充電回路及びその制御方法
【課題】逆流検出用抵抗器を用いることなく、また、太陽電池のような電力源を入力した場合においても、誤検出することのない充電回路及びその制御方法を提供する。
【解決手段】非充電時には、システム接続用端子とバッテリ接続用端子間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、外部電源入力用端子とシステム接続用端子との間に接続された第二のスイッチ及び第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とを制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路の制御方法において、外部電源入力用端子とシステム接続用端子との間の電位差を検出し、外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出し、外部電源入力用端子とシステム接続用端子との間に流れる電流を検出し、電位差及び電流の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別する。
【解決手段】非充電時には、システム接続用端子とバッテリ接続用端子間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、外部電源入力用端子とシステム接続用端子との間に接続された第二のスイッチ及び第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とを制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路の制御方法において、外部電源入力用端子とシステム接続用端子との間の電位差を検出し、外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出し、外部電源入力用端子とシステム接続用端子との間に流れる電流を検出し、電位差及び電流の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部入力電源の脱去検出機能を有し、システム負荷に供給するシステム出力とバッテリとの電力管理を行うパワーパス制御を有した充電回路に関し、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく動作する外部電源脱去検出回路を有した充電回路及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の充電回路やそれを用いた装置に搭載されている外部電源脱去検出装置には、逆流防止回路が用いられている。逆流防止回路は、特許文献１に開示されているように、逆流電流を検出する為に入力電源とバッテリとの間に直列接続された抵抗器の両端電圧を比較することにより、逆流状態を検出し停止制御（脱去検出）を行う回路である。
【０００３】
また、特許文献２に開示されている逆流防止回路では、充電電流があらかじめ設定した電流値以下になるのを検出すると、発振回路を用いて逆流防止スイッチを一定周期で開閉し、逆流防止スイッチがオフ時に入力電圧が低下することを検出することにより逆流状態を検出し、停止制御（脱去検出）を行っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、逆流検出の為、抵抗器を直列に接続する必要性があり、抵抗器で生じる損失は必ず発生し、また、低抵抗器を使用した場合は、高精度なコンパレータが必要となる。さらに、パワーパス制御を有した充電回路においては、システム負荷が無負荷の時には、抵抗器間の電位差が生じない場合が生じ、抵抗器間の電位差のみでの検出は誤検出をする可能性がある。
【０００５】
特許文献２に記載の発明では、逆流検出サイクル時に入力電圧の低下をあらかじめ設定した所定の電圧値と比較検出し、設定値より低いと判断した場合は逆流状態であると判断する為、太陽電池の様な出力電力が変動する電力源を入力とした場合は、正常に検出できない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、逆流検出用抵抗器を用いることなく、また、太陽電池のような電力源を入力した場合においても、誤検出することのない充電回路及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る第一の充電回路は、外部電源入力用端子と、システム接続用端子と、バッテリ接続用端子と、を有し、非充電時には、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に接続された第二のスイッチ、及び、前記第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とをリニア制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路において、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出する第一の電圧比較器と、前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出する第二の電圧比較器と、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に流れる電流を検出する電流検出器と、前記各電圧比較器の検出結果および、前記電流検出器の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにした外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る第二の充電回路は、外部電源入力用端子と、システム接続用端子と、バッテリ接続用端子と、コイル接続用端子と、非充電時には、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間に接続された第一スイッチをオンし、充電動作時には、前記外部電源入力用端子と前記コイル接続用端子との間に接続された第二スイッチをスイッチング動作させると共に、前記第一スイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とをスイッチング制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路において、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出する第一電圧比較器と、前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出する第二電圧比較器と、コイル電流が逆流するのを検知する逆流検出回路と、前記電圧比較器および、前記逆流検出回路の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにした外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る充電回路の制御方法は、非充電時には、システム接続用端子とバッテリ接続用端子間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に接続された第二のスイッチをオンすると共に、前記第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とを制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路の制御方法において、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出し、前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出し、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に流れる電流を検出し、前記電位差及び前記電流の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、逆流検出用抵抗器を用いることなく、また、太陽電池のような電力源を入力した場合においても、誤検出することのない充電回路及びその制御方法の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る充電回路の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した充電回路の入力端子ＤＣＩＮから図示しない外部電源が脱去され、低下した時の検出信号を示した図である。
【図３】外部電源としての太陽電池の様な出力電圧（充電回路から見ると入力電圧）が変動する電源を用いた場合の検出信号の一例である。
【図４】本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図であり、スイッチングコンバータを使用した場合である。
【図６】本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る充電回路の一実施の形態を示すブロック図である。
外部電源入力用端子（以下、入力端子と表記）であるＤＣＩＮと、図示しないシステムが接続されるシステム接続用端子（以下、出力端子と表記）ＶＳＹＳとの間には、スイッチであるＰｃｈＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタと表記）Ｍ１が接続されている。トランジスタＭ１のゲートは、リニアレギュレータ１（図ではＬｉｎｅａｒ ＲＥＧ１）１２の出力信号線が接続されている。
【００１３】
トランジスタＭ１のウェル電位は、ＷＥＬＬ制御回路（図ではＷｅｌｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）１０により、入力端子ＤＣＩＮもしくは、出力端子ＶＳＹＳのいずれかに接続される。ＷＥＬＬ制御回路１０は、電圧比較器（図ではＤＥＴ１）１３からの出力信号ＤＥＴ１Ｏが入力され、その出力信号ＤＥＴ１Ｏにより制御される。さらに、電圧比較器１３の出力信号ＤＥＴ１Ｏは、外部電源脱去検出回路（図ではｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）１４にも接続されている。電圧比較器ＤＥＴ１（１３）は、入力端子ＤＣＩＮおよび出力端子ＶＳＹＳに接続され、入力端子ＤＣＩＮおよび出力端子ＶＳＹＳの電圧の比較を行っている。
【００１４】
ここで、ＭＯＳトランジスタのウェル電位を制御する理由について述べる。
Ｐチャネルトランジスタのウェル電位は、通常ソース電位と共通で使用するが、そのように使用した場合、ソース電位に外部電源が接続されるので、外部電源が脱去された場合においても、「Ｐチャネルトランジスタ」の寄生ダイオードにより逆流が生じてしまう。このような逆流を防止するため、ウェル電位を制御し、寄生ダイオードの方向を切り替えているのである。
【００１５】
電流検出器（図ではＣｕｒｒｅｎｔ Ｄｅｔ）１１は、入力端子ＤＣＩＮおよび出力端子ＶＳＹＳに接続され、トランジスタＭ１の電流検出を行い、トランジスタＭ１に流れる電流がゼロの時に検出するように設定している。電流検出回路１１の検出信号であるＣＤＥＴＯは、外部電源脱去検出回路１４に接続されている。リニアレギュレータ１（１２）は、入力端子ＤＣＩＮに流れる電流を監視し、出力端子ＶＳＹＳの電圧が一定になるようにＦＥＴＧ１信号を制御している。
【００１６】
出力端子ＶＳＹＳと、バッテリが接続されるバッテリ接続用端子（以下，バッテリ端子と表記）ＶＢＡＴとの間には、ＰｃｈＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタと表記）Ｍ２が接続されている。トランジスタＭ２のゲート信号は、リニアレギュレータ２（図ではＬｉｎｅａｒ ＲＥＧ２）１６の出力信号線に接続されている。リニアレギュレータ２（１６）は、出力端子ＶＳＹＳとバッテリ端子ＶＢＡＴとの間に流れる電流を監視し、バッテリ端子ＶＢＡＴの端子電圧が一定になるように信号ＦＥＴＧ２を制御している。
【００１７】
電圧比較器ＤＥＴ２（１５）は、入力端子ＤＣＩＮおよびバッテリ端子ＶＢＡＴに接続され、入力端子ＤＣＩＮおよびバッテリ端子ＶＢＡＴの端子電圧の比較を行い、検出信号であるＤＥＴ２Ｏを出力する。検出信号ＤＥＴ２Ｏは、外部電源脱去検出回路１４に接続されている。外部電源脱去検出回路１４は、検出信号ＤＥＴ１Ｏ、ＤＥＴ２Ｏ、ＣＤＥＴＯにより脱去検出信号であるＤＩＳＣＯを出力し、脱去検出信号ＤＩＳＣＯは、各リニアレギュレータ１２、１６に接続されている。
【００１８】
なお、リニアレギュレータ１（１２）は、ＯＦＦ動作時は、入力端子ＤＣＩＮと出力端子ＶＳＹＳとの間に接続されたトランジスタＭ１をＯＦＦし、リニアレギュレータ２（１６）は、出力端子ＶＳＹＳとバッテリ端子ＶＢＡＴとの間に接続されたトランジスタＭ２をＯＮする制御を行う。リニアレギュレータ１（１２）は、ＯＮ動作時は、いずれのリニアレギュレータ１２、１６も予め設定された電圧、および制限された電流値に基づいて各トランジスタＭ１、Ｍ２を制御する。
【００１９】
次に脱去検出回路の動作を説明する。
図２は、図１に示した充電回路の入力端子ＤＣＩＮから図示しない外部電源が脱去され、低下した時の検出信号を示した図である。図２において、横軸が時間軸を示し、縦軸が電圧軸を示している。
【００２０】
入力端子ＤＣＩＮの検出信号の電圧が低下し、リニアレギュレータ１（１２：図１参照）で予め設定された電圧を下回ると、出力端子ＶＳＹＳの検出信号の電圧も低下し始める（Ａ点）。入力端子ＤＣＩＮおよび出力端子ＶＳＹＳの検出信号の電圧が同電位付近になると、入力端子ＤＣＩＮおよび出力端子ＶＳＹＳの検出信号の電圧を監視している電圧比較器出力であるＤＥＴ１Ｏが検出する。
【００２１】
さらに、図１に示す充電回路から図示しない外部電源が脱去されているため、入力端子ＤＣＩＮと出力端子ＶＳＹＳとの間にあるトランジスタＭ１（図１参照）からは、電流供給がなくなり、ＣＤＥＴＯが検出する。さらに、入力端子ＤＣＩＮの検出信号の電圧が低下し、バッテリ端子ＶＢＡＴの検出信号の電圧と同電位付近まで低下すると、入力端子ＤＣＩＮおよびバッテリ端子ＶＢＡＴの検出信号の電圧を監視している電圧比較器出力であるＤＥＴ２Ｏが検出する（Ｂ点）。
【００２２】
外部電源脱去検出回路１４（図１参照）は、検出信号ＤＥＴ１Ｏ、ＤＥＴ２Ｏ、ＣＤＥＴＯを受けて、図示しない外部電源が脱去されたと判断する。
【００２３】
図３は、外部電源としての太陽電池の様な出力電圧（充電回路から見ると入力電圧）が変動する電源を用いた場合の検出信号の一例である。同図において、リニアレギュレータ１で予め設定された電圧より入力端子ＤＣＩＮの検出信号の電圧が下回る場合を示している。
図３において、横軸は時間軸を示し、縦軸は電圧軸を示している。
【００２４】
外部入力電源の電力（出力電圧）が変動し、リニアレギュレータ１（１２）で予め設定された設定電圧より低下すると、入力端子ＤＣＩＮの端子電圧に比例して出力端子ＶＳＹＳの端子電圧が低下し、入力端子ＤＣＩＮの端子電圧および出力端子ＶＳＹＳの端子電圧を監視している電圧比較器１３の出力であるＤＥＴ１Ｏが検出される（Ｃ点）。
システム負荷およびバッテリへの充電電流がなくなると、電流検出器１１が検出し、信号ＣＤＥＴＯが出力される（Ｄ点）。しかしながら、バッテリ端子ＶＢＡＴの電圧よりも入力端子ＤＣＩＮの端子電圧が高い場合においては、入力端子ＤＣＩＮの端子電圧とバッテリ端子ＶＢＡＴの端子電圧を比較する電圧比較器１５の出力信号ＤＥＴ２Ｏは非検出のままである為、外部電源脱去検出回路１４は、非検出となる。
以上のように太陽電池等の様な電力変動が生じる外部電源が接続された場合においても、誤動作することなく、外部電源の脱去動作の検出が可能となった。
【００２５】
＜第２の実施の形態＞
図４は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図４に示した実施の形態は、図１に示した実施の形態との相違点は、外部電源脱去検出回路の検出条件に、ＷＥＬＬ制御回路の制御出力信号を使用する点である。
【００２６】
これにより、入力端子ＤＣＩＮと出力端子ＶＳＹＳとの間に接続されたＰｃｈトランジスタに形成された寄生ダイオードのダイオード方向（順方向電流の方向）が入力端子ＤＣＩＮ（アノード）から出力端子ＶＳＹＳ（カソード）に向かう方向となる為、電流検出器１１での検出は、ＰｃｈトランジスタＭ１のチャネル電流のみでの検出となる。その為、電流検出の検出精度が向上し、より誤検出することなく、脱去検出が可能となった。
【００２７】
＜第３の実施の形態＞
図５は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図であり、スイッチングコンバータを使用した場合である。
すなわち、図５に示した実施の形態の図１に示した実施の形態との相違点は、リニアレギュレータ１の代わりにスイッチング電源を用いた点である。
入力端子ＤＣＩＮとコイル接続端子ＶＬＸとの間には、スイッチとしてのＰｃｈＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタと表記）Ｍ３が接続されている。
コイル接続端子ＶＬＸとグラウンドＧＮＤとの間には、ＮｃｈＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタと表記）Ｍ４が接続されている。トランジスタＭ３、Ｍ４のゲートには、ＤＣＤＣコントローラ部（図ではＤＣＤＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ）１９よりＰＷＭ制御信号が入力される。
【００２８】
逆流防止検出回路（図ではＲｅｖｅｒｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）２０は、コイル接続端子ＶＬＸが接続され、コイル電流が逆流した場合（図５の右から左に電流が流れた場合）に検出する検出信号ＲＥＶＯを出力し、検出信号ＲＥＶＯは、ＤＣＤＣコントローラ部１９および外部電源脱去検出回路１４に接続されている。コイル接続端子ＶＬＸと出力端子ＶＳＹＳとの間は、コイルＬおよび出力容量であるコンデンサＣＯが接続され、コンデンサＣＯの一端は、グラウンドＧＮＤに接続されている。
【００２９】
その他の接続は、図１に示した実施の形態と同様の構成となっており、外部電源の脱去検出動作も同様に、ＤＥＴ１ＯおよびＤＥＴ２Ｏの出力信号の検出とコイル電流の逆流検出信号であるＲＥＶＯにより検出を行っている。その為、図１に示した、リニアレギュレータを用いた充電回路と同様の動作となり、太陽電池等の様な電力変動が生じる外部電源が接続された場合においても、誤動作することなく、外部電源の脱去動作の検出が可能となった。
【００３０】
＜第４の実施の形態＞
図６は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図６に示した実施の形態の図１に示した実施の形態との相違点は、リニアレギュレータを使用した、図４に示した実施の形態と同様に、ＷＥＬＬ制御回路の制御出力を変更した点である。
入力端子ＤＣＩＮと出力端子ＶＳＹＳとの間に接続されたＰｃｈＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタ）Ｍ３の寄生ダイオードのダイオード方向（順方向）が入力端子ＤＣＩＮ（アノード）から出力端子ＶＳＹＳ（カソード）となる条件時のみ脱去検出されることになり、より、誤検出することなく、脱去検出が可能となった。
【００３１】
＜第５の実施の形態＞
図７は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図７に示した実施の形態の図１に示した実施の形態との相違点は、第一のスイッチとしてのトランジスタＭ１にＮチャネルＦＥＴを用いた点である。
トランジスタＭ１を「Ｎチャネルトランジスタ」で構成する場合は、ＢＯＯＳＴ制御が必要となる。さらに、「Ｎチャネルトランジスタ」では、ウェル制御が不要となる為、ＷＥＬＬ制御回路を削除した。
【００３２】
すなわち、入力端子ＤＣＩＮに、ウェルが接地されたトランジスタＭ１のソースが接続され、出力端子ＶＳＹＳにトランジスタＭ１のドレインが接続され、トランジスタＭ１のゲートにリニアレギュレータ１（１２）の出力端が接続されている。
入力端子ＤＣＩＮは、ブースト制御回路（図ではＢＯＯＳＴ）２０の入力端、電圧比較器１３の入力端、及び電圧比較器１５の入力端に接続されている。
ブースト制御回路２０の出力端は、リニアレギュレータ１（１２）の入力端に接続されている。リニアレギュレータ１（１２）の出力端はトランジスタＭ１のゲートの他、電流検出器１１の入力端に接続されており、かつ電流検出器１１の入力端には入力端子ＤＣＩＮが接続されている。出力端子ＶＳＹＳは、電流検出器１１の他の入力端及び電圧比較器１３の他の入力端に接続されている。電圧比較器１３の出力端、電流検出器１１の出力端、及び電圧比較器１５の出力端は、外部電源脱去検出回路１４の入力端に接続されている。
外部電源脱去検出回路１４の出力端は、リニアレギュレータ１（１２）の入力端及びリニアレギュレータ２（１６）の入力端に接続されている。リニアレギュレータ２（１６）の入力端には、出力端子ＶＳＹＳ及びバッテリ端子ＶＢＡＴが接続され、リニアレギュレータ２（１６）の出力端は、トランジスタＭ２のゲートに接続されている。トランジスタＭ２のドレインは出力端子ＶＳＹＳに接続され、トランジスタＭ２のソースはバッテリ端子ＶＢＡＴ及び電圧比較器１５の入力端に接続されている。
このような回路においても、図１に示した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３３】
＜第６の実施の形態＞
図８は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図８に示した実施の形態の図１に示した実施の形態との相違点は、第一のスイッチとしてのトランジスタＭ１にＰＮＰ型のバイポーラトランジスタを用いた点である。
すなわち、入力端子ＤＣＩＮにトランジスタＭ１のエミッタ、一端がトランジスタＭ１のベースに接続された抵抗Ｒの他端、リニアレギュレータ１（１２）の入力端、電圧比較器１５の入力端に接続されている。
トランジスタＭ１のコレクタは出力端子ＶＳＹＳ、電流検出器１１の入力端、電圧比較器１３の入力端に接続されている。リニアレギュレータ１（１２）の出力端はトランジスタＭ１のゲートの他、電流検出器１１の入力端に接続されている。電流検出器１１の入力端は入力端子ＤＣＩＮに接続され、出力端は外部電源脱去検出回路１４の入力端に接続されている。外部電源脱去検出回路１４の入力端には電圧比較器１５の出力端が接続され、出力端はリニアレギュレータ１（１２）の入力端に接続されている。出力端子ＶＳＹＳとバッテリ端子ＶＢＡＴにはトランジスタＭ２のソースとドレインとが接続されている。出力端子ＶＳＹＳは、リニアレギュレータ２（１６）の入力端に接続され、バッテリ端子ＶＢＡＴは、リニアレギュレータ２（１６）の入力端及び電圧比較器１５の入力端に接続されている。リニアレギュレータ２（１６）の出力端はトランジスタＭ２のゲートに接続されている。
尚、抵抗Ｒはバイアスを与えるための抵抗であり、逆流検出用の抵抗ではない。
このような回路においても、図１に示した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３４】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。図８に示した実施の形態ではＰＮＰ型のバイポーラトランジスタで構成した場合で説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタで構成してもよい。
【００３５】
＜作用効果＞
本実施形態によれば、外部電源入力用端子を有し、システム接続用端子およびバッテリが接続される端子を有し、非充電時は、システム接続用端子とバッテリ端子間に接続されたスイッチをオンし、充電動作時は、外部電源入力端子およびシステム接続端子間に接続されたスイッチをオンし、システム接続用端子とバッテリ端子間のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電の制御を行うパワーパス制御機能を有したリニア制御方式の充電回路において、外部電源入力端子とシステム接続端子間の電位差を検出する電圧比較器と外部電源入力端子とバッテリ端子間の電位差を検出する電圧比較器と外部電源入力端子とシステム接続端子間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、電圧比較器の検出結果および、電流検出器の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを検出するようにしたので、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく検出することが可能となった。
【００３６】
本実施形態によれば、電圧比較器が共に、同電位であることを検出し、電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたので、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく検出することが可能となった。
【００３７】
本実施形態によれば、スイッチは、共に、ＰチャネルＦＥＴで構成され、外部電源入力端子とシステム接続端子間に備えられた電圧比較器の検出結果に基づいて外部電源入力端子とシステム接続端子間のＰチャネルＦＥＴのＮウェル電位の制御を行うＷＥＬＬ制御回路を有し、ＷＥＬＬ制御回路がＮウェル電位をシステム接続端子の電位に接続している状態で、システム接続端子とバッテリ端子間の電圧比較器出力が同電位であることを検出し、かつ、電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたので、ＰチャネルＦＥＴの寄生ダイオードでの逆流により誤検出することなく脱去検出が可能となった。
【００３８】
本実施形態によれば、外部電源入力用端子を有し、システム接続端子およびバッテリが接続される端子、および、コイル接続用端子を有し、非充電時は、システム接続用端子とバッテリ端子間に接続されたスイッチをオンし、充電動作時は、外部電源入力端子およびコイル接続端子間に接続されたスイッチをスイッチング動作させ、システム接続用端子とバッテリ端子間のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電の制御を行うパワーパス制御を行う機能を有したスイッチング制御方式の充電回路において、外部電源入力端子とシステム接続端子間の電位差を検出する電圧比較器と外部電源入力端子とバッテリ端子間の電位差を検出する電圧比較器とコイル電流が逆流するのを検知する逆流検出回路を備え、電圧比較器および、逆流検出回路の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにしたので、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく検出することが可能となった。
【００３９】
本実施形態によれば、電圧比較器が共に、同電位であることを検出し、逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたので、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく検出することが可能となった。
【００４０】
本実施形態によれば、スイッチは、ＰチャネルＦＥＴで構成され、外部電源入力端子とシステム接続端子間に備えられた電圧比較器の検出結果に基づいて外部電源入力端子とシステム接続端子間のＰチャネルＦＥＴのＮウェル電位の制御を行うＷＥＬＬ制御回路を有し、ＷＥＬＬ制御回路がＮウェル電位をシステム接続端子の電位に接続している状態で、システム接続端子とバッテリ端子間の電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたので、ＰチャネルＦＥＴの寄生ダイオードでの逆流により誤検出することなく脱去検出が可能となった。
【００４１】
本実施形態によれば、抵抗器を用いることなく、また、太陽電池のような電力源を入力した場合においても、誤動作することのない外部電源脱去検出が可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ ＷＥＬＬ制御回路
１１ 電流検出器
１２ リニアレギュレータ１
１３、１５ 電圧比較器
１４ 外部電源脱去検出回路
１６ リニアレギュレータ２
１７ リニアレギュレータ
１９ ＤＣＤＣコントローラ部
２０ 逆流防止検出回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特許第３３２９１６８号公報
【特許文献２】特開２００８−２２８４１６号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部入力電源の脱去検出機能を有し、システム負荷に供給するシステム出力とバッテリとの電力管理を行うパワーパス制御を有した充電回路に関し、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく動作する外部電源脱去検出回路を有した充電回路及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の充電回路やそれを用いた装置に搭載されている外部電源脱去検出装置には、逆流防止回路が用いられている。逆流防止回路は、特許文献１に開示されているように、逆流電流を検出する為に入力電源とバッテリとの間に直列接続された抵抗器の両端電圧を比較することにより、逆流状態を検出し停止制御（脱去検出）を行う回路である。
【０００３】
また、特許文献２に開示されている逆流防止回路では、充電電流があらかじめ設定した電流値以下になるのを検出すると、発振回路を用いて逆流防止スイッチを一定周期で開閉し、逆流防止スイッチがオフ時に入力電圧が低下することを検出することにより逆流状態を検出し、停止制御（脱去検出）を行っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、逆流検出の為、抵抗器を直列に接続する必要性があり、抵抗器で生じる損失は必ず発生し、また、低抵抗器を使用した場合は、高精度なコンパレータが必要となる。さらに、パワーパス制御を有した充電回路においては、システム負荷が無負荷の時には、抵抗器間の電位差が生じない場合が生じ、抵抗器間の電位差のみでの検出は誤検出をする可能性がある。
【０００５】
特許文献２に記載の発明では、逆流検出サイクル時に入力電圧の低下をあらかじめ設定した所定の電圧値と比較検出し、設定値より低いと判断した場合は逆流状態であると判断する為、太陽電池の様な出力電力が変動する電力源を入力とした場合は、正常に検出できない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、逆流検出用抵抗器を用いることなく、また、太陽電池のような電力源を入力した場合においても、誤検出することのない充電回路及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る第一の充電回路は、外部電源入力用端子と、システム接続用端子と、バッテリ接続用端子と、を有し、非充電時には、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に接続された第二のスイッチ、及び、前記第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とをリニア制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路において、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出する第一の電圧比較器と、前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出する第二の電圧比較器と、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に流れる電流を検出する電流検出器と、前記各電圧比較器の検出結果および、前記電流検出器の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにした外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る第二の充電回路は、外部電源入力用端子と、システム接続用端子と、バッテリ接続用端子と、コイル接続用端子と、非充電時には、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間に接続された第一スイッチをオンし、充電動作時には、前記外部電源入力用端子と前記コイル接続用端子との間に接続された第二スイッチをスイッチング動作させると共に、前記第一スイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とをスイッチング制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路において、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出する第一電圧比較器と、前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出する第二電圧比較器と、コイル電流が逆流するのを検知する逆流検出回路と、前記電圧比較器および、前記逆流検出回路の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにした外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る充電回路の制御方法は、非充電時には、システム接続用端子とバッテリ接続用端子間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に接続された第二のスイッチをオンすると共に、前記第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とを制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路の制御方法において、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出し、前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出し、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に流れる電流を検出し、前記電位差及び前記電流の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、逆流検出用抵抗器を用いることなく、また、太陽電池のような電力源を入力した場合においても、誤検出することのない充電回路及びその制御方法の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る充電回路の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した充電回路の入力端子ＤＣＩＮから図示しない外部電源が脱去され、低下した時の検出信号を示した図である。
【図３】外部電源としての太陽電池の様な出力電圧（充電回路から見ると入力電圧）が変動する電源を用いた場合の検出信号の一例である。
【図４】本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図であり、スイッチングコンバータを使用した場合である。
【図６】本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る充電回路の一実施の形態を示すブロック図である。
外部電源入力用端子（以下、入力端子と表記）であるＤＣＩＮと、図示しないシステムが接続されるシステム接続用端子（以下、出力端子と表記）ＶＳＹＳとの間には、スイッチであるＰｃｈＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタと表記）Ｍ１が接続されている。トランジスタＭ１のゲートは、リニアレギュレータ１（図ではＬｉｎｅａｒ ＲＥＧ１）１２の出力信号線が接続されている。
【００１３】
トランジスタＭ１のウェル電位は、ＷＥＬＬ制御回路（図ではＷｅｌｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）１０により、入力端子ＤＣＩＮもしくは、出力端子ＶＳＹＳのいずれかに接続される。ＷＥＬＬ制御回路１０は、電圧比較器（図ではＤＥＴ１）１３からの出力信号ＤＥＴ１Ｏが入力され、その出力信号ＤＥＴ１Ｏにより制御される。さらに、電圧比較器１３の出力信号ＤＥＴ１Ｏは、外部電源脱去検出回路（図ではｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）１４にも接続されている。電圧比較器ＤＥＴ１（１３）は、入力端子ＤＣＩＮおよび出力端子ＶＳＹＳに接続され、入力端子ＤＣＩＮおよび出力端子ＶＳＹＳの電圧の比較を行っている。
【００１４】
ここで、ＭＯＳトランジスタのウェル電位を制御する理由について述べる。
Ｐチャネルトランジスタのウェル電位は、通常ソース電位と共通で使用するが、そのように使用した場合、ソース電位に外部電源が接続されるので、外部電源が脱去された場合においても、「Ｐチャネルトランジスタ」の寄生ダイオードにより逆流が生じてしまう。このような逆流を防止するため、ウェル電位を制御し、寄生ダイオードの方向を切り替えているのである。
【００１５】
電流検出器（図ではＣｕｒｒｅｎｔ Ｄｅｔ）１１は、入力端子ＤＣＩＮおよび出力端子ＶＳＹＳに接続され、トランジスタＭ１の電流検出を行い、トランジスタＭ１に流れる電流がゼロの時に検出するように設定している。電流検出回路１１の検出信号であるＣＤＥＴＯは、外部電源脱去検出回路１４に接続されている。リニアレギュレータ１（１２）は、入力端子ＤＣＩＮに流れる電流を監視し、出力端子ＶＳＹＳの電圧が一定になるようにＦＥＴＧ１信号を制御している。
【００１６】
出力端子ＶＳＹＳと、バッテリが接続されるバッテリ接続用端子（以下，バッテリ端子と表記）ＶＢＡＴとの間には、ＰｃｈＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタと表記）Ｍ２が接続されている。トランジスタＭ２のゲート信号は、リニアレギュレータ２（図ではＬｉｎｅａｒ ＲＥＧ２）１６の出力信号線に接続されている。リニアレギュレータ２（１６）は、出力端子ＶＳＹＳとバッテリ端子ＶＢＡＴとの間に流れる電流を監視し、バッテリ端子ＶＢＡＴの端子電圧が一定になるように信号ＦＥＴＧ２を制御している。
【００１７】
電圧比較器ＤＥＴ２（１５）は、入力端子ＤＣＩＮおよびバッテリ端子ＶＢＡＴに接続され、入力端子ＤＣＩＮおよびバッテリ端子ＶＢＡＴの端子電圧の比較を行い、検出信号であるＤＥＴ２Ｏを出力する。検出信号ＤＥＴ２Ｏは、外部電源脱去検出回路１４に接続されている。外部電源脱去検出回路１４は、検出信号ＤＥＴ１Ｏ、ＤＥＴ２Ｏ、ＣＤＥＴＯにより脱去検出信号であるＤＩＳＣＯを出力し、脱去検出信号ＤＩＳＣＯは、各リニアレギュレータ１２、１６に接続されている。
【００１８】
なお、リニアレギュレータ１（１２）は、ＯＦＦ動作時は、入力端子ＤＣＩＮと出力端子ＶＳＹＳとの間に接続されたトランジスタＭ１をＯＦＦし、リニアレギュレータ２（１６）は、出力端子ＶＳＹＳとバッテリ端子ＶＢＡＴとの間に接続されたトランジスタＭ２をＯＮする制御を行う。リニアレギュレータ１（１２）は、ＯＮ動作時は、いずれのリニアレギュレータ１２、１６も予め設定された電圧、および制限された電流値に基づいて各トランジスタＭ１、Ｍ２を制御する。
【００１９】
次に脱去検出回路の動作を説明する。
図２は、図１に示した充電回路の入力端子ＤＣＩＮから図示しない外部電源が脱去され、低下した時の検出信号を示した図である。図２において、横軸が時間軸を示し、縦軸が電圧軸を示している。
【００２０】
入力端子ＤＣＩＮの検出信号の電圧が低下し、リニアレギュレータ１（１２：図１参照）で予め設定された電圧を下回ると、出力端子ＶＳＹＳの検出信号の電圧も低下し始める（Ａ点）。入力端子ＤＣＩＮおよび出力端子ＶＳＹＳの検出信号の電圧が同電位付近になると、入力端子ＤＣＩＮおよび出力端子ＶＳＹＳの検出信号の電圧を監視している電圧比較器出力であるＤＥＴ１Ｏが検出する。
【００２１】
さらに、図１に示す充電回路から図示しない外部電源が脱去されているため、入力端子ＤＣＩＮと出力端子ＶＳＹＳとの間にあるトランジスタＭ１（図１参照）からは、電流供給がなくなり、ＣＤＥＴＯが検出する。さらに、入力端子ＤＣＩＮの検出信号の電圧が低下し、バッテリ端子ＶＢＡＴの検出信号の電圧と同電位付近まで低下すると、入力端子ＤＣＩＮおよびバッテリ端子ＶＢＡＴの検出信号の電圧を監視している電圧比較器出力であるＤＥＴ２Ｏが検出する（Ｂ点）。
【００２２】
外部電源脱去検出回路１４（図１参照）は、検出信号ＤＥＴ１Ｏ、ＤＥＴ２Ｏ、ＣＤＥＴＯを受けて、図示しない外部電源が脱去されたと判断する。
【００２３】
図３は、外部電源としての太陽電池の様な出力電圧（充電回路から見ると入力電圧）が変動する電源を用いた場合の検出信号の一例である。同図において、リニアレギュレータ１で予め設定された電圧より入力端子ＤＣＩＮの検出信号の電圧が下回る場合を示している。
図３において、横軸は時間軸を示し、縦軸は電圧軸を示している。
【００２４】
外部入力電源の電力（出力電圧）が変動し、リニアレギュレータ１（１２）で予め設定された設定電圧より低下すると、入力端子ＤＣＩＮの端子電圧に比例して出力端子ＶＳＹＳの端子電圧が低下し、入力端子ＤＣＩＮの端子電圧および出力端子ＶＳＹＳの端子電圧を監視している電圧比較器１３の出力であるＤＥＴ１Ｏが検出される（Ｃ点）。
システム負荷およびバッテリへの充電電流がなくなると、電流検出器１１が検出し、信号ＣＤＥＴＯが出力される（Ｄ点）。しかしながら、バッテリ端子ＶＢＡＴの電圧よりも入力端子ＤＣＩＮの端子電圧が高い場合においては、入力端子ＤＣＩＮの端子電圧とバッテリ端子ＶＢＡＴの端子電圧を比較する電圧比較器１５の出力信号ＤＥＴ２Ｏは非検出のままである為、外部電源脱去検出回路１４は、非検出となる。
以上のように太陽電池等の様な電力変動が生じる外部電源が接続された場合においても、誤動作することなく、外部電源の脱去動作の検出が可能となった。
【００２５】
＜第２の実施の形態＞
図４は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図４に示した実施の形態は、図１に示した実施の形態との相違点は、外部電源脱去検出回路の検出条件に、ＷＥＬＬ制御回路の制御出力信号を使用する点である。
【００２６】
これにより、入力端子ＤＣＩＮと出力端子ＶＳＹＳとの間に接続されたＰｃｈトランジスタに形成された寄生ダイオードのダイオード方向（順方向電流の方向）が入力端子ＤＣＩＮ（アノード）から出力端子ＶＳＹＳ（カソード）に向かう方向となる為、電流検出器１１での検出は、ＰｃｈトランジスタＭ１のチャネル電流のみでの検出となる。その為、電流検出の検出精度が向上し、より誤検出することなく、脱去検出が可能となった。
【００２７】
＜第３の実施の形態＞
図５は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図であり、スイッチングコンバータを使用した場合である。
すなわち、図５に示した実施の形態の図１に示した実施の形態との相違点は、リニアレギュレータ１の代わりにスイッチング電源を用いた点である。
入力端子ＤＣＩＮとコイル接続端子ＶＬＸとの間には、スイッチとしてのＰｃｈＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタと表記）Ｍ３が接続されている。
コイル接続端子ＶＬＸとグラウンドＧＮＤとの間には、ＮｃｈＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタと表記）Ｍ４が接続されている。トランジスタＭ３、Ｍ４のゲートには、ＤＣＤＣコントローラ部（図ではＤＣＤＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ）１９よりＰＷＭ制御信号が入力される。
【００２８】
逆流防止検出回路（図ではＲｅｖｅｒｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）２０は、コイル接続端子ＶＬＸが接続され、コイル電流が逆流した場合（図５の右から左に電流が流れた場合）に検出する検出信号ＲＥＶＯを出力し、検出信号ＲＥＶＯは、ＤＣＤＣコントローラ部１９および外部電源脱去検出回路１４に接続されている。コイル接続端子ＶＬＸと出力端子ＶＳＹＳとの間は、コイルＬおよび出力容量であるコンデンサＣＯが接続され、コンデンサＣＯの一端は、グラウンドＧＮＤに接続されている。
【００２９】
その他の接続は、図１に示した実施の形態と同様の構成となっており、外部電源の脱去検出動作も同様に、ＤＥＴ１ＯおよびＤＥＴ２Ｏの出力信号の検出とコイル電流の逆流検出信号であるＲＥＶＯにより検出を行っている。その為、図１に示した、リニアレギュレータを用いた充電回路と同様の動作となり、太陽電池等の様な電力変動が生じる外部電源が接続された場合においても、誤動作することなく、外部電源の脱去動作の検出が可能となった。
【００３０】
＜第４の実施の形態＞
図６は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図６に示した実施の形態の図１に示した実施の形態との相違点は、リニアレギュレータを使用した、図４に示した実施の形態と同様に、ＷＥＬＬ制御回路の制御出力を変更した点である。
入力端子ＤＣＩＮと出力端子ＶＳＹＳとの間に接続されたＰｃｈＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタ）Ｍ３の寄生ダイオードのダイオード方向（順方向）が入力端子ＤＣＩＮ（アノード）から出力端子ＶＳＹＳ（カソード）となる条件時のみ脱去検出されることになり、より、誤検出することなく、脱去検出が可能となった。
【００３１】
＜第５の実施の形態＞
図７は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図７に示した実施の形態の図１に示した実施の形態との相違点は、第一のスイッチとしてのトランジスタＭ１にＮチャネルＦＥＴを用いた点である。
トランジスタＭ１を「Ｎチャネルトランジスタ」で構成する場合は、ＢＯＯＳＴ制御が必要となる。さらに、「Ｎチャネルトランジスタ」では、ウェル制御が不要となる為、ＷＥＬＬ制御回路を削除した。
【００３２】
すなわち、入力端子ＤＣＩＮに、ウェルが接地されたトランジスタＭ１のソースが接続され、出力端子ＶＳＹＳにトランジスタＭ１のドレインが接続され、トランジスタＭ１のゲートにリニアレギュレータ１（１２）の出力端が接続されている。
入力端子ＤＣＩＮは、ブースト制御回路（図ではＢＯＯＳＴ）２０の入力端、電圧比較器１３の入力端、及び電圧比較器１５の入力端に接続されている。
ブースト制御回路２０の出力端は、リニアレギュレータ１（１２）の入力端に接続されている。リニアレギュレータ１（１２）の出力端はトランジスタＭ１のゲートの他、電流検出器１１の入力端に接続されており、かつ電流検出器１１の入力端には入力端子ＤＣＩＮが接続されている。出力端子ＶＳＹＳは、電流検出器１１の他の入力端及び電圧比較器１３の他の入力端に接続されている。電圧比較器１３の出力端、電流検出器１１の出力端、及び電圧比較器１５の出力端は、外部電源脱去検出回路１４の入力端に接続されている。
外部電源脱去検出回路１４の出力端は、リニアレギュレータ１（１２）の入力端及びリニアレギュレータ２（１６）の入力端に接続されている。リニアレギュレータ２（１６）の入力端には、出力端子ＶＳＹＳ及びバッテリ端子ＶＢＡＴが接続され、リニアレギュレータ２（１６）の出力端は、トランジスタＭ２のゲートに接続されている。トランジスタＭ２のドレインは出力端子ＶＳＹＳに接続され、トランジスタＭ２のソースはバッテリ端子ＶＢＡＴ及び電圧比較器１５の入力端に接続されている。
このような回路においても、図１に示した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３３】
＜第６の実施の形態＞
図８は、本発明の充電回路に係る他の実施の形態を示すブロック図である。
図８に示した実施の形態の図１に示した実施の形態との相違点は、第一のスイッチとしてのトランジスタＭ１にＰＮＰ型のバイポーラトランジスタを用いた点である。
すなわち、入力端子ＤＣＩＮにトランジスタＭ１のエミッタ、一端がトランジスタＭ１のベースに接続された抵抗Ｒの他端、リニアレギュレータ１（１２）の入力端、電圧比較器１５の入力端に接続されている。
トランジスタＭ１のコレクタは出力端子ＶＳＹＳ、電流検出器１１の入力端、電圧比較器１３の入力端に接続されている。リニアレギュレータ１（１２）の出力端はトランジスタＭ１のゲートの他、電流検出器１１の入力端に接続されている。電流検出器１１の入力端は入力端子ＤＣＩＮに接続され、出力端は外部電源脱去検出回路１４の入力端に接続されている。外部電源脱去検出回路１４の入力端には電圧比較器１５の出力端が接続され、出力端はリニアレギュレータ１（１２）の入力端に接続されている。出力端子ＶＳＹＳとバッテリ端子ＶＢＡＴにはトランジスタＭ２のソースとドレインとが接続されている。出力端子ＶＳＹＳは、リニアレギュレータ２（１６）の入力端に接続され、バッテリ端子ＶＢＡＴは、リニアレギュレータ２（１６）の入力端及び電圧比較器１５の入力端に接続されている。リニアレギュレータ２（１６）の出力端はトランジスタＭ２のゲートに接続されている。
尚、抵抗Ｒはバイアスを与えるための抵抗であり、逆流検出用の抵抗ではない。
このような回路においても、図１に示した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３４】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。図８に示した実施の形態ではＰＮＰ型のバイポーラトランジスタで構成した場合で説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタで構成してもよい。
【００３５】
＜作用効果＞
本実施形態によれば、外部電源入力用端子を有し、システム接続用端子およびバッテリが接続される端子を有し、非充電時は、システム接続用端子とバッテリ端子間に接続されたスイッチをオンし、充電動作時は、外部電源入力端子およびシステム接続端子間に接続されたスイッチをオンし、システム接続用端子とバッテリ端子間のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電の制御を行うパワーパス制御機能を有したリニア制御方式の充電回路において、外部電源入力端子とシステム接続端子間の電位差を検出する電圧比較器と外部電源入力端子とバッテリ端子間の電位差を検出する電圧比較器と外部電源入力端子とシステム接続端子間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、電圧比較器の検出結果および、電流検出器の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを検出するようにしたので、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく検出することが可能となった。
【００３６】
本実施形態によれば、電圧比較器が共に、同電位であることを検出し、電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたので、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく検出することが可能となった。
【００３７】
本実施形態によれば、スイッチは、共に、ＰチャネルＦＥＴで構成され、外部電源入力端子とシステム接続端子間に備えられた電圧比較器の検出結果に基づいて外部電源入力端子とシステム接続端子間のＰチャネルＦＥＴのＮウェル電位の制御を行うＷＥＬＬ制御回路を有し、ＷＥＬＬ制御回路がＮウェル電位をシステム接続端子の電位に接続している状態で、システム接続端子とバッテリ端子間の電圧比較器出力が同電位であることを検出し、かつ、電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたので、ＰチャネルＦＥＴの寄生ダイオードでの逆流により誤検出することなく脱去検出が可能となった。
【００３８】
本実施形態によれば、外部電源入力用端子を有し、システム接続端子およびバッテリが接続される端子、および、コイル接続用端子を有し、非充電時は、システム接続用端子とバッテリ端子間に接続されたスイッチをオンし、充電動作時は、外部電源入力端子およびコイル接続端子間に接続されたスイッチをスイッチング動作させ、システム接続用端子とバッテリ端子間のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電の制御を行うパワーパス制御を行う機能を有したスイッチング制御方式の充電回路において、外部電源入力端子とシステム接続端子間の電位差を検出する電圧比較器と外部電源入力端子とバッテリ端子間の電位差を検出する電圧比較器とコイル電流が逆流するのを検知する逆流検出回路を備え、電圧比較器および、逆流検出回路の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにしたので、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく検出することが可能となった。
【００３９】
本実施形態によれば、電圧比較器が共に、同電位であることを検出し、逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたので、外部入力電源の電圧が低下した際に逆流をすることなく、かつ、システム負荷が過負荷等により入力電圧が低下した場合においても、誤検出することなく検出することが可能となった。
【００４０】
本実施形態によれば、スイッチは、ＰチャネルＦＥＴで構成され、外部電源入力端子とシステム接続端子間に備えられた電圧比較器の検出結果に基づいて外部電源入力端子とシステム接続端子間のＰチャネルＦＥＴのＮウェル電位の制御を行うＷＥＬＬ制御回路を有し、ＷＥＬＬ制御回路がＮウェル電位をシステム接続端子の電位に接続している状態で、システム接続端子とバッテリ端子間の電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたので、ＰチャネルＦＥＴの寄生ダイオードでの逆流により誤検出することなく脱去検出が可能となった。
【００４１】
本実施形態によれば、抵抗器を用いることなく、また、太陽電池のような電力源を入力した場合においても、誤動作することのない外部電源脱去検出が可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ ＷＥＬＬ制御回路
１１ 電流検出器
１２ リニアレギュレータ１
１３、１５ 電圧比較器
１４ 外部電源脱去検出回路
１６ リニアレギュレータ２
１７ リニアレギュレータ
１９ ＤＣＤＣコントローラ部
２０ 逆流防止検出回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特許第３３２９１６８号公報
【特許文献２】特開２００８−２２８４１６号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源入力用端子と、システム接続用端子と、バッテリ接続用端子と、を有し、非充電時には、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に接続された第二のスイッチをオンすると共に、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とをリニア制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路において、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出する第一の電圧比較器と、
前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出する第二の電圧比較器と、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記各電圧比較器の検出結果および、前記電流検出器の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにした外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。
【請求項２】
請求項１記載の充電回路において、
前記パワーパス制御部は、前記各電圧比較器が共に、同電位であることを検出し、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断するようにしたことを特徴とする充電回路。
【請求項３】
請求項１記載の充電回路において、
前記第一及び第二のスイッチは、共に、ＰチャネルＦＥＴで構成され、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に備えられた前記第一の電圧比較器の検出結果に基づいて前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間のＰチャネルＦＥＴのＮウェル電位の制御を行うＷＥＬＬ制御回路を有し、
前記ＷＥＬＬ制御回路により前記Ｎウェル電位を前記システム接続用端子の電位に制御している状態で、前記外部電源入力用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記第二の電圧比較器の出力が同電位であることを検出し、かつ、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断する外部電源脱去検出回路を有することを特徴とする充電回路。
【請求項４】
請求項１記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがＰチャネルトランジスタで構成され、前記第二のスイッチがＮチャネルＦＥＴで構成され、
前記外部電源入力用端子の端子電圧に基づいて前記第一のスイッチの制御を行うためのＢＯＯＳＴ制御回路を有し、
前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器の出力が同電位であることを検出し、かつ、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断する外部電源脱去検出回路を有することを特徴とする充電回路。
【請求項５】
請求項１記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがバイポーラトランジスタで構成され、前記第二のスイッチがＰチャネルＦＥＴで構成され、
前記バイポーラトランジスタのエミッタベース間に前記外部電源入力端子が印加され、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器の出力が同電位であることを検出し、かつ、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断する外部電源脱去検出回路を有することを特徴とする充電回路。
【請求項６】
外部電源入力用端子と、システム接続用端子と、バッテリ接続用端子と、コイル接続用端子と、非充電時には、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間に接続された第一スイッチをオンし、充電動作時には、前記外部電源入力用端子と前記コイル接続用端子との間に接続された第二スイッチをスイッチング動作させると共に、前記第一スイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とをスイッチング制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路において、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出する第一電圧比較器と、
前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出する第二電圧比較器と、
コイル電流が逆流するのを検知する逆流検出回路と、
前記電圧比較器および、前記逆流検出回路の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにした外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。
【請求項７】
請求項５記載の充電回路において、
パワーパス制御部は、前記各電圧比較器が共に、同電位であることを検出し、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする充電回路。
【請求項８】
請求項５記載の充電回路において、
前記第一及び第二のスイッチは、ＰチャネルＦＥＴで構成され、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に備えられた前記電圧比較器の検出結果に基づいて前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の前記ＰチャネルＦＥＴのＮウェル電位の制御を行うＷＥＬＬ制御回路と、
前記ＷＥＬＬ制御回路により前記Ｎウェル電位を前記システム接続用端子の電位に制御している状態で 、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。
【請求項９】
請求項５記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがＮチャネルＦＥＴで構成され、前記第二のスイッチがＰチャネルＦＥＴで構成され、前記外部電源入力用端子の端子電圧に基づいて前記第一のスイッチの制御を行うためのＢＯＯＳＴ制御回路と、
前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。
【請求項１０】
請求項５記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがバイポーラトランジスタで構成され、前記第二のスイッチがＰチャネルＦＥＴで構成され、
前記バイポーラトランジスタのエミッタベース間に前記外部電源入力端子が印加され、
前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。
【請求項１１】
非充電時には、システム接続用端子とバッテリ接続用端子間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に接続された第二のスイッチ及び前記第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とを制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路の制御方法において、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出し、
前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出し、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に流れる電流を検出し、
前記電位差及び前記電流の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別することを特徴とする充電回路の制御方法。
【請求項１】
外部電源入力用端子と、システム接続用端子と、バッテリ接続用端子と、を有し、非充電時には、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に接続された第二のスイッチをオンすると共に、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とをリニア制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路において、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出する第一の電圧比較器と、
前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出する第二の電圧比較器と、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記各電圧比較器の検出結果および、前記電流検出器の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにした外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。
【請求項２】
請求項１記載の充電回路において、
前記パワーパス制御部は、前記各電圧比較器が共に、同電位であることを検出し、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断するようにしたことを特徴とする充電回路。
【請求項３】
請求項１記載の充電回路において、
前記第一及び第二のスイッチは、共に、ＰチャネルＦＥＴで構成され、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に備えられた前記第一の電圧比較器の検出結果に基づいて前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間のＰチャネルＦＥＴのＮウェル電位の制御を行うＷＥＬＬ制御回路を有し、
前記ＷＥＬＬ制御回路により前記Ｎウェル電位を前記システム接続用端子の電位に制御している状態で、前記外部電源入力用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記第二の電圧比較器の出力が同電位であることを検出し、かつ、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断する外部電源脱去検出回路を有することを特徴とする充電回路。
【請求項４】
請求項１記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがＰチャネルトランジスタで構成され、前記第二のスイッチがＮチャネルＦＥＴで構成され、
前記外部電源入力用端子の端子電圧に基づいて前記第一のスイッチの制御を行うためのＢＯＯＳＴ制御回路を有し、
前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器の出力が同電位であることを検出し、かつ、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断する外部電源脱去検出回路を有することを特徴とする充電回路。
【請求項５】
請求項１記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがバイポーラトランジスタで構成され、前記第二のスイッチがＰチャネルＦＥＴで構成され、
前記バイポーラトランジスタのエミッタベース間に前記外部電源入力端子が印加され、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器の出力が同電位であることを検出し、かつ、前記電流検出器が、電流がゼロであることを検出した場合のみ、前記外部電源が脱去したと判断する外部電源脱去検出回路を有することを特徴とする充電回路。
【請求項６】
外部電源入力用端子と、システム接続用端子と、バッテリ接続用端子と、コイル接続用端子と、非充電時には、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間に接続された第一スイッチをオンし、充電動作時には、前記外部電源入力用端子と前記コイル接続用端子との間に接続された第二スイッチをスイッチング動作させると共に、前記第一スイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とをスイッチング制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路において、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出する第一電圧比較器と、
前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出する第二電圧比較器と、
コイル電流が逆流するのを検知する逆流検出回路と、
前記電圧比較器および、前記逆流検出回路の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別するようにした外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。
【請求項７】
請求項５記載の充電回路において、
パワーパス制御部は、前記各電圧比較器が共に、同電位であることを検出し、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする充電回路。
【請求項８】
請求項５記載の充電回路において、
前記第一及び第二のスイッチは、ＰチャネルＦＥＴで構成され、前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に備えられた前記電圧比較器の検出結果に基づいて前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の前記ＰチャネルＦＥＴのＮウェル電位の制御を行うＷＥＬＬ制御回路と、
前記ＷＥＬＬ制御回路により前記Ｎウェル電位を前記システム接続用端子の電位に制御している状態で 、前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。
【請求項９】
請求項５記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがＮチャネルＦＥＴで構成され、前記第二のスイッチがＰチャネルＦＥＴで構成され、前記外部電源入力用端子の端子電圧に基づいて前記第一のスイッチの制御を行うためのＢＯＯＳＴ制御回路と、
前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。
【請求項１０】
請求項５記載の充電回路において、
前記第一のスイッチがバイポーラトランジスタで構成され、前記第二のスイッチがＰチャネルＦＥＴで構成され、
前記バイポーラトランジスタのエミッタベース間に前記外部電源入力端子が印加され、
前記システム接続用端子と前記バッテリ接続用端子との間の前記電圧比較器が同電位であることを検出し、かつ、前記逆流検出回路が、コイル電流が逆流することを検出した場合のみ、脱去したと判断するようにしたことを特徴とする外部電源脱去検出回路と、を有することを特徴とする充電回路。
【請求項１１】
非充電時には、システム接続用端子とバッテリ接続用端子間に接続された第一のスイッチをオンし、充電動作時には、外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に接続された第二のスイッチ及び前記第一のスイッチをオンしてシステム給電とバッテリ充電とを制御するパワーパス制御部と、を有する充電回路の制御方法において、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間の電位差を検出し、
前記外部電源入力用端子とバッテリ接続用端子との間の電位差を検出し、
前記外部電源入力用端子と前記システム接続用端子との間に流れる電流を検出し、
前記電位差及び前記電流の検出結果に応じて外部電源が脱去されたことを識別することを特徴とする充電回路の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５９２０６（Ｐ２０１３−５９２０６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６２２６（Ｐ２０１１−１９６２２６）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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