JP5851821B2 - 充放電制御回路及びバッテリ装置 - Google Patents
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Description
ここで、NchFET901、902は放電制御FET910、充電制御FET911とそれぞれ同じ温度特性、およびソース・ゲート電圧特性を有するものであれば、
(Ron902+Ron901)÷(Ron911+Ron910)=K(定数)
となる。そして、定電流回路903から一定の基準電流Irefが供給されていれば、過電流検出電流Iocも一定の大きさに設定できる。
本発明は、以上のような課題を解決するために考案されたものであり、低消費電流で精度のよい過電流保護回路を備えた充放電制御回路及びバッテリ装置を提供するものである。
二次電池と負荷もしくは充電器との電流経路に設けられた制御トランジスタを制御して、前記二次電池の充放電を制御する充放電制御回路であって、前記制御トランジスタに流れる電流によって発生する電圧と、第一の基準電圧と、を比較する第一の比較回路と、前記第一の比較回路の出力によってオンオフが制御され、前記制御トランジスタと特性が等しい基準トランジスタと、前記基準トランジスタに電流を流す定電流回路と、を備え、第二の基準電圧を出力する第二の基準電圧回路と、前記制御トランジスタに流れる電流によって発生する電圧と前記第二の基準電圧とを比較する第二の比較回路と、を有する過電流保護回路を備え、前記第一の基準電圧は、前記第二の基準電圧よりも低い電圧であり、前記制御トランジスタに過電流が流れたときに、先ず前記基準トランジスタがオンして、さらに電流が増加したときに前記制御トランジスタをオフする、ことを特徴とする充放電制御回路。
また、その充放電制御回路を備えたバッテリ装置。
図1は、第一の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置のブロック図である。
第一の実施形態のバッテリ装置は、二次電池101と、抵抗102と、容量103と、充電器124または負荷123が接続される外部端子155及び156と、充放電制御回路161と、を備えている。充放電制御回路161は、基準電圧回路104と、コンパレータ111、116と、NchFET113、115、118と、PchFET112、117と、定電流回路114と、Nch放電制御FET105と、端子151、152、154と、から成る放電過電流保護回路を備えている。その他の過放電検出回路、過充電検出回路などは図示していない。
外部端子155、156が短絡すると、Nch放電制御FET105のソースドレイン間に電流が流れ、Nch放電制御FET105のオン抵抗によりコンパレータ111の反転入力端子の電圧が上昇する。コンパレータ111の反転入力端子の電圧が基準電圧回路104の電圧を上回ると、コンパレータ111はLoの信号を出力する。すると、PchFET112はオン、NchFET113はオフし、NchFET115のゲートにHiの信号を出力してNchFET115をオンさせる。NchFET115がオンすると定電流回路114から電流が流れ、NchFET115のオン抵抗によりコンパレータ116の反転入力端子の電圧が下降して一定電圧を保持する。Nch放電制御FET105のソースドレイン間に電流が流れ続け、コンパレータ116の非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧を上回ると、コンパレータ116はHiの信号を出力する。すると、PchFET117はオフ、NchFET118はオンし、Nch放電制御FET105のゲートにLoの信号を出力してNch放電制御FET105をオフさせる。こうして、外部端子155、156間が短絡したとき過電流保護をかける事ができる。
以上に説明したように、第一の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置によれば、過電流保護がかかっていないときNchFET115をオフさせることで消費電流を低減させることができる。
図2は、第二の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置のブロック図である。第二の実施形態は、図1のバッテリ装置から、放電制御FETをPch放電制御FET202に変更した。それに伴って、放電過電流保護回路の論理を変更した。
外部端子155、156が短絡すると、Pch放電制御FET202のソースドレイン間に電流が流れ、Pch放電制御FET202のオン抵抗によりコンパレータ111の反転入力端子の電圧が下降する。コンパレータ111の反転入力端子の電圧が基準電圧回路104の電圧を下回ると、コンパレータ111はHiの信号を出力する。すると、PchFET112はオフ、NchFET113はオンし、PchFET201のゲートにLoの信号を出力してPchFET201をオンさせる。PchFET201がオンすると定電流回路114から電流が流れ、PchFET201のオン抵抗によりコンパレータ116の反転入力端子の電圧が上昇し一定の電圧を保持する。Pch放電制御FET202のソースドレイン間に電流が流れ続け、コンパレータ116の非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧を下回ると、コンパレータ116はLoの信号を出力する。すると、PchFET117はオン、NchFET118はオフし、Pch放電制御FET202のゲートにHiの信号を出力してPch放電制御FET202をオフさせる。こうして、外部端子155、156間が短絡したとき過電流保護をかける事ができる。
以上に説明したように、第二の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置によれば、過電流保護がかかっていないときPchFET201をオフさせることで消費電流を低減させることができる。
図3は、第三の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置のブロック図である。図1との違いはNchFET301、NchディプレッションFET302を追加し、NchFET115および過電流保護回路361の接続を変更した点である。
NchディプレッションFET302は外部端子155、156間が短絡しておらずNchFET301がオフしているとき、コンパレータ116の出力をプルダウンして不定になる事を防止している。
以上に説明したように、第三の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置によれば、過電流保護がかかっていないときNchFET301をオフさせることで消費電流を低減させることができる。さらに、NchFET301でNchFET115に流れる電流のオンオフを行うことで、NchFET115の調整を容易に行うことができる。
図4は、第四の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置のブロック図である。図2との違いはPchFET401、402を追加し、PchFET201および過電流保護回路461の接続を変更した点である。
PchFET402は外部端子155、156間が短絡しておらずPchFET401がオフしているとき、コンパレータ116の出力をプルアップして不定になる事を防止している。
以上に説明したように、第四の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置によれば、過電流保護がかかっていないときPchFET401をオフさせることで消費電流を低減させることができる。さらに、PchFET401でPchFET201に流れる電流のオンオフを行うことで、PchFET201の調整を容易に行うことができる。
図5は、第五の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置のブロック図である。図3との違いはNchFET113のドレインとPchFET112のドレインの出力信号でコンパレータ116のオンオフを制御するように過電流保護回路561の接続を変更した点である。
なお、コンパレータ116は、オフしているときは出力をプルダウンさせてコンパレータ116の出力が不定になる事を防止する構成にしたほうが良い。また、図示はしないがコンパレータ111の出力を直接NchFET301のゲートに接続して制御してもよい。
図6は、第六の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置のブロック図である。図4との違いはNchFET113のドレインとPchFET112のドレインの出力信号でコンパレータ116のオンオフを制御するように過電流保護回路661の接続を変更した点である。
なお、コンパレータ116は、オフしているときは出力をプルアップさせてコンパレータ116の出力が不定になる事を防止する構成にしたほうが良い。また、図示はしないがコンパレータ111の出力を直接PchFET401のゲートに接続して制御してもよい。
図7は、第七の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置のブロック図である。第七の実施形態のバッテリ装置は、二次電池101と、定電流回路601と、NchFET602、603と、コンパレータ604、621と、過放電検出回路605と、過充電検出回路606と、放電制御回路607と、充電制御回路608と、Nch放電制御FET609と、Nch充電制御FET610と、基準電圧回路622と、外部端子155、156と、を備えている。
また、NchFET602のソースドレイン間を結線しNchFETを削除しても同様に動作させることができる。
図8は、第八の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置のブロック図である。図7との違いはNchFET602、603をPchFET701、702に変更し、Nch放電制御FET609およびNch充電制御FET610をPch放電制御FET703およびPch充電制御FET704に変更した点である。
また、PchFET702のソースドレイン間を結線しPchFETを削除しても同様に動作させることができる。
図10は、第九の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置のブロック図である。
第九の実施形態のバッテリ装置は、第七の実施形態の放電過電流保護回路に対して、充電過電流保護回路を備えた例を示している。
図11は、第十の実施形態の過電流保護回路を備えたバッテリ装置のブロック図である。
第十の実施形態のバッテリ装置は、第八の実施形態の放電過電流保護回路に対して、充電過電流保護回路を備えた例を示している。
以上説明したように、本発明によれば、低消費電流で精度のよい過電流保護回路を備えた充放電制御回路及びバッテリ装置を提供することが出来る。
また、第一から第八の実施形態は放電過電流に対するか電流保護回路の実施例を示し、第九から第十の実施形態は充電過電流に対するか電流保護回路の実施例を示したが、その両方の保護回路を備える構成であってもよい。
104、622、622b 基準電圧回路
111、116、604、604b、621、621b、904 コンパレータ
114、601、601b、903 定電流回路
123 負荷
124 充電器
155、156 外部端子
605、905 過放電検出回路
606、906 過充電検出回路
607、907 放電制御回路
608、908 充電制御回路
Claims (3)
- 二次電池と負荷もしくは充電器との電流経路に設けられた制御トランジスタを制御して、前記二次電池の充放電を制御する充放電制御回路であって、
前記制御トランジスタに流れる電流によって発生する電圧と、第一の基準電圧と、を比較する第一の比較回路と、
前記第一の比較回路の出力によってオンオフが制御され、前記制御トランジスタと温度特性およびゲートソース電圧特性が等しい基準トランジスタと、前記基準トランジスタに電流を流す定電流回路と、を備え、前記第一の基準電圧よりも高い第二の基準電圧を出力する第二の基準電圧回路と、
前記制御トランジスタに流れる電流によって発生する電圧と前記第二の基準電圧とを比較する第二の比較回路と、を有する過電流保護回路を備え、
前記制御トランジスタに所定の値以下の電流が流れているときは、前記基準トランジスタがオフ状態であり、
前記制御トランジスタに流れる電流によって発生する電圧が前記第一の基準電圧を越えたときに、先ず前記基準トランジスタがオンして、
さらに前記制御トランジスタに流れる電流が増加し、前記制御トランジスタに流れる電流によって発生する電圧が前記第二の基準電圧を越えたときに、前記制御トランジスタをオフする、ことを特徴とする充放電制御回路。 - 前記過電流保護回路は、前記制御トランジスタに流れる放電過電流を検出する放電過電流保護回路、または、前記制御トランジスタに流れる充電過電流を検出する充電過電流保護回路、または、その両方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。
- 充放電が可能な二次電池と、
前記二次電池の充放電経路に設けられ、前記二次電池の充放電を制御する制御トランジスタと、
前記制御トランジスタを制御することによって前記二次電池の充放電を制御する請求項1または2に記載の充放電制御回路と、
を備えたバッテリ装置。
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