JP2009247100A - 充放電制御回路及びバッテリ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】充電器逆接続検出回路116において、比較回路等が用いられず、2個のNMOSトランジスタが用いられるので、充電器逆接続検出回路116及び充放電制御回路110の回路規模が小さくなる。よって、消費電流が少なくなる。また、製造コストが低くなる。
【選択図】図2
Description
まず、バッテリ装置の構成について説明する。図1は、バッテリ装置を示すブロック図である。図2は、充放電制御回路を示すブロック図である。
バッテリ200の電圧が高くなって所定電圧以上になり、バッテリ200が過充電状態になると、過充電検出回路111は電源端子VDDを監視することにより、過充電検出回路111はバッテリ200が過充電されたことを検出する。その後、バッテリ200が過充電状態であるままで遅延回路115によって設定された遅延時間(例えば、1秒)が経過すると、つまり、バッテリ200の過充電状態の時間が遅延時間以上になると、論理回路117はロー信号及びハイ信号をNMOSトランジスタ120及びNMOSトランジスタ130のゲートにそれぞれ出力する。すると、NMOSトランジスタ120がオフして寄生ダイオードによる放電電流だけを流し、NMOSトランジスタ130がオンして充放電電流を流し、過充電検出回路111はバッテリ200の充電を停止させる。
バッテリ200の電圧が低くなって所定電圧未満になり、バッテリ200が過放電状態になると、過放電検出回路112は電源端子VDDを監視することにより、過放電検出回路112はバッテリ200が過放電したことを検出する。その後、バッテリ200が過放電状態であるままで遅延回路115によって設定された遅延時間が経過すると、つまり、バッテリ200の過放電状態の時間が遅延時間以上になると、論理回路117はハイ信号及びロー信号をNMOSトランジスタ120及びNMOSトランジスタ130のゲートにそれぞれ出力する。すると、NMOSトランジスタ120がオンして充放電電流を流し、NMOSトランジスタ130がオフして寄生ダイオードによる充電電流だけを流し、過放電検出回路112はバッテリ200の放電を停止させる。
異常な電流が負荷に流れ、バッテリ200が過電流状態になると、過電流検出回路113は検出端子VMを監視することにより、過電流検出回路113はバッテリ200が過電流を流していることを検出する。その後、バッテリ200が過電流状態であるままで遅延回路115によって設定された遅延時間が経過すると、つまり、バッテリ200の過電流状態の時間が遅延時間以上になると、論理回路117はハイ信号及びロー信号をNMOSトランジスタ120及びNMOSトランジスタ130のゲートにそれぞれ出力する。すると、NMOSトランジスタ120がオンして充放電電流を流し、NMOSトランジスタ130がオフして寄生ダイオードによる充電電流だけを流し、過電流検出回路113はバッテリ200の放電を停止させる。
充電器がバッテリ200に接続してバッテリ200の充電が行われる場合、充電器の正極端子は端子EB+に接続され、充電器の負極端子は端子EB−に接続されるが、充電器がバッテリ200に誤って接続し、充電器の正極端子が端子EB−に接続され、充電器の負極端子が端子EB+に接続される。つまり、充電器がバッテリ200に極性を逆に接続される。すると、検出端子VM及び端子EB−の電圧は、通常、接地電圧付近であるが、バッテリ200の電圧である電源電圧付近になってしまう。検出端子VMの電圧が所定電圧になると、充電器逆接続検出回路116はその旨を検出し、論理回路117はハイ信号及びロー信号をNMOSトランジスタ120及びNMOSトランジスタ130のゲートにそれぞれ出力する。この時、その旨が検出されてからハイ信号及びロー信号が出力されるまでの間に遅延時間は存在しない。すると、NMOSトランジスタ120がオンして電流を流し、NMOSトランジスタ130がオフして寄生ダイオードによる充電電流だけを流し、充電器逆接続検出回路116はバッテリ200の放電を停止させる。なお、その旨が検出されてからハイ信号及びロー信号が出力されるまでの間に、遅延時間が存在しないが、バッテリ200が過充電状態、過放電状態または過電流状態になる場合の遅延時間よりも短い遅延時間が存在しても良い。
入力端子in(検出端子VM)の電圧は、接地電圧付近になる。NMOSトランジスタ21〜22は、ゲートに電源電圧を入力されるので、オンする。すると、出力端子outの電圧はロー信号(接地電圧)になる。つまり、充電器逆接続検出回路116は、バッテリ200に充電器が極性を逆に接続されることを検出しない。
ここで、第一寄生ダイオードは、入力端子in(検出端子VM)に接続されるP型ウェルをアノードとし、電源端子VDDに接続されるN型基板をカソードとする。寄生PNPバイポーラトランジスタ24は、電源端子VDDに接続されるN型基板をベースとし、入力端子in(検出端子VM)に接続されるP型ウェルをエミッタとし、NMOSトランジスタ21のバックゲートに接続されるP型ウェルをコレクタとする。第二寄生ダイオードは、NMOSトランジスタ21のバックゲートに接続されるP型ウェルをアノードとし、接地端子にNMOSトランジスタ22を介して接続されるN型ソース領域をカソードとする。寄生NPNバイポーラトランジスタ25は、NMOSトランジスタ21のバックゲートに接続されるP型ウェルをベースとし、接地端子にNMOSトランジスタ22を介して接続されるN型ソース領域をエミッタとし、電源端子VDDに接続されるN型基板をコレクタとする。
次に、充電器逆接続検出回路116の構成について説明する。図5は、充電器逆接続検出回路を示す回路図である。図6は、充電器逆接続検出回路を示すデバイス断面図である。
入力端子in(検出端子VM)の電圧は、接地電圧付近になる。NMOSトランジスタ21は、ゲートに電源電圧を入力されるので、オンする。すると、出力端子outの電圧はロー信号(接地電圧)になる。つまり、充電器逆接続検出回路116は、バッテリ200に充電器が極性を逆に接続されることを検出しない。
入力端子in(検出端子VM)の電圧が、高くなり、電源電圧に寄生ダイオードの閾値電圧を加算した電圧以上になる。すると、第一寄生ダイオードは、動作し、寄生電流を流す。この寄生電流により、寄生PNPバイポーラトランジスタ24は、動作し、寄生電流を流す。寄生PNPバイポーラトランジスタ24による寄生電流が第二寄生ダイオードに流れることにより、寄生NPNバイポーラトランジスタ25は、動作し、増幅された寄生電流を流す。この寄生電流は寄生抵抗26とプルダウン抵抗と配線と(抵抗成分)に流れ、電圧が寄生抵抗26とプルダウン抵抗と配線とに発生する。よって、NMOSトランジスタ21のドレイン電圧は、高くなり、所定電圧以上になると、論理回路117に対するハイ信号になる。つまり、充電器逆接続検出回路116は、バッテリ200に充電器が極性を逆に接続されることを検出する。
次に、充電器逆接続検出回路116の構成について説明する。図7は、充電器逆接続検出回路を示す回路図である。図8は、充電器逆接続検出回路を示すデバイス断面図である。
ここで、第一寄生ダイオードは、入力端子in(検出端子VM)に接続されるP型ウェルをアノードとし、電源端子VDDに接続されるN型基板をカソードとする。寄生PNPバイポーラトランジスタ31は、電源端子VDDに接続されるN型基板をベースとし、入力端子in(検出端子VM)に接続されるP型ウェルをエミッタとし、出力端子outに接続されるP型ウェルをコレクタとする。寄生NPNバイポーラトランジスタ32は、出力端子outに接続されるP型ウェルをベースとし、接地端子にプルダウン抵抗28を介して接続されるN型カソード領域をエミッタとし、電源端子VDDに接続されるN型基板をコレクタとする。
入力端子in(検出端子VM)の電圧が、高くなり、電源電圧に寄生ダイオードの閾値電圧を加算した電圧以上になる。すると、第一寄生ダイオードは、動作し、寄生電流を流す。この寄生電流により、寄生PNPバイポーラトランジスタ31は、動作し、寄生電流を流す。寄生PNPバイポーラトランジスタ31による寄生電流がダイオード29に流れることにより、寄生NPNバイポーラトランジスタ32は、動作し、増幅された寄生電流を流す。この寄生電流は寄生抵抗33とプルダウン抵抗28と配線と(抵抗成分)に流れ、電圧が寄生抵抗33とプルダウン抵抗28と配線とに発生する。よって、ダイオード29のアノード電圧は、高くなり、所定電圧以上になると、論理回路117に対するハイ信号になる。つまり、充電器逆接続検出回路116は、バッテリ200に充電器が極性を逆に接続されることを検出する。
113……過電流検出回路 115……遅延回路 116……充電器逆接続検出回路
117……論理回路 VDD……電源端子 VSS……接地端子
DO……制御端子 CO……制御端子 VM……検出端子
Claims (6)
- 第二導電型の基板に形成され、充放電経路に第二導電型の第一MOSトランジスタ及び第二導電型の第二MOSトランジスタを設けられるバッテリの充放電を制御する充放電制御回路において、
前記バッテリに充電器が極性を逆に接続されることを検出するための検出端子と、
前記検出端子に設けられる入力端子と、出力端子と、第二導電型のベースを第一電源供給端子に設けられてエミッタを前記入力端子に設けられる第一寄生バイポーラトランジスタと、第一導電型のベースを前記第一寄生バイポーラトランジスタのコレクタに設けられてエミッタを第二電源供給端子に抵抗成分を介して設けられてコレクタを前記第一電源供給端子に設けられる第二寄生バイポーラトランジスタと、を有し、前記入力端子の電圧が電源電圧にダイオードの閾値電圧を加算した電圧以上になると、オンすると充放電電流を流してオフすると第一寄生ダイオードによる放電電流だけを流す前記第一MOSトランジスタがオンするよう動作し、オンすると充放電電流を流してオフすると第二寄生ダイオードによる充電電流だけを流す前記第二MOSトランジスタがオフするよう動作し、前記バッテリの放電を停止させる充電器逆接続検出回路と、
を備えることを特徴とする充放電制御回路。 - 前記抵抗成分は、第二導電型の第三MOSトランジスタのオン抵抗であることを特徴とする請求項1記載の充放電制御回路。
- 前記抵抗成分は、第二導電型の第三MOSトランジスタのオン抵抗及び抵抗であることを特徴とする請求項1記載の充放電制御回路。
- 前記抵抗成分は、抵抗であることを特徴とする請求項1記載の充放電制御回路。
- 前記抵抗成分は、電流源であることを特徴とする請求項1記載の充放電制御回路。
- 第二導電型の基板に形成され、充放電経路に第二導電型の第一MOSトランジスタ及び第二導電型の第二MOSトランジスタを設けられるバッテリの充放電を制御する充放電制御回路を備えるバッテリ装置において、
前記バッテリに充電器が極性を逆に接続されることを検出するための検出端子と、
前記検出端子に設けられる入力端子と、出力端子と、第二導電型のベースを第一電源供給端子に設けられてエミッタを前記入力端子に設けられる第一寄生バイポーラトランジスタと、第一導電型のベースを前記第一寄生バイポーラトランジスタのコレクタに設けられてエミッタを第二電源供給端子に抵抗成分を介して設けられてコレクタを前記第一電源供給端子に設けられる第二寄生バイポーラトランジスタと、を有し、前記入力端子の電圧が電源電圧にダイオードの閾値電圧を加算した電圧以上になると、オンすると充放電電流を流してオフすると第一寄生ダイオードによる放電電流だけを流す前記第一MOSトランジスタがオンするよう動作し、オンすると充放電電流を流してオフすると第二寄生ダイオードによる充電電流だけを流す前記第二MOSトランジスタがオフするよう動作し、前記バッテリの放電を停止させる前記充電器逆接続検出回路と、
さらに、
前記第一MOSトランジスタと、
前記第二MOSトランジスタと、
前記バッテリと、
を備えることを特徴とするバッテリ装置。
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