WO2005080997A1 - 電圧検出回路及びそれを用いたバッテリ装置 - Google Patents

電圧検出回路及びそれを用いたバッテリ装置 Download PDF

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    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values

Definitions

  • the present invention relates to a voltage detection circuit that detects a voltage of a notch or the like and outputs a signal indicating whether the voltage is higher or lower than a predetermined voltage, and a battery-equipped device that can sufficiently exhibit the capability of a battery. It relates to a suitable battery device.
  • FIG. 4 shows a voltage detection circuit and a battery device using the same.
  • the knowledge device 101 includes a voltage detection circuit 102 and series-connected resistors 104 and 105 having one end for generating the input voltage V and grounded.
  • a battery 103 connected to the other end and serving as a power supply for the battery-equipped device.
  • the voltage of the notch 103 is divided by resistors 104 and 105 connected in series, and the voltage is input to the voltage detection circuit 102 as an input voltage V.
  • the voltage detection circuit 102
  • the voltage V is compared with the detection threshold voltage V.
  • Input voltage V is the detection threshold voltage V
  • the output terminal OUT is connected to another electronic component (not shown) that configures the device equipped with the battery.
  • the input voltage V increases (changes from a low voltage to a higher voltage).
  • Threshold value for selectively generating value voltage (high and low !, side)!
  • a comparator 111 for comparing the threshold voltage (detection threshold voltage V) with the input voltage V.
  • An inverter 124 that inverts the output and outputs the output, an output switching element 113 that receives the output and outputs a voltage detection result from an output terminal OUT, and a reference that generates a reference voltage V.
  • a voltage generator (REF) 114 and a force are also configured.
  • the output of the inverter 124 is The selection of the two threshold voltages in the value voltage generator 112 is also performed. Also, the reference voltage V
  • the threshold voltage generator 112 and the comparator 111 realize hysteresis of input voltage detection. Thus, when the input voltage V is near the detection threshold voltage V,
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11 258280
  • the battery device 101 has a higher threshold voltage when the input voltage V increases.
  • FIG. 5 shows the relationship between the input voltage V and the detection threshold voltage V.
  • the figure shows the battery
  • the value voltage for example, 2.9V
  • the voltage drops to a voltage (for example, 2.6 V) between the high-side threshold voltage and the low-side threshold voltage (for example, 2.5 V). Remove the note 103 and set the input voltage V
  • the output terminal OUT changes from high level to ⁇
  • Input voltage V rises and rises above the lower threshold voltage.
  • the output terminal OUT remains at the low level because the threshold voltage does not reach the high side and does not cross it. Therefore, the device equipped with a battery operated assuming that there is a battery remaining until the battery 103 was removed. This causes a phenomenon in which the battery-equipped device does not start. Therefore, the battery-equipped device must be Until it can be used, the usable time of the battery will be reduced.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a voltage detection circuit and a voltage detection circuit that, when incorporated in a battery-equipped device, make it possible to use the battery without fail until the use limit is reached. It is to provide a battery device using the same.
  • a voltage detection circuit includes a first threshold, a value voltage or lower, and a second threshold, which compares a value voltage with an input voltage.
  • the input voltage changes from a low voltage to a high voltage, and when the input voltage crosses the first voltage, the second threshold voltage is selected.
  • a threshold voltage compulsory setting circuit that outputs a pulse so that the second threshold voltage is forcibly selected in the input voltage comparison circuit; In the second threshold, the value voltage is compared with the input voltage.
  • the value voltage compulsory setting circuit preferably changes the input voltage from a low voltage to a high voltage to a third voltage, and a third threshold when the input voltage crosses the value voltage.
  • the input voltage is high !
  • the voltage changes from low to low
  • the fourth threshold is selected. In the case of 3, the value voltage is selected.
  • a battery device includes the above-described voltage detection circuit, a series-connected resistor that is grounded at one end for generating its input voltage, and a battery connected to the other end. Is provided.
  • a voltage detection circuit and a battery device using the same provide a third threshold voltage lower than the first and second threshold voltages, and When the voltage rises to the third threshold voltage, the threshold voltage compulsory setting circuit sets the input voltage comparison circuit to the second threshold voltage. In this case, the battery can be reliably used up to the usage limit.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a voltage detection circuit according to an embodiment of the present invention and a battery device using the same.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a threshold voltage generator of the above.
  • FIG. 3 is an operation waveform diagram of the above.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a voltage detection circuit of the background art and a battery device using the same.
  • FIG. 5 is an operation waveform diagram of the above.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a voltage detection circuit 2 according to an embodiment of the present invention and a battery device 1 using the same.
  • This notch device 1 generates a voltage detection circuit 2 and an input voltage V thereof, and has one end grounded.
  • resistors 3 and 5 connected in series and connected to the other end and serving as a power source for the battery-equipped device.
  • the voltage of the battery 3 is divided by the resistors 4 and 5 connected in series.
  • the voltage is input to the voltage detection circuit 2 as the input voltage V.
  • Voltage detection circuit 2
  • the output terminal OUT is connected to another electronic component (not shown) that configures the device equipped with the battery.
  • the ratio of the resistance values of the resistors 4 and 5 connected in series is determined by the specifications of each electronic component that constitutes the device with a notch, and is large enough to suppress the value of the flowing DC current. As a resistance value!
  • the voltage detection circuit 2 includes an input voltage comparison circuit 7 and a threshold voltage compulsory setting circuit 8 as main circuits.
  • the input voltage comparison circuit 7 is connected to the first threshold voltage V or higher.
  • the lower second threshold voltage V is defined as the detection threshold voltage V, and is compared with the input voltage V.
  • the th2 TH BAT Controls the opening / closing (on / off) of the output switching element 13 according to the compared output.
  • the input voltage V increases, that is,
  • thl th2 is selected as the detection threshold voltage V, and the input voltage V drops,
  • the voltage V is selected as the detection threshold voltage V. Therefore, the input voltage comparison circuit 7 thl TH
  • the output switching element 13 In the vicinity of TH, the output switching element 13 repeatedly turns on and off due to minute noise, the output of the output terminal OUT is not stabilized, and the through current flows through the voltage detection circuit 2 itself and each electronic component constituting the battery-equipped device. And noise generation.
  • the output switching element 13 is an open-drain type N-type MOS transistor, and is pulled up to one of the power supplies by a resistor (not shown) outside the voltage detection circuit 2.
  • the forcible threshold voltage setting circuit 8 includes a third threshold voltage lower than the second threshold voltage V
  • the voltage V is compared with the input voltage V, and the input voltage V changes from a low voltage to a high voltage th3 BAT BAT
  • the input voltage comparison circuit 7 compares the second threshold voltage V with the input voltage V.
  • the threshold voltage compulsory setting circuit 8 converts the third threshold voltage V into the input voltage V
  • th3 BAT is low ⁇ from the high voltage !, lower than the third threshold voltage V when the voltage changes and crosses
  • the fourth threshold voltage V is selected, and the fourth threshold voltage V is
  • the third threshold voltage V is selected when the voltage changes from low voltage to low voltage
  • the threshold voltage compulsory setting circuit 8 also has hysteresis, and when the input voltage V is near the third threshold voltage V, the threshold voltage
  • the voltage detection circuit 2 includes an inverter 24 that inverts and outputs the output of the input voltage comparison circuit 7, an output switching element 13 that is turned on and off by the output, and an output of the input voltage comparison circuit 7.
  • the output of the threshold voltage compulsory setting circuit 8 are input to control the input voltage comparison circuit 7 itself and the NOR circuit 23, and the reference voltage which directly inputs the voltage of the battery 3 to generate and outputs the reference voltage V A generator (REF) 14.
  • the input voltage comparison circuit 7 inputs the threshold voltage generator 12 for selectively generating the first or second threshold voltage as the detection threshold voltage V, and the inverted voltage input terminal. Inspection
  • the threshold voltage generator 12 is connected between the reference voltage V and the ground potential.
  • a resistor 31 and 32 connected in series, a switch 33 provided in parallel with the resistor 31 and controlled by the input voltage of the terminal CNTLa, and a force are also configured.
  • the connection point between the resistors 31 and 32 becomes the output terminal OUTa, and is connected to the inverting input terminal of the comparator 11.
  • the terminal CNTLa is connected to the output of the NOR circuit 23, and is controlled by the output of the input voltage comparison circuit 7 itself and the threshold voltage compulsory setting circuit 8 as described above. If the voltage of the terminal CNTLa is at a high level, the switch 33 is closed, and the reference voltage V is supplied from the output terminal OUTa to the first switch.
  • thl 3 is open and the reference voltage V is divided from the output terminal OUTa by resistors 31 and 32.
  • the voltage is output as the second threshold voltage V.
  • the input voltage comparison circuit 7 includes a threshold voltage generator 12 and a comparator 11 to provide hysteresis for detecting the input voltage V. Hysteresis can be achieved even in other circuit configurations.
  • the forcible threshold voltage setting circuit 8 includes a second threshold voltage generator 16 for selectively generating a third or fourth threshold voltage, and a third threshold voltage input to a non-inverting input terminal. Or a second comparator 15 for comparing the fourth threshold voltage with the input voltage V input to the inverting input terminal;
  • N-type MOS transistor 17, constant current source 18, capacitor 19, and inverter 20 have delay periods
  • This circuit can be replaced by a counter that generates a delay period by inputting a reference clock.
  • a circuit that generates this delay period, an inverter 21 and an AND circuit 22 generate a pulse having the delay period as a pulse width.
  • the second threshold voltage generator 16 outputs the difference between the reference voltage V and the ground potential.
  • Resistors 34, 35, 36 connected in series between them, a switch 37 provided in parallel with the resistor 34 and controlled by the input voltage of the terminal CNTLb, and a force are also configured.
  • the connection point between the resistors 35 and 36 becomes the output terminal OUTb, and is connected to the non-inverting input terminal of the second comparator 15. Further, the terminal CNTLb is connected to the output of the second comparator 15. If the voltage of the terminal CNTLb is at a high level, the switch 37 is closed, and the reference voltage V is applied from the output terminal OUTb.
  • the voltage divided by the resistor 35 and the resistor 36 is output as the third threshold voltage V.
  • switch 37 opens, and the reference voltage is output from output terminal OUTb.
  • the voltage obtained by dividing the voltage V by the series resistor consisting of the resistors 34 and 35 and the resistor 36 is the fourth voltage.
  • the threshold voltage compulsory setting circuit 8 has hysteresis in order to prevent the output of the threshold voltage compulsory setting circuit 8 from becoming unstable.
  • this output is not output to the outside of the voltage detection circuit 2, the through current and noise generated by the output are not large. Therefore, it may be omitted.
  • the second threshold voltage generator 16 does not have the resistor 34 and the terminal CNTLb shown in FIG. 2 and always outputs only the third threshold voltage V.
  • the operation of the voltage detection circuit 2 will be described with reference to FIG. 3 while exemplifying specific voltage values and the like. From the second threshold voltage V (for example, 2.5 V) as the detection threshold voltage V
  • the output of the output terminal OUT is at a high level.
  • the output voltage of the comparator 11 changes from the high level to the single level. Then, the output switching element 13 is turned on, the output terminal OUT becomes low level, and the detection threshold voltage V generated by the threshold voltage generator 12 becomes the first threshold voltage V (for example, 2. 9V).
  • the input voltage V drops, and the fourth threshold voltage V (for example, 2.OV) is changed to the input voltage V.
  • V for example, 2.OV
  • the low level changes to a high level, and the second threshold! /, The threshold generated by the value voltage generator 16!
  • the value voltage becomes the third threshold, the value voltage V (for example, 2.4 V).
  • the operation of the pressure detection circuit 2 will be described.
  • the third threshold voltage V (for example, 2.4 V) generated by the second threshold voltage generator 16 is changed from a low input voltage V to a high voltage.
  • the output voltage of the second comparator 15 changes from the high level to the low level. Then, the N-type MOS transistor 17 is turned off, and the voltage of the capacitor 19 starts to gradually increase with the current from the constant current source 18. Up to the delay period (for example, 1 millisecond) Determines that the input is at a low level. Therefore, both the input of the AND circuit 22 is at a high level, and the output TP thereof is also at a high level. Low level. Therefore, the detection threshold voltage V generated by the threshold voltage generator 12 is equal to the second threshold voltage V
  • the second threshold voltage generator 16 th2 (For example, 2.5V).
  • the value voltage changes to a fourth threshold voltage V (for example, 2.0 V).
  • the input voltage V further increases, and the second threshold is reached by the above-described delay period (for example, 1 millisecond).
  • the input voltage V changes from a low voltage to a high voltage.
  • the output voltage of the comparator 11 changes from low level to high level. Then, the output switching element 13 is turned off, and the output terminal OUT goes to a low or high level. Also, since the input to the NOR circuit 23 is at a high level, the detection threshold voltage V generated by the threshold voltage generator 12 is maintained at the second level even after the elapse of the above-mentioned delay period (for example, 1 millisecond) Threshold
  • the second threshold voltage V for example, 2 thl th2
  • the second threshold voltage V (for example, 2.5
  • the output TP of the circuit 22 becomes low level
  • the output of the NOR circuit 23 becomes high level
  • the detection threshold voltage V generated by the threshold voltage generator 12 becomes the first threshold voltage V (for example,
  • the output voltage of the comparator 11 remains at low level, the output terminal OUT remains at low level and does not change, and it is determined that there is no remaining battery.
  • the state shown in the right part of FIG. 3 is when the input voltage V reaches the second threshold voltage V (for example, 2.5 V).
  • the voltage detection circuit 2 according to the embodiment of the present invention and the knowledge device 1 using the same have the third and lower threshold voltages V 1, V 2 lower than the first and second threshold voltages V 1, V 2.
  • Threshold voltage thl th2 Threshold voltage thl th2
  • the value voltage compulsory setting circuit 8 sets the input voltage comparison circuit 7 to the second threshold voltage. Since the battery is set to V2, there is only a small amount of battery remaining, and even if the battery is removed and then reinserted, the battery runs out and the battery-equipped device does not start. Can be prevented. In this way, when the voltage detection circuit 2 and the battery device 1 using the same are incorporated in a device with a battery, the battery can be reliably used up to the usage limit and the battery usage time can be substantially extended. Can be.

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Abstract

　バッテリ搭載機器に組み込んだ場合に、そのバッテリが使用限度まで確実に使用可能となる電圧検出回路及びそれを用いたバッテリ装置を提供する。バッテリ装置１を構成する電圧検出回路２は、第１のしきい値電圧またはそれよりも低い第２のしきい値電圧を入力電圧ＶＢＡＴと比較して出力スイッチング素子１３の開閉を制御する入力電圧比較回路７と、第２のしきい値電圧よりも低い第３のしきい値電圧を入力電圧ＶＢＡＴと比較し、入力電圧が低い電圧から高い電圧に変化して第３のしきい値電圧に交差したときに、その時点から所定期間、入力電圧比較回路７において第２のしきい値電圧が強制的に選択されるようにパルスを出力するしきい値電圧強制設定回路８と、を備える。それにより、入力電圧ＶＢＡＴが接地電位から立ち上がる時に、入力電圧比較回路７において第２のしきい値が入力電圧ＶＢＡＴと比較される。

Description

電圧検出回路及びそれを用いたバッテリ装置
技術分野
[0001] 本発明は、ノッテリ等の電圧を検出し、その電圧が所定電圧に対し高低いずれに あるかという信号を出力する電圧検出回路及びバッテリの能力を十分に発揮させ得 るバッテリ搭載機器に好適なバッテリ装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、この種の電圧検出回路及びそれを用いたバッテリ装置として、例えば特許文 献 1に開示されたものなどが知られている。その中の一例として、図 4に電圧検出回 路及びそれを用いたバッテリ装置を示す。このノ ッテリ装置 101は、電圧検出回路 1 02と、その入力電圧 V を生成する一端が接地された直列接続の抵抗 104、 105と
BAT
、その他端に接続されたバッテリ搭載機器の電源となるバッテリ 103と、から構成され る。ノ ッテリ 103の電圧は直列接続の抵抗 104、 105により分圧され、その電圧は入 力電圧 V として電圧検出回路 102に入力される。電圧検出回路 102は、この入力
BAT
電圧 V を検出しきい値電圧 V と比較する。入力電圧 V が検出しきい値電圧 V
BAT TH BAT
より高いと、バッテリ残量有りと判断して出力端子 OUTからその電圧検出結果のハ
TH
ィレベルを出力する。逆に、入力電圧 V が検出しきい値電圧 V より低いと、バッ
BAT TH
テリ残量無しと判断して出力端子 OUTからその電圧検出結果のローレベルを出力 する。なお、出力端子 OUTは、ノ ッテリ搭載機器を構成する他の電子部品（図示せ ず）に接続される。
[0003] 電圧検出回路 102は、入力電圧 V が上昇 (低い電圧カゝら高い電圧へ変化)する
BAT
場合と降下 (高 ヽ電圧から低 ヽ電圧へ変化)する場合とにより、別の異なるしき!/、値 電圧 (高 ヽ側及び低!、側）を選択的に生成するしき!ヽ値電圧生成器 112と、このしき い値電圧 (検出しきい値電圧 V )を入力電圧 V と比較する比較器 111と、その出
TH BAT
力を反転させて出力するインバータ 124と、その出力を受けて出力端子 OUTから電 圧検出結果を出力する出力スイッチング素子 113と、基準電圧 V を生成する基準
REF
電圧生成器 (REF) 114と、力も構成される。ここで、インバータ 124の出力は、しきい 値電圧生成器 112における 2つのしきい値電圧の選択をも行う。また、基準電圧 V
REF
は、これらのしきい値電圧の基準として用いられる。
[0004] しきい値電圧生成器 112と比較器 111とは、入力電圧検出のヒステリシスを実現し ている。これにより、入力電圧 V が検出しきい値電圧 V の付近にある場合、微小
BAT TH
なノイズにより出力スイッチング素子 113がオン'オフを繰り返して出力端子 OUTの 出力が不安定になることを防止する。
[0005] 特許文献 1：特開平 11 258280号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] このバッテリ装置 101は、入力電圧 V が上昇する場合は高い側のしきい値電圧
BAT
が選択され、降下する場合は低い側のしきい値電圧が選択される。したがって、バッ テリ 103を外したときは入力電圧 V が降下するので低い側のしきい値電圧が、そ
BAT
の後バッテリ 103を再び装着したときは入力電圧 V が上昇するので高い側のしき
BAT
い値電圧が、それぞれ検出しきい値電圧 V として設定されていることになる。
TH
[0007] この入力電圧 V と検出しきい値電圧 V との関係を図 5に示す。同図は、バッテリ
BAT TH
の残量が少しだけ有るような場合、すなわち、ノ ッテリ 103の使用初期に入力電圧 V
B
が高 、側のしき 、値電圧 (例えば 2. 9V)を超えて 、た状態から次第に電圧が降下
AT
し、高い側のしきい値電圧と低い側のしきい値電圧 (例えば 2. 5V)の間の電圧 (例え ば 2. 6V)まで降下した状態の場合を示している。ノ ッテリ 103を外して入力電圧 V
BA
が降下して低い側のしきい値電圧に交差すると、出力端子 OUTはハイレベルから τ
ローレベルに変わるとともに、検出しきい値電圧 V が高い側のしきい値電圧に設定
TH
される。そして、入力電圧 V が接地電位 (0V)になった後に同じバッテリ 103を再
BAT
び装着すると、入力電圧 V は立ち上がって上昇し、低い側のしきい値電圧を越え
BAT
る。しかし、高い側のしきい値電圧には至らずそれに交差しないので、出力端子 OU Tはローレベルのままである。したがって、ノ ッテリ搭載機器は、ノ ッテリ 103を外すま ではバッテリの残量有りとして動作していたが、バッテリ 103をー且外した後に再び装 着した場合、ノ ッテリ 103の残量無しの状態となってしまい、バッテリ搭載機器が起動 しないという現象が生じる。このため、ノ ッテリ搭載機器をバッテリ 103の残量の限界 まで使用することができず、ノ ッテリ使用可能時間を減少させることとなる。
[0008] 本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、バッテリ搭載 機器に組み込んだ場合に、そのノ ッテリが使用限度まで確実に使用可能となる電圧 検出回路及びそれを用いたバッテリ装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0009] 上記の課題を解決するために、本発明の望ましい実施形態に係る電圧検出回路は 、第 1のしき 、値電圧又はそれよりも低 、第 2のしき 、値電圧を入力電圧と比較した 出力に応じて出力スイッチング素子の開閉を制御するとともに、入力電圧が低い電圧 から高 ヽ電圧に変化して第 1のしき 、値電圧に交差したときに第 2のしき ヽ値電圧が 選択され、入力電圧が高い電圧から低い電圧に変化して第 2のしきい値電圧に交差 したときに第 1のしきい値電圧が選択される入力電圧比較回路と、第 2のしきぃ値電 圧よりも低！、第 3のしき 、値電圧を入力電圧と比較し、入力電圧が低!、電圧から高!、 電圧に変化して第 3のしきい値電圧に交差したときに、その時点から所定期間、入力 電圧比較回路において第 2のしきい値電圧が強制的に選択されるようにパルスを出 力するしきい値電圧強制設定回路と、を備え、入力電圧が立ち上がるときに、入力電 圧比較回路にぉ 、て第 2のしき 、値電圧が入力電圧と比較される。
[0010] このしき 、値電圧強制設定回路は、望ましくは、入力電圧が低!、電圧から高!ヽ電 圧に変化して第 3のしき 、値電圧に交差したときに第 3のしき 、値電圧よりも低!、第 4 のしき!/、値電圧が選択され、入力電圧が高!、電圧から低!、電圧に変化して第 4のし き 、値電圧に交差したときに第 3のしき 、値電圧が選択される。
[0011] 本発明の望ましい実施形態に係るバッテリ装置は、上述の電圧検出回路と、その入 力電圧を生成する一端が接地された直列接続の抵抗と、その他端に接続されたバッ テリと、を備えてなる。
発明の効果
[0012] 本発明の望ましい実施形態に係る電圧検出回路およびそれを用いたバッテリ装置 は、第 1及び第 2のしきい値電圧よりも低い第 3のしきい値電圧を設け、入力電圧の立 ち上がりの際、第 3のしきい値電圧に至ると、しきい値電圧強制設定回路が入力電圧 比較回路を第 2のしきい値電圧に設定するので、ノ ッテリ搭載機器に組み込んだ場 合に、そのバッテリが使用限度まで確実に使用可能となる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]本発明の実施形態に係る電圧検出回路およびそれを用いたバッテリ装置の回 路図である。
[図 2]同上のしきい値電圧生成器の回路図である。
[図 3]同上の動作波形図である。
[図 4]背景技術の電圧検出回路およびそれを用いたバッテリ装置の回路図である。
[図 5]同上の動作波形図である。
符号の説明
1 ノ ノアリ装置
2 電圧検出回路
3 ノ ッテリ
4、 5 抵抗
7 入力電圧比較回路
8 しきい値電圧強制設定回路
13 スイッチング素子
V
BAT 入力電圧
V 検出しきい値電圧
TH
V 第 1のしきい値電圧
thl
V 第 2のしきい値電圧
th2
V 第 3のしきい値電圧
th3
V 第 4のしきい値電圧
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、本発明の最良の実施形態を図面を参照しながら説明する。図 1は本発明の 実施形態である電圧検出回路 2およびそれを用いたバッテリ装置 1の回路図である。
[0016] このノ ッテリ装置 1は、電圧検出回路 2と、その入力電圧 V を生成し一端が接地
BAT
された直列接続の抵抗 4、 5と、その他端に接続されたバッテリ搭載機器の電源となる ノ ッテリ 3と、を備える。ノ ッテリ 3の電圧は直列接続の抵抗 4、 5により分圧され、その 電圧は入力電圧 V として電圧検出回路 2に入力される。電圧検出回路 2は、この
BAT
入力電圧 V を検出しきい値電圧 V と比較する。入力電圧 V が検出しきい値電
BAT TH BAT
圧 V より高いと、ノ ッテリ残量有りと判断して出力端子 OUTからその電圧検出結果
TH
のハイレベルを出力する。逆に、入力電圧 V が検出しきい値電圧 V より低いと、
BAT TH
ノ ッテリ残量無しと判断して出力端子 OUTからその電圧検出結果のローレベルを出 力する。なお、出力端子 OUTは、ノ ッテリ搭載機器を構成する他の電子部品（図示 せず）に接続される。また、直列接続の抵抗 4、 5の抵抗値の比、すなわち分圧比は、 ノ ッテリ搭載機器を構成する各電子部品の仕様によって決定され、また、流れる直流 電流の値を抑えるために十分に大きな抵抗値として!、る。
[0017] 電圧検出回路 2は、入力電圧比較回路 7としきい値電圧強制設定回路 8と、を主要 回路として有する。入力電圧比較回路 7は、第 1のしきい値電圧 V 又はそれよりも
thl
低い第 2のしきい値電圧 V を検出しきい値電圧 V とし、それを入力電圧 V と比
th2 TH BAT 較した出力に応じて出力スイッチング素子 13の開閉（オン ·オフ）を制御する。それと ともに、入力電圧比較回路 7では、入力電圧 V が上昇、すなわち低い電圧から高
BAT
V、電圧に変化して第 1のしき 、値電圧 V に交差したときに第 2のしき 、値電圧 V
thl th2 が検出しきい値電圧 V として選択され、入力電圧 V が降下、すなわち高い電圧
TH BAT
から低 、電圧に変化して第 2のしき 、値電圧 V に交差したときに第 1のしき!/、値電
th2
圧 V が検出しきい値電圧 V として選択される。したがって、入力電圧比較回路 7 thl TH
は、入力電圧検出のヒステリシスを有しており、入力電圧が検出しきい値電圧 V
THの 付近にある場合、微小なノイズにより出力スイッチング素子 13がオン'オフを繰り返し 、出力端子 OUTの出力が安定せずに電圧検出回路 2自身及びバッテリ搭載機器を 構成する各電子部品において貫通電流やノイズが発生するのを防止する。なお、出 力スイッチング素子 13は、オープンドレイン形式の N型 MOSトランジスタであり、電 圧検出回路 2の外側で抵抗（図示せず）により 、ずれかの電源にプルアップされて ヽ る。
[0018] しきい値電圧強制設定回路 8は、第 2のしきい値電圧 V よりも低い第 3のしきい値
th2
電圧 V を入力電圧 V と比較し、入力電圧 V が低い電圧から高い電圧に変化 th3 BAT BAT
して第 3のしきい値電圧 V に交差したとき、その時点から所定期間、入力電圧比較
th3 回路 7にお ヽて第 2のしき ヽ値電圧 V が強制的に選択されるようにパルスを入力電
th2
圧比較回路 7へ出力する。これにより、入力電圧 V が接地電位から立ち上がるとき
BAT
に、入力電圧比較回路 7において第 2のしきい値電圧 V が入力電圧 V と比較さ
th2 BAT
れるようにする。
[0019] さらに、しきい値電圧強制設定回路 8は、第 3のしきい値電圧 V を入力電圧 V
th3 BAT が低 ヽ電圧から高!、電圧に変化して交差したときに第 3のしき ヽ値電圧 V よりも低
th3 い第 4のしきい値電圧 V が選択され、第 4のしきい値電圧 V を入力電圧 V が高
th4 th4 BAT
V、電圧から低 ヽ電圧に変化して交差したときに第 3のしき ヽ値電圧 V が選択される
th3
ようにしている。したがって、しきい値電圧強制設定回路 8もヒステリシスを有するよう になり、入力電圧 V が第 3のしきい値電圧 V の付近にある場合、しきい値電圧強
BAT th3
制設定回路 8の出力が不安定になることを防止する。
[0020] さらに詳しくは、電圧検出回路 2は、入力電圧比較回路 7の出力を反転させて出力 するインバータ 24と、その出力によりオン'オフする出力スイッチング素子 13と、入力 電圧比較回路 7の出力としきい値電圧強制設定回路 8の出力とが入力されて入力電 圧比較回路 7自身を制御する NOR回路 23と、バッテリ 3の電圧を直接入力し基準電 圧 V を生成して出力する基準電圧生成器 (REF) 14と、を備えている。
REF
[0021] そして、入力電圧比較回路 7は、第 1又は第 2のしきい値電圧を検出しきい値電圧 V として選択的に生成するしきい値電圧生成器 12と、反転入力端子に入力する検
TH
出しきい値電圧 V と非反転入力端子に入力する入力電圧 V とを比較する比較
TH BAT
器 11とから構成される。
[0022] しきい値電圧生成器 12は、図 2に示すように、基準電圧 V と接地電位との間に
REF
直列接続された抵抗 31、 32と、抵抗 31と並列に設けられて端子 CNTLaの入力電 圧により制御されるスィッチ 33と、力も構成される。抵抗 31と抵抗 32との接続点は出 力端子 OUTaとなり、比較器 11の反転入力端子に接続される。また、端子 CNTLa は、 NOR回路 23の出力に接続されていて、上述のように入力電圧比較回路 7自身 の出力としきい値電圧強制設定回路 8によって制御される。端子 CNTLaの電圧がハ ィレベルならばスィッチ 33は閉じ、出力端子 OUTaからは、基準電圧 V が第 1のし
REF
きい値電圧 V として出力される。端子 CNTLaの電圧がローレベルならばスィッチ 3
thl 3は開き、出力端子 OUTaからは、基準電圧 V を抵抗 31と抵抗 32により分圧した
REF
電圧が第 2のしきい値電圧 V として出力される。
th2
[0023] なお、入力電圧比較回路 7は、しきい値電圧生成器 12と比較器 11とを備えることで 入力電圧 V 検出のヒステリシスを実現している力 他の回路構成でもヒステリシスが
BAT
実現可能であるのは勿論である。
[0024] しきい値電圧強制設定回路 8は、第 3又は第 4のしきい値電圧を選択的に生成する 第 2のしきい値電圧生成器 16と、非反転入力端子に入力する第 3又は第 4のしきい 値電圧と反転入力端子に入力する入力電圧 V とを比較する第 2の比較器 15と、
BAT
第 2の比較器 15の出力を入力する N型 MOSトランジスタ 17と、 N型 MOSトランジス タ 17の出力に接続され、他端が基準電圧 V に接続された定電流源 18と、 N型 M
REF
OSトランジスタ 17の出力に接続され、他端が接地電位に接続されたコンデンサ 19と 、 N型 MOSトランジスタ 17の出力を反転させて出力するインバータ回路 20と、第 2の 比較器 15の出力を反転させて出力するインバータ回路 21と、インバータ回路 20、 2 1の出力を入力して上述の NOR回路 23の入力端子に出力する AND回路 22と、か ら構成される。
[0025] N型 MOSトランジスタ 17、定電流源 18、コンデンサ 19、インバータ 20は遅延期間
(例えば 1ミリ秒)を生成する回路である。この回路は、基準となるクロックを入力して遅 延期間を生成するカウンタで置き換えることも可能である。この遅延期間を生成する 回路と、インバータ 21と、 AND回路 22によりこの遅延期間をパルス幅とするパルスを 生成している。
[0026] 第 2のしきい値電圧生成器 16は、図 2に示すように、基準電圧 V と接地電位との
REF
間に直列接続された抵抗 34、 35、 36と、抵抗 34と並列に設けられ、端子 CNTLbの 入力電圧により制御されるスィッチ 37と、力も構成される。抵抗 35と抵抗 36との接続 点は出力端子 OUTbとなり、第 2の比較器 15の非反転入力端子に接続される。また 、端子 CNTLbは、第 2の比較器 15の出力に接続される。そして、端子 CNTLbの電 圧がハイレベルならばスィッチ 37は閉じ、出力端子 OUTbからは基準電圧 V を抵
REF
抗 35と抵抗 36により分圧した電圧が第 3のしきい値電圧 V として出力され、端子 C
th3
NTLbの電圧がローレベルならばスィッチ 37は開き、出力端子 OUTbからは基準電 圧 V を抵抗 34と抵抗 35とからなる直列抵抗と抵抗 36により分圧した電圧が第 4の
REF
しきい値電圧 V として出力される。
th4
[0027] なお、上述のように、しきい値電圧強制設定回路 8がヒステリシスを有することは、し きい値電圧強制設定回路 8の出力が不安定になることを防止するために望ましい。し かし、この出力は電圧検出回路 2の外部に出力されるものではないので、それによつ て生じる貫通電流やノイズの程度も大きいものではない。したがって、省略することも 考えられる。この場合、第 2のしきい値電圧生成器 16は、図 2に示す抵抗 34および 端子 CNTLbを有さず常に第 3のしき 、値電圧 V のみを出力する。
th3
[0028] 次に、電圧検出回路 2の動作を、図 3に基づいて具体的な電圧値等を例示しながら 説明する。検出しきい値電圧 V としての第 2のしきい値電圧 V (例えば 2. 5V)より
TH th2
も入力電圧 V が高い（例えば 2. 6V)と、出力端子 OUTの出力はハイレベルであ
BAT
り、ノ ッテリ 3の残量は有りと判断される。この状態でバッテリ 3を外すと入力電圧 V
BAT
は降下する。そして、第 2のしきい値電圧 V (例えば 2. 5 V)を入力電圧 V が高い
th2 BAT 電圧から低い電圧に変化して交差すると、比較器 11の出力電圧はハイレベルから口 一レベルに変化する。そうすると、出力スイッチング素子 13がオンして出力端子 OU Tはローレベルになるとともに、しきい値電圧生成器 12の生成する検出しきい値電圧 V が第 1のしきい値電圧 V (例えば 2. 9V)に変化する。なお、図示はしないが、
TH thl
さらに入力電圧 V が降下し、第 4のしきい値電圧 V (例えば 2. OV)を入力電圧 V
BAT th4
が高い電圧から低い電圧に変化して交差すると、第 2の比較器 15の出力電圧は
BAT
ローレべルカ ハイレベルに変化し、第 2のしき!/、値電圧生成器 16が生成するしき!ヽ 値電圧は第 3のしき 、値電圧 V (例えば 2. 4V)となる。
th3
[0029] 次に、ノ ッテリ 3を再び装着して入力電圧 V が接地電位から立ち上がるときの電
BAT
圧検出回路 2の動作を説明する。第 2のしきい値電圧生成器 16が生成する第 3のし きい値電圧 V (例えば 2. 4V)を入力電圧 V が低い電圧カゝら高い電圧に変化し
th3 BAT
て交差すると、第 2の比較器 15の出力電圧はハイレベルからローレベルに変化する 。そうすると、 N型 MOSトランジスタ 17はオフになり、定電流源 18からの電流でコン デンサ 19の電圧が接地電位力 徐々に増加し始める力 定電流源 18からの電流の 値とコンデンサ 19の容量値で決まる遅延期間（例えば 1ミリ秒)までは、インバータ 20 は入力をローレベルと判断する。したがって、 AND回路 22の入力はともにハイレべ ルとなるのでその出力 TPもハイレベルとなり、 NOR回路 23の出力は、他の入力、す なわち入力電圧比較回路 7自身からの制御信号に係わらずローレベルとなる。よって 、しきい値電圧生成器 12が生成する検出しきい値電圧 V は、第 2のしきい値電圧 V
TH
(例えば 2. 5V)となる。なお、これらの動作とともに、第 2のしきい値電圧生成器 16 th2
が生成するしき 、値電圧は第 4のしき ヽ値電圧 V (例えば 2. 0V)に変化する。
th4
[0030] さらに入力電圧 V が上昇し、上記の遅延期間（例えば 1ミリ秒)までに第 2のしき
BAT
い値電圧 V (例えば 2. 5V)を入力電圧 V が低い電圧から高い電圧に変化して
th2 BAT
交差すると、比較器 11の出力電圧はローレベルからハイレベルに変化する。そうする と、出力スイッチング素子 13はオフし、出力端子 OUTはノ、ィレベルとなる。また、 NO R回路 23への入力はハイレベルになるので、上記の遅延期間（例えば 1ミリ秒)経過 後でも、しきい値電圧生成器 12の生成する検出しきい値電圧 V は、第 2のしきい値
TH
電圧 V (例えば 2. 5V)のままである。したがって、入力電圧 V が第 1のしきい値 th2 BAT
電圧 V (例えば 2. 9V)より低い電圧であっても、第 2のしきい値電圧 V (例えば 2 thl th2
. 5V)を越えればバッテリ残量有りと判断されるのである。
[0031] 一方、上記の遅延期間（例えば 1ミリ秒)までに第 2のしきい値電圧 V (例えば 2. 5
th2
V)を入力電圧 V が低 ヽ電圧から高 ヽ電圧に変化しても交差しな!、場合、 AND回
BAT
路 22の出力 TPはローレベルとなり、 NOR回路 23の出力はハイレベルとなり、しきい 値電圧生成器 12の生成する検出しきい値電圧 V は第 1のしきい値電圧 V (例え
TH thl ば 2. 9V)に戻る。そして、比較器 11の出力電圧はローレベルのままであり、出力端 子 OUTはローレベルのまま変化せず、ノ ッテリ残量無しと判断される。図 3の右部分 に示される状態は、入力電圧 V が第 2のしきい値電圧 V (例えば 2. 5V)まで到
BAT th2
達しない電圧 (例えば 2. 45V)である場合で、バッテリ残量無しと判断される。
[0032] ここで注意すべきは、図示はしていないが、バッテリ残量無しと判断されるのは、最 終的に入力電圧 V が第 2のしきい値電圧 V (例えば 2. 5V)まで到達するものの
BAT th2
、第 3のしきい値電圧 V (例えば 2. 4V)から第 2のしきい値電圧 V (例えば 2. 5V
th3 th2
)まで上昇するのに、上記の遅延期間（例えば 1ミリ秒)よりも時間が力かる場合も該当 することである。したがって、そのためにバッテリの残量が使用限度までに至っていな いにもかかわらず、残量無しと判断されることがないように、ノ ッテリ 3および抵抗 4、 5 の寄生容量等を考慮し、ノ ッテリ残量が適量の場合における実際の第 3のしき 、値 電圧 V (例えば 2. 4V)から第 2のしきい値電圧 V (例えば 2. 5V)までの上昇に th3 th2
要する時間よりも大きく上記の遅延期間を決めておく必要がある。
[0033] 以上説明したように、本発明の実施形態である電圧検出回路 2およびそれを用いた ノ ッテリ装置 1は、第 1及び第 2のしきい値電圧 V 、V よりも低い第 3のしきぃ値電 thl th2
圧 V を設け、入力電圧 V の立ち上がりの際、第 3のしきい値電圧 V に至ると、 th3 BAT th3 しき 、値電圧強制設定回路 8が入力電圧比較回路 7を第 2のしき 、値電圧 V に設 th2 定するので、ノ ッテリの残量が少しだけ有りバッテリをー且外した後に再び装着した 場合でも、バッテリの残量無しの状態となってバッテリ搭載機器が起動しないという現 象を防止することができる。こうして、電圧検出回路 2およびそれを用いたバッテリ装 置 1は、ノ ッテリ搭載機器に組み込んだ場合に、そのノ ッテリが使用限度まで確実に 使用可能となり、バッテリ使用可能時間を実質的に延ばすことができる。
[0034] また、本発明は、上述した実施形態に限られることなぐ請求の範囲に記載した事 項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1のしき!/、値電圧又はそれよりも低 、第 2のしき 、値電圧を入力電圧と比較した 出力に応じて出力スイッチング素子の開閉を制御するとともに、入力電圧が低い電圧 から高 ヽ電圧に変化して第 1のしき 、値電圧に交差したときに第 2のしき ヽ値電圧が 選択され、入力電圧が高い電圧から低い電圧に変化して第 2のしきい値電圧に交差 したときに第 1のしきい値電圧が選択される入力電圧比較回路と、
第 2のしき ヽ値電圧よりも低!、第 3のしき ヽ値電圧を入力電圧と比較し、入力電圧が 低!、電圧から高!、電圧に変化して第 3のしき 、値電圧に交差したときに、その時点か ら所定期間、入力電圧比較回路において第 2のしきい値電圧が強制的に選択される ようにパルスを出力するしきい値電圧強制設定回路と、を備え、
入力電圧が立ち上がるときに、入力電圧比較回路において第 2のしきい値電圧が 入力電圧と比較されることを特徴とする電圧検出回路。
[2] 請求項 1に記載の電圧検出回路において、
しき ヽ値電圧強制設定回路は、入力電圧が低 ヽ電圧から高 、電圧に変化して第 3 のしき!/、値電圧に交差したときに第 3のしき 、値電圧よりも低!、第 4のしき 、値電圧が 選択され、入力電圧が高い電圧から低い電圧に変化して第 4のしきい値電圧に交差 したときに第 3のしきい値電圧が選択されることを特徴とする電圧検出回路。
[3] 請求項 1または 2に記載の電圧検出回路と、その入力電圧を生成する一端が接地 された直列接続の抵抗と、その他端に接続されたバッテリと、を備えてなることを特徴 とするバッテリ装置。
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