる。

【００５２】Ｎ１、Ｎ２のゲート、ソース間電圧が同じ
ことからＮ１、Ｎ２に流れる電流、すなわち、Ｎ３、Ｎ
４に流れる電流はいつでも同じであると考えられる。し
たがって、Ｎ４のゲート入力電圧（基準電圧）よりＮ３
のゲート入力電圧（ｂ）が高ければ、Ｎ３はＮ４よりも
よりＯＮし、Ｎ３の抵抗成分が減少し、出力ａはＬｏｗ
側に下がる。又、Ｎ４のゲート入力電圧（基準電圧）よ
りＮ３のゲート入力電圧（ｂ）が低ければ、Ｎ３はＮ４
よりもよりＯＦＦし、Ｎ３の抵抗成分が増し、出力ａは
Ｈｉｇｈ側に上がる。

【００５３】同様にして、Ｎ２、Ｎ６、Ｎ４、Ｎ７、Ｎ
５に着目すると、Ｎ５が定電流源、Ｎ２、Ｎ６がアクテ
ィブロード、Ｎ４、Ｎ７がソースカップルドペアになっ
ている従来の誤差増幅器であり、Ｎ７ゲート入力電圧
（ｄ）とＮ４ゲート入力電圧（基準電圧）を比較（又は
増幅）して出力をｃに得ることができる。

【００５４】Ｎ２、Ｎ６のゲート、ソース間電圧が同じ
ことからＮ２、Ｎ６に流れる電流、すなわち、Ｎ４、Ｎ
７に流れる電流はいつでも同じであると考えられる。し
たって、Ｎ４のゲート入力電圧（基準電圧）よりＮ７の
ゲート入力電圧（ｄ）が高ければ、Ｎ４はＮ４よりもよ
りＯＮし、Ｎ７の抵抗成分が減少し、出力ｃはＬｏｗ側
に下がる。又、Ｎ４のゲート入力電圧（基準電圧）より
Ｎ７のゲート入力電圧（ｄ）が低ければ、Ｎ７はＮ４よ
りもよりＯＦＦし、Ｎ７の抵抗成分が増加し、出力ｃは
Ｈｉｇｈ側に上がる。

【００５５】したがって、同一基準電圧に対し異なる電
圧を比較（又は増幅）する場合、基準電圧をＮ４のゲー
トに、他の電圧をそれぞれＮ３、Ｎ７のゲートに入力す
ることにより基準電圧を比較（又は増幅）した出力をそ
れぞれａ、ｃに得ることができる。

【００５６】また、誤差増幅器の消費電流を決めている
電流制限トランジスタであるＮ５のトランジスタは共通
に使用されるため、２個の誤差増幅器の働きを有する誤
差増幅手段に対して１個分の誤差増幅器の消費電流で駆
動することができる。本発明はＮｃｈトランジスタ入力
タイプの誤差増幅器で説明したが、Ｐｃｈトランジスタ
入力タイプの誤差増幅器でも適用できる。

【００５７】（実施例３）以下に、本発明の実施例３を
図面に基づいて説明する。図１１は、本発明の充放電制
御回路の回路ブロック図である。二次電池として２本の
電池１１１と１１２が充放電制御回路の電源端子＋ＶＢ
と−ＶＢとの間に直列に挿入されている。電池１１１の
電圧は電圧分割回路１１３により分割され、その分割電
圧を過充電及び過放電用電圧検出回路１１５で検出して
いる。電圧検出回路１１５の出力は制御回路１１７に入
力されている。制御回路１１７は各々の電池が過充電状
態または過放電状態の時に、二次電池と電源の外部端子
との間をＯＦＦする信号ＶＳを出力する。したがって、
制御回路１１７は、論理回路だけで構成されている。ま
た電池１１２に対しても同様に電圧分割回路１１４と電
圧検出回路１１６により過充電状態及び過放電状態を検
出する構成になっている。その検出結果はディジタル信
号で制御回路１１７に同様に入力されている。したがっ
て、制御回路１１７は電池１１１及び１１２のいずれか
一つの電池が過充電または過放電状態になると電池と外
部電源との電気接続を切って過充電及び過放電の進行を
止める働きをする。二つの電池の充電特性および放電特
性は全く同じでないので、別々に過充電・過放電を検出
制御する必要がある。

【００５８】バッファ１１８は、各々の電池の接続中、
電位ＶＩを外部に信号Ｂとして出力するための回路であ
る。電池間の充放電のバランス状態を信号Ｂにより検出
できる。バッファ回路１１８は接続点の電位ＶIから外
部に電流が消費しないように設けられている。バッファ
回路のさらに具体的な回路図を図１２に示す。バッファ
回路は二次電池＋ＶＢ，−ＶＢ両方から電源供給されて
いる。バッファ回路は、その構成要素である演算増幅器
に、接続点電位ＶIがトランジスタ９２と９３に入力さ
れる。この接続点電位ＶＩはほぼ二次電池電源全体の中
間の電位となる。したがってトランジスタ９２及び９３
には大きな電流が流れる。そこで、トランジスタ９２及
び９３に直列に電流カット用のスイッチトランジスタ９
１を接続してある。この電流カット用トランジスタ９１
は、過放電状態にＯＦＦするように制御回路からゲート
電極９５を介して制御されている。定電流回路９４はバ
ッファ回路の安定動作のために挿入されている。

【００５９】以上説明したように、過放電状態にある時
に中間電位を入力としたバッファ回路を動作静止するこ
とで、充放電制御回路の消費電流を減少できる。また、
電流カット用トランジスタ９１の挿入により、バッファ
回路が動作してない時には端子Ｂから独立の信号を出す
ことができる。例えば、Ｂ端子から過放電状態、通常状
態または過充電状態を知らせる信号を出すことができ
る。通常状態では、二つの電池の接続電位が出力され
る。過放電または過充電状態には、Ｂ端子をプルアップ
またはプルダウン接続しておくことにより、その状態を
＋ＶＢまたは−ＶＢのディジタル信号レベルで出力する
ことができる。すなわち、バッファ回路に挿入した電流
カット用トランジスタはバッファ回路の電流をカットす
るだけでなく、端子Ｂから異なる種類の信号を出力させ
る機能を有している。

【００６０】（実施例４）以下に、本発明の実施例４を
図面に基づいて説明する。図１３は、本発明の充放電制
御回路の回路ブロック図である。充電される二次電池が
電源端子−ＶＢと＋ＶＢに接続する。電源端子−ＶＢ、
＋ＶＢには、二次電池の電圧を分割する電圧分割回路で
ある電圧分割抵抗１と、電圧分割抵抗１の分割電圧を検
出する電圧検出回路であるコンパレータ５２、５３と、
コンパレータ５２及び５３の出力信号を受けて最終的な
制御信号ＶS を出力する制御回路４とがそれぞれ並列に
接続されている。

【００６１】電圧検出回路は、過充電用電圧検出回路と
過放電用電圧検出回路との２つの電圧検出回路から構成
されている。過充電用電圧検出回路は基準電圧源ＶＲと
抵抗Ｒ１とＲ２との間の分割電圧とを入力とするコンパ
レータ回路５２で構成されている。過放電用電圧検出回
路は、基準電圧源ＶＲと抵抗Ｒ２とＲ３との間の分割電
圧とを入力とするコンパレータ回路５３で構成されてい
る。電圧分割抵抗１のＲ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値は、過
充電の時にコンパレータ５２の出力が反転し、過放電の
時にはコンパレータ回路５３の出力が反転するように基
準電圧源ＶＲと関係して設計されている。過充電領域又
は過放電領域に二次電池の電圧がなると各々のコンパレ
ータ回路の出力が反転して制御回路４に入力される。制
御回路４は、そのコンパレータ回路５２及び５３からの
信号を受けて、過充電又は過放電がさらに進まないよう
に、電源装置のスイッチ回路をＯＦＦするような出力Ｖ
Sをスイッチ回路へ出力する。図１３のように基準電圧
ＶＲは過充電用及び過放電用コンパレータ回路の両方に
用いられている。

【００６２】図１４は、基準電圧源の回路図である。電
圧が変動する二次電池を電源として、例えば、エンハン
スタイプのＮ型絶縁ゲート型電界効果トランジスタ６１
とディプレィションタイプのＮ型絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ６２とが直列に接続している。互いのゲー
ト電極は互いの接続ターミナルに接続している。接続タ
ーミナルから−ＶＢを基準にして各々のトランジスタの
閾値電圧差に対応する二次電池電圧変動に依存しない一
定電圧Ｖrefが出力される。基準電圧源は図１４の例に
限らず、二次電池のエネルギーを消費する。従って、図
１３のように基準電圧源を両方の電圧検出回路で兼ねて
用いることにより、別々に基準電圧源を設けた回路に対
して、部品数の削減だけでなく消費電流を削減できる。
充放電制御回路の消費電流は二次電池の寿命を決める重
要なパラメータである。特に、二次電池の電圧が低下し
た過放電状態の場合には、二次電池の電圧は消費エネル
ギーとともに急に寿命が低下してしまう。従って、充放
電制御回路を最低限の電流で機能させることが寿命の長
い充電式電源装置をつくるポイントであった。

【００６３】図１５は、二次電池が２つの電池７１と７
２とが直列接続して用いられる場合の充放電制御回路の
回路ブロックを示している。図１５に示す実施例のよう
に、二次電池が複数の電池から構成されている場合は、
各々の電池の電圧を独立に電圧検出するとともに充放電
圧制御する回路にする必要がある。一般に電池の電圧
は、電池の構成物質の物質で決まる。従って、電源で機
能する機器が高い電圧を必要とする場合には、図１５の
ように電池を直列接続して高電圧化を図ることが多い。
図１５のように、互いの電池７１及び７２に対して、図
１３に示した充放電制御回路が接続されている。共通の
回路である制御回路７９は、コンパレータ７５、７６、
７７及び７８からの信号を受けて、スイッチ回路制御用
の信号ＶＳを出力する。

【００６４】図１５の回路において、各々の電池７１と
７２は、グランド電圧レベルＧに対して正電圧側＋ＶＢ
と負電圧側−ＶＢの電圧となっている。従って、図１５
に示すように２つの電池７１と７２を直列接続した場合
は、各々の電圧検出を＋ＶＢ及び−ＶＢからの電圧で検
出することが好ましい。電池７１の電圧検出回路である
コンパレータ７５、７６には、＋ＶＢを基準とする基準
電圧源ＶＲ１が入力されている。一方、電池７２の電圧
検出回路であるコンパレータ７７、７８には、−ＶＢを
基準とする基準電圧源ＶＢが入力されている。基準電圧
源ＶＲ１及びＶＲ２は、その基準が＋ＶＢ、−ＶＢと異
なっている。一般的には、電池の充放電制御を目的とす
る場合、その過充電及び過放電の電圧は同じである。従
って、基準は異なるが、その各々の基準に対しては同じ
値を得る基準電圧源を必要とする。

【００６５】図１６は、＋ＶＢ及び−ＶＢから等しい一
定電圧を出力する基準電圧回路の例である。図１４に示
した基準電圧回路に、さらにもう１つのエンハンス型絶
縁ゲート電界効果トランジスタを直列に接続した回路で
ある。即ち、図１６のトランジスタ８２と８３の結線
は、図１４の基準電圧回路と同じになって、さらに、ト
ランジスタ８１が追加接続されている。この回路におい
ては、各々のトランジスタの接続点からＶＲ１及びＶＲ
２が出力される。ＶＲ１は＋ＶＢに対して一定電圧Ｖre
fを出力する。また、ＶＲ２は−ＶＢに対して同じ一定
電圧Ｖrefを出力する。従って、図１６の基準電圧回路
は、消費電流を増加せずに２つの一定電圧を出力するこ
とができる。図１６のような１つの基準電圧回路（電流
通路が＋ＶＢと−ＶＢとの間に１通りしかない）で、図
１５のＶＲ１及びＶＲ２を形成すれば、二次電池が複数
の電池で構成されている場合でも充放電制御回路の消費
電流を増加させないで形成できる。

【００６６】以上、説明したように本発明は今まで電圧
検出用のコンパレータ回路の数必要としていた基準電圧
源を１つの回路で兼ねた構成とした。本発明の充放電制
御回路は、その構成上コンパレータ回路が複数個必要で
あり、さらに、二次電池の寿命向上のために低消費電流
化が最も重要なパラメータである。従って、本発明は簡
略した充放電制御回路から発明され、その効果も大きい
ものである。

【００６７】また、本発明に用いた共通の定電圧回路に
電流カット用のトランジスタを直列に接続し、そのトラ
ンジスタを制御回路から制御して電流カットすれば、さ
らに低消費電流化を達成できる。この場合も定電流回路
が１つであるために回路を複雑にせずに達成できる。

【００６８】（実施例５）図１７は、本発明の充放電制
御回路の手段２における実施例１の回路ブロック図であ
る。この充放電制御回路は、電源装置に応用した場合に
は、その二次電池を電源として動作する。即ち、二次電
池が電源端子−ＶＢ、＋ＶＢに接続して電源を供給す
る。

【００６９】電源には、電源電圧を分割する電源電圧分
割手段の電圧分割抵抗１と、電源電圧分割手段の二つの
出力電圧を各々電圧検出する電圧検出回路２及び３と、
各々の電圧検出回路２及び３の出力信号により最終的な
制御信号ＶＳを出力する制御回路４とが互いに並列に接
続されている。

【００７０】電圧検出回路２及び３は、具体的には図３
に示したような電源端子−ＶＢに対する基準電圧源４２
と電圧分割抵抗の出力とを入力とするコンパレータ回路
４１とから形成されている。電圧検出回路２が過充電検
出用であり、電圧検出回路３が過放電検出回路である。
電源電圧分割回路１と電圧検出回路２とにより、電源で
ある二次電池の過充電を検出する過充電電圧検出回路を
構成している。また、電源電圧分割回路１と電圧検出回
路３とにより電源である二次電池の過放電を検出する過
放電電圧検出回路を構成している。本発明の場合、各々
の電圧検出回路に入力される電源分割回路１は別々に設
けられてもよい。図１７の場合は、電源分割回路１は、
互いの電圧検出回路に共通に設けられている充放電制御
回路の例である。制御回路４は、各々の電圧検出回路２
及び３から二次電池の過充電及び過放電に関する信号を
入力して、電源装置のスイッチ回路をＯＮまたはＯＦＦ
するための信号ＶＳを出力する。

【００７１】例えば、端子−ＶＢと＋ＶＢとの間に接続
されている二次電池にスイッチ回路を介して充電電源が
接続されて、二次電池が充電されている場合について説
明する。充電状態においては、二次電池の両端の電圧−
ＶＢ、＋ＶＢは少しずつ増加する。二次電池が過充電状
態になると過充電用電圧検出回路２の出力信号が反転す
る。この過充電状態を認識する電圧は二次電池によって
異なる。例えば、リチウムイオン電池の場合は、４．３
Ｖと設定されている。即ち、過充電用電圧検出回路２の
出力は、電圧分割回路１の分割回路とから二次電池の電
圧が４．３Ｖにまで充電されると反転するように設計さ
れている。電圧検出回路２から出力された反転信号は、
電圧分割回路１にフィードバックされている。即ち、電
圧検出回路２の信号は、電圧分割回路１の分割電圧を制
御する分圧制御トランジスタ１７５のゲート電極に入力
されている。電圧検出回路２の反転した出力信号によ
り、すぐに分圧制御トランジスタ１７５がＯＮして分割
電圧をさらに大きくして安定して電圧検出回路２が反転
信号を出力できるように動作する。分圧制御トランジス
タ１７５がＯＮすることにより、二次電池の電圧が例え
ば、４．０Ｖと低く変動しても、抵抗Ｒ１の電圧は電圧
検出回路２が充分反転するレベルになっている。

【００７２】以上説明したように、電圧分割回路１と過
充電用電圧検出回路とから構成されている過充電検出回
路において、過充電を検出後、その検出信号で過充電検
出電圧を低い値に再設定することにより安定した過充電
検出を行う構成となっている。低い値に再設定した後
に、制御回路４からスイッチ回路をＯＦＦする信号ＶS
を出力する。スイッチ回路をＯＦＦすることにより、二
次電池の電圧は充電電流とその電池の内部抵抗との積に
対応した電圧だけ減少し、リチウムイオン電池固有の化
学ポテンシャルによって生ずる電圧のみとなる。すなわ
ち、内部抵抗による電圧降下分減少する。しかし、その
前に過充電検出電圧は、４．３Ｖから４．０Ｖへの減少
再設定しているために電圧検出回路２の出力は過充電を
検出したままとなる。したがって、過充電再設定の減少
電圧０．３Ｖ（４．３Ｖ−４．０Ｖ）は、充電時の二次
電池の内部抵抗による電圧降下より大きく設定しておく
必要がある。一般的には初期設定電圧と再設定電圧の差
の電圧は、０．２Ｖから０．５Ｖの間である。０．５Ｖ
以上に設定すると過充電範囲が広くなり、通常状態での
使用範囲が狭くなる。即ち、寿命が短くなってしまう。

【００７３】図１８は、各回路の信号のタイミングを示
した図である。過充電の検出電圧ａは、過充電電圧４．
３Ｖに二次電池が充電されるとともに、４．２Ｖに減少
再設定される。４．３Ｖから４．２Ｖに減少するため
に、分割電圧制御トランジスタ１７５が設けられてい
る。分割電圧制御トランジスタ１７５のゲート電圧に
は、電圧検出回路２の出力がフィードバックされてい
る。即ち、二次電池の電圧が４．３Ｖになると、電圧検
出回路２の出力は＋ＶＢから−ＶＢに反転する。分圧制
御トランジスタ１７５に−ＶＢの電圧が入力される。分
圧制御トランジスタ１７５はＯＮし、ブリーダ抵抗の分
割比が変化して、過充電検出ポイントの電圧が４．３Ｖ
から４．２Ｖへと低い値に再設定される。制御回路４の
出力信号Ｖs は、再設定後Δｔの時間を過ぎて＋ＶＢか
ら０Ｖと変化することによりスイッチ回路をＯＮからＯ
ＦＦに変更する信号を出力する。Δｔを形成するために
は、電圧検出回路２の出力を遅延回路によって信号を遅
くずらすことによって可能となる。

【００７４】以上、過充電検出において説明した。過放
電においても同様な構成にすることによって安定動作す
ることができる。過放電の場合には再設定レベルを過充
電とは逆に増加させる方向に設定する。（実施例６）以下に、本発明の手段２における実施例２
を図面に基づいて説明する。

【００７５】図１９は、本発明の充放電制御回路の手段
２における実施例２回路ブロック図である。この充放電
制御回路は、電源装置の場合に応用した場合には、その
二次電池を電源として動作する。即ち、二次電池が電源
端子−ＶＢ、＋ＶＢに接続して電源を供給する。電源に
は電源電圧を分割する電源電圧分割手段の抵抗１と、電
源電圧分割手段の二つの出力電圧を各々電圧検出する電
圧検出回路２及び３と、各々の電圧検出回路２及び３の
出力信号を時間的に遅延させる遅延回路１９１及び１９
２と、遅延回路１９１及び１９２の出力信号により最終
的な制御信号ＶＢを出力する制御回路４とが互いに並列
に接続されている。

【００７６】電圧検出回路２及び３は、具体的には図３
に示したような電源端子−ＶＢに対する基準電圧源４２
と電圧分割抵抗１の出力とを入力するコンパレータ回路
４１とから形成されている。電圧検出回路２が過充電検
出用であり、電圧検出回路３が過放電検出回路である。
電圧分割抵抗１と電圧検出回路２とにより、電源である
二次電池の過充電を検出する過充電電圧検出回路を構成
している。また、電圧分割抵抗１と電圧検出回路３とに
より電源である二次電池の過放電を検出する過放電電圧
検出回路を構成している。本発明の場合、各々の電圧検
出回路に入力される電圧分割抵抗は別々に設けられても
よい。

【００７７】図１９の場合は、電圧分割抵抗１は各々の
電圧検出回路に共通に設けられている充放電制御回路の
例である。遅延回路１９１及び１９２は、前記電圧検出
回路２及び３が過充電あるいは過放電を検出し、出力信
号が反転した際に、時間的な遅延を発生させるための回
路である。制御回路４は、各々の遅延回路１９１及び１
９２から、二次電池の過充電及び過放電に関する信号が
入力され、電源装置のスイッチ回路をＯＮまたはＯＦＦ
するための信号ＶＳを出力する。このため、制御回路４
は論理回路で構成されている。また信号ＶＳにより、電
源装置のスイッチ回路をＯＮまたはＯＦＦするのである
が、スイッチ回路の入力端子に容量あるいは抵抗成分等
があっても信号ＶＳを一定時間内に変化させる必要があ
るため、制御回路４の出力端子ＶＳは低インピーダンス
にする必要がある。制御回路４を例えばＭＯＳＦＥＴ
（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transisto
r)で実現する場合、論理回路を構成するためトランジス
タ素子数が多くなると共に、出力端子ＶＳを低インピー
ダンスにするため最終出力段はサイズを大きくする必要
がある。このため、制御回路４が信号ＶＳをＯＮあるい
はＯＦＦする際には、貫通電流を消費することになる。
制御信号４だけでなく電圧検出回路２及び３も出力反転
時には貫通電流を発生する。これらの貫通電流により、
並列接続された二次電池の電圧を降下させることもあ
る。

【００７８】また、制御回路４は、遅延回路１９１及び
１９２の信号を受けて信号ＶＳの論理を確定している。
しかし、初期の電池接続時に遅延回路１９１及び１９２
の論理が不確定であると制御回路４から出力される信号
ＶＳは二次電池の電圧が正しく検出された論理となら
ず、スイッチ回路１０３が誤動作してしまう。これらの
現象が発生すると、正常な電圧値を示す二次電池を充放
電制御回路に接続しても、充電あるいは放電が強制的に
制御されてしまう。

【００７９】これらの誤動作を防止するために設けられ
たのが遅延回路１９１及び１９２である。つまり、電圧
検出回路２あるいは３の信号が反転したあとに時間的遅
延を作り、制御回路４に信号を入力しているため、電圧
検出時に電圧検出回路２あるいは３と制御回路４の貫通
電流が同時に発生するのを防いでいる。また、時間的遅
延があるため、例えば充電時には、二次電池が過充電電
圧となり、電圧検出回路３が動作した後も制御回路４の
信号ＶＳが反転するまで二次電池への充電は続けられる
ため、検出の動作はより確実となる。

【００８０】さらに遅延回路は初期電源投入時の論理も
一定期間確保する構成としている。具体的には図２０に
示したように電源端子＋ＶＢと−ＶＢ間でＣＭＯＳＦＥ
Ｔによるインバータを形成して出力端子ＶＯＵＴと電源
端子−ＶＢ間に容量２０５を接続している。この場合、
容量２０５により、入力端子ＶＩＮに＋ＶＢから−ＶＢ
へ変化する信号が入力された時、出力端子ＶＯＵＴに−
ＶＢから＋ＶＢに変化する反転信号が出力されるまでに
容量２０５とＰｃｈトランジスタ２０３のインピーダン
スにより、ＣＲ回路が成立して遅延が発生する。また、
初期の電源投入時（二次電池接続の際）にも出力端子Ｖ
ＯＵＴの電圧は、容量２０５により＋ＶＢ電圧になるま
で遅延が発生する。すなわち、初期的には−ＶＢ電圧が
一定期間保たれることになる。

【００８１】図２０では、入力端子ＶＩＮに＋ＶＢから
−ＶＢへ変化する際に遅延を実現しているが、入力端子
ＶＩＮが−ＶＢから＋ＶＢへ変化する際に遅延が必要な
場合は、図２１のように出力端子ＶＯＵＴと電源端子＋
ＶＢ間に容量２０５を接続すればよい。遅延回路を実現
するには、図２２のように定電流回路２２６とＰｃｈト
ランジスタ２０３および容量２０５で構成しても、図２
０の回路と同様の効果が得られる。

【００８２】図２２は、出力端子ＶＯＵＴが＋ＶＢから
−ＶＢへ変化する際に遅延を作る回路であり、初期電源
投入時は−ＶＢを一定期間保っている。図２３のように
すると、出力端子ＶＯＵＴが−ＶＢから＋ＶＢへ変化す
る際の遅延を発生させることが可能となる。以上のよう
に遅延回路は回路の構成により、遅延させるタイミング
と初期投入時の論理は自由に設定することができる。ま
た、遅延回路は便宜上ＭＯＳＦＥＴで記述したが、その
他の素子で実現できることは明らかである。また、これ
ら遅延回路は一例であり、他の回路を用いても課題の解
決は可能である。

【００８３】本発明の充放電制御回路は電圧分割抵抗の
分割電圧のバラツキの少ない同一半導体基板上に設けら
れた集積回路に適している。（実施例７）以下に本発明の手段２における実施例３を
図面に基づいて説明する。

【００８４】図２４は、本発明の充電式の電源装置の回
路ブロック図である。従来の電源装置の回路と異なるの
は、端子−ＶＢOの電圧が充放電制御回路１０２に加え
られた点である。図２５が本発明の充放電制御回路の回
路ブロック図である。この充放電制御回路は、電源装置
に応用した場合には、その二次電池を電源として動作す
る。即ち、二次電池が電源端子−ＶＢ、＋ＶＢに接続し
て電源を供給する。また本発明で新たに用意した端子Ｖ
eは、電源装置の外部端子−ＶＯに接続される。電源に
は電源電圧を分割する電源電圧分割手段の電圧分割抵抗
１と、電源電圧分割手段の二つの出力電圧を各々電圧検
出する電圧検出回路２及び３と、電圧検出回路２及び３
の出力信号により最終的な制御信号ＶＳを出力する制御
回路４とが互いに並列に接続されている。

【００８５】本発明の場合、各々の電圧検出回路に入力
される分割電圧を発生するための電圧分割抵抗は別々に
設けられてもよい。図２５の場合は電圧分割回路１は、
各々の電圧検出回路に共通に設けられている充放電制御
回路の例である。制御回路４は、各々の電圧検出回路２
及び３から二次電池の過充電及び過放電に関する信号と
電源装置の端子−ＶＯの信号がＶeより入力されてお
り、各々の信号により電源装置のスイッチ回路をＯＮま
たはＯＦＦするための信号ＶＳを出力する。すなわち、
制御回路４は、論理回路で構成されており、電源は二次
電池となっているため二次電池が過放電状態からさらに
電圧が下がると、該制御回路４の信号ＶＳは不安定な状
態となる。例えば、制御回路４の出力部をＣ−ＭＯＳ(C
omplementary-Metal-Oxide-Semiconductor) インバータ
で構成した場合、＋ＶＢ〜−ＶＢ間に回路を動作させる
ために充分な電圧が与えられており、入力端子ＶＩＮに
−ＶＢと同じ電位が印加されていれば出力端子ＶＳに
は、−ＶＢの電圧が出力される。＋ＶＢ〜−ＶＢ間の電
圧がインバータの最低動作電圧以下になると出力端子Ｖ
Ｓは、−ＶＢの電圧が出力されなくなる。制御回路の出
力端子ＶＳは、電源装置のスイッチ回路に接続されるた
め、制御回路の最低動作電圧以下では、電源装置の充放
電の制御が不可能である。この場合には、次のような不
都合が生じる。

【００８６】つまり、図２のような電源装置で二次電池
１０１が充放電状態となり、スイッチ回路１０３をＯＦ
Ｆして外部負荷へのエネルギー供給をストップさせる。
しかし、二次電池１０１は充放電制御回路１０２に接続
されているため、該充放電制御回路１０２の消費電流分
だけは消費することになり、過放電状態へ移行した後か
なりの時間を経過してから二次電池は制御回路４の最低
動作電圧以下となり、図２５に示された制御信号ＶＳは
不安定となる。電源装置が一度この状態になってしまう
と一次電源から充電を試みても、スイッチ回路は不安定
動作であるため、最悪の場合充電が不可能となる。そこ
で、これを解決するために本発明では、図２５の制御回
路４の出力部を図２６のような構成とした。Ｃ−ＭＯＳ
インバータの電源は＋ＶＢ〜Ｖe間の電圧であり、端子
−ＶＢの電位によっても出力端子ＶＳの電圧が制御され
る構成となっている。

【００８７】図２４に示したように端子＋ＶＢは、二次
電池の＋端子、端子−ＶＢは二次電池の−端子、端子Ｖ
eは電源装置の外部端子−ＶＯに各々接続されている。
電源装置が放電を行っている際は、図２４においてスイ
ッチ回路１０３がＯＮしているため、端子Ａと端子−Ｖ
Ｏの電位は、ほぼ等しくなる。これは図２６の出力回路
では、＋ＶＢ〜Ｖe間に二次電池の電圧が印加されてお
り、端子−ＶＢには端子Ｖeとほぼ同じ電位が加えられ
ており、Ｎｃｈトランジスタ２６９又はカットオフされ
ており、出力端子ＶＳの出力は端子ＶＩＮの電圧により
制御されることになり、従来のＣＭＯＳインバータと同
じ動作をする。二次電池の電圧が低下して図２６の回路
の最低動作電圧以下になると出力端子ＶＳの信号は不安
定になるが、一次電源から充電する際には安定した動作
を示す。充電を行う際は図２４の端子＋ＶＯ〜−ＶＯ間
に二次電池の電圧より大きな電圧が印加される。この時
二次電池の＋端子Ｂと充電器の＋電圧が印加される外部
端子＋ＶＯは共通であるため、二次電池の−端子Ａより
も外部端子−ＶＯは低くなる。この状態になると図２６
において＋ＶＢ〜Ｖe間に充電器から電圧が印加され、
＋ＶＢ〜−ＶＢ間の電圧差が小さいため、Ｎｃｈトラン
ジスタ２６９がＯＮしてＣ電位は端子Ｖeの電位と同じ
くなり、出力端子ＶＳの信号は＋ＶＢと等しくなる。こ
れは、充電器を接続した際に二次電池の電圧が低くても
制御回路の出力端子ＶＳは、＋ＶＢ電位と同じくなるこ
とになり、スイッチ回路の制御は確実に行われる。

【００８８】制御回路４の出力部のＣ−ＭＯＳインバー
タは充電器の電圧（＋ＶＢＢ〜Ｖe間電圧）に比べて二
次電池の電圧（＋ＶＢ〜−ＶＢ間電圧）が小さいとＮｃ
ｈトランジスタ２６９をＯＮする働きをしている。イン
バータ回路２６６のしきい値電圧（反転電圧）は、Ｐｃ
ｈトランジスタあるいはＮｃｈトランジスタのサイズ等
により変更が可能であり、これを制御回路４の最低動作
電圧以上に設定することで今まで説明してきた動作は確
実に行われる。

【００８９】本発明の制御回路の出力部を便宜上ＣＭＯ
Ｓで記述したが、その他の素子でも実現できることは明
らかである。また出力部の回路は他の回路を用いても課
題の解決は可能である。本発明の充放電制御回路は電圧
分割抵抗の分割電圧のバラツキの少ない同一半導体基板
上に設けられた集積回路に適している。

【００９０】（実施例８）以下に、この発明手段２にお
ける実施例４を図面に基づいて説明する。図２７は、本
発明の充放電制御回路の実施例４の回路ブロック図であ
る。この充放電制御回路は、電源装置の場合に応用した
場合には、その二次電池を電源として動作する。即ち、
二次電池が電源端子−ＶＢ、＋ＶＢに接続して電源を供
給する。

【００９１】電源には、電源電圧を分割する電源電圧分
割手段の電圧分割抵抗１と、電源電圧分割手段の二つの
出力電圧を各々電圧検出する電圧検出回路２及び３と、
各々の電圧検出回路２及び３の出力信号により最終的な
制御信号ＶＳを出力する制御回路４とが互いに並列に接
続されている。電圧検出回路２が過充電検出用であり、
電圧検出回路３が過放電検出回路である。電圧分割抵抗
１と電圧検出回路２とにより、電源である二次電池の過
充電を検出する過充電電圧検出回路を構成している。ま
た、電圧分割抵抗１と電圧検出回路３とにより電源であ
る二次電池の過放電を検出する過放電電圧検出回路を構
成している。本発明の場合、各々の電圧検出回路に入力
される電圧分割抵抗１は別々に設けられてもよい。図２
７の場合は、電圧分割抵抗１は、互いの電圧検出回路に
共通に設けられている充放電制御回路の例である。制御
回路４は、各々の電圧検出回路２及び３から二次電池の
過充電及び過放電に関する信号を入力して、電源装置の
スイッチ回路をＯＮまたはＯＦＦするための信号ＶＳを
出力する。

【００９２】図２８は、電圧検出回路２または３のコン
パレータ回路に入力される基準電圧を発生する基準電圧
回路の回路図である。二次電池の電圧が基準電圧回路の
両端に印加されている。基準電圧回路はトランジスタ２
０１とトランジスタ２０２との接続点から二次電池の電
圧変動に依存しない基準電圧ＶＲを出力する回路であ
る。トランジスタ２０１はディプリッション型のＭＯＳ
電界効果トランジスタであり、トランジスタ２０２はエ
ンハンスタイプのＭＯＳ電界効果トランジスタである。
トランジスタ２０１及び２０２共に同じ導電型のＮ型ト
ランジスタである。基準電圧出力端子に両方のゲート電
極が接続されている。

【００９３】さらに充放電制御回路を構成している半導
体集積回路がＣＭＯＳ回路で形成されている場合、電源
にプラス・マイナス逆接続されると充放電制御回路がラ
ッチアップしてしまう。ラッチアップした時に、基準電
圧回路の出力を二次電池の中間電位に設定する手段とし
て、基準電圧出力端子ＶＲに中間電位設定手段を設けて
ある。図２８の実施例においては、電圧分割抵抗の中間
分圧出力ＩＮ２をダイオード２８３を介して接続してあ
る。中間分割出力ＩＮ２は、二次電池＋ＶＢ、−ＶＢ
の間のほぼ中間の値に設定されている。従って、充放電
制御回路がラッチアップしてしまった時に、基準電圧出
力は中間分圧出力ＩＮ２からダイオード２８３の順方向
電圧である約０．６Ｖ減少した値となる。この値は、ほ
ぼ二次電池の電圧の中間電圧であるために、電圧検出回
路は、制御回路４を介してスイッチ回路がＯＦＦするよ
うに信号を出力する。

【００９４】図２８に示した実施例の場合は、電圧検出
回路の基準電圧回路の出力を中間電位に設定する手段を
設けることにより、ラッチアップによるスイッチ回路の
誤動作を防止した例である。ラッチアップによってスイ
ッチ回路がＯＦＦすれば暴走を防ぐことができる。した
がって、制御回路４の出力そのものがラッチアップした
時にスイッチ回路がＯＦＦするように構成されてもよ
い。

【００９５】本発明は、電源が逆接続した時にラッチア
ップにより誤動作してしまうＣＭＯＳＩＣにとって必要
不可欠である。（実施例９）以下に、この発明の手段２における実施例
５を図面に基づいて説明する。図２９は、本発明の手段
２における充放電制御回路の実施例５回路ブロック図で
ある。図２９において、外部端子−ＶＯ、＋ＶＯ、スイ
ッチ回路１０３、電流センス用抵抗１０４、二次電池１
０１、基準電圧回路１０６、トランジスタ１０７、定電
流源１０８、コンデンサ１０９、プルダウン用高抵抗１
１１は図３０と同様である。

【００９６】コンパレータ２１は、図３０と同様に前述
の（１）式で示される電流を超えると、出力は“Ｈ”→
“Ｌ”となり、トランジスタ１０７をＯＦＦし、定電流
源１０８によってコンデンサ１０９を充電する。コンデ
ンサ１０９の電圧が基準電圧１０６の電圧値ＶREF より
も高くなると、コンパレータ２２の出力は“Ｈ”→
“Ｌ”になり、スイッチ回路１０３をＯＦＦする。この
時、コンパレータ２２は、ラッチ機能があり、コンパレ
ータ２２の出力が“Ｌ”になることによって、この状態
を保持する。

【００９７】また、このラッチ機能はコンパレータ２１
の出力によって解除される。図３１に、ラッチ機能付コ
ンパレータの回路図を示す。プラスの入力端子３１３よ
りも、マイナスの入力端子３１４の電圧が高くなると、
出力端子３１５の電圧は“Ｌ”となる。この時、インバ
ータ３１７の出力が“Ｈ”となり、マイナス側の入力を
“Ｈ”にする。これによって、プラスの入力端子の電圧
が多少変動してもラッチ機能付コンパレータ２２の出力
は“Ｌ”にラッチされる。

【００９８】負荷が接続されている間は、スイッチ回路
１０３がＯＦＦするため、コンパレータ２１のマイナス
側の入力端子は、ビデオなどの電子機器に接続されてい
る負荷によって＋ＶＯにプルアップされ、過電流状態が
保持される。その後、負荷がはずされるとプルダウン用
高抵抗１１１によって、コンパレータ２１のマイナス入
力電圧は“Ｌ”に下げられるので、コンパレータ２１の
出力は “Ｈ”となる。この“Ｈ”の出力でラッチ機能
付コンパレータ２２のラッチ解除端子３１６を“Ｈ”に
するため、ラッチ機能付コンパレータ２２の出力は
“Ｈ”となり、ラッチは解除される。

【００９９】図２９おいては、過電流検出回路は、外部
端子−ＶＯとスイッチ回路１０３との間に設けられた過
電流検出用抵抗１０４の両端の電圧を検出するための電
圧検出器と、その電圧検出器の出力を時間的に遅延する
ための遅延回路と、その遅延回路の出力を電圧検出する
ラッチアップ機能付電圧検出回路から構成されている。
電圧検出回路は、基準電圧発生回路１０６とコンパレー
タ回路２１により構成されている。遅延回路は、定電流
源１０８とコンデンサ１０９とトランジスタ１０７とに
より構成されている。今までの説明では、充放電制御回
路１０２と過電流検出回路１０５とを別々に構成したも
のとして説明した。

【０１００】しかし、充放電制御回路が、本発明の実施
例で説明した充放電制御回路１０２と過電流検出回路１
０５とを両方含む構成になっているということもでき
る。（実施例１０）図３２は、本発明の充放電制御回路の手
段３における実施例１を示す回路ブロック図である。こ
の充放電制御回路は、電源装置に応用した場合には、そ
の二次電池を電源として動作する。即ち、二次電池が電
源端子−ＶＢ、＋ＶＢに２個直列に接続され、電源とし
て供給される。電源には、電源電圧を分割する電源電圧
分割手段の電圧分割抵抗１と、電源電圧分割手段の出力
電圧を電圧検出する電圧検出回路２が接続されている。

【０１０１】電圧検出回路２は、具体的には図３４に示
したような電源端子−ＶＢに対する基準電圧源４３と電
圧分割抵抗１の出力とを入力とするコンパレータ回路４
４とから形成されている。電圧分割抵抗１と電圧検出回
路２とにより、電源である二次電池の和電圧を検出する
回路を構成している。電圧検出回路２は、電源装置のス
イッチ回路をＯＮまたはＯＦＦするための信号ＶＳを出
力する。

【０１０２】本発明の充放電制御回路は、電圧分割抵抗
１の分割電圧のバラツキの少ない同一半導体基板上に設
けられた集積回路に適している。また、本発明は３個以
上直列にされた二次電池の場合にも適用できることは明
白である。以上説明したように、二次電池で構成する各
々の電池の和の電圧を各々検出することにより、各々の
電池の電圧が片ベリが生じた状態においても最適な充放
電制御が可能になる。そのために、二次電池の寿命の向
上を図ることができる。

【０１０３】（実施例１１）以下に、この発明の手段３
における実施例２を図面に基づいて説明する。図３３
は、本発明の手段３における実施例２の充放電制御回路
の回路ブロック図である。電圧検出回路３は二次電池６
の過充電検出電圧Ｖ１を、電圧検出回路５は二次電池７
の過充電検出電圧Ｖ２をそれぞれ検出し制御回路８によ
って出力信号ＶＳとして出力される。これと同時に電圧
検出回路２により二次電池６の電圧を検出するが、この
検出電圧Ｖ３は、前記過充電検出電圧Ｖ１より小さい電
圧とする。また同様に、電圧検出回路４により、二次電
池７の電圧を検出するが、この検出電圧Ｖ４は前記過充
電検出電圧Ｖ２より小さい電圧とする。これらの電圧検
出回路２と４の出力信号は、前記電圧検出回路５と３に
それぞれ入力され、電圧検出回路５と３の過充電検出電
圧Ｖ２とＶ１の電圧値を変化させるものである。

【０１０４】具体的には、端子＋ＶＢと−ＶＢに外部よ
り充電器が接続され、二次電池６と７を充電する場合に
おいて、電圧検出回路３と５の本来の過充電検出電圧Ｖ
１及びＶ２を４．２Ｖとする。しかし、仮に二次電池６
に異常が起こり、その充電性能が著しく劣化した場合に
は二次電池７だけが充電され、両者の電圧値の差が大き
くなる。これを防止するため、電圧検出回路２の検出電
圧Ｖ３を３．２Ｖ程度に設定しておくと、二次電池６の
電圧が劣化により３．２Ｖを超えない場合には電圧検出
回路５の検出電圧Ｖ２を４．２Ｖより低い値にし、超え
た場合には本来の検出電圧値４．２Ｖに設定する。この
設定を電圧検出回路２の出力信号により行うものであ
る。

【０１０５】同様に、電圧検出回路４の出力信号によ
り、二次電池７の劣化をモニターし、二次電池７の電圧
が劣化により３．２Ｖを超えない場合には、電圧検出回
路３の検出電圧Ｖ1を４．２Ｖより低い値にし、超えた
場合には本来の検出電圧値４．２Ｖに設定する。この設
定を電圧検出回路４の出力信号により行うものである。

【０１０６】なお、説明において、３．２Ｖと４．２Ｖ
を例に用いたが、これらの値は電池特性に依存し、当然
この値に限定されるものではない。図３５に、図３３の
ブロック図を実現するための具体的回路を示す。電圧検
出回路４の出力は、抵抗Ｒ３の一部に並列に接続された
トランジスタ９のゲートに入力され、このトランジスタ
９をＯＮまたはＯＦＦすることにより、電圧検出回路３
の過充電検出電圧値Ｖ１を変化させることができる。

【０１０７】同様に電圧検出回路２の出力は、二次電池
７に並列に接続されている抵抗の一部に並列に接続され
ているトランジスタ１０をＯＮまたはＯＦＦすることに
より、電圧検出回路５の過充電検出電圧Ｖ2を変化させ
ることができる。（実施例１２）以下に、この発明の手段３における実施
例３を図面に基づいて説明する。

【０１０８】図３６は、本発明の充電式電源装置とその
ための充放電制御回路のブロック図を示す。外部端子＋
Ｖ、−Ｖに対して二次電池１０１、二次電池の電圧を検
出するための電圧検出回路２及びスイッチ回路５のイン
ピーダンスを制御するための制御回路３が各々並列に接
続されている。二次電池１０１と外部端子−Ｖとの間に
はスイッチ回路５が直列接続されており、外部端子と二
次電池１０１との電気接続を電気的制御によって行って
いる。制御回路３は電圧検出回路２の出力を入力論理処
理してスイッチング回路５をＯＮ又はＯＦＦする信号を
出力する。

【０１０９】例えば、外部端子に充電するための電源が
接続されて、その電源から二次電池１０１を充電してい
る場合、二次電池１０１の電圧が過充電電圧レベル以上
になると、電圧検出回路２の信号が反転して制御回路３
に入力される。制御回路３からスイッチ回路５がＯＦＦ
する信号が出力されて充電を停止させる。逆に、外部端
子＋Ｖ、−Ｖにビデオカメラ等の電力を消費する電子機
器が接続されて、二次電池１０１から電力が電子機器に
供給されている場合、二次電池１０１の電圧が過放電電
圧レベル以下に低下すると、電圧検出回路２の信号が通
常電圧範囲と逆の信号に反転する。すると、制御回路３
よりスイッチ回路５がＯＦＦするような信号が出力され
て放電をストップさせる。通常電圧範囲とは、過充電レ
ベルと過放電レベルの中間状態をいう。

【０１１０】以上説明した充電式電源装置において、電
圧検出回路２と制御回路３とスイッチ回路５とは同一基
板上に配置された半導体集積回路で構成できる。図３８
は、本発明の充放電制御回路に用いたスイッチ回路の実
施例の回路図である。外部端子−Ｖと二次電池のマイナ
ス端子３４との間にスイッチ回路が設けられている。ス
イッチ回路は、外部端子−Ｖと二次電池のマイナス端子
３４との間にＮ型絶縁ゲート電界効果トランジスタ（以
下Ｎ型ＭＩＳＦＥＴと呼ぶ）３１が設けられ、そのＮ型
ＭＩＳＦＥＴの基板と外部端子−Ｖ及び二次電池のマイ
ナス端子３４との間に各々Ｎ型ＭＩＳＦＥＴ３２とＮ型
ＭＩＳＦＥＴ３３とが設けられている。３つのＮ型ＭＩ
ＳＦＥＴのゲート電極３１Ｇ、３２Ｇ及び３３Ｇは制御
回路によって制御されている。

【０１１１】例えば、外部端子に充電するための電源が
接続されて、二次電池を充電している場合は、トランジ
スタ３１及び３２はＯＮし、トランジスタ３３はＯＦＦ
している。充電が過充電状態になると、電圧検出回路の
出力が反転して、制御回路よりスイッチ回路がＯＦＦす
るような信号が出力される。即ち、トランジスタ３１及
び３３がＯＦＦしてトランジスタ３２のみＯＮを維持す
る。

【０１１２】外部端子にビデオカメラ等の携帯機器が接
続されて、二次電池から携帯機器へ電力が供給されてい
る場合には、図３８のスイッチ回路はＯＮするように制
御されている。即ち、トランジスタ３１及び３３はＯＮ
し、トランジスタ３２がＯＦＦしている。電力を供給す
ることにより、過放電状態になると、電圧検出回路の出
力信号が反転し、制御回路からスイッチ回路がＯＦＦす
る信号が出力される。即ち、トランジスタ３１及び３２
はＯＦＦし、トランジスタ３３のみＯＮ状態となる。

【０１１３】通常状態において、充電状態または放電状
態のいずれかに動作しているかを検出するためには、外
部端子−Ｖと二次電池のマイナス端子３４との電圧比較
を行うことにより可能となる。充電状態及び放電状態を
検出してトランジスタ３２と３３のインピーダンスを制
御回路により制御する。即ち、制御回路は、充電または
放電を検出する機能を有している。

【０１１４】以上説明した図３８のスイッチ回路におい
ては、電池が流れるトランジスタはトランジスタ３１の
１個だけである。従って、一般的にスイッチ回路での電
圧降下を減少するために電流駆動能力の大きなトランジ
スタが従来の半分で形成できる。本発明の充放電制御用
ＩＣのスイッチ回路のトランジスタ３２と３３は電流駆
動用トランジスタ３１の基板を外部端子又は二次電池の
マイナス端子のいずれか一方を選択的に接続するための
スイッチングトランジスタである。従って、その基板電
位スイッチング用トランジスタ３２及び３３の電流駆動
能力は小さくて良い。トランジスタ３１の電流駆動能力
は一般的に数Ａ必要であるのに対して、トランジスタ３
２及び３３の電流駆動能力は、その１／１０００以下と
小さく、集積化した場合は、トランジスタ３２及び３３
の面積は無視できる程小さい。

【０１１５】以上説明したように、図３８に示したよう
なスイッチング回路にすることにより、電流駆動用トラ
ンジスタの電流駆動能力を従来のほぼ２倍に高めること
ができるので、同一の電流駆動能力に対して、トランジ
スタ面積を半分程度に縮小することができ、小型化を容
易にすることができる。また、各々のトランジスタの基
板の電位はＮウェルで電気的に分離できる。従って、容
易に同一半導体基板に設けることができるようになる。
但し、トランジスタ３１、３２及び３３は個別トランジ
スタで構成してもその動作には変わりなく機能する。

【０１１６】図３９は、本発明の充放電制御用ＩＣのト
ランジスタの断面図である。トランジスタは、シリコン
基板５１の上に形成された絶縁膜５２の上に形成された
単結晶シリコン膜５３、５４及び５５を用いて形成され
ている。このように、絶縁膜の上に設けられた単結晶シ
リコン膜を有する基板を一般的にＳＯＩ基板という。Ｓ
ＯＩ基板を用いて図３９のような断面図のトランジスタ
を形成する。即ち、チャネル形成領域５４の両側にＮ型
ソース領域５３とＮ型ドレイン領域５５を設け、チャネ
ル形成領域５４の上にゲート絶縁膜５６を介してゲート
電極５７が設けられている。図３９のような構造のトラ
ンジスタにすることにより、トランジスタの基板でもあ
るチャネル形成領域５４の電位を同一基板上に設けられ
たトランジスタと電気的に独立して形成することができ
る。即ち、トランジスタの基板電位を互いに電気的に分
離して形成できるので容易にスイッチ回路を有する充放
電制御用ＩＣを実現できる。

【０１１７】図４０は、基板であるチャネル形成領域の
電位をソース領域の電位と同電位にしたトランジスタの
平面図を示している。絶縁膜上に設けられた単結晶シリ
コン半導体膜７１にＮ型ソース領域７３とドレイン領域
７２及びその間のチャネル形成領域が形成され、そのチ
ャネル形成領域の上にゲート絶縁膜を介してゲート電極
７７が設けられている。ソース領域７３の一部にＰ型ソ
ース領域７４が設けられており、ソース電極７５により
ソース領域７３とチャネル形成領域との電位を同電位に
設定している。

【０１１８】図４１は、図４０のＡ−Ａ’線に沿った断
面図である。シリコン基板６１の上に絶縁膜６８を介し
て単結晶シリコン半導体膜７１が設けられている。単結
晶シリコン半導体膜７１は、Ｐ型ソース領域６４とＰ型
チャネル形成領域６９とＮ型ドレイン領域６２が形成さ
れている。チャネル形成領域６９の上にはゲート絶縁膜
６３を介してゲート電極６７が設けられている。Ｐ型ソ
ース領域６４及びＮ型ソース領域はソース電極６５に接
続されている。Ｎ型ドレイン領域６２はドレイン電極６
６に接続されている。

【０１１９】図４２は、図４１に示したようなトランジ
スタ構造ＭＩＳＦＥＴを用いて構成した本発明の充放電
制御用ＩＣのスイッチ回路の回路図である。外部端子−
Ｖと二次電池のマイナス端子８０との間にＳＯＩ基板を
用いたＮ型ＭＩＳＦＥＴ８１と８２とが直列接続されて
いる。トランジスタ８１と８２の各々の基板はそれぞれ
外部端子と二次電池の端子と同電位になるように接続さ
れている。ＳＯＩ基板を用いることにより、基板の電位
を各々別の電位に設定することができる。

【０１２０】以上のように、スイッチ回路を同一基板上
に配置した充放電制御回路を実現することができる。

【０１２１】

【発明の効果】本発明の充放電制御回路は、その内部に
設けられている過充電及び過放電検出回路の電圧分割抵
抗に消費電流低減用スイッチ素子を有する構成としたこ
とにより、低消費電流化を図る効果を有する。また、こ
の充放電制御回路と二次電池とスイッチ回路とにより寿
命の長い電源装置を供給できる。

【０１２２】また、過放電状態の時、過充電検出回路の
誤差増幅器の消費電流をカットするので、過放電状態で
のバッテリーの電力消費を小さく抑えることができ、バ
ッテリーの劣化を防ぐことができるという効果がある。
また、過充電検出回路の誤差増幅器の消費電流をカット
するので、過放電状態でのバッテリーの電力消費を小さ
く抑えることができ、バッテリーの劣化を防ぐことがで
きるという効果がある。

【０１２３】また、複数個のコンパレータ回路を集約す
ることができるために、ＩＣチップサイズの縮小及び消
費電流が低減でき、安価で高性能なバッテリー充放電制
御回路を実現できるという効果がある。また、内部に設
けられている二次電池の電池間電圧検出用バッファ回路
に電流カット用トランジスタを直列接続した構成とした
ことにより、低消費電流化を図る効果を有する。特に、
二次電池の能力が急激に低下する過放電状態での消費電
流の減少を図る効果を有する。さらにこの電流カット用
トランジスタの挿入により、バッファ回路の出力端子で
ある接続した電池間電圧検出端子に、過充電・過放電及
び通常状態を示す信号を出力することができ効果があ
る。

【０１２４】また、内部に設けられている二次電池の過
充電検出用と過放電検出用の基準電圧源を兼ねる構成と
することにより、充放電制御回路を部品数少なく構成し
て安価に作れるだけでなく、機能的に重要な消費電流の
低減を可能にする効果がある。充放電制御回路の消費電
流の低減により、充電式電源装置の寿命の向上を図る効
果がある。また、本発明は二次電池が複数の電池で形成
される場合においても、各々の電池の電圧検出のための
基準電圧源を１つの回路で構成しているために、同様に
充放電制御回路の消費電流を低減し、充電式電源装置の
寿命向上を図る効果を有する。

【０１２５】また、内部に設けられている二次電池電圧
検出用の電圧分割抵抗を過充電圧検出用と過放電圧検出
用と兼ねた構成としたことにより、二次電池に並列接続
する回路を減らして消費電流の削減をする効果を有す
る。また充放電制御回路の消費電流の削減により、二次
電池の寿命の向上を図る効果を有する。また電圧分割抵
抗を過充電用と過放電用と兼ねた構成としたので、充放
電制御回路を集積化した場合、チップサイズを小さく、
安く提供できる効果がある。

【０１２６】この発明は、以上説明したように充放電制
御回路において、過充電または過放電を電圧検出回路が
検出するやいなや、その検出信号をフィードバックして
過充電または過放電検出レベルをより過充電または過放
電と検出するように再設定することにより、誤動作をな
くす効果がある。また、再設定後、二次電池と充電電源
との間のスイッチ回路を切り換えることにより、スイッ
チ回路のインピーダンス変更による二次電池の電圧変動
による電圧検出回路の不安定な発振を防ぐ効果がある。

【０１２７】また、その内部に設けられている過充電及
び過放電検出回路と制御回路の間に遅延回路を有する構
成としたことにより、検出時の誤動作を防止する効果を
有する。また、二次電池の初期接続時の誤動作をも防止
する効果を有する。この充放電制御回路と二次電池とス
イッチ回路により動作の安定した電源装置を供給でき
る。

【０１２８】また本発明の充放電制御回路には、電源装
置の外部端子の電圧を入力するようにして、充放電制御
回路の電源となる二次電池の電圧が、該充放電制御回路
の最低動作電圧以下となっても充電器が接続された時に
は、スイッチ回路を制御することが可能となり、二次電
池の電圧によらず確実な充電が行える電源装置を供給で
きる。

【０１２９】またこの発明は、以上説明したように、Ｃ
ＭＯＳＩＣで構成された充放電制御回路において、充放
電制御回路に通常とは逆の電圧が印加された時に、制御
回路の出力がスイッチ回路をＯＦＦするように構成する
ことにより、二次電池への電流暴走を防ぐ効果がある。

【０１３０】また本発明の充放電制御回路は、過電流検
出回路にラッチ機能を設けることにより、過電流検出時
の発振現象を確実に防止できるという効果がある。本発
明の充放電制御回路は、２個以上直列接続された二次電
池の和電圧が出力される端子間に電圧分割抵抗と電圧検
出回路を設けることにより、寿命の長い電源装置を供給
できる。

【０１３１】また、二次電池を２ケ直列接続して、充電
する場合、片方の電池に異常が起こり充電性能が著しく
劣化した場合でも、正常な電池のみが充電され、両者の
電圧値の差が大きくなるということを防ぐことができ
る。さらに、本発明の充電式電源装置及び充放電制御回
路は、スイッチ回路を含む集積回路として構成したの
で、以下に示す効果を有する（１）組み立てコストを削減できる。（２）小型化できる。（３）装置としての信頼性向上。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充放電制御回路の実施例１の回路ブロ
ック図である。

【図２】従来の充電式の電源装置の回路ブロック図であ
る。

【図３】電圧検出器の回路図である。

【図４】本発明の充放電制御回路の他の実施例の回路ブ
ロック図である。

【図５】本発明の充放電制御回路の他の実施例の回路ブ
ロック図である。

【図６】本発明の実施例２のバッテリー充放電制御回路
図である。

【図７】パワーＯＮ／ＯＦＦ機能を有する誤差増幅器の
回路例である。

【図８】本発明の別の実施例を示すバッテリー充放電制
御回路図である。

【図９】本発明の別の実施例を示すバッテリー充放電制
御回路図である。

【図１０】本発明の別の実施例を示すバッテリー充放電
制御回路図である。電圧検出器の回路図である。

【図１１】本発明の実施例３の充放電制御回路の回路ブ
ロック図である。

【図１２】バッファ回路を示す回路図である。

【図１３】本発明の実施例４の充放電制御回路の回路ブ
ロック図である。

【図１４】基準電圧回路の回路図である。

【図１５】二次電池が２本の電池の場合の充放電制御回
路の回路ブロック図である。

【図１６】図１５のＶＲ１、ＶＲ２の回路図である。

【図１７】本発明の手段２における実施例１の充放電制
御回路の回路ブロック図である。

【図１８】本発明の手段２における実施例１の充放電制
御回路の信号のタイミングチャート図である。

【図１９】本発明の手段２における実施例２の充放電制
御回路の回路ブロック図である。

【図２０】本発明の手段２における実施例２の遅延回路
の回路図である。

【図２１】本発明の手段２における実施例２の遅延回路
の回路図である。

【図２２】本発明の手段２における実施例２の遅延回路
の回路図である。

【図２３】本発明の手段２における実施例２の遅延回路
の回路図である。

【図２４】本発明の手段２における実施例３の充電式の
電源装置の回路ブロック図である。

【図２５】本発明の手段２における実施例３の充放電制
御回路の回路ブロック図である。

【図２６】本発明の制御回路出力部の一例である。

【図２７】本発明の手段２における実施例４の充放電制
御回路の回路ブロック図である。

【図２８】本発明の手段２における実施例４の基準電圧
回路の回路図である。

【図２９】本発明の手段２における実施例５の充電式制
御回路図である。

【図３０】従来の充電式制御回路図である。

【図３１】本発明のラッチ機能付コンパレータの回路図
である。

【図３２】本発明の手段３における実施例１の充放電制
御回路の回路ブロック図である。

【図３３】本発明の手段３における実施例２の充放電制
御回路の回路ブロック図である。

【図３４】電圧検出器の回路図である。

【図３５】本発明の手段３における実施例２の充放電制
御回路の他の実施例の回路ブロック図である。

【図３６】本発明に係る充電式電源装置及び充放電制御
回路の手段３における実施例３の回路ブロック図であ
る。

【図３７】従来の充電式電源装置の回路ブロック図であ
る。

【図３８】本発明の手段３における充放電制御回路のス
イッチ回路の回路図である。

【図３９】本発明の手段３における充放電制御回路に用
いたトランジスタの断面図である。

【図４０】本発明の手段３における充放電制御回路に用
いたトランジスタの平面図である。

【図４１】図３５のトランジスタのＡ−Ａ’線に沿った
断面図である。

【図４２】本発明の手段３における充放電制御回路のス
イッチ回路の回路図である。

【符号の説明】

１電圧分割回路２、３電圧検出回路４制御回路５スイッチ素子１１基準電圧回路１２２’過放電検出回路の誤差増幅器１３３’過充電検出回路の誤差増幅器１４バッテリー接続端子１５バッテリー接続端子１６過放電検出回路出力端子１７過充電検出回路出力端子１８、１９バッテリー５２、５３コンパレータ回路２１コンパレータ２２ラッチ機能付コンパレータ２３ラッチ機能付コンパレータのプラス入力端子２４ラッチ機能付コンパレータのマイナス入力端子２５ラッチ機能付コンパレータの出力端子２６ラッチ機能付コンパレータのラッチ解除信号入力
端子１０１二次電池１０２充放電制御回路１０３スイッチ回路１０４電流センス用抵抗１０６基準電圧回路１１１、１１２電池１１３、１１４電圧分割回路１１５、１１６電圧検出回路１１７制御回路１１８バッファ回路１７５分圧値制御トランジスタ１９１、１９２遅延回路２０３Ｐｃｈトランジスタ２０４Ｎｃｈトランジスタ２０５容量２２６定電流回路２６６インバータ回路２６７最終出力段Ｐｃｈトランジスタ２６８最終出力段Ｎｃｈトランジスタ２６９出力制御用Ｎｃｈトランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０２Ｊ 7/10 Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｂ (56)参考文献特開平５−49181（ＪＰ，Ａ) 特開平５−91679（ＪＰ，Ａ) 特開平６−105458（ＪＰ，Ａ) 特開平４−217823（ＪＰ，Ａ) 特開平４−121020（ＪＰ，Ａ) 特開平４−67735（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−108147（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/00 G01R 19/165 G01R 31/36 H02J 7/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電源である二次電池の電圧が供給される
第１電源端子と第２電源端子間の電圧を分割するための
電圧分割回路と、前記電圧分割回路の出力である分割電圧を検出するため
の電圧検出回路と、前記電源が過充電であることを検出し前記電圧検出回路
の出力信号が反転した場合に、前記出力信号を遅延する
ための第１の遅延回路と、前記電源が過放電であることを検出し前記電圧検出回路
の出力信号が反転した場合に、前記出力信号を遅延する
ための第２の遅延回路と、前記第１及び第２の遅延回路からの信号を入力処理し
て、前記電源の充放電を制御する信号を出力する論理回
路で構成された制御回路と、を有し、前記電圧分割回路と、前記電圧検出回路と、前記第1及
び第２の遅延回路と、前記制御回路と、は前記第１電源
端子と前記第２電源端子の間に並列に接続されており、前記第１及び第２の遅延回路は、初期電源の投入時の論
理が一定期間確保されていることを特徴とする充放電制
御回路。
【請求項２】外部電源端子にスイッチ回路を介して接
続した二次電池と、前記スイッチ回路を制御するため
に、第１電源端子と第２電源端子の間に前記二次電池と
並列に接続した充放電制御回路と、を有する充電式電源
装置において、前記充放電制御回路が、第１電源端子と第２電源端子間の電圧を分割するための
電圧分割回路と、前記二次電池の充放電状態を検出するための電圧検出回
路と、前記電源が過充電であることを検出し前記電圧検出回路
の出力信号が反転した場合に、前記出力信号を遅延する
ための第１の遅延回路と、前記電源が過放電であることを検出し前記電圧検出回路
の出力信号が反転した場合に、前記出力信号を遅延する
ための第２の遅延回路と、前記第１及び第２の遅延回路からの信号を入力処理し
て、前記電源の充放電を制御する信号を出力する論理回
路で構成された制御回路と、を有し、前記電圧分割回路と、前記電圧検出回路と、前記第1及
び第２の遅延回路と、前記制御回路と、は前記第１電源
端子と前記第２電源端子の間に並列に接続されており、前記第１および第２の遅延回路は、初期電源の投入時の
論理が一定期間確保されていることを特徴とする充電式
電源装置。
【請求項３】前記電源をプラス・マイナス逆接続した
時に、前記制御回路が常に前記電源の充放電を停止する
ための信号を出力する機能を有することを特徴とする請
求項１に記載の充放電制御回路。
【請求項４】外部電源端子にスイッチ回路を介して接
続した二次電池と、前記スイッチ回路を制御するために
前記二次電池と並列に接続した充放電制御回路とからな
る充電式電源装置において、前記充放電制御回路に前記二次電池が通常とは逆の極性
に接続した時に前記充放電制御回路が前記スイッチ回路
をオフするための信号を出力する機能を有していること
を特徴とする請求項２に記載の充電式電源装置。