JP4755153B2 - 充電回路 - Google Patents
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Description
図5の充電回路100において、電流−電圧変換回路101は、2次電池120への充電電流ichgを検出するための充電電流検出用抵抗Rsenに流れる電流を電圧に変換して充電電流ichgに応じた充電電流モニタ電圧CCMONを生成して出力し、充電電流制御回路102は、充電電流モニタ電圧CCMONが所定の基準電圧CCREFになるように、PMOSトランジスタ104の動作制御を行っていた。
図6は、図5の差動増幅回路111の回路例を示した図である。
図6において、差動対をなすNMOSトランジスタM111及びM112には、それぞれ直列にトリミング抵抗R111及びR112が対応して接続されており、差動増幅回路111の入力オフセットをなくすように、該トリミング抵抗R111及びR112をトリミングして抵抗値を調整しオフセット調整を行っていた(例えば、特許文献1参照。)。
入力された制御信号に応じて、前記2次電池への充電電流の供給制御を行う充電用トランジスタと、
該充電用トランジスタと直列に接続された、前記充電電流の検出を行うための充電電流検出用抵抗と、
該充電電流検出用抵抗の両端電圧から、前記充電電流に応じた電圧のモニタ電圧を生成して出力する電流−電圧変換回路部と、
所定の基準電圧を生成して出力する基準電圧生成回路部と、
前記モニタ電圧が該基準電圧になるように前記充電用トランジスタの動作制御を行う充電電流制御回路部と、
を備え、
前記基準電圧生成回路部は、前記充電電流が所望の電流値になるように前記基準電圧を調整する電圧調整手段を有し、
前記電流−電圧変換回路部は、前記充電電流検出用抵抗の両端電圧が対応する入力端にそれぞれ入力され、該両端電圧の差電圧を増幅して出力する差動増幅回路を備え、該差動増幅回路の各入力トランジスタは、該差動増幅回路の入力オフセット電圧が製造ばらつきで生じる値よりも大きくなるように電流駆動能力が異なるものである。
所定の定電圧を生成して出力する定電圧回路と、
可変抵抗を使用して該定電圧を分圧し、前記基準電圧として出力する分圧回路と、
を備え、
前記分圧回路は、前記可変抵抗における抵抗値の調整が行われて前記基準電圧の調整が行われるようにした。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態における充電回路の回路例を示した図である。
図1の充電回路1は、リチウムイオン電池等のような2次電池5の充電を行うものであり、ACアダプタ6を電源にして所定の充電電流ichgで2次電池5の充電を行う。
電源電圧Vddが出力されるACアダプタ6の出力端と2次電池5の正電極との間には、充電電流検出用抵抗Rsenと充電用トランジスタM1が直列に接続され、ACアダプタ6の出力端と充電電流検出用抵抗Rsenとの接続部は接続端子7に接続されている。また、充電電流検出用抵抗Rsenと充電用トランジスタM1のソースとの接続部は接続端子8に接続されている。
所定の定電圧Vrefと接地電圧との間に可変抵抗R11及びR12が直列に接続され、可変抵抗R11とR12との接続部から基準電圧CCREFが出力される。
誤差増幅回路15において、非反転入力端にはモニタ電圧CCMONが、反転入力端には基準電圧CCREFがそれぞれ入力され、出力端が接続端子9を介して充電用トランジスタM1のゲートに接続されている。
CCMON=(ichg×rsen−V1)×(r2/r1)…………(1)
ここで、誤差増幅回路15において、反転入力端に対して非反転入力端に+V2の入力オフセット電圧がある場合、充電用トランジスタM1は、誤差増幅回路15によって、下記(2)式になるように動作制御される。
CCREF=CCMON−V2………………(2)
CCREF=(ichg×rsen−V1)×(r2/r1)−V2………………(3)
CCREF1=(ichg1×rsen−V1)×(r2/r1)−V2………………(4)
したがって、基準電圧CCREFが前記(4)式で示した電圧値CCREF1になるように可変抵抗R11及び/又はR12をトリミングして抵抗値を調整することにより、充電電流ichgの電流値が設定値ichg1になるように調整することができる。
図2において、可変抵抗R11は、直列に接続されたm(mは正の整数)個の固定抵抗RA1〜RAmと各固定抵抗RA1〜RAmに対応して並列に接続されたヒューズFA1〜FAmで構成され、可変抵抗R12は、直列に接続されたn(nは正の整数)個の固定抵抗RB1〜RBnと各固定抵抗RB1〜RBnに対応して並列に接続されたヒューズFB1〜FBnで構成されている。基準電圧CCREFが前記(4)式で示した電圧値CCREF1になるように、ヒューズFA1〜FAm及びFB1〜FBnをトリミングで選択的に切断して可変抵抗R11及びR12の抵抗値を調整することにより、充電電流ichgの電流値が設定値ichg1になるように調整できる。なお、固定抵抗RA1〜RAm及びRB1〜RBnは同じ抵抗値であってもよいし、異なる抵抗値であってもよい。
前記第1の実施の形態では、可変抵抗R11及びR12のトリミングを行う際、電流−電圧変換回路2の差動増幅回路11に、抵抗R1の両端電圧差が小さくなる方向に入力オフセット電圧があると、充電電流検出用抵抗Rsenに電流が流れているにもかかわらず、モニタ電圧CCMONが0Vになるという可能性があった。そこで、電流−電圧変換回路2の差動増幅回路11に対して、製造ばらつきで生じる入力オフセット電圧よりも大きな入力オフセット電圧がつくようにオフセット調整するようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第2の実施の形態とする。
図3における図1との相違点は、図1の差動増幅回路11に対して、製造ばらつきで生じる入力オフセット電圧よりも大きな入力オフセット電圧がつくようにオフセット調整を行ったことにあり、これに伴って、図1の差動増幅回路11を差動増幅回路11aに、図1の電流−電圧変換回路2を電流−電圧変換回路2aに、図1の充電回路1を充電回路1aにそれぞれした。
図3において、充電回路1aは、充電電流検出用抵抗Rsenと、充電用トランジスタM1と、充電電流検出用抵抗Rsenに流れた電流を電圧に変換してモニタ電圧CCMONとして出力する電流−電圧変換回路2aと、基準電圧生成回路3と、充電電流制御回路4とを備えている。また、電流−電圧変換回路2aは、差動増幅回路11a、PMOSトランジスタM11及び抵抗R1,R2で構成されている。なお、電流−電圧変換回路2aは電流−電圧変換回路部をなし、電流−電圧変換回路2a、基準電圧生成回路3及び充電電流制御回路4は1つのICに集積されるようにしてもよい。
図4において、差動増幅回路11aは、一対の入力トランジスタをなすNMOSトランジスタM21,M22、該各入力トランジスタの負荷をなすカレントミラー回路を形成するPMOSトランジスタM23,M24及び前記各入力トランジスタに所定の定電流を供給する定電流源21で構成されている。
PMOSトランジスタM23及びM24の各ソースはそれぞれ電源電圧Vddに接続され、PMOSトランジスタM23及びM24の各ゲートは接続されて該接続部はPMOSトランジスタM24のドレインに接続されている。
通常、MOSトランジスタの飽和電流idは、ゲート−ソース間電圧をVgsとし、しきい値電圧をVthとすると、下記(5)式のように表すことができる。なお、説明を簡単にするため、下記(5)式ではチャネル長変調の項は省略している。
id=β/2×(Vgs−Vth)2………………(5)
β=μ×Cox×(W/L)
但し、μは絶対誘電率を、Coxは単位面積当たりの酸化膜容量を、Wはチャネル幅を、Lはチャネル長をそれぞれ示している。
Vgs=(2×id/β)1/2+Vth………………(6)
ΔVgs=(2×id/β1)1/2+Vth−[{2×id/(4×β1)}1/2+Vth]=(2×id/β1)1/2/2………………(7)
このように、差動増幅回路11aの2つのNMOSトランジスタM21及びM22のβを異なる値にすることにより、NMOSトランジスタM21及びM22の各ゲート−ソース間電圧Vgsが異なる値になるため、差動増幅回路11aに対して、製造ばらつきで生じる入力オフセット電圧よりも大きな入力オフセット電圧を設けることができる。
2,2a 電流−電圧変換回路
3 基準電圧生成回路
4 充電電流制御回路
5 2次電池
6 ACアダプタ
11,11a 差動増幅回路
13 定電圧回路
15 誤差増幅回路
Rsen 充電電流検出用抵抗
M1 充電用トランジスタ
M11 PMOSトランジスタ
R1,R2 抵抗
R11,R12 可変抵抗
Claims (4)
- 2次電池の充電を行う充電回路において、
入力された制御信号に応じて、前記2次電池への充電電流の供給制御を行う充電用トランジスタと、
該充電用トランジスタと直列に接続された、前記充電電流の検出を行うための充電電流検出用抵抗と、
該充電電流検出用抵抗の両端電圧から、前記充電電流に応じた電圧のモニタ電圧を生成して出力する電流−電圧変換回路部と、
所定の基準電圧を生成して出力する基準電圧生成回路部と、
前記モニタ電圧が該基準電圧になるように前記充電用トランジスタの動作制御を行う充電電流制御回路部と、
を備え、
前記基準電圧生成回路部は、前記充電電流が所望の電流値になるように前記基準電圧を調整する電圧調整手段を有し、
前記電流−電圧変換回路部は、前記充電電流検出用抵抗の両端電圧が対応する入力端にそれぞれ入力され、該両端電圧の差電圧を増幅して出力する差動増幅回路を備え、該差動増幅回路の各入力トランジスタは、該差動増幅回路の入力オフセット電圧が製造ばらつきで生じる値よりも大きくなるように電流駆動能力が異なることを特徴とする充電回路。 - 前記基準電圧生成回路部は、
所定の定電圧を生成して出力する定電圧回路と、
可変抵抗を使用して該定電圧を分圧し、前記基準電圧として出力する分圧回路と、
を備え、
前記分圧回路は、前記可変抵抗における抵抗値の調整が行われて前記基準電圧の調整が行われることを特徴とする請求項1記載の充電回路。 - 前記可変抵抗は、トリミングによって抵抗値の調整が行われることを特徴とする請求項2記載の充電回路。
- 前記差動増幅回路の各入力トランジスタは、トランジスタサイズが異なるMOSトランジスタからなることを特徴とする請求項1、2又は3記載の充電回路。
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