JP6673150B2 - 電圧検出回路 - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図12を参照して説明する。
電圧検出回路5では、スイッチS1、S2がオンされるとともに、スイッチS3がオフされることにより入力ノードN1、N2の各電圧がキャパシタC2、C3によりサンプリングされる。また、スイッチS1、S2がオフされるとともに、スイッチS3がオンされることによりサンプリングされた電荷の転送が行われる。電圧検出回路5では、このような動作が繰り返されることにより、入力ノードN1、N2の差電圧が検出される。
図3に示すように、第1比較例の電圧検出回路101は、nMOSからなるスイッチS101〜S106およびキャパシタC101、C102を備えている。入力ノードN1と図示しない一方の検出キャパシタに接続される信号線Lopとの間には、スイッチS101が接続されている。
図5に示すように、第2比較例の電圧検出回路201は、pMOSからなるスイッチS201、S203、S205、S206、nMOSからなるスイッチS202、S204、S207、S208、キャパシタC201〜C204およびダイオードD201〜D204を備えている。入力ノードN1と図示しない一方の検出キャパシタに接続される信号線Lopとの間には、スイッチS201が接続されている。
図7に示すように、第3比較例の電圧検出回路301は、第1比較例の電圧検出回路101に対し、スイッチS105、S106に代えてスイッチS301、S302を備えている点、ミニマムセレクタ16が追加されている点などが異なる。また、この場合、スイッチS101〜S104の各バックゲートは、ミニマムセレクタ16の出力ノードNbnから出力される電圧が与えられる基板電位供給線Lbnに接続されている。
本実施形態では、スイッチS1〜S3として、pMOS11、13とnMOS12、14を組み合わせた構成にするとともに、マキシムセレクタ15およびミニマムセレクタ16の動作により、それらpMOS11、13とnMOS12、14の基板電位を個別に制御している。そのため、本実施形態では、スイッチがnMOSだけで構成される第1、第3比較例に比べ、正側(=Vip−Vim>0)の検出範囲を広くとることができる。また、本実施形態では、基板電位を制御しない第1、第2比較例に比べ、負側の(=Vip−Vim<0)の検出範囲を広くとることができる。
入力ノードN1、N2の差電圧が負側に大きくなると、つまり負電圧が大きくなると、スイッチS2を構成するnMOS12を十分にオンすることができなくなるため、負側の動作範囲が制限される。すなわち、負電圧が大きくなると、nMOS12のソース電圧Vsに対して基板電位Vbnは低い電位となる。
耐圧の問題が回避できるのであれば、駆動信号φ1、φ2などの電圧振幅を現状の値(+5V)よりも高い値(例えば+7V)とすればよい。このようにすれば、基板バイアス効果により閾値電圧Vtが高くなったnMOS12についても、十分にオンすることが可能となり、電圧検出回路5の負側の動作範囲を拡大することができる。
以下、第2実施形態について図13を参照して説明する。
図13に示すように、本実施形態の電圧検出回路31の高圧側の構成では、図2に示した第1実施形態の電圧検出回路5の高圧側の構成に対し、スイッチS31〜S33が追加されている。
以下、第3実施形態について図14を参照して説明する。
図14に示すように、本実施形態の電圧検出回路41は、第1実施形態の電圧検出回路5に対し、スイッチS1〜S3に代えてスイッチS41〜S44を備えている点、キャパシタC11〜C14およびスイッチS11〜S14に代えてキャパシタC41〜C44およびスイッチS45〜S48を備えている点などが異なる。
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態では、本発明の電圧検出回路が組電池を構成する電池セルの差電圧を検出する用途に適用された例について説明したが、本発明の電圧検出回路は、2つの入力ノード間の差電圧を検出する用途全般に適用することができる。
Claims (11)
- 2つの入力ノード(N1、N2)の各電圧をサンプリングし、それらの差電圧を検出する差動構成の電圧検出回路(5、31)であって、
前記差動構成において対をなす2つの検出キャパシタ(C2、C3)と、
前記2つの検出キャパシタの一方と前記2つの入力ノードの一方との間を開閉するもので、Pチャネル型MOSトランジスタ(11)からなる第1検出スイッチ(S1)と、
前記2つの検出キャパシタの他方と前記2つの入力ノードの他方との間を開閉するもので、Nチャネル型MOSトランジスタ(12)からなる第2検出スイッチ(S2)と、
前記2つの検出キャパシタ同士の間を開閉するもので、Pチャネル型MOSトランジスタ(13)およびNチャネル型MOSトランジスタ(14)の少なくとも一方からなる第3検出スイッチ(S3)と、
前記第1、第2および第3検出スイッチを駆動するものであり、前記第1および第2検出スイッチと、前記第3検出スイッチと、を相補的にオンオフする駆動部(17)と、
前記2つの入力ノードの電圧のうちいずれか低いほうの電圧を選択し、その選択した電圧を前記Nチャネル型MOSトランジスタの基板電位として与えるミニマムセレクタ(16)と、
前記2つの入力ノードの電圧のうちいずれか高いほうの電圧を選択し、その選択した電圧を前記Pチャネル型MOSトランジスタの基板電位として与えるマキシムセレクタ(15)と、
を備える電圧検出回路。 - 前記2つの入力ノードの各電圧の差に応じて前記ミニマムセレクタおよび前記マキシムセレクタが正常に動作しなくなる動作不定領域にて、前記Pチャネル型MOSトランジスタの基板電位と前記Nチャネル型MOSトランジスタの基板電位とを所定の電位関係に固定する電位固定部(22)を備える請求項1に記載の電圧検出回路。
- 前記電位固定部は、前記動作不定領域にて、前記Pチャネル型MOSトランジスタの基板電位を、前記Nチャネル型MOSトランジスタの基板電位より所定値だけ低い値に固定するように接続されたダイオードまたはツェナーダイオード(22)を備える請求項2に記載の電圧検出回路。
- 前記第3検出スイッチは、Pチャネル型MOSトランジスタ(13)およびNチャネル型MOSトランジスタ(14)が直列接続された構成を含む請求項1から3のいずれか一項に記載の電圧検出回路。
- 前記駆動部は、容量(C11〜C14)を介して前記第1、第2および第3検出スイッチを駆動する請求項1から4のいずれか一項に記載の電圧検出回路。
- さらに、前記第1検出スイッチ、前記第2検出スイッチおよび前記第3検出スイッチのそれぞれと同様に構成された第1ダミースイッチ(S31)、第2ダミースイッチ(S32)および第3ダミースイッチ(S33)を備え、
前記駆動部は、前記第1、第2および第3ダミースイッチも駆動する請求項1から4のいずれか一項に記載の電圧検出回路。 - 前記駆動部は、容量を介して前記第1、第2および第3ダミースイッチを駆動する請求項6に記載の電圧検出回路。
- 2つの入力ノード(N1、N2)の各電圧をサンプリングし、それらの差電圧を検出する差動構成の電圧検出回路(41)であって、
前記差動構成において対をなす2つの検出キャパシタ(C2、C3)と、
前記2つの検出キャパシタの一方と前記2つの入力ノードの一方との間を開閉する第1検出スイッチ(S41)と、
前記2つの検出キャパシタの他方と前記2つの入力ノードの他方との間を開閉する第2検出スイッチ(S42)と、
前記2つの検出キャパシタの一方と前記2つの入力ノードの他方との間を開閉する第3検出スイッチ(S43)と、
前記2つの検出キャパシタの他方と前記2つの入力ノードの一方との間を開閉する第4検出スイッチ(S44)と、
前記第1、第2、第3および第4検出スイッチを駆動するものであり、前記第1および第2検出スイッチと、前記第3および第4検出スイッチと、を相補的にオンオフする駆動部(50)と、
を備え、
前記第1、第2、第3および第4検出スイッチは、いずれも、Pチャネル型MOSトランジスタ(43、45、47、49)およびNチャネル型MOSトランジスタ(42、44、46、48)が直列接続された構成を含み、
前記2つの入力ノードの電圧のうちいずれか低いほうの電圧を選択し、その選択した電圧を前記Nチャネル型MOSトランジスタの基板電位として与えるミニマムセレクタ(16)と、
前記2つの入力ノードの電圧のうちいずれか高いほうの電圧を選択し、その選択した電圧を前記Pチャネル型MOSトランジスタの基板電位として与えるマキシムセレクタ(15)と、
を備える電圧検出回路。 - 前記2つの入力ノードの各電圧の差に応じて前記ミニマムセレクタおよび前記マキシムセレクタが正常に動作しなくなる動作不定領域にて、前記Pチャネル型MOSトランジスタの基板電位と前記Nチャネル型MOSトランジスタの基板電位とを所定の電位関係に固定する電位固定部(22)を備える請求項8に記載の電圧検出回路。
- 前記電位固定部は、前記動作不定領域にて、前記Pチャネル型MOSトランジスタの基板電位を、前記Nチャネル型MOSトランジスタの基板電位より所定値だけ低い値に固定するように接続されたダイオードまたはツェナーダイオード(22)を備える請求項9に記載の電圧検出回路。
- 前記駆動部は、容量(C41〜C44)を介して前記第1、第2、第3および第4検出スイッチを駆動する請求項8から10のいずれか一項に記載の電圧検出回路。
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