JP3962912B2 - 充電制御回路 - 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充電制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の充電制御回路は、二次電池に対する充電を制御するための回路であって、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回路である。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、従来の充電制御回路について説明する。
【０００３】
図１に示されるように、従来の充電制御回路１０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。
【０００４】
詳述すると、ＡＣアダプタ２０は、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、後述する充電制御回路１０が接続されている。すなわち、ＡＣアダプタ２０の陽極２１には、充電制御回路１０が、充電制御トランジスタＱ１および充電電流センス抵抗器Ｒsense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Ｑ１と充電電流センス抵抗器Ｒsenseとの組み合わせは、充電制御回路１０の周辺回路と呼ばれる。すなわち、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いる。
【０００５】
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。ＧＮＤ端子は接地端子と呼ばれる。ＶＣＣ端子は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端子は充電制御トランジスタＱ１のコレクタに接続されている。ＢＡＴ端子は二次電池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Ｒsenseが接続されている。ＧＮＤ端子はＡＣアダプタ２０の陰極２２と二次電池３０の陰極３２とに接続されている。
【０００６】
充電制御回路１０の主な機能は、定電流充電機能と定電圧充電機能である。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とを有する。また、充電制御回路１０は、基準電圧Ｖｚを発生するための基準電圧発生回路１３をも有する。
【０００７】
定電流制御回路１１は、充電電流センス抵抗器Ｒsense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。基準電圧発生回路１３は、定電圧制御回路１２に対して基準電圧（ツェナー電圧）Ｖｚを供給するための回路である。
【０００８】
詳述すると、基準電圧発生回路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ＣＩ１とを有する。
【０００９】
定電圧制御回路１２は、ツェナー電圧Ｖzが供給されてレギュレータ電圧Ｖregを生成するレギュレータ回路と、ＢＡＴ端子からのバッテリ電圧Ｖcc(ba)とレギュレータ電圧Ｖregとを比較するエラーアンプＡ１と、このエラーアンプＡ１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。レギュレータ回路は、レギュレータアンプＡ２と、直列接続された抵抗器Ｒ１、Ｒ２とから構成される。レギュレータアンプＡ２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Ｒ１、Ｒ２の接続点が接続されている。レギュレータアンプＡ２の出力端子は、直列接続された抵抗器Ｒ１、Ｒ２を介して接地され、上記レギュレータ電圧Ｖregを発生する。ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ２のベースはエラーアンプＡ１の出力端子に接続され、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Ａ１の出力端子は、定電流制御回路１１に接続されている。
【００１０】
図１に加えて図２をも参照して、従来の充電制御回路１０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（電池電圧）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。
【００１１】
バッテリ電圧（電池電圧）Ｖcc(ba)がレギュレータ電圧Ｖregより低いとき、定電流制御回路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）。
【００１２】
一方、バッテリ電圧（電池電圧）Ｖcc(ba)がレギュレータ電圧Ｖregに等しくなると、定電流制御回路１２は、エラーアンプＡ１にて、図２（Ａ）に示されるように、バッテリ電圧（電池電圧）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）。レギュレータ電圧Ｖregは定電圧制御電圧と呼ばれる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の充電制御回路１０においては、定電圧制御モードでの定電圧制御電圧が定電圧制御回路１２によって固定されている。すなわち、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の比によってレギュレータ電圧Ｖregが規定される。
【００１４】
しかしながら、充電すべき二次電池３０には種々の種類があり、その二次電池３０の本数も異なる。例えば、二次電池の種類にはグラファイト系やコークス系などがある。また、二次電池の本数としては、１本のみの場合、２本の二次電池を直列接続した場合、３本の二次電池を直列接続した場合、４本の二次電池を直列接続した場合などが考えられる。尚、Ｎ（Ｎは１以上の整数）本の二次電池を直列接続した場合を「Ｎ直」と呼ぶ。このような場合、定電圧制御回路１２の内部回路定数を変更する必要がある。このように内部回路定数を変更することをこの技術分野では「ランク展開」と呼ぶ。
【００１５】
このようなランク展開に対処するために、従来の充電制御回路１０では、定電圧制御回路１２を構成する抵抗器Ｒ１、Ｒ２の比を調整することによって、レギュレータ電圧Ｖregを変化させている。
【００１６】
上述したように、従来の充電制御回路１０においては、定電圧制御電圧を変更するためにはランク展開しなければならないので、容易に行えず、ユーザサイドで定電圧制御電圧を選択することができないという問題がある。
【００１７】
したがって、本発明の課題は、定電圧制御電圧を容易に変更することが可能な定電圧制御回路を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の課題は、ユーザサイドで定電圧制御電圧を選択することができる定電圧制御回路を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、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）をパワートランジスタ（Ｑ１）のオン／オフにより制御する充電制御回路（１０Ａ）であって、パワートランジスタと二次電池の陽極との間には充電電流センス抵抗器（Ｒsense）が接続されており、電池電圧（Ｖcc(ba)）がレギュレータ電圧（Ｖreg）に等しいときに、電池電圧が一定となるように、パワートランジスタのオン／オフを制御する定電圧制御回路（１２Ａ）と、ＡＣアダプタのアダプタ電圧（Ｖ cc(ad) ）が供給される電源端子（ＶＣＣ）と接地端子（ＧＮＤ）との間に接続されて、基準電圧（Ｖ z ）を定電圧制御回路へ供給するために基準電圧を発生する基準電圧発生回路（１３）とを備えた、充電制御回路において、定電圧制御回路の外部に接続されたスイッチ（ＳＷ）を備え、定電圧制御回路（１２Ａ）は、スイッチの閉／開に応じてレギュレータ電圧（Ｖreg）を２段階に変更する電圧変更回路（４０）を有し、充電制御回路は選択端子（ＳＥＬ）を持ち、スイッチ（ＳＷ）は選択端子と接地端子との間に接続され、定電圧制御回路は、反転入力端子と基準電圧が供給される非反転入力端子とレギュレータ電圧を出力する出力端子とを持つレギュレータアンプ（Ａ２）と、二次電池の電池電圧が供給される反転入力端子とレギュレータ電圧が供給される非反転入力端子とを持つエラーアンプ（Ａ１）と、このエラーアンプの出力端子にベースが接続され、エミッタが接地され、コレクタがパワートランジスタの制御端子に接続されたｎｐｎ形バイポーラトランジスタ（Ｑ２）と、レギュレータアンプの出力端子とレギュレータアンプの反転入力端子との間に接続された第１の抵抗器（Ｒ１）と、レギュレータアンプの反転入力端子と接地端子との間に接続された第２の抵抗器（Ｒ２）とを備え、電圧変更回路（４０）は、電源端子と、選択端子と、第１の抵抗器と第２の抵抗器との接続点と、接地端子とに接続され、スイッチの閉／開に応じてレギュレータアンプの反転入力端子と接地端子との間に接続される抵抗器の抵抗値を変えることによって、レギュレータ電圧を２段階に変更することを特徴とする充電制御回路が得られる。
【００２０】
上記第１の形態による充電制御回路（１０Ａ）において、二次電池の電池電圧がレギュレータ電圧より低いときに、充電電流センス抵抗器の両端間の電圧が定電流充電用基準電圧と等しくなるように、パワートランジスタのオン／オフを制御する定電流制御回路（１１）を更に備えることが好ましい。そして、電圧変更回路（４０）は、第２の抵抗器と並列に接続された、付加抵抗器（Ｒ６）とスイッチング手段（Ｑ６）とから成る直列回路（４２１）と、電源端子と接地端子とに接続されるとともに、選択端子と直列回路との間に接続されて、スイッチの閉／開に応じてスイッチング手段をオン／オフするオン／オフ手段（４４１）とから構成されて良い。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、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）をパワートランジスタ（Ｑ１）のオン／オフにより制御する充電制御回路（１０Ｂ）であって、パワートランジスタと二次電池の陽極（３１）との間には充電電流センス抵抗器（Ｒsense）が接続されており、電池電圧がレギュレータ電圧（Ｖreg）に等しいときに、電池電圧が一定となるように、パワートランジスタのオン／オフを制御する定電圧制御回路（１２Ｂ）を備えた、充電制御回路において、定電圧制御回路の外部に接続された第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）を備え、定電圧制御回路は、第１乃至第Ｎのスイッチの閉／開の組み合わせに応じて、レギュレータ電圧を２N段階に変更する電圧変更回路（４０Ａ）を有することを特徴とする充電制御回路が得られる。
【００２２】
上記第２の実施の形態による充電制御回路において、二次電池の電池電圧がレギュレータ電圧より低いときに、充電電流センス抵抗器の両端間の電圧が定電流充電用基準電圧と等しくなるように、パワートランジスタのオン／オフを制御する定電流制御回路（１１）を更に備えることが好ましい。また、ＡＣアダプタのアダプタ電圧（Ｖcc(ad)）が供給される電源端子（ＶＣＣ）と接地端子（ＧＮＤ）との間に接続されて、基準電圧（Ｖz）を定電圧制御回路へ供給するために基準電圧を発生する基準電圧発生回路（１３）を更に備えることが好ましい。さらに、充電制御回路は第１乃至第Ｎの選択端子（ＳＥＬ１，ＳＥＬ２）を持ち、第１乃至第Ｎのスイッチはそれぞれ第１乃至第Ｎの選択端子と接地端子との間に接続されて良い。この場合、定電圧制御回路（１２Ｂ）は、反転入力端子と基準電圧が供給される非反転入力端子とレギュレータ電圧を出力する出力端子とを持つレギュレータアンプ（Ａ２）と、二次電池の電池電圧が供給される反転入力端子とレギュレータ電圧が供給される非反転入力端子とを持つエラーアンプ（Ａ１）と、このエラーアンプの出力端子にベースが接続され、エミッタが接地され、コレクタがパワートランジスタの制御端子に接続されたｎｐｎ形バイポーラトランジスタ（Ｑ２）と、レギュレータアンプの出力端子とレギュレータアンプの反転入力端子との間に接続された第１の抵抗器（Ｒ１）と、レギュレータアンプの反転入力端子と接地端子との間に接続された第２の抵抗器（Ｒ２）とを備えて良い。この場合、電圧変更回路（４０Ａ）は、電源端子と、第１乃至第Ｎの選択端子と、第１の抵抗器と第２の抵抗器との接続点と、接地端子とに接続され、第１乃至第Ｎのスイッチの閉／開の組み合わせに応じて、レギュレータアンプの反転入力端子と接地端子との間に接続される抵抗器の抵抗値を変えることによって、レギュレータ電圧を２N段階に変更する。電圧変更回路（４０Ａ）は、第２の抵抗器と並列に接続された、それぞれ第１乃至第Ｎの付加抵抗器（Ｒ６，Ｒ１０）と第１乃至第Ｎのスイッチング手段（Ｑ６，Ｑ１０）とから成る第１乃至第Ｎの直列回路（４２１，４２２）と、電源端子と接地端子とに接続されるとともに、それぞれ第１乃至第Ｎの選択端子と第１乃至第Ｎの直列回路との間に接続されて、それぞれ第１乃至第Ｎのスイッチの閉／開に応じて第１乃至第Ｎのスイッチング手段をオン／オフする第１乃至第Ｎのオン／オフ手段（４４１，４４２）と、から構成されて良い。
【００２３】
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。
【００２４】
【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。
【００２５】
図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る充電制御回路１０Ａについて説明する。図示の充電制御回路１０Ａは、後述するように定電圧制御回路が変更されている点を除いて、図１に示した従来の充電制御回路１０と同様の構成を有する。したがって、定電圧制御回路に参照符号１２Ａ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。
【００２６】
本発明による定電圧制御回路１２Ａは、その外部にスイッチＳＷが接続され、選択端子ＳＥＬを持ち、後述する電圧変更回路４０が付加されている点を除いて、図１に示した定電圧制御回路１２と同様の構成を有する。定電圧制御回路１２Ａは、後述するように、スイッチＳＷの閉／開に応じてレギュレータ電圧Ｖregを２段階に変更する。
【００２７】
スイッチＳＷは選択端子ＳＥＬと接地端子ＧＮＤとの間に接続されている。
【００２８】
電圧変更回路４０は、電源端子ＶＣＣと、選択端子ＳＥＬと、第１の抵抗器Ｒ１と第２の抵抗器Ｒ２との接続点と、接地端子ＧＮＤとに接続されている。そして、電圧変更回路４０は、後述するように、スイッチＳＷの閉／開に応じてレギュレータアンプＡ２の反転入力端子と接地端子ＧＮＤとの間に接続される抵抗器の抵抗値を変えることによって、レギュレータ電圧Ｖregを２段階に変更する。
【００２９】
図示の電圧変更回路４０は、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５と、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６と、抵抗器Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６と、定電流源ＣＩ２とから構成されている。
【００３０】
抵抗器Ｒ３、Ｒ４は電源端子ＶＣＣと選択端子ＳＥＬとの間に直列に接続されている。抵抗器Ｒ３とＲ４との接続点にはＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３のベースが接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３のエミッタは電源端子ＶＣＣに接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４、Ｑ５は、互いにベースが接続され、エミッタが電源端子ＶＣＣに接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４のコレクタはＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。そして、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４、Ｑ５のベースは、共通に、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３のコレクタは定電流源ＣＩ２を介して接地されている。したがって、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４，Ｑ５の組み合わせはカレントミラー回路を構成している。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ５のコレクタは抵抗器Ｒ５を介して接地されている。
【００３１】
ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ５のコレクタはＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６のベースに接続されている。ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６のエミッタは接地され、コレクタは抵抗器Ｒ６を介して第１および第２の抵抗器Ｒ１，Ｒ２の接続点（すなわち、レギュレータアンプＡ２の反転入力端子）に接続されている。
【００３２】
すなわち、抵抗器Ｒ６とＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６とからなる直列回路４２１は、第２の抵抗器Ｒ２と並列に接続されている。抵抗器Ｒ６は付加抵抗器と呼ばれ、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６とスイッチング手段と呼ばれる。
【００３３】
一方、この直列回路４２１を除く部分の回路４４１、すなわち、抵抗器Ｒ３〜Ｒ５、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ３〜Ｑ５、および定電流源ＣＩ２から成る回路４４１は、後述するように、スイッチＳＷの閉／開に応じてスイッチング手段であるＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６をオン／オフするオン／オフ回路である。すなわち、このオン／オフ回路４４１は、電源端子ＶＣＣと接地端子ＧＮＤとに接続されるとともに、選択端子ＳＥＬと直列回路４２１との間に接続されて、スイッチＳＷの閉／開に応じてスイッチング手段をオン／オフする。
【００３４】
次に、図３に示す充電制御回路１０Ａの動作について説明する。最初に、スイッチＳＷが閉じた場合の動作について説明し、その後で、スイッチＳＷを開いた場合の動作について説明する。
【００３５】
先ず、スイッチＳＷが閉じられたする。この場合、選択端子ＳＥＬの端子電圧は接地電位となる。そのため、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３がオンする。このＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３がオンすると、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４がオフとなり、それに連動してＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ５とＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６もオフとなる。この結果、レギュレータ電圧Ｖregは、第１の抵抗器Ｒ１の抵抗値と第２の抵抗器Ｒ２の抵抗値との比によって決定される。
【００３６】
次に、スイッチＳＷが開かれたとする。この場合、選択端子ＳＥＬの端子電圧は、アダプタ電圧Ｖcc(ad)となる。そのため、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３はオフする。このＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３がオフすると、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４がオンとなり、それに連動してＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ５とＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６もオンとなる。この結果、レギュレータ電圧Ｖregは、第１の抵抗器Ｒ１の抵抗値と、第２の抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ６とを並列接続したときの抵抗値との比によって決定される。
【００３７】
このように、選択端子ＳＥＬを開くか又は接地端子に接続することによって、レギュレータ電圧Ｖregである定電圧制御電圧を２段階に変更（選択）することができるようになる。換言すれば、ユーザサイドで定電圧制御電圧を選択することができる。
【００３８】
このような２段階に定電圧制御電圧を変更（選択）する場合の例としては次のものが考えられる。その一例としては、リチウムイオン電池３０として、電池電圧Ｖcc(ba)が４．２Ｖのグラファイト系リチウムイオン電池を使用する場合と、電池電圧Ｖcc(ba)が４．１Ｖのコークス系リチウムイオン電池を使用する場合とで、定電圧制御電圧を２段階に変更（選択）する。他の例としては、二次電池３０として、二次電池を１本だけ使用する１直用の場合（４．２Ｖ）と、二次電池を２本直列に接続する２直用の場合（８．４Ｖ）とで、定電圧制御電圧を２段階に変更（選択）する。
【００３９】
従来の充電制御回路１０では、上述したように、このような定電圧制御電圧の変更をランク展開にて行っていたが、本実施の形態による充電制御回路１０Ａでは、ランク展開の必要がなくなるので、生産管理がやり易くなる。また、フォトマスクも節約できる。
【００４０】
上述した第１の実施の形態に係る充電制御回路１０Ａにおいては、定電圧制御回路１２Ａの外部に１つのスイッチＳＷのみを接続し、それに対応して、定電圧制御回路１２Ａを構成する電圧変更回路４０は、１つの直列回路４２１と１つのオン／オフ回路４４１との組み合わせのみで構成されている。そのため、レギュレータ電圧Ｖregは２段階にしか変更（選択）することができない。
【００４１】
しかしながら、次に述べるように、定電圧制御回路の外部に接続するスイッチの数を増やし、それに対応して、定電圧制御回路を構成する電圧変更回路の構成も変更することによって、レギュレータ電圧Ｖregを多数の段階で変更（選択）することが可能となる。
【００４２】
次に図４を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る充電制御回路１０Ｂについて説明する。図示の充電制御回路１０Ｂは、後述するように定電圧制御回路が変更されている点を除いて、図３に示した充電制御回路１０Ａと同様の構成を有する。したがって、定電圧制御回路に参照符号１２Ｂを付すと共に、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。
【００４３】
本発明による定電圧制御回路１２Ｂは、その外部に第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２が接続され、第１及び第２の選択端子ＳＥＬ１、ＳＥＬ２を持ち、後述する電圧変更回路が変更されている点を除いて、図３に示した定電圧制御回路１２Ａと同様の構成を有する。したがって、電圧変更回路に４０Ａの参照符号を付してある。定電圧制御回路１２Ｂは、後述するように、第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の閉／開の組み合わせに応じて、レギュレータ電圧Ｖregを４段階に変更する
第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、それぞれ、第１及び第２の選択端子ＳＥＬ１、ＳＥＬ２と接地端子ＧＮＤとの間に接続されている。
【００４４】
電圧変更回路４０Ａは、直列回路４２１およびオン／オフ回路４４１の他に、さらに、同様な構成の、直列回路４２２およびオン／オフ回路４４２が付加さられて構成されている。ここでは、直列回路４２１およびオン／オフ回路４４１を、それぞれ、第１の直列回路および第１のオン／オフ回路と呼び、付加された直列回路４２２およびオン／オフ回路４４２を、それぞれ、第２の直列回路および第２のオン／オフ回路と呼ぶことにする。第１の直列回路４２１および第１のオン／オフ回路４４１については既に説明したので、以下では、第２の直列回路４２２および第２のオン／オフ回路４４２について説明する。
【００４５】
第２のオン／オフ回路４４２は、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９と、抵抗器Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９と、定電流源ＣＩ３とから構成されている。
【００４６】
抵抗器Ｒ７、Ｒ８は電源端子ＶＣＣと第２の選択端子ＳＥＬ２との間に直列に接続されている。抵抗器Ｒ７とＲ８との接続点にはＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ７のベースが接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ７のエミッタは電源端子ＶＣＣに接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ８、Ｑ９は、互いにベースが接続され、エミッタが電源端子ＶＣＣにされている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ８のコレクタはＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ７のコレクタに接続されている。そして、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ８、Ｑ９のベースは、共通に、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ７のコレクタに接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ８のコレクタは定電流源ＣＩ３を介して接地されている。したがって、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ８，Ｑ９の組み合わせはカレントミラー回路を構成している。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ９のコレクタは抵抗器Ｒ９を介して接地されている。
【００４７】
第２の直列回路４２２は、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０と抵抗器Ｒ１０とから構成されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ９のコレクタはＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０のベースに接続されている。ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０のエミッタは接地され、コレクタは抵抗器Ｒ１０を介して第１および第２の抵抗器Ｒ１，Ｒ２の接続点（すなわち、レギュレータアンプＡ２の反転入力端子）に接続されている。
【００４８】
すなわち、抵抗器Ｒ１０とＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０とからなる第２の直列回路４２２は、第２の抵抗器Ｒ２と並列に接続されている。抵抗器Ｒ１０は第２の付加抵抗器と呼ばれ、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０は第２のスイッチング手段と呼ばれる。
【００４９】
一方、この第２の直列回路４２２を除く、抵抗器Ｒ７〜Ｒ９、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ７〜Ｑ９、および定電流源ＣＩ３から成る第２のオン／オフ回路４４２は、第２のスイッチＳＷ２の閉／開に応じて第２のスイッチング手段であるＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０をオン／オフする。すなわち、この第２のオン／オフ回路４４２は、電源端子ＶＣＣと接地端子ＧＮＤとに接続されるとともに、第２の選択端子ＳＥＬ２と第２の直列回路４２２との間に接続されて、第２のスイッチＳＷ２の閉／開に応じて第２のスイッチング手段をオン／オフする。
【００５０】
このように、電圧変更回路４０Ａは、第１及び第２の直列回路４２１及び４２２と、第１及び第２のオン／オフ回路４４１及び４４２から構成されているので、レギュレータ電圧Ｖregを４段階に変更（選択）することが可能となり、幅広く定電圧制御電圧に対応できる。
【００５１】
このような４段階に定電圧制御電圧を変更（選択）する場合の例としては次のものが考えられる。第１及び第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を両方とも閉じた場合には、電池電圧Ｖcc(ba)が４．２Ｖである、二次電池を１本だけ使用した場合の１直用のレギュレータ電圧Ｖregを選択する。第１のスイッチＳＷ１が開いて、第２のスイッチＳＷ２が閉じた場合には、電池電圧Ｖcc(ad)が８．４Ｖである、二次電池を２本直列に接続した場合の２直用のレギュレータ電圧Ｖregを選択する。第１のスイッチＳＷ１が閉じて、第２のスイッチＳＷ２が開いた場合には、電池電圧Ｖcc(ad)が１２．６Ｖである、二次電池を３本直列に接続した場合の３直用のレギュレータ電圧Ｖregを選択する。そして、第１及び第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を両方とも開いた場合には、電池電圧Ｖcc(ba)が１６．８Ｖである、二次電池を４本直列に接続した場合の４直用のレギュレータ電圧Ｖregを選択する。
【００５２】
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。すなわち、上述した実施の形態では、スイッチを１個だけ接続した場合とスイッチを２個接続した場合の例についてのみ説明したが、これらスイッチの数は３個以上であって良い。それに応じて、電圧変更回路を構成する直列回路およびオン／オフ回路の数も増やせば良い。一般に、スイッチの数がＮの場合、定電圧制御回路は、Ｎ個のスイッチの閉／開の組み合わせに応じて、レギュレータ電圧を２N段階に変更することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、定電圧制御回路の外部に少なくとも１個のスイッチ（ＳＷ）を接続し、定電圧制御回路は、スイッチの閉／開に応じてレギュレータ電圧を複数の段階に変更する電圧変更回路を有するので、定電圧制御電圧を容易に変更することが可能で、ユーザサイドで定電圧制御電圧を選択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】従来の充電制御回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した充電制御回路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の実施の形態に係る充電制御回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る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 充電制御回路
１１ 定電流制御回路
１２Ａ，１２Ｂ 定電圧制御回路
１３ 基準電圧発生回路
４０，４０Ａ 電圧変更回路
４２１，４２２ 直列回路
４４１，４４２ オン／オフ回路
Ｑ１ パワートランジスタ
Ｒsense 充電電流センス抵抗器
Ｖcc(ba) 電池電圧（バッテリ電圧）
Ｖcc(ad) アダプタ電圧
【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充電制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の充電制御回路は、二次電池に対する充電を制御するための回路であって、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回路である。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、従来の充電制御回路について説明する。
【０００３】
図１に示されるように、従来の充電制御回路１０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。
【０００４】
詳述すると、ＡＣアダプタ２０は、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、後述する充電制御回路１０が接続されている。すなわち、ＡＣアダプタ２０の陽極２１には、充電制御回路１０が、充電制御トランジスタＱ１および充電電流センス抵抗器Ｒsense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Ｑ１と充電電流センス抵抗器Ｒsenseとの組み合わせは、充電制御回路１０の周辺回路と呼ばれる。すなわち、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いる。
【０００５】
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。ＧＮＤ端子は接地端子と呼ばれる。ＶＣＣ端子は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端子は充電制御トランジスタＱ１のコレクタに接続されている。ＢＡＴ端子は二次電池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Ｒsenseが接続されている。ＧＮＤ端子はＡＣアダプタ２０の陰極２２と二次電池３０の陰極３２とに接続されている。
【０００６】
充電制御回路１０の主な機能は、定電流充電機能と定電圧充電機能である。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とを有する。また、充電制御回路１０は、基準電圧Ｖｚを発生するための基準電圧発生回路１３をも有する。
【０００７】
定電流制御回路１１は、充電電流センス抵抗器Ｒsense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。基準電圧発生回路１３は、定電圧制御回路１２に対して基準電圧（ツェナー電圧）Ｖｚを供給するための回路である。
【０００８】
詳述すると、基準電圧発生回路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ＣＩ１とを有する。
【０００９】
定電圧制御回路１２は、ツェナー電圧Ｖzが供給されてレギュレータ電圧Ｖregを生成するレギュレータ回路と、ＢＡＴ端子からのバッテリ電圧Ｖcc(ba)とレギュレータ電圧Ｖregとを比較するエラーアンプＡ１と、このエラーアンプＡ１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。レギュレータ回路は、レギュレータアンプＡ２と、直列接続された抵抗器Ｒ１、Ｒ２とから構成される。レギュレータアンプＡ２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Ｒ１、Ｒ２の接続点が接続されている。レギュレータアンプＡ２の出力端子は、直列接続された抵抗器Ｒ１、Ｒ２を介して接地され、上記レギュレータ電圧Ｖregを発生する。ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ２のベースはエラーアンプＡ１の出力端子に接続され、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Ａ１の出力端子は、定電流制御回路１１に接続されている。
【００１０】
図１に加えて図２をも参照して、従来の充電制御回路１０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（電池電圧）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。
【００１１】
バッテリ電圧（電池電圧）Ｖcc(ba)がレギュレータ電圧Ｖregより低いとき、定電流制御回路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）。
【００１２】
一方、バッテリ電圧（電池電圧）Ｖcc(ba)がレギュレータ電圧Ｖregに等しくなると、定電流制御回路１２は、エラーアンプＡ１にて、図２（Ａ）に示されるように、バッテリ電圧（電池電圧）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）。レギュレータ電圧Ｖregは定電圧制御電圧と呼ばれる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の充電制御回路１０においては、定電圧制御モードでの定電圧制御電圧が定電圧制御回路１２によって固定されている。すなわち、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の比によってレギュレータ電圧Ｖregが規定される。
【００１４】
しかしながら、充電すべき二次電池３０には種々の種類があり、その二次電池３０の本数も異なる。例えば、二次電池の種類にはグラファイト系やコークス系などがある。また、二次電池の本数としては、１本のみの場合、２本の二次電池を直列接続した場合、３本の二次電池を直列接続した場合、４本の二次電池を直列接続した場合などが考えられる。尚、Ｎ（Ｎは１以上の整数）本の二次電池を直列接続した場合を「Ｎ直」と呼ぶ。このような場合、定電圧制御回路１２の内部回路定数を変更する必要がある。このように内部回路定数を変更することをこの技術分野では「ランク展開」と呼ぶ。
【００１５】
このようなランク展開に対処するために、従来の充電制御回路１０では、定電圧制御回路１２を構成する抵抗器Ｒ１、Ｒ２の比を調整することによって、レギュレータ電圧Ｖregを変化させている。
【００１６】
上述したように、従来の充電制御回路１０においては、定電圧制御電圧を変更するためにはランク展開しなければならないので、容易に行えず、ユーザサイドで定電圧制御電圧を選択することができないという問題がある。
【００１７】
したがって、本発明の課題は、定電圧制御電圧を容易に変更することが可能な定電圧制御回路を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の課題は、ユーザサイドで定電圧制御電圧を選択することができる定電圧制御回路を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、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）をパワートランジスタ（Ｑ１）のオン／オフにより制御する充電制御回路（１０Ａ）であって、パワートランジスタと二次電池の陽極との間には充電電流センス抵抗器（Ｒsense）が接続されており、電池電圧（Ｖcc(ba)）がレギュレータ電圧（Ｖreg）に等しいときに、電池電圧が一定となるように、パワートランジスタのオン／オフを制御する定電圧制御回路（１２Ａ）と、ＡＣアダプタのアダプタ電圧（Ｖ cc(ad) ）が供給される電源端子（ＶＣＣ）と接地端子（ＧＮＤ）との間に接続されて、基準電圧（Ｖ z ）を定電圧制御回路へ供給するために基準電圧を発生する基準電圧発生回路（１３）とを備えた、充電制御回路において、定電圧制御回路の外部に接続されたスイッチ（ＳＷ）を備え、定電圧制御回路（１２Ａ）は、スイッチの閉／開に応じてレギュレータ電圧（Ｖreg）を２段階に変更する電圧変更回路（４０）を有し、充電制御回路は選択端子（ＳＥＬ）を持ち、スイッチ（ＳＷ）は選択端子と接地端子との間に接続され、定電圧制御回路は、反転入力端子と基準電圧が供給される非反転入力端子とレギュレータ電圧を出力する出力端子とを持つレギュレータアンプ（Ａ２）と、二次電池の電池電圧が供給される反転入力端子とレギュレータ電圧が供給される非反転入力端子とを持つエラーアンプ（Ａ１）と、このエラーアンプの出力端子にベースが接続され、エミッタが接地され、コレクタがパワートランジスタの制御端子に接続されたｎｐｎ形バイポーラトランジスタ（Ｑ２）と、レギュレータアンプの出力端子とレギュレータアンプの反転入力端子との間に接続された第１の抵抗器（Ｒ１）と、レギュレータアンプの反転入力端子と接地端子との間に接続された第２の抵抗器（Ｒ２）とを備え、電圧変更回路（４０）は、電源端子と、選択端子と、第１の抵抗器と第２の抵抗器との接続点と、接地端子とに接続され、スイッチの閉／開に応じてレギュレータアンプの反転入力端子と接地端子との間に接続される抵抗器の抵抗値を変えることによって、レギュレータ電圧を２段階に変更することを特徴とする充電制御回路が得られる。
【００２０】
上記第１の形態による充電制御回路（１０Ａ）において、二次電池の電池電圧がレギュレータ電圧より低いときに、充電電流センス抵抗器の両端間の電圧が定電流充電用基準電圧と等しくなるように、パワートランジスタのオン／オフを制御する定電流制御回路（１１）を更に備えることが好ましい。そして、電圧変更回路（４０）は、第２の抵抗器と並列に接続された、付加抵抗器（Ｒ６）とスイッチング手段（Ｑ６）とから成る直列回路（４２１）と、電源端子と接地端子とに接続されるとともに、選択端子と直列回路との間に接続されて、スイッチの閉／開に応じてスイッチング手段をオン／オフするオン／オフ手段（４４１）とから構成されて良い。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、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）をパワートランジスタ（Ｑ１）のオン／オフにより制御する充電制御回路（１０Ｂ）であって、パワートランジスタと二次電池の陽極（３１）との間には充電電流センス抵抗器（Ｒsense）が接続されており、電池電圧がレギュレータ電圧（Ｖreg）に等しいときに、電池電圧が一定となるように、パワートランジスタのオン／オフを制御する定電圧制御回路（１２Ｂ）を備えた、充電制御回路において、定電圧制御回路の外部に接続された第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）を備え、定電圧制御回路は、第１乃至第Ｎのスイッチの閉／開の組み合わせに応じて、レギュレータ電圧を２N段階に変更する電圧変更回路（４０Ａ）を有することを特徴とする充電制御回路が得られる。
【００２２】
上記第２の実施の形態による充電制御回路において、二次電池の電池電圧がレギュレータ電圧より低いときに、充電電流センス抵抗器の両端間の電圧が定電流充電用基準電圧と等しくなるように、パワートランジスタのオン／オフを制御する定電流制御回路（１１）を更に備えることが好ましい。また、ＡＣアダプタのアダプタ電圧（Ｖcc(ad)）が供給される電源端子（ＶＣＣ）と接地端子（ＧＮＤ）との間に接続されて、基準電圧（Ｖz）を定電圧制御回路へ供給するために基準電圧を発生する基準電圧発生回路（１３）を更に備えることが好ましい。さらに、充電制御回路は第１乃至第Ｎの選択端子（ＳＥＬ１，ＳＥＬ２）を持ち、第１乃至第Ｎのスイッチはそれぞれ第１乃至第Ｎの選択端子と接地端子との間に接続されて良い。この場合、定電圧制御回路（１２Ｂ）は、反転入力端子と基準電圧が供給される非反転入力端子とレギュレータ電圧を出力する出力端子とを持つレギュレータアンプ（Ａ２）と、二次電池の電池電圧が供給される反転入力端子とレギュレータ電圧が供給される非反転入力端子とを持つエラーアンプ（Ａ１）と、このエラーアンプの出力端子にベースが接続され、エミッタが接地され、コレクタがパワートランジスタの制御端子に接続されたｎｐｎ形バイポーラトランジスタ（Ｑ２）と、レギュレータアンプの出力端子とレギュレータアンプの反転入力端子との間に接続された第１の抵抗器（Ｒ１）と、レギュレータアンプの反転入力端子と接地端子との間に接続された第２の抵抗器（Ｒ２）とを備えて良い。この場合、電圧変更回路（４０Ａ）は、電源端子と、第１乃至第Ｎの選択端子と、第１の抵抗器と第２の抵抗器との接続点と、接地端子とに接続され、第１乃至第Ｎのスイッチの閉／開の組み合わせに応じて、レギュレータアンプの反転入力端子と接地端子との間に接続される抵抗器の抵抗値を変えることによって、レギュレータ電圧を２N段階に変更する。電圧変更回路（４０Ａ）は、第２の抵抗器と並列に接続された、それぞれ第１乃至第Ｎの付加抵抗器（Ｒ６，Ｒ１０）と第１乃至第Ｎのスイッチング手段（Ｑ６，Ｑ１０）とから成る第１乃至第Ｎの直列回路（４２１，４２２）と、電源端子と接地端子とに接続されるとともに、それぞれ第１乃至第Ｎの選択端子と第１乃至第Ｎの直列回路との間に接続されて、それぞれ第１乃至第Ｎのスイッチの閉／開に応じて第１乃至第Ｎのスイッチング手段をオン／オフする第１乃至第Ｎのオン／オフ手段（４４１，４４２）と、から構成されて良い。
【００２３】
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。
【００２４】
【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。
【００２５】
図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る充電制御回路１０Ａについて説明する。図示の充電制御回路１０Ａは、後述するように定電圧制御回路が変更されている点を除いて、図１に示した従来の充電制御回路１０と同様の構成を有する。したがって、定電圧制御回路に参照符号１２Ａ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。
【００２６】
本発明による定電圧制御回路１２Ａは、その外部にスイッチＳＷが接続され、選択端子ＳＥＬを持ち、後述する電圧変更回路４０が付加されている点を除いて、図１に示した定電圧制御回路１２と同様の構成を有する。定電圧制御回路１２Ａは、後述するように、スイッチＳＷの閉／開に応じてレギュレータ電圧Ｖregを２段階に変更する。
【００２７】
スイッチＳＷは選択端子ＳＥＬと接地端子ＧＮＤとの間に接続されている。
【００２８】
電圧変更回路４０は、電源端子ＶＣＣと、選択端子ＳＥＬと、第１の抵抗器Ｒ１と第２の抵抗器Ｒ２との接続点と、接地端子ＧＮＤとに接続されている。そして、電圧変更回路４０は、後述するように、スイッチＳＷの閉／開に応じてレギュレータアンプＡ２の反転入力端子と接地端子ＧＮＤとの間に接続される抵抗器の抵抗値を変えることによって、レギュレータ電圧Ｖregを２段階に変更する。
【００２９】
図示の電圧変更回路４０は、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５と、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６と、抵抗器Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６と、定電流源ＣＩ２とから構成されている。
【００３０】
抵抗器Ｒ３、Ｒ４は電源端子ＶＣＣと選択端子ＳＥＬとの間に直列に接続されている。抵抗器Ｒ３とＲ４との接続点にはＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３のベースが接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３のエミッタは電源端子ＶＣＣに接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４、Ｑ５は、互いにベースが接続され、エミッタが電源端子ＶＣＣに接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４のコレクタはＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。そして、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４、Ｑ５のベースは、共通に、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３のコレクタは定電流源ＣＩ２を介して接地されている。したがって、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４，Ｑ５の組み合わせはカレントミラー回路を構成している。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ５のコレクタは抵抗器Ｒ５を介して接地されている。
【００３１】
ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ５のコレクタはＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６のベースに接続されている。ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６のエミッタは接地され、コレクタは抵抗器Ｒ６を介して第１および第２の抵抗器Ｒ１，Ｒ２の接続点（すなわち、レギュレータアンプＡ２の反転入力端子）に接続されている。
【００３２】
すなわち、抵抗器Ｒ６とＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６とからなる直列回路４２１は、第２の抵抗器Ｒ２と並列に接続されている。抵抗器Ｒ６は付加抵抗器と呼ばれ、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６とスイッチング手段と呼ばれる。
【００３３】
一方、この直列回路４２１を除く部分の回路４４１、すなわち、抵抗器Ｒ３〜Ｒ５、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ３〜Ｑ５、および定電流源ＣＩ２から成る回路４４１は、後述するように、スイッチＳＷの閉／開に応じてスイッチング手段であるＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６をオン／オフするオン／オフ回路である。すなわち、このオン／オフ回路４４１は、電源端子ＶＣＣと接地端子ＧＮＤとに接続されるとともに、選択端子ＳＥＬと直列回路４２１との間に接続されて、スイッチＳＷの閉／開に応じてスイッチング手段をオン／オフする。
【００３４】
次に、図３に示す充電制御回路１０Ａの動作について説明する。最初に、スイッチＳＷが閉じた場合の動作について説明し、その後で、スイッチＳＷを開いた場合の動作について説明する。
【００３５】
先ず、スイッチＳＷが閉じられたする。この場合、選択端子ＳＥＬの端子電圧は接地電位となる。そのため、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３がオンする。このＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３がオンすると、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４がオフとなり、それに連動してＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ５とＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６もオフとなる。この結果、レギュレータ電圧Ｖregは、第１の抵抗器Ｒ１の抵抗値と第２の抵抗器Ｒ２の抵抗値との比によって決定される。
【００３６】
次に、スイッチＳＷが開かれたとする。この場合、選択端子ＳＥＬの端子電圧は、アダプタ電圧Ｖcc(ad)となる。そのため、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３はオフする。このＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ３がオフすると、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ４がオンとなり、それに連動してＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ５とＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ６もオンとなる。この結果、レギュレータ電圧Ｖregは、第１の抵抗器Ｒ１の抵抗値と、第２の抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ６とを並列接続したときの抵抗値との比によって決定される。
【００３７】
このように、選択端子ＳＥＬを開くか又は接地端子に接続することによって、レギュレータ電圧Ｖregである定電圧制御電圧を２段階に変更（選択）することができるようになる。換言すれば、ユーザサイドで定電圧制御電圧を選択することができる。
【００３８】
このような２段階に定電圧制御電圧を変更（選択）する場合の例としては次のものが考えられる。その一例としては、リチウムイオン電池３０として、電池電圧Ｖcc(ba)が４．２Ｖのグラファイト系リチウムイオン電池を使用する場合と、電池電圧Ｖcc(ba)が４．１Ｖのコークス系リチウムイオン電池を使用する場合とで、定電圧制御電圧を２段階に変更（選択）する。他の例としては、二次電池３０として、二次電池を１本だけ使用する１直用の場合（４．２Ｖ）と、二次電池を２本直列に接続する２直用の場合（８．４Ｖ）とで、定電圧制御電圧を２段階に変更（選択）する。
【００３９】
従来の充電制御回路１０では、上述したように、このような定電圧制御電圧の変更をランク展開にて行っていたが、本実施の形態による充電制御回路１０Ａでは、ランク展開の必要がなくなるので、生産管理がやり易くなる。また、フォトマスクも節約できる。
【００４０】
上述した第１の実施の形態に係る充電制御回路１０Ａにおいては、定電圧制御回路１２Ａの外部に１つのスイッチＳＷのみを接続し、それに対応して、定電圧制御回路１２Ａを構成する電圧変更回路４０は、１つの直列回路４２１と１つのオン／オフ回路４４１との組み合わせのみで構成されている。そのため、レギュレータ電圧Ｖregは２段階にしか変更（選択）することができない。
【００４１】
しかしながら、次に述べるように、定電圧制御回路の外部に接続するスイッチの数を増やし、それに対応して、定電圧制御回路を構成する電圧変更回路の構成も変更することによって、レギュレータ電圧Ｖregを多数の段階で変更（選択）することが可能となる。
【００４２】
次に図４を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る充電制御回路１０Ｂについて説明する。図示の充電制御回路１０Ｂは、後述するように定電圧制御回路が変更されている点を除いて、図３に示した充電制御回路１０Ａと同様の構成を有する。したがって、定電圧制御回路に参照符号１２Ｂを付すと共に、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。
【００４３】
本発明による定電圧制御回路１２Ｂは、その外部に第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２が接続され、第１及び第２の選択端子ＳＥＬ１、ＳＥＬ２を持ち、後述する電圧変更回路が変更されている点を除いて、図３に示した定電圧制御回路１２Ａと同様の構成を有する。したがって、電圧変更回路に４０Ａの参照符号を付してある。定電圧制御回路１２Ｂは、後述するように、第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の閉／開の組み合わせに応じて、レギュレータ電圧Ｖregを４段階に変更する
第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、それぞれ、第１及び第２の選択端子ＳＥＬ１、ＳＥＬ２と接地端子ＧＮＤとの間に接続されている。
【００４４】
電圧変更回路４０Ａは、直列回路４２１およびオン／オフ回路４４１の他に、さらに、同様な構成の、直列回路４２２およびオン／オフ回路４４２が付加さられて構成されている。ここでは、直列回路４２１およびオン／オフ回路４４１を、それぞれ、第１の直列回路および第１のオン／オフ回路と呼び、付加された直列回路４２２およびオン／オフ回路４４２を、それぞれ、第２の直列回路および第２のオン／オフ回路と呼ぶことにする。第１の直列回路４２１および第１のオン／オフ回路４４１については既に説明したので、以下では、第２の直列回路４２２および第２のオン／オフ回路４４２について説明する。
【００４５】
第２のオン／オフ回路４４２は、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９と、抵抗器Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９と、定電流源ＣＩ３とから構成されている。
【００４６】
抵抗器Ｒ７、Ｒ８は電源端子ＶＣＣと第２の選択端子ＳＥＬ２との間に直列に接続されている。抵抗器Ｒ７とＲ８との接続点にはＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ７のベースが接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ７のエミッタは電源端子ＶＣＣに接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ８、Ｑ９は、互いにベースが接続され、エミッタが電源端子ＶＣＣにされている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ８のコレクタはＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ７のコレクタに接続されている。そして、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ８、Ｑ９のベースは、共通に、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ７のコレクタに接続されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ８のコレクタは定電流源ＣＩ３を介して接地されている。したがって、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ８，Ｑ９の組み合わせはカレントミラー回路を構成している。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ９のコレクタは抵抗器Ｒ９を介して接地されている。
【００４７】
第２の直列回路４２２は、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０と抵抗器Ｒ１０とから構成されている。ＰＮＰ形バイポーラトランジスタＱ９のコレクタはＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０のベースに接続されている。ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０のエミッタは接地され、コレクタは抵抗器Ｒ１０を介して第１および第２の抵抗器Ｒ１，Ｒ２の接続点（すなわち、レギュレータアンプＡ２の反転入力端子）に接続されている。
【００４８】
すなわち、抵抗器Ｒ１０とＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０とからなる第２の直列回路４２２は、第２の抵抗器Ｒ２と並列に接続されている。抵抗器Ｒ１０は第２の付加抵抗器と呼ばれ、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０は第２のスイッチング手段と呼ばれる。
【００４９】
一方、この第２の直列回路４２２を除く、抵抗器Ｒ７〜Ｒ９、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ７〜Ｑ９、および定電流源ＣＩ３から成る第２のオン／オフ回路４４２は、第２のスイッチＳＷ２の閉／開に応じて第２のスイッチング手段であるＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ１０をオン／オフする。すなわち、この第２のオン／オフ回路４４２は、電源端子ＶＣＣと接地端子ＧＮＤとに接続されるとともに、第２の選択端子ＳＥＬ２と第２の直列回路４２２との間に接続されて、第２のスイッチＳＷ２の閉／開に応じて第２のスイッチング手段をオン／オフする。
【００５０】
このように、電圧変更回路４０Ａは、第１及び第２の直列回路４２１及び４２２と、第１及び第２のオン／オフ回路４４１及び４４２から構成されているので、レギュレータ電圧Ｖregを４段階に変更（選択）することが可能となり、幅広く定電圧制御電圧に対応できる。
【００５１】
このような４段階に定電圧制御電圧を変更（選択）する場合の例としては次のものが考えられる。第１及び第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を両方とも閉じた場合には、電池電圧Ｖcc(ba)が４．２Ｖである、二次電池を１本だけ使用した場合の１直用のレギュレータ電圧Ｖregを選択する。第１のスイッチＳＷ１が開いて、第２のスイッチＳＷ２が閉じた場合には、電池電圧Ｖcc(ad)が８．４Ｖである、二次電池を２本直列に接続した場合の２直用のレギュレータ電圧Ｖregを選択する。第１のスイッチＳＷ１が閉じて、第２のスイッチＳＷ２が開いた場合には、電池電圧Ｖcc(ad)が１２．６Ｖである、二次電池を３本直列に接続した場合の３直用のレギュレータ電圧Ｖregを選択する。そして、第１及び第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を両方とも開いた場合には、電池電圧Ｖcc(ba)が１６．８Ｖである、二次電池を４本直列に接続した場合の４直用のレギュレータ電圧Ｖregを選択する。
【００５２】
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。すなわち、上述した実施の形態では、スイッチを１個だけ接続した場合とスイッチを２個接続した場合の例についてのみ説明したが、これらスイッチの数は３個以上であって良い。それに応じて、電圧変更回路を構成する直列回路およびオン／オフ回路の数も増やせば良い。一般に、スイッチの数がＮの場合、定電圧制御回路は、Ｎ個のスイッチの閉／開の組み合わせに応じて、レギュレータ電圧を２N段階に変更することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、定電圧制御回路の外部に少なくとも１個のスイッチ（ＳＷ）を接続し、定電圧制御回路は、スイッチの閉／開に応じてレギュレータ電圧を複数の段階に変更する電圧変更回路を有するので、定電圧制御電圧を容易に変更することが可能で、ユーザサイドで定電圧制御電圧を選択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】従来の充電制御回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した充電制御回路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の実施の形態に係る充電制御回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る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 充電制御回路
１１ 定電流制御回路
１２Ａ，１２Ｂ 定電圧制御回路
１３ 基準電圧発生回路
４０，４０Ａ 電圧変更回路
４２１，４２２ 直列回路
４４１，４４２ オン／オフ回路
Ｑ１ パワートランジスタ
Ｒsense 充電電流センス抵抗器
Ｖcc(ba) 電池電圧（バッテリ電圧）
Ｖcc(ad) アダプタ電圧
Claims (8)
- 二次電池に対する充電を制御するために、ＡＣアダプタと前記二次電池との間に介在し、前記ＡＣアダプタから前記二次電池へ流す充電電流をパワートランジスタのオン／オフにより制御する充電制御回路であって、前記パワートランジスタと前記二次電池の陽極との間には充電電流センス抵抗器が接続されており、前記電池電圧がレギュレータ電圧に等しいときに、前記電池電圧が一定となるように、前記パワートランジスタのオン／オフを制御する定電圧制御回路と、前記ＡＣアダプタのアダプタ電圧が供給される電源端子と接地端子との間に接続されて、基準電圧を前記定電圧制御回路へ供給するために前記基準電圧を発生する基準電圧発生回路とを備えた、前記充電制御回路において、
前記定電圧制御回路の外部に接続されたスイッチを備え、
前記定電圧制御回路は、
前記スイッチの閉／開に応じて前記レギュレータ電圧を２段階に変更する電圧変更回路を有し、
前記充電制御回路は選択端子を持ち、前記スイッチは前記選択端子と接地端子との間に接続され、前記定電圧制御回路は、
反転入力端子と前記基準電圧が供給される非反転入力端子と前記レギュレータ電圧を出力する出力端子とを持つレギュレータアンプと、
前記二次電池の電池電圧が供給される反転入力端子と前記レギュレータ電圧が供給される非反転入力端子とを持つエラーアンプと、
該エラーアンプの出力端子にベースが接続され、エミッタが接地され、コレクタが前記パワートランジスタの制御端子に接続されたｎｐｎ形バイポーラトランジスタと、
前記レギュレータアンプの出力端子と前記レギュレータアンプの反転入力端子との間に接続された第１の抵抗器と、
前記レギュレータアンプの反転入力端子と前記接地端子との間に接続された第２の抵抗器とを備え、
前記電圧変更回路は、前記電源端子と、前記選択端子と、前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器との接続点と、前記接地端子とに接続され、前記スイッチの閉／開に応じて前記レギュレータアンプの反転入力端子と前記接地端子との間に接続される抵抗器の抵抗値を変えることによって、前記レギュレータ電圧を２段階に変更することを特徴とする充電制御回路。 - 前記二次電池の電池電圧が前記レギュレータ電圧より低いときに、前記充電電流センス抵抗器の両端間の電圧が定電流充電用基準電圧と等しくなるように、前記パワートランジスタのオン／オフを制御する定電流制御回路を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の充電制御回路。
- 前記電圧変更回路は、
前記第２の抵抗器と並列に接続された、付加抵抗器とスイッチング手段とから成る直列回路と、
前記電源端子と前記接地端子とに接続されるとともに、前記選択端子と前記直列回路との間に接続されて、前記スイッチの閉／開に応じて前記スイッチング手段をオン／オフするオン／オフ手段と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の充電制御回路。 - 二次電池に対する充電を制御するために、ＡＣアダプタと前記二次電池との間に介在し、前記ＡＣアダプタから前記二次電池へ流す充電電流をパワートランジスタのオン／オフにより制御する充電制御回路であって、前記パワートランジスタと前記二次電池の陽極との間には充電電流センス抵抗器が接続されており、前記電池電圧がレギュレータ電圧に等しいときに、前記電池電圧が一定となるように、前記パワートランジスタのオン／オフを制御する定電圧制御回路とを備えた、前記充電制御回路において、
前記定電圧制御回路の外部に接続された第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）のスイッチを備え、
前記定電圧制御回路は、前記第１乃至第Ｎのスイッチの閉／開の組み合わせに応じて、前記レギュレータ電圧を２N段階に変更する電圧変更回路を有することを特徴とする充電制御回路。 - 前記二次電池の電池電圧が前記レギュレータ電圧より低いときに、前記充電電流センス抵抗器の両端間の電圧が定電流充電用基準電圧と等しくなるように、前記パワートランジスタのオン／オフを制御する定電流制御回路を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の充電制御回路。
- 前記ＡＣアダプタのアダプタ電圧が供給される電源端子と接地端子との間に接続されて、基準電圧を前記定電圧制御回路へ供給するために前記基準電圧を発生する基準電圧発生回路を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の充電制御回路。
- 前記充電制御回路は第１乃至第Ｎの選択端子を持ち、前記第１乃至第Ｎのスイッチはそれぞれ前記第１乃至第Ｎの選択端子と接地端子との間に接続され、前記定電圧制御回路は、
反転入力端子と前記基準電圧が供給される非反転入力端子と前記レギュレータ電圧を出力する出力端子とを持つレギュレータアンプと、
前記二次電池の電池電圧が供給される反転入力端子と前記レギュレータ電圧が供給される非反転入力端子とを持つエラーアンプと、
該エラーアンプの出力端子にベースが接続され、エミッタが接地され、コレクタが前記パワートランジスタの制御端子に接続されたｎｐｎ形バイポーラトランジスタと、
前記レギュレータアンプの出力端子と前記レギュレータアンプの反転入力端子との間に接続された第１の抵抗器と、
前記レギュレータアンプの反転入力端子と前記接地端子との間に接続された第２の抵抗器とを備え、
前記電圧変更回路は、前記電源端子と、前記第１乃至前記第Ｎの選択端子と、前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器との接続点と、前記接地端子とに接続され、前記第１乃至前記第Ｎのスイッチの閉／開の組み合わせに応じて、前記レギュレータアンプの反転入力端子と前記接地端子との間に接続される抵抗器の抵抗値を変えることによって、前記レギュレータ電圧を２N段階に変更することを特徴とする請求項６に記載の充電制御回路。 - 前記電圧変更回路は、
前記第２の抵抗器と並列に接続された、それぞれ第１乃至第Ｎの付加抵抗器と第１乃至第Ｎのスイッチング手段とから成る第１乃至第Ｎの直列回路と、
前記電源端子と前記接地端子とに接続されるとともに、それぞれ前記第１乃至前記第Ｎの選択端子と前記第１乃至前記第Ｎの直列回路との間に接続されて、それぞれ前記第１乃至前記第Ｎのスイッチの閉／開に応じて前記第１乃至前記第Ｎのスイッチング手段をオン／オフする第１乃至第Ｎのオン／オフ手段と、
を有することを特徴とする請求項７に記載の充電制御回路。
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