JP4502554B2 - Secondary battery charging circuit - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等に用いられる二次電池の充電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、携帯電話等の移動無線通信機では、電源として二次電池が使用される。特に、リチウムイオン電池は、単位体積当たりのエネルギー密度および単位質量当たりのエネルギー密度が大きく、それを搭載する機器の小型軽量化を可能にする。リチウムイオン電池を充電する場合、電池の電圧を一定に保って充電電流を供給する定電圧充電方式や、定電流充電の後に定電圧充電を行う定電流・定電圧充電方式が採用される。いずれの方式を実現する充電回路も、定電圧充電時に充電電流があらかじめ決められた満充電電流以下になったことを検出して、充電を完了する。
【０００３】
以下に、従来の二次電池の充電回路について説明する。図７は、従来の二次電池の充電回路を示す図である。図７において、充電回路は、充電電流を供給するＡＣアダプタ１１０、ＡＣアダプタ１１０が接続されたことを検出するアダプタ検出回路１１２、被充電二次電池（以下、「二次電池」という。）１１４の電圧を検出する電池電圧検出回路１１６、二次電池１１４に対して定電圧充電を行う定電圧回路１１８、二次電池１１４に流れる充電電流を検出する充電電流検出回路１２２、充電電流を電圧に変換する抵抗Ｒ１、二次電池１１４からＡＣアダプタ１１０へ流れる電流を阻止するダイオードＤ１、および、定電圧回路１１８の駆動制御を行う充電制御回路１２４から成る。ここで、ＡＣアダプタ１１０は端子１３０に接続される。定電圧回路１１８は、基準電圧Ｅ１を発生する定電圧発生回路１４０と制御トランジスタＭ１とオペアンプＡ１とから構成される。また、充電電流検出回路１２２は、基準電圧Ｅ２を発生する定電圧発生回路１４２とオペアンプＡ２とから構成される。また、アダプタ検出回路１１２は、基準電圧Ｅ３を発生する定電圧発生回路１４４とオペアンプＡ３とから構成される。抵抗Ｒ１は、ＡＣアダプタ１１０と制御トランジスタＭ１との間に接続され、ダイオードＤ１は、制御トランジスタＭ１と二次電池１１４との間に接続される。
【０００４】
以下に、この充電回路の動作を説明する。ＡＣアダプタ１１０が端子１３０で回路に接続され、かつ、ＡＣアダプタ１１０の電圧が所定値以上になると、アダプタ検出回路１１２は、充電制御回路１２４に所定の信号Ｓｇ１を出力する。また、電池電圧検出回路１１６は、二次電池１１４の電圧を検出して電池電圧信号Ｓｇ２を出力する。充電制御回路１２４は、アダプタ検出回路１１２から信号が入力されると動作を始め、定電圧回路１１８に所定の充電制御信号Ｓｇ５を出力する。定電圧回路１１８は、充電制御信号Ｓｇ５が入力されると、二次電池１１４に対して定電圧充電を始める。充電中、ダイオードＤ１は、二次電池１１４から制御トランジスタＭ１および抵抗Ｒ１を介してＡＣアダプタ１１０に電流が逆流することを防止する。充電電流は、抵抗Ｒ１により電圧に変換され、その電圧は、充電電流検出回路１２２に入力される。充電電流検出回路１２２は、その入力された電圧から、充電電流が所定値を下回ったことを検知すると、充電制御回路１２４に、所定の充電完了信号Ｓｇ６を送る。充電制御回路１２４は、充電完了信号Ｓｇ６が入力されると、充電制御信号Ｓｇ５を出力して、定電圧回路１１８の動作を停止させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の充電回路は、充電電流を検出するために抵抗Ｒ１を用いている。しかし、充電開始時において、充電電流は大電流であり、大きな電圧降下を伴うことから、抵抗Ｒ１の発熱が非常に大きくなる。また、これによる電力損失も大きい。このような発熱や電力の無駄を少なくするために、抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくすることも考えられるが、定電圧充電を行うことにより、充電完了を検出する時の電流が小さく、抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧が小さくなるので、その電圧を検出するオペアンプＡ１の入力オフセット電圧などが無視できなくなる、すなわち、充電電流の電流検出精度が低下するという問題があった。また、オフセット電圧の小さいオペアンプは高価であり、それらを用いると、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
さらに、充電開始時に二次電池に対して大電流が供給されると、二次電池が過放電状態である場合は、不具合が生じる。よって、このような充電回路では、過放電状態にある二次電池を充電することができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、発熱や電力損失が小さく、高精度に二次電池の満充電状態を検出することができる充電回路を提供することである。また、本発明の更なる目的は、製造コストの低減を図ることができる充電回路を提供することである。また、本発明の更なる目的は、過放電状態にある二次電池に対しても充電を行うことができる充電回路を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の充電回路は、二次電池の充電を行う充電回路であり、所定の直流電源と前記の二次電池との間に直列に接続され、入力された制御信号に応じて、あらかじめ設定された２つの定電流のうち一方を、前記の二次電池に出力する定電流回路部と、前記の定電流回路部に並列に接続され、前記の二次電池に所定の定電圧を印加して充電を行う定電圧回路部と、前記の二次電池の電圧を検出して出力する電池電圧検出回路部と、前記の定電圧回路部からの電流出力が停止すると所定の充電完了信号を出力する充電電流検出回路部と、前記の充電完了信号が入力されると、前記の定電流回路部および前記の定電圧回路部の動作を停止させる充電制御回路部とを備える。また、前記の充電制御回路部は、定電流回路部に対して、前記の二次電池の電圧が所定電圧未満の場合は、所定の第１の定電流を出力させる制御信号を出力し、前記の二次電池の電圧が所定電圧以上の場合は、前記の第１の定電流よりも大きい所定の第２の定電流を出力させる制御信号を出力する。
【０００９】
好ましくは、前記の充電回路は、さらに、前記の二次電池に充電電流を供給する直流電源を備える。
【００１０】
好ましくは、前記の充電回路は、さらに、前記の定電圧回路部から出力される電流の制御を行う充電電流制御回路部を備える。また、前記の充電電流制御回路部は、定電圧回路部に対して、定電圧回路部の出力電流の最大値が所定値になるように動作制御を行う。また、前記の充電制御回路部は、前記の充電完了信号が入力されると、さらに、前記の充電電流制御回路部の動作を停止させる
【００１１】
好ましくは、前記の定電圧回路部は、所定の定電圧を生成して出力する定電圧発生回路と、前記の二次電池の電圧とその定電圧とを比較し、その比較結果を示す信号を出力する電圧比較器と、前記の比較結果を示す信号に応じた電流を、所定の直流電源から前記の二次電池に出力する制御トランジスタとを備える。
【００１２】
好ましくは、前記の定電圧回路部は、さらに、前記の電圧比較器へ流れる電流を阻止するダイオードを備える。
【００１３】
好ましくは、前記の充電電流制御回路部は、所定の第２定電圧を生成して出力する第２の定電圧発生回路と、前記の制御トランジスタの制御端子に印加される電圧と前記の第２定電圧とを比較し、その比較結果を示す信号を出力する第２の電圧比較器と、前記の制御端子から前記の第２の電圧比較器に流れる電流を阻止する第２のダイオードとを備える。
【００１４】
好ましくは、前記の充電電流検出回路部は、前記の電圧比較器から出力される信号を検出し、その検出した信号から前記の定電圧回路部の出力電流が停止したことを検知する。
【００１５】
好ましくは、前記の充電電流検出回路部は、所定の第３定電圧を生成して出力する第３の定電圧発生回路と、前記の制御トランジスタの制御端子に印加される電圧と前記の第３定電圧とを比較し、その制御端子に印加される電圧と前記の第３定電圧が等しい場合に、充電完了信号を出力する第３の電圧比較器とを備える。また、前記の第３定電圧は、前記の制御トランジスタがカットオフするように前記の制御端子に印加される電圧である。
【００１６】
本発明に係る第２の充電回路は、二次電池の充電を行う充電回路であり、所定の直流電源と前記の二次電池との間に直列に接続され、前記の二次電池に所定の定電圧を印加して充電を行う定電圧回路部と、前記の二次電池の電圧を検出して出力する電池電圧検出回路部と、前記の定電圧回路部からの出力電流が所定値になると、所定の充電完了信号を出力する充電電流検出回路部と、前記の充電完了信号が入力されると、前記の定電圧回路部の動作を停止させる充電制御回路部とを備える。また、前記の定電圧回路部は、所定の定電圧を生成して出力する定電圧発生回路と、前記の二次電池の電圧とその定電圧とを比較し、その比較結果を示す信号を出力する電圧比較器と、前記の比較結果を示す信号に応じた電流を、所定の直流電源から前記の二次電池に出力する制御トランジスタとを備える。また、前記の充電電流検出回路部は、前記の電圧比較器から出力される信号を検出し、その検出した信号から前記の制御トランジスタの出力電流が所定値であることを検知して、充電完了信号を出力する。
【００１７】
好ましくは、前記の第２の充電回路は、さらに、前記の二次電池に充電電流を供給する直流電源を備える。
【００１８】
好ましくは、前記の充電電流検出回路部は、所定の第２定電圧を生成して出力する第２の定電圧発生回路と、制御トランジスタの制御端子に印加される電圧と前記の第２定電圧とを比較し、その制御端子に印加される電圧と前記の第２定電圧が等しい場合に、充電完了信号を出力する第２の電圧比較器とを備える。また、前記の第２定電圧は、前記の制御トランジスタの出力電流が所定値であるように前記の制御端子に印加される電圧である。
【００１９】
好ましくは、前記の定電圧回路部は、さらに、前記の電圧比較器へ流れる電流を阻止するダイオードを備える。
【００２０】
好ましくは、前記の充電回路は、さらに、前記の定電圧回路部から出力される電流の制御を行う充電電流制御回路部を備える。また、前記の充電電流制御回路部は、定電圧回路部に対して、定電圧回路部の出力電流の最大値が所定値になるように動作制御を行う。また、前記の充電制御回路部は、前記の充電完了信号が入力されると、さらに、前記の充電電流制御回路部の動作を停止させる。
【００２１】
好ましくは、前記の充電電流制御回路部は、所定の第３定電圧を生成して出力する第３の定電圧発生回路と、制御トランジスタの制御端子に印加される電圧と前記の第３定電圧とを比較し、その比較結果を示す信号を出力する第３の電圧比較器と、前記の制御端子から前記の第３の電圧比較器に流れる電流を阻止する第２のダイオードとを備える。
【００２２】
好ましくは、前記の充電回路は、さらに、前記の定電圧回路部に並列に接続され、あらかじめ設定された定電流を、前記の二次電池に出力する定電流回路部を備える。また、前記の充電制御回路部は、前記の定電流回路部に対して、前記の二次電池の電圧が所定電圧未満の場合は、前記の定電流回路部を駆動させ、前記の二次電池の電圧が所定電圧以上の場合は、前記の定電流回路部を停止させる。
【００２３】
好ましくは、前記の定電圧回路部は、さらに、前記の二次電池から前記の制御トランジスタを介して前記の直流電源へ流れる電流を阻止する第３のダイオードを備える。
【００２４】
好ましくは、前記の制御トランジスタは、ｐチャネル型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタである。
【００２５】
好ましくは、前記の制御トランジスタは、ＰＮＰバイポーラトランジスタである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態による充電回路を示す図である。図１において、充電回路は、充電電流を供給するＡＣアダプタ１０、ＡＣアダプタ１０が接続されたことを検出するアダプタ検出回路１２、二次電池１４の電圧を検出する電池電圧検出回路１６、二次電池１４に対して定電圧充電を行う定電圧回路１８、二次電池１４に定電流を供給する定電流回路２０、制御トランジスタＭ１の制御端子の電圧を検出する制御端子電圧検出回路２２、二次電池１４からＡＣアダプタ１０へ流れる電流を阻止するダイオードＤ１、および、定電圧回路１８と定電流回路２０の駆動制御を行う充電制御回路２４から成る。ＡＣアダプタ１０は、端子３０に接続される。定電圧回路１８は、基準電圧Ｅ１を発生する定電圧発生回路４０と制御トランジスタＭ１とオペアンプＡ１とから構成され、制御端子電圧検出回路２２は、基準電圧Ｅ２を発生する定電圧発生回路４２とオペアンプＡ２とから構成され、アダプタ検出回路１２は、基準電圧Ｅ３を発生する定電圧発生回路４４とオペアンプＡ３とから構成される。また、ダイオードＤ１は、制御トランジスタＭ１と二次電池１４との間に接続され、二次電池１４から制御トランジスタＭ１および抵抗Ｒ１を介してＡＣアダプタ１０に電流が逆流することを防止する。なお、図１では、制御トランジスタＭ１は、ｐチャネル型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（以下、「ｐＭＯＳトランジスタ」という。）として示される。
【００２７】
以下に、この充電回路の動作を説明する。充電回路の電源であるＡＣアダプタ１０が端子３０で回路に接続され、端子３０に接続されたオペアンプＡ３の一方の入力端電圧が所定の基準電圧Ｅ３以上になると、アダプタ検出回路１２は、充電制御回路２４に所定の信号Ｓｇ１を送る。また、電池電圧検出回路１６は、二次電池１４の電圧を検出し、電池電圧信号Ｓｇ２を生成して充電制御回路２４に出力する。充電制御回路２４は、信号Ｓｇ１が入力されると起動し、電池電圧信号Ｓｇ２が入力されると、定電流回路２０に定電流制御信号Ｓｇ３を出力する。定電流回路２０は、定電流制御信号Ｓｇ３が入力されると起動する。ここで、定電流回路２０は、その内部に２つの電流源を備え、電流値の異なる２種類の電流のうち一方を、ＩＢによって示される向きに出力することができる。充電制御回路２４は、入力された電池電圧信号Ｓｇ２から二次電池１４の電圧が所定の電圧Ｖ１より小さいことを検出すると、定電流回路２０に対し、定電流制御信号Ｓｇ３と共に、定電流値切替信号Ｓｇ４を出力する。これは、二次電池１４の電圧がＶ１より小さい場合、つまり、二次電圧１４が過放電状態にある場合は、いきなり大電流で充電すると不具合が生じるので、充電電流を絞るために行う。これにより、定電流回路２０は、定電流値切替信号Ｓｇ４が入力されると、電流値Ｉ１の電流を出力する。リチウムイオン電池の場合、電圧Ｖ１は、約２．５Ｖに設定され、電流値Ｉ１は、通常、数ｍＡ〜数十ｍＡ程度である。以上のように、定電流回路２０に定電流制御信号Ｓｇ３が出力されると、二次電池１４の充電が始まる。
【００２８】
充電制御回路２４は、二次電池１４が電流値Ｉ１の電流で充電され、電池電圧検出回路１６からの電池電圧信号Ｓｇ２によって、二次電池１４の電圧が所定の電圧Ｖ１に到達したことを検知すると、二次電池１４が正常な電池であると判断して、定電流回路２０に定電流値切替信号Ｓｇ４を出力する。これにより、定電流回路２０は、電流値Ｉ１よりも大きい電流値Ｉ２を二次電池１４に出力する。ここで、電流値Ｉ２は、定電圧充電が完了したときに二次電池１４に流れる満充電電流と同じ値である。さらに、充電制御回路２４は、定電圧回路１８に充電制御信号Ｓｇ５を出力し、定電圧回路１８を起動させる。定電圧回路１８は、二次電池１４に対し、Ｉcによって示される向きに充電電流を出力する。以降、二次電池１４は、定電圧回路１８と定電流回路２０の両方から出力される電流で充電される。
【００２９】
その後、二次電池１４の電圧がさらに上昇して、定電圧回路１８の基準電圧Ｅ１にほぼ等しい電圧Ｖ２に到達すると、二次電池１４の電圧はそれ以上上昇せずに一定に保持され、充電電流だけが徐々に減少するようになる。このとき、オペアンプＡ１は、二次電池１４の電圧と基準電圧Ｅ１とを比較し、その差に応じてｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート（制御端子）に正のゲート電圧（制御電圧）を印加している。二次電池１４の電圧が大きくなると、印加されるゲート電圧も大きくなるので、ドレイン電流が徐々に制限される。つまり、二次電池１４に供給される充電電流が除々に減少する。リチウムイオン電池の場合、この電圧Ｖ２は、約４．２Ｖに設定される。それ以上電圧を上げると、二次電池内部に金属リチウムが析出して不具合が生じる。従来の定電流・定電圧充電回路であっても、二次電池１４の電圧が電圧Ｖ２に到達すると、定電流充電から定電圧充電に移行する。なお、理想的には、二次電池１４がＶ２に到達すると同時に全充電電流が減少し始めるが、電池内部の化学反応の進行状態により、多少の時間差がある。
【００３０】
図２は、以上の動作を図式的に示すグラフである。図２の（１）は、充電時間の経過による二次電池２４の電圧の変化を示すグラフであり、図２の（２）は、充電時間の経過による充電電流の変化を示すグラフである。また、図２の（３）は、充電時間の経過によるｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧の変化を示すグラフである。図２の（２）には、定電流回路２０から出力される電流（ａ）（太線で示される。）、定電圧回路１８から出力される充電電流（ｂ）、および、その定電圧回路１８から出力される電流に定電流回路２０から出力される電流を加えた全充電電流（ｃ）の変化が示される。図２の（１）および図２の（２）を参照すると、二次電池１４は、その電圧がＶ１に到達するまで（充電時間ｔ１まで）は、定電流回路２０から出力される電流値Ｉ１の電流で充電される。二次電池１４の電圧がＶ１に到達すると、定電流回路２０から電流値Ｉ２の充電電流が出力され、定電圧回路１８も充電電流を出力し始める。定電圧回路１８から出力される充電電流は、最初、ＡＣアダプタ１０の電流容量とｐＭＯＳトランジスタＭ１の容量のいずれか小さい容量によって制限される電流である。図２の（２）では、例として、ＡＣアダプタ１０の電流容量がより小さい場合の充電電流が示される。二次電池１４は、定電圧回路１８と定電流回路２０の両方から出力される電流で充電され、二次電池１４の電圧が上昇して所定の電圧Ｖ２に到達する。
【００３１】
二次電池１４が所定の電圧Ｖ２に到達してからある程度の時間が経過すると、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧は、徐々に上昇し始め、それに応じて、定電圧回路１８から出力される電流は徐々に減少し始める。そして、充電時間ｔ２において、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧は、図２の（３）に示されるように、ほぼＡＣアダプタ電圧近くまで上昇する。このとき、定電圧回路１８のｐＭＯＳトランジスタＭ１はカットオフし、定電圧回路１８から出力される充電電流は停止する。つまり、全充電電流は、定電流回路２０から出力される電流値Ｉ２の電流のみである。
【００３２】
本実施の形態による充電回路において、電流値Ｉ２は満充電電流の値に等しく設定されているため、定電圧回路１８のｐＭＯＳトランジスタＭ１がカットオフして、二次電池１４に、定電流回路２０から出力される電流値Ｉ２の電流だけしか流れなくなったときは、充電完了時とみなすことができる。
【００３３】
よって、制御端子電圧検出回路２２の基準電圧Ｅ２を、ＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ２だけ低下した電圧が、ｐＭＯＳトランジスタＭ１がカットオフするゲート電圧に等しくなるように設定すると、制御端子電圧検出回路２２は、制御トランジスタＭ１がカットオフしたとき、すなわち、オペアンプＡ２の一方の入力端に入力されるｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧がＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ２だけ低下した電圧に等しくなったとき、充電制御回路２４に充電完了信号Ｓｇ６を出力する。以上のように、制御端子電圧検出回路２２は、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧を検出するすることによって、二次電池１４に所定の電流が流れていることを検知するので、充電電流検出回路ともいえる。充電制御回路２４は、充電完了信号Ｓｇ６が入力されると、定電圧回路１８および定電流回路２０に、それぞれ、充電制御信号Ｓｇ５および定電流制御信号Ｓｇ３を出力し、その動作を停止させる。
【００３４】
本実施の形態による充電回路においては、充電電流検出用の抵抗が不要であり、抵抗による発熱や電力損失がなく、高精度に満充電状態を検出することができる。また、定電流回路２０から出力される電流の電流値を、それぞれ大きさの異なる電流値のなかから選択することができるので、新たに回路を追加することなく過放電電池等に対しても充電を行うことができる。
【００３５】
なお、本実施の形態による充電回路では、制御端子電圧検出回路２２において、基準電圧Ｅ２を発生する定電圧発生回路４２を利用し、その基準電圧Ｅ２を、ＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ２だけ低下した電圧が、ｐＭＯＳトランジスタＭ１がカットオフするゲート電圧に等しくなるように設定する。しかし、これは、充電完了電圧を発生する定電圧発生回路を利用し、その充電完了電圧を、ｐＭＯＳトランジスタＭ１がカットオフするゲート電圧に等しくなるように設定することと同じことである。
【００３６】
なお、図１において、制御トランジスタＭ１はｐＭＯＳトランジスタであるが、図３に示すように、バイポーラＰＮＰトランジスタであっても同様の効果が得られる。この場合、制御端子電圧検出回路２２の基準電圧Ｅ２は、ＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ２だけ低下した電圧が、バイポーラＰＮＰトランジスタがカットオフするベース電圧に等しくなるように設定するとよい。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態による二次電池１４の充電回路を示す図である。図４において、図１の回路と同じ構成要素には同じ番号が付されている。これらの構成要素については説明を省略する。本実施の形態による充電回路は、図１の充電回路に、ｐＭＯＳトランジスタＭ１から出力される充電電流の制御を行う充電電流制御回路５０、および、負荷抵抗Ｒ２が追加される。また、定電圧回路１８のオペアンプＡ１とｐＭＯＳトランジスタＭ１との間にダイオードＤ３が接続される。充電電流制御回路５０は、基準電圧Ｅ４を発生する定電圧発生回路４６とオペアンプＡ２とダイオードＤ２とから構成される。負荷抵抗Ｒ２は、その一端が接地され、他端がｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート端子に接続される。
【００３８】
図５の（１）、図５の（２）および図５の（３）は、それぞれ、充電時間の経過による二次電池１４の電圧の変化、充電電流の変化およびｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧の変化を示す。図５の（２）には、定電流回路２０から出力される電流（ａ）（太線で示される。）、定電圧回路１８から出力される充電電流（ｂ）、および、その定電圧回路１８から出力される電流に定電流回路２０から出力される電流を加えた全充電電流（ｃ）の変化が示される。本実施の形態による充電回路は、二次電池１４の電圧が所定の電圧Ｖ１に到達するまで（充電時間がｔ１になるまで）は、第１の実施の形態による回路と同様の動作をする。充電制御回路２４は、電池電圧検出回路１６からの電池電圧信号Ｓｇ２によって、二次電池１４の電圧が所定の電圧Ｖ１に到達したことを検知すると、定電流回路２０に定電流値切替信号Ｓｇ４を出力する。これにより、定電流回路２０は、電流値Ｉ１よりも大きい電流値Ｉ２を二次電池１４に出力する。さらに、充電制御回路２４は、定電圧回路１８と充電電流制御回路５０に充電制御信号Ｓｇ５を出力し、定電圧回路１８と充電電流制御回路５０とを起動させる。
【００３９】
最初は二次電池１４の電圧がまだ低いので、定電圧回路１８のオペアンプＡ１の出力は、ほぼ０Ｖである。一方、充電電流制御回路５０のオペアンプＡ４は、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧と、ＡＣアダプタ１０の電圧（端子３０の電圧）から基準電圧Ｅ４だけ低下した電圧とを比較し、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧がＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ４だけ低下した電圧に一定に保持されるように、電圧を出力する。このとき、定電圧回路１８のダイオードＤ３は、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート端子からオペアンプＡ１に流れる電流を阻止する。結局、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧が一定に保たれ、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン電流、つまり、定電圧回路１８から出力される充電電流は電流値Ｉ３で一定となる。
【００４０】
しかし、ｐＭＯＳトランジスタＭ１の性能により、所定のゲート電圧が印加されても、所定のドレイン電流が流れない場合がある。そこで、図４のように、負荷抵抗Ｒ２を配置して、所定のドレイン電流が流れるようにゲート電圧の微調整を行う。以上のようにして、二次電池１４は、電流値Ｉ２の定電流と電流値Ｉ３のドレイン電流の両方で充電される。
【００４１】
二次電池１４の電圧が上昇して、所定の電圧Ｖ２に到達すると、定電圧回路１８のオペアンプＡ１の出力電圧が上昇し、ダイオードＤ３を介して、オペアンプＡ１からｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧へ電流が流れるようになる。これにより、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧が上昇する。代わりに、充電電流制御回路５０のオペアンプＡ４の出力は、ほぼ０Ｖまで低下し、ダイオードＤ２を介して、オペアンプＡ４からｐＭＯＳトランジスタのゲート電圧へ電流が流れなくなる。ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧が上昇すると、ｐＭＯＳトランジスタによって出力されるドレイン電流は減少する。二次電池１４の充電がさらに進むと、ｐＭＯＳトランジスタのゲート電圧がさらに大きくなり、ｐＭＯＳトランジスタＭ１はカットオフする。このとき、二次電池１４に流れる全充電電流は、定電圧充電が完了したときに二次電池１４に流れる満充電電流に等しい電流値Ｉ２である。
【００４２】
制御端子電圧検出回路２２の基準電圧Ｅ２を、ＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ２だけ低下した電圧が、ｐＭＯＳトランジスタＭ１がカットオフするようなゲート電圧に等しくなるように設定すると、制御端子電圧検出回路２２は、制御トランジスタＭ１がカットオフしたとき、充電制御回路２４に充電完了信号Ｓｇ６を出力する。充電制御回路２４は、充電完了信号Ｓｇ６が入力されると、定電圧回路１８および定電流回路２０に、それぞれ、充電制御信号Ｓｇ５および定電流制御信号Ｓｇ３を出力し、その動作を停止させる。
【００４３】
本実施の形態による充電回路においては、定電圧回路１８が駆動し始めた直後であっても、ｐＭＯＳトランジスタＭ１に所定のゲート電圧を印加できる。よって、二次電池１４に、ＡＣアダプタ１０の電流容量やｐＭＯＳトランジスタＭ１の容量に依存することのない所定の定電流を供給できる。これにより、定電圧回路１８が駆動し始めた直後であっても、二次電池１４に対し、損傷を与えることのない適当な電流値の充電電流を流すことができる。
【００４４】
本実施の形態による充電回路においては、充電電流検出用の抵抗が不要であり、抵抗による発熱や電力損失がなく、高精度に二次電池の満充電状態を検出することができる。また、定電流回路２０から出力される電流の電流値を、それぞれ大きさの異なる電流値のなかから選択することができるので、新たに回路を追加することなく過放電電池等に対しても充電を行うことができる。
【００４５】
なお、本実施の形態による充電回路では、制御端子電圧検出回路２２において、基準電圧Ｅ２を発生する定電圧発生回路４２を利用し、その基準電圧Ｅ２を、ＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ２だけ低下した電圧が、ｐＭＯＳトランジスタＭ１がカットオフするようなゲート電圧に等しくなるように設定する。しかし、これは、充電完了電圧を発生する定電圧発生回路を利用し、その充電完了電圧を、ｐＭＯＳトランジスタＭ１がカットオフするゲート電圧に等しくなるように設定することと同じことである。また、充電電流制御回路５０において、基準電圧Ｅ４を発生する定電圧発生回路４６を利用し、その基準電圧Ｅ４を、ＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ４だけ低下した電圧が、所定の定電流を出力するｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧に等しくなるように設定する。しかし、これは、ある制御電圧を発生する定電圧発生回路を利用し、その制御電圧を、所定の定電流を出力するｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧に等しくなるように設定することと同じことである。
【００４６】
なお、図４において、制御トランジスタＭ１はｐＭＯＳトランジスタであるが、図３に示すように、バイポーラＰＮＰトランジスタであっても同様の効果が得られる。この場合、制御端子電圧検出回路２２の基準電圧Ｅ２は、ＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ２だけ低下した電圧が、バイポーラＰＮＰトランジスタがカットオフするバイポーラＰＮＰトランジスタのベース電圧に等しくなるように設定するとよい。また、定電圧発生回路４６の基準電圧Ｅ４は、ＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ４だけ低下した電圧が、所定の定電流を出力するバイポーラＰＮＰトランジスタのベース電圧に等しくなるように設定すればよい。
【００４７】
なお、本実施の形態による充電回路において、充電電流制御回路５０は、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧を一定に保持し、ｐＭＯＳトランジスタＭ１を介して二次電池１４に所定の定電流を流す。しかし、ｐＭＯＳトランジスタＭ１を介して二次電池１４に所定の定電流を流すことができれば、他の構成を用いてもよい。そのような場合であっても、同様の効果が得られる。ただし、図４および図６のように負荷抵抗Ｒ２を配置する構成にすれば、ｐＭＯＳトランジスタＭ１に印加されるゲート電圧の値を微調節することが容易である。例えば、ｐＭＯＳトランジスタＭ１を、異なるメーカーのｐＭＯＳトランジスタＭ１に交換する場合であっても、そのｐＭＯＳトランジスタＭ１の性能に応じてゲート電圧を容易に調整できる。これにより、ｐＭＯＳトランジスタＭ１の性能に関わらず、二次電池１４に所定の定電流を流すことができる。
【００４８】
また、図４における充電回路において、定電流回路２０が電流値Ｉ１のみを出力する定電流回路であってもよい。図６は、その場合の充電回路を示す図である。定電流回路１４は、電流値Ｉ１を出力する単一の電流源を備えており、充電制御回路２４から出力される定電流制御信号Ｓｇ３によって制御される。
【００４９】
二次電池１４の電圧が、所定の電圧Ｖ１より小さい場合は、充電制御回路２４によって、定電流制御信号Ｓｇ３が入力されて定電流回路２０が起動し、二次電池は、電流値Ｉ１の電流のみで充電される。充電制御回路２４は、電池電圧検出回路１６からの電池電圧信号Ｓｇ２によって、二次電池１４の電圧が所定の電圧Ｖ１に到達したことを検知すると、定電流回路２０に定電流制御信号Ｓｇ３を送り、定電流回路２０の動作を停止させる。さらに、充電制御回路２４は、充電制御信号Ｓｇ５を出力し、定電圧回路１８と充電電流制御回路５０とを起動させる。充電電流制御回路５０と定電圧回路１８の動作は、図４の説明と同じである。
【００５０】
図６の充電回路において、ゲート電圧検出回路２２の基準電圧Ｅ５は、図１および図４の充電回路における基準電圧Ｅ２と異なる。この基準電圧Ｅ５は、ＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ５だけ低下した電圧が、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン電流が電流値Ｉ２に等しくなるようにｐＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加される電圧と同一である。これにより、充電が定電流充電から定電圧充電に移行し、ｐＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧が上昇して、ＡＣアダプタ１０の電圧から基準電圧Ｅ５だけ低下した電圧に到達すると、ゲート電圧検出回路２２から充電制御回路２４に充電完了信号Ｓｇ６が出力される。充電制御回路２４は、充電完了信号Ｓｇ６が入力されると、定電圧回路１８と充電電流制御回路５０に充電制御信号Ｓｇ５を出力し、それらの動作を停止させる。
【００５１】
図６に示されるような充電回路において、定電流回路２０は、単一の電流源を備えていればよいので、回路規模が小さくなり、その結果、製造コストが低減される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明による二次電池の充電回路によれば、定電圧回路から出力される充電電流を、抵抗を用いずに検出して充電を完了するため、抵抗による発熱や電力損失がなく、高精度に二次電池の満充電状態を検出することができるようになった。
【００５３】
また、本発明による二次電池の充電回路によれば、二次電池の電圧が所定の電圧より小さい場合は、そのような場合に適した大きさの電流で充電を行うことができるので、過放電状態にある二次電池も充電できるようになった。また、それが、回路規模の増大を抑えて実現できるので、製造コストの低減を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による充電回路を示す図。
【図２】 （１）は、図１の回路における充電時間の経過による二次電池の電圧の変化を示す図、（２）は、図１の回路における充電時間の経過による充電電流の変化を示す図、（３）は、図１の回路における充電時間の経過によるｐＭＯＳトランジスタのゲート電圧の変化を示す図。
【図３】 代替のバイポーラトランジスタを示す図。
【図４】 本発明の第２の実施の形態による充電回路を示す図。
【図５】 （１）は、図４の回路における充電時間の経過による二次電池の電圧の変化を示す図、（２）は、図４の回路における充電時間の経過による充電電流の変化を示す図、（３）は、図４の回路における充電時間の経過によるｐＭＯＳトランジスタのゲート電圧の変化を示す図。
【図６】 本発明の第２の実施の形態によるもう１つの充電回路を示す図。
【図７】 従来の充電回路を示す図。
【符号の説明】
１０ ＡＣアダプタ
１２ アダプタ検出回路
１４ 二次電圧
１６ 電池電圧検出回路
１８ 定電圧回路
２０ 定電流回路
２２ ゲート電圧検出回路
２４ 充電制御回路
４０、４２、４４、４６、４８ 定電圧発生回路
５０ 充電電流制御回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging circuit for a secondary battery used in a mobile phone or the like.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a mobile radio communication device such as a mobile phone, a secondary battery is used as a power source. In particular, a lithium ion battery has a high energy density per unit volume and a high energy density per unit mass, and enables a reduction in size and weight of a device on which the lithium ion battery is mounted. When charging a lithium ion battery, a constant voltage charging system that supplies a charging current while keeping the battery voltage constant, or a constant current / constant voltage charging system that performs constant voltage charging after constant current charging is employed. The charging circuit that realizes either method detects that the charging current has become equal to or less than a predetermined full charging current during constant voltage charging, and completes charging.
[0003]
A conventional secondary battery charging circuit will be described below. FIG. 7 is a diagram showing a conventional secondary battery charging circuit. In FIG. 7, the charging circuit includes an AC adapter 110 that supplies a charging current, an adapter detection circuit 112 that detects that the AC adapter 110 is connected, and a charged secondary battery (hereinafter referred to as “secondary battery”) 114. A battery voltage detection circuit 116 for detecting the voltage of the secondary battery 114, a constant voltage circuit 118 for charging the secondary battery 114 at a constant voltage, a charging current detection circuit 122 for detecting a charging current flowing through the secondary battery 114, and a charging current as a voltage. It comprises a resistor R1 for conversion, a diode D1 for blocking current flowing from the secondary battery 114 to the AC adapter 110, and a charge control circuit 124 for controlling driving of the constant voltage circuit 118. Here, AC adapter 110 is connected to terminal 130. The constant voltage circuit 118 includes a constant voltage generation circuit 140 that generates a reference voltage E1, a control transistor M1, and an operational amplifier A1. The charging current detection circuit 122 includes a constant voltage generation circuit 142 that generates a reference voltage E2 and an operational amplifier A2. The adapter detection circuit 112 includes a constant voltage generation circuit 144 that generates a reference voltage E3 and an operational amplifier A3. The resistor R1 is connected between the AC adapter 110 and the control transistor M1, and the diode D1 is connected between the control transistor M1 and the secondary battery 114.
[0004]
The operation of this charging circuit will be described below. When the AC adapter 110 is connected to the circuit at the terminal 130 and the voltage of the AC adapter 110 becomes equal to or higher than a predetermined value, the adapter detection circuit 112 outputs a predetermined signal Sg1 to the charge control circuit 124. The battery voltage detection circuit 116 detects the voltage of the secondary battery 114 and outputs a battery voltage signal Sg2. When the signal is input from the adapter detection circuit 112, the charge control circuit 124 starts to operate and outputs a predetermined charge control signal Sg5 to the constant voltage circuit 118. When the charging control signal Sg5 is input, the constant voltage circuit 118 starts constant voltage charging for the secondary battery 114. During charging, the diode D1 prevents a current from flowing backward from the secondary battery 114 to the AC adapter 110 via the control transistor M1 and the resistor R1. The charging current is converted into a voltage by the resistor R 1, and the voltage is input to the charging current detection circuit 122. When the charging current detection circuit 122 detects that the charging current has fallen below a predetermined value from the input voltage, the charging current detection circuit 122 sends a predetermined charging completion signal Sg6 to the charging control circuit 124. When the charging completion signal Sg6 is input, the charging control circuit 124 outputs the charging control signal Sg5 and stops the operation of the constant voltage circuit 118.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional charging circuit uses the resistor R1 to detect the charging current. However, at the start of charging, the charging current is a large current and is accompanied by a large voltage drop, so that the heat generation of the resistor R1 becomes very large. Moreover, the power loss by this is also large. In order to reduce such heat generation and waste of power, it is conceivable to reduce the resistance value of the resistor R1, but by performing constant voltage charging, the current when detecting the completion of charging is small, and the resistance R1 Since the voltage generated at both ends is small, the input offset voltage of the operational amplifier A1 that detects the voltage cannot be ignored, that is, the current detection accuracy of the charging current is lowered. In addition, operational amplifiers having a small offset voltage are expensive, and there is a problem that the manufacturing cost increases when they are used.
[0006]
Furthermore, if a large current is supplied to the secondary battery at the start of charging, a malfunction occurs if the secondary battery is in an overdischarged state. Therefore, such a charging circuit cannot charge a secondary battery in an overdischarged state.
[0007]
An object of the present invention is to provide a charging circuit that is small in heat generation and power loss and can detect a fully charged state of a secondary battery with high accuracy. A further object of the present invention is to provide a charging circuit capable of reducing the manufacturing cost. Another object of the present invention is to provide a charging circuit capable of charging a secondary battery in an overdischarged state.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A first charging circuit according to the present invention is a charging circuit that charges a secondary battery, and is connected in series between a predetermined DC power source and the secondary battery, and according to an input control signal. A constant current circuit unit that outputs one of two preset constant currents to the secondary battery, and a parallel connection to the constant current circuit unit, and a predetermined constant voltage applied to the secondary battery. A constant voltage circuit unit that performs charging by applying a voltage, a battery voltage detection circuit unit that detects and outputs the voltage of the secondary battery, and a predetermined charge is completed when the current output from the constant voltage circuit unit stops A charging current detection circuit unit that outputs a signal, and a charging control circuit unit that stops the operation of the constant current circuit unit and the constant voltage circuit unit when the charging completion signal is input. The charging control circuit unit outputs a control signal for outputting a predetermined first constant current to the constant current circuit unit when the voltage of the secondary battery is less than a predetermined voltage, When the voltage of the secondary battery is equal to or higher than a predetermined voltage, a control signal for outputting a predetermined second constant current larger than the first constant current is output.
[0009]
Preferably, the charging circuit further includes a DC power supply for supplying a charging current to the secondary battery.
[0010]
Preferably, the charging circuit further includes a charging current control circuit unit that controls a current output from the constant voltage circuit unit. Further, the charging current control circuit unit controls the operation of the constant voltage circuit unit so that the maximum value of the output current of the constant voltage circuit unit becomes a predetermined value. The charge control circuit unit further stops the operation of the charge current control circuit unit when the charge completion signal is input.
[0011]
Preferably, the constant voltage circuit unit compares the voltage of the secondary battery with the constant voltage, and generates a signal indicating the comparison result. A voltage comparator for outputting, and a control transistor for outputting a current corresponding to the signal indicating the comparison result from the predetermined DC power source to the secondary battery.
[0012]
Preferably, the constant voltage circuit unit further includes a diode that blocks a current flowing to the voltage comparator.
[0013]
Preferably, the charging current control circuit unit includes a second constant voltage generation circuit that generates and outputs a predetermined second constant voltage, a voltage applied to a control terminal of the control transistor, and the second A second voltage comparator that compares a constant voltage and outputs a signal indicating the comparison result; and a second diode that blocks a current flowing from the control terminal to the second voltage comparator. .
[0014]
Preferably, the charging current detection circuit unit detects a signal output from the voltage comparator, and detects from the detected signal that the output current of the constant voltage circuit unit has stopped.
[0015]
Preferably, the charging current detection circuit unit generates a third constant voltage and outputs a third constant voltage, a voltage applied to a control terminal of the control transistor, and the third constant voltage generation circuit. A third voltage comparator that compares a constant voltage and outputs a charge completion signal when the voltage applied to the control terminal is equal to the third constant voltage. The third constant voltage is a voltage applied to the control terminal so that the control transistor is cut off.
[0016]
A second charging circuit according to the present invention is a charging circuit for charging a secondary battery, and is connected in series between a predetermined DC power source and the secondary battery, and the secondary battery has a predetermined When a constant voltage circuit unit that charges by applying a constant voltage, a battery voltage detection circuit unit that detects and outputs the voltage of the secondary battery, and an output current from the constant voltage circuit unit becomes a predetermined value A charging current detection circuit unit that outputs a predetermined charging completion signal, and a charging control circuit unit that stops the operation of the constant voltage circuit unit when the charging completion signal is input. Further, the constant voltage circuit unit compares the voltage of the secondary battery with the constant voltage, and outputs a signal indicating the comparison result, with a constant voltage generation circuit that generates and outputs a predetermined constant voltage. And a control transistor that outputs a current corresponding to a signal indicating the comparison result from a predetermined DC power source to the secondary battery. Further, the charging current detection circuit unit detects a signal output from the voltage comparator, detects that the output current of the control transistor is a predetermined value from the detected signal, and completes charging. Output a signal.
[0017]
Preferably, the second charging circuit further includes a DC power supply for supplying a charging current to the secondary battery.
[0018]
Preferably, the charging current detection circuit unit includes a second constant voltage generation circuit that generates and outputs a predetermined second constant voltage, a voltage applied to a control terminal of a control transistor, and the second constant voltage. And a second voltage comparator that outputs a charge completion signal when the voltage applied to the control terminal is equal to the second constant voltage. The second constant voltage is a voltage applied to the control terminal so that the output current of the control transistor is a predetermined value.
[0019]
Preferably, the constant voltage circuit unit further includes a diode that blocks a current flowing to the voltage comparator.
[0020]
Preferably, the charging circuit further includes a charging current control circuit unit that controls a current output from the constant voltage circuit unit. Further, the charging current control circuit unit controls the operation of the constant voltage circuit unit so that the maximum value of the output current of the constant voltage circuit unit becomes a predetermined value. In addition, when the charge completion signal is input, the charge control circuit unit further stops the operation of the charge current control circuit unit.
[0021]
Preferably, the charging current control circuit unit includes a third constant voltage generation circuit that generates and outputs a predetermined third constant voltage, a voltage applied to a control terminal of the control transistor, and the third constant voltage. And a third voltage comparator that outputs a signal indicating the comparison result, and a second diode that blocks a current flowing from the control terminal to the third voltage comparator.
[0022]
Preferably, the charging circuit further includes a constant current circuit unit that is connected in parallel to the constant voltage circuit unit and outputs a preset constant current to the secondary battery. The charge control circuit unit drives the constant current circuit unit when the voltage of the secondary battery is less than a predetermined voltage with respect to the constant current circuit unit, and the secondary battery When the voltage is equal to or higher than a predetermined voltage, the constant current circuit unit is stopped.
[0023]
Preferably, the constant voltage circuit unit further includes a third diode that blocks a current flowing from the secondary battery to the DC power supply via the control transistor.
[0024]
Preferably, the control transistor is a p-channel metal oxide semiconductor field effect transistor.
[0025]
Preferably, the control transistor is a PNP bipolar transistor.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a charging circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the charging circuit includes an AC adapter 10 that supplies a charging current, an adapter detection circuit 12 that detects that the AC adapter 10 is connected, a battery voltage detection circuit 16 that detects the voltage of the secondary battery 14, and a secondary battery. A constant voltage circuit 18 that performs constant voltage charging for the battery 14, a constant current circuit 20 that supplies a constant current to the secondary battery 14, a control terminal voltage detection circuit 22 that detects the voltage of the control terminal of the control transistor M1, a secondary It comprises a diode D1 that blocks current flowing from the battery 14 to the AC adapter 10, and a charge control circuit 24 that controls driving of the constant voltage circuit 18 and the constant current circuit 20. The AC adapter 10 is connected to the terminal 30. The constant voltage circuit 18 includes a constant voltage generation circuit 40 that generates a reference voltage E1, a control transistor M1, and an operational amplifier A1, and the control terminal voltage detection circuit 22 includes a constant voltage generation circuit 42 that generates a reference voltage E2 and an operational amplifier. The adapter detection circuit 12 includes a constant voltage generation circuit 44 that generates a reference voltage E3 and an operational amplifier A3. The diode D1 is connected between the control transistor M1 and the secondary battery 14, and prevents a current from flowing backward from the secondary battery 14 to the AC adapter 10 via the control transistor M1 and the resistor R1. In FIG. 1, the control transistor M1 is shown as a p-channel metal oxide semiconductor field effect transistor (hereinafter referred to as “pMOS transistor”).
[0027]
The operation of this charging circuit will be described below. When the AC adapter 10 that is the power source of the charging circuit is connected to the circuit at the terminal 30 and one input terminal voltage of the operational amplifier A3 connected to the terminal 30 becomes equal to or higher than a predetermined reference voltage E3, the adapter detection circuit 12 performs charge control. A predetermined signal Sg1 is sent to the circuit 24. The battery voltage detection circuit 16 detects the voltage of the secondary battery 14, generates a battery voltage signal Sg 2, and outputs the battery voltage signal Sg 2 to the charge control circuit 24. The charge control circuit 24 is activated when the signal Sg1 is input, and outputs a constant current control signal Sg3 to the constant current circuit 20 when the battery voltage signal Sg2 is input. The constant current circuit 20 is activated when the constant current control signal Sg3 is input. Here, the constant current circuit 20 includes two current sources therein, and one of two types of currents having different current values is expressed as I B Can be output in the direction indicated by. When the charge control circuit 24 detects from the input battery voltage signal Sg2 that the voltage of the secondary battery 14 is smaller than the predetermined voltage V1, the charge control circuit 24 switches the constant current circuit 20 together with the constant current control signal Sg3. The signal Sg4 is output. This is performed in order to reduce the charging current, because when the voltage of the secondary battery 14 is smaller than V1, that is, when the secondary voltage 14 is in an overdischarged state, a problem occurs when the battery is suddenly charged with a large current. Thus, when the constant current value switching signal Sg4 is input, the constant current circuit 20 outputs a current having a current value I1. In the case of a lithium ion battery, the voltage V1 is set to about 2.5 V, and the current value I1 is usually about several mA to several tens mA. As described above, when the constant current control signal Sg3 is output to the constant current circuit 20, charging of the secondary battery 14 starts.
[0028]
The charge control circuit 24 detects that the secondary battery 14 is charged with the current I1 and the voltage of the secondary battery 14 has reached the predetermined voltage V1 by the battery voltage signal Sg2 from the battery voltage detection circuit 16. Then, it is determined that the secondary battery 14 is a normal battery, and a constant current value switching signal Sg4 is output to the constant current circuit 20. Thereby, the constant current circuit 20 outputs a current value I2 larger than the current value I1 to the secondary battery 14. Here, the current value I2 is the same value as the full charge current that flows through the secondary battery 14 when the constant voltage charging is completed. Further, the charging control circuit 24 outputs a charging control signal Sg5 to the constant voltage circuit 18 and activates the constant voltage circuit 18. The constant voltage circuit 18 is connected to the secondary battery 14 with I c The charging current is output in the direction indicated by. Thereafter, the secondary battery 14 is charged with a current output from both the constant voltage circuit 18 and the constant current circuit 20.
[0029]
Thereafter, when the voltage of the secondary battery 14 further rises and reaches a voltage V2 that is substantially equal to the reference voltage E1 of the constant voltage circuit 18, the voltage of the secondary battery 14 is held constant without increasing any further. Only the current gradually decreases. At this time, the operational amplifier A1 compares the voltage of the secondary battery 14 with the reference voltage E1, and applies a positive gate voltage (control voltage) to the gate (control terminal) of the pMOS transistor M1 according to the difference. . As the voltage of the secondary battery 14 increases, the applied gate voltage also increases, so that the drain current is gradually limited. That is, the charging current supplied to the secondary battery 14 gradually decreases. In the case of a lithium ion battery, this voltage V2 is set to about 4.2V. If the voltage is further increased, metallic lithium is deposited inside the secondary battery, causing a problem. Even in the conventional constant current / constant voltage charging circuit, when the voltage of the secondary battery 14 reaches the voltage V2, the constant current charging is switched to the constant voltage charging. Ideally, the total charging current starts decreasing as soon as the secondary battery 14 reaches V2, but there is a slight time difference depending on the progress of the chemical reaction inside the battery.
[0030]
FIG. 2 is a graph schematically showing the above operation. (1) in FIG. 2 is a graph showing a change in the voltage of the secondary battery 24 over time, and (2) in FIG. 2 is a graph showing a change in charging current over time. Further, (3) in FIG. 2 is a graph showing a change in the gate voltage of the pMOS transistor M1 over time. In (2) of FIG. 2, the current (a) (indicated by a thick line) output from the constant current circuit 20, the charging current (b) output from the constant voltage circuit 18, and the constant voltage circuit 18 A change in the total charging current (c) obtained by adding the current output from the constant current circuit 20 to the current output from the constant current circuit 20 is shown. Referring to (1) in FIG. 2 and (2) in FIG. 2, the secondary battery 14 has a current value I1 output from the constant current circuit 20 until the voltage reaches V1 (until the charging time t1). It is charged with the current. When the voltage of the secondary battery 14 reaches V1, a charging current having a current value I2 is output from the constant current circuit 20, and the constant voltage circuit 18 also starts to output a charging current. The charging current output from the constant voltage circuit 18 is initially limited by the smaller one of the current capacity of the AC adapter 10 and the capacity of the pMOS transistor M1. In FIG. 2 (2), as an example, charging current when the current capacity of the AC adapter 10 is smaller is shown. The secondary battery 14 is charged with a current output from both the constant voltage circuit 18 and the constant current circuit 20, and the voltage of the secondary battery 14 increases to reach a predetermined voltage V2.
[0031]
When a certain amount of time elapses after the secondary battery 14 reaches the predetermined voltage V2, the gate voltage of the pMOS transistor M1 starts to gradually increase, and the current output from the constant voltage circuit 18 is gradually increased accordingly. Begin to decrease. Then, at the charging time t2, the gate voltage of the pMOS transistor M1 rises to almost the AC adapter voltage as shown in (3) of FIG. At this time, the pMOS transistor M1 of the constant voltage circuit 18 is cut off, and the charging current output from the constant voltage circuit 18 is stopped. That is, the total charging current is only the current having the current value I2 output from the constant current circuit 20.
[0032]
In the charging circuit according to the present embodiment, since the current value I2 is set equal to the value of the full charge current, the pMOS transistor M1 of the constant voltage circuit 18 is cut off and the secondary battery 14 is connected to the constant current circuit 20. When only the current of the current value I2 output from the current flows, it can be considered that the charging is completed.
[0033]
Therefore, if the reference voltage E2 of the control terminal voltage detection circuit 22 is set so that the voltage obtained by reducing the reference voltage E2 from the voltage of the AC adapter 10 is equal to the gate voltage at which the pMOS transistor M1 is cut off, the control terminal voltage detection is performed. In the circuit 22, when the control transistor M1 is cut off, that is, the gate voltage of the pMOS transistor M1 input to one input terminal of the operational amplifier A2 becomes equal to a voltage that is reduced by the reference voltage E2 from the voltage of the AC adapter 10. At this time, a charge completion signal Sg6 is output to the charge control circuit 24. As described above, the control terminal voltage detection circuit 22 detects that a predetermined current is flowing through the secondary battery 14 by detecting the gate voltage of the pMOS transistor M1, and thus can be said to be a charging current detection circuit. . When the charge completion signal Sg6 is input, the charge control circuit 24 outputs the charge control signal Sg5 and the constant current control signal Sg3 to the constant voltage circuit 18 and the constant current circuit 20, respectively, and stops its operation.
[0034]
In the charging circuit according to the present embodiment, a resistor for detecting a charging current is unnecessary, and there is no heat generation or power loss due to the resistor, and the fully charged state can be detected with high accuracy. In addition, since the current value of the current output from the constant current circuit 20 can be selected from current values of different magnitudes, it is possible to charge an overdischarge battery or the like without adding a new circuit. It can be performed.
[0035]
In the charging circuit according to the present embodiment, the control terminal voltage detection circuit 22 uses the constant voltage generation circuit 42 that generates the reference voltage E2, and the reference voltage E2 is only the reference voltage E2 from the voltage of the AC adapter 10. The lowered voltage is set to be equal to the gate voltage at which the pMOS transistor M1 is cut off. However, this is the same as using a constant voltage generation circuit that generates a charge completion voltage and setting the charge completion voltage to be equal to the gate voltage at which the pMOS transistor M1 is cut off.
[0036]
In FIG. 1, the control transistor M1 is a pMOS transistor. However, as shown in FIG. 3, the same effect can be obtained even if it is a bipolar PNP transistor. In this case, the reference voltage E2 of the control terminal voltage detection circuit 22 is preferably set so that a voltage that is reduced by the reference voltage E2 from the voltage of the AC adapter 10 is equal to the base voltage at which the bipolar PNP transistor is cut off.
[0037]
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a charging circuit for the secondary battery 14 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in the circuit of FIG. Description of these components is omitted. In the charging circuit according to the present embodiment, a charging current control circuit 50 for controlling the charging current output from the pMOS transistor M1 and a load resistor R2 are added to the charging circuit of FIG. A diode D3 is connected between the operational amplifier A1 of the constant voltage circuit 18 and the pMOS transistor M1. The charging current control circuit 50 includes a constant voltage generation circuit 46 that generates a reference voltage E4, an operational amplifier A2, and a diode D2. The load resistor R2 has one end grounded and the other end connected to the gate terminal of the pMOS transistor M1.
[0038]
(1) in FIG. 5, (2) in FIG. 5 and (3) in FIG. 5 are respectively the changes in the voltage of the secondary battery 14, the change in the charging current and the gate voltage of the pMOS transistor M1 with the passage of the charging time. Showing change. 5 (2), the current (a) (indicated by a thick line) output from the constant current circuit 20, the charging current (b) output from the constant voltage circuit 18, and the constant voltage circuit 18 A change in the total charging current (c) obtained by adding the current output from the constant current circuit 20 to the current output from the constant current circuit 20 is shown. The charging circuit according to the present embodiment operates in the same manner as the circuit according to the first embodiment until the voltage of the secondary battery 14 reaches the predetermined voltage V1 (until the charging time reaches t1). When the charge control circuit 24 detects that the voltage of the secondary battery 14 has reached the predetermined voltage V1 based on the battery voltage signal Sg2 from the battery voltage detection circuit 16, the charge control circuit 24 sends a constant current value switching signal Sg4 to the constant current circuit 20. Output. Thereby, the constant current circuit 20 outputs a current value I2 larger than the current value I1 to the secondary battery 14. Further, the charging control circuit 24 outputs a charging control signal Sg5 to the constant voltage circuit 18 and the charging current control circuit 50, and activates the constant voltage circuit 18 and the charging current control circuit 50.
[0039]
At first, since the voltage of the secondary battery 14 is still low, the output of the operational amplifier A1 of the constant voltage circuit 18 is almost 0V. On the other hand, the operational amplifier A4 of the charging current control circuit 50 compares the gate voltage of the pMOS transistor M1 with the voltage that is reduced by the reference voltage E4 from the voltage of the AC adapter 10 (voltage of the terminal 30), and the gate voltage of the pMOS transistor M1. Is kept constant at a voltage lower than the voltage of the AC adapter 10 by the reference voltage E4. At this time, the diode D3 of the constant voltage circuit 18 blocks a current flowing from the gate terminal of the pMOS transistor M1 to the operational amplifier A1. Eventually, the gate voltage of the pMOS transistor M1 is kept constant, and the drain current of the pMOS transistor M1, that is, the charging current output from the constant voltage circuit 18, becomes constant at the current value I3.
[0040]
However, depending on the performance of the pMOS transistor M1, a predetermined drain current may not flow even when a predetermined gate voltage is applied. Therefore, as shown in FIG. 4, the load resistor R2 is arranged, and the gate voltage is finely adjusted so that a predetermined drain current flows. As described above, the secondary battery 14 is charged with both the constant current having the current value I2 and the drain current having the current value I3.
[0041]
When the voltage of the secondary battery 14 rises and reaches a predetermined voltage V2, the output voltage of the operational amplifier A1 of the constant voltage circuit 18 rises, and current flows from the operational amplifier A1 to the gate voltage of the pMOS transistor M1 via the diode D3. Begins to flow. As a result, the gate voltage of the pMOS transistor M1 increases. Instead, the output of the operational amplifier A4 of the charging current control circuit 50 drops to almost 0 V, and no current flows from the operational amplifier A4 to the gate voltage of the pMOS transistor via the diode D2. When the gate voltage of the pMOS transistor M1 increases, the drain current output by the pMOS transistor decreases. When the secondary battery 14 is further charged, the gate voltage of the pMOS transistor further increases, and the pMOS transistor M1 is cut off. At this time, the total charging current flowing through the secondary battery 14 has a current value I2 equal to the full charging current flowing through the secondary battery 14 when the constant voltage charging is completed.
[0042]
When the reference voltage E2 of the control terminal voltage detection circuit 22 is set so that the voltage obtained by reducing the reference voltage E2 from the voltage of the AC adapter 10 is equal to the gate voltage at which the pMOS transistor M1 is cut off, the control terminal voltage detection The circuit 22 outputs a charge completion signal Sg6 to the charge control circuit 24 when the control transistor M1 is cut off. When charging completion signal Sg6 is input, charging control circuit 24 outputs charging control signal Sg5 and constant current control signal Sg3 to constant voltage circuit 18 and constant current circuit 20, respectively, and stops its operation.
[0043]
In the charging circuit according to the present embodiment, a predetermined gate voltage can be applied to the pMOS transistor M1 even immediately after the constant voltage circuit 18 starts to drive. Therefore, a predetermined constant current can be supplied to the secondary battery 14 without depending on the current capacity of the AC adapter 10 or the capacity of the pMOS transistor M1. Thereby, even immediately after the constant voltage circuit 18 starts to drive, a charging current having an appropriate current value that does not damage the secondary battery 14 can flow.
[0044]
In the charging circuit according to the present embodiment, a resistor for detecting a charging current is unnecessary, and there is no heat generation or power loss due to the resistor, and the fully charged state of the secondary battery can be detected with high accuracy. In addition, since the current value of the current output from the constant current circuit 20 can be selected from current values of different magnitudes, it is possible to charge an overdischarge battery or the like without adding a new circuit. It can be performed.
[0045]
In the charging circuit according to the present embodiment, the control terminal voltage detection circuit 22 uses the constant voltage generation circuit 42 that generates the reference voltage E2, and the reference voltage E2 is only the reference voltage E2 from the voltage of the AC adapter 10. The lowered voltage is set to be equal to the gate voltage at which the pMOS transistor M1 is cut off. However, this is the same as using a constant voltage generation circuit that generates a charge completion voltage and setting the charge completion voltage to be equal to the gate voltage at which the pMOS transistor M1 is cut off. In the charging current control circuit 50, a constant voltage generation circuit 46 that generates a reference voltage E4 is used, and a voltage obtained by reducing the reference voltage E4 by the reference voltage E4 from the voltage of the AC adapter 10 has a predetermined constant current. It is set to be equal to the gate voltage of the output pMOS transistor M1. However, this is the same as using a constant voltage generating circuit that generates a certain control voltage and setting the control voltage to be equal to the gate voltage of the pMOS transistor M1 that outputs a predetermined constant current. .
[0046]
In FIG. 4, the control transistor M1 is a pMOS transistor. However, as shown in FIG. 3, the same effect can be obtained even if it is a bipolar PNP transistor. In this case, the reference voltage E2 of the control terminal voltage detection circuit 22 is set so that the voltage that is reduced by the reference voltage E2 from the voltage of the AC adapter 10 is equal to the base voltage of the bipolar PNP transistor that the bipolar PNP transistor cuts off. Good. Further, the reference voltage E4 of the constant voltage generation circuit 46 may be set so that the voltage that is reduced by the reference voltage E4 from the voltage of the AC adapter 10 becomes equal to the base voltage of the bipolar PNP transistor that outputs a predetermined constant current. .
[0047]
In the charging circuit according to the present embodiment, the charging current control circuit 50 keeps the gate voltage of the pMOS transistor M1 constant, and allows a predetermined constant current to flow through the secondary battery 14 via the pMOS transistor M1. However, other configurations may be used as long as a predetermined constant current can flow through the secondary battery 14 via the pMOS transistor M1. Even in such a case, the same effect can be obtained. However, if the load resistor R2 is arranged as shown in FIGS. 4 and 6, it is easy to finely adjust the value of the gate voltage applied to the pMOS transistor M1. For example, even when the pMOS transistor M1 is replaced with a pMOS transistor M1 from a different manufacturer, the gate voltage can be easily adjusted according to the performance of the pMOS transistor M1. Thereby, a predetermined constant current can be passed through the secondary battery 14 regardless of the performance of the pMOS transistor M1.
[0048]
In the charging circuit in FIG. 4, the constant current circuit 20 may be a constant current circuit that outputs only the current value I1. FIG. 6 is a diagram showing a charging circuit in that case. The constant current circuit 14 includes a single current source that outputs a current value I1, and is controlled by a constant current control signal Sg3 output from the charge control circuit 24.
[0049]
When the voltage of the secondary battery 14 is smaller than the predetermined voltage V1, the constant current control signal Sg3 is input by the charge control circuit 24 and the constant current circuit 20 is activated, and the secondary battery has a current value I1. Only charged. When the charging control circuit 24 detects that the voltage of the secondary battery 14 has reached the predetermined voltage V1 based on the battery voltage signal Sg2 from the battery voltage detection circuit 16, the charging control circuit 24 sends a constant current control signal Sg3 to the constant current circuit 20. Then, the operation of the constant current circuit 20 is stopped. Further, the charging control circuit 24 outputs a charging control signal Sg5 to activate the constant voltage circuit 18 and the charging current control circuit 50. The operations of the charging current control circuit 50 and the constant voltage circuit 18 are the same as described with reference to FIG.
[0050]
In the charging circuit of FIG. 6, the reference voltage E5 of the gate voltage detection circuit 22 is different from the reference voltage E2 in the charging circuit of FIGS. The reference voltage E5 is the same as the voltage applied to the gate terminal of the pMOS transistor so that the voltage that is reduced by the reference voltage E5 from the voltage of the AC adapter 10 is equal to the current value I2 of the drain current of the pMOS transistor M1. . As a result, the charge is shifted from the constant current charge to the constant voltage charge, and when the gate voltage of the pMOS transistor M1 rises and reaches a voltage lower than the voltage of the AC adapter 10 by the reference voltage E5, the gate voltage detection circuit 22 A charge completion signal Sg6 is output to the charge control circuit 24. When the charging completion signal Sg6 is input, the charging control circuit 24 outputs the charging control signal Sg5 to the constant voltage circuit 18 and the charging current control circuit 50, and stops their operations.
[0051]
In the charging circuit as shown in FIG. 6, the constant current circuit 20 only needs to have a single current source, so the circuit scale is reduced, and as a result, the manufacturing cost is reduced.
[0052]
【The invention's effect】
According to the charging circuit of the secondary battery according to the present invention, the charging current output from the constant voltage circuit is detected without using a resistor to complete the charging, so there is no heat generation or power loss due to the resistor and high accuracy. The fully charged state of the secondary battery can be detected.
[0053]
Further, according to the charging circuit for a secondary battery according to the present invention, when the voltage of the secondary battery is smaller than a predetermined voltage, charging can be performed with a current having a magnitude suitable for such a case. The secondary battery in the discharged state can be charged. In addition, since this can be realized while suppressing an increase in circuit scale, the manufacturing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a charging circuit according to a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a change in the voltage of the secondary battery as the charging time elapses in the circuit of FIG. 1, and FIG. 2 is a diagram showing a change in the charging current as the charging time elapses in the circuit of FIG. FIG. 3 is a diagram showing a change in the gate voltage of the pMOS transistor with the lapse of charging time in the circuit of FIG.
FIG. 3 shows an alternative bipolar transistor.
FIG. 4 is a diagram showing a charging circuit according to a second embodiment of the present invention.
5A is a diagram showing a change in the voltage of the secondary battery with the lapse of the charging time in the circuit of FIG. 4, and FIG. 5B is a diagram showing the change in the charging current with the lapse of the charging time in the circuit of FIG. FIG. 5 is a diagram showing a change in the gate voltage of the pMOS transistor with the lapse of charging time in the circuit of FIG.
FIG. 6 is a diagram showing another charging circuit according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a conventional charging circuit.
[Explanation of symbols]
10 AC adapter
12 Adapter detection circuit
14 Secondary voltage
16 Battery voltage detection circuit
18 Constant voltage circuit
20 Constant current circuit
22 Gate voltage detection circuit
24 Charge control circuit
40, 42, 44, 46, 48 Constant voltage generation circuit
50 Charging current control circuit

Claims (18)

二次電池の充電を行う充電回路において、
所定の直流電源と前記二次電池との間に直列に接続され、入力された制御信号に応じて、あらかじめ設定された２つの定電流のうち一方を、前記二次電池に出力する定電流回路部と、
前記定電流回路部に並列に接続され、前記二次電池に所定の定電圧を印加して充電を行う定電圧回路部と、
前記二次電池の電圧を検出して出力する電池電圧検出回路部と、
前記定電圧回路部からの電流出力が停止すると所定の充電完了信号を出力する充電電流検出回路部と、
前記充電完了信号が入力されると、前記定電流回路部および前記定電圧回路部の動作を停止させる充電制御回路部と
を備え、
前記充電制御回路部は、定電流回路部に対して、前記二次電池の電圧が所定電圧未満の場合は、所定の第１の定電流を出力させる制御信号を出力し、前記二次電池の電圧が所定電圧以上の場合は、前記第１の定電流よりも大きい所定の第２の定電流を出力させる制御信号を出力することを特徴とする充電回路。In the charging circuit that charges the secondary battery,
A constant current circuit connected in series between a predetermined DC power supply and the secondary battery, and outputs one of two preset constant currents to the secondary battery in accordance with an input control signal And
A constant voltage circuit unit connected in parallel to the constant current circuit unit, and charging by applying a predetermined constant voltage to the secondary battery;
A battery voltage detection circuit for detecting and outputting the voltage of the secondary battery;
A charging current detection circuit unit that outputs a predetermined charging completion signal when the current output from the constant voltage circuit unit stops;
When the charging completion signal is input, a charge control circuit unit that stops the operation of the constant current circuit unit and the constant voltage circuit unit,
When the voltage of the secondary battery is less than a predetermined voltage, the charge control circuit unit outputs a control signal for outputting a predetermined first constant current to the constant current circuit unit, A charging circuit which outputs a control signal for outputting a predetermined second constant current larger than the first constant current when the voltage is equal to or higher than a predetermined voltage. さらに、前記二次電池に充電電流を供給する直流電源を備えることを特徴とする請求項１に記載の充電回路。The charging circuit according to claim 1, further comprising a DC power supply for supplying a charging current to the secondary battery. さらに、前記定電圧回路部から出力される電流の制御を行う充電電流制御回路部を備え、
前記充電電流制御回路部は、定電圧回路部に対して、定電圧回路部の出力電流の最大値が所定値になるように動作制御を行い、
前記充電制御回路部は、前記充電完了信号が入力されると、さらに、前記充電電流制御回路部の動作を停止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充電回路。Furthermore, a charging current control circuit unit for controlling the current output from the constant voltage circuit unit,
The charging current control circuit unit performs operation control on the constant voltage circuit unit so that the maximum value of the output current of the constant voltage circuit unit becomes a predetermined value.
The charging circuit according to claim 1, wherein the charging control circuit unit further stops the operation of the charging current control circuit unit when the charging completion signal is input. 前記定電圧回路部は、
所定の定電圧を生成して出力する定電圧発生回路と、
前記二次電池の電圧とその定電圧とを比較し、その比較結果を示す信号を出力する電圧比較器と、
前記比較結果を示す信号に応じた電流を、所定の直流電源から前記二次電池に出力する制御トランジスタと
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の充電回路。The constant voltage circuit unit is:
A constant voltage generation circuit for generating and outputting a predetermined constant voltage;
A voltage comparator that compares the voltage of the secondary battery with its constant voltage and outputs a signal indicating the comparison result;
The charging circuit according to claim 1, further comprising: a control transistor that outputs a current corresponding to a signal indicating the comparison result from a predetermined DC power source to the secondary battery. さらに、前記定電圧回路部は、前記電圧比較器へ流れる電流を阻止するダイオードを備えることを特徴とする請求項４に記載の充電回路。The charging circuit according to claim 4, wherein the constant voltage circuit unit further includes a diode that blocks a current flowing to the voltage comparator. 前記充電電流制御回路部は、
所定の第２定電圧を生成して出力する第２の定電圧発生回路と、
前記制御トランジスタの制御端子に印加される電圧と前記第２定電圧とを比較し、その比較結果を示す信号を出力する第２の電圧比較器と、
前記制御端子から前記第２の電圧比較器に流れる電流を阻止する第２のダイオードと
を備えることを特徴とする請求項５に記載の充電回路。The charging current control circuit unit is
A second constant voltage generation circuit for generating and outputting a predetermined second constant voltage;
A second voltage comparator that compares the voltage applied to the control terminal of the control transistor with the second constant voltage and outputs a signal indicating the comparison result;
The charging circuit according to claim 5, further comprising: a second diode that blocks current flowing from the control terminal to the second voltage comparator. 前記充電電流検出回路部は、前記電圧比較器から出力される信号を検出し、その検出した信号から前記定電圧回路部の出力電流が停止したことを検知する請求項４から請求項６のいずれかに記載の充電回路。The charging current detection circuit unit detects a signal output from the voltage comparator, and detects from the detected signal that the output current of the constant voltage circuit unit is stopped. The charging circuit according to the above. 前記充電電流検出回路部は、
所定の第３定電圧を生成して出力する第３の定電圧発生回路と、
前記制御トランジスタの制御端子に印加される電圧と前記第３定電圧とを比較し、その制御端子に印加される電圧と前記第３定電圧が等しい場合に、充電完了信号を出力する第３の電圧比較器と
を備え、
前記第３定電圧は、前記制御トランジスタがカットオフするように前記制御端子に印加される電圧であることを特徴とする請求項７に記載の充電回路。The charging current detection circuit unit is
A third constant voltage generating circuit for generating and outputting a predetermined third constant voltage;
A voltage applied to the control terminal of the control transistor is compared with the third constant voltage, and when the voltage applied to the control terminal is equal to the third constant voltage, a charge completion signal is output. A voltage comparator,
The charging circuit according to claim 7, wherein the third constant voltage is a voltage applied to the control terminal so that the control transistor is cut off. 二次電池の充電を行う充電回路において、
所定の直流電源と前記二次電池との間に直列に接続され、前記二次電池に所定の定電圧を印加して充電を行う定電圧回路部と、
前記二次電池の電圧を検出して出力する電池電圧検出回路部と、
前記定電圧回路部からの出力電流が所定値になると、所定の充電完了信号を出力する充電電流検出回路部と、
前記充電完了信号が入力されると、前記定電圧回路部の動作を停止させる充電制御回路部と
を備え、
前記定電圧回路部は、
所定の定電圧を生成して出力する定電圧発生回路と、
前記二次電池の電圧とその定電圧とを比較し、その比較結果を示す信号を出力する電圧比較器と、
前記比較結果を示す信号に応じた電流を、所定の直流電源から前記二次電池に出力する制御トランジスタと
を備え、
前記充電電流検出回路部は、
前記電圧比較器から出力される信号を検出し、その検出した信号から前記制御トランジスタの出力電流が所定値であることを検知して、充電完了信号を出力することを特徴とする充電回路。In the charging circuit that charges the secondary battery,
A constant voltage circuit unit connected in series between a predetermined DC power source and the secondary battery, and charging by applying a predetermined constant voltage to the secondary battery;
A battery voltage detection circuit for detecting and outputting the voltage of the secondary battery;
When the output current from the constant voltage circuit unit reaches a predetermined value, a charging current detection circuit unit that outputs a predetermined charging completion signal;
A charge control circuit unit that stops the operation of the constant voltage circuit unit when the charge completion signal is input;
The constant voltage circuit unit is:
A constant voltage generation circuit for generating and outputting a predetermined constant voltage;
A voltage comparator that compares the voltage of the secondary battery with its constant voltage and outputs a signal indicating the comparison result;
A control transistor that outputs a current corresponding to a signal indicating the comparison result from a predetermined DC power source to the secondary battery;
The charging current detection circuit unit is
A charging circuit that detects a signal output from the voltage comparator, detects that the output current of the control transistor is a predetermined value from the detected signal, and outputs a charge completion signal. さらに、前記二次電池に充電電流を供給する直流電源を備えることを特徴とする請求項９に記載の充電回路。The charging circuit according to claim 9, further comprising a DC power supply for supplying a charging current to the secondary battery. 前記充電電流検出回路部は、
所定の第２定電圧を生成して出力する第２の定電圧発生回路と、
制御トランジスタの制御端子に印加される電圧と前記第２定電圧とを比較し、その制御端子に印加される電圧と前記第２定電圧が等しい場合に、充電完了信号を出力する第２の電圧比較器と
を備え、
前記第２定電圧は、前記制御トランジスタの出力電流が所定値であるように前記制御端子に印加される電圧であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の充電回路。The charging current detection circuit unit is
A second constant voltage generation circuit for generating and outputting a predetermined second constant voltage;
A second voltage that compares the voltage applied to the control terminal of the control transistor with the second constant voltage and outputs a charge completion signal when the voltage applied to the control terminal is equal to the second constant voltage. A comparator,
11. The charging circuit according to claim 9, wherein the second constant voltage is a voltage applied to the control terminal such that an output current of the control transistor is a predetermined value. さらに、前記定電圧回路部は、前記電圧比較器へ流れる電流を阻止するダイオードを備えることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれかに記載の充電回路。The charging circuit according to claim 9, wherein the constant voltage circuit unit includes a diode that blocks a current flowing to the voltage comparator. さらに、前記定電圧回路部から出力される電流の制御を行う充電電流制御回路部を備え、
前記充電電流制御回路部は、定電圧回路部に対して、定電圧回路部の出力電流の最大値が所定値になるように動作制御を行い、
前記充電制御回路部は、前記充電完了信号が入力されると、さらに、前記充電電流制御回路部の動作を停止させることを特徴とする請求項１２に記載の充電回路。Furthermore, a charging current control circuit unit for controlling the current output from the constant voltage circuit unit,
The charging current control circuit unit performs operation control on the constant voltage circuit unit so that the maximum value of the output current of the constant voltage circuit unit becomes a predetermined value.
The charging circuit according to claim 12, wherein the charging control circuit unit further stops the operation of the charging current control circuit unit when the charging completion signal is input. 前記充電電流制御回路部は、
所定の第３定電圧を生成して出力する第３の定電圧発生回路と、
制御トランジスタの制御端子に印加される電圧と前記第３定電圧とを比較し、その比較結果を示す信号を出力する第３の電圧比較器と、
前記制御端子から前記第３の電圧比較器に流れる電流を阻止する第２のダイオードと
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の充電回路。The charging current control circuit unit is
A third constant voltage generating circuit for generating and outputting a predetermined third constant voltage;
A third voltage comparator that compares the voltage applied to the control terminal of the control transistor with the third constant voltage and outputs a signal indicating the comparison result;
The charging circuit according to claim 13, further comprising: a second diode that blocks current flowing from the control terminal to the third voltage comparator. さらに、前記定電圧回路部に並列に接続され、あらかじめ設定された定電流を、前記二次電池に出力する定電流回路部を備え、
前記充電制御回路部は、前記定電流回路部に対して、前記二次電池の電圧が所定電圧未満の場合は、前記定電流回路部を駆動させ、前記二次電池の電圧が所定電圧以上の場合は、前記定電流回路部を停止させることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれかに記載の充電回路。Furthermore, a constant current circuit unit that is connected in parallel to the constant voltage circuit unit and outputs a preset constant current to the secondary battery,
The charging control circuit unit drives the constant current circuit unit when the voltage of the secondary battery is less than a predetermined voltage with respect to the constant current circuit unit, and the voltage of the secondary battery is equal to or higher than the predetermined voltage. The charging circuit according to claim 9, wherein the constant current circuit unit is stopped in the case. 前記定電圧回路部が、さらに、前記二次電池から前記制御トランジスタを介して前記直流電源へ流れる電流を阻止する第３のダイオードを備えることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれかに記載の充電回路。The said constant voltage circuit part is further equipped with the 3rd diode which blocks | prevents the electric current which flows into the said DC power supply from the said secondary battery via the said control transistor, The any one of Claim 1-15 characterized by the above-mentioned. The charging circuit according to. 前記制御トランジスタは、ｐチャネル型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項４から請求項１６のいずれかに記載の充電回路。The charging circuit according to any one of claims 4 to 16, wherein the control transistor is a p-channel metal oxide semiconductor field effect transistor. 前記制御トランジスタは、ＰＮＰバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項４から請求項１６のいずれかに記載の充電回路。The charging circuit according to claim 4, wherein the control transistor is a PNP bipolar transistor.
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