JP3917963B2

JP3917963B2 - ２次電池の充電装置

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Publication number: JP3917963B2
Application number: JP2003285004A
Authority: JP
Inventors: 淳二西田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: JP2005057863A

Description

本発明は、一般に、２次電池の充電装置に関し、とりわけ、充電時における充電用半導体素子の発熱温度を低く抑え、かつ制御用半導体素子を分散して配置することにより、局所的な高温部位が生じることを防止できる２次電池の充電装置に関する。

近年、携帯電話など２次電池を電源とした携帯機器が広く普及している。例えば、携帯機器において、その構成回路部品の低消費電力化が進んでいるが、それを上回る勢いで、携帯機器の機能向上が進み、消費電力が増える傾向にある。更に、長時間に亙る使用が求められているため、電源である２次電池の大容量化が進んでいる。また携帯機器は、外出前の短い時間で充電できることが好ましく、さらに、在宅中に充電しながらでも使用できることも求められている。すなわち、容量が増大した２次電池を、従来と同じ時間か、更に短い時間で充電するため、以前に比べてより大きい電流で充電することが要求されており、その結果、充電装置内の半導体素子から生じる発熱量が無視できないほど、近年ますます大きくなってきた。

とりわけ、単一の半導体素子が充電装置内に設けられる場合、半導体素子から生じる熱が局所的に集中して、その周囲の回路素子や使用者に大きな熱を与える。例えば、充電中に携帯電話を使用する場合、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ＦＥＴなどの半導体素子（Ｍ１）から生じる熱により、その付近にある外装カバーや回路素子（充電制御ＩＣ）の一部分が極端に熱くなってしまう。このように、機器の回路素子の一部が極端に高温になると、回路素子の信頼性が損なわれ、外装カバーが高温なると、使用者は、不愉快に感じるだけでなく、機器に対して異常を感じ、使用を躊躇することもある。

このような問題に対して、これまでいくつかの２次電池のための充電装置が提案されている。例えば、半導体素子（Ｍ１）に流れる充電電流を増大させる代わりに充電時間を長くしたり、図６に示すように、単一の半導体素子（Ｍ１）の代わりに、並列に接続された複数個の半導体素子（Ｍ３，Ｍ４）を用いて、これらの半導体素子から生じる発熱量を分散させようとしていた。

また、実装面での対策としては、外装カバーにプラスチックを用いた機器において、半導体素子（Ｍ１）の発熱でプラスチックが変形しないように、半導体素子（Ｍ１）に金属の放熱板を取り付け、択一的には、半導体素子（Ｍ１）を含む半導体装置を機器の外装から離して実装していた。しかし、こうした実装面の対策によれば、機器の形状が大きくなり、またコストが高くなるなどの課題があった。

また、例えば、特許文献１に開示された充電装置によれば、電源アダプタと２次電池までの充電電力供給経路において直列に接続された定電流充電制御に用いる定電流ＦＥＴと、定電圧充電制御に用いる定電圧ＦＥＴが設けられ、直流電源として用いる電源アダプタ等の仕様条件が２次電池の充電条件と適合しない場合であっても、定電流充電および定電圧充電による適切な充電動作を実施することができる。しかし、この充電装置において、定電流充電モードでは定電圧ＦＥＴが常時オン状態となり、定電圧充電モードでは定電流ＦＥＴが常時オン状態となるように構成されているため、急速充電時における定電流充電モードにおいては、定電流ＦＥＴによる電圧降下および消費電力が定電圧ＦＥＴに比べて著しく大きくなり、上述と同様の定電流ＦＥＴにおける局所的な発熱による問題が解消されなかった。

また、特許文献２に開示された別の従来技術によれば、枯渇状態の２次電池を急速充電する際に、充電電流制限用抵抗の発熱を抑えることにより、他の機器への悪影響を防止できる充電装置が開示されている。この充電装置は、上述の図６と同様に、電源アダプタと２次電池の間に並列に配置された一対のトランジスタと充電電流を制限する抵抗とを備え、急速充電時、電源アダプタの負荷インピーダンスを小さくすることにより、充電電流制限用抵抗から生じる熱量を低減することができる。しかし、この充電装置によれば、充電時間が実質的に長くなってしまうという問題があった。

さらに、特許文献３に開示された別の従来技術による充電装置は、内蔵バッテリと着脱可能な増設バッテリを有し、内蔵バッテリを優先して充電し、増設バッテリから優先的に放電させることができる。この充電装置の充放電回路において、内蔵バッテリと増設バッテリのそれぞれに対し、充電状態と放電状態を切り換える一対のＦＥＴが直列に配置されている。しかし、各ＦＥＴに流れる電流を制御して、生じる熱を分散・制御することは開示されていない。

特開２００２−７８２２３号公報特開平７−１８４３２８号公報特開平１１−１０３５３２号公報

ここで図７を参照しながら、従来技術によるリチウムイオン電池（２次電池）を充電するための充電装置１０１について詳細に説明する。この充電装置１０１は、概略、これに着脱可能なＡＣアダプタ（直流電源）１０３と、２次電池１０４とを備え、とりわけＡＣアダプタ１０３および２次電池１０４の間の充電経路には、充電用半導体素子１０５、逆流防止用ダイオード１０７、および充電電流検出用抵抗１０８が直列に接続されている。充電用半導体素子１０５は、例えば、ＰＭＯＳＦＥＴで構成され、ＦＥＴ制御回路１１０が充電用半導体素子１０５のゲート電圧を後述のように制御することにより、充電経路に流れる電流（Ｉ）または２次電池１０４に印加される電池電圧（Ｖ）を制御する。

ＡＣアダプタ１０３が充電装置１０１に接続されたとき、アダプタ検出回路１１４は、これを示す信号を検知して、充電制御回路１１６に出力する。充電制御回路１１６は、この出力信号をトリガとして、この充電装置１０１による充電動作を開始・制御する。

充電動作が開始されると、充電電流検出用抵抗１０８と２次電池１０４の間に接続されたノードを有する電池電圧検出回路１１８により、２次電池１０４の電池電圧（Ｖ）を検出し、これを示す電池電圧信号が充電制御回路１１６に出力される。

一般に、２次電池１０４の充電電力が十分に消費されて、その両端の電池電圧（Ｖ）が第１の所定値（Ｖ_１）より低い過放電状態にあるときに（Ｖ＜Ｖ_１）、２次電池１０４に大電流を供給して充電すると、２次電池１０４の充電サイクルが劣化したり、液漏れや破裂が生じることがある。そこで、２次電池１０４が過放電状態にあるときには、電池電圧（Ｖ）が第１の所定値（Ｖ_１）より高くなるまで、数ｍＡ〜数十ｍＡ（例えば１０ｍＡ）の比較的に小さい電流で２次電池１０４を充電する（これを予備充電という。）必要がある。そして、予備充電により、電池電圧（Ｖ）が第１の所定値（Ｖ_１）より高くなると（Ｖ＞Ｖ_１）、３００ｍＡ〜７００ｍＡ（例えば６００ｍＡ）のより大きい電流で２次電池１０４を充電する（これを急速充電という。）。上述のように、近年の充電装置１０１は、急速充電中に供給される電流量がますます増大する傾向にあり、これに伴い、充電用半導体素子１０５から生じる発熱量も増大する傾向にある。

この充電装置１０１は、予備充電および急速充電中に充電すべき電流量を設定・格納する定電流基準テーブル１２０を有し、これらの電流量を示す出力信号が切り換えスイッチ１２２に供給される。一方、電池電圧信号が供給された充電制御回路１１６は、２次電池１０４が過放電状態にあるかどうか判断し、過放電状態にある場合には予備充電時の電流量（Ｉ_１）、過放電状態にない場合には急速充電時の電流量（Ｉ_２）を選択するように、切り換えスイッチ１２２を制御する。

また、充電電流検出用抵抗１０８の両端には、充電電流検出回路１２６が設けられ、その両端の電位差から充電経路に流れる電流（Ｉ）をモニタし、その電流（Ｉ）を示す電流信号はＦＥＴ制御回路１１０に出力される。

２次電池１０４が過放電状態にあるとき、ＦＥＴ制御回路１１０は、予備充電時に供給すべき第１の電流量（Ｉ_１）、および実際に充電経路に流れる電流量（Ｉ）が入力され、実際の電流量（Ｉ）が設定された第１の電流量（Ｉ_１）となるように、充電用半導体素子１０５のゲート電圧を制御する。

予備充電が進むと、２次電池１０４の電池電圧（Ｖ）が上昇し、第１の所定値（Ｖ_１）よりも高くなる（Ｖ＞Ｖ_１）。このとき、充電制御回路１１６は、急速充電時の電流量（Ｉ_２）を選択するように切り換えスイッチ１２２を制御し、ＦＥＴ制御回路１１０は、実際の電流量（Ｉ）が急速充電時に供給すべき所定の電流量（Ｉ_２）となるように充電用半導体素子１０５のゲート電圧を制御する。こうして、ＦＥＴ制御回路１１０は、予備充電および急速充電において、実際に充電経路に流れる電流量（Ｉ）がほぼ一定に維持され、すなわち定電流による予備充電および急速充電が実現されるように、充電用半導体素子１０５のゲート電圧を制御する。

急速充電が進むと、２次電池１０４の電池電圧（Ｖ）がさらに上昇し、第２の所定値（Ｖ_２）よりも高くなる（Ｖ＞Ｖ_２＞Ｖ_１）。この状態で、定電流充電を継続して行うと、例えば２次電池がリチウムイオン電池である場合、電池内部に金属リチウムが析出し、極めて危険である。そこで、一般には、充電がある程度進み、２次電池１０４の電池電圧（Ｖ）が第２の所定値（Ｖ_２）に達すると、定電流による充電ではなく、２次電池１０４に印加される電圧が一定となるように定電圧による充電（これを定電圧充電という。）が行われる。

具体的には、電池電圧検出回路１１８により検出された２次電池１０４の電池電圧（Ｖ）がＦＥＴ制御回路１１０に出力され、電池電圧（Ｖ）が第２の所定値（Ｖ_２）よりも高いとき、定電圧基準テーブル１２８に格納された所定の第３の所定値（Ｖ_３）が呼び出され、電池電圧（Ｖ）が第３の所定値（Ｖ_３）となるように、充電用半導体素子１０５のゲート電圧が制御される。

さらに、定電圧による充電中、充電電流検出回路１２６は、充電経路に流れる電流量（Ｉ）を継続的にモニタし、この信号を充電完了検出回路１３０に出力し、充電完了検出回路１３０は、所定の電流量以下になったと判断したとき、充電が完了したことを示す信号を充電制御回路１１６に出力する。そして、充電制御回路１１６は、一連の充電動作を完了する。

しかしながら、このように構成された充電装置において、上述のように、大容量の２次電池に対応するため、あるいは充電時間を短縮するために、２次電池をより大きい充電電流で充電しようとすると、充電用半導体素子から生じる熱量が無視できないほど大きくなり、かつ局所的に集中するため、回路素子の信頼性が損なわれるだけでなく、使用者は、機器に対して異常を感じ、使用を躊躇することさえあった。

そこで、本発明の目的は、２次電池をより大きい充電電流で充電した場合であっても、充電電流を制御する半導体素子から生じる発熱量を低減し、この充電用半導体素子を含む半導体装置の温度を極力抑え、ひいては熱が局所的に集中することを緩和する充電装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、第１の半導体素子を用いて、直流電源から供給される電流および電圧を制御して、２次電池を充電する充電装置において、第１の半導体素子に印加される電圧を制御するための、第２の半導体素子を備えたことを特徴とする充電装置が提供される。

請求項２に記載の充電装置によれば、第１の半導体素子と第２の半導体素子は直列に接続され、第１の半導体素子に印加される電圧をほぼ一定に保つように、第２の半導体素子を制御する。

請求項３に記載の充電装置によれば、第１の半導体素子と第２の半導体素子は直列に接続され、第１の半導体素子に印加される電圧と、第２の半導体素子に印加される電圧が実質的に同じとなるように、第２の半導体素子が制御される。

請求項４に記載の充電装置によれば、第１の半導体素子と第２の半導体素子は直列に接続され、２次電池の電池電圧が所定値を越えたとき、第２の半導体素子は、これによる電圧降下を最小限に抑えるように制御される。

請求項５に記載の充電装置によれば、第２の半導体素子を含む半導体装置は、第１の半導体素子を含む半導体装置とは独立した半導体装置である。

請求項６に記載の充電装置によれば、第２の半導体素子を含む半導体装置と、第１の半導体素子を含む半導体装置とは互いに離間して配置される。

本発明によれば、充電用半導体素子に直列に接続された制御用半導体素子を用いて、充電用半導体素子に印加される電圧を制御することにより、充電用半導体素子から生じる発熱量を制御することができる。とりわけ、充電用半導体素子および制御用半導体素子を離れた位置に配置することにより、これらの半導体素子から生じる発熱量を局所的に集中させることなく、分散させることができる。こうして、携帯機器の一部が異常に高温になることを防ぐことができるため、携帯機器の他の構成部品に対する信頼性を維持し、かつ使用者が感じていた異常高温に対する不安感を取り除くことができる。

（実施形態１）
図１および図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態による２次電池のための充電装置について詳細に以下説明する。ここで用いられる２次電池は、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯機器に用いられるリチウムイオン電池であってもよい。第１の実施形態による充電装置１は、概略、これに着脱可能なＡＣアダプタ（直流電源）３と、２次電池４とを備え、とりわけＡＣアダプタ３および２次電池４の間の充電経路には、充電用半導体素子（第１の半導体素子）５、制御用半導体素子（第２の半導体素子）６、逆流防止用ダイオード７、および充電電流検出用抵抗８が直列に接続されている。

充電用半導体素子（第１の半導体素子）５は、例えば、ＰＭＯＳＦＥＴで構成され、ＦＥＴ１制御回路１０が充電用半導体素子５のゲート電圧を後述のように制御することにより、充電経路に流れる電流または２次電池４に印加される電圧を制御する。一方、制御用半導体素子（第２の半導体素子）６は、同様に、ＰＭＯＳＦＥＴで構成してもよく、ＦＥＴ２制御回路１２は、制御用半導体素子６のゲート電圧を後述のように制御することにより、充電用半導体素子５のソースドレイン間の電圧、ひいては充電用半導体素子５から生じる発熱量を制御する。

具体的には、ＡＣアダプタ３が本発明の充電装置１に接続されたとき、アダプタ検出回路１４は、これを示す信号を検知して、充電制御回路１６に出力する。充電制御回路１６は、この出力信号をトリガとして、充電装置１による充電動作を開始・制御する。

充電動作が開始されると、充電電流検出用抵抗８と２次電池４の間に接続されたノードを有する電池電圧検出回路１８により、２次電池４の電池電圧（Ｖ）を検出し、これを示す電池電圧信号が充電制御回路１６に出力される。

充電制御回路１６は、２次電池４の電池電圧（Ｖ）が第１の所定値（Ｖ_１）より高いかどうか判断する。電池電圧（Ｖ）が第１の所定値（Ｖ_１）より低い場合（Ｖ＜Ｖ_１）、充電制御回路１６は、電池電圧（Ｖ）が第１の所定値（Ｖ_１）より高くなるまで、数ｍＡ〜数十ｍＡ（例えば１０ｍＡ）の比較的に小さい電流で２次電池４を予備充電する。予備充電した結果、あるいは２次電池４を接続した当初において、電池電圧（Ｖ）が第１の所定値（Ｖ_１）より高いと判断された場合（Ｖ＞Ｖ_１）、充電制御回路１６は、３００ｍＡ〜７００ｍＡ（例えば６００ｍＡ）のより大きい一定の充電電流で２次電池４を急速充電する。

これを実現するために、次のような動作が行われる。充電装置１は、予備充電および急速充電中の電流量を設定する定電流基準テーブル２０を有し、これらの電流量を示す出力信号が切り換えスイッチ２２に供給される。一方、電池電圧信号が供給された充電制御回路１６は、２次電池４が過放電状態にあるかどうか判断し、過放電状態にある場合には予備充電時の電流量（Ｉ_１）、過放電状態にない場合には急速充電時の電流量（Ｉ_２）を選択するように、切り換えスイッチ２２を制御する。

また、充電電流検出用抵抗８の両端には、充電電流検出回路２４が設けられ、その両端の電位差から充電経路に流れる電流量（Ｉ）をモニタし、その電流量（Ｉ）を示す充電電流信号がＦＥＴ１制御回路１０に出力される。

２次電池４が過放電状態にあるとき、ＦＥＴ１制御回路１０は、予備充電時に供給すべき第１の電流量（Ｉ_１、例えば１０ｍＡ）、および充電経路に流れる電流量（Ｉ）が入力され、実際の電流量（Ｉ）が設定された第１の電流量（Ｉ_１）となるように、すなわち定電流による予備充電が実現されるように、充電用半導体素子５のゲート電圧を制御する。

予備充電が進むと、２次電池４の電池電圧（Ｖ）が上昇し、第１の所定値（Ｖ_１）よりも高くなる（Ｖ＞Ｖ_１）。このとき、充電制御回路１６は、急速充電時の電流量（Ｉ_２、例えば６００ｍＡ）を選択するように切り換えスイッチ２２を制御し、ＦＥＴ１制御回路１０は、実際の電流量（Ｉ）が急速充電時に供給すべき所定の電流量（Ｉ_２）となるように充電用半導体素子５のゲート電圧を制御する。こうして、ＦＥＴ１制御回路１０は、急速充電の際、実際に充電経路に流れる電流量（Ｉ）がほぼ一定に維持されるように、すなわち定電流による急速充電が実現されるように、充電用半導体素子５のゲート電圧を制御する。

本発明の第１の実施形態による充電装置１は、上述の従来技術とは異なり、制御用半導体素子（第２の半導体素子）６、ＦＥＴ２制御回路１２、および電圧差検出回路２６をさらに備える。この電圧差検出回路２６は、２次電池４とＡＣアダプタの間に接続され、両者間の電位差を検出する。図示しないが、電圧差検出回路２６は、制御用半導体素子６のソースおよび充電用半導体素子５のドレインの間の電位差を検出するようにしてもよい。こうして得られた電位差信号はＦＥＴ２制御回路１２に出力される。そして、ＡＣアダプタ３と２次電池４の間の電位差が大きいときには、制御用半導体素子６のソース−ドレイン間電圧が大きくなるように、２次電池４とＡＣアダプタ３の間の電位差が小さいときには、制御用半導体素子６のソース−ドレイン間電圧が小さくなるように、ＦＥＴ２制御回路１２は制御用半導体素子６のゲート電圧を制御する。その結果、充電用半導体素子のソース−ドレイン間電圧が略一定となるように制御される。すなわち、ＦＥＴ２制御回路１２は、充電用半導体素子５に印加される電圧をほぼ一定に保つように、制御用半導体素子６を制御する。定電流による急速充電中に、充電用半導体素子５のソース−ドレイン間電圧が一定に維持されると、充電用半導体素子５が消費する電力および発生する熱量を一定に制御することができる。したがって、充電用半導体素子５から生じる熱量を所望する熱量以下に設定でき、これにより、携帯機器の一部が極端に高温になることを防止することができる。なお、上述のように、この充電装置１によれば、従来技術と同様、２次電池４の電池電圧（Ｖ）をモニタしているので、２次電池４を最適な定電流量で充電することができる。

急速充電が進み、２次電池４が充電されると、その電池電圧（Ｖ）は上昇するが、本発明の充電装置１によれば、電圧差検出回路２６が２次電池４とＡＣアダプタ３の間の電位差を常にモニタし、制御用半導体素子６のソース−ドレイン間の電圧降下が小さくなるように制御されるので、一定の電流が流れる充電用半導体素子５の両端に印加される電圧（充電用半導体素子５の消費電力）をほぼ一定に保つことができる。すなわち、制御用半導体素子６は、２次電池４の電池電圧（Ｖ）に依存して変化する「可変抵抗器」的な機能を果たす。

換言すると、本発明の充電装置１によれば、定電流による急速充電時に生じる発熱量を充電用半導体素子５と制御用半導体素子６で分散させることができる。したがって、充電用半導体素子５と制御用半導体素子６は、物理的に離間した位置に配置することが好ましい。

ＡＣアダプタ３と２次電池４の間の電位差が大きいときに、充電用半導体素子５のソース−ドレイン間の電圧を一定に維持しようとすると、制御用半導体素子６のソース−ドレイン間電圧を大きくする必要がある。したがって、充電用半導体素子５と直列に配置された制御用半導体素子６にも一定の電流が流れるので、制御用半導体素子６が消費する電力および発生する熱量は、２次電池４とＡＣアダプタ３の間の電位差に応じて大きくなる。このため、充電用半導体素子５と制御用半導体素子６は、好適には、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、実装基板上の極力離れた位置に配置したり、別々の半導体集積回路装置（ＩＣ）に組み込むことにより、これらの熱源の配置位置を分散させる。

さらに、ＡＣアダプタ３の出力電圧および充電電流が一定である場合、より小さい耐圧を有するＰＭＯＳＦＥＴを充電用半導体素子５および制御用半導体素子６として使用することができる。あるいは、充電電流およびＰＭＯＳＦＥＴの耐圧が一定である場合、出力電圧がより高いＡＣアダプタ３を使用することができる。

さらに急速充電が進むと、２次電池４の電池電圧（Ｖ）がいっそう上昇し、第２の所定値（Ｖ_２）よりも高くなると（Ｖ＞Ｖ_２＞Ｖ_１）、電池電圧検出回路１８により検出された２次電池４の電池電圧（Ｖ）がＦＥＴ１制御回路に出力され、定電圧基準テーブル２８に格納された所定の第３の電圧値（Ｖ_３）が呼び出され、電池電圧（Ｖ）が第３の電圧値（Ｖ_３）となるように、充電用半導体素子５のゲート電圧が制御される。こうして、一定の電圧を２次電池４に印加することによる定電圧充電が行われる。

充電電流検出回路２４は、同様に、充電経路に流れる電流量（Ｉ）をモニタし、この信号を充電完了検出回路３０に出力し、所定の電流量以下になったとき、充電が完了したことを示す信号に充電制御回路１６に出力する。そして、充電制御回路１６は、一連の充電動作を完了する。

（変形例）
第１の実施形態による充電装置１において、定電圧充電を行っているとき、２次電池４とＡＣアダプタ３の間の電位差は小さくなっているので、制御用半導体素子６のソース−ドレイン間の電圧は、極めて小さくなるように制御されるが、依然として数百ｍＶの電圧降下が発生することがある。このとき、充電用半導体素子５のソース−ドレイン電圧を十分に確保するために、より高い出力電圧を供給できるＡＣアダプタ３を採用することが必要となる場合がある。

このような状況を回避するために、電池電圧検出回路１８において、２次電池４の電池電圧（Ｖ）が定電流充電から定電圧充電へ移行すべき所定の電圧値（Ｖ_３）に達したことが検出されると、図２に示すように、充電制御回路１６は、ＦＥＴ２制御回路１２に対してフルオン制御信号を出力する。これにより、ＦＥＴ２制御回路１２は、電圧差検出回路２６からの電圧差信号に関係なく、例えば、ＰＭＯＳＦＥＴに対して実質的にＧＮＤレベルの信号を制御用半導体素子６のゲートに印加することにより、制御用半導体素子６による電圧降下を最小限に（例えば、数十ｍＶのオーダに）抑える。こうして、定電圧による充電において、より高い出力電圧を供給するＡＣアダプタ３を用いることなく、本発明の充電装置１を有効に利用することができる。

実施形態２．
図３を参照しながら、本発明の第２の実施形態による充電装置について以下詳細に説明する。第２の実施形態の充電装置は、第１の実施形態の充電装置と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。

本発明の第２の実施形態による充電装置２は、制御用半導体素子（第２の半導体素子）６と、ＦＥＴ２制御回路１２と、電圧差１検出回路３２と、電圧差２検出回路３４とをさらに備える。この電圧差１検出回路３２は、充電用半導体素子５のソース−ドレイン間の電圧を直接的に検出するように接続され、一方、電圧差２検出回路３４は、制御用半導体素子６のソース−ドレイン間の電圧を直接的に検出するように接続される。これにより、接続に要するノード数は第１実施形態の充電装置２に比べて多くなるが、充電用半導体素子５および制御用半導体素子６のソース−ドレイン間の電圧をより直接的にモニタすることができる。

こうして、正確にモニタされた充電用半導体素子５および制御用半導体素子６のソース−ドレイン間の電圧を示す信号は、ＦＥＴ２制御回路１２に入力される。そこで、ＦＥＴ２制御回路１２は、充電用半導体素子５に印加される電圧が制御用半導体素子６に印加される電圧と実質的に同じとなるように、制御用半導体素子６のゲート電圧を制御する。したがって、充電用半導体素子５による最適な定電流充電を実現しながら、充電用半導体素子５および制御用半導体素子６の印加電圧および消費電力を均等にして、全体として生じる発熱量を２つの半導体素子５，６に分散させることができる。なお、同一の特性・仕様を有するＰＭＯＳＦＥＴからなる充電用半導体素子５および制御用半導体素子６を用いた場合、好適にも、これらから生じる発熱量を等分に分散させることができるので、発熱量の制御がより容易となる。

なお、第１の実施形態と同様、電池電圧検出回路１８において、２次電池４の電池電圧（Ｖ）が定電流充電から定電圧充電へ移行すべき所定の電圧（Ｖ_３）達したことが検出されると、充電制御回路１６は、ＦＥＴ２制御回路１２に対してフルオン制御信号を出力するように構成してもよい。これにより、ＦＥＴ２制御回路１２は、電圧差検出回路２６からの電圧差信号に関係なく、例えば、ＰＭＯＳＦＥＴに対して実質的にＧＮＤレベルの信号を制御用半導体素子６のゲートに印加することにより、制御用半導体素子６による電圧降下を最小限に（例えば、数十ｍＶのオーダに）抑える。こうして、定電圧による充電において、より高い出力電圧を供給するＡＣアダプタ３を用いることなく、本発明の充電装置２を有効に利用することができる。

図１は、本発明に係る第１の実施形態による充電装置の電気回路ブロック図である。図２は、図１に示す充電装置の変形例を示す電気回路ブロック図である。図３は、本発明に係る第２の実施形態による充電装置の電気回路ブロック図である。図４は、本発明による第１および第２の半導体素子を含む充電装置の配置構成図である。図５は、従来技術による半導体素子を含む充電装置の配置構成図である。図６は、従来技術による充電装置の電気回路ブロック図である。図７は、別の従来技術による充電装置の電気回路ブロック図である。

符号の説明

１，２充電装置、３ＡＣアダプタ（直流電源）、４２次電池、５充電用半導体素子（第１の半導体素子）、６制御用半導体素子（第２の半導体素子）、７ダイオード、８充電電流検出用抵抗、１０ＦＥＴ１制御回路、１２ＦＥＴ２制御回路、１４アダプタ検出回路、１６充電制御回路、１８電池電圧検出回路、２０定電流基準テーブル、２２切り換えスイッチ、２４充電電流検出回路、２６電圧差検出回路、２８定電圧基準テーブル、３０充電完了検出回路、３２電圧差１検出回路、３４電圧差２検出回路。

Claims

第１の半導体素子を用いて、直流電源から供給される電流および電圧を制御して、２次電池を充電する充電装置において、
前記第１の半導体素子に印加される電圧を制御するための、第２の半導体素子を備えたことを特徴とする充電装置。
請求項１に記載の充電装置において、
前記第１の半導体素子と前記第２の半導体素子は直列に接続され、
前記第１の半導体素子に印加される電圧をほぼ一定に保つように、前記第２の半導体素子を制御することを特徴とする充電装置。
請求項１に記載の充電装置において、
前記第１の半導体素子と前記第２の半導体素子は直列に接続され、
前記第１の半導体素子に印加される電圧と、前記第２の半導体素子に印加される電圧が実質的に同じとなるように、前記第２の半導体素子が制御されることを特徴とする充電装置。
請求項１に記載の充電装置において、
前記第１の半導体素子と前記第２の半導体素子は直列に接続され、
２次電池の電池電圧が所定値を越えたとき、前記第２の半導体素子は、これによる電圧降下を最小限に抑えるように制御されることを特徴とする充電装置。
請求項１から４のいずれか１に記載の充電装置において、
前記第２の半導体素子を含む半導体装置は、前記第１の半導体素子を含む半導体装置とは独立した半導体装置であることを特徴とする充電装置。
請求項５に記載の充電装置において、
前記第２の半導体素子を含む半導体装置と、前記第１の半導体素子を含む半導体装置とは互いに離間して配置されることを特徴とする充電装置。