JP3904077B2 - Charge control device for secondary battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、リチウムイオン電池のような充電可能な二次電池に対する充電を制御する二次電池用充電制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の二次電池用充電制御装置は、二次電池に対する充電を制御するための装置であって、ACアダプタと二次電池との間に介在し、ACアダプタから二次電池へ流す充電電流を制御する装置である。二次電池、すなわち、充電可能な電池は、例えば、リチウムイオン電池であって良い。以下、図面を参照して、従来の二次電池用充電制御装置について説明する。
【0003】
図1に示されるように、従来の二次電池用充電制御装置50は、ACアダプタ20と二次電池(リチウムイオン電池)30との間に介在し、ACアダプタ20から二次電池30へ流す充電電流Icを制御する。二次電池用充電制御装置50は、ACアダプタ20に接続される一対のアダプタ接続端子51および52と、二次電池30に接続される一対の電池接続端子56および57とを持つ。
【0004】
詳述すると、ACアダプタ20は、ACアダプタ電圧Vcc(ad)を発生している。ACアダプタ20は、陽極(カソード)21と陰極(アノード)22とを持ち、これらの間に、後述する二次電池用充電制御装置50が接続されている。
【0005】
二次電池用充電制御装置50は、後述する二次電池用充電制御回路10を含む。ACアダプタ20の陽極21には、二次電池用充電制御装置50の一方のアダプタ接続端子51が接続されて、二次電池用充電制御回路10が、充電制御トランジスタQ1、逆流防止用ダイオードDi、および充電電流センス抵抗器R1を介して接続されている。充電制御トランジスタQ1は、パワートランジスタであって、PNP形バイポーラトランジスタで構成されている。充電制御トランジスタ(パワートランジスタ)Q1は充電制御スイッチとも呼ばれる。
【0006】
充電制御トランジスタQ1のエミッタはアダプタ接続端子51(ACアダプタ20のカソード21)に接続され、コレクタは逆流防止用ダイオードDiのアノードに接続されている。逆流防止用ダイオードDiのカソードは充電電流センス抵抗器R1の一端に接続されている。充電制御トランジスタQ1と逆流防止用ダイオードDiと充電電流センス抵抗器R1との組み合わせは、二次電池用充電制御回路10の周辺回路と呼ばれる。すなわち、二次電池用充電制御回路10とその周辺回路は、ACアダプタ20の陽極21と二次電池30の陽極(カソード)31との間に接続されて、二次電池用充電制御装置50を構成している。
【0007】
二次電池用充電制御回路10は、VCC端子と、CNT端子と、CS端子と、BAT端子と、GND端子とを持つ。VCC端子は電源端子と呼ばれ、CNT端子は制御端子と呼ばれる。VCC端子はアダプタ接続端子51(すなわち、ACアダプタ20の陽極21と充電制御トランジスタQ1のエミッタと)に接続されている。CNT端子は充電制御トランジスタQ1のベースに接続されている。CS端子は逆流防止用ダイオードDiのカソードに接続されている。BAT端子は一方の電池接続端子56(すなわち、二次電池30の陽極端子31)に接続されている。BAT端子とCS端子との間に、充電電流センス抵抗器R1が接続されている。GND端子は他方のアダプタ接続端子52(ACアダプタ20の陰極22)と他方の電池接続端子57(二次電池30の陰極32)とに接続されている。
【0008】
二次電池用充電制御回路10の主な機能は、定電流充電機能、定電圧充電機能、および一次側過電圧検出機能である。二次電池用充電制御回路10は、定電流充電機能を司る定電流制御回路11と、定電圧充電機能を司る定電圧制御回路12と、一次側過電圧検出機能を司る一次側過電圧検出回路13とを有する。
【0009】
定電流制御回路11は、充電電流センス抵抗器R1の両端の電位差を一定に保つ様に、パワートランジスタQ1を制御し、二次電池30を定電流で充電するための回路である。定電圧制御回路12は、二次電池30のバッテリ電圧(電池電圧)Vcc(ba)を検出して、このバッテリ電圧Vcc(ba)が一定電圧以上とならない様に、パワートランジスタQ1を制御し、二次電池30を充電するための回路である。一次側過電圧検出回路13は、一次側(アダプタ)電圧Vcc(ad)を検出して、この一次側電圧Vcc(ad)が過電圧以上であった場合に、パワートランジスタQ1をオフにして、充電停止するための回路である。
【0010】
詳述すると、定電流制御回路11は、BAT端子とCS端子とに接続されたアンプA1と、後述するツェナー電圧Vzを分圧する直列接続されたブリーダ抵抗器R3、R4から成り、定電流充電用基準電圧Vclを発生する定電流充電用基準電圧発生回路と、この定電流充電用基準電圧VclとアンプA1の出力とを比較するCCアンプA2と、CCアンプA2の出力によってオンオフ制御されるNPN形バイポーラトランジスタQ2とを有する。NPN形バイポーラトランジスタQ2のベースはCCアンプA2の出力端子に接続され、エミッタは接地されている。
【0011】
定電圧制御回路12は、BAT端子からのバッテリ電圧Vcc(ba)と後述する一次側過電圧検出回路13から出力されるレギュレータ電圧Vchとを比較するエラーアンプA3と、このエラーアンプA3の出力によってオンオフ制御されるNPN形バイポーラトランジスタQ3とを有する。NPN形バイポーラトランジスタQ3のベースはエラーアンプA3の出力に接続され、エミッタは接地され、コレクタはCNT端子に接続されている。また、エラーアンプA3の出力端子は、定電流制御回路11のNPN形バイポーラトランジスタQ2のコレクタに接続されている。
【0012】
一次側過電圧検出回路13は、ツェナー電圧Vzを発生するツェナーダイオードZDと、ツェナーダイオードZDのカソードとVcc端子との間に接続された定電流源CIと、ツェナー電圧Vzが供給され、上述したレギュレータ電圧Vchを生成するレギュレータ回路とを有する。レギュレータ回路は、レギュレータアンプA4と、直列接続された抵抗器R5、R6とから構成される。レギュレータアンプA4の非反転入力端子はツェナーダイオードZDのカソードが接続され、反転入力端子は、直列接続された抵抗器R5、R6の接続点が接続されている。レギュレータアンプA4の出力は、直列接続された抵抗器R5、R6を介して接地され、上記レギュレータ電圧Vchを発生する。
【0013】
図1に加えて図2をも参照して、従来の二次電池用充電制御装置50の動作について説明する。図2において、(A)はバッテリ電圧Vcc(ba)の特性を、(B)は充電電流Icの特性を示し、横軸は時間を示している。
【0014】
バッテリ電圧Vcc(ba)がレギュレータ電圧Vchより低いとき、定充電制御回路11は、CS端子−BAT端子間の電圧が定電流充電用基準電圧Vclに等しくなるように、CNT端子を制御する。これにより、図2(B)に示されるように、充電電流Icが一定となるように制御される(定電流充電制御モード)。
【0015】
一方、バッテリ電圧Vcc(ba)がレギュレータ電圧Vchに等しくなると、定電流制御回路12は、エラーアンプA3にて、図2(A)に示されるように、バッテリ電圧Vcc(ba)が一定となるようにCNT端子を制御する(定電圧充電制御モード)。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
近年、二次電池用充電制御装置も高耐圧、逆接続耐圧についての耐量の向上が求められてきている。例えば、±25V以上の耐圧が求められている。
【0017】
しかしながら、従来の二次電池用充電制御装置50では、IC(二次電池用充電制御回路10)の耐圧(耐圧が15V程度)、パワートランジスタQ1の耐圧(コレクタ−ベース間、ベース−エミッタ間の耐圧が10V程度)の問題がある。その為、従来の二次電池用充電制御装置50においてその耐量を上げるためには、外付のダイオードや電界効果トランジスタを追加して構成することが行なわれている。その為、耐量を上げるために、従来の二次電池用充電制御装置では部品点数が増加してしまうという問題がある。
【0018】
したがって、本発明の課題は、部品点数を余り増加することなく、耐量の向上を図ることができる、二次電池用充電制御装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、二次電池(30)に対する充電を制御するために、ACアダプタ(20)と二次電池との間に介在し、ACアダプタから二次電池へ流す充電電流(Ic )を充電制御スイッチのオン/オフにより制御する二次電池用充電制御回路 ( 10A ; 10B ) を含む二次電池用充電制御装置(50A、50B)において、充電制御スイッチとして互いに逆極性に直列接続された第1及び第2の電界効果トランジスタ(FET1,FET2;FET’1,FET’2)を用い、二次電池用充電制御回路は、定電圧充電制御と定電流充電制御を行い、第1の電界効果トランジスタのオン/オフを制御する充電制御回路(14)と、ACアダプタのACアダプタ電圧と二次電池のバッテリ電圧とを比較して、第2の電界効果トランジスタのオン/オフを制御する電池逆転検出回路(17)とを有することを特徴とする二次電池用充電制御装置が得られる。
【0020】
上記二次電池用充電制御装置において、第1及び第2の電界効果トランジスタの各々は、ACアダプタの陽極(21)と二次電池の陽極(31)との間に接続されたpチャネル電界効果トランジスタ(FET1;FET2)から構成されて良い。この場合、充電制御スイッチと二次電池の陽極(31)との間に充電電流センス抵抗器(R1)が接続される。また、第1及び第2の電界効果トランジスタの各々は、ACアダプタの陰極(22)と二次電池の陰極(32)との間に接続されたnチャネル電界効果トランジスタ(FET’1,FET2’2)から構成されて良い。この場合、充電制御スイッチと二次電池の陰極(32)との間に充電電流センス抵抗器(R1)が接続される。尚、二次電池は、例えば、リチウムイオン電池であってよい。
【0021】
上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0023】
図3を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る二次電池用充電制御装置50Aについて説明する。図示の二次電池用充電制御装置50Aは、充電制御トランジスタ(パワートランジスタ)Q1の代わりに(充電制御スイッチとして)互いに逆極性に直列接続された一対の電界効果トランジスタFET1、FET2を用いると共に、後述するように二次電池用充電制御回路の構成が従来のものから変更されている点を除いて、図1に示した従来の二次電池用充電制御装置50と同様の構成を有する。したがって、二次電池用充電制御回路に参照符号10Aを付すと共に、図1に示したものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付して、説明の簡略化のためにそれらの説明については省略する。
【0024】
ここでは、一対の電界効果トランジスタFET1、FET2をそれぞれ第1および第2の電界効果トランジスタと呼ぶことにする。図示の第1および第2の電界効果トランジスタFET1、FET2の各々はpチャネル電界効果トランジスタで構成されている。
【0025】
二次電池用充電制御回路10Aは、VCC端子と、CNT1端子と、CNT2端子、CS端子と、BAT端子と、GND端子とを持つ。VCC端子は電源端子と呼ばれる。CNT1端子およびCNT2端子はそれぞれ第1および第2の制御端子と呼ばれる。GND端子は接地端子と呼ばれる。VCC端子は抵抗器R7を介して一方のアダプタ接続端子51(すなわち、ACアダプタ20の陽極21)に接続されている。BAT端子とCS端子との間に、抵抗器R8、R9を介して充電電流センス抵抗器R1が接続されている。BAT端子は抵抗器R9を介して一方の電池接続端子56(二次電池30の陽極31)に接続されている。GND端子は抵抗器R10を介して他方のアダプタ接続端子52(ACアダプタ20の陰極22)と他方の電池接続端子57(二次電池30の陰極32)とに接続されている。尚、抵抗器R7、R8、R9、R10は、場合によっては削除可能である。
【0026】
第1の電界効果トランジスタFET1は、一方のアダプタ接続端子51(ACアダプタ20の陽極21)に接続された第1のソースS1と、CNT1端子に接続された第1のゲートG1と、第1のドレインD1とを持つ。第1の電界効果トランジスタFET1の第1のゲートG1は第1の制御端子として動作する。第2の電界効果トランジスタFET2は、充電電流センス抵抗器R1を介して一方の電池接続端子56(二次電池30の陽極31)に接続された第2のソースS2と、CNT2端子に接続された第2のゲートG2と、第1の電界効果トランジスタFET1の第1のドレインD1に接続された第2のドレインD2とを持つ。第2の電界効果トランジスタFET2の第2のゲートG2は第2の制御端子として動作する。
【0027】
第1の電界効果トランジスタFET1は第1の寄生ダイオードDp1を持ち、その順方向がACアダプタ20による二次電池30の充電方向とは逆の方向になるように接続されている。また、第2の電界効果トランジスタFET2は第2の寄生ダイオードDp2を持ち、その順方向がACアダプタ20による二次電池30の充電方向と同じ方向になるように接続されている。尚、第1および第2の寄生ダイオードDp1およびDp2の各々はボディダイオードとも呼ばれる。
【0028】
図4を参照して、二次電池用充電制御回路10Aについて説明する。二次電池用充電制御回路10Aは、充電制御回路14と、各種電圧検出回路15と、不感応時間制御回路16と、電圧逆転検出回路17とを有する。
【0029】
充電制御回路14は、VCC端子と、CNT1端子と、CS端子と、BAT端子とに接続されている。充電制御回路14は、定電圧充電制御と定電流充電制御とを行う。すなわち、この充電制御回路14によって、第1の電界効果トランジスタFET1のオン/オフが制御される。そのため、第1の電界効果トランジスタFET1は、充電制御トランジスタ(充電制御スイッチ)として動作する。換言すれば、第1の電界効果トランジスタFET1は、従来の二次電池用充電制御装置50における充電制御トランジスタQ1と実質的に同じ働きをする。
【0030】
各種電圧検出回路15は、VCC端子とGND端子とに接続されている。各種電圧検出回路15は、ADP過電圧検出、ADP低電圧検出、電池過電圧検出、満充電検出、および、温度検出充電制御を行う。
【0031】
不感応時間制御回路16は、不感応時間を制御するための回路であって、充電制御回路14、各種電圧検出回路15、および電圧逆転検出回路17とに接続されている。
【0032】
電圧逆転検出回路17は、VCC端子と、CNT2端子と、CS端子と、GND端子と、充電制御回路14と、不感応時間制御回路16とに接続されている。この電圧逆転検出回路17は、ACアダプタ電圧Vcc(ad)とバッテリ電圧Vcc(ba)とを比較して、後述するように、第2の電界効果トランジスタFET2のオン/オフを制御する。この第2の電界効果トランジスタFET2は逆転防止制御トランジスタ(逆転防止制御スイッチ)として動作する。
【0033】
図5および図6を参照して、電圧逆転検出回路17の動作について説明する。図5は電圧逆転検出回路17の第1の動作モードでの動作を説明するための図であり、図6は電圧逆転検出回路17の第2の動作モードでの動作を説明するための図である。
【0034】
最初に、図5を参照して、電圧逆転検出回路17の第1の動作モードでの動作について説明する。
【0035】
電圧逆転検出回路17は、ACアダプタ電圧Vcc(ad)とバッテリ電圧Vcc(ba)とを比較し、ACアダプタ電圧Vcc(ad)がバッテリ電圧Vcc(ba)より高いときは、逆転防止制御トランジスタFET2をオンするためのオン制御信号を、CNT2端子を介して逆転防止制御トランジスタFET2のゲートに供給する。このオン制御信号に応答して、逆転防止制御トランジスタFET2はオンする。その結果、充電電流IcがACアダプタ20から二次電池30へ流れる。
【0036】
このように充電電流Icが順方向に流れるとき、逆転防止制御トランジスタFET2はオンしている。その為、充電電流Icは、この逆転防止制御トランジスタFET2のオン抵抗分を介して流れ、逆転防止制御トランジスタFET2での発熱は小さい。
【0037】
一方、ACアダプタ電圧Vcc(ad)がバッテリ電圧Vcc(ba)より低いときは、逆転防止制御トランジスタFET2をオフするためのオフ制御信号を、CNT2端子を介して逆転防止制御トランジスタFET2のゲートに供給する。このオフ制御信号に応答して、逆転防止制御トランジスタFET2はオフする。その結果、ACアダプタ20から二次電池30へ流れる充電電流Icが遮断される。
【0038】
このように、逆転防止制御トランジスタFET2は、ACアダプタ電圧Vcc(ad)とバッテリ電圧Vcc(ba)とが逆転したときに逆流電流を防止する機能を有する。
【0039】
これに対して、図1に示した従来の二次電池用充電制御回路50では、逆流防止用ダイオードDiを充電制御トランジスタQ1の後ろに配置して逆流を防止していた。しかしながら、このような構成では、充電電流Icが順方向に流れる際に、逆流防止用ダイオードDiでの電力消費量が大きくなり、発熱の問題がある。
【0040】
次に、図6を参照して、電圧逆転検出回路17の第2の動作モードでの動作について説明する。第2の動作モードでは、電圧逆転検出回路17は、以下に述べるように、不感応時間制御回路16で設定された不感応時間の遅延をもって動作する。
【0041】
ACアダプタ電圧Vcc(ad)がバッテリ電圧Vcc(ba)より高いとき、電池逆転検出回路17は、逆転防止制御トランジスタFET2をオンするためのオン制御信号を、CNT2端子を介して逆転防止制御トランジスタFET2のゲートに供給する。このオン制御信号に応答して、逆転防止制御トランジスタFET2はオンする。その結果、充電電流IcがACアダプタ20から二次電池30へ流れる。
【0042】
ACアダプタ電圧Vcc(ad)がバッテリ電圧Vcc(ba)より低くなっても、電池逆転検出回路17は、直ちには、オフ制御信号を出力せず、オン制御信号を出力し続ける。この結果、二次電池30からACアダプタ20へ放電電流が流れる。
【0043】
ACアダプタ電圧Vcc(ad)がバッテリ電圧Vcc(ba)より継続して低くなっている継続時間が、不感応時間制御回路16によって設定された不感応時間に達した時点で、電池逆転検出回路17は、逆転防止制御トランジスタFET2をオフするためのオフ制御信号を、CNT2端子を介して逆転防止制御トランジスタFET2のゲートに供給する。このオフ制御信号に応答して、逆転防止制御トランジスタFET2はオフする。その結果、二次電池30からACアダプタ20へ流れる放電電流が停止する。
【0044】
このように第2の動作モードでは、CNT2端子からのオン制御信号、オフ制御信号によって、二次電池30の充電と放電が可能となる。
【0045】
これに対して、図1に示した従来の二次電池用充電制御回路50では、逆流防止用ダイオードDiが有るため、二次電池30の充電と放電を行うためには、充電端子と放電端子とを別々に設ける必要がある。
【0046】
上述したように、本発明の第1の実施の形態では、充電制御スイッチとして互いに逆極性に直列接続された一対の電界効果トランジスタFET1、FET2を用いて二次電池30の充電を制御しているので、十分な耐圧を確保することができる。すなわち、正常に接続した場合には、第1の電界効果トランジスタFET1のソースS1−ドレインD1間の耐圧で、二次電池用充電制御装置50Aの耐圧を確保することができる。一方、誤って逆に接続した場合には、第2の電界効果トランジスタFET2のソースS2−ドレインD2間の耐圧で、二次電池用充電制御装置50Aの耐圧を確保することができる。
【0047】
また、充電制御スイッチとして使用される電界効果トランジスタFET1、FET2は、現在大量に使用されているものなので、安価に入手が可能である。
【0048】
図7を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る二次電池用充電制御装置50Bについて説明する。図示の二次電池用充電制御装置50Bは、充電制御スイッチとしての一対の電界効果トランジスタとして、pチャネル電界効果トランジスタではなくnチャネル電界効果トランジスタを用いると共に、後述するように二次電池用充電制御回路の構成を変更した点を除いて、図3に示した二次電池用充電制御装置50Aと同様の構成を有する。したがって、第1および第2の電界効果トランジスタにそれぞれFET’1およびFET’2の参照符号を付し、二次電池用充電制御回路に10Bの参照符号を付す。そして、図3に示したものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付して、説明の簡略化のためにそれらの説明については省略する。
【0049】
二次電池用充電制御回路10Bは、VCC端子と、CNT1端子と、CNT2端子、CS端子と、BAT端子と、GND端子とを持つ。VCC端子は電源端子と呼ばれる。CNT1端子およびCNT2端子はそれぞれ第1および第2の制御端子と呼ばれる。GND端子は接地端子と呼ばれる。GND端子は抵抗器R7を介してアダプタ接続端子52(すなわち、ACアダプタ20の陰極22)に接続されている。CS端子とBAT端子との間に、抵抗器R8、R9を介して充電電流センス抵抗器R1が接続されている。BAT端子は抵抗器R9を介して電池接続端子57(二次電池30の陰極32)に接続されている。VCC端子は抵抗器R10を介してアダプタ接続端子51(ACアダプタ20の陽極21)と電池接続端子56(二次電池30の陽極31)とに接続されている。尚、抵抗器R7、R8、R9、R10は、場合によっては削除可能である。
【0050】
第1の電界効果トランジスタFET’1は、アダプタ接続端子52(ACアダプタ20の陰極22)に接続された第1のソースS1と、CNT1端子に接続された第1のゲートG1と、第1のドレインD1とを持つ。第1の電界効果トランジスタFET’1の第1のゲートG1は第1の制御端子として動作する。第2の電界効果トランジスタFET’2は、充電電流センス抵抗器R1を介して電池接続端子57(二次電池30の陰極32)に接続された第2のソースS2と、CNT2端子に接続された第2のゲートG2と、第1の電界効果トランジスタFET’1の第1のドレインD1に接続された第2のドレインD2とを持つ。第2の電界効果トランジスタFET’2の第2のゲートG2は第2の制御端子として動作する。
【0051】
第1の電界効果トランジスタFET’1は第1の寄生ダイオードD’p1を持ち、その順方向がACアダプタ20による二次電池30の充電方向とは逆の方向になるように接続されている。また、第2の電界効果トランジスタFET’2は第2の寄生ダイオードD’p2を持ち、その順方向がACアダプタ20による二次電池30の充電方向と同じ方向になるように接続されている。尚、第1および第2の寄生ダイオードD’p1およびD’p2の各々はボディダイオードとも呼ばれる。
【0052】
図8を参照して、二次電池用充電制御回路10Bについて説明する。二次電池用充電制御回路10Bは、充電制御回路14Aと、各種電圧検出回路15Aと、不感応時間制御回路16Aと、電圧逆転検出回路17Aとを有する。
【0053】
充電制御回路14Aは、GND端子と、CNT1端子と、CS端子と、BAT端子とに接続されている。充電制御回路14Aは、定電圧充電制御と定電流充電制御とを行う。すなわち、この充電制御回路14Aによって、第1の電界効果トランジスタFET’1のオン/オフが制御される。そのため、第1の電界効果トランジスタFET’1は、充電制御トランジスタ(充電制御スイッチ)として動作する。換言すれば、第1の電界効果トランジスタFET’1は、従来の二次電池用充電制御装置50における充電制御トランジスタQ1と実質的に同じ働きをする。
【0054】
各種電圧検出回路15Aは、VCC端子とGND端子とに接続されている。各種電圧検出回路15Aは、ADP過電圧検出、ADP低電圧検出、電池過電圧検出、満充電検出、および、温度検出充電制御を行う。
【0055】
不感応時間制御回路16Aは、不感応時間を制御するための回路であって、充電制御回路14A、各種電圧検出回路15A、および電圧逆転検出回路17Aとに接続されている。
【0056】
電圧逆転検出回路17Aは、VCC端子と、CNT2端子と、CS端子と、GND端子と、充電制御回路14Aと、不感応時間制御回路16Aとに接続されている。この電池逆転検出回路17Aは、ACアダプタ電圧Vcc(ad)とバッテリ電圧Vcc(ba)とを比較して、第2の電界効果トランジスタFET’2のオン/オフを制御する。この第2の電界効果トランジスタFET’2は逆転防止制御トランジスタ(逆転防止制御スイッチ)として動作する。
【0057】
第2の実施の形態による二次電池用充電制御回路10Bは、前述した第1の実施の形態による二次電池用充電制御回路10Aと同様の動作をするので、その動作説明については省略する。
【0058】
上述したように、本発明の第2の実施の形態でも、充電制御スイッチとして互いに逆極性に直列接続された一対の電界効果トランジスタFET’1、FET’2を用いて二次電池30の充電を制御しているので、十分な耐圧を確保することができる。すなわち、正常に接続した場合には、第1の電界効果トランジスタFET’1のソースS1−ドレインD1間の耐圧で、二次電池用充電制御装置50Bの耐圧を確保することができる。一方、誤って逆に接続した場合には、第2の電界効果トランジスタFET’2のソースS2−ドレインD2間の耐圧で、二次電池用充電制御装置50Bの耐圧を確保することができる。
【0059】
また、充電制御スイッチとして使用される電界効果トランジスタFET’1、FET’2は、現在大量に使用されているものなので、安価に入手が可能である。
【0060】
以上、本発明について実施の形態によって例を挙げて説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。
【0061】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、充電制御スイッチとして互いに逆極性に直列接続された一対の電界効果トランジスタを用いて二次電池の充電を制御しているので、十分な耐圧を確保することができるという作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の二次電池用充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示した二次電池用充電制御装置の充電特性を示すタイムチャートである。
【図3】本発明の第1の実施の形態による二次電池用充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図4】図3に示した二次電池用充電制御装置に用いられる二次電池用充電制御回路の構成を示すブロック図である。
【図5】図4に示した二次電池用充電制御回路に用いられる電圧逆転検出回路の第1の動作モードでの動作を説明するための図である。
【図6】図4に示した二次電池用充電制御回路に用いられる電圧逆転検出回路の第2の動作モードでの動作を説明するための図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態による二次電池用充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図8】図7に示した二次電池用充電制御装置に用いられる二次電池用充電制御回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10A,10B 二次電池用充電制御回路
20 ACアダプタ
30 二次電池(リチウムイオン電池)
FET1、FET2 電界効果トランジスタ
FET’1、FET’2 電界効果トランジスタ
R1 充電電流センス抵抗器
Vcc(ba) 電池電圧(バッテリ電圧)
Vcc(ad) ACアダプタ電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a secondary battery charge control device that controls charging of a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery.
[0002]
[Prior art]
This type of secondary battery charge control device is a device for controlling the charging of the secondary battery, and is interposed between the AC adapter and the secondary battery, and the charging current flowing from the AC adapter to the secondary battery. It is a device that controls. The secondary battery, that is, the rechargeable battery, may be, for example, a lithium ion battery. Hereinafter, a conventional secondary battery charge control device will be described with reference to the drawings.
[0003]
As shown in FIG. 1, a conventional secondary battery
[0004]
More specifically, the
[0005]
The secondary battery
[0006]
The emitter of the charge control transistor Q1 is connected to the adapter connection terminal 51 (the
[0007]
The secondary battery charge control circuit 10 has a VCC terminal, a CNT terminal, a CS terminal, a BAT terminal, and a GND terminal. The VCC terminal is called a power supply terminal, and the CNT terminal is called a control terminal. The VCC terminal is connected to the adapter connection terminal 51 (that is, the
[0008]
The main functions of the secondary battery charge control circuit 10 are a constant current charging function, a constant voltage charging function, and a primary side overvoltage detection function. The secondary battery charge control circuit 10 includes a constant current control circuit 11 that controls a constant current charging function, a constant voltage control circuit 12 that controls a constant voltage charging function, and a primary side overvoltage detection circuit 13 that controls a primary side overvoltage detection function. Have
[0009]
The constant current control circuit 11 is a circuit for controlling the power transistor Q1 and charging the
[0010]
More specifically, the constant current control circuit 11 includes an amplifier A1 connected to the BAT terminal and the CS terminal, and bleeder resistors R3 and R4 connected in series for dividing a Zener voltage Vz, which will be described later, for constant current charging. A constant voltage charging reference voltage generating circuit for generating a reference voltage Vcl, a CC amplifier A2 for comparing the constant current charging reference voltage Vcl with the output of the amplifier A1, and an NPN type controlled on and off by the output of the CC amplifier A2. And a bipolar transistor Q2. The base of the NPN bipolar transistor Q2 is connected to the output terminal of the CC amplifier A2, and the emitter is grounded.
[0011]
The constant voltage control circuit 12 includes an error amplifier A3 that compares a battery voltage Vcc (ba) from the BAT terminal with a regulator voltage Vch output from a primary overvoltage detection circuit 13 described later, and an ON / OFF operation according to the output of the error amplifier A3. And an NPN bipolar transistor Q3 to be controlled. The base of the NPN bipolar transistor Q3 is connected to the output of the error amplifier A3, the emitter is grounded, and the collector is connected to the CNT terminal. The output terminal of the error amplifier A3 is connected to the collector of the NPN bipolar transistor Q2 of the constant current control circuit 11.
[0012]
The primary overvoltage detection circuit 13 is supplied with a Zener diode ZD for generating a Zener voltage Vz, a constant current source CI connected between the cathode of the Zener diode ZD and the Vcc terminal, and a Zener voltage Vz. And a regulator circuit for generating the voltage Vch. The regulator circuit includes a regulator amplifier A4 and resistors R5 and R6 connected in series. The non-inverting input terminal of the regulator amplifier A4 is connected to the cathode of a Zener diode ZD, and the inverting input terminal is connected to the connection point of resistors R5 and R6 connected in series. The output of the regulator amplifier A4 is grounded through resistors R5 and R6 connected in series to generate the regulator voltage Vch.
[0013]
With reference to FIG. 2 in addition to FIG. 1, the operation of the conventional secondary battery
[0014]
When the battery voltage Vcc (ba) is lower than the regulator voltage Vch, the constant charge control circuit 11 controls the CNT terminal so that the voltage between the CS terminal and the BAT terminal becomes equal to the constant current charging reference voltage Vcl. Thereby, as shown in FIG. 2B, the charging current Ic is controlled to be constant (constant current charging control mode).
[0015]
On the other hand, when the battery voltage Vcc (ba) becomes equal to the regulator voltage Vch, the constant current control circuit 12 causes the error amplifier A3 to keep the battery voltage Vcc (ba) constant as shown in FIG. Thus, the CNT terminal is controlled (constant voltage charge control mode).
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, secondary battery charge control devices have also been required to have higher withstand voltage with respect to high withstand voltage and reverse connection withstand voltage. For example, a breakdown voltage of ± 25 V or more is required.
[0017]
However, in the conventional secondary battery
[0018]
Therefore, the subject of this invention is providing the charge control apparatus for secondary batteries which can aim at the improvement of tolerance, without increasing a number of parts too much.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in order to control the charging of the secondary battery (30), the charging current (Ic) interposed between the AC adapter (20) and the secondary battery and flowing from the AC adapter to the secondary battery is controlled. Control by turning on / off the charge control switchCharge control circuit for secondary battery ( 10A ; 10B ) includingIn the secondary battery charge control device (50A, 50B), the charge control switches were connected in series with opposite polarities.1st and 2ndField effect transistors (FET1, FET2; FET'1, FET'2)The secondary battery charge control circuit performs constant voltage charge control and constant current charge control, and controls the on / off of the first field effect transistor, and the AC adapter voltage of the AC adapter. And a battery reverse detection circuit (17) for controlling on / off of the second field effect transistor by comparing the battery voltage of the secondary batteryA charge control device for a secondary battery can be obtained.
[0020]
In the above secondary battery charge control device,1st and 2ndEach of the field effect transistors may be composed of a p-channel field effect transistor (FET1; FET2) connected between the anode (21) of the AC adapter and the anode (31) of the secondary battery. In this case, a charging current sense resistor (R1) is connected between the charging control switch and the anode (31) of the secondary battery. Also,1st and 2ndEach of the field effect transistors may comprise an n-channel field effect transistor (FET'1, FET2'2) connected between the cathode (22) of the AC adapter and the cathode (32) of the secondary battery. . In this case, a charging current sense resistor (R1) is connected between the charging control switch and the cathode (32) of the secondary battery. The secondary battery may be a lithium ion battery, for example.
[0021]
The reference numerals in the parentheses are given for facilitating the understanding of the present invention, are merely examples, and of course are not limited thereto.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
With reference to FIG. 3, the secondary battery
[0024]
Here, the pair of field effect transistors FET1 and FET2 will be referred to as first and second field effect transistors, respectively. Each of the illustrated first and second field effect transistors FET1 and FET2 is formed of a p-channel field effect transistor.
[0025]
The secondary battery
[0026]
The first field effect transistor FET1 includes a first source S1 connected to one adapter connection terminal 51 (the
[0027]
The first field effect transistor FET1 has a first parasitic diode Dp1, and is connected so that its forward direction is opposite to the charging direction of the
[0028]
The secondary battery
[0029]
The
[0030]
The various
[0031]
The insensitive
[0032]
The voltage
[0033]
The operation of the voltage
[0034]
First, the operation of the voltage
[0035]
The voltage
[0036]
Thus, when the charging current Ic flows in the forward direction, the reverse rotation prevention control transistor FET2 is turned on. Therefore, the charging current Ic flows through the on-resistance of the reverse rotation prevention control transistor FET2, and the heat generation in the reverse rotation prevention control transistor FET2 is small.
[0037]
On the other hand, when the AC adapter voltage Vcc (ad) is lower than the battery voltage Vcc (ba), an off control signal for turning off the reverse rotation prevention control transistor FET2 is supplied to the gate of the reverse rotation prevention control transistor FET2 via the CNT2 terminal. To do. In response to the OFF control signal, the reverse rotation prevention control transistor FET2 is turned OFF. As a result, the charging current Ic flowing from the
[0038]
Thus, the reverse rotation prevention control transistor FET2 has a function of preventing a reverse current when the AC adapter voltage Vcc (ad) and the battery voltage Vcc (ba) are reversed.
[0039]
On the other hand, in the conventional secondary battery
[0040]
Next, the operation of the voltage
[0041]
When the AC adapter voltage Vcc (ad) is higher than the battery voltage Vcc (ba), the battery
[0042]
Even if the AC adapter voltage Vcc (ad) becomes lower than the battery voltage Vcc (ba), the battery
[0043]
When the duration of the AC adapter voltage Vcc (ad) continuously lower than the battery voltage Vcc (ba) reaches the dead time set by the dead
[0044]
As described above, in the second operation mode, the
[0045]
On the other hand, in the conventional secondary battery
[0046]
As described above, in the first embodiment of the present invention, the charging of the
[0047]
In addition, the field effect transistors FET1 and FET2 used as the charge control switches are currently used in large quantities and can be obtained at low cost.
[0048]
With reference to FIG. 7, a secondary battery
[0049]
The secondary battery
[0050]
The first field effect transistor FET′1 includes a first source S1 connected to the adapter connection terminal 52 (the
[0051]
The first field effect transistor FET'1 has a first parasitic diode D'p1, and is connected so that its forward direction is opposite to the charging direction of the
[0052]
The secondary battery
[0053]
The charging
[0054]
The various
[0055]
The insensitive
[0056]
The voltage
[0057]
The secondary battery
[0058]
As described above, also in the second embodiment of the present invention, the
[0059]
Further, the field effect transistors FET'1 and FET'2 used as the charge control switches are currently used in large quantities and can be obtained at low cost.
[0060]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments.
[0061]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the present invention, the charging of the secondary battery is controlled by using a pair of field effect transistors connected in series with opposite polarities as the charging control switch, so that sufficient withstand voltage is secured. There is an effect that it can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional charge control device for a secondary battery.
FIG. 2 is a time chart showing charging characteristics of the secondary battery charge control device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a charge control device for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a configuration of a secondary battery charge control circuit used in the secondary battery charge control device shown in FIG. 3;
5 is a diagram for explaining an operation in a first operation mode of a voltage reversal detection circuit used in the secondary battery charge control circuit shown in FIG. 4; FIG.
6 is a diagram for explaining an operation in a second operation mode of a voltage reversal detection circuit used in the secondary battery charge control circuit shown in FIG. 4; FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a charge control device for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing a configuration of a secondary battery charge control circuit used in the secondary battery charge control device shown in FIG. 7;
[Explanation of symbols]
10A, 10B Secondary battery charge control circuit
20 AC adapter
30 Secondary battery (lithium ion battery)
FET1, FET2 Field effect transistor
FET'1, FET'2 Field effect transistor
R1 charging current sense resistor
Vcc (ba) Battery voltage (battery voltage)
Vcc (ad) AC adapter voltage
Claims (6)
前記充電制御スイッチとして互いに逆極性に直列接続された第1及び第2の電界効果トランジスタを用い、
前記二次電池用充電制御回路は、定電圧充電制御と定電流充電制御を行い、前記第1の電界効果トランジスタのオン/オフを制御する充電制御回路と、前記ACアダプタのACアダプタ電圧と前記二次電池のバッテリ電圧とを比較して、前記第2の電界効果トランジスタのオン/オフを制御する電池逆転検出回路とを有することを特徴とする二次電池用充電制御装置。To control the charging of the secondary battery, a secondary interposed between the AC adapter and the battery is controlled by the on / off of the charge control switch the charging current flowing to the secondary battery from the AC adapter order In a charge control device including a battery charge control circuit ,
There use the first and second field effect transistors connected in series to the opposite polarity as the charge control switch,
The secondary battery charge control circuit performs a constant voltage charge control and a constant current charge control to control on / off of the first field effect transistor, an AC adapter voltage of the AC adapter, and the A charge control device for a secondary battery, comprising: a battery reverse detection circuit that controls on / off of the second field effect transistor by comparing the battery voltage of the secondary battery.
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