JP3674794B2

JP3674794B2 - Battery charging circuit

Info

Publication number: JP3674794B2
Application number: JP05087596A
Authority: JP
Inventors: 晃一井上
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2016-02-14
Also published as: JPH09219935A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄電池充電回路に関し、詳しくは、十分に充電したことを検出して充電を自動停止する機能を有するリチウム・イオン蓄電池の充電において、簡単な回路でかつ安全性の高いような蓄電池充電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウム・イオン二次蓄電池等の充電については、一般に、先ず蓄電池が放電後の状態の場合には、例えば３００ｍＡの定電流での充電が行われ、次にかなり充電されて充電状態が進んだ場合には定電圧での充電形態に切り換わり、この定電圧充電の下で、充電電流が例えば５ｍＡ以下となったとき、あるいは充電電圧が所定値以上になったとき、十分に充電が行われたものとして充電を終了させる。
【０００３】
図３に、このような従来の電池充電回路の例を示す。１はマイクロコンピュータ等からなるコントローラ、２はその制御信号に応じて充電動作を開始又は停止する充電電流供給回路、３は、充電電流供給回路２からの充電電流により充電されるリチウム・イオン電池（以下電池）、４は端子電圧判定回路、５は、接点スイッチ、６ａは、電源側の端子、６ｂは、グランド端子であり、６ｃは充電電流供給回路２の制御端子である。
ここで、電池３が装填されたときには、接点スイッチ５の接点が点線で示す状態から移動して、電池３の端子３ａ，３ｂに電源側の端子６ａと端子６ｂとがそれぞれ接触して電池３にこれら端子が接続され、さらに、制御端子６ｃを端子６ｂに接続させる。これにより、電池３に充電電流供給回路２から電力が供給される。
なお、後述するスイッチＳＷは、通常、ＯＮ状態にされていて、端子６ｂがこのスイッチＳＷを介してグランドＧＮＤに接続されている。
【０００４】
充電電流供給回路２は、電源ライン＋Ｖccと端子６ａとの間に接続されたＬＥＤ素子２ａを介して、順次接続された保護抵抗Ｒ1、ＰＮＰトランジスタＱ1、そして保護ダイオードＤの直列回路からなるもので、端子６ａの電圧が所定値以上上昇したときには、保護ダイオードＤにより電流の供給が遮断される。
ここで、コントローラ１は、電池３の充電状態を監視している。そのために、その＋Ｖoutの端子が保護ダイオードＤ1を介して端子６ａに接続され、−Ｖoutの端子がスイッチＳＷを介して端子６ｂに接続されている。そして、端子６ａと端子６ｂとの間の電圧を端子電圧判定回路４が判定する。端子電圧判定回路４は、下側検出のコンパレータ４ａ，上側検出のコンパレータ４ｂとアンドゲート４ｃとにより構成され、端子電圧が、例えば、４．２Ｖ±０．０４の範囲にあるときに、検出信号をアンドゲート４ｃよりコントローラ１に送出する。コントローラ１がこの検出信号を受けたときには、スイッチＳＷは、ＯＦＦにされ、充電完了になる。
【０００５】
充電されるリチウム電池の内部の構造は、一例として、図４に示すように、内蔵電池３ｃに対して、正側の電極は、そのまま正側端子３ａに接続されるが、その負側の電極は、Ｎｃｈ型（ＮＰＮ型）のＦＥＴトランジスタＦ1，Ｆ2を介して負側端子３ｂに接続されている。ＦＥＴトランジスタＦ1，Ｆ2は、リチウム電池保護回路（ＩＣ）３ｄにより制御されてＯＮ／ＯＦＦされる。保護回路３ｄは、電池３ｃの電池がほぼ完全放電（過放電）状態のときに、トランジスタＦ1をＯＦＦさせ、完全充電（過充電）状態のときに、トランジスタＦ2をＯＦＦさせることで電池３ｃを保護する。
過放電の場合にトランジスタＦ1がＯＦＦ状態であっても、端子３ａ，３ｂ間に電流を流すと、トランジスタＦ1に形成される点線で示すようなボディダイオード（寄生ダイオード）Ｄ2を介して電流が流れるので、電池３の端子３ａ，３ｂに所定値以上の電圧が加われば、この充電電流により過放電状態を検出できる。
なお、前記の充電電流供給回路２は、コントローラ１からの制御信号に応じて定電流型と定電圧型とが切り替わる形態のものであってもよい。このような充電回路などでは、点線で示すような制御信号がコントローラ１から充電電流供給回路２に送出されるが、ここでは、この発明との関係でより単純化した回路を例として挙げている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電池充電回路では、充電の安全性を確保するために、接点スイッチ５が用いられているが、異物の混入により接触不良や、接点がＯＮ状態にされて充電電流供給回路２のトランジスタＱ1がＯＮになり、過大な大電流が流れる虞がある。特に、最近は、いわゆる高速充電の要求も高まっており、これに呼応して、充電電流が数１００ｍＡ程度からそれ以上に増大する傾向にある。その結果、前記のような従来の回路では、安全性や信頼性の面では十分なものとは言えず、このままでは、高速充電の要求にも応えられない。
また、コントローラ等を用いることにより、回路構成素子が多くなり、ノイズ等で誤動作の危険性も高い。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、接点スイッチを用いることなく、簡単な回路で安全性の高い充電ができる電池充電回路を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するこの発明の電池充電回路の構成は、所定の電流を電池が接続される正極側の端子に供給する充電電流供給回路と、正極側が接地されて常時電流が流れても問題のない、定電流充電の電流値に対して千分の１以下でかつμＡか、それ以下の微小定電流を前記の端子に流出する定電流源と、前記の端子に送出される充電電流供給回路の充電電流をそのＯＮ／ＯＦＦにより送出／停止させるスイッチ回路と、前記端子に接続され流された微小定電流により検出される端子の電圧が、充電が可能な下限電圧値以上でかつ充電が完了する電圧以下の範囲にあるか否かを判定してこの範囲にあるときに前記のスイッチ回路をＯＮ／ＯＦＦのいずれか一方にして充電電流を送出させる判定回路とを備えるものである。そして、前記の判定回路は、端子に接続された第１および第２のコンパレータと充電が完了する電圧に対応する電圧を発生する電圧源とを有し、さらに端子と電圧源との間に微小定電流に対して順方向となるダイオードが設けられ、第１のコンパレータは、端子の電圧が、充電が可能な下限電圧値以上であることを検出し、第２のコンパレータは、電圧源からの電圧を受けて端子の電圧が、充電が完了する電圧以下であることを検出し、前記の蓄電池は、内部にスイッチ回路を内蔵するリチウム・イオン蓄電池であり、充電電圧が所定の過電圧になったときに蓄電池に内蔵するスイッチ回路がＯＦＦするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
このような構成の電池充電回路では、充電電流供給回路による充電電流に対し、正極が接地されて常時電流を流しても問題のない、数μＡか、それ以下の、充電電流に対して千分の１以下の微小定電流を流出する定電流源を設けることにより、μＡか、それ以下の定電流値でリチウム・イオン蓄電池の状態を検出できる。しかも、定電流であるので、その範囲判定にばらつきが発生し難く、また、千分の１以下の微小定電流であるので、保護回路のＦＥＴのボディダイオードも痛めることなく、接点スイッチを使用せずに直接リチウム・イオン蓄電池を接続することができる。
【０００９】
【実施例】
図１は、この発明の電池充電回路の実施例の回路図であって、図３と同一の構成要素は同一の符号で示してある。そこで、それの説明を割愛する。
図１の電池充電回路１０では、図３のコントローラ１に換えて、保護ダイオードＤ3を介して接触端子７ａに出力側が直接接続された微小定電流源７が設けられている。また、充電電流供給回路８と接触端子７ａとの間にスイッチ回路ＳＷ1が設けられ、接点スイッチ５は設けていない。接触端子７ｂは直接接地され、電池３は、接触端子７ａ，７ｂに直接接続されている。
【００１０】
端子電圧判定回路９は、図３の端子電圧判定回路４と異なり、ここでは、電池３について、充電可能な範囲を検出する。したがって、下側コンパレータ９ａの比較電圧Ｖref1は、電池３の充電可能下限電圧値以上を検出するように設定され、上側コンパレータ９ｂの比較電圧Ｖref2は、電池３の過充電電圧値以下を検出するように設定されている。アンドゲート９ｃは、下側コンパレータ９ａと上側コンパレータ９ｂとの検出信号のアンド条件においてスイッチ回路ＳＷ1をＯＮさせる信号を発生する。
なお、比較電圧Ｖref1は、電池３に内蔵されたトランジスタＦ1がＯＮするスレショルド電圧に対応する０．７Ｖ（寄生ダイオードＤ2の順方向電圧）であり、比較電圧Ｖref2は、４．２Ｖである。また、コンパレータ９ｂの入力側に挿入されたダイオードＤ4は、保護ダイオードであり、電池３の充電電圧が４．２Ｖを越えて４．２＋０．７Ｖ＝４．９Ｖ以上に上昇しないようにするとともに、電池が過充電状態になって、高インピーダンス状態のときには、微小電流を別経路に流して誤動作を防ぐ回路になっている。
【００１１】
スイッチ回路ＳＷ1は、この実施例では、充電電流供給回路８と接触端子７ａとの間に挿入され、通常は、ＯＦＦ状態にあって、アンドゲート９ｃからの信号を受けてＯＮになる。
このようにすることで、電池３と電池充電回路１０とは、電池が装填された状態で接触端子７ａ，７ｂを介して直接接続される。したがって、最初に電源ライン＋Ｖccから微小定電流源７を介して電池３に微小電流が流れる。微小定電流源７の電流は、ここでは、充電電流供給回路８の数百ｍＡ単位のものに対して千分の１より小さい数μＡからそれ以下の０．数μＡ程度の定電流を流出する。
【００１２】
したがって、電池３内部の保護回路になっているＦＥＴのボディダイオードを保護できる状態で電池３の充電状態を検出でき、電池３に前記の電流を流すことにより接触端子７ａ，７ｂ間の電圧が０．７Ｖから４．２Ｖの範囲にあるときには、電池３に対して充電電流供給回路８からその初期において数百ｍＡ程度の電流値で充電が開始される。そして、充電が進むに従って、その電流値は、順次低下していく。接触端子７ｂの電圧が充電が完了する電圧４．２Ｖを越えたときには、アンドゲート９ｃの信号がＯＦＦになり、スイッチ回路ＳＷ1がＯＦＦして充電電流供給回路８からの充電電流が停止する。ことのき微小定電流源７の電流の０．数μＡ程度は、流れ続けるが、これは、ダイオードＤ4によりクランプされ、微小定電流源７の誤動作を防ぎ、安全な充電回路となる。
一方、リチウム電池では、内部にスイッチ回路としてトランジスタＦ2が設けられているので、これがＯＦＦになり、この微小定電流源７の微小電流は、停止する。なお、端子電圧判定回路９には、電流が流れるので判定には変化はなく、スイッチＳＷ1は、ＯＦＦに維持される。また、電池３も保護される。端子７ａ，７ｂに異物が付いてショートしたときには、端子７ａ，７ｂ間が０．７Ｖ以下になるので、この場合も大電流はながれない。
【００１３】
図２は、コンパレータを差動増幅回路で構成して、カレントミラーにより充電電流の遮断制御を行う充電電流供給回路を用いた具体例である。
図２において、１１は、充電電流供給回路であって、トランジスタＱ2とＱ3とからなるカレントミラーで構成され、出力側のトランジスタＱ3は、入力側のトランジスタＱ2に対してｎ倍のエミッタ面積を持つ出力段トランジスタになっている。トランジスタＱ2の下流には、スイッチ回路を構成するＮＰＮ型トランジスタＱ10が設けられていて、これを介してトランジスタＱ2は接地されている。トランジスタＱ10は、エミッタがグランドＧＮＤに接続され、ベースが差動増幅回路１２の出力を受けてＯＮ／ＯＦＦされる。その動作開始電圧（ＯＮする下側電圧）が１Ｖf（ベース−エミッタ間順方向電圧≒０．７Ｖ）になっている。そこで、ここでは、このトランジスタＱ10自体が図１における下側コンパレータ９ａの役割を果たす。そして、差動増幅回路１２が上側コンパレータ９ｂの役割を果たす。
【００１４】
差動増幅回路１２は、ＰＮＰ型の差動トランジスタＱ4，Ｑ5とカレントミラー負荷のＮＰＮ型のトランジスタＱ6，Ｑ7、そしてトランジスタＱ4，Ｑ5の上流側で電源ライン＋Ｖccとの間に設けられた電流源１３とからなる。その出力は、トランジスタＱ7とトランジスタＱ3のコレクタの接続点より取り出され、これが下側電圧のスイッチ回路になっているトランジスタＱ10のベースに送出される。
一方、微小電流定回路７は、電源ライン＋Ｖccに接続された定電流源１４とその下流に設けられたＰＮＰ型のトランジスタＱ8とで構成されている。定電流源１４の出力は、トランジスタＱ8のコレクタ側に接続されてエミッタ側を通して接地され、ベース側から接触端子７ａに出力が取り出される。これにより、定電流源１４の定電流値Ｉは、Ｉ／ｈfeになり、０．数μＡの定電流値に変換される。さらに、トランジスタＱ8のコレクタ−ベース間によりここに順方向にダイオードが形成され、これが保護ダイオードとなっている。
【００１５】
差動増幅回路１２のトランジスタＱ4のベースは、このンジスタＱ8のコレクタと接続されて、出力電圧をここで検出する。また、この差動増幅回路１２ンパレータとしての動作のバランスを採るために、トランジスタＱ5側にも定電流源１４に対応する電流値Ｉの定電流源１５が設けられ、さらに、トランジスタＱ8に対称に配置されるように、同様な接続関係においてトランジスタＱ9が設けられている。この差動増幅回路１２のコンパレータとしての比較電圧は、このトランジスタＱ9のベースとグランドＧＮＤとの間に設けられた定電圧源Ｖref2により発生する。
【００１６】
その動作としては、電池３が接続されたときに、トランジスタＱ8のベースを経て接触端子７ａに０．数μＡの定電流値が供給される。これにより接触端子７ａ，７ｂ間に電圧が発生し、これを差動増幅回路１２が検出して、この初期状態ではトランジスタＱ8のベース電圧がトランジスタＱ9のベース電圧より低いので、トランジスタＱ4，Ｑ9がＯＦＦ状態になり、トランジスタＱ3，Ｑ8がＯＮ状態になる。そして、トランジスタＱ10のベース電圧が０．７Ｖ以上であるときに、トランジスタＱ10がＯＮにされ、出力段のトランジスタＱ3から接触端子７ａへと充電電流が供給される。
【００１７】
この充電により電池３が充電され、やがて接触端子７ａの電圧が４．２Ｖを越えたときには、トランジスタＱ8のベース電圧がトランジスタＱ9の電圧より高くなり、トランジスタＱ4，Ｑ9がＯＮ状態になり、トランジスタＱ3，Ｑ8がＯＦＦ状態になる。その結果、トランジスタＱ10がＯＦＦしてトランジスタＱ3がＯＦＦになり、接触端子７ａへの充電電流は停止する。
なお、このときでも、接触端子７ａには、トランジスタＱ8のベースを経て０．数μＡの電流は流れる。しかし、この端子電圧４．２Ｖ以下にならない限り、充電は開始されない。
【００１８】
以上説明してきたが、図２の実施例のＰＮＰ型トランジスタは、ＮＰＮ型トランジスタに置き換えることができ、また逆に、ＮＰＮ型トランジスタは、ＰＮＰ型トランジスタに置き換えることができる。
また、充電電流供給回路８と接触端子７ａとの間にＬＥＤ素子等やその他の保護回路を設けてもよいことはもちろんである。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、この発明の電池充電回路にあっては、充電電流供給回路による充電電流に対し、正極が接地されて常時電流を流しても問題のない、数μＡか、それ以下の、充電電流に対して千分の１以下の微小定電流を流出する定電流源を設けることにより、μＡか、それ以下の定電流値でリチウム・イオン蓄電池の状態を検出できる。しかも、定電流であるので、その範囲判定にばらつきが発生し難く、また、千分の１以下の微小定電流であるので、保護回路のＦＥＴのボディダイオードも痛めることなく、接点スイッチを使用せずに直接リチウム・イオン蓄電池を接続することができる。
その結果、リチウム・イオン蓄電池に対して接点スイッチを用いることなく、かつ充電回路や充電電池の特性のばらつきに影響されることが少ない回路を提供できる。また、回路構成が単純で、信頼性と安全性の高い回路を充電回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の電池充電回路の実施例の回路図である。
【図２】図２は、この発明の電池充電回路の他の実施例の回路図である。
【図３】図３は、従来の電池充電回路の説明図である。
【図４】図４は、リチウム二次電池の内部の説明図である。
【符号の説明】
１…コントローラ、２，８，１１…充電電流供給回路、
３…蓄電池、４…端子電圧判定回路、
５…接点スイッチ、６ａ，６ｂ…端子、
７ａ…電源側の接触端子、７ｂ…グランド接触端子、
６ｃ…制御端子、７…微小定電流源、
９…端子電圧判定回路、９ａ，９ｂ…コンパレータ、
１０…電池充電回路、１２…差動増幅回路、１３…電流源、
１４…定電流源、Ｑ1〜Ｑ10…トランジスタ、ＳＷ1…スイッチ回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention relates to a battery charging circuit and, more particularly, in the charging of lapis lazuli lithium ion蓄battery having a function of automatically stopping the charging by detecting that it has sufficiently charged, highly simple circuit and safe property It is related with such a storage battery charging circuit.
[0002]
[Prior art]
Regarding charging of lithium ion secondary storage batteries, etc., in general, when the storage battery is in a state after discharging, for example, charging is performed at a constant current of, for example, 300 mA, and then the charging state is advanced by being considerably charged. Switched to a charging mode with a constant voltage, and under this constant voltage charging, when the charging current became 5 mA or less, or when the charging voltage became a predetermined value or more, sufficient charging was performed. End charging as a thing.
[0003]
FIG. 3 shows an example of such a conventional battery charging circuit. 1 is a controller composed of a microcomputer or the like, 2 is a charging current supply circuit that starts or stops a charging operation in accordance with the control signal, and 3 is a lithium ion battery that is charged by the charging current from the charging current supply circuit 2 ( (Hereinafter referred to as a battery) 4 is a terminal voltage determination circuit, 5 is a contact switch, 6a is a terminal on the power source side, 6b is a ground terminal, and 6c is a control terminal of the charging current supply circuit 2.
Here, when the battery 3 is loaded, the contact of the contact switch 5 moves from the state indicated by the dotted line, and the terminals 3a and 3b of the battery 3 come into contact with the terminals 3a and 3b of the battery 3, respectively. These terminals are connected to each other, and the control terminal 6c is connected to the terminal 6b. Thereby, electric power is supplied to the battery 3 from the charging current supply circuit 2.
Note that a switch SW, which will be described later, is normally in an ON state, and the terminal 6b is connected to the ground GND through the switch SW.
[0004]
The charging current supply circuit 2 is composed of a series circuit of a protective resistor R1, a PNP transistor Q1, and a protective diode D that are sequentially connected via an LED element 2a connected between the power supply line + Vcc and the terminal 6a. When the voltage at the terminal 6a rises above a predetermined value, the protection diode D cuts off the supply of current.
Here, the controller 1 monitors the state of charge of the battery 3. Therefore, the + Vout terminal is connected to the terminal 6a via the protective diode D1, and the -Vout terminal is connected to the terminal 6b via the switch SW. And the terminal voltage determination circuit 4 determines the voltage between the terminal 6a and the terminal 6b. The terminal voltage determination circuit 4 includes a lower detection comparator 4a, an upper detection comparator 4b, and an AND gate 4c. When the terminal voltage is in a range of, for example, 4.2 V ± 0.04, the detection signal Is sent from the AND gate 4c to the controller 1. When the controller 1 receives this detection signal, the switch SW is turned off and charging is completed.
[0005]
As an example of the internal structure of the lithium battery to be charged, as shown in FIG. 4, the positive electrode is directly connected to the positive terminal 3a with respect to the built-in battery 3c. Is connected to the negative terminal 3b via Nch type (NPN type) FET transistors F1, F2. The FET transistors F1 and F2 are turned on / off by being controlled by a lithium battery protection circuit (IC) 3d. The protection circuit 3d protects the battery 3c by turning off the transistor F1 when the battery 3c is almost fully discharged (overdischarged) and turning off the transistor F2 when fully charged (overcharged). To do.
Even if the transistor F1 is in an OFF state in the case of overdischarge, if a current is passed between the terminals 3a and 3b, a current flows through a body diode (parasitic diode) D2 as shown by a dotted line formed in the transistor F1. Therefore, if a voltage of a predetermined value or higher is applied to the terminals 3a and 3b of the battery 3, the overdischarge state can be detected by this charging current.
The charging current supply circuit 2 may be configured to switch between a constant current type and a constant voltage type in accordance with a control signal from the controller 1. In such a charging circuit or the like, a control signal as indicated by a dotted line is sent from the controller 1 to the charging current supply circuit 2, but here, a simplified circuit is given as an example in relation to the present invention. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional battery charging circuit, the contact switch 5 is used in order to ensure the safety of charging. However, the charging current supply circuit 2 is caused by contact failure due to the inclusion of foreign matter or the contact is turned on. The transistor Q1 is turned on, and an excessively large current may flow. In particular, recently, the demand for so-called high-speed charging has increased, and in response to this, the charging current tends to increase from about several hundred mA to more than that. As a result, the conventional circuit as described above is not sufficient in terms of safety and reliability, and as it is, it cannot meet the demand for high-speed charging.
Further, by using a controller or the like, the number of circuit components increases, and there is a high risk of malfunction due to noise or the like.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such problems of the prior art and to provide a battery charging circuit that can be charged with high safety with a simple circuit without using a contact switch.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the battery charging circuit of the present invention that achieves such an object includes a charging current supply circuit that supplies a predetermined current to a positive terminal to which a battery is connected, and a positive current that is grounded and a constant current flows. There is no problem, a constant current source that flows a minute constant current that is less than one thousandth of the current value of constant current charging and is μA or less to the terminal, and a charging current that is sent to the terminal The switch circuit for sending / stopping the charging current of the supply circuit by turning it ON / OFF, and the voltage of the terminal detected by a small constant current connected to the terminal being equal to or higher than the lower limit voltage value at which charging is possible It is provided with a determination circuit that determines whether or not the voltage is within a voltage range that is less than or equal to the completion voltage and sends the charging current when the switch circuit is within this range. The determination circuit includes first and second comparators connected to the terminal and a voltage source that generates a voltage corresponding to a voltage at which charging is completed, and further includes a minute amount between the terminal and the voltage source. A diode that is forward with respect to the constant current is provided, the first comparator detects that the voltage of the terminal is equal to or higher than a lower limit voltage value at which charging is possible, and the second comparator Upon receiving the voltage, it is detected that the voltage at the terminal is equal to or lower than the voltage at which charging is completed, and the storage battery is a lithium ion storage battery having a built-in switch circuit therein, and the charging voltage has become a predetermined overvoltage. Sometimes the switch circuit built in the storage battery is turned off.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the battery charging circuit having such a configuration, the charging current supplied by the charging current supply circuit has no problem even when the positive electrode is grounded and a constant current flows. by providing the first constant current source flowing out the following micro constant current of, .mu.A or can detect less state of the lithium ion蓄 batteries at a constant current value. In addition, since it is a constant current, it is difficult for the range judgment to vary, and since it is a minute constant current less than one thousandth, use a contact switch without damaging the body diode of the FET of the protection circuit. it is possible to directly connect the lithium-ion battery 蓄 without.
[0009]
【Example】
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a battery charging circuit according to the present invention, and the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. Therefore, I will omit the explanation.
In the battery charging circuit 10 of FIG. 1, instead of the controller 1 of FIG. 3, a minute constant current source 7 whose output side is directly connected to the contact terminal 7a via a protective diode D3 is provided. Further, the switch circuit SW1 is provided between the charging current supply circuit 8 and the contact terminal 7a, and the contact switch 5 is not provided. The contact terminal 7b is directly grounded, and the battery 3 is directly connected to the contact terminals 7a and 7b.
[0010]
Unlike the terminal voltage determination circuit 4 in FIG. 3, the terminal voltage determination circuit 9 detects a chargeable range for the battery 3 here. Accordingly, the comparison voltage Vref1 of the lower comparator 9a is set so as to detect a value equal to or higher than the chargeable lower limit voltage value of the battery 3, and the comparison voltage Vref2 of the upper comparator 9b is detected to be equal to or lower than the overcharge voltage value of the battery 3. Is set to The AND gate 9c generates a signal for turning on the switch circuit SW1 in the AND condition of detection signals from the lower comparator 9a and the upper comparator 9b.
The comparison voltage Vref1 is 0.7V (forward voltage of the parasitic diode D2) corresponding to the threshold voltage at which the transistor F1 incorporated in the battery 3 is turned on, and the comparison voltage Vref2 is 4.2V. The diode D4 inserted on the input side of the comparator 9b is a protection diode, and prevents the charging voltage of the battery 3 from exceeding 4.2V to 4.2 + 0.7V = 4.9V or more. When the battery is in an overcharged state and in a high impedance state, it is a circuit that prevents a malfunction by flowing a minute current through another path.
[0011]
In this embodiment, the switch circuit SW1 is inserted between the charging current supply circuit 8 and the contact terminal 7a, and is normally in an OFF state and is turned ON in response to a signal from the AND gate 9c.
By doing in this way, the battery 3 and the battery charging circuit 10 are directly connected via the contact terminals 7a and 7b in a state where the battery is loaded. Therefore, first, a minute current flows from the power supply line + Vcc to the battery 3 via the minute constant current source 7. Here, the current of the minute constant current source 7 is a value of 0 .mu.A which is smaller than a few .mu.A smaller than a thousandth of that of the charging current supply circuit 8 in the unit of several hundred mA. A constant current of about several μA flows out.
[0012]
Therefore, the state of charge of the battery 3 can be detected in a state where the body diode of the FET serving as a protection circuit inside the battery 3 can be protected, and the voltage between the contact terminals 7a and 7b is reduced to 0 by flowing the current through the battery 3. When the voltage is in the range of .7V to 4.2V, charging of the battery 3 from the charging current supply circuit 8 at the initial stage is started at a current value of about several hundred mA. And as the charging proceeds, the current value gradually decreases. When the voltage of the contact terminal 7b exceeds the voltage 4.2V at which charging is completed, the signal of the AND gate 9c is turned OFF, the switch circuit SW1 is turned OFF, and the charging current from the charging current supply circuit 8 is stopped. The current of the small constant current source 7 is 0. Although a current of about several μA continues to flow, this is clamped by the diode D4 to prevent a malfunction of the minute constant current source 7 and to be a safe charging circuit.
On the other hand, in the lithium battery, since the transistor F2 is provided as a switch circuit inside, this is turned off, and the minute current of the minute constant current source 7 is stopped. Since the current flows through the terminal voltage determination circuit 9, there is no change in the determination, and the switch SW1 is kept OFF. The battery 3 is also protected. When the terminals 7a and 7b are short-circuited due to a foreign substance, the voltage between the terminals 7a and 7b is 0.7 V or less, so that a large current cannot flow in this case.
[0013]
FIG. 2 is a specific example using a charging current supply circuit in which the comparator is configured by a differential amplifier circuit and the charging current is cut off by a current mirror.
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a charging current supply circuit, which is composed of a current mirror composed of transistors Q2 and Q3. The output-side transistor Q3 has an emitter area n times that of the input-side transistor Q2. It is an output stage transistor. An NPN transistor Q10 constituting a switch circuit is provided downstream of the transistor Q2, and the transistor Q2 is grounded through this. The transistor Q10 has an emitter connected to the ground GND and a base that is turned on / off in response to the output of the differential amplifier circuit 12. The operation start voltage (on-side lower voltage) is 1 Vf ( base- emitter forward voltage≈0.7 V). Therefore, here, the transistor Q10 itself serves as the lower comparator 9a in FIG. The differential amplifier circuit 12 serves as the upper comparator 9b.
[0014]
The differential amplifier circuit 12 includes a PNP differential transistor Q4, Q5, a current mirror load NPN transistor Q6, Q7, and a current source provided between the power supply line + Vcc upstream of the transistors Q4, Q5. 13 The output is taken out from the connection point between the collectors of the transistor Q7 and the transistor Q3 and sent to the base of the transistor Q10, which is a switch circuit for the lower voltage.
On the other hand, the minute current constant circuit 7 includes a constant current source 14 connected to the power supply line + Vcc and a PNP transistor Q8 provided downstream thereof. The output of the constant current source 14 is connected to the collector side of the transistor Q8 and grounded through the emitter side, and the output is taken out from the base side to the contact terminal 7a. As a result, the constant current value I of the constant current source 14 becomes I / hfe. It is converted to a constant current value of several μA. Further, a diode is formed in the forward direction between the collector and base of the transistor Q8, and this is a protective diode.
[0015]
The base of the transistor Q4 of the differential amplifier circuit 12 is connected to the collector of the transistor Q8 to detect the output voltage here. In order to balance the operation as the differential amplifier circuit 12 comparator, a constant current source 15 having a current value I corresponding to the constant current source 14 is also provided on the transistor Q5 side, and further symmetrical to the transistor Q8. A transistor Q9 is provided in a similar connection relationship so as to be arranged. A comparison voltage as a comparator of the differential amplifier circuit 12 is generated by a constant voltage source Vref2 provided between the base of the transistor Q9 and the ground GND.
[0016]
As the operation, when the battery 3 is connected, the contact terminal 7a is connected to the contact terminal 7a through the base of the transistor Q8. A constant current value of several μA is supplied. As a result, a voltage is generated between the contact terminals 7a and 7b, which is detected by the differential amplifier circuit 12. In this initial state, since the base voltage of the transistor Q8 is lower than the base voltage of the transistor Q9, the transistors Q4 and Q9 The transistor is turned off and the transistors Q3 and Q8 are turned on. When the base voltage of the transistor Q10 is 0.7 V or more, the transistor Q10 is turned on, and a charging current is supplied from the transistor Q3 in the output stage to the contact terminal 7a.
[0017]
When the battery 3 is charged by this charging and eventually the voltage of the contact terminal 7a exceeds 4.2V, the base voltage of the transistor Q8 becomes higher than the voltage of the transistor Q9, the transistors Q4 and Q9 are turned on, and the transistor Q3 , Q8 is turned off. As a result, the transistor Q10 is turned off, the transistor Q3 is turned off, and the charging current to the contact terminal 7a is stopped.
Even at this time, the contact terminal 7a has 0. 0 through the base of the transistor Q8. A current of several μA flows. However, charging is not started unless the terminal voltage is 4.2 V or lower.
[0018]
As described above, the PNP transistor of the embodiment of FIG. 2 can be replaced with an NPN transistor, and conversely, the NPN transistor can be replaced with a PNP transistor.
It goes without saying that an LED element or other protective circuit may be provided between the charging current supply circuit 8 and the contact terminal 7a .
[0019]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, in the battery charging circuit of the present invention, the charging current by the charging current supply circuit is several μA, which is satisfactory even if the positive electrode is grounded and the current is always supplied. following, by providing a constant current source for discharging the one thousandth or less of the micro constant current to the charging current, .mu.A or can detect the state of the lithium ion蓄 battery less constant current value. In addition, since it is a constant current, it is difficult for variations in the range judgment to occur, and since it is a minute constant current of 1/1000 or less, a contact switch can be used without damaging the body diode of the FET of the protection circuit. it is possible to directly connect the lithium-ion battery 蓄 without.
As a result, it is possible to provide a circuit is less that without and being affected by variations in the characteristics of the charging circuit and charging the battery using a contact switch the lithium ion蓄 batteries. In addition, a charging circuit can be realized with a circuit having a simple circuit configuration and high reliability and safety.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a battery charging circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of another embodiment of the battery charging circuit of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional battery charging circuit.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the inside of a lithium secondary battery.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Controller, 2, 8, 11 ... Charging current supply circuit,
3 ... storage battery, 4 ... terminal voltage determination circuit,
5 ... Contact switch, 6a, 6b ... Terminal,
7a: Contact terminal on the power source side, 7b: Ground contact terminal,
6c ... control terminal, 7 ... micro constant current source,
9 ... Terminal voltage determination circuit, 9a, 9b ... Comparator,
10 ... battery charging circuit, 12 ... differential amplifier circuit, 13 ... current source,
14 ... constant current source, Q1 to Q10 ... transistor, SW1 ... switch circuit.

Claims

A charging current supply circuit for supplying a predetermined current to the positive terminal to which the storage battery is connected, and the positive current side is grounded and there is no problem even if a constant current flows. A constant current source for flowing a minute constant current of 1 or less and μA or less to the terminal, and a switch circuit for sending / stopping the charging current of the charging current supply circuit sent to the terminal by ON / OFF thereof And whether or not the voltage of the terminal detected by the small constant current connected to the terminal is not less than a lower limit voltage value at which charging is possible and not more than a voltage at which charging can be completed. A determination circuit for sending the charging current by turning the switch circuit to either ON / OFF when it is in the range ,
The determination circuit includes first and second comparators connected to the terminal and a voltage source that generates a voltage corresponding to a voltage at which the charging is completed, and further between the terminal and the voltage source. A diode that is forward with respect to the minute constant current is provided, and the first comparator detects that the voltage of the terminal is equal to or higher than a lower limit voltage value at which charging is possible, and the second comparator , Receiving the voltage from the voltage source, detecting that the voltage at the terminal is equal to or lower than the voltage at which the charging is completed, and the storage battery is a lithium ion storage battery having a built-in switch circuit therein, and a charging voltage A storage battery charging circuit in which the switch circuit built in the storage battery is turned OFF when becomes a predetermined overvoltage .