JP3818927B2

JP3818927B2 - Constant current constant voltage circuit and charger using the same

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Publication number: JP3818927B2
Application number: JP2002029312A
Authority: JP
Inventors: 康幸橋本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: JP2003233427A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行う定電流定電圧回路、及びこれを用いた充電器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は定電流定電圧回路の一従来例を示す回路図である。本図に示す定電流定電圧回路は、出力電圧に応じた参照電圧を検出する出力電圧検出回路４１と、所定の基準電圧を生成する基準電圧源４２と、参照電圧と基準電圧との差電圧を増幅出力する第１オペアンプ４３と、出力電流を電圧として検出するために電源供給ラインに直列接続されたセンス抵抗４４と、センス抵抗４４の検出電圧を増幅出力する第２オペアンプ４５と、第１、第２オペアンプ４３、４５の両出力電圧に応じて電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行う出力トランジスタ４６と、を有して成る。なお、センス抵抗４４は回路に影響を与えない微少抵抗である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、上記構成から成る定電流定電圧回路であれば、出力電圧検出回路４１で得られた参照電圧及びセンス抵抗４４の検出電圧に応じて、出力トランジスタ４６による電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行うことが可能である。
【０００４】
しかしながら、センス抵抗４４の検出電圧は非常に微少値（例えば、センス抵抗４４の抵抗値が０．５［Ω］で出力電流の設定値が０．５[Ａ]である場合、その検出電圧は０．２５［Ｖ］）であるため、該検出電圧を第２オペアンプ４５（例えば、動作電圧５［Ｖ］）に直接入力する上記構成では、第２オペアンプ４５を入力ダイナミックレンジの下限付近で動作させる必要があった。そのため、上記構成から成る定電流定電圧回路では、第２オペアンプ４５として、入力ダイナミックレンジの下限付近でも支障なく動作する高性能オペアンプを用いねばならず、これに起因するコストアップが第１の課題となっていた。
【０００５】
また、参照電圧と基準電圧との差電圧及びセンス抵抗４４の検出電圧それぞれに応じて直接的に出力トランジスタ４６の定電流制御及び定電圧制御を行う上記構成では、両制御の安定性向上を図るために、出力トランジスタ４６への両入力経路を同一の形式としておかねばならなかった。そのため、上記構成から成る定電流定電圧回路では、センス抵抗４４の検出電圧を増幅する第２オペアンプ４５が必須構成要素である限り、それに合わせて、本来必要のない第１オペアンプ４３を設けねばならず、これに起因するコストアップが第２の課題となっていた。
【０００６】
本発明は、上記した第１、第２の課題に鑑み、従来に比べて簡易かつ安価な構成で電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行うことが可能な定電流定電圧回路及びこれを用いた充電器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る定電流定電圧回路は、出力電圧に応じた参照電圧を検出する出力電圧検出回路と、出力電流を電圧として検出するためのセンス抵抗と、該センス抵抗の検出電圧が上乗せされた基準電圧を生成する基準電圧源と、前記参照電圧と前記基準電圧の第１分圧電圧との誤差を検出する誤差検出回路と、前記基準電圧の第２分圧電圧と目標電圧との差電圧を増幅出力するオペアンプと、該オペアンプの出力に応じて前記基準電圧の第１分圧電圧を変動させる電圧変動回路と、前記誤差検出回路の出力に応じて電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行う出力トランジスタと、を有して成る構成としている。
【０００８】
なお、本発明に係る定電流定電圧回路は、出力電圧に応じた参照電圧を検出する出力電圧検出回路と、出力電流を電圧として検出するためのセンス抵抗と、該センス抵抗の検出電圧が上乗せされた基準電圧を生成する基準電圧源と、前記参照電圧と前記基準電圧との差電圧を増幅出力する第１オペアンプと、前記基準電圧の分圧電圧と目標電圧との差電圧を増幅出力する第２オペアンプと、第１、第２オペアンプの出力に応じて電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行う出力トランジスタと、を有して成る構成にしてもよい。
【０００９】
また、本発明に係る定電流定電圧回路は、出力電圧に応じた参照電圧を検出する出力電圧検出回路と、出力電流を電圧として検出するためのセンス抵抗と、所定の基準電圧を生成する基準電圧源と、前記参照電圧と前記基準電圧との誤差を検出する誤差検出回路と、前記センス抵抗の検出電圧を増幅出力するオペアンプと、該オペアンプの出力に応じて前記基準電圧を変動させる電圧変動回路と、前記誤差検出回路の出力に応じて電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行う出力トランジスタと、を有して成る構成にしてもよい。
【００１０】
一方、本発明に係る充電器は、上記構成から成る定電流定電圧回路を有して成り、二次電池の充電に際して、充電電流の定電流制御及び充電電圧の定電圧制御を行う構成としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下では、電子機器用の充電器を構成する定電流定電圧回路として、本発明に係る定電流定電圧回路を採用した場合を例に挙げて詳細な説明を行う。
【００１２】
図１は本発明に係る充電器の一実施形態を示す概略構成図である。本図に示すように、給電側である充電器１は、商用交流電源を所定の直流電源に変換する電源回路１１と、電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行う定電流定電圧回路１２と、電子機器２との間で電気的結合を得るための給電端子１３と、を有して成る。一方、受電側である電子機器２（携帯電話機や携帯オーディオ機器等）は、充電器１との間で電気的結合を得るための受電端子２１と、充電動作を制御する充電制御回路２２と、機器の駆動電源となる二次電池２３（ニッケル水素電池やリチウム電池等）と、を有して成る。なお、本図の二次電池２３は、電子機器２に対して容易に着脱可能な構成である。
【００１３】
本実施形態の定電流定電圧回路１２は、基準電圧Ｖａを生成する基準電圧源１２１と、充電器１の出力電圧に応じた参照電圧Ｖｂを検出する出力電圧検出回路１２２と、参照電圧Ｖｂと基準電圧Ｖａの分圧電圧Ｖｃとの誤差を検出する誤差検出回路１２３と、誤差検出回路１２３の出力に応じて電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行うために電源回路１１の出力端子（高電位側）と給電端子１３（高電位側）との間に直列接続された出力トランジスタ１２４と、充電器１の出力電流Ｉを電圧として検出するために電源回路１１の出力端子（低電位側）と給電端子１３（低電位側）との間に直列接続されたセンス抵抗Ｒｓ（抵抗値Ｒｓ）と、基準電圧Ｖａを分圧して得た分圧電圧Ｖｄ、Ｖｅの差電圧を増幅出力するオペアンプＯＰ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ７（各抵抗値Ｒ１〜Ｒ７）と、を有して成る。なお、センス抵抗Ｒｓは回路に影響を与えない微少抵抗である。
【００１４】
基準電圧源１２１の出力端子は、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して、給電端子１３（低電位側）に接続されており、抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続ノードは、誤差検出回路１２３の一入力端子に接続されている。また、基準電圧源１２１の出力端子は、抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して、電源回路１１の出力端子（低電位側）に接続されており、抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続ノードは、オペアンプＯＰ１の一入力端子に接続されている。また、基準電圧源１２１の出力端子は、抵抗Ｒ５、Ｒ６を介して、給電端子１３（低電位側）に接続されており、抵抗Ｒ５、Ｒ６の接続ノードは、オペアンプＯＰ１の他入力端子に接続されている。なお、基準電圧源１２１のグランド端子は、給電端子１３（低電位側）に接続されており、オペアンプＯＰ１の出力端子は、抵抗Ｒ７を介して、誤差検出回路１２３の一入力端子に接続されている。
【００１５】
出力電圧検出回路１２２の入力端子は、給電端子１３（高電位側）に接続されている。また、出力電圧検出回路１２２のグランド端子は、給電端子１３（低電位側）に接続されている。また、出力電圧検出回路１２２の出力端子は、誤差検出回路１２３の他入力端子に接続されている。
【００１６】
誤差検出回路１２３のグランド端子は、給電端子１３（低電位側）に接続されている。また、誤差検出回路１２３の出力端子は、出力トランジスタ１２４の制御端子に接続されている。なお、誤差検出回路１２３の内部構成及び動作については、後ほど詳細に説明を行う。
【００１７】
ここで、本実施形態の定電流定電圧回路１２は、出力電圧に応じた参照電圧と基準電圧との差電圧に応じて電源出力の定電圧制御を行う点で従来構成と一致するが、次の点において新規な特徴部分を有している。
【００１８】
まず、本実施形態の定電流定電圧回路１２における第１の特徴部分は、電源出力の定電流制御を行うに際して、センス抵抗Ｒｓの検出電圧Ｉ・ＲｓをオペアンプＯＰ１に直接入力するのではなく、出力電流Ｉに応じて変動する基準電圧Ｖａの分圧電圧Ｖｄ、ＶｅをオペアンプＯＰ１に入力する構成としている点である。
【００１９】
上記で説明したように、本実施形態の定電流定電圧回路１２では、基準電圧源１２１のグランド端子がセンス抵抗Ｒｓの一端（高電位側）に接続されているため、基準電圧Ｖａは、電源回路１１の出力端子（低電位側）を基準（グランド）とした場合、次の（１）式で示すように、本来生成しようとする固定基準電圧Ｖにセンス抵抗Ｒｓの検出電圧Ｉ・Ｒｓが上乗せされた変動値となる。
【数１】

【００２０】
従って、オペアンプＯＰ１に入力される分圧電圧Ｖｄ、Ｖｅは、それぞれ次の（２）式及び（３）式で表されることになる。
【数２】

【００２１】
上記（３）式から、出力電流Ｉに応じた検出電圧としてオペアンプＯＰ１に入力される分圧電圧Ｖｅは、従来ならオペアンプＯＰ１に直接入力されていたセンス抵抗Ｒｓの検出電圧Ｉ・Ｒｓを、抵抗Ｒ５、Ｒ６で決定される電圧分だけ高電位側にオフセットさせた電圧であることが分かる。
【００２２】
従って、分圧電圧ＶｅがオペアンプＯＰ１の入力ダイナミックレンジの中心付近で変動するように抵抗Ｒ５、Ｒ６を調整すれば、オペアンプＯＰ１として、入力ダイナミックレンジの下限付近でも支障なく動作する高性能オペアンプを用いる必要はなくなるので、充電器１のコストダウンを図ることが可能となる。図２は出力電流Ｉと分圧電圧Ｖｅとの関係を示す相関図であり、抵抗Ｒ５、Ｒ６の一設定例を示している。
【００２３】
また、上記（２）式から、分圧電圧Ｖｅの目標値としてオペアンプＯＰ１に入力される分圧電圧Ｖｄも、センス抵抗Ｒｓの検出電圧Ｉ・Ｒｓを抵抗Ｒ３、Ｒ４で決定される電圧分だけ高電位側にオフセットさせた電圧であることが分かる。
【００２４】
ここで、センス抵抗Ｒｓの検出電圧Ｉ・Ｒｓに対する分圧電圧Ｖｄの変化率は分圧電圧Ｖｅのそれに比べて、抵抗Ｒ３、Ｒ４で決定される分圧比の分だけ小さく抑えられている。従って、出力電流Ｉの所望定電流値を上記（２）式に代入した上で、分圧電圧ＶｄがオペアンプＯＰ１の入力ダイナミックレンジの中心となるように抵抗Ｒ３、Ｒ４を調整すれば、出力電流Ｉに依存しない基準電圧源を別途新設することなく、実使用上問題ないレベルで分圧電圧Ｖｅの目標値を得ることができるので、回路規模の不必要な拡大を回避することが可能となる。
【００２５】
なお、分圧電圧Ｖｅの目標値を出力電流Ｉに依存しない固定値としたい場合には、出力電流Ｉに依存しない新たな基準電圧源を別途設けて、その出力電圧を分圧電圧Ｖｅの目標値としてオペアンプＯＰ１に入力する構成とすればよい。
【００２６】
次に、本実施形態の定電流定電圧回路１２における第２の特徴部分は、電源出力の定電流制御を行うに際して、オペアンプＯＰ１の出力を直接出力トランジスタ１２４に与えるのではなく、該オペアンプＯＰ１の出力に応じて、誤差検出回路１２３に入力される基準電圧Ｖｃを変動させる構成としている点である。
【００２７】
図３は誤差検出回路１２３の一実施形態を示す回路図である。本図に示すように、本実施形態の誤差検出回路１２３は、１組のｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱａ、Ｑｂを有して成る差動回路である。
【００２８】
誤差検出回路１２３の一入力端子に相当するトランジスタＱａのベースは、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７の各一端に接続されており、該ベースには、抵抗Ｒ１、Ｒ２による基準電圧Ｖａの分圧電圧Ｖｃが入力されている。誤差検出回路１２３の他入力端子に相当するトランジスタＱｂのベースは、出力電圧検出回路１２２の出力端子に接続されており、該ベースには、出力電圧に応じた参照電圧Ｖｂが入力されている。
【００２９】
トランジスタＱａ、Ｑｂのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは、定電流源Ｉａを介して、給電端子１３（低電位側）に接続されている。トランジスタＱａ、Ｑｂのコレクタは、それぞれ抵抗Ｒａ、Ｒｂを介して、電源電圧ラインに接続されている。また、トランジスタＱｂのコレクタは、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱｃのベースにも接続されている。トランジスタＱｃのコレクタは、出力トランジスタ１２４（ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ）のベースに接続されている。また、トランジスタＱｃのエミッタは、給電端子１３（低電位側）に接続されている。
【００３０】
まず、上記構成から成る誤差検出回路１２３における電源出力の定電圧制御について説明する。出力電圧の上昇に応じて参照電圧Ｖｂが高くなった場合、抵抗Ｒｂに流れるトランジスタＱｂのコレクタ電流が増加するため、トランジスタＱｃのベース電圧は低下し、トランジスタＱｃのコレクタ電流（すなわち、出力トランジスタ１２４のベース電流）が減少する。従って、出力電圧は出力トランジスタ１２４によって下げられる。逆に、参照電圧Ｖｂが低くなった場合には、上記と逆の動作によって、出力電圧が上げられる。
【００３１】
次に、上記構成から成る誤差検出回路１２３における電源出力の定電流制御について説明する。なお、本実施形態のオペアンプＯＰ１は、出力電流Ｉの増大に応じて分圧電圧Ｖｅが高くなった場合に基準電圧Ｖｃを下げるように働く構成である。出力電流Ｉの増大に応じて基準電圧Ｖｃが低くなった場合、抵抗Ｒｂに流れるトランジスタＱｂのコレクタ電流が増大するため、トランジスタＱｃのベース電圧は低下し、トランジスタＱｃのコレクタ電流（すなわち、出力トランジスタ１２４のベース電流）が減少する。従って、出力電流Ｉは出力トランジスタ１２４によって下げられる。逆に、基準電圧Ｖｃが高くなった場合には、上記と逆の動作によって、出力電流Ｉが上げられる。
【００３２】
このように、電源出力の定電流制御を行うに際して、オペアンプＯＰ１の出力を直接出力トランジスタ１２４に与えるのではなく、該オペアンプＯＰ１の出力に応じて、誤差検出回路１２３に入力される基準電圧Ｖｃを変動させる構成とすることにより、誤差検出回路１２３を簡易な差動回路等で実現することができるので、充電器１のコストダウンを図ることが可能となる。
【００３３】
なお、上記の実施形態では、電子機器用の充電器を構成する定電流定電圧回路に本発明を適用した場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、様々な電気機器や電源装置の定電流定電圧回路に適用が可能である。
【００３４】
また、上記の実施形態では、本発明の第１特徴部分（センス抵抗の検出電圧をオペアンプに直接入力せず、出力電流に応じて変動する基準電圧の分圧電圧をオペアンプに入力する点）と、第２特徴部分（オペアンプの出力を直接出力トランジスタに与えず、該オペアンプの出力に応じて誤差検出回路に入力される基準電圧を変動させる点）を両方具備した定電流定電圧回路を例に挙げて説明を行ったが、本発明に係る定電流定電圧回路の構成はこれに限定されるものではなく、解決すべき課題に応じて、いずれか一方の特徴部分を有する構成としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
上記で説明した通り、本発明に係る定電流定電圧回路は、出力電圧に応じた参照電圧を検出する出力電圧検出回路と、出力電流を電圧として検出するためのセンス抵抗と、センス抵抗の検出電圧が上乗せされた基準電圧を生成する基準電圧源と、参照電圧と基準電圧の第１分圧電圧との誤差を検出する誤差検出回路と、基準電圧の第２分圧電圧と目標電圧との差電圧を増幅出力するオペアンプと、オペアンプの出力に応じて基準電圧の第１分圧電圧を変動させる電圧変動回路と、誤差検出回路の出力に応じて電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行う出力トランジスタと、を有して成る構成としている。
【００３６】
このような構成とすることにより、第２分圧電圧がオペアンプの入力ダイナミックレンジの中心付近で変動するように分圧比を調整すれば、オペアンプとして入力ダイナミックレンジの下限付近でも支障なく動作する高性能オペアンプを用いる必要がなくなるとともに、誤差検出回路を簡易な差動回路等で実現することができるので、回路のコストダウンを図ることが可能となる。
【００３７】
なお、本発明に係る定電流定電圧回路は、出力電圧に応じた参照電圧を検出する出力電圧検出回路と、出力電流を電圧として検出するためのセンス抵抗と、センス抵抗の検出電圧が上乗せされた基準電圧を生成する基準電圧源と、参照電圧と基準電圧との差電圧を増幅出力する第１オペアンプと、基準電圧の分圧電圧と目標電圧との差電圧を増幅出力する第２オペアンプと、第１、第２オペアンプの出力に応じて電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行う出力トランジスタと、を有して成る構成にしてもよい。
【００３８】
このような構成とすることにより、基準電圧の分圧電圧が第２オペアンプの入力ダイナミックレンジの中心付近で変動するように分圧比を調整すれば、第２オペアンプとして入力ダイナミックレンジの下限付近でも支障なく動作する高性能オペアンプを用いる必要がなくなるので、回路のコストダウンが実現できる。
【００３９】
また、本発明に係る定電流定電圧回路は、出力電圧に応じた参照電圧を検出する出力電圧検出回路と、出力電流を電圧として検出するためのセンス抵抗と、所定の基準電圧を生成する基準電圧源と、前記参照電圧と前記基準電圧との誤差を検出する誤差検出回路と、前記センス抵抗の検出電圧を増幅出力するオペアンプと、該オペアンプの出力に応じて前記基準電圧を変動させる電圧変動回路と、前記誤差検出回路の出力に応じて電源出力の定電流制御及び定電圧制御を行う出力トランジスタと、を有して成る構成にしてもよい。このような構成とすることにより、誤差検出回路を簡易な差動回路等で実現することができるので、回路のコストダウンを図ることが可能となる。
【００４０】
一方、本発明に係る充電器は、上記構成から成る定電流定電圧回路を有して成り、二次電池の充電に際して、充電電流の定電流制御及び充電電圧の定電圧制御を行う構成としている。このような構成とすることにより、従来に比べて簡易かつ安価な構成で充電電流の定電流制御及び充電電圧の定電圧制御を行うことが可能な充電器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る充電器の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】出力電流Ｉと分圧電圧Ｖｅとの関係を示す相関図である。
【図３】誤差検出回路１２３の一実施形態を示す回路図である。
【図４】定電流定電圧回路の一従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１充電器
１１電源回路
１２定電流定電圧回路
１３給電端子
１２１基準電圧源
１２２出力電圧検出回路
１２３誤差検出回路
１２４出力トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ７抵抗
Ｒｓセンス抵抗
ＯＰ１オペアンプ
Ｒａ、Ｒｂ抵抗
Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃｎｐｎ型バイポーラトランジスタ
Ｉａ定電流源
２電子機器
２１受電端子
２２充電制御回路
２３二次電池[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a constant current constant voltage circuit that performs constant current control and constant voltage control of a power supply output, and a charger using the constant current constant voltage circuit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example of a constant current constant voltage circuit. The constant current constant voltage circuit shown in the figure includes an output voltage detection circuit 41 that detects a reference voltage according to an output voltage, a reference voltage source 42 that generates a predetermined reference voltage, and a difference voltage between the reference voltage and the reference voltage. A first operational amplifier 43 that amplifies and outputs, a sense resistor 44 connected in series to the power supply line to detect the output current as a voltage, a second operational amplifier 45 that amplifies and outputs the detection voltage of the sense resistor 44, and a first And an output transistor 46 for performing constant current control and constant voltage control of the power supply output in accordance with both output voltages of the second operational amplifiers 43 and 45. The sense resistor 44 is a very small resistor that does not affect the circuit.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Certainly, in the case of the constant current constant voltage circuit having the above configuration, the constant current control and constant control of the power supply output by the output transistor 46 according to the reference voltage obtained by the output voltage detection circuit 41 and the detection voltage of the sense resistor 44. Voltage control can be performed.
[0004]
However, the detection voltage of the sense resistor 44 is very small (for example, when the resistance value of the sense resistor 44 is 0.5 [Ω] and the set value of the output current is 0.5 [A], the detection voltage is 0.25 [V]), the above-described configuration in which the detection voltage is directly input to the second operational amplifier 45 (for example, the operating voltage 5 [V]) operates the second operational amplifier 45 near the lower limit of the input dynamic range. It was necessary to let them. Therefore, in the constant current constant voltage circuit having the above-described configuration, a high-performance operational amplifier that operates without problems even near the lower limit of the input dynamic range must be used as the second operational amplifier 45, and the cost increase resulting from this is a first problem. It was.
[0005]
Further, in the above configuration in which the constant current control and the constant voltage control of the output transistor 46 are directly performed according to the difference voltage between the reference voltage and the reference voltage and the detection voltage of the sense resistor 44, the stability of both controls is improved. For this reason, both input paths to the output transistor 46 must be in the same form. Therefore, in the constant current constant voltage circuit having the above-described configuration, as long as the second operational amplifier 45 that amplifies the detection voltage of the sense resistor 44 is an essential component, the first operational amplifier 43 that is not originally required must be provided accordingly. However, the cost increase resulting from this was a second problem.
[0006]
In view of the first and second problems described above, the present invention provides a constant current constant voltage circuit capable of performing constant current control and constant voltage control of a power supply output with a simpler and less expensive configuration than the conventional one, and a It aims at providing the used charger.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a constant current constant voltage circuit according to the present invention includes an output voltage detection circuit for detecting a reference voltage corresponding to an output voltage, a sense resistor for detecting an output current as a voltage, and the sense A reference voltage source for generating a reference voltage on which a detection voltage of the resistor is added; an error detection circuit for detecting an error between the reference voltage and a first divided voltage of the reference voltage; and a second divided voltage of the reference voltage An operational amplifier that amplifies and outputs a difference voltage between the voltage and the target voltage, a voltage variation circuit that varies the first divided voltage of the reference voltage according to the output of the operational amplifier, and a power supply output according to the output of the error detection circuit And an output transistor that performs constant current control and constant voltage control.
[0008]
The constant current constant voltage circuit according to the present invention includes an output voltage detection circuit for detecting a reference voltage corresponding to the output voltage, a sense resistor for detecting the output current as a voltage, and a detection voltage of the sense resistor. A reference voltage source for generating the generated reference voltage, a first operational amplifier for amplifying and outputting the difference voltage between the reference voltage and the reference voltage, and amplifying and outputting the difference voltage between the divided voltage of the reference voltage and the target voltage You may make it the structure which has a 2nd operational amplifier and the output transistor which performs constant current control and constant voltage control of a power supply output according to the output of a 1st, 2nd operational amplifier.
[0009]
The constant current constant voltage circuit according to the present invention includes an output voltage detection circuit that detects a reference voltage corresponding to the output voltage, a sense resistor that detects the output current as a voltage, and a reference that generates a predetermined reference voltage. A voltage source; an error detection circuit that detects an error between the reference voltage and the reference voltage; an operational amplifier that amplifies and outputs the detection voltage of the sense resistor; and a voltage variation that varies the reference voltage according to the output of the operational amplifier. A circuit and an output transistor that performs constant current control and constant voltage control of the power supply output in accordance with the output of the error detection circuit may be used.
[0010]
On the other hand, the charger according to the present invention includes the constant current constant voltage circuit having the above-described configuration, and performs charging current constant current control and charging voltage constant voltage control when charging the secondary battery. .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the case where the constant current constant voltage circuit which concerns on this invention is employ | adopted as a constant current constant voltage circuit which comprises the charger for electronic devices is demonstrated in detail as an example.
[0012]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a charger according to the present invention. As shown in the figure, a charger 1 on the power supply side includes a power supply circuit 11 that converts a commercial AC power supply into a predetermined DC power supply, and a constant current constant voltage circuit 12 that performs constant current control and constant voltage control of a power supply output. And a power supply terminal 13 for obtaining electrical coupling with the electronic device 2. On the other hand, an electronic device 2 (such as a mobile phone or a portable audio device) on the power receiving side includes a power receiving terminal 21 for obtaining electrical coupling with the charger 1, a charge control circuit 22 for controlling a charging operation, And a secondary battery 23 (nickel metal hydride battery, lithium battery, or the like) serving as a drive power source for the device. In addition, the secondary battery 23 of this figure is a structure which can be easily attached or detached with respect to the electronic device 2. FIG.
[0013]
The constant current constant voltage circuit 12 of the present embodiment includes a reference voltage source 121 that generates a reference voltage Va, an output voltage detection circuit 122 that detects a reference voltage Vb corresponding to the output voltage of the charger 1, and a reference voltage Vb. An error detection circuit 123 that detects an error of the reference voltage Va from the divided voltage Vc, and an output terminal (a power supply circuit 11 that performs constant current control and constant voltage control of the power supply output according to the output of the error detection circuit 123) An output transistor 124 connected in series between the high potential side) and the power supply terminal 13 (high potential side), and an output terminal (low potential side) for detecting the output current I of the charger 1 as a voltage. ) And a power supply terminal 13 (low potential side) Amplifying and outputting a differential voltage between the sense resistor Rs (resistance value Rs) connected in series and the divided voltages Vd and Ve obtained by dividing the reference voltage Va. Operational amplifier OP1 and resistance R1 to R7 (the resistance values R1 to R7), comprising a. The sense resistor Rs is a very small resistor that does not affect the circuit.
[0014]
The output terminal of the reference voltage source 121 is connected to the power supply terminal 13 (low potential side) via the resistors R 1 and R 2, and the connection node of the resistors R 1 and R 2 is connected to one input terminal of the error detection circuit 123. Has been. The output terminal of the reference voltage source 121 is connected to the output terminal (low potential side) of the power supply circuit 11 via resistors R3 and R4. The connection node of the resistors R3 and R4 is one input of the operational amplifier OP1. Connected to the terminal. The output terminal of the reference voltage source 121 is connected to the power supply terminal 13 (low potential side) via resistors R5 and R6, and the connection node of the resistors R5 and R6 is connected to the other input terminal of the operational amplifier OP1. Has been. The ground terminal of the reference voltage source 121 is connected to the power supply terminal 13 (low potential side), and the output terminal of the operational amplifier OP1 is connected to one input terminal of the error detection circuit 123 via the resistor R7. Yes.
[0015]
The input terminal of the output voltage detection circuit 122 is connected to the power supply terminal 13 (high potential side). The ground terminal of the output voltage detection circuit 122 is connected to the power supply terminal 13 (low potential side). The output terminal of the output voltage detection circuit 122 is connected to the other input terminal of the error detection circuit 123.
[0016]
The ground terminal of the error detection circuit 123 is connected to the power supply terminal 13 (low potential side). The output terminal of the error detection circuit 123 is connected to the control terminal of the output transistor 124. The internal configuration and operation of the error detection circuit 123 will be described in detail later.
[0017]
Here, the constant current constant voltage circuit 12 of the present embodiment matches the conventional configuration in that the constant voltage control of the power supply output is performed according to the difference voltage between the reference voltage according to the output voltage and the reference voltage. In this respect, it has a novel feature.
[0018]
First, the first characteristic part of the constant current constant voltage circuit 12 of the present embodiment is not to directly input the detection voltage I · Rs of the sense resistor Rs to the operational amplifier OP1 when performing constant current control of the power supply output. This is a configuration in which the divided voltages Vd and Ve of the reference voltage Va that varies according to the output current I are input to the operational amplifier OP1.
[0019]
As described above, in the constant current constant voltage circuit 12 of the present embodiment, the ground terminal of the reference voltage source 121 is connected to one end (high potential side) of the sense resistor Rs. When the output terminal (low potential side) of the circuit 11 is used as a reference (ground), as shown by the following equation (1), the detection voltage I · Rs of the sense resistor Rs is added to the fixed reference voltage V to be originally generated. The added fluctuation value.
[Expression 1]

[0020]
Therefore, the divided voltages Vd and Ve input to the operational amplifier OP1 are expressed by the following equations (2) and (3), respectively.
[Expression 2]

[0021]
From the above equation (3), the divided voltage Ve input to the operational amplifier OP1 as the detection voltage corresponding to the output current I is the resistance voltage I · Rs of the sense resistor Rs that has been input directly to the operational amplifier OP1 in the past. It can be seen that the voltages are offset to the high potential side by the voltage determined by R5 and R6.
[0022]
Therefore, if the resistors R5 and R6 are adjusted so that the divided voltage Ve fluctuates in the vicinity of the center of the input dynamic range of the operational amplifier OP1, a high performance operational amplifier that operates without trouble even near the lower limit of the input dynamic range is used as the operational amplifier OP1. Since it is no longer necessary, the cost of the charger 1 can be reduced. FIG. 2 is a correlation diagram showing the relationship between the output current I and the divided voltage Ve, and shows a setting example of the resistors R5 and R6.
[0023]
Further, from the above equation (2), the divided voltage Vd input to the operational amplifier OP1 as the target value of the divided voltage Ve is also equal to the detected voltage I · Rs of the sense resistor Rs by the voltage determined by the resistors R3 and R4. It can be seen that the voltage is offset to the high potential side.
[0024]
Here, the rate of change of the divided voltage Vd with respect to the detection voltage I · Rs of the sense resistor Rs is suppressed smaller than that of the divided voltage Ve by the voltage division ratio determined by the resistors R3 and R4. Therefore, if the resistors R3 and R4 are adjusted so that the divided voltage Vd becomes the center of the input dynamic range of the operational amplifier OP1 after substituting the desired constant current value of the output current I into the above equation (2), the output current Since a target value of the divided voltage Ve can be obtained at a level that does not cause a problem in actual use without newly providing a reference voltage source that does not depend on I, it is possible to avoid an unnecessary increase in circuit scale. .
[0025]
If the target value of the divided voltage Ve is to be a fixed value that does not depend on the output current I, a new reference voltage source that does not depend on the output current I is provided separately, and the output voltage is set as the target of the divided voltage Ve. A value may be input to the operational amplifier OP1 as a value.
[0026]
Next, the second characteristic portion of the constant current constant voltage circuit 12 of the present embodiment is that the output of the operational amplifier OP1 is not directly supplied to the output transistor 124 when performing constant current control of the power supply output. The reference voltage Vc input to the error detection circuit 123 is changed in accordance with the output.
[0027]
FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of the error detection circuit 123. As shown in the figure, the error detection circuit 123 of the present embodiment is a differential circuit including a pair of npn-type bipolar transistors Qa and Qb.
[0028]
The base of the transistor Qa corresponding to one input terminal of the error detection circuit 123 is connected to one end of each of the resistors R1, R2, and R7, and the divided voltage Vc of the reference voltage Va by the resistors R1 and R2 is connected to the base. Is entered. The base of the transistor Qb corresponding to the other input terminal of the error detection circuit 123 is connected to the output terminal of the output voltage detection circuit 122, and a reference voltage Vb corresponding to the output voltage is input to the base.
[0029]
The emitters of the transistors Qa and Qb are connected to each other, and the connection node is connected to the power supply terminal 13 (low potential side) via the constant current source Ia. The collectors of the transistors Qa and Qb are connected to the power supply voltage line via the resistors Ra and Rb, respectively. The collector of the transistor Qb is also connected to the base of the npn bipolar transistor Qc. The collector of the transistor Qc is connected to the base of the output transistor 124 (pnp type bipolar transistor). The emitter of the transistor Qc is connected to the power supply terminal 13 (low potential side).
[0030]
First, the constant voltage control of the power supply output in the error detection circuit 123 having the above configuration will be described. When the reference voltage Vb increases as the output voltage increases, the collector current of the transistor Qb flowing through the resistor Rb increases, so that the base voltage of the transistor Qc decreases and the collector current of the transistor Qc (that is, the output transistor 124). Base current) decreases. Accordingly, the output voltage is lowered by the output transistor 124. On the contrary, when the reference voltage Vb becomes low, the output voltage is raised by the operation opposite to the above.
[0031]
Next, constant current control of the power supply output in the error detection circuit 123 having the above configuration will be described. Note that the operational amplifier OP1 of the present embodiment is configured so as to lower the reference voltage Vc when the divided voltage Ve increases as the output current I increases. When the reference voltage Vc decreases as the output current I increases, the collector current of the transistor Qb flowing through the resistor Rb increases, so that the base voltage of the transistor Qc decreases and the collector current of the transistor Qc (that is, the output transistor) 124 base current) decreases. Accordingly, the output current I is lowered by the output transistor 124. On the other hand, when the reference voltage Vc becomes high, the output current I is raised by the operation opposite to the above.
[0032]
In this way, when performing constant current control of the power supply output, the output of the operational amplifier OP1 is not directly supplied to the output transistor 124, but the reference voltage Vc input to the error detection circuit 123 is set according to the output of the operational amplifier OP1. Since the error detection circuit 123 can be realized by a simple differential circuit or the like by adopting the variable configuration, the cost of the charger 1 can be reduced.
[0033]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the constant current constant voltage circuit constituting the charger for the electronic device has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited thereto. However, the present invention can be applied to constant current and constant voltage circuits of various electric devices and power supply devices.
[0034]
In the above-described embodiment, the first feature of the present invention (the point that the detection voltage of the sense resistor is not directly input to the operational amplifier and the divided voltage of the reference voltage that varies according to the output current is input to the operational amplifier) and An example of a constant current constant voltage circuit having both of the second characteristic part (a point in which the output of the operational amplifier is not directly applied to the output transistor, and the reference voltage input to the error detection circuit is changed according to the output of the operational amplifier). Although described above, the configuration of the constant current constant voltage circuit according to the present invention is not limited to this, and may be configured to have one of the characteristic portions depending on the problem to be solved.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, the constant current constant voltage circuit according to the present invention includes an output voltage detection circuit that detects a reference voltage corresponding to an output voltage, a sense resistor that detects the output current as a voltage, and a sense resistor detection. A reference voltage source that generates a reference voltage on which a voltage is added, an error detection circuit that detects an error between the reference voltage and the first divided voltage of the reference voltage, a second divided voltage of the reference voltage, and a target voltage An operational amplifier that amplifies and outputs the differential voltage, a voltage fluctuation circuit that varies the first divided voltage of the reference voltage according to the output of the operational amplifier, and constant current control and constant voltage control of the power supply output according to the output of the error detection circuit And an output transistor to be performed.
[0036]
With such a configuration, if the voltage division ratio is adjusted so that the second divided voltage fluctuates near the center of the input dynamic range of the operational amplifier, the operational amplifier can operate without any problems near the lower limit of the input dynamic range. There is no need to use an operational amplifier, and the error detection circuit can be realized by a simple differential circuit, etc., so that the cost of the circuit can be reduced.
[0037]
The constant current constant voltage circuit according to the present invention includes an output voltage detection circuit that detects a reference voltage corresponding to the output voltage, a sense resistor for detecting the output current as a voltage, and a detection voltage of the sense resistor. A reference voltage source for generating a reference voltage, a first operational amplifier for amplifying and outputting a difference voltage between the reference voltage and the reference voltage, a second operational amplifier for amplifying and outputting a difference voltage between the divided voltage of the reference voltage and the target voltage, The output transistor may perform a constant current control and a constant voltage control of the power supply output in accordance with the outputs of the first and second operational amplifiers.
[0038]
By adopting such a configuration, if the voltage division ratio is adjusted so that the divided voltage of the reference voltage fluctuates near the center of the input dynamic range of the second operational amplifier, there is no problem even near the lower limit of the input dynamic range as the second operational amplifier. Since there is no need to use a high-performance operational amplifier that operates without any problems, the cost of the circuit can be reduced.
[0039]
The constant current constant voltage circuit according to the present invention includes an output voltage detection circuit that detects a reference voltage corresponding to the output voltage, a sense resistor that detects the output current as a voltage, and a reference that generates a predetermined reference voltage. A voltage source; an error detection circuit that detects an error between the reference voltage and the reference voltage; an operational amplifier that amplifies and outputs the detection voltage of the sense resistor; and a voltage variation that varies the reference voltage according to the output of the operational amplifier. A circuit and an output transistor that performs constant current control and constant voltage control of the power supply output in accordance with the output of the error detection circuit may be used. With such a configuration, the error detection circuit can be realized by a simple differential circuit or the like, so that the cost of the circuit can be reduced.
[0040]
On the other hand, the charger according to the present invention includes the constant current constant voltage circuit having the above-described configuration, and performs charging current constant current control and charging voltage constant voltage control when charging the secondary battery. . By adopting such a configuration, it is possible to provide a charger capable of performing constant current control of charging current and constant voltage control of charging voltage with a simpler and less expensive configuration than conventional ones.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a charger according to the present invention.
FIG. 2 is a correlation diagram showing a relationship between an output current I and a divided voltage Ve.
3 is a circuit diagram showing one embodiment of an error detection circuit 123. FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example of a constant current constant voltage circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charger 11 Power supply circuit 12 Constant current constant voltage circuit 13 Power supply terminal 121 Reference voltage source 122 Output voltage detection circuit 123 Error detection circuit 124 Output transistor R1-R7 Resistance Rs Sense resistance OP1 Operational amplifier Ra, Rb Resistance Qa, Qb, Qc npn Type bipolar transistor Ia Constant current source 2 Electronic device 21 Power receiving terminal 22 Charging control circuit 23 Secondary battery

Claims

An output voltage detection circuit for detecting a reference voltage corresponding to the output voltage; a sense resistor for detecting an output current as a voltage; a reference voltage source for generating a reference voltage on which the detection voltage of the sense resistor is added; and An error detection circuit that detects an error between a reference voltage and a first divided voltage of the reference voltage, an operational amplifier that amplifies and outputs a differential voltage between the second divided voltage of the reference voltage and a target voltage, and an output of the operational amplifier And a voltage fluctuation circuit that fluctuates the first divided voltage of the reference voltage according to the output voltage, and an output transistor that performs constant current control and constant voltage control of the power supply output according to the output of the error detection circuit. The second divided voltage of the reference voltage is a divided voltage obtained between the output terminal of the reference voltage source and the high potential terminal of the sense resistor, and the target voltage Voltage is the reference voltage source Constant current constant voltage circuit, characterized in that the output end is a divided voltage obtained between a low potential end of the sense resistor.

The error detection circuit is a differential circuit in which a first divided voltage of the reference voltage and the reference voltage are differentially input, and open / close control of the output transistor is performed according to a difference between the two voltages. The constant current constant voltage circuit according to claim 1.

A battery charger comprising the constant current constant voltage circuit according to claim 1, and performing charging current constant current control and charging voltage constant voltage control when charging a secondary battery. .