JP5592073B2 - Bidirectional switch current detection circuit - Google Patents

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Description

この発明は、充電可能なバッテリのような直流電源の充放電電流を監視し、過大な充電電流や放電電流を遮断して直流電源を保護する双方向スイッチの電流検出回路に関し、特に双方向スイッチの電流を、双方向スイッチの電流路に直接、センス抵抗を挿入することなく低損失、高精度に検出する双方向スイッチの電流検出回路に関する。   The present invention relates to a current detection circuit for a bidirectional switch that monitors a charging / discharging current of a DC power supply such as a rechargeable battery and protects the DC power supply by cutting off an excessive charging current or discharging current, and more particularly to a bidirectional switch. The present invention relates to a current detection circuit for a bidirectional switch that detects the current of the current with a low loss and high accuracy without directly inserting a sense resistor into the current path of the bidirectional switch.

図4は、従来のこの種の最も単純な電流測定回路の構成図である。同図においては測定対象の負荷電流Imを開閉する主スイッチとしてのMOSFETQ1と直列に高精度のセンス抵抗Rsを挿入しその両端に発生する電圧を観測することで電流を検出する。但し、この回路では被測定電流Imが特に大きい時にはセンス抵抗Rs部分の損失電力が大きくなり、問題となる。   FIG. 4 is a block diagram of the simplest current measuring circuit of this type in the prior art. In the figure, a current is detected by inserting a high-precision sense resistor Rs in series with a MOSFET Q1 as a main switch for opening and closing a load current Im to be measured, and observing a voltage generated at both ends thereof. However, in this circuit, when the current Im to be measured is particularly large, the power loss in the sense resistor Rs becomes large, which causes a problem.

一方、低損失に負荷電流Imを検出する装置として図5に示す装置がある。図5においては負荷電流Imを流す主スイッチとしてのNch・MOSFETQ1とゲート電位を同じくし、トランジスタのW長がFETQ1の1/nであるようなミラースイッチとしてのNch・MOSFETQ3を設けて電流ミラー回路を構成し、主FETQ1の両端に生じる電圧とミラーFETQ3の両端に生じる電圧とが等しくなるように高入力インピーダンスの素子(本例ではオベアンプOp1)を用いた負帰還回路によってオベアンプOp1の出力端子とミラーFETQ3のドレイン間に接続されたセンス抵抗Rsに正確にIm×(1/n)のミラー電流Isを流すようにしている。   On the other hand, there is an apparatus shown in FIG. 5 as an apparatus for detecting the load current Im with low loss. In FIG. 5, a current mirror circuit is provided by providing an Nch • MOSFET Q3 as a mirror switch having the same gate potential as that of the Nch • MOSFET Q1 as a main switch through which the load current Im flows, and having a W length of the transistor 1 / n that of the FETQ1. And the output terminal of the operational amplifier Op1 by a negative feedback circuit using a high input impedance element (the operational amplifier Op1 in this example) so that the voltage generated across the main FET Q1 and the voltage generated across the mirror FET Q3 are equal. The mirror current Is of exactly Im × (1 / n) is made to flow through the sense resistor Rs connected between the drains of the mirror FET Q3.

ミラー電流Isは負荷電流Imに比較して充分に小さいため、ミラー電流Isを検出する際の損失は非常に小さい。出力インピーダンスの低い素子(本例ではオベアンプOp1)とセンス抵抗Rsによってミラー電流Isを正確に検出し、主FETQ1の電流Imを正確に検出することができる。
しかし、図4、5に示した電流検出方式では主スイッチに流れる電流Imの方向は一定であり、このままでは充放電保護スイッチとしての双方向スイッチに流れるような両方向電流を検出できない。
Since the mirror current Is is sufficiently smaller than the load current Im, the loss when detecting the mirror current Is is very small. The mirror current Is can be accurately detected by the element having a low output impedance (the operational amplifier Op1 in this example) and the sense resistor Rs, and the current Im of the main FET Q1 can be accurately detected.
However, in the current detection method shown in FIGS. 4 and 5, the direction of the current Im flowing through the main switch is constant, and a bidirectional current that flows through the bidirectional switch as the charge / discharge protection switch cannot be detected as it is.

図6は、バッテリEの過大な充放電電流を遮断する充放電保護スイッチ(双方向スイッチ)の主スイッチ部分の通常の構成図を示す。同図においては元々寄生ダイオードを内蔵している2つのNch・MOSFETからなる主スイッチM1、M2が本例では各主スイッチM1、M2のソース端子が両端側となるように互いに逆極性に直列接続されてバッテリEの陰極側の充放電経路に挿入されている。   FIG. 6 shows a normal configuration diagram of a main switch portion of a charge / discharge protection switch (bidirectional switch) that cuts off an excessive charge / discharge current of the battery E. In the figure, main switches M1 and M2 each consisting of two Nch MOSFETs originally incorporating parasitic diodes are connected in series with opposite polarities so that the source terminals of the main switches M1 and M2 are at both ends in this example. And inserted into the charge / discharge path on the cathode side of the battery E.

ここで、例えば主スイッチM1をオン、M2をオフに駆動すればバッテリEの充電電流を、また主スイッチM1をオフ、M2をオンに駆動すればバッテリEの放電電流をそれぞれ遮断することができる。
しかしながら、この方式はセンス抵抗の損失を抑え、且つセンス電圧を高めるために装置の電流出力仕様に応じてセンス抵抗値を選択する必要があるという問題があり、また、充放電電流路に挿入されているセンス抵抗部分の損失が依然、問題として残っている。
Here, for example, if the main switch M1 is turned on and M2 is turned off, the charging current of the battery E can be cut off, and if the main switch M1 is turned off and M2 is driven on, the discharging current of the battery E can be cut off. .
However, this method has a problem that it is necessary to select a sense resistor value according to the current output specification of the device in order to suppress the loss of the sense resistor and increase the sense voltage, and it is inserted into the charge / discharge current path. The loss of the sense resistor portion that remains is still a problem.

これらの問題を解消するために、特許文献1ではつぎのことが開示されている。
図7は、特許文献1に記載されている構成を示す回路図である。図7においては図6と同様な双方向主スイッチを構成するNch・MOSFETからなる主スイッチM1、M2の直列接続に対し並列に互いに逆極性に直列接続され、且つ主スイッチM1、M2とそれぞれゲート電圧を同じくして主スイッチM1、M2のミラー回路を構成するNch・MOSFETからなるミラースイッチM3、M4が設けられている。なお、ここではミラースイッチM3とM4の直列接続を双方向ミラースイッチとも呼ぶ。
In order to solve these problems, Patent Document 1 discloses the following.
FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration described in Patent Document 1. In FIG. In FIG. 7, the main switches M1 and M2 composed of Nch MOSFETs constituting the bidirectional main switch similar to FIG. 6 are connected in series with the opposite polarity in parallel to each other, and the main switches M1 and M2 are gated respectively. There are provided mirror switches M3 and M4 composed of Nch.MOSFETs which form the mirror circuit of the main switches M1 and M2 with the same voltage. Here, the series connection of the mirror switches M3 and M4 is also referred to as a bidirectional mirror switch.

なお、主スイッチM1、M2は厳密にはそれぞれNch・MOSFETQ1、Q2とその寄生ダイオードD1、D2からなり、同じくミラースイッチM3、M4はそれぞれNch・MOSFETQ3、Q4とその寄生ダイオードD3、D4からなる。
本例では主スイッチM1とミラースイッチM3とのソース端子(c点)がバッテリEの陰極に接続されてグランド電位に維持され、主スイッチM2のソース端子(a点)が負側の外部端子VB−に接続されている。なお、バッテりEの陽極端子は正側の外部端子VB+に接続されており、外部端子VB+とVB−の間にはバッテりEの充電時には図外の充電装置が(その正極側が外部端子VB+側となるように)接続され、バッテりEの放電時
には図外の負荷が接続されることになる。
Strictly speaking, the main switches M1 and M2 are composed of Nch MOSFETs Q1 and Q2 and their parasitic diodes D1 and D2, respectively. Similarly, the mirror switches M3 and M4 are composed of Nch MOSFETs Q3 and Q4 and their parasitic diodes D3 and D4, respectively.
In this example, the source terminals (point c) of the main switch M1 and the mirror switch M3 are connected to the cathode of the battery E and maintained at the ground potential, and the source terminal (point a) of the main switch M2 is the negative external terminal VB. Connected to-. The anode terminal of the battery E is connected to the positive external terminal VB +, and a battery charger (not shown) is connected between the external terminals VB + and VB− when the battery E is charged (the positive electrode side is the external terminal VB +). When the battery E is discharged, a load (not shown) is connected.

一方、主スイッチM2のソース端子(a点)とミラースイッチM4のソース端子(b点)には、この各ソース端子(点a、b)の電圧をそれぞれ(+)入力端子と(−)入力端子に高入力インピーダンスで入力し、この2つのソース端子電圧の偏差を増幅すると共にこの偏差を0とするようにセンス抵抗Rsを介してミラースイッチM3、M4の直列接続に低出力インピーダンスで電流を流すオペアンプOp1が設けられている。   On the other hand, for the source terminal (point a) of the main switch M2 and the source terminal (point b) of the mirror switch M4, the voltages of the source terminals (points a and b) are respectively input to the (+) input terminal and the (-) input. A high input impedance is input to the terminal, and a current is applied to the series connection of the mirror switches M3 and M4 via the sense resistor Rs so as to amplify the deviation between the two source terminal voltages and to make this deviation zero. An operational amplifier Op1 is provided.

図7の回路ではバッテリEの充電時には外部端子(VB+)→バッテリE→主スイッチM1→同M2→外部端子(VB−)の経路で充電電流が流れ、グランド電位(c点)に対しa点の電位は負となり、バッテリEの放電時には外部端子(VB−)→主スイッチM2→同M1→バッテリE→(VB+)の経路で放電電流が流れ、グランド電位(c点)に対しa点の電位は正となる。   In the circuit of FIG. 7, when the battery E is charged, a charging current flows through the path of the external terminal (VB +) → battery E → main switch M1 → M2 → external terminal (VB−), and the point a with respect to the ground potential (point c). When the battery E is discharged, a discharge current flows through the path of the external terminal (VB−) → the main switch M2 → the same M1 → the battery E → (VB +). The potential becomes positive.

帰還増幅動作を行うオペアンプOp1は、充電時も放電時も点a、b間の電位を等しくするよう動作する必要があり、従ってオペアンプOp1は、バッテリEの充電時にはセンス抵抗Rsを介してミラースイッチM3、M4から電流を吸い込み、バッテリEの放電時にはセンス抵抗Rsを介してミラースイッチM3、M4へ電流を流し込む必要がある。つまり、オペアンプOp1の出力電圧はバッテリEの充電時にはグランド電位(c点)に対し負電圧となり、バッテリEの放電時には同じく正電圧となる必要がある。   The operational amplifier Op1 that performs the feedback amplification operation needs to operate so that the potentials between the points a and b are equal during charging and discharging. Therefore, the operational amplifier Op1 is mirror-switched via the sense resistor Rs when the battery E is charged. It is necessary to sink current from M3 and M4, and to flow current to the mirror switches M3 and M4 via the sense resistor Rs when the battery E is discharged. That is, the output voltage of the operational amplifier Op1 needs to be a negative voltage with respect to the ground potential (point c) when the battery E is charged, and also needs to be a positive voltage when the battery E is discharged.

従って本発明ではオペアンプOp1に供給する電源電圧は、通常使用時の0電位(0V)と正電圧(VDD)ではなく、負電圧(−VDD)と正電圧(VDD)のような正負2電源を用いることで、オペアンプOp1の出力電圧範囲が0Vを挟む正負両電圧範囲に跨がるようする。
図7においては、センス抵抗Rsの両端電圧の差分を電圧差分器11によって求めることにより、センス抵抗Rsの電流、従って主スイッチM1、M2を通過する電流を計測することができる。この際、上記差分電圧の極性をみることで主スイッチの電流方向も検出でき、充電状態か放電状態かも判定可能である。
Therefore, in the present invention, the power supply voltage supplied to the operational amplifier Op1 is not a zero potential (0V) and a positive voltage (VDD) during normal use, but a positive and negative power supply such as a negative voltage (−VDD) and a positive voltage (VDD). By using it, the output voltage range of the operational amplifier Op1 extends over both positive and negative voltage ranges sandwiching 0V.
In FIG. 7, the voltage difference unit 11 obtains the difference between the voltages at both ends of the sense resistor Rs, whereby the current of the sense resistor Rs, and hence the current passing through the main switches M1 and M2, can be measured. At this time, the current direction of the main switch can also be detected by looking at the polarity of the differential voltage, and it can be determined whether the charging state or the discharging state.

そして、計測された電流(電圧差分器11の出力で、本例では電流計測値11aとして別にも出力されている)をコンパレータ12によって所定値と比較し、計測された電流が所定の電流値を越えた場合はコンパレータ12の出力によってゲート制御回路13を介して双方向主スイッチ(及びミラースイッチ)のゲートG1、G2を制御し、双方向スイッチを切るように制御することができる。   Then, the measured current (the output of the voltage differentiator 11, which is output separately as the current measurement value 11a in this example) is compared with a predetermined value by the comparator 12, and the measured current is changed to a predetermined current value. When exceeding, the gates G1 and G2 of the bidirectional main switch (and mirror switch) can be controlled by the output of the comparator 12 via the gate control circuit 13, and the bidirectional switch can be turned off.

例えば、外部回路のショート等により過大な放電電流が流れた時には、ゲートG2(従ってスイッチM2、M4)をオン側に駆動したままゲートG1(従ってスイッチM1、M3)をオフ側に駆動し、あるいはバッテリEが破壊されて短絡状態になった場合などには、ゲートG1(従ってスイッチM1、M3)をオン側に駆動したままゲートG2(従ってスイッチM2、M4)をオフ側に駆動して過大電流を阻止することができる。   For example, when an excessive discharge current flows due to a short circuit of an external circuit or the like, the gate G1 (and therefore the switches M1 and M3) is driven to the off side while the gate G2 (and therefore the switches M2 and M4) are driven to the on side, or When the battery E is destroyed and short-circuited, the gate G1 (and therefore the switches M1 and M3) is driven on while the gate G2 (and therefore the switches M2 and M4) are driven off and an excessive current is generated. Can be prevented.

特許文献1の回路構成においては、図4や図5で考慮されていなかった主スイッチの寄生ダイオードに流れる過電流も検出して遮断することができる。図8(a)、(b)はこのような通電モードの説明図である。なお、図8では簡単のため図7の双方向主スイッチM1、M2側のみを示している。
即ち、図8(a)は過放電禁止、充電可能モード、つまりゲートG1がオフ側に、ゲートG2がオン側にそれぞれ駆動されている状態にあり、放電電流は阻止されているが充電側の電流は主スイッチM1の寄生ダイオードD1→主スイッチM2の経路で流れることが可能である。
In the circuit configuration of Patent Document 1, it is possible to detect and block an overcurrent flowing through the parasitic diode of the main switch, which was not considered in FIGS. 4 and 5. FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams of such energization mode. In FIG. 8, only the bidirectional main switches M1 and M2 in FIG. 7 are shown for simplicity.
That is, FIG. 8A shows an overdischarge prohibited, chargeable mode, that is, the state where the gate G1 is driven to the off side and the gate G2 is driven to the on side. The current can flow through the path of the parasitic diode D1 → the main switch M2 of the main switch M1.

この寄生ダイオードD1を流れる電流は、同時に双方向主スイッチと並列の双方向ミラ
ースイッチ側の寄生ダイオードD3→ミラースイッチM4(図7−図1参照)の経路でセンス抵抗Rsに流れる電流によって検出可能であり、この寄生ダイオードD1の過電流はさらにゲートG2をオフに駆動することで遮断することができる。
同様に、図8(b)は過充電禁止、放電可能モード、つまりゲートG1がオン側に、ゲートG2がオフ側にそれぞれ駆動されている状態にあり、充電電流は阻止されているが放電側の電流は主スイッチM2の寄生ダイオードD2→主スイッチM1の経路で流れることが可能である。
The current flowing through the parasitic diode D1 can be detected simultaneously by the current flowing through the sense resistor Rs through the path of the parasitic diode D3 on the side of the bidirectional mirror switch in parallel with the bidirectional main switch and the mirror switch M4 (see FIGS. 7 to 1). The overcurrent of the parasitic diode D1 can be blocked by further driving the gate G2 off.
Similarly, FIG. 8B shows an overcharge prohibited and dischargeable mode, that is, the gate G1 is driven on and the gate G2 is driven off, and the charging current is blocked but the discharge side Current can flow through the path of the parasitic diode D2 → main switch M1 of the main switch M2.

この寄生ダイオードD2を流れる電流も、同時に双方向主スイッチと並列の双方向ミラースイッチ側の寄生ダイオードD4→ミラースイッチM3(図7参照)の経路へセンス抵抗Rsから流れる電流によって検出可能であり、この寄生ダイオードD2の過電流はさらにゲートG1をオフに駆動することで遮断することができる。
なおこの場合、寄生ダイオードの電流特性をミラー経路と主経路とでミラー比率に等しくするために、このミラー経路と主経路にそれぞれ対応するソース領域とドレイン領域の面積および基板コンタクト領域の面積を正確にミラー比率にする。
The current flowing through the parasitic diode D2 can also be detected by the current flowing from the sense resistor Rs to the path of the parasitic diode D4 on the side of the bidirectional mirror switch parallel to the bidirectional main switch → mirror switch M3 (see FIG. 7). The overcurrent of the parasitic diode D2 can be further blocked by driving the gate G1 off.
In this case, in order to make the current characteristics of the parasitic diode equal to the mirror ratio between the mirror path and the main path, the area of the source region and the drain region and the area of the substrate contact region corresponding to the mirror path and the main path are accurately determined. To mirror ratio.

即ち、トランジスタQ1とQ3(およびQ2とQ4)の電流特性を互いに比例させるのであればW長をミラー比率に合致させることが重要であるが、寄生ダイオードD1とD3(およびD2とD4)の電流特性を互いに比例させるためには、PN接合の対向面積をミラー比率に合致させることが重要になる。
完全にミラー比率に合致したダイオード特性が得られれば、ダイオードD1とD3のそれぞれの両端子にかかる印加電圧(またはダイオードD2とD4のそれぞれの両端子にかかる印加電圧)が同一である場合、各ダイオード電流もミラー比率に等しくなるため、トランジスタがオフしていてもミラー経路電流は主経路の電流と比例する。
That is, if the current characteristics of the transistors Q1 and Q3 (and Q2 and Q4) are proportional to each other, it is important to match the W length to the mirror ratio, but the currents of the parasitic diodes D1 and D3 (and D2 and D4) In order to make the characteristics proportional to each other, it is important to match the opposing area of the PN junction with the mirror ratio.
If diode characteristics that completely match the mirror ratio are obtained, the applied voltages applied to both terminals of the diodes D1 and D3 (or applied voltages applied to both terminals of the diodes D2 and D4) are the same. Since the diode current is also equal to the mirror ratio, the mirror path current is proportional to the main path current even if the transistor is off.

特開2005−164381号公報JP 2005-16481A

しかし、双方向スイッチの一端をバッテリEの陽極側に接続した場合、オペアンプOp1の電源VDD、−VDDはバッテリEの陽極の電位に対しそれぞれ正、負の電位を持つものとする必要がある。そのため、外部から正電圧しか供給されない場合には、負電圧を得るために内部に別のバッテリを用いるか、もしくは正電圧から負電圧を発生させる電源回路を内蔵させる必要がある。   However, when one end of the bidirectional switch is connected to the anode side of the battery E, the power supply VDD and −VDD of the operational amplifier Op1 must have positive and negative potentials with respect to the potential of the anode of the battery E, respectively. Therefore, when only a positive voltage is supplied from the outside, it is necessary to use another battery inside to obtain a negative voltage, or to incorporate a power supply circuit that generates a negative voltage from the positive voltage.

この発明の目的は、前記の課題を解決して、別のバッテリや正電圧から負電圧を発生させる電源回路を設けることなく、正電圧を発生させる電源回路のみを設けて、低損失で正確に充電・放電電流を検出できる双方向スイッチの電流検出回路を提供することである。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide only a power supply circuit for generating a positive voltage without providing another battery or a power supply circuit for generating a negative voltage from a positive voltage, and accurately with low loss. A bidirectional switch current detection circuit capable of detecting a charge / discharge current is provided.

前記の目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項1記載の発明によれば、 主直流電源の一方の端と直接接続する第1外部端子と、他方の端が双方向主スイッチを介して接続する第2外部端子と、対向する極性で直列接続され双方向主スイッチを構成する2つの主トランジスタと、前記直列接続に対応するように対向する極性で直列接続され、それぞれ対応する前記主トランジスタと対応する主電極同士の電位を等しくした条件下で対応する主トランジスタを流れる電流より小さい所定のミラー比率の電流を流すように形成された2つのミラートランジスタを2組備え、
前記主直流電源の他方の端がグランド電位に接続され、
前記主トランジスタの直列接続と一方の組のミラートランジスタの直列接続と互いに対応する一方の端が共に第2外部端子に接続されて、前記主トランジスタの直列接続が前記主直流電源の電流路に挿入され、
グランド電位に対し正の電位をもつ1つの電源から給電され、自身の正の端子はグランド電位に接続され、自身の負の端子は前記一方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、自身の出力端子は第1センス抵抗を介して前記一方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、前記一方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端の電位がグランド電位になるように前記ミラー比率の電流を出力する第1帰還増幅手段を備え、
前記主トランジスタの直列接続と他方の組のミラートランジスタの直列接続との互いに対応する一方の端が共にグランド電位に接続されて、
グランド電位に対し正の電位をもつ1つの電源から給電され、自身の正の端子は前記第2外部端子に接続され、自身の負の端子は前記他方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、自身の出力端子は第2センス抵抗を介して前記他方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、前記他方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端の電位が前記第2外部端子の電位になるように前記ミラー比率の電流を出力する第2帰還増幅手段を備え、
前記第1センス抵抗の両端電圧から前記双方向主スイッチの充電電流を検出し、前記第2センス抵抗の両端電圧から前記双方向主スイッチの放電電流を検出する構成とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the first external terminal directly connected to one end of the main DC power source and the bidirectional main switch at the other end are provided. A second external terminal connected in series, two main transistors connected in series with opposite polarities to form a bidirectional main switch, and connected in series with opposite polarities so as to correspond to the series connection, Two sets of two mirror transistors formed so as to flow a current having a predetermined mirror ratio smaller than the current flowing through the corresponding main transistor under the condition that the potentials of the main electrodes corresponding to the main transistor are equal,
The other end of the main DC power supply is connected to a ground potential;
One end corresponding to the series connection of the main transistors and the series connection of one set of mirror transistors is connected to the second external terminal, and the series connection of the main transistors is inserted into the current path of the main DC power supply. And
Power is supplied from one power source having a positive potential with respect to the ground potential, its own positive terminal is connected to the ground potential, and its own negative terminal is connected to the other end of the series connection of the one set of mirror transistors. Its output terminal is connected to the other end of the series connection of the one set of mirror transistors via the first sense resistor, and the potential of the other end of the series connection of the one set of mirror transistors is grounded. A first feedback amplifying means for outputting a current of the mirror ratio so as to become a potential;
One end corresponding to the series connection of the main transistor and the series connection of the other set of mirror transistors are both connected to the ground potential,
Power is supplied from one power source having a positive potential with respect to the ground potential, its own positive terminal is connected to the second external terminal, and its negative terminal is the other of the series connection of the other set of mirror transistors. And connected to the other end of the series connection of the other pair of mirror transistors via the second sense resistor, and connected to the other end of the other series connection of the other pair of mirror transistors . Second feedback amplifying means for outputting the current of the mirror ratio so that the potential becomes the potential of the second external terminal;
The charging current of the bidirectional main switch is detected from the voltage across the first sense resistor, and the discharging current of the bidirectional main switch is detected from the voltage across the second sense resistor.

また、特許請求の範囲の請求項2記載の発明によれば、主直流電源の一方の端と直接接続する第1外部端子と、他方の端が双方向主スイッチを介して接続する第2外部端子と、対向する極性で直列接続され双方向主スイッチを構成する2つの主トランジスタと、前記直列接続に対応するように対向する極性で直列接続され、それぞれ対応する前記主トランジスタと対応する主電極同士の電位を等しくした条件下で対応する主トランジスタを流れる電流より小さい所定のミラー比率の電流を流すように形成された2つのミラートランジスタを備え、前記主直流電源の他方の端がグランド電位に接続され、前記主トランジスタの直列接続とミラートランジスタの直列接続との互いに対応する一端が共に前記第2外部端子に接続され、前記主トランジスタの直列接続が前記主直流電源の電流路に挿入され、
グランド電位に対し正の電位をもつ1つの電源から給電され、自身の正の端子はグランド電位に接続され、自身の負の端子は前記ミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、自身の出力端子はセンス抵抗を介して前記一方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、前記一方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端の電位がグランド電位になるように前記ミラー比率の電流を出力する帰還増幅手段を備え、
前記センス抵抗の両端電圧から前記双方向主スイッチの電流を検出する構成とする。
According to the invention of claim 2, the first external terminal directly connected to one end of the main DC power source and the second external terminal connected to the other end via the bidirectional main switch A main electrode corresponding to the corresponding main transistor, connected in series with the opposite polarity so as to correspond to the series connection, and two main transistors constituting a bidirectional main switch connected in series with the terminal and opposite polarity Two mirror transistors formed so as to flow a current having a predetermined mirror ratio smaller than the current flowing through the corresponding main transistor under the condition where the potentials are equal to each other, and the other end of the main DC power supply is set to the ground potential. One end of the main transistor connected in series and one end of the mirror transistor connected in series are both connected to the second external terminal, and the main transistor Series connection of static are inserted into the current path of the main DC power source,
Power is supplied from one power source having a positive potential with respect to the ground potential, its own positive terminal is connected to the ground potential, its own negative terminal is connected to the other end of the series connection of the mirror transistors , the output terminal is connected to the other end of the series connection of said one set of the mirror transistor through the sense resistor, wherein as the potential of the other end of the series connection of the one set of the mirror transistor is ground potential Provided with feedback amplification means for outputting a mirror ratio current,
The current of the bidirectional main switch is detected from the voltage across the sense resistor.

また、特許請求の範囲の請求項3記載の発明によれば、請求項1または2に記載の発明において、前記4つまたは6つのトランジスタがNチャネルMOSFETからなるとよい。 According to the invention described in claim 3 of the claims, in the invention described in claim 1 or 2, the four or six transistors may be N-channel MOSFETs.

また、特許請求の範囲の請求項記載の発明によれば、請求項記載の発明において、前記ミラートランジスタの寄生ダイオードは、該寄生ダイオードに流れる電流が、同時に前記主トランジスタの寄生ダイオードに流れる電流に対し前記ミラー比率を持つように形成されるとよい。
Further, according to the invention of claim 4, wherein the appended claims, the invention of claim 3, wherein the parasitic diode of the mirror transistor, a current flowing through the parasitic diode, simultaneously flows through the parasitic diode of the main transistor It is preferable to form the mirror ratio with respect to the current.

この発明によれば、双方向ミラースイッチとセンス抵抗およびオペアンプで構成される充電電流検出回路および放電電流検出回路を設けることで、オペアンプの電源回路として正電圧を発生させる回路のみにすることができる。その結果、オペアンプの電源として別のバッテリや正電圧から負電圧を発生させる電源回路を不要にすることができる。
また、バッテリなどの直流電源の過大な充放電電流を遮断する等の役割を持つ双方向主スイッチに、この双方向主スイッチの電流に対し所定のミラー比をもつ小電流(ミラー電流)を流すように構成した双方向ミラースイッチを組合わせたうえ、正の電源から給電されて双方向主スイッチと双方向ミラースイッチとの両端電圧を等しくするように双方向ミラースイッチにセンス抵抗を介してミラー電流を流すオペアンプを設け、センス抵抗の両端電圧からミラー電流、従って双方向主スイッチ電流を測定するようにしたので、高精度、低損失に双方向主スイッチ電流(バッテリ充放電電流)を検出することができる。
According to the present invention, by providing a charging current detection circuit and a discharge current detection circuit composed of a bidirectional mirror switch, a sense resistor, and an operational amplifier, only a circuit that generates a positive voltage can be provided as a power supply circuit for the operational amplifier. . As a result, it is possible to eliminate the need for a separate battery or a power supply circuit that generates a negative voltage from a positive voltage as a power supply for the operational amplifier.
Further, a small current (mirror current) having a predetermined mirror ratio with respect to the current of the bidirectional main switch is supplied to the bidirectional main switch having a role of cutting off an excessive charging / discharging current of a DC power source such as a battery. In addition, the bidirectional mirror switch is mirrored through a sense resistor so that both ends of the bidirectional main switch and the bidirectional mirror switch are equalized by being fed from a positive power source. An operational amplifier that allows current to flow is provided, and the mirror current, and hence the bidirectional main switch current, is measured from the voltage across the sense resistor, so the bidirectional main switch current (battery charge / discharge current) is detected with high accuracy and low loss. be able to.

また、双方向主スイッチと双方向ミラースイッチを構成するMOSFETのそれぞれの寄生ダイオードの電流も正確にミラー比率で流れるように主スイッチとミラースイッチの半導体基板上における素子レイアウトを行なうようにしたので、寄生ダイオードに通電する動作モードになった場合でも正確な寄生ダイオード電流の検出を可能とし、過大な寄生ダイオード電流も遮断することができる。   In addition, the element layout on the semiconductor substrate of the main switch and the mirror switch is performed so that the currents of the respective parasitic diodes of the MOSFETs constituting the bidirectional main switch and the bidirectional mirror switch also accurately flow in the mirror ratio. Even in the operation mode in which the parasitic diode is energized, the parasitic diode current can be accurately detected, and an excessive parasitic diode current can be cut off.

また、充電電流の検出のみまたは放電電流の検出のみを行なう場合には、本発明の充電電流検出用回路または放電電流検出用回路を用いて行なうことで、正電圧を発生させる電源回路で低損失で正確な充電電流または放電電流を検出することができる。   Further, when only the detection of the charging current or the detection of the discharging current is performed, the loss is reduced in the power supply circuit for generating the positive voltage by using the charging current detecting circuit or the discharging current detecting circuit of the present invention. The accurate charging current or discharging current can be detected.

この発明の第1実施例の双方向スイッチの電流検出回路図である。It is a current detection circuit diagram of the bidirectional switch of the first embodiment of the present invention. この発明の第2実施例の双方向スイッチの電流検出回路図である。It is a current detection circuit diagram of the bidirectional switch of the second embodiment of the present invention. この発明の第3実施例の双方向スイッチの電流検出回路図である。It is a current detection circuit diagram of the bidirectional switch of the third embodiment of the present invention. 従来のこの種の最も単純な電流測定回路の構成図である。It is a block diagram of the conventional simplest current measurement circuit of this kind. 低損失に負荷電流Imを検出する装置の構成図Configuration diagram of a device that detects load current Im with low loss バッテリEの過大な充放電電流を遮断する充放電保護スイッチ(双方向スイッチ)の主スイッチ部分の通常の構成図である。2 is a normal configuration diagram of a main switch portion of a charge / discharge protection switch (bidirectional switch) that cuts off an excessive charge / discharge current of a battery E. FIG. 特許文献1に記載されている電流検出回路の構成図である。2 is a configuration diagram of a current detection circuit described in Patent Document 1. FIG. 通電モードの説明図Illustration of energization mode

実施の形態を以下の実施例で説明する。   Embodiments will be described in the following examples.

図1は、この発明の第1実施例の双方向スイッチの電流検出回路図である。電流検出回路は、充電電流検出回路2aと放電電流検出回路3aで構成される。充電電流検出回路2aは、第1Nch双方向ミラースイッチ2と第1センス抵抗Rs11と第1AD変換器4および第1オペアンプOp11で構成される。第1Nch双方向ミラースイッチ2は第1ミラースイッチM13、M14で構成される。M13は第1ミラーMOSFETQ13と寄生ダイオードD13で構成され、M14は第1ミラーMOSFETQ14と寄生ダイオードD14で構成される。尚、Op11とRs11で第1帰還増幅回路2bを構成する。   FIG. 1 is a current detection circuit diagram of a bidirectional switch according to a first embodiment of the present invention. The current detection circuit includes a charging current detection circuit 2a and a discharge current detection circuit 3a. The charging current detection circuit 2a includes a first Nch bidirectional mirror switch 2, a first sense resistor Rs11, a first AD converter 4, and a first operational amplifier Op11. The first Nch bidirectional mirror switch 2 includes first mirror switches M13 and M14. M13 includes a first mirror MOSFET Q13 and a parasitic diode D13, and M14 includes a first mirror MOSFET Q14 and a parasitic diode D14. Incidentally, Op11 and Rs11 constitute the first feedback amplification circuit 2b.

一方、放電電流検出回路3aは、第2Nch双方向ミラースイッチ3と第2センス抵抗Rs12と第2AD変換器5および第2オペアンプOp12で構成される。第2Nch双方向ミラースイッチ3は第2ミラースイッチM15、M16で構成される。M15は第2ミラーMOSFETQ15と寄生ダイオードD15で構成され、M16は第2ミラーMOSFETQ16と寄生ダイオードD16で構成される。尚、Op12とRs12で第2帰還増幅回路3bを構成する。   On the other hand, the discharge current detection circuit 3a includes the second Nch bidirectional mirror switch 3, the second sense resistor Rs12, the second AD converter 5, and the second operational amplifier Op12. The second Nch bidirectional mirror switch 3 includes second mirror switches M15 and M16. M15 includes a second mirror MOSFET Q15 and a parasitic diode D15, and M16 includes a second mirror MOSFET Q16 and a parasitic diode D16. Note that Op12 and Rs12 constitute the second feedback amplifier circuit 3b.

バッテリEの高電位側は外部端子VB+に接続し、バッテリEのグランド側はNch双方向主スイッチ1を介して外部端子VB−に接続する。Nch双方向主スイッチ1は主スイッチM11、M12で構成され、M11は主MOSFETQ11と寄生ダイオードD11で構成され、M12は主MOSFETQ12と寄生ダイオードD12で構成される。
M11とM12、M13とM14およびM15とM16はドレイン同士が互いに向かい合って接続している。
The high potential side of the battery E is connected to the external terminal VB +, and the ground side of the battery E is connected to the external terminal VB− via the Nch bidirectional main switch 1. The Nch bidirectional main switch 1 includes main switches M11 and M12. M11 includes a main MOSFET Q11 and a parasitic diode D11. M12 includes a main MOSFET Q12 and a parasitic diode D12.
M11 and M12, M13 and M14, and M15 and M16 are connected so that their drains face each other.

第1、第2AD変換器4、5で、第1、第2センス抵抗R11、R12で発生した電圧のアナログ値をデジタル値に変換し、データ処理後にその信号はM11、M13、M15のゲートG11およびM12、M14、M16のゲートG12に入力される。また、この第1、第2AD変換器4、5を図示しないコンパレータに換えて、このコンパレータの出力を図示しないゲート制御回路に入力し、このゲート制御回路からの出力信号をG11、G12に入力してもよい。Im1やIm2が過大な電流になった場合にはG11、G12にオフ信号が送られてNch双方向主スイッチ1はオフし、バッテリEや負荷が保護される。   The first and second AD converters 4 and 5 convert the analog value of the voltage generated by the first and second sense resistors R11 and R12 into a digital value, and after data processing, the signal is the gate G11 of M11, M13, and M15. And input to the gate G12 of M12, M14, and M16. Further, the first and second AD converters 4 and 5 are replaced with a comparator (not shown), and the output of the comparator is input to a gate control circuit (not shown), and an output signal from the gate control circuit is input to G11 and G12. May be. When Im1 or Im2 becomes an excessive current, an off signal is sent to G11 and G12, the Nch bidirectional main switch 1 is turned off, and the battery E and the load are protected.

尚、図1では、G11はQ11、Q13、Q15の共通のゲート端子であり、G12はQ12、Q14、Q16の共通のゲート端子であるが、これらの各MOSFETのゲート端子を独立させ、これらの独立したゲート端子に所定のゲート信号を与えて回路動作させても構わない。
つぎに、回路動作を説明する。まず外部端子VB+と外部端子VB−に充電器の+端子と−端子をそれぞれ接続してバッテリEを充電する場合について説明する。このモードでは、充電電流Im1はNch双方向主スイッチ1を介して外部端子VB−に向って流れる。このとき、バッテリEのグランド側であるd点の電位に対してe点の電位は低くなる。
まず、図示しない充電器を接続した後で、G11およびG12にオン信号を入力し、Q11およびQ12がオン状態とする。このとき、Q13およびQ14もオン状態となる。
In FIG. 1, G11 is a common gate terminal for Q11, Q13, and Q15, and G12 is a common gate terminal for Q12, Q14, and Q16. A circuit operation may be performed by supplying a predetermined gate signal to an independent gate terminal.
Next, circuit operation will be described. First, the case where the battery E is charged by connecting the positive terminal and the negative terminal of the charger to the external terminal VB + and the external terminal VB− will be described. In this mode, the charging current Im1 flows toward the external terminal VB− via the Nch bidirectional main switch 1. At this time, the potential at the point e becomes lower than the potential at the point d on the ground side of the battery E.
First, after connecting a charger (not shown), an on signal is input to G11 and G12, and Q11 and Q12 are turned on. At this time, Q13 and Q14 are also turned on.

第1帰還増幅回路2bを構成するOp11の+端子がグランド電位に固定されているので、OP11の−端子のg点の電位もグランド電位になる。g点の電位はf点を経由してi点に伝達され、i点の電位はグランド電位になる。
そのため、第1Nch双方向ミラースイッチ2の両端の電圧(i点とj点の間の電圧)は、Nch双方向主スイッチ1の両端の電圧(d点とe点の間の電圧)と正確に同じ電圧になる。
Since the + terminal of Op11 constituting the first feedback amplifier circuit 2b is fixed to the ground potential, the potential at the point g of the negative terminal of OP11 is also the ground potential. The potential at point g is transmitted to point i via point f, and the potential at point i becomes the ground potential.
Therefore, the voltage at both ends of the first Nch bidirectional mirror switch 2 (voltage between points i and j) is exactly the same as the voltage at both ends of the Nch bidirectional main switch 1 (voltage between points d and e). It becomes the same voltage.

その結果、Nch双方向主スイッチ1に流れる電流(Im1)のミラー比率(1/n)の電流が第1Nch双方向ミラースイッチ2にミラー電流として流れる。このミラー電流はOp11の出力であるh点からセンス抵抗Rs11を通して第1Nch双方向ミラースイッチ2へ流れ込む検出電流Is1となる。
Is1が大電流のIm1の1/nとなるため、Rs1で消費する電力を極めて小さくすることができる。但し、nは100から10000程度であり、1:nがミラー比率である。また、ミラー比率で正確にIm1を検出できる。
As a result, a current having a mirror ratio (1 / n) of the current (Im1) flowing through the Nch bidirectional main switch 1 flows through the first Nch bidirectional mirror switch 2 as a mirror current. This mirror current becomes a detection current Is1 that flows from the point h which is the output of Op11 to the first Nch bidirectional mirror switch 2 through the sense resistor Rs11.
Since Is1 is 1 / n of the large current Im1, the power consumed by Rs1 can be extremely reduced. However, n is about 100 to 10,000, and 1: n is a mirror ratio. Also, Im1 can be detected accurately with the mirror ratio.

つぎに、外部端子VB+と外部端子VB−に負荷を接続してバッテリEから放電する場合について説明する。このモードでは、放電電流Im2はNch双方向主スイッチ1を介して外部端子VB−から、バッテリEのグランド側に向って流れる。このとき、バッテリEのグランド側であるd点の電位に対してk点の電位は高くなる。
まず、図示しない負荷を接続しG11およびG12にオン信号を入力し、Q11およびQ12がオン状態にする。このとき、Q15およびQ16もオン状態となる。第2帰還増幅回路3bを構成するOp12の+端子がk点の電位に固定されているので、OP12の−端子のq点の電位もk点の電位になる。
Next, a case where a load is connected to the external terminal VB + and the external terminal VB− to discharge from the battery E will be described. In this mode, the discharge current Im2 flows from the external terminal VB− toward the ground side of the battery E via the Nch bidirectional main switch 1. At this time, the potential at the point k is higher than the potential at the point d on the ground side of the battery E.
First, a load (not shown) is connected and an ON signal is input to G11 and G12, so that Q11 and Q12 are turned on. At this time, Q15 and Q16 are also turned on. Since the + terminal of Op12 constituting the second feedback amplifier circuit 3b is fixed at the potential of the k point, the potential of the q point of the − terminal of OP12 is also the potential of the k point.

そのため、第2Nch双方向ミラースイッチ3の両端の電圧(p点とn点の間の電圧)は、Nch双方向主スイッチ1の両端の電圧(e点とd点の間の電圧)と正確に同じ電圧になる。
その結果、Nch双方向主スイッチ1に流れる電流(Im2)のミラー比率(1/n)の電流が第2Nch双方向ミラースイッチ3にミラー電流として流れる。このミラー電流はOp12の出力であるr点からセンス抵抗Rs12を通して第2Nch双方向ミラースイッチ3へ流れ込む検出電流Is2となる。
Therefore, the voltage at both ends of the second Nch bidirectional mirror switch 3 (voltage between the points p and n) is exactly the same as the voltage at both ends of the Nch bidirectional main switch 1 (voltage between the points e and d). It becomes the same voltage.
As a result, a current having a mirror ratio (1 / n) of the current (Im2) flowing through the Nch bidirectional main switch 1 flows through the second Nch bidirectional mirror switch 3 as a mirror current. This mirror current becomes a detection current Is2 that flows from the point r which is the output of Op12 to the second Nch bidirectional mirror switch 3 through the sense resistor Rs12.

Is2がIm2の1/nとなるため、Rs12で消費する電力を極めて小さくすることができる。但し、nは100から10000程度であり、1:nがミラー比率である。また、ミラー比率で正確にIm2を検出できる。
前記の回路構成にすることで、Rs11、Rs12の両端電圧からIs1、Is2を介して、Im1、Im2を監視するようにしたので、高精度、低損失でバッテリの充放電電流を検出することができる。
Since Is2 is 1 / n of Im2, the power consumed by Rs12 can be extremely reduced. However, n is about 100 to 10,000, and 1: n is a mirror ratio. Also, Im2 can be accurately detected with the mirror ratio.
By adopting the above circuit configuration, Im1 and Im2 are monitored from the voltage across Rs11 and Rs12 via Is1 and Is2, so that the charge / discharge current of the battery can be detected with high accuracy and low loss. it can.

また、本発明の構成にすることで、Op11、Op12の電源電圧を通常の0VからVDDの電圧(つまり、正電圧)のみにして、Im1、Im2の双方を検出できる。
また、Rs11、Rs12の抵抗値をある程度大きく選定することで、Op11、Op12から出力される電位(H点、r点の電位)をグランド電位近辺および高電位近辺から離れた電位にすことができるため、Op11、Op12の動作が安定化する。但し、正確にミラー電流を流すためには、Rs11、Rs12の抵抗値はNch双方向ミラースイッチ2、3の抵抗値より小さくする必要がある。
Further, by adopting the configuration of the present invention, it is possible to detect both Im1 and Im2 by setting the power supply voltages of Op11 and Op12 to only normal voltages from 0 V to VDD (that is, positive voltages).
Further, by selecting the resistance values of Rs11 and Rs12 as large as possible, the potentials output from Op11 and Op12 (potentials at points H and r) can be set to potentials that are separated from the ground potential and the vicinity of the high potential. Therefore, the operations of Op11 and Op12 are stabilized. However, in order to allow the mirror current to flow accurately, the resistance values of Rs11 and Rs12 need to be smaller than the resistance values of the Nch bidirectional mirror switches 2 and 3.

また、Nch双方向主スイッチ1とNch双方向ミラースイッチ2、3を構成するMOSFET(Q11〜Q16)それぞれの寄生ダイオード(D11〜D16)の電流も正確にミラー比率で流れるように主スイッチとミラースイッチの半導体基板上における素子レイアウトを行なうようにすることで、寄生ダイオードに通電する動作モードになった場合でも正確な寄生ダイオード電流の検出を可能とし、過大な寄生ダイオード電流も遮断することができる。   Further, the main switch and the mirror so that the currents of the parasitic diodes (D11 to D16) of the MOSFETs (Q11 to Q16) constituting the Nch bidirectional main switch 1 and the Nch bidirectional mirror switches 2 and 3 also flow accurately at a mirror ratio. By performing the element layout on the semiconductor substrate of the switch, it is possible to accurately detect the parasitic diode current even in the operation mode in which the parasitic diode is energized, and to block the excessive parasitic diode current. .

図1に示すように、双方向スイッチとしてはドレインを共通にして、ソースが外部端子VB−につながるタイプだけでなく、ソースを共通にしてドレインを外部端子につなげるタイプも可能である。またバッテリーEに対して陰極(グランド電位側)にNch双方向主スイッチ1を挿入するタイプだけでなく、陽極にPch双方向主スイッチを挿入することも可能である。   As shown in FIG. 1, as the bidirectional switch, not only a type in which the drain is shared and the source is connected to the external terminal VB−, but also a type in which the source is shared and the drain is connected to the external terminal is possible. In addition to the type in which the Nch bidirectional main switch 1 is inserted at the cathode (ground potential side) with respect to the battery E, it is possible to insert the Pch bidirectional main switch at the anode.

図2は、この発明の第2実施例の双方向スイッチの電流検出回路図である。これは、第1Nch双方向ミラースイッチ2を含む充電電流検出回路2aのみを設けた場合である。特に、充電電流のみを監視する場合や放電電流の監視を第2Nch双方向ミラースイッチ3を含む放電電流検出回路3a以外の構成で行なう場合である。   FIG. 2 is a current detection circuit diagram of the bidirectional switch according to the second embodiment of the present invention. This is a case where only the charging current detection circuit 2a including the first Nch bidirectional mirror switch 2 is provided. In particular, it is the case where only the charging current is monitored or the case where the discharging current is monitored by a configuration other than the discharging current detection circuit 3a including the second Nch bidirectional mirror switch 3.

図3は、この発明の第3実施例の双方向スイッチの電流検出回路図である。これは、第2Nch双方向ミラースイッチ3を含む放電電流検出回路3aのみを設けた場合である。特に、放電電流Im2のみを監視する場合や充電電流Im1の監視を第1Nch双方向ミラースイッチ2を含む充電電流検出回路2a以外の構成で行なう場合である。   FIG. 3 is a current detection circuit diagram of the bidirectional switch according to the third embodiment of the present invention. This is a case where only the discharge current detection circuit 3a including the second Nch bidirectional mirror switch 3 is provided. In particular, it is a case where only the discharge current Im2 is monitored or a case where the charge current Im1 is monitored by a configuration other than the charge current detection circuit 2a including the first Nch bidirectional mirror switch 2.

1 Nch双方向主スイッチ
2 第1Nch双方向ミラースイッチ
2a 充電電流検出回路
2b 第1帰還増幅回路
3 第2Nch双方向ミラースイッチ
3a 放電電流検出回路
3b 第2帰還増幅回路
4 第1AD変換器
5 第2AD変換器
E バッテリ
VB+、VB− 外部端子
Rs1 第1センス抵抗
Rs2 第2センス抵抗
Op11 第1オペアンプ
Op12 第2オペアンプ
VDD オペアンプの電源(正電圧)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nch bidirectional main switch 2 1st Nch bidirectional mirror switch 2a Charging current detection circuit 2b 1st feedback amplifier circuit 3 2nd Nch bidirectional mirror switch 3a Discharge current detection circuit 3b 2nd feedback amplification circuit 4 1st AD converter 5 2nd AD Converter E Battery VB +, VB− External terminal Rs1 First sense resistor Rs2 Second sense resistor Op11 First operational amplifier Op12 Second operational amplifier VDD Power supply of operational amplifier (positive voltage)

Claims (4)

主直流電源の一方の端と直接接続する第1外部端子と、他方の端が双方向主スイッチを介して接続する第2外部端子と、対向する極性で直列接続され双方向主スイッチを構成する2つの主トランジスタと、前記直列接続に対応するように対向する極性で直列接続され、それぞれ対応する前記主トランジスタと対応する主電極同士の電位を等しくした条件下で対応する主トランジスタを流れる電流より小さい所定のミラー比率の電流を流すように形成された2つのミラートランジスタを2組備え、
前記主直流電源の他方の端がグランド電位に接続され、
前記主トランジスタの直列接続と一方の組のミラートランジスタの直列接続と互いに対応する一方の端が共に第2外部端子に接続されて、前記主トランジスタの直列接続が前記主直流電源の電流路に挿入され、
グランド電位に対し正の電位をもつ1つの電源から給電され、自身の正の端子はグランド電位に接続され、自身の負の端子は前記一方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、自身の出力端子は第1センス抵抗を介して前記一方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、前記一方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端の電位がグランド電位になるように前記ミラー比率の電流を出力する第1帰還増幅手段を備え、
前記主トランジスタの直列接続と他方の組のミラートランジスタの直列接続との互いに対応する一方の端が共にグランド電位に接続されて、
グランド電位に対し正の電位をもつ1つの電源から給電され、自身の正の端子は前記第2外部端子に接続され、自身の負の端子は前記他方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、自身の出力端子は第2センス抵抗を介して前記他方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、前記他方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端の電位が前記第2外部端子の電位になるように前記ミラー比率の電流を出力する第2帰還増幅手段を備え、
前記第1センス抵抗の両端電圧から前記双方向主スイッチの充電電流を検出し、前記第2センス抵抗の両端電圧から前記双方向主スイッチの放電電流を検出することを特徴とする双方向スイッチの電流検出回路。
A first external terminal directly connected to one end of the main DC power source and a second external terminal connected to the other end via a bidirectional main switch are connected in series with opposite polarities to form a bidirectional main switch. From the current flowing through the corresponding main transistor under the condition that the two main transistors are connected in series with opposite polarities so as to correspond to the series connection, and the potentials of the corresponding main transistors and the corresponding main electrodes are equal. Two sets of two mirror transistors formed to pass a current having a small predetermined mirror ratio,
The other end of the main DC power supply is connected to a ground potential;
One end corresponding to the series connection of the main transistors and the series connection of one set of mirror transistors is connected to the second external terminal, and the series connection of the main transistors is inserted into the current path of the main DC power supply. And
Power is supplied from one power source having a positive potential with respect to the ground potential, its own positive terminal is connected to the ground potential, and its own negative terminal is connected to the other end of the series connection of the one set of mirror transistors. Its output terminal is connected to the other end of the series connection of the one set of mirror transistors via the first sense resistor, and the potential of the other end of the series connection of the one set of mirror transistors is grounded. A first feedback amplifying means for outputting a current of the mirror ratio so as to become a potential;
One end corresponding to the series connection of the main transistor and the series connection of the other set of mirror transistors are both connected to the ground potential,
Power is supplied from one power source having a positive potential with respect to the ground potential, its own positive terminal is connected to the second external terminal, and its negative terminal is the other of the series connection of the other set of mirror transistors. And connected to the other end of the series connection of the other pair of mirror transistors via the second sense resistor, and connected to the other end of the other series connection of the other pair of mirror transistors . Second feedback amplifying means for outputting the current of the mirror ratio so that the potential becomes the potential of the second external terminal;
The bidirectional switch is characterized in that a charging current of the bidirectional main switch is detected from a voltage across the first sense resistor, and a discharging current of the bidirectional main switch is detected from a voltage across the second sense resistor. Current detection circuit.
主直流電源の一方の端と直接接続する第1外部端子と、他方の端が双方向主スイッチを介して接続する第2外部端子と、対向する極性で直列接続され双方向主スイッチを構成する2つの主トランジスタと、前記直列接続に対応するように対向する極性で直列接続され、それぞれ対応する前記主トランジスタと対応する主電極同士の電位を等しくした条件下で対応する主トランジスタを流れる電流より小さい所定のミラー比率の電流を流すように形成された2つのミラートランジスタを備え、
前記主直流電源の他方の端がグランド電位に接続され、
前記主トランジスタの直列接続とミラートランジスタの直列接続との互いに対応する一端が共に前記第2外部端子に接続され、前記主トランジスタの直列接続が前記主直流電源の電流路に挿入され、
グランド電位に対し正の電位をもつ1つの電源から給電され、自身の正の端子はグランド電位に接続され、自身の負の端子は前記ミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、自身の出力端子はセンス抵抗を介して前記一方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端に接続され、前記一方の組のミラートランジスタの直列接続の他方の端の電位がグランド電位になるように前記ミラー比率の電流を出力する帰還増幅手段を備え、
前記センス抵抗の両端電圧から前記双方向主スイッチの電流を検出することを特徴とする双方向スイッチの電流検出回路。
A first external terminal directly connected to one end of the main DC power source and a second external terminal connected to the other end via a bidirectional main switch are connected in series with opposite polarities to form a bidirectional main switch. From the current flowing through the corresponding main transistor under the condition that the two main transistors are connected in series with opposite polarities so as to correspond to the series connection, and the potentials of the corresponding main transistors and the corresponding main electrodes are equal. Comprising two mirror transistors formed to pass a current with a small predetermined mirror ratio;
The other end of the main DC power supply is connected to a ground potential;
One end corresponding to the series connection of the main transistor and the series connection of the mirror transistor are both connected to the second external terminal, and the series connection of the main transistor is inserted into the current path of the main DC power supply,
Power is supplied from one power source having a positive potential with respect to the ground potential, its own positive terminal is connected to the ground potential, its own negative terminal is connected to the other end of the series connection of the mirror transistors , the output terminal is connected to the other end of the series connection of said one set of the mirror transistor through the sense resistor, wherein as the potential of the other end of the series connection of the one set of the mirror transistor is ground potential Provided with feedback amplification means for outputting a mirror ratio current,
A bidirectional switch current detection circuit, comprising: detecting a current of the bidirectional main switch from a voltage across the sense resistor.
前記4つまたは6つのトランジスタがNチャネルMOSFETからなることを特徴と請求項1または2に記載する双方向スイッチの電流検出回路。 3. The bidirectional switch current detection circuit according to claim 1, wherein the four or six transistors are N-channel MOSFETs. 前記ミラートランジスタの寄生ダイオードは、該寄生ダイオードに流れる電流が、同時に前記主トランジスタの寄生ダイオードに流れる電流に対し前記ミラー比率を持つように形成されてなることを特徴とする請求項に記載する双方向スイッチの電流検出回路。 Parasitic diode of the mirror transistor, the current flowing through the parasitic diode, according to claim 3, characterized in that are formed so as simultaneously with the mirror ratio to the current flowing through the parasitic diode of the main transistor Bidirectional switch current detection circuit.
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