JPH0984276A

JPH0984276A - 蓄電池の充電電圧検出回路

Info

Publication number: JPH0984276A
Application number: JP7236835A
Authority: JP
Inventors: Hideo Matsuki; 英夫松木; Ichiro Shimada; 一郎島田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1997-03-28
Anticipated expiration: 2015-09-14
Also published as: JP3402867B2

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄電池の充電電圧を検出するのに集積化に適
した回路を提供する。【解決手段】蓄電池１１に直列接続され蓄電池１１の
充電状態を表す電圧が現れる検出抵抗４６、４７と、検
出抵抗４６、４７に直列接続され、蓄電池１１を充電す
る時のみオンするスイッチングトランジスタ４８と、検
出抵抗４６、４７にて検出された電圧が印加される第１
バッファ４５と、基準電圧が印加される第２バッファ５
１と、一方の入力に入力抵抗５８が接続されると共に入
出力間に帰還抵抗５９が接続され、第１バッファ４５の
出力が入力抵抗５８を介して一方の入力に印加され且つ
第２バッファ５１の出力が他方の入力に印加され、検出
抵抗４６、４７にて検出された電圧の所定比の電圧を出
力する演算増幅器５７と、を備え、検出電圧の出力に際
して、検出抵抗４６、４７の値を小とできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッドフォンステ
レオ、ビデオカメラ、コードレス電話、ノート型パソコ
ン等の携帯機器の電源として使用される蓄電池の充電状
態を確認できる回路を集積化するのに好適な蓄電池の充
電電圧検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来に於いて使用されていた、
蓄電池の充電電圧検出回路を示す図である。尚、図２回
路は集積化されているものとする。図２に於いて、
（１）は電源電圧Ｖｃｃが印加される電源端子、（２）
は蓄電池の充電電圧を検出する為の検出端子である。そ
して、電源端子（１）及び検出端子（２）の間には蓄電
池（４）を着脱可能となっており、両端子（１）（２）
の間に蓄電池（４）を接続し、検出端子（２）に現れる
電圧を上記した集積回路内部で検出することになる。

【０００３】集積回路内に於いて、（５）は演算増幅器
であり、−（反転入力）端子は入力抵抗（６）を介して
検出端子（２）と接続され、＋（非反転入力）端子は抵
抗（７）を介して電源端子（１）と接続されると共に抵
抗（８）を介して接地され、更に−端子及び出力端子の
間には帰還抵抗（９）が接続されている。該演算増幅器
（５）の＋端子には電源Ｖｃｃを抵抗（７）（８）で分
圧した基準電圧が印加され、該演算増幅器（５）から
は、入力抵抗（６）を介して−端子に印加される蓄電池
（４）の充電電圧と基準電圧との電位差を、帰還抵抗
（９）の値／入力抵抗（６）の値の比で増幅した出力が
得られる。演算増幅器（５）の出力は、マイクロコンピ
ュータ（図示せず）に取り込まれ、蓄電池（４）の充電
状態が検出される。

【０００４】ここで、蓄電池（４）を充電する際、蓄電
池（４）の満充電電圧が数ボルトの場合、満充電付近の
領域での電圧の変化率は非常に小さいものとなる。そこ
で、この電圧変化率を前記マイクロコンピュータで確実
に認識できる様に、ゲインを高く設定できる演算増幅器
（５）を使用している。蓄電池（４）を電源端子（１）
及び検出端子（２）の間に接続すると、充電が開始さ
れ、検出端子（２）の電圧は徐々に下降していく。演算
増幅器（５）の−端子入力が＋端子入力である基準電圧
より小さくなると、演算増幅器（５）の出力は＋とな
り、前記マイクロコンピュータに取り込まれ、蓄電池
（４）の充電状態が如何なる状態であるのかが判別され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
図２回路では、演算増幅器（５）の入力インピーダンス
が非常に高い値ではあるものの、抵抗（７）（８）は電
源Ｖｃｃ及び接地の間に直列接続されている為、蓄電池
（４）を充電するしないに関わらず、抵抗（７）（８）
には常に電流が流れてしまう。また、電源端子（１）及
び検出端子（２）の間に蓄電池（４）を接続すると、蓄
電池（４）を流れる電流は、入力抵抗（６）及び帰還抵
抗（９）を介して後段の回路の接地に向かっても流れて
しまう。そこで、電流消費量を少なくする為に、抵抗
（７）（８）、入力抵抗（６）及び帰還抵抗（９）の抵
抗値を数ＭΩ以上の高抵抗値としていた。ところが、図
２回路を集積化する点を考えると、この４本の抵抗
（６）（７）（８）（９）をチップ上に集積化するのに
かなり多くの面積を要することになり、この結果、集積
回路のチップ面積が大型化し、これに伴いコスト上昇の
原因にもなっていた。

【０００６】そこで、本発明は、チップ面積の大型化の
防止及び電流消費量の低減を実現できる蓄電池の充電電
流検出回路を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決する為に成されたものであり、その特徴とするとこ
ろは、蓄電池に直列接続され該蓄電池の充電状態を表す
電圧が現れる検出抵抗と、前記検出抵抗に直列接続さ
れ、前記蓄電池を充電する時のみオンするスイッチング
トランジスタと、前記検出抵抗にて検出された電圧が印
加される第１バッファと、基準電圧が印加される第２バ
ッファと、一方の入力に入力抵抗が接続されると共に入
出力間に帰還抵抗が接続され、前記第１バッファの出力
が前記入力抵抗を介して前記一方の入力に印加され且つ
前記第２バッファの出力が他方の入力に印加され、前記
検出抵抗にて検出された電圧の所定比の電圧を出力する
演算増幅器と、を備え、前記検出電圧の出力に際して、
前記検出抵抗の値を小とできる点である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に従って具体
的に説明する。図１は本発明の蓄電池の充電電圧検出回
路を示す図である。図１に於いて、（１０）は、蓄電池
（１１）の充電状態を検出する為の集積回路であり、電
源Ｖｃｃが印加される電源端子（１２）、蓄電池（１
１）の一端が外部接続される検出端子（１３）、蓄電池
（１１）の充電状態を現す電圧を出力しマイクロコンピ
ュータ（図示せず）に取り込ませる為の出力端子（１
４）、前記マイクロコンピュータからの信号を入力する
入力端子（１５）、その他端子（１６）（１７）（１
８）を有している。

【０００９】集積回路（１０）外部に於いて、（１９）
は大なるコレクタ電流を得ることのできるサイズの大き
いトランジスタであり、ベースは端子（１６）と接続さ
れ、コレクタは検出端子（１３）と接続され、エミッタ
は抵抗（２０）を介して接地され、且つ抵抗（２０）の
非接地側即ち上記エミッタは端子（１７）とも接続され
ている。蓄電池（１１）を充電する為に電源端子（１
２）と検出端子（１３）との間に接続すると、蓄電池
（１１）、トランジスタ（１９）及び検出抵抗（２０）
は電源Ｖｃｃと接地との間に直列接続された形となり、
蓄電池（１１）を充電できる状態となる。尚、トランジ
スタ（１９）がオンした状態で、蓄電池（１１）を電源
端子（１２）及び検出端子（１３）の間に接続すると、
蓄電池（１１）が空充電に近いほど検出端子（１３）の
電圧は電源Ｖｃｃに近くなり、蓄電池（１１）は満充電
に近くなるほど検出端子（１３）の電圧は電源Ｖｃｃか
ら下降する。トランジスタ（１９）のサイズが大きいの
は、蓄電池（１１）を短時間で急速充電させる為であ
る。

【００１０】さて、集積回路（１０）内部に於いて、
（２１）は基準電圧発生回路であり、電源端子（１２）
を介して電源Ｖｃｃが供給されることにより基準電圧Ｖ
ｒｅｆ１を発生する。（２２）は差動増幅器であり、＋
端子は抵抗（２３）を介して基準電圧Ｖｒｅｆ１と接続
され、−端子は抵抗（２４）を介して抵抗（２３）の一
端及び＋端子と接続されると共に抵抗（２５）を介して
端子（１７）と接続されている。即ち、抵抗（２３）
（２４）（２５）は基準電圧Ｖｒｅｆ１と端子（１７）
との間に直列接続された形となり、抵抗（２４）（２
５）の接続点に現れる電圧が−端子に印加される。この
−端子に印加される電圧は端子（１７）に現れる電圧の
変化に応じて変化する。また、差動増幅器（２２）の電
源は電源端子（１２）と接地との間に接続されている。
差動増幅器（２２）の出力は端子（１６）と接続されて
おり、トランジスタ（１９）のベース電流を制御する。

【００１１】（２６）は、差動増幅器（２２）の動作を
（具体的には動作の許可及び禁止を）制御する制御回路
であり、検出端子（１３）及び端子（１７）の電圧状態
に応じて周辺のマイクロコンピュータ（図示せず）から
出力され入力端子（１５）に印加される信号に従って、
差動増幅器（２２）の電源供給ラインを接続又は遮断す
るものである。また、（２７）は、集積回路（１０）外
部のトランジスタ（１９）よりサイズの小さいトランジ
スタであり、該トランジスタ（２７）もトランジスタ
（１９）と同様に、蓄電池（１１）を充電する為のもの
である。そして、トランジスタ（２７）のコレクタは検
出端子（１３）と接続され、そのエミッタは端子（１
８）と接続されている。また、端子（１８）と接地との
間には集積回路（１０）外部で抵抗（２８）が接続され
ている。また、（２９）は駆動回路であり、制御回路
（２６）の制御出力に応じて、トランジスタ（２７）の
スイッチングを制御するものである。

【００１２】以上の構成が、蓄電池（１１）に充電を行
わせる為の構成である。以下、この充電動作について説
明する。まず、蓄電池（１１）を電源端子（１２）及び
検出端子（１３）の間に接続していない状態では、トラ
ンジスタ（１９）のコレクタ路が遮断される為、検出端
子（１７）の電圧は０ボルトとなっている。この状態を
上記した周辺のマイクロコンピュータにより検出し、入
力端子（１５）には前記マイクロコンピュータからロー
レベル（論理「０」を表す０ボルト）が印加される。す
ると、制御回路（２６）は入力端子（１５）の０ボルト
を認識し、差動増幅器（２２）の動作を停止させる。こ
れにより、差動増幅器（２２）内部で不要な電流が流れ
るのを防止でき、即ち、不要な電力消費を防止できる。
一方、駆動回路（２９）も制御回路（２６）の制御出力
により動作を停止し、トランジスタ（２７）はオフして
いる。

【００１３】さて、電源端子（１２）及び検出端子（１
３）の間に蓄電池（１１）を接続すると、検出端子（１
３）はオープンの状態から蓄電池（１１）の現在の充電
状態に応じた電圧が印加される為、オープン状態でなく
なったことを前記マイクロコンピュータにより検出し、
前記マイクロコンピュータの出力により入力端子（１
５）にハイレベル（論理「１」を表す５ボルト）が印加
される。すると、制御回路（２６）が入力端子（１５）
の電圧状態を認識し、差動増幅器（２２）を動作させ
る。これより、差動増幅器（２２）は、＋端子に印加さ
れる抵抗（２３）を介した基準電圧Ｖｒｅｆ１と抵抗
（２４）（２５）の抵抗分割値との差に応じた出力を発
生し、この出力によりトランジスタ（１９）が駆動さ
れ、蓄電池（１１）の充電が開始される。ここで、トラ
ンジスタ（１９）のサイズは大きい為、蓄電池（１１）
は急速充電される。また、抵抗（２０）の端子電圧を一
定とする様に、差動増幅器（２２）が動作する為、トラ
ンジスタ（１９）には常に一定のベース電流が供給され
る様に差動増幅器（２２）内部で負帰還がかけられ、こ
れより蓄電池（１１）の急速充電は一定の割合で行われ
る。

【００１４】尚、蓄電池（１１）がニッケル水素等で構
成されている場合、該蓄電池（１１）を急速充電する
際、蓄電池（１１）への充電が満了してなお充電を続行
した場合に、蓄電池（１１）内部の電解液の酸化反応熱
により、蓄電池（１１）の端子電圧が減少するという現
象が生じる。そこで、蓄電池（１１）の電圧変化を検出
し、満充電後は蓄電池（１１）が急速充電に伴う過充電
を行わない様に、微少電流で充電動作を継続すれば、蓄
電池（１１）を常に満充電の状態に保持しておくことが
できる。

【００１５】本発明の実施の形態によれば、出力端子
（１４）から得られる後述する出力が前記マイクロコン
ピュータに取り込まれて蓄電池（１１）の満充電時の微
少電流変化が検出されると、入力端子（１５）に急速充
電中の０ボルト（上記した蓄電池（１１）の非装着時の
０ボルトと区別する為に、制御回路（２６）を２入力と
してもよい）が印加され、差動増幅器（２２）が動作を
停止して蓄電池（１１）の急速充電は停止される。その
代わりに、制御回路（２６）の制御出力により駆動回路
（２９）が駆動され、トランジスタ（２７）がオンす
る。トランジスタ（２７）のサイズはトランジスタ（１
９）のサイズに比べて小さく作り込まれており、蓄電池
（１１）、トランジスタ（２７）、及び抵抗（２８）が
電源Ｖｃｃ及び接地の間に直列接続される為、蓄電池
（１１）の充電は急速充電から微少電流充電に切り替わ
り、常に満充電状態を保持できる。以上が、蓄電池（１
１）の充電動作である。以下に、充電電圧を検出する構
成及び動作について説明する。

【００１６】図１において、（４５）は第１バッファで
あり、−端子及び出力端子は短絡されている。また、検
出端子（１３）及び接地の間には、検出抵抗（４６）
（４７）及び第１スイッチングトランジスタ（４８）が
直列接続されており、検出抵抗（４６）（４７）の接続
点が第１バッファ（４５）の＋端子と接続されている。
また、電源Ｖｃｃを基に作成される電圧Ｖｃｏｎｔ及び
接地の間には抵抗（４９）（５０）が接続されており、
この抵抗（４９）（５０）の接続点に第１スイッチング
トランジスタ（４８）のベースが接続される。このＶｃ
ｏｎｔは、蓄電池（１１）を電源端子（１２）及び検出
端子（１３）の間に接続した時の検出端子（１３）の状
態を検出した前記マイクロコンピュータの指示により発
生する。即ち、蓄電池（１１）の充電を行わない時はＶ
ｃｏｎｔは発生しない。

【００１７】同様に、（５１）は第２バッファであり、
−端子及び出力端子は短絡されている。また、電源Ｖｃ
ｃ及び接地の間には、抵抗（５２）（５３）及び第２ス
イッチングトランジスタ（５４）が直列接続されてお
り、抵抗（５２）（５３）の接続点が第２バッファ（５
１）の＋端子と接続されている。また、電圧Ｖｃｏｎｔ
及び接地の間には抵抗（５５）（５６）が接続されてお
り、この抵抗（５５）（５６）の接続点に第２スイッチ
ングトランジスタ（５４）のベースが接続される。この
Ｖｃｏｎｔは、蓄電池（１１）を電源端子（１２）及び
検出端子（１３）の間に接続した時の検出端子（１３）
の状態を検出した前記マイクロコンピュータの指示によ
り発生する。即ち、蓄電池（１１）の充電を行わない時
はＶｃｏｎｔは発生しない。

【００１８】この様に、第１及び第２バッファ（４５）
（５１）を設けた為にその入力インピーダンスを大とで
き、且つ、第１及び第２スイッチングトランジスタ（４
８）（５４）を設けた為、蓄電池（１１）の充電時のみ
検出抵抗（４６）（４７）及び抵抗（５２）（５３）に
電流を流すだけで済むようになった。その為、検出抵抗
（４６）（４７）及び抵抗（５２）（５３）の抵抗値を
小さく設定することが可能となった。

【００１９】また、（５７）は演算増幅器であり、−端
子は入力抵抗（５８）を介して第１バッファ（４５）の
出力と接続されると共に帰還抵抗（５９）を介してそれ
自体の出力と接続されている。また、第２バッファ（５
１）の出力と接地との間には抵抗（６０）（６１）が接
続されており、この抵抗（６０）（６１）の接続点が演
算増幅器（５７）の＋端子と接続され、基準電圧Ｖｒｅ
ｆ３が印加される。即ち、演算増幅器（５７）は、−端
子に蓄電池（１１）の充電状態に応じた第１バッファ
（４５）出力が入力抵抗（５８）を介して印加され、−
端子及び＋端子の電位差を帰還抵抗（５９）／入力抵抗
（５８）の比で乗じた出力が得られる。

【００２０】更に、（６２）は演算増幅器であり、前段
の演算増幅器（５７）の出力と接地との間には抵抗（６
３）（６４）が直列接続されており、抵抗（６３）（６
４）の接続点が後段の演算増幅器（６２）の＋端子と接
続されている。また、演算増幅器（６２）の−端子及び
接地の間には入力抵抗（６５）及び電源（６６）が接続
され、−端子及びそれ自体の出力の間には帰還抵抗（６
７）が接続されている。そして、演算増幅器（６２）か
らは、−端子に印加される基準電圧Ｖｒｅｆ４と＋端子
に印加される蓄電池（１１）の充電状態に応じた演算増
幅器（５７）の出力との差に対して、帰還抵抗（６７）
／入力抵抗（６５）の比を乗じた出力が得られ、この出
力が蓄電池（１１）の充電電圧の変化を表す出力として
出力端子（１４）から出力されて前記マイクロコンピュ
ータに取り込まれる。

【００２１】ここで、蓄電池（１１）の充電状態を検出
する為に演算増幅器（５７）（６２）を使用するのは、
蓄電池（１１）の充電時における充電電圧の変化量は前
記マイクロコンピュータで検出するには微少な変化量と
なってしまう為、この変化量を前記マイクロコンピュー
タで確実に検出できる様に、演算増幅器（５７）（６
２）でその変化量の比を拡大している。また、演算増幅
器（５７）の出力を演算増幅器（６２）の＋端子に接続
しているのは、演算増幅器（５７）の出力が蓄電池（１
１）の充電が進むにつれ、大きくなる為である。

【００２２】以上説明した様に、蓄電池（１１）の充電
状態を検出する機能を集積回路（１０）内部に集積化す
る場合、第１及び第２バッファ（４５）（５１）及び第
１及び第２スイッチングトランジスタ（４８）（５４）
を設けることにより、検出抵抗（４６）（４７）及び抵
抗（５２）（５３）の値を小さく設定でき、集積回路
（１０）が大型化するのを防止できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、蓄電池の充電電圧を検
出する為の分圧抵抗の値を従来に比べて小さくすること
ができ、集積化に適した蓄電池の充電電圧検出回路を提
供できる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄電池の充電電圧検出回路を示す図で
ある。

【図２】従来の蓄電池の充電電圧検出回路を示す図であ
る。

【符号の説明】

（４５）第１バッファ（４６）（４７）検出抵抗（４８）第１スイッチングトランジスタ（５１）第２バッファ（５４）第２スイッチングトランジスタ（５７）（６２）演算増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蓄電池に直列接続され該蓄電池の充電状
態を表す電圧が現れる検出抵抗と、前記検出抵抗に直列接続され、前記蓄電池を充電する時
のみオンするスイッチングトランジスタと、前記検出抵抗にて検出された電圧が印加される第１バッ
ファと、基準電圧が印加される第２バッファと、一方の入力に入力抵抗が接続されると共に入出力間に帰
還抵抗が接続され、前記第１バッファの出力が前記入力
抵抗を介して前記一方の入力に印加され且つ前記第２バ
ッファの出力が他方の入力に印加され、前記検出抵抗に
て検出された電圧の所定比の電圧を出力する演算増幅器
と、を備え、前記検出電圧の出力に際して、前記検出抵抗の値を小と
できることを特徴とする蓄電池の充電電圧検出回路。
【請求項２】前記第１バッファは演算増幅器で構成さ
れ、該演算増幅器の一方の入力及び出力の間は短絡さ
れ、他方の入力には前記検出抵抗に生じる電圧が該他方
の入力に印加されるのを許可又は禁止する第１スイッチ
ングトランジスタが接続され、前記蓄電池の接続時のみ
前記第１スイッチングトランジスタをオンして前記第１
バッファを動作状態とすることを特徴とする請求項１記
載の蓄電池の充電電圧検出回路。
【請求項３】前記第２バッファは演算増幅器で構成さ
れ、該演算増幅器の一方の入力及び出力の間は短絡さ
れ、他方の入力には前記基準電圧が該他方の入力に印加
されるのを許可又は禁止する第２スイッチングトランジ
スタが接続され、前記蓄電池の接続時のみ前記第２スイ
ッチングトランジスタをオンして前記第２バッファを動
作状態とすることを特徴とする請求項２記載の蓄電池の
充電電圧検出回路。