TWI301197B - Voltage-frequency conversion device and reference voltage generation method of the same - Google Patents

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1301197 九、备明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及適用於例如檢測出由二次電池充電的殘餘 電壓之電壓一頻率轉換裝置、電壓—頻率轉換裝置的基準 電壓產生方法。 5 【先前技術】 ===現有的電壓一頻率轉換裝置的結構===： «整體結構》 參照第三圖來說明現有的電壓—頻率轉換裝置的一結 構例。苐二圖是表示現有的電壓一頻率轉換裝置的一結構 例的電路框圖。 第三圖所示的電壓一頻率轉換裝置1〇〇具有：誤差放 大器102、可變電流源104、基準電壓源1〇6、比較器1〇8、 電容器110、開關元件112和控制邏輯電路114。 15 、 誤差放大态102被施加電壓viN ( + )和電壓VIN (―)，產生對應於該電壓VIN( + )和電壓VIN( —) 的差值電位（誤差）的輸出電壓。即，該電壓( + ) 和電壓VIN (-)的差值越大，誤差放大器1〇2越產生大 的輸出電壓。 根據疾差放大器102的輸出電壓來控制從可變電流源 |〇4產生的電流量。即，誤差放大器1〇2的輸出電壓越大， I變電流源104越產生大的電流。將可變電流源1〇4和電 =态110串聯連接在電源VDD和接地之間，電容器u〇充 龟從可變電流源1〇4產生的電流。即，從可變電流源1〇4 5 1301197 產生的電流越大，電容|§ 110越可進行急劇的充電，另— 方面，從可變電流源104產生的電流越小，越可進行低速 的充電。 比較器108比較在電容器11〇的非接地側的一端呈現 5的充電電壓和從基準電壓源106產生的恆定的基準電壓 VREF。在第三圖中，向比較器1〇8的+ (非反相輸入）端 子施加電容器110的充電電壓，向比較器108的一（反相 輸入）端子施加基準電壓VREF。因此，比較器1〇8在電容 器110的充電電壓比基準電壓VREF小的情況下輸出低電 ίο平，在電谷為110的充電電壓超過了基準電壓VREF的情 況下輸出高電平。即，比較器1〇8輸出對應於電壓VIN( + ) 和電壓VIN (〜）的差值電壓的頻率信號。 開關元件112與電容器110並聯連接。另外，作為開 關元件112，可以採用雙極電晶體（bipolar transistor)或 15 M0SFET 等。 控制邏輯電路114與比較器108的輸出相連，以控制 開關元件112的接通斷開。即，控制邏輯電路114在比較 器108的輸出為高電平後的一定期間内接通開關元件 112。在該一定期間内，電容器11〇經開關元件112進行放 20 電。 ===現有的電壓一頻率轉換裝置的動作 參照第二圖和第六圖，說明電壓〜頻率轉換裝置1〇〇 的動作。第六圖是表示··在電壓一頻率轉換裝置100中， 在電谷裔110的一端上呈現的充電電壓和從比較器108輸 6 l3〇ll97 出的頻率信號的關係的波形圖。另外，電容器11〇的充電 電壓升高的程度（斜率）根據從可變電流源1〇4供給的電 流的大小而不同。即，從可變電流源1〇4供給的電流越小， 5電容器n〇的充電電壓升高時的斜率越向虛線—實線—單 點劃線變緩的方向變化。頻率信號A、B、c是--對應於 虛線、實線、單點劃線的充電電壓產生的信號。 首先，在電壓VIN ( + )和電壓VIn (—)的差值電 壓為VA的情況下，可變電流源1〇4產生電流认，電容器 110被供給該電流IA而進行如虛線那樣的充電。另外，在 1〇電容器110的充電電壓為比基準電壓VREF小的狀態的情 况下，比較器108的輸出為低電平。之後，在電容器11〇 的充電電壓超過了基準電壓VREF的情況下，比較器1〇8 的輸出變為而電平。控制邏輯電路丨14在比較器1〇8的輸 出變為高電平後的一定期間，接通開關元件丨12。即，形成 15電谷杰ho用的放電路徑。因此，電容器11〇經開關元件 112如虛線那樣地直接進行放電。而且，控制邏輯電路 接通開關元件112的一定期間是電容器110完成放電所需 的期間，考慮電容器110的電容量等而預先設置在控制邏 輯電路114内。並且，在電容器n〇的充電電壓比基準電 2〇壓VREF小的情況下，比較器ι〇8的輸出再次變為低電平。 因此’比較器108對虛線的充電電壓輸出頻率信號a。 接著，在電壓VIN ( + )和電壓VIn( —）的差值電壓為 VB(<VA)的情況下，可變電流源1〇4產生電流IB(<IA)， 電容器110被供給該電流IB而進行如實線那樣的充電。另 7 1301197 外在110❺充電電壓為比基準電壓VREF小的狀 、11的情況下’比較器⑽的輪出是低電平。之後，在電容 〜=110的充電電壓超過了基準魏VREF的情況下，比較 •益108的輸出變為高電平。控制邏輯電路114在比較器1〇8 .5的輸出變為高電平後的一定期間，接通開關元件112。因 此，電容器110經開關元件112如實線那樣地直接進行放 电並且’在包今器110的充電電麗比基準電壓VREF小 #的情況下’比較器108的輸出再次變為低電平。因此，比 較器108對實線的充電電壓輸出頻率作號b。 10接著，在電壓VIN (+)和電壓v!nU㈠的差值電壓為 VC(<VB)的情況下，可變電流源1〇4產生電流叫侧， 電容器H0被供給該電流IC而進行如單點劃線那樣的充 電。另外’在為電容n m的充電電觀基準電壓VREF 小的狀態的情況下，比較器⑽的輸出是低電平。之後， 15在電容II 11G的充電電壓超過了基準電壓VREF的情況 • 下，比較器108的輸出變為高電平。控制邏輯電路1M在 比較器應的輸出變為高電平後的一定期間，接通開關元 -件112。因此’電容器no經開關元件112如單點劃線那樣 直接進行放電。並且’在電容器110的充電電壓比基準電 20 Mvref小的情況下，比較器應的輸出再次 電平。 因此’比較器⑽對單點劃線的充電電愿輪出頻率信號c。 如上所述，電壓一頻率轉換裝置1〇〇將電壓viN ( +) 和電壓VIN (-)的差值電壓轉換為對應於該差值電壓的 頻率信號。 8 1301197 笔壓VIN ( + )和電壓viN (—)的使用例= 電壓一頻率轉換裝置100可以作為例如求出由二次電 池充電的殘餘電壓等用的裝置來採用。 5 第四圖是表示内置二次電池的電池組（battery pack) 的示思結構圖。在第四圖中，電池組2〇〇内置有二次電池 201、檢測電阻202、微電腦203 (或也可以是邏輯積體電 路）等。二次電池2〇1和檢測電阻202串聯連接在與將二 次電池201作為電源使用的電子設備電連接的+端子和— 10端子之間。通過二次電池2〇1進行充電或放電，檢測電阻 202在其兩端產生電壓VIN( + )和電壓VIN(—)。例如， 在將電池組200裝到電子設備的情況下，二次電池201為 了向该電子設備提供電源，進行放電，而向檢測電阻2〇2 的a方向（紙面向上方向）流過放電電流。即，在二次電 •池201進行放電的情況下，電壓VIN( + )比電壓viN( —） 低。進一步，二次電池2〇1的放電量越小，電壓VIN ( + ) 和電壓VIN (―)的差電壓越大。另一方面，在將電池組 200裝到充電器（未圖示）的情況下，二次電池2〇1進行充 電，而向檢測電阻202的b方向（紙面向下方向）流過充 2〇電電流。即，在二次電池201進行充電的情況下，電壓VIN (+ )比電壓VIN( —)高。進一步，二次電池2〇1的充電量 越多’電壓VIN ( + )和電壓VIN(-)的差值電壓越大。 上述的電壓VIN( + )和電壓VIN( —)作為求出二次電 池201進行放電時的殘餘電壓或二次電池2〇1進行充電時 9 1301197 203 礎的電㈣訊，供給到微電腦203。微電腦 以頻率轉換加〇〇。並且，微電腦203可 j I?VIN (+)和電歷權卜）的大小與電壓 ()和4 VIN㈠的差值電壓的頻率信號。進一步， ^腦203對所得到的頻率信號執行適當的程式處理，可 异出-次電池2G1被裝載到電子設備時的 餘電壓的可㈣_、充電中的充電電壓等 殘 專利文獻1』特開2002—· 107428 第=圖是表示電壓—頻率轉換裝置的輸 =:，外，在第五圖中，橫軸表示輸人到誤 ^電壓㈣⑷和錢VIN(—)的差值電 表示從比較H⑽輸㈣頻率信 述 壓VIN( + )和電壓νΙΝΓ ^士 上適的電 具有如實冑祕辭信號理想上 15 但是，微電腦203 (或邏輯積體電路）同步 f卜運行的時鐘信號來執行運算動作。另外，在第四圖^ 情況下，電蜃〜頻率轉換奘署 圖的 腦203中進行動作。因此Μ置在如上所述的微電 動作口此’在作為電壓一頻率轉換

内的比較H 108的輸出的頻率信號 ' ' G =;鐘信號的頻率具有給定的關係的情況下= =:定的關係，例如 的頻率根據電容…充電電二的一由 20 1301197 起。在刖者的V頁率L波文到來自後者的時鐘信號的干擾的 情況下，比較器108輸出的頻率信號的頻率-定，而不回 應於電壓糊⑴和電壓VIN(—)的差值錢的變化。 即，電壓-頻率轉換裝置100因受到來自時鐘信號的干擾， 5具有抑制了頻率信號的變化的不靈敏區域。結果，電壓一 頻率轉換裝置1GG的貫際輸人輪&特性如單賴線那樣， 祕本來應是實線的輸入輸出特性偏離的問題。 另外，電壓-頻率轉換裝置刚與時鐘信號干擾的問 題不限於該電壓-頻率轉錄置⑽内置在微電腦2〇3或 10邏輯積體電路等的情況下發生。例如，即使在分別獨立設 置黾壓一頻率轉換裝置100和使用給定頻率的時鐘信號的 電路等（積體電路、分立電路）的情況下，若為時鐘信號 對電壓一頻率轉換裝置100為干擾原因的設計環境，也可 產生上述的干擾問題。 15 並且，在電壓一頻率轉換裝置100的輸入輸出特性為 第五圖的單點劃線那樣的情況下，微電腦203求出比本來 的殘餘電壓還多的殘餘電壓，以作為例如將電池組2〇〇裝 到電子設備的情況下的二次電池201的殘餘電壓。這時， 即使微電腦203在電子設備等的顯示器等上顯示二次電池 2〇 201的殘餘電夏’也有攸^一次電池201的殘餘電壓好像充分 歹成存的顯不狀態變為二次電池201的殘餘電壓突然變為 令’電子設備關閉的情況，有使使用者產生很大的迷惑的 問題。 1301197 【發明内容】 本發明的目的是提供-種即使在週期性的數位雜訊為 干擾原因的情況下，也可保持良好的電麼—頻率轉換精度 的電壓一頻率轉換裝置。 5 解決所述問題用的發明是一種電壓一頻率轉換裝置， ^中具有：可變電流源’其用於使電容器進行充電；電流 量調整部，其將使所述電容器進行充電用的所述可變電流 源的電流量調整為對應於第一電壓和第二電屋的差值電壓 的電流量；比較部’其比較在所述電容器的一端側產生的 ⑴充電電壓和基準電壓的大小；放電部，其根據所述充電電 壓超過了所述基準電壓時的所述比較部的比較結果，使所 述電容器的充電電壓放電；從所述比較部得到對應於所述 第-電壓和所述第二電壓的差值電壓的頻率信號了其特徵 在於，包括使所述基準電壓改變的基準電壓改變部，。 15 另外，一種電壓—頻率轉換裝置的基準電壓產生方 法’ S亥電壓-頻率轉換裝置具有：可變電流源，其使電容 器進行充電；電流量調整部，其將所述電容器進行充電用 的所述可變電流源的電流量調整為對應於第一電壓和第二 電壓的差值電壓的電流量；比較部，其比較所述電容器的 20 —端側產生的充電電壓和基準電壓的大小；放電部，1根 據所述充電電壓超過了所述基準電壓時的所述比較部的比 較結果，使所述電容器的充電電壓放電；從所述比較部得 到對應於所述第-電壓和所述第二電壓的差值電壓的頻率 信號，其特徵在於’使所述基準電壓在預定的電麗的範園 12 1301197 内週期性變化。 根據本發明，可以使電壓1率的轉換精度提高。 【實施方式】 項 根據本說明書和附圖的記載，可以至少清楚下面的事 電壓一頻率轉換裝置的結構: «整體結構》 參照第-圖來說明本發明的電壓_頻率轉換 結構例。第_®是表7F本發明的電壓_解轉财置的一 結構例的電路框圖。另外，對於第-圖的結構中^第π 相同的結構標記同一符號，同時省略說明。 /、乐二圖 第-圖所示的電壓i率轉換裝置3⑻具有： 15 大器102 (電流量調整部）、可變電流源刚電 m和控制邏輯電路114。第一圖的結 二 同的是代替產生恒定的基準電壓v咖的基準電= 106 ’具有產生按每_定·絲重複進行 严 VREF，的基準電壓改變部3〇2。另 ^的基皁电壓 邏輯電路114相當於本發明的放電部。Μ凡+ 112和控制 比較器108比較在電容器11〇的非 :==Γ*變化部302 4生的二= ϊ重複如改變的基準糕彻F，。在第—圖中，將電容 為110的充電電壓施加到比較器1〇8的+(非反相輸入） 13 20 1301197 端子，將基準電壓VREF，施加到比較器1〇8的—（反相 入）端子。因此，比較器108在電容器11〇的充電 : 基準電壓VREF’小的情況下輸出低電平，在電容器^ 充電電壓超過了基準電壓VREF，的情況下輸出高電平： 即，比較器108輪出對應於電壓VIN( + )和電壓vin( — 的差值電壓和基準電壓VREF，的頻率信號。 «基準電壓改變部的結構>：> 基準電壓改變部302具有：第一基準電壓源3〇4、第二 基準電壓源3G6、第-電容器规、第二電容器3iq = 開關元件312(TG1)、第二開關元件314(TG2)、第三 開關元件316 (TG3)和定時控制電路318。在這裏，第一 基準電壓源304產生電壓v卜第二基準電壓源細產生恭 15 電壓vi)。將第一電容器3〇8的電容值設置為= 電容器310的電容值大。將第_開關元件312連接 生電壓VI的第-基準電壓源綱的非接地側的一端和產 =放電輕的第二電容器、310的非接地側的一端之間。 將弟-開關元件314連接到產生電龄2的第 非接地側的-端和第二電容器31〇的非接地側的^ 將第三開關元件316連接到產生充放電電壓的第 二各器308的非接地側的一端和第二電容器_的非接 端之間。並且’將第一電容器308的非接地側的 108、生的充放電電壓作為基準電壓VREF，施加到比較器 =的1子上。定時控制電路318開關控制第-開關元件 、弟二開關元件314、第三開關元件316，使得在第一 20 1301197 包奋裔308的一端產生的充放電電壓在電壓V1和電壓v2 之間週期性變化。尤其，開關控制電路318根據從微電腦 2+〇3供給的時鐘信號，預先在内部形成可產生分別在預定的 $ =時内接通斷開第一開關元件312、第二開關元件314和第 5 ^開關元件316用的控制信號的硬體邏輯。並且，基於定 日:控制電路318進行的定時控制，第-開關元件312和第 一開關元件314在第一週期T1中互補地接通斷開，第三開 關凡件316在第二週期T2(〈第一週期T1)中接通斷開。 ι〇另外，作為這些第一到第三開關元件312、314、316，可以 1〇扭用雙極電晶體或MOSFET等。 ^第一開關元件312和第三開關元件316作為使在第一 電容器308的一端呈現的基準電壓VREF，從電壓V2側升高 到電壓VI側用的充電用的第一開關電路起作用。另一方 ι面，第二開關元件314和第三開關元件316作為使在第一 5電容器308的一端呈現的基準電壓VREF，從電壓丨丨側降低 到電壓V2侧用的放電用的第二開關電路起作用。 ===電壓一頻率轉換裝置的動作==== <<基準電壓改變部的動作》 參照第一圖和第二圖，來說明基準電壓改變部3〇2產 2〇 $週期性變化的基準電壓VREF，的動作。第二圖是表示電 壓一頻率轉換裝置的動作的時序圖。另外，在第二圖中， 表示第一到第三開關元件312、314、316的TG1到TG3的 向龟平表示弟一到弟二開關元件312、314、316的接通狀 態，另一方面，TG1到TG3的低電平表示第一到第三開關 15 1301197 兀件312、314、316的斷開狀態。

10 15

首先，在基準電壓改變部3〇2的穩定狀態下，在第一 開，元件312斷開，同時第二開關元件314接通的情況下， 在第一私谷裔310的非接地側的一端產生的電壓從高電壓 W變為低電壓V2。因此，在第一開關元件312斷開且第 二，關元件314接通的T1/2期間中，每次第三開關元件316 ，，一週期Τ2重複接通時，第一電容器3〇8的充電電壓向 ^第—電容器310平均移動第二電容器310的電容值部 分二結果，第一電容器3〇8的非接地側的一端產生的基準 電壓VREF’每次在第三開關元件316接通時，從電壓V1 側向電壓V2側按等級狀降低。 接著，在基準電壓改變部3〇2的穩定狀態下，在第一 ，關接通，同時第二開關元件314斷開的情況下， 第、私谷裔310的非接地側的一端產生的電壓從低電壓V2 變為高電壓V1。因此’在第—開關元件312接通且第 一恭」重複接通時’第二電容器31G的充電電壓向第 二：谷2 308二均移動該第二電容器31。的電容值部分。 3G8 $非接地側的—端產生的基準電壓 丨—人弟二開關元件316接通時，從電壓V2側 壓VI側按等級狀升高。 电 日^制電路318進行的第一到第三開關元件 312 314、316的開關控制，外笙 的一端產生：在電=σΓ=電容器遍的非接地側 私氩νΐ和電壓V2之間，以第一週期T1 16 20 1301197 為單位重複進行降低或升高的基準電壓VREF，。即，基 '* 電壓VREF，與基準電麗VREF不同，不是怪定值。土 " 另外，在本實施方式中，說明瞭第一週期T1和第二週 ‘期T2具有“T1=8*T2”的關係的情況，但是並不限於此y第 —5二週期Τ2也可為比第一週期Ή更短的週期。這時，電麗 VI和電壓V2之間的基準電壓VREF，的按等級狀變化的各 魯=間比第二圖短，該基準電壓VREF，的按等級狀變化的各 I (各等級）比第二圖少。即，基準電壓VREF，與第二圖 的情況相比，更頻繁變化。 1〇 «整體動作》

參考第一圖和第二圖來說明本發明的電壓一頻率轉換 衣置的動作。另外，在第二圖中，電容器110的充電電壓 升高時的斜率向從可變電流源104供給的電流越小、越變 濃的方向變化。可變電流源的電流量根據電壓VIN( + ) 矛％t VIN (―)的差值電壓而唯一確定。即，從比較器 • 108輸出的頻率信號的頻率根據電壓VIN( + )和電壓VIN (一）的差值電壓來唯一確定。在本實施方式中，說明電 壓VIN ( + )和電壓VIN (―)的差值電壓大致恆定的期 間的動作。即，電容器110的充電電壓升高時的斜率大致 20 悝定。 例如，在電壓VIN ( + )和電壓VIN (—)的差值電 壓為νχ的情況下，可變電流源104產生電流汉，電容器 110供給該電流IX而進行如實線那樣的充電。另外，在為 電容器110的充電電壓比基準電壓VREF，小的狀態的情況 17 1301197 :’比1^ 108的輪出為低電平。之後，在電容器110的 ‘ I電壓，過了基準電壓VREF，的情況下，味H 1〇8的 _· =出交為而電平。控制邏輯電路114在比較器108的輸出 ^ =為兩電平後的—定期間，接通開關元件112。即，形成電 .5容器no用的放電路徑。因此，電容器11〇經開關元件ιΐ2 直接進行如實線那樣的放電。另外，控制賴電路ιΐ4接 % ^開關元件112的—定細是電容ϋ 11〇完成放電所需的 j間’考慮電容器1Η)的電容量等而預先確定在控制邏輯 兒路114 Θ。並a ’在電容器UG的充電電壓比基準電壓 〇 VREF小的情況下，比較器、刚㈣出再次變為低電平。 因此，比較器108輸出第二圖的頻率信號。 在本實施方式中，基準電壓VREF，在電壓VI和電壓 丫2之一間週期性變化。即，祕即使在電容器I〗。的充電電 [升π的斜率大致恆定的期間内，成為該充電㈣的比較 rH勿件的基準電壓VREF，的電平週期性變化，所以從比較器 瞟⑽輸出的頻率錢的頻率有偏差，而不會大致怪定。 因此’由於即使在將電壓—頻率轉換裝置内置在 ^如第四圖所示的時鐘信號進行動作的微電腦期或邏 ，積體電_情況下，從比較H⑽輸出的解信號的頻 Μ率也會有偏所以從比較器M〇8輸出的頻率信號與時鐘 ㈣等的週期性的數位雜訊的頻率有_定的關係（例如， 頻率信號是時鐘信號的整數倍等）的可能性極低。因此， 從比較器108輸出的頻率信號很難受到時鐘信號等的數位 雜訊的干擾，很難產生第五圖所示的不靈敏區域。由此， 18 1301197 本實施方式的電壓一頻率轉換裝 會從如第五圖所示的本來應為實入輸出特性不 單點劃線的雜，與實_麵特性域大大偏離為 3。。’可以提==二:::電壓:頻率轉換裝置 鲑诒壯取 科姨槓度。尤其在將電壓—頻率 ^衣置300用於檢測第四圖所示的電池組· ^0。1的雜電壓料情況下，可以求蚊準確的雜電 ω越大2、隹第a谷為308和第二電容器310的電容量比 ，大，基準電壓VREF，按等級狀變化的各顧越短，進一 步，基準電壓VREF，按等級狀變化的各量（各等級）越小。 口此可以進一步減少從比較器、108輸出的頻率信號受到 來自4鐘信號等的週期性的數位雜訊的干擾的可能性。 在這裏，在將電壓一頻率轉換裝置300用於二次電池 I5 =1的充放電狀態的檢測的情況下，為了在施加到誤差放大 φ 裔1〇2的電壓VIN ( + )和電壓VIN ( —）的差值電壓變 為令日^，從可變電流源104向電容器110供給的電流變為 給定的電流10 (>〇),也可設置誤差放大器1〇2和可變電 流源104的關係。例如，在將内置了電壓一頻率轉換裝置 2〇 300的電池組2〇〇裝载到電子設備中，並對該電子設備提供 電源的情況下，二次電池2〇1進行放電。即，由於沿第四 圖的a方向流過放電電流，所以電壓VIN ( + )〈電壓v取 (—)的關係成立，電壓VIN ( + )和電壓VIN (、）的 差值電壓越大，越從第五圖的橫軸中的電壓VIN( + )二 19 1301197 VIN ( -）點向右方向移動，從比較器、1〇8輸出的頻 率^號的頻率越高。另-方面，在將内置了電壓—頻率轉 換1置300的電池組200裝到充電器中的情況下，二次電 池201進行充電。即，由於沿第四圖的b方向流過充電電 5流，所以電壓VIN( + )>電壓vm( —）的關係成立，電 壓VIN ( + )和電壓VIN (〜）的差值電壓越大，越從第 五圖的橫轴中的電壓VIN ( + )=電壓VIN )點向左 方向移動，從比較器108輸出的頻率信號的頻率越低。在 微電腦203中，可以將電壓VIN ( + )=電壓VIN (_) 10日^的比較器108的頻率信號作為基準，根據電壓VIN ( + ) 和笔壓VIN (―)的大小和差值電壓，來檢測出二次電池 2〇1的充放電狀態。 ===電池組的使用例=== 作為具有第一圖的電壓一頻率轉換裝置300的電池組 is 200的使用物件，可舉出例如第七圖所示的筆記本型個人電 腦400。通過將電池組2〇〇插入且裝到設置在該筆記本型個 人電腦400的側面的電池插入口 402中，從而可以供給使 筆記本型個人電腦400動作用的電源。另外，可以將由電 池組200内部的微電腦203求出的二次電池201的殘餘電 20量（或可使用時間）顯示在顯示器404的端部或專門設置 的小型顯示器406上。作為二次電池201的殘餘電量的顯 示方法，可以是使用了條形的指示器（indicator)顯示，也 可以是數位顯示。 另外，作為具有電壓一頻率轉換裝置300的電池組2〇〇 20 1301197 的其他適用物件，可舉出數位相機或移動電話機等。 一即，由於通過使用電壓—頻率轉換裝置綱可以提高 電頻率的轉換精度，所以對於需要適當的電壓一頻率 轉換結果的任何便攜型的電子設備，使用效果大。 15 20 如從上面的說明所明白的，一種電壓—頻率轉換裝置 〇其中包括使電谷益丨1〇進行充電用的可變電流源 04 ’將包谷益1〇4進行充電用的可變電流源1⑽的電流量 調整為對應於電壓VIN( + )和輕VIN( —)的差值電 壓的電流量的誤差放大器1()2;比較在電容器110的一端侧 ^生充電電壓和基準電壓VREF，的大小的比較器⑽；根 ^電超過了基準電壓V咖，時耻較器刚的比較 、、·口果’使電容器110的充電電壓放電的放電部（開關元件 ^、控制邏輯魏114);並從比較器觸得到對應於電 =vm( + )和電壓VIN(_)的差值電壓的頻率信號， 二，徵在於，具有使得基準電壓VREF，改變的基準電壓改 ^部302’。由此，可以使從比較器1〇8輸出的頻率信號的 頻率偏差為*受到來自時齡號等的週射 干擾的程度，可以使電壓_頻率的轉換精度提^雜 另外，基準電壓改變部302在預定的電壓V1和電壓 V2的範圍内，使基準電壓VREF，週期性變化。由此，可以 將基準輕VREF，的改變幅度預先限制在電壓V1和電壓 。即，在來自比較器1〇8的頻率信號正好不受到來 =日守鐘信號等的週期性的數位雜訊的干擾的範圍内，且電 壓〜頻率的轉換精度不像第五圖的單點劃線那樣降低的= 21 1301197 圍内，使基準電壓VREF’的電平改變。由此，可以使電壓 一頻率的轉換精度提高。尤其，基準電壓VREF’最好是在 第一週期T1中重複進行升高和降低的等級狀波形的電壓。 另外，基準電壓改變部302可以為以下構成，其中具 5有：產生電壓VI的第一基準電壓源304 ;產生電壓值比電 壓VI小的電壓V2的第二基準電壓源306;第一電容器 3〇8 ;電容值比第一電容器308小的第二電容器310 ;以第 二電容器310的電容值為單位，使第一電容器308從電壓 V2側向電壓vi侧充電用的第一開關電路（第一開關元件 ίο 312、第三開關元件316);以第二電容器310的電容值為 單位，使第一電容器308從電壓VI側向電壓V2侧放電用 的第二開關電路（第二開關元件314、第三開關元件316) 和控制第一開關電路和第二開關電路的開關定時的定時控 制電路318;並將第一電容器308的一端上呈現的充放電電 15壓作為基準電壓VREF，施加到比較器108的一端子上。 更具體的，基準電壓改變部3〇2可以為以下構成，其 中二^ .產生電壓VI的第一基準電壓源;產生電壓值 =電壓VI小的電壓V2 $第二基準電壓源遍；第一電容 态308 ’電容值比第一電容器3〇8小的第二電容器;連 π接在電壓％和呈現充放電電壓的第二電容器31〇的一端之 ^的第一開關元件3Π;連接在電壓V2和第二電容器31〇 =软間連接的第二_科314;連接在呈現充放電電 =的弟:電容器308的1和第二電容器㈣的一端之間 妾的第—開關元件316，控制第一到第三開關元件312、 22 1301197 ΓιΓ以 敎時蚊時控制電路318;料控制電路 .- 〜月T1互補地開關第一開關元件312和第二開 同時’以比第—週期τι短的第二週期… = :件316,並將第一電容器308的-端呈現的 ^电·作為基準電壓VREF，施加到比較器⑽的一端 另外’電壓—鮮轉絲置3⑻可以為内置到同步於 率的時鐘信號來進行動作的積體電路（微電腦203 電路）中的裝置。由於為從電壓—頻率轉換裝置300 二塑沾頻耗舰難受科鐘信號和職性的數位雜訊的 =曰错構，所以即使使微電腦2G3或邏輯積體電路等單 曰曰片化頻率轉換裝置3〇〇也可執行精度高的電壓 一頻率轉換。 15 ;此外，右電壓VIN ( + )和電壓VIN ( _ )為在二次 電池201的電流流過的檢測電阻搬的兩端出現的電壓， 則採用1壓~頻率轉換裝置3⑻的微電腦2G3等可以高精 度地求出二次電池2()1充電時的充電電壓和放電二次電池 時的殘餘電壓等。 如上所述，說明瞭本發明的電壓一頻率轉換裝置和電 疋頻率轉換^置的基準電壓產生方法，但是上面的說明 用於使本發明的理解變得容易，而不限定本發明。本發明 可以進行改變、改進，而不脫離其精神，本發明當然包含 其等效物。 23 20 1301197 【圖式簡單說明】 第一圖是表示本發明的電壓一頻率轉換裝置的電路框 圖， ^ 第二圖是表示本發明的電壓一頻率轉換裝置的動作的 5 時序圖； ‘ 第三圖是表示現有的電壓一頻率轉換裝置的電路框 圖， • 第四圖是表示作為電壓一頻率轉換裝置的適用例的電 池組的電路框圖； 10 第五圖是表示電壓一頻率轉換裝置的輸入輸出特性的 特性圖； 第六圖是表示現有的電壓一頻率轉換裝置的動作的時 序圖， 第七圖是表示使用了電池組的電子設備的一例的圖。 24 1301197 【主要元件符號說明】 300電壓一頻率轉換裝置 102誤差放大器 ' 104可變電流源 ^ 5 108比較器 • 110電容器 112開關元件 • 114控制邏輯電路 302基準電壓改變部 ίο 304第一基準電壓源 306第二基準電壓源 308第一電容器 310第二電容器 312第一開關元件 is 314第二開關元件 • 316第三開關元件 318定時控制電路 25

Claims (1)

1301197 十、申請專利範圍：

10

其用於使電容輯:可㈣流源， 容器進行充電用的所述可變 第一電壓和第二電壓的差值電壓的c調整為對應於 較在所述電容器的一端側產生的其比 小;放電部’其根據所述充電電壓超過了；=壓的大 的所述比較部的比較結果，使所述 f準電壓時 ;;從所述比較部得到對應於所述第壓放 壓的差值電壓的頻率錢，其特徵在於， 4弟-電 包括使所述基準電壓改變的基準電壓改變部。 2、依據申請專利範圍第1項所述的電壓-頻率轉拖胜 置，其中，所述基準電壓改變部在預定的電 、: 所述基準電壓週期性變化。 ’使 3、依據中請專利範圍第2項所述的電壓—頻率轉 置，其中，所述基準電壓為在各週期中重複進行升高和; 降的等級狀波形的電壓。 卜 4、依據申請專利範圍第3項所述的電壓一頻率轉換穿 置，其中，所述基準電壓改變部具有·· 、 電壓VI ; 2〇 電壓V2 ’其電壓值比所述電壓VI小； 第一電容器； 第二電容器，其電容值比所述第/電容器小； 第一開關電路，其以所述第二電容器的電容值為單 位，用於使所述第一電容器從所述電魘V2側向所述電壓

U〇ll97 !蛘年/玥名π修(更)正替換頁 I 〜-丁-----r·"— _ __丨丨 j, ----- .. V1侧充電； 饮第二開關電路，其以所述第二電容器的電容值為單 ，用於使所述第一電容器從所述電壓V1側向所述電壓 V2側放電； 5 定時控制電路，其控制所述第一開關電路和所述第二 汗關電路的開關定時； 將所述第一電容器的一端呈現的充放電電壓作為所述 暴準電壓施加到所述比較部。 10置S、依據申請專利範圍第3項所述的電壓一頻率轉換裝 其中’所述基準電壓改變部具有： 電壓VI ; 電壓V2 ’其電壓值比所述電壓vi小； 第一電容器； 15 f二電容器，其電容值比所述第一電容器小； 爾ΛΛ第H件，其連接在所述電壓V1和充放電電壓呈 現的:述第二電容器的一端之間； 電[呈 第一開關元件，其連接在所述電壓v2和所述二 器的一端之間； 第一開關元件，其連接在呈現充放電電壓的所述第一 20電容器^ 一端和所述第二電容器的一端之間； 控制電路，其控制所述第一到第三開關元件的開 關定时' 所述疋¥控制電路以第一週期互補地開關所述第 關元件和所述第二開關元件，同時，以比所述第一週期短

1301197 的第二週期來開關所述第三開關元件； 將所述第一電容器的一端呈現的充放電電壓作為所述 基準電壓施加到所述比較部。 6、 依據申請專利範圍第1到5項中任一項所述的電壓 5 一頻率轉換裝置，其中，内置在同步於給定頻率的時鐘信 號來動作的積體電路中。 7、 依據申睛專利範圍弟1到5項中任一項所述的電壓 一頻率轉換裝置，其中，所述第一電壓和所述第二電壓是 在二次電池的電流流過的檢測電阻的兩端呈現的電壓。 10 8、一種電壓一頻率轉換裝置的基準電壓產生方法，該 電壓一頻率轉換裝置具有：可變電流源，其使電容器進行 充電；電流量調整部，其將所述電容器進行充電用的所述 可變電流源的電流量調整為對應於第一電壓和第二電壓的 差值電壓的電流量；比較部，其比較所述電容器的一端侧 I5產生的充電電壓和基準電壓的大小；放電部，其根據所述 充電電壓超過了所述基準電壓時的所述比較部的比較結 果，使所述電容器的充電電壓放電；從所述比較部得到對 應於所述第一電壓和所述第二電壓的差值電壓的頻率信 號，其特徵在於， 20 使所述基準電壓在預定的電壓的範圍内週期性變化。 28