JP5999987B2

JP5999987B2 - パワーパス回路

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Publication number: JP5999987B2
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Inventors: 努高萩
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Description

この発明はパワーパス回路に関し、特に、直流電圧を負荷回路に供給するか否かを切換えるパワーパス回路に関する。

図９は、従来の第１のパワーパス回路の構成を示す回路図である。図９において、このパワーパス回路は、３つの端子Ｔ１〜Ｔ３と、２つのＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１，Ｐ２を含む。ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１，Ｐ２のドレインはそれぞれ端子Ｔ１，Ｔ２に接続され、それらのソースは互いに接続され、それらのゲートはともに端子Ｔ３に接続される。

ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１，Ｐ２の各々は寄生ダイオードを有する。図９では、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１の寄生ダイオードは、アノードがトランジスタＰ１のドレインに接続され、カソードがトランジスタＰ１のソースに接続されたダイオードＤ１として示されている。また、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ２の寄生ダイオードは、アノードがトランジスタＰ２のドレインに接続され、カソードがトランジスタＰ２のソースに接続されたダイオードＤ２として示されている。

たとえば、端子Ｔ１は電池の正電極に接続され、端子Ｔ２は負荷回路に接続され、端子Ｔ３は制御信号ＣＮＴを受ける。制御信号ＣＮＴが「Ｈ」レベルである場合は、トランジスタＰ１，Ｐ２がオフし、電池から負荷回路への電流の供給は停止される。制御信号ＣＮＴが「Ｌ」レベルにされると、トランジスタＰ１，Ｐ２がオンし、電池から負荷回路へ電流が供給される。

また、図１０は、従来の第２のパワーパス回路の構成を示す回路図である。図１０において、このパワーパス回路は、３つの端子Ｔ１〜Ｔ３と、２つのＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２を含む。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のソースはそれぞれ端子Ｔ１，Ｔ２に接続され、それらのドレインは互いに接続され、それらのゲートはともに端子Ｔ３に接続される。

ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２の各々は寄生ダイオードを有する。図１０では、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１の寄生ダイオードは、アノードがトランジスタＱ１のソースに接続され、カソードがトランジスタＱ１のドレインに接続されたダイオードＤ１として示されている。また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２の寄生ダイオードは、アノードがトランジスタＱ２のソースに接続され、カソードがトランジスタＱ２のドレインに接続されたダイオードＤ２として示されている。

たとえば、端子Ｔ１は電池の正電極に接続され、端子Ｔ２は負荷回路に接続され、端子Ｔ３は制御信号ＣＮＴを受ける。制御信号ＣＮＴが「Ｌ」レベルである場合は、トランジスタＱ１，Ｑ２がオフし、電池から負荷回路への電流の供給は停止される。制御信号ＣＮＴが「Ｈ」レベルにされると、トランジスタＱ１，Ｑ２がオンし、電池から負荷回路へ電流が供給される。なお、パワーパス回路に関連する先行技術文献としては下記の特許文献１がある。

特開２０１２−６５４０５号公報

しかし、従来の第１のパワーパス回路では、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰ１，Ｐ２を使用するので、実装面積が大きくなり、コスト高になるという問題があった。

また、従来の第２のパワーパス回路では、誤って電池の正負が逆にセットされて端子Ｔ１に負電圧が印加された場合、制御信号ＣＮＴが「Ｌ」レベル（０Ｖ）であるときでもＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１のゲート−ソース間電圧が正電圧になり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１がオンするという問題があった。トランジスタＱ１がオンすると、負荷回路から端子Ｔ２，ダイオードＤ２、トランジスタＱ１、および端子Ｔ１を介して電池に過電流が流れ、回路が破壊されてしまう。

それゆえに、この発明の主たる目的は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタを使用せず、かつ電池の正負が逆にセットされた場合に過電流が流れるのを防止することが可能なパワーパス回路を提供することである。

この発明に係るパワーパス回路は、充電の可能な電池に接続される第１の端子と、充電回路に接続される第２の端子と、制御信号を受ける第３の端子と、それらのソースがそれぞれ第１および第２の端子に接続され、それらのドレインが互いに接続され、それらのゲートがともに第３の端子に接続された第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタと、コレクタが第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、エミッタが第１の端子に接続され、ベースが接地電圧を受け、第１の端子が負電圧にされた場合にオンして第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタをオフさせるＮＰＮバイポーラトランジスタと、第１および第２の端子の電圧の高低を比較し、比較結果を示す信号を出力する電圧比較回路と、電圧比較回路の出力信号に基づいて動作し、第１の端子の電圧が第２の端子の電圧よりも低い場合は制御信号を活性化レベルにして第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタをオンさせ、第１の端子の電圧が第２の端子の電圧よりも高い場合は制御信号を非活性化レベルにして第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタをオフさせる駆動回路とを備えたものである。

好ましくは、第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタはそれぞれ第１および第２の寄生ダイオードを含む。第１および第２の寄生ダイオードのアノードはそれぞれ第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタのソースに接続され、第１および第２の寄生ダイオードのカソードはそれぞれ第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタのドレインに接続されている。

また好ましくは、さらに、第３の端子と第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲートとの間に介挿された抵抗素子を備える。
また好ましくは、さらに、ＮＰＮバイポーラトランジスタのベースと接地電圧のラインとの間に介挿された抵抗素子を備える。
また好ましくは、さらに、第３の端子と第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲートとの間に介挿された第１の抵抗素子と、ＮＰＮバイポーラトランジスタのベースと接地電圧のラインとの間に介挿された第２の抵抗素子とを備える。

この発明に係るパワーパス回路では、第１の端子が負電圧にされるとＮＰＮバイポーラトランジスタがオンして第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタをオフさせる。したがって、ＰチャネルＭＯＳトランジスタを使用せず、かつ電池の正負が逆にセットされた場合に過電流が流れるのを防止することができる。

この発明の一実施の形態によるパワーパス回路の構成を示す回路ブロック図である。図１に示したパワーパス回路の通常電圧印加時の動作を示すタイムチャートである。図１に示したパワーパス回路の負電圧印加時の動作を示すタイムチャートである。実施の形態の変更例を示す回路ブロック図である。図４に示したパワーパス回路の通常電圧印加時の動作を示すタイムチャートである。実施の形態の比較例を示す回路ブロック図である。図６に示したパワーパス回路の通常電圧印加時動作を示すタイムチャートである。図６に示したパワーパス回路の負電圧印加時の動作を示すタイムチャートである。従来の第１のパワーパス回路の構成を示す回路図である。従来の第２のパワーパス回路の構成を示す回路図である。

本願発明の一実施の形態によるパワーパス回路は、図１に示すように、３つの端子Ｔ１〜Ｔ３、２つのＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２、ＮＰＮバイポーラトランジスタＢ１および２つの抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を備える。本実施の形態では、パワーパス回路は、電池１の直流電圧を負荷回路２に供給するか否かを切換える回路として使用される。

端子Ｔ１は、通常は、電池１の正電極に接続され、電池１の負電極は接地電圧ＧＮＤのラインに接続される。端子Ｔ２は、負荷回路２に接続される。負荷回路２は、電池１からの直流電力によって駆動され、所定の動作を行なう。端子Ｔ２，Ｔ３は、駆動回路３に接続される。駆動回路３は、端子Ｔ２から直流電圧ＶＤＣを受け、制御信号ＣＮＴが「Ｌ」レベルである場合は制御信号ＳＷＤＲＶを「Ｌ」レベル（＝０Ｖ)にし、制御信号ＣＮＴが「Ｈ」レベルである場合は制御信号ＳＷＤＲＶを「Ｈ」レベル（＝ＶＤＣ＋５Ｖ)にする。なお、制御信号ＳＷＤＲＶの「Ｌ」レベルは端子Ｔ２の電圧ＶＤＣおよび端子Ｔ１の電圧ＶＢＡＴのうちの低い方の電圧であってもよい。また、制御信号ＳＷＤＲＶの「Ｈ」レベルはＶＢＡＴ＋５Ｖであってもよい。また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２が完全にオンするときのゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ1，Ｖｇｓ２をＶｏｎとすると、制御信号ＳＷＤＲＶの「Ｈ」レベルをＶＤＣ＋ＶｏｎまたはＶＢＡＴ＋Ｖｏｎとすればよい。Ｖｏｎは、５Ｖに限定されず、５Ｖよりも大きな電圧であってもよい。

ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のソースはそれぞれ端子Ｔ１，Ｔ２に接続され、それらのドレインはともにノードＮ１に接続され、それらのゲートはともにノードＮ２に接続される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２の各々は寄生ダイオードを有する。図１では、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１の寄生ダイオードは、アノードがトランジスタＱ１のソースに接続され、カソードがトランジスタＱ１のドレインに接続されたダイオードＤ１として示されている。また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２の寄生ダイオードは、アノードがトランジスタＱ２のソースに接続され、カソードがトランジスタＱ２のドレインに接続されたダイオードＤ２として示されている。

抵抗素子Ｒ１の一方電極は端子Ｔ３に接続され、その他方電極はノードＮ２に接続される。抵抗素子Ｒ１の抵抗値は、たとえば数ｋΩ程度である。ＮＰＮバイポーラトランジスタＢ１のコレクタはノードＮ２に接続され、そのエミッタは端子Ｔ１に接続され、そのベースは抵抗素子Ｒ２を介して接地電圧ＧＮＤのラインに接続される。抵抗素子Ｒ２の抵抗値は、たとえば数ｋ〜数１００ｋΩ程度である。

図２（ａ）〜（ｈ）は、電池１が正常にセットされ、電池１の正電極が端子Ｔ１に接続された場合におけるパワーパス回路の動作を示すタイムチャートである。初期状態では、制御信号ＣＮＴが「Ｌ」レベルにされているものとする。この場合は、駆動回路３の出力信号ＳＷＤＲＶが「Ｌ」レベル（０Ｖ）にされ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ１，Ｖｇｓ２はそれぞれ負電圧および０Ｖになり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２はともにオフしている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２がオフされているので、電池１から負荷回路２への電力供給は行なわれない。また、ＮＰＮバイポーラトランジスタＢ１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは負電圧になっているので、トランジスタＢ１はオフしている。

制御信号ＣＮＴが「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられると（時刻ｔ０）、駆動回路３によって制御信号ＳＷＤＲＶが「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられる。制御信号ＳＷＤＲＶが「Ｈ」レベルにされると、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２がオンし、電池１から負荷回路２へ直流電力が供給され、負荷回路２が駆動される。

図３（ａ）〜（ｈ）は、誤って電池１が逆向きにセットされた場合、すなわち電池１の負電極が端子Ｔ２に接続された場合におけるパワーパス回路の動作を示すタイムチャートである。電池１の正電極と負電極の間の電圧をＶＢＡＴとすると、電池１が逆向きにセットされると、端子Ｔ１には負電圧（−ＶＢＡＴ）が印加される。

この場合は、制御信号ＣＮＴ，ＳＷＤＲＶが「Ｌ」レベルであっても「Ｈ」レベルであってもＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ１が正電圧になり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１がオンする。これにより、負荷回路２からダイオードＤ２およびＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１を介して電池１に過電流が流れ始める。

しかし、ＮＰＮバイポーラトランジスタＢ１のベース電圧（＝０Ｖ）がエミッタ電圧（＝−ＶＢＡＴ）よりも高くなり、トランジスタＢ１がオンする。トランジスタＢ１がオンすると、ノードＮ２の電圧が負電圧（≒−ＶＢＡＴ）になり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ１がほぼ０Ｖにされ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１がオフし、過電流が遮断される。また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ２が負電圧になり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２もオフする。

したがって、本実施の形態では、誤って電池１が逆向きにセットされた場合でも、負荷回路２から電池１に過電流が流れ続けることが防止される。また、ＰチャネルＭＯＳトランジスタを使用しないので、回路面積の小型化を図ることができる。また、後述の比較例よりも回路面積が小さく、低コストのパワーパス回路を実現することができる。

なお、この実施の形態で示されたパワーパス回路は、たとえば、電池１によって駆動される携帯電話機、タブレット型パーソナルコンピュータなどのモバイル機器に搭載することができる。

また、この実施の形態では、端子Ｔ１に電池１が接続された場合について説明したが、これに限るものではなく、電池１の代わりに他の直流電源の出力端子、たとえば、アダプタの出力端子や、電子機器のＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタなどが接続される場合にも、同じ効果が得られることはいうまでもない。

[変更例]
図４は、実施の形態の変更例を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図４を参照して、この変更例が実施の形態１と異なる点は、負荷回路２が直流電圧発生回路４で置換され、駆動回路３が電圧比較回路５および駆動回路６で置換されている点である。この変更例では、パワーパス回路は、直流電圧発生回路４で生成された直流電圧を充電可能な電池１に供給するか否かを切換える回路として使用される。

端子Ｔ２は、直流電圧発生回路４に接続される。直流電圧発生回路４は、たとえばワイヤレス受電装置であり、ワイヤレス送電装置の給電コイルと電磁結合される受電コイルと、受電コイルの端子間に発生する交流電圧を直流電圧に変換する整流回路とを含む。直流電圧発生回路４は、直流電圧ＶＤＣを生成して端子Ｔ２に与える。

端子Ｔ１は、通常は、電池１の正電極に接続され、電池１の負電極は接地電圧ＧＮＤのラインに接続される。端子Ｔ１，Ｔ２は電圧比較回路５に接続される。端子Ｔ２，Ｔ３は駆動回路６に接続される。電圧比較回路５は、端子Ｔ２の直流電圧ＶＤＣと端子Ｔ１の電圧（この場合はＶＢＡＴ）との高低を比較し、比較結果を示す制御信号φ５を駆動回路６に与える。電圧比較回路５は、ＶＤＣがＶＢＡＴよりも低い場合は制御信号φ５を「Ｌ」レベルにし、ＶＤＣがＶＢＡＴよりも高い場合は制御信号φ５を「Ｈ」レベルにする。

駆動回路６は、制御信号φ５が「Ｌ」レベルである場合は制御信号ＳＷＤＲＶを「Ｌ」レベルにし、制御信号φ５が「Ｈ」レベルである場合は制御信号ＳＷＤＲＶを「Ｈ」レベルにする。制御信号ＳＷＤＲＶの「Ｈ」レベルは、直流電圧ＶＤＣよりもたとえば５Ｖ高い電圧である。制御信号ＳＷＤＲＶの「Ｌ」レベルは、接地電圧ＧＮＤ（０Ｖ）である。なお、制御信号ＳＷＤＲＶの「Ｌ」レベルは、直流電圧ＶＤＣおよびＶＢＡＴのうちの低い方の電圧であっても構わない。また、制御信号ＳＷＤＲＶの倫理レベルの切換えは、図１で示したように制御信号ＣＮＴによって直接制御してもよい。

まず図５（ａ）〜（ｈ）を用いて、電池１が正常にセットされた場合の動作について説明する。初期状態では、電池１には直流電力が残存しており、端子Ｔ１の電圧は電池１の正極の電圧ＶＢＡＴであるものとする。また、直流電圧発生回路４の出力電圧ＶＤＣは、ワイヤレス送電装置からの電波に応答して０Ｖから徐々に上昇するものとする。

ＶＤＣ＜ＶＢＡＴであるときは、電池１が放電してしまうので、ＶＤＣ＞ＶＢＡＴの状態でパワーパス回路をオンする。パワーパス回路のオフ時は、制御信号ＳＷＤＲＶが「Ｌ」レベル（０Ｖ）にされ、ノードＮ２の電圧は０Ｖになる。したがって、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ１，Ｖｇｓ２は負電圧になり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２はともにオフしている。したがって、電池１の充電は未だ開始されない。また、ＮＰＮバイポーラトランジスタＢ１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは負電圧になっているので、トランジスタＢ１はオフしている。

なお、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のドレイン（ノードＮ１）の電圧は、ＶＤＣとＶＢＡＴの高い方の電圧、正確には、その電圧ＶＤＣまたはＶＢＡＴからダイオードＤ１またはＤ２のしきい値電圧を減算した電圧になっている。

ＶＤＣ＞ＶＢＡＴになり、電池１への充電を開始した場合、制御信号ＣＮＴにより、または電圧比較回路５によって駆動回路６を制御して、制御信号ＳＷＤＲＶを「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げる。制御信号ＳＷＤＲＶが「Ｈ」レベルに立ち上げられると、ノードＮ２の電圧がＶＤＣ＋５Ｖとなり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ1,Ｖｇｓ２がともに５Ｖとなり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２がともにオンする。これにより、直流電圧ＶＤＣがＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２を介して電池１に供給され、電池１の充電が開始される。電池１の正電極の電圧ＶＢＡＴが所定電圧に到達すると、電圧比較回路５によって制御信号ＳＷＤＲＶが「Ｌ」レベルにされ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２がオフして充電が終了する。

電池１の正負が逆にセットされた場合は、ＮＰＮバイポーラトランジスタＢ１のベース電圧（＝０Ｖ）がエミッタ電圧（＝−ＶＢＡＴ）よりも高くなり、トランジスタＢ１がオンする。トランジスタＢ１がオンすると、ノードＮ２の電圧が負電圧（＝−ＶＢＡＴ）になり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ１が０Ｖにされ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１がオフする。

したがって、この変更例では、誤って電池１が逆向きにセットされた場合でも、直流電圧発生回路４から電池１に過電流が流れ続けることが防止される。

[比較例]
図６は、実施の形態の比較例を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図６において、このパワーパス回路は、４つの端子Ｔ１〜Ｔ４、３つのＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ３、および３つの抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３を備える。本比較例では、パワーパス回路は、電池１から負荷回路２に電流を供給するか否かを切換えるための回路として使用される。

端子Ｔ１は、通常、電池１の正電極に接続され、電池１の負電極は接地電圧ＧＮＤのラインに接続される。端子Ｔ２は、負荷回路２に接続される。端子Ｔ２〜Ｔ４は駆動回路７に接続される。駆動回路７は、制御信号ＣＮＴに基づいて制御信号ＳＷＤＲＶ，ＳＷＢＧを生成し、生成した制御信号ＳＷＤＲＶ，ＳＷＢＧをそれぞれ端子Ｔ３，Ｔ４に与える。

すなわち、駆動回路７は、制御信号ＣＮＴが「Ｌ」レベルである場合は、制御信号ＳＷＤＲＶ，ＳＷＢＧを「Ｌ」レベルにし、制御信号ＣＮＴが「Ｈ」レベルである場合は、制御信号ＳＷＤＲＶを「Ｈ」レベルにするとともに制御信号ＳＷＢＧをハイ・インピーダンス状態（ＨｉＺ）にする。制御信号ＳＷＤＲＶの「Ｈ」レベルは、直流電圧ＶＤＣよりもたとえば５Ｖ高い電圧である。制御信号ＳＷＤＲＶ，ＳＷＢＧの「Ｌ」レベルは、接地電圧ＧＮＤ（０Ｖ）である。

ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のドレインはそれぞれ端子Ｔ１，Ｔ２に接続され、それらのソースはともにノードＮ１１に接続され、それらのゲートはともにノードＮ１２に接続される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２の各々は寄生ダイオードを有する。図６では、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１の寄生ダイオードは、アノードがトランジスタＱ１のソースに接続され、カソードがトランジスタＱ１のドレインに接続されたダイオードＤ１として示されている。また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２の寄生ダイオードは、アノードがトランジスタＱ２のソースに接続され、カソードがトランジスタＱ２のドレインに接続されたダイオードＤ２として示されている。

抵抗素子Ｒ１の一方電極は端子Ｔ３に接続され、その他方電極はノードＮ１２に接続される。抵抗素子Ｒ１の抵抗値は、たとえば数ｋΩ程度である。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ３のドレインはノードＮ１２に接続され、そのソースはノードＮ１１に接続され、そのゲートは接地電圧ＧＮＤのラインに接続される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ３は寄生ダイオードを有する。図６では、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ３の寄生ダイオードは、アノードがトランジスタＱ３のソースに接続され、カソードがトランジスタＱ３のドレインに接続されたダイオードＤ３として示されている。

抵抗素子Ｒ２は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ３のドレインと接地電圧ＧＮＤのラインとの間に接続される。抵抗素子Ｒ２の抵抗値は、たとえば数百ｋ〜数ＭΩ程度である。抵抗素子Ｒ３は、ノードＮ１１と端子Ｔ４の間に接続される。抵抗素子Ｒ３の抵抗値は、たとえば数ｋΩ程度である。

図７（ａ）〜（ｇ）は、電池１が正常にセットされ、電池１の正電極が端子Ｔ１に接続された場合におけるパワーパス回路の動作を示すタイムチャートである。この場合、端子Ｔ１には、電池１の正極の電圧ＶＢＡＴが印加される。

初期状態では、制御信号ＣＮＴが「Ｌ」レベルされており、駆動回路７によって制御信号ＳＷＤＲＶ，ＳＷＢＧはともに「Ｌ」レベル（０Ｖ）にされ、ノードＮ１１，Ｎ１２はともに０Ｖになっている。したがって、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ３のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ１〜Ｖｇｓ３はともに０Ｖになっており、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ３はともにオフしている。したがって、電池１から負荷回路２への電流の供給は行なわれない。

制御信号ＣＮＴが「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられると（時刻ｔ０）、制御信号ＳＷＤＲＶが駆動回路６によって「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられるとともに、制御信号ＳＷＢＧがハイ・インピーダンス状態にされる。制御信号ＳＷＤＲＶが「Ｈ」レベルにされると、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ1,Ｖｇｓ２がともに５Ｖとなり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２がともにオンする。これにより、電池１の正電圧ＶＢＡＴがＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２を介して負荷回路２に供給され、負荷回路２が駆動される。

図８（ａ）〜（ｇ）は、誤って電池１が逆向きにセットされた場合、すなわち電池１の負電極が端子Ｔ１に接続された場合におけるパワーパス回路の動作を示すタイムチャートである。電池１の正負が逆向きにセットされると、端子Ｔ１には負電圧（−ＶＢＡＴ）が印加される。

この場合は、制御信号ＣＮＴ，ＳＷＤＲＶが「Ｌ」レベルであっても「Ｈ」レベルであってもＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ２が正電圧になり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２がオンする。これにより、負荷回路２からＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２およびダイオードＤ１を介して電池１に過電流が流れ始める。

しかし、ノードＮ１１の電圧が負電圧（＝−ＶＢＡＴ）になり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ３のゲート電圧（＝０Ｖ）がソース電圧（＝−ＶＢＡＴ）よりも高くなり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ３がオンしてノードＮ１１,Ｎ１２の電圧がともに負電圧（＝−ＶＢＡＴ）になる。これにより、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ１，Ｖｇｓ２がともに０Ｖになり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２がオフする。したがって、電池１が誤って逆にセットされた場合でも、負荷回路２から電池１に過電流が流れ続けることが防止される。

しかし、図６のパワーパス回路には、図１のパワーパス回路と比較して、端子Ｔ４および抵抗素子Ｒ３の分だけ回路面積が大きくなり、また、制御信号ＳＷＢＧを生成する必要があり、駆動回路６の構成が複雑になるという短所がある。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１電池、２負荷回路、３，６，７駆動回路、４直流電圧発生回路、５電圧比較回路、Ｔ１〜Ｔ４端子、Ｑ１〜Ｑ３ＮチャネルＭＯＳトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ３ダイオード、Ｂ１ＮＰＮバイポーラトランジスタ、Ｒ１〜Ｒ３抵抗素子。

Claims

充電の可能な電池に接続される第１の端子と、
充電回路に接続される第２の端子と、
制御信号を受ける第３の端子と、
それらのソースがそれぞれ前記第１および第２の端子に接続され、それらのドレインが互いに接続され、それらのゲートがともに前記第３の端子に接続された第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタと、
コレクタが前記第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、エミッタが前記第１の端子に接続され、ベースが接地電圧を受け、前記第１の端子が負電圧にされた場合にオンして前記第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタをオフさせるＮＰＮバイポーラトランジスタと、
前記第１および第２の端子の電圧の高低を比較し、比較結果を示す信号を出力する電圧比較回路と、
前記電圧比較回路の出力信号に基づいて動作し、前記第１の端子の電圧が前記第２の端子の電圧よりも低い場合は前記制御信号を活性化レベルにして前記第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタをオンさせ、前記第１の端子の電圧が前記第２の端子の電圧よりも高い場合は前記制御信号を非活性化レベルにして前記第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタをオフさせる駆動回路とを備える、パワーパス回路。
前記第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタはそれぞれ第１および第２の寄生ダイオードを含み、
前記第１および第２の寄生ダイオードのアノードはそれぞれ前記第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタのソースに接続され、前記第１および第２の寄生ダイオードのカソードはそれぞれ前記第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタのドレインに接続されている、請求項１に記載のパワーパス回路。
さらに、前記第３の端子と前記第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲートとの間に介挿された抵抗素子を備える、請求項１または請求項２に記載のパワーパス回路。
さらに、前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのベースと前記接地電圧のラインとの間に介挿された抵抗素子を備える、請求項１または請求項２に記載のパワーパス回路。
さらに、前記第３の端子と前記第１および第２のＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲートとの間に介挿された第１の抵抗素子と、
前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのベースと前記接地電圧のラインとの間に介挿された第２の抵抗素子とを備える、請求項１または請求項２に記載のパワーパス回路。