專(zhuān)利名稱(chēng)：充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝載于移動(dòng)機(jī)器等的電子機(jī)器，并由AC適配器(adapter)等的 直流電源供給電力而對(duì)電池進(jìn)行充電的充電裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在具有電池的移動(dòng)機(jī)器等的電子機(jī)器中，裝載采用了恒流充電 控制和恒壓充電控制作為對(duì)電池的充電控制方法的充電裝置。特別是，鋰離
子電池的每單位體積的能量密度和每單位質(zhì)量的能量密度較大，從而能夠?qū)?現(xiàn)裝載該電池的機(jī)器的小型輕量化。在對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電時(shí)，采用將電 池的電壓保持一定而供給充電電流的恒壓充電方式，或者在恒流充電后進(jìn)行 恒壓充電的恒流和恒壓充電方式。實(shí)現(xiàn)任一個(gè)方式的充電裝置都對(duì)恒壓充電 時(shí)充電電流達(dá)到被預(yù)先決定的滿充電電流以下進(jìn)行檢測(cè)，從而結(jié)束充電。 圖l是表示以往的充電裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
在圖1中，充電裝置IO所采用的結(jié)構(gòu)包括AC適配器輸入端ll，輸入 AC適配器的輸出直流電壓；鋰離子電池等的電池12;負(fù)載電路13;充電單 元14，由雙極晶體管Ql和電流檢測(cè)電阻Rs構(gòu)成；電流誤差放大器15,將 電流檢測(cè)電阻Rs的檢測(cè)電壓進(jìn)行放大；電壓誤差放大器17，將電池電壓與 由基準(zhǔn)電壓源16生成的基準(zhǔn)電壓之間的電壓誤差進(jìn)行放大；電壓誤差放大器 19，將電流誤差放大器15的輸出電壓與由基準(zhǔn)電壓源18生成的基準(zhǔn)電壓之 間的電壓誤差進(jìn)行放大；比較器21，將電池電壓與由基準(zhǔn)電壓源20生成的 基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；開(kāi)關(guān)22，選擇電壓誤差放大器19的輸出(e)與電壓誤差 放大器17的輸出(d)中的一個(gè)，并施加到雙極晶體管Ql的基極上。
負(fù)載電路13是裝載了充電裝置的電子機(jī)器內(nèi)的各種電子電路的總稱(chēng)，并 以從電池12供給電力的方式而被連接。另夕卜，AC適配器具有恒流下垂特性。
充電單元14的電流檢測(cè)電阻Rs檢測(cè)流入電池12的電流，檢測(cè)電壓通過(guò)電流誤差放大器15而被放大。雙極晶體管Q1，在其基極被選擇了電壓誤差 放大器19的輸出時(shí)，將對(duì)電池12的充電電流進(jìn)行恒流控制，而在其基極被 選擇了電壓誤差放大器17的輸出時(shí)，將電池電壓進(jìn)行恒壓控制。
圖2是用于說(shuō)明圖1的充電裝置的恒流充電控制和恒壓充電控制的動(dòng)作 的時(shí)序圖，表示AC適配輸入端11與AC適配器連接時(shí)的AC適配器電壓、 電池電壓、充電電流、電壓誤差放大器17的輸出電壓(d)、電壓誤差放大器 19的輸出電壓(e)、比較器21的輸出電壓(f)以及雙極晶體管Ql的發(fā)熱量(g)。
Io是對(duì)負(fù)載電路13的流入電流，Ibat是對(duì)電池12的流入電流。圖2中 的實(shí)線表示在沒(méi)有對(duì)負(fù)載電路13的供給電流或較小時(shí)的充電特性l(Io=Ibat), 而圖2中的虛線表示在對(duì)負(fù)載電路13的供給電流較大時(shí)的充電特性2(Io》 Ibat)。另外，根據(jù)負(fù)載電路13的負(fù)載的輕重，圖2中的期間tl t2分為tl-i 和t2-i。以下，假設(shè)在充電特性1時(shí)期間為tl-i和t2-i,在充電特性2時(shí)期間 為tl-ii和t2-ii。
在對(duì)負(fù)載電路13的供給電流較小的充電特性l(Io＝Ibat)的情況下，使用 圖2的時(shí)序圖詳細(xì)說(shuō)明上述的充電裝置10的動(dòng)作。
AC適配器電壓^皮輸入到AC適配器llr入端11, 從而充電電流上升，而 AC適配器電壓根據(jù)AC適配器的恒流下垂特性降低，使得電池電壓上升。在 該期間tl-i,由于電池電壓依然是較低的電壓，所以電壓誤差放大器17的輸 出電壓(d)是較低的電壓。
由于上述(d)依然是較低的電壓，所以開(kāi)關(guān)22的(a)和(b)被連接，通過(guò)開(kāi) 關(guān)22的(a)和(b)的連接，輸出較低的電壓作為比較器21的輸出電壓(f)。由此， 充電裝置IO根據(jù)通過(guò)AC適配器的恒流充電控制進(jìn)行動(dòng)作。
電壓誤差放大器19的輸出電壓(e)由于流過(guò)一定的充電電流，所以輸出較 低的電壓。
在該期間，通過(guò)AC適配器電壓和電池電壓之間的較小的電壓差與根據(jù) AC適配器的恒流下垂特性的一定電平的充電電流，在電池電壓到達(dá)規(guī)定的電 壓之前，因?yàn)殡p極晶體管Q1的功率損失而產(chǎn)生如(g)的較低的發(fā)熱。
另外，假設(shè)充電電流為根據(jù)AC適配器的恒流下垂特性的電流值，但由 于AC適配器的電流供給能力較高，所以根據(jù)恒流下垂特性的充電電流過(guò)大時(shí)，使用根據(jù)充電裝置內(nèi)的恒流控制電路的恒流被充電。
電池電壓到達(dá)期望的電壓且AC適配器電壓回復(fù)到不產(chǎn)生下垂的規(guī)定電壓，充電電流減少，逐漸結(jié)束對(duì)電池的充電。在該期間t2-i，由于電池電壓幾 乎是滿充電電壓，所以電壓誤差放大器17的輸出電壓(d)為較高的電壓。
于上述(d)為較高的電壓，所以開(kāi)關(guān)22的(a)和(c)被連接，通過(guò)該連接， 輸出較高的電壓作為比較器21的輸出電壓(f),因此在圖2中通過(guò)恒壓充電控 制進(jìn)行動(dòng)作。
電壓誤差放大器19的輸出電壓(e)由于充電電流逐漸減少，從而電壓逐漸提向。
在AC適配器電壓和電池電壓之間的電壓差較高的狀態(tài)下，流過(guò)逐漸減少的充電電流，所以由于雙極晶體管Q1的功率損失，從如圖2(g)所示的較高的發(fā)熱狀態(tài)遷移到較低的發(fā)熱狀態(tài)。
作為進(jìn)行如上述的充電控制的裝置，例如有專(zhuān)利文獻(xiàn)l(特開(kāi)2003-348766 號(hào)公報(bào))所記載的充電控制電路。專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的充電控制電路，在采用 恒流充電控制與恒壓充電控制對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，將電池電壓的期望的電壓 通過(guò)外接的開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。
然而，在這樣的以往的充電裝置中，存在了以下的課題。
若在對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)電子機(jī)器被操作，就會(huì)對(duì)電池賦予較重的負(fù)載。 在圖1所示的充電裝置10中，進(jìn)行恒壓充電控制時(shí)，充電晶體管即雙極晶體 管Ql的功率損失造成的發(fā)熱成為重大的問(wèn)題。在對(duì)電池的流入電流量檢測(cè) 中，電流檢測(cè)電阻Rs被使用，但在對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)負(fù)載較大的情況下，用 以往的結(jié)構(gòu)無(wú)法區(qū)別對(duì)電池的流入電流與負(fù)載電流。因此，即使對(duì)電池的充 電已經(jīng)結(jié)束，但未進(jìn)行從AC適配器對(duì)電池的電力供給路徑的切換，從AC 適配器繼續(xù)進(jìn)行電力供給，充電晶體管的功率損失持續(xù)發(fā)生。
以下，在對(duì)負(fù)載電路13的供給電流較重的充電特性2(10》Ibat)的情況下， 使用圖2的時(shí)序圖說(shuō)明圖1所示的充電裝置IO的恒壓充電動(dòng)作。另外，充電 特性2由期間tl-ii和t2-ii表示。
AC適配器電壓被輸入到AC適配器輸入端11,從而充電電流上升，而 AC適配器電壓降低，使得電池電壓上升。由于為Io》Ibat的狀態(tài)，電池電壓的上升比充電特性1更長(zhǎng)。
充電電流減少，AC適配器電壓回復(fù)到規(guī)定電壓，電池電壓到達(dá)期望的電 壓且對(duì)電池12的流入電流Ibat減少，但繼續(xù)流過(guò)對(duì)負(fù)載電路13的供給電流。 在該期間，根據(jù)AC適配器電壓和電池電壓之間的較大的電壓差與對(duì)負(fù)載電 路13的供給電流，由于雙極晶體管Ql的功率損失，導(dǎo)致如圖2(g)所示的較 高的發(fā)熱狀態(tài)持續(xù)下去。
為了承受該發(fā)熱，雙極晶體管Ql必須由發(fā)熱容量較大的元件構(gòu)成，而 且在安裝基座中也需要散熱設(shè)計(jì)。這不僅引起高成本，而且還引起移動(dòng)機(jī)器 等的有限空間中裝載元件面積的大幅增加。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明需要解決的問(wèn)題
本發(fā)明的目的是提供充電裝置，即使在被連接了 AC適配器的狀態(tài)下負(fù) 載較重，也能夠抑制控制晶體管的功率損失所造成的發(fā)熱，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本 和削減安裝面積，同時(shí)能夠提高安全性。
根據(jù)本發(fā)明，從直流電源通過(guò)控制晶體管對(duì)二次電池進(jìn)行充電的充電裝 置包括電流檢測(cè)電阻，其連接到所述控制晶體管的電流流出端子，檢測(cè)充 電電流；開(kāi)關(guān)單元，設(shè)置在將所述電流檢測(cè)電阻進(jìn)行旁路的路徑上；以及控 制單元，檢測(cè)流入所述二次電池的電流，在該檢測(cè)電流為規(guī)定值以下時(shí)，將 所述開(kāi)關(guān)單元導(dǎo)通而使所述電流檢測(cè)電阻短路。


圖l是表示以往的充電裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是用于說(shuō)明以往的充電裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的充電裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖4是表示圖3的充電裝置的電流誤差放大器的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖5是表示上述實(shí)施方式1的充電裝置的另一個(gè)結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖6是表示圖5的充電裝置的電流誤差放大器的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖7是用于說(shuō)明上述實(shí)施方式1的充電裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的充電裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖9是表示上述實(shí)施方式2的充電裝置的另一個(gè)結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖10是用于說(shuō)明上述實(shí)施方式2的充電裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
(實(shí)施方式1)
圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的充電裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。該圖是本實(shí) 施方式的充電裝置適用于對(duì)移動(dòng)機(jī)器的電池進(jìn)行充電的充電控制電路的例 子。
在圖3中，充電裝置100從直流電源即AC適配器通過(guò)控制晶體管和電 流檢測(cè)電阻Rs而對(duì)鋰離子電池等的電池200進(jìn)行充電的充電裝置。
充電裝置100所采用的結(jié)構(gòu)包括AC適配器輸入端子101,輸入AC適 配器的輸出直流電壓；PchMOS晶體管Ml和M2(控制晶體管)，根據(jù)端子電 壓(例如，柵極端子電壓)的信號(hào)，控制充電電流；電流檢測(cè)電阻Rs，檢測(cè) PchMOS晶體管Ml和M2的充電電流；充電單元110,由PchMOS晶體管 Ml和M2以及電流4全測(cè)電阻Rs構(gòu)成；電流誤差方丈大器120，其負(fù)輸入端子 被連接于PchMOS晶體管M2和電流檢測(cè)電阻Rs之間，其正輸入端子通過(guò)恒 壓源121連接于電流檢測(cè)電阻Rs和電池200之間，將電流檢測(cè)電阻Rs的檢 測(cè)電壓進(jìn)行放大；開(kāi)關(guān)130，根據(jù)比較器160的比較結(jié)果，使電流檢測(cè)電阻 Rs短路；電壓誤差放大器140，將電池電壓和由基準(zhǔn)電壓源135生成的基準(zhǔn) 電壓之間的電壓誤差進(jìn)行放大；電壓誤差放大器150，將電流誤差放大器120 的輸出電壓和由基準(zhǔn)電壓源145生成的基準(zhǔn)電壓之間的電壓誤差進(jìn)行放大； 比較器160，將電流誤差放大器120的輸出電壓和由基準(zhǔn)電壓源155生成的 基準(zhǔn)電壓之間的電壓進(jìn)行比較；比較器170,將電壓誤差放大器140的輸出 電壓和由基準(zhǔn)電壓源165生成的基準(zhǔn)電壓之間的電壓進(jìn)行比較；開(kāi)關(guān)180， 選擇電壓誤差放大器150的輸出(e)和電壓誤差放大器140的輸出(d)中的一 個(gè)，并將其施加到PchMOS晶體管Ml的柵極。
電流檢測(cè)電阻Rs檢測(cè)流入電池200的電流。電流誤差放大器120將電流 檢測(cè)電阻Rs的檢測(cè)電壓進(jìn)行放大而作為電流誤差輸出。
PchMOS晶體管Ml在其柵極被選擇了電壓誤差放大器150的輸出時(shí)， 對(duì)電池200的充電電流進(jìn)行恒流控制，而在被選擇了電壓誤差放大器l40的輸出時(shí)，對(duì)電池電壓進(jìn)行恒壓控制。
PchMOS晶體管M2防止從電池200到AC適配器輸入端子101的反向電 流。另外，Dl是PchMOS晶體管Ml的寄生二極管，D2是PchMOS晶體管 M2的寄生二極管。
圖4是表示電流誤差放大器120的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
如圖4所示，電流誤差放大器120具有由連接于正輸入端子的恒流源122 和電阻123構(gòu)成的恒壓源121。恒壓源121使電流誤差放大器120的正輸入 端子的輸入電位移位到規(guī)定電位。
負(fù)載電路300是裝載了充電裝置100的電子機(jī)器內(nèi)的各種電子電路的總 稱(chēng)，在流入電池200的電流為規(guī)定值以下時(shí)，使電流檢測(cè)電阻Rs短路，并以 從電池200通過(guò)開(kāi)關(guān)130進(jìn)行電力供給的方式被連接。具體而言，負(fù)載電路 300被連接在PchMOS晶體管M2和電流檢測(cè)電阻Rs之間，在開(kāi)關(guān)130導(dǎo)通 (on)時(shí)，從電池200通過(guò)開(kāi)關(guān)130將電力供給到負(fù)載電路300。另外，在圖1 所示的以往例子中，圖1的負(fù)載電路13被連接在電流檢測(cè)電阻Rs和電池12 之間，而且對(duì)于連接于充電裝置100的負(fù)載電路300的連接位置，本實(shí)施方 式與以往例子之間也存在差異。
另外，AC適配器具有恒流下垂特性。
圖5和圖6是表示實(shí)施方式1的充電裝置的另一個(gè)結(jié)構(gòu)的電路圖，僅在 電流檢測(cè)電阻Rs上所連接的電流誤差放大器的輸入端子部分的結(jié)構(gòu)不同。
在圖5中，充電裝置IOOA的電流誤差放大器120,負(fù)輸入端子通過(guò)恒壓 源121A連接在PchMOS晶體管M2和電流;險(xiǎn)測(cè)電阻Rs之間，而正輸入端子 連接在電流檢測(cè)電阻Rs和電池200之間。
另外，如圖6所示，充電裝置100A的電流誤差放大器120具有由連接 于負(fù)輸入端子的恒流源122A和電阻123A構(gòu)成的恒壓源121A。恒壓源121A 使電流誤差放大器120的負(fù)輸入端子的輸入電位移位到規(guī)定電位。
以下，說(shuō)明如上述構(gòu)成的充電裝置的動(dòng)作。圖3所示的充電裝置100和 圖5所示的充電裝置100A的動(dòng)作是相同的，因此以充電裝置100的動(dòng)作為 代表進(jìn)行說(shuō)明。
圖7是用于說(shuō)明充電裝置IOO的動(dòng)作的時(shí)序圖，表示圖3的各個(gè)單元的 動(dòng)作時(shí)序以及波形。在圖7中，表示AC適配器輸入端101與AC適配器連 接時(shí)的AC適配器電壓、電池電壓、充電電流、電壓誤差放大器140的輸出 電壓(d)、電壓誤差放大器150的輸出電壓(e)、比較器170的輸出電壓(f)、 PchMOS晶體管Ml的發(fā)熱量(g)以及比較器160的輸出電壓(h)。另外，Io是 對(duì)負(fù)載電路300的流入電流，Ibat是對(duì)電池200的流入電流。
在對(duì)負(fù)載電路300的供給電流較大(Io〉xIbat)的情況下，使用圖7的時(shí)序 圖詳細(xì)說(shuō)明上述的充電裝置100的動(dòng)作。
AC適配器電壓纟皮輸入到AC適配器輸入端101, 乂人而充電電流上升，而 AC適配器電壓降低，使得電池電壓上升。在該期間tl,由于電池電壓依然是 較低的電壓，所以電壓誤差放大器140的輸出電壓(d)是較低的電壓。
由于上述(d)依然是較低的電壓，所以開(kāi)關(guān)180的(a)和(b)被連接，通過(guò)該 連接，輸出較低的電壓作為比較器170的輸出電壓(f)，從而充電裝置100 通過(guò)恒流充電控制進(jìn)行動(dòng)作。
另外，電壓誤差放大器150的輸出電壓(e),由于流過(guò)一定的充電電流， 所以輸出較低的電壓。
由于電流誤差放大器120的輸出電壓較低，所以比較器160的輸出電壓 (h)是較低的電壓，PchMOS晶體管M2不截止(off)而開(kāi)關(guān)130截止，電流檢 測(cè)電阻Rs不祐:短^各。
在該期間，通過(guò)AC適配器電壓和電池電壓之間的較小的電壓差與一定 電平的充電電流，在電池電壓到達(dá)規(guī)定的電壓之前，因?yàn)镻chMOS晶體管 Ml的功率損失而產(chǎn)生如圖7(g)所示的較低的發(fā)熱。
充電電流減少，AC適配器電壓回復(fù)到不產(chǎn)生下垂的規(guī)定電壓，電池電壓 到達(dá)期望的電壓且對(duì)電池200的流入電流Ibat減少，但作為對(duì)負(fù)載電路300 的供給電流繼續(xù)流過(guò)負(fù)載。在該期間t2,由于電池電壓幾乎是滿充電電壓， 所以電壓誤差放大器140的輸出電壓(d)為較高的電壓。
由于上述(d)為較高的電壓，所以開(kāi)關(guān)180的(a)和(c)被連接，通過(guò)該連接， 輸出較高的電壓作為比較器170的輸出電壓(f)，從而充電裝置100通過(guò)恒壓 充電控制進(jìn)行動(dòng)作。
另外，電壓誤差放大器150的輸出電壓(e)由于充電電流減少，所以輸出 較高的電壓。
由于電流誤差放大器120的輸出電壓較高，所以比較器160的輸出電壓(h)是較高的電壓，PchMOS晶體管M2截止而且開(kāi)關(guān)130導(dǎo)通，4吏電流4企測(cè) 電阻Rs短路。因此，從結(jié)束了充電的電池200通過(guò)開(kāi)關(guān)130而直接進(jìn)行對(duì)負(fù) 載電路300的電力供給。
如此，即使在被連接了 AC適配器的狀態(tài)下負(fù)載較重，在充電結(jié)束后， 因?yàn)閺碾姵赝ㄟ^(guò)開(kāi)關(guān)130對(duì)負(fù)載供給電力，所以可控制充電控制晶體管的功 率損失造成的發(fā)熱。
如以上的詳細(xì)說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)施方式，充電裝置100包括PchMOS晶 體管Ml和M2，對(duì)充電電流進(jìn)行控制；電流檢測(cè)電阻Rs,連接于PchMOS 晶體管Ml和M2的電流流出端子，4企測(cè)充電電流；電流誤差》文大器120，將 電流檢測(cè)電阻Rs的檢測(cè)電壓進(jìn)行放大；開(kāi)關(guān)130，設(shè)置在將電流檢測(cè)電阻 Rs進(jìn)行旁路迂回的路徑上；比較器160,將電流誤差放大器120的輸出電壓 與由基準(zhǔn)電壓源155生成的基準(zhǔn)電壓之間的電壓進(jìn)行比較；以及負(fù)載電路 300，在開(kāi)關(guān)130導(dǎo)通時(shí)，從電池200不通過(guò)電流檢測(cè)電阻Rs接受電源供給， 其中，通過(guò)電流誤差放大器120將電流檢測(cè)電阻Rs的檢測(cè)電壓進(jìn)行放大，比
從而在流入電池200的電流為規(guī)定值以下時(shí)，將開(kāi)關(guān)130導(dǎo)通而使電流檢測(cè) 電阻Rs短路，因此即使在連接了 AC適配器的狀態(tài)下負(fù)載較重，若電池200 接近于滿充電狀態(tài)的狀態(tài)，從而從電池200經(jīng)由開(kāi)關(guān)130對(duì)負(fù)載電路300進(jìn) 行電力供給。由此，能夠抑制控制晶體管即PchMOS晶體管Ml和M2的發(fā) 熱。能夠抑制控制晶體管的發(fā)熱，意味著能夠使用發(fā)熱容量較小的通用晶體 管，安裝基座的散熱設(shè)計(jì)也以筒易的方式進(jìn)行即可。因此，能夠防止控制晶 體管造成的功率損失本身，并抑制起因于該功率損失的發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)低成本和 削減安裝面積，并且能進(jìn)一步提高安全性。
其中，以充電電流是根據(jù)AC適配器的恒流下垂特性的電流值的情況為 例，進(jìn)行了說(shuō)明。由于AC適配器的電流供給能力高，所以使用根據(jù)恒流下 垂特性的充電電流，電流供給過(guò)大時(shí)，使用根據(jù)充電裝置內(nèi)的恒流控制功能 的恒流進(jìn)行充電。在本實(shí)施方式中，在該恒流控制時(shí)，開(kāi)關(guān)130截止，PchMOS 晶體管Ml和M2(控制晶體管)與發(fā)熱抑制效果無(wú)關(guān)。實(shí)施方式2以后也作為 根據(jù)AC適配器的恒流下垂特性的恒流控制而進(jìn)行說(shuō)明。
(實(shí)施方式2)
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的充電裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。當(dāng)說(shuō)明本實(shí)施方式時(shí)，對(duì)與圖3相同部分賦予相同的標(biāo)號(hào)。
在圖8中，充電裝置400所采用的結(jié)構(gòu)包括AC適配器輸入端lOl,輸 入AC適配器的輸出直流電壓；充電單元110,由PchMOS晶體管Ml和M2 以及電流才企測(cè)電阻Rs構(gòu)成；電流誤差放大器120，負(fù)輸入端子被連接于 PchMOS晶體管M2和電流檢測(cè)電阻Rs之間，正輸入端子通過(guò)恒壓源121連 接于電流檢測(cè)電阻Rs和電池200之間，將電流檢測(cè)電阻Rs的檢測(cè)電壓進(jìn)行 放大；開(kāi)關(guān)130,根據(jù)比較器160的比較結(jié)果，使電流檢測(cè)電阻Rs短路；開(kāi) 關(guān)410,根據(jù)比較器160的比較結(jié)果，使PchMOS晶體管Ml的源極與柵極 之間短路；電壓誤差放大器140,將電池電壓和由基準(zhǔn)電壓源135生成的基 準(zhǔn)電壓之間的電壓誤差進(jìn)行放大；電壓誤差放大器150,將電流誤差放大器 120的輸出電壓和由基準(zhǔn)電壓源145生成的基準(zhǔn)電壓之間的電壓誤差進(jìn)行放 大，比較器160，將電流誤差放大器120的輸出電壓和由基準(zhǔn)電壓源155生 成的基準(zhǔn)電壓之間的電壓進(jìn)行比較；比較器170，將電壓誤差放大器140的 輸出電壓和由基準(zhǔn)電壓源165生成的基準(zhǔn)電壓之間的電壓進(jìn)行比較；開(kāi)關(guān) 180，選擇電壓誤差放大器150的輸出(e)和電壓誤差放大器140的輸出(d)中 的一個(gè)，并將其施加到PchMOS晶體管Ml的柵極。
充電裝置400是對(duì)圖3的充電裝置100附加了使PchMOS晶體管Ml的 源極-柵極之間短路的開(kāi)關(guān)410的結(jié)構(gòu)。開(kāi)關(guān)410由比較器160驅(qū)動(dòng)，與開(kāi) 關(guān)130同步進(jìn)行導(dǎo)通和截止。
圖9是表示實(shí)施方式2的充電裝置的另一個(gè)結(jié)構(gòu)的電路圖，僅電流檢測(cè) 電阻Rs上所連接的電流誤差放大器的輸入端子部分的結(jié)構(gòu)不同。
在圖9中，充電裝置400A的電流誤差放大器120的負(fù)輸入端子通過(guò)恒 壓源121A連接到PchMOS晶體管M2和電流檢測(cè)電阻Rs之間，而正輸入端 子連接到電流檢測(cè)電阻Rs和電池200之間。
另外，充電裝置400A的電流誤差放大器120具有由正輸入端子上連接 的恒流源122A和電阻123A構(gòu)成的恒壓源121A。恒壓源121A使電流誤差放 大器120的負(fù)輸入端子的輸入電位移位到規(guī)定電位。
以下，說(shuō)明如上述構(gòu)成的充電裝置的動(dòng)作。圖8所示的充電裝置400和 圖9所示的充電裝置400A的動(dòng)作是相同的，因此以充電裝置400的動(dòng)作為 代表進(jìn)行說(shuō)明。
圖10是用于說(shuō)明充電裝置400的動(dòng)作的時(shí)序圖，表示圖3的各個(gè)單元的動(dòng)作時(shí)序以及波形。在圖10中，表示AC適配器輸入端子101與AC適配器 連接時(shí)的AC適配器電壓、電池電壓、充電電流、電壓誤差放大器140的輸 出電壓(d)、電壓誤差放大器150的輸出電壓(e)、比較器170的輸出電壓(f)、 PchMOS晶體管Ml的發(fā)熱量(g)以及比較器160的輸出電壓(h)。另外，Io是 對(duì)負(fù)載電路300的流入電流，Ibat是對(duì)電池200的流入電流。
在對(duì)負(fù)載電路300的供給電流較大(10>>化&0的情況下，使用圖10的時(shí)序 圖詳細(xì)說(shuō)明上述的充電裝置400的動(dòng)作。
AC適配器電壓被輸入到AC適配器輸入端101，從而充電電流上升，而 AC適配器的電壓降低，使得電池電壓上升。在該期間tl,由于開(kāi)關(guān)410在截 止?fàn)顟B(tài)，所以進(jìn)行與實(shí)施方式1的充電裝置的期間tl同樣的動(dòng)作。
充電電流減少，AC適配器電壓回復(fù)到不產(chǎn)生下垂的^見(jiàn)定電壓，電池電壓 到達(dá)期望的電壓且對(duì)電池200的流入電流Ibat減少，但繼續(xù)流過(guò)負(fù)載作為對(duì) 電路300的供給電流。在該期間t2,由于電池電壓幾乎是滿充電電壓，所以 電壓誤差放大器140的輸出電壓(d)為較高的電壓。
比較器170的輸出電壓(f),由于上述(d)為4交高的電壓，所以開(kāi)關(guān)180 的(a)和(c)的連接的較高的電壓被輸出，從而充電裝置400通過(guò)恒壓充電控制 進(jìn)行動(dòng)作。
另外，電壓誤差放大器150的輸出電壓(e)，由于充電電流減少，所以輸 出電壓4交高的電壓。
由于電流誤差放大器120的輸出電壓較高，所以比較器160的輸出電壓 (h)是4支高的電壓，PchMOS晶體管M2不進(jìn)行動(dòng)作，而且開(kāi)關(guān)410處于導(dǎo)通 狀態(tài)，所以PchMOS晶體管Ml不進(jìn)行動(dòng)作，而且開(kāi)關(guān)130也處于導(dǎo)通狀態(tài)， 所以電流一企測(cè)電阻Rs ;故短^各。在該狀態(tài)，A/v結(jié)束了充電的電池200通過(guò)開(kāi)關(guān) 130直接進(jìn)行對(duì)負(fù)載電路300的電力供給。
如此，根據(jù)本實(shí)施方式，與實(shí)施方式l相同地，即使在被連接了AC適 配器的狀態(tài)下負(fù)載較重，但充電結(jié)束后，從電池通過(guò)開(kāi)關(guān)130對(duì)負(fù)載電路供 給電力，所以也能夠抑制控制晶體管即PchMOS晶體管Ml和M2的功率損 失造成的發(fā)熱。
尤其，在本實(shí)施方式中，即使AC適配器在充電中發(fā)生故障，導(dǎo)致AC適配器電壓急劇降低，從AC適配器端對(duì)負(fù)載電路300不進(jìn)行電力供給，不 發(fā)生PchMOS晶體管Ml的功率損失。也就是說(shuō)，除了控制晶體管的低成本 以及削減安裝面積之外，能夠進(jìn)一步地提高安全性。
以上的說(shuō)明是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的例證，但本發(fā)明的范圍不限于此。
例如，在上述各個(gè)實(shí)施方式中采用以下的結(jié)構(gòu)，即，在從AC適配器輸 入端101對(duì)電池200的充電電流路徑上，串聯(lián)地連接PchMOS晶體管Ml和 PchMOS晶體管M2， 但本發(fā)明不局限于該構(gòu)成。PchMOS晶體管Ml也可采 用雙極晶體管。另外，PchMOS晶體管M2作為防止反向電流用開(kāi)關(guān)而進(jìn)行 動(dòng)作，所以雖然正方向的損失增大，但也可采用二極管。
另外，為了控制的容易性或?yàn)榱四軌蛐纬稍谂c其他電路元件相同的半導(dǎo) 體集成電路內(nèi)，開(kāi)關(guān)130或開(kāi)關(guān)410最好是由MOS晶體管或雙極晶體管構(gòu)成 的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。
另外，包括控制晶體管的各個(gè)晶體管的種類(lèi)和極性不局限于上述各個(gè)實(shí) 施方式。例如，構(gòu)成控制晶體管的PchMOS晶體管Ml和M2也可由N溝道 MOSFET構(gòu)成(但電路構(gòu)成不同)。
另外，上述各個(gè)實(shí)施方式是適用于充電裝置的例子，但只要是從直流電 源通過(guò)控制晶體管對(duì)二次電池進(jìn)行充電的電源裝置，可采用任何一個(gè)電路結(jié) 構(gòu)。另外，也可釆用具備上述的充電裝置的電源電路。
另外，上述各個(gè)實(shí)施方式中使用充電裝置這個(gè)名稱(chēng)，但這為了易于說(shuō)明， 當(dāng)然也可使用充電控制電路、充電器和電源裝置等。
而且，構(gòu)成上述充電裝置的各個(gè)電路單元，例如開(kāi)關(guān)元件等的種類(lèi)、數(shù) 目以及連接方法等不限于所述實(shí)施方式。例如，開(kāi)關(guān)元件通常使用MOS晶體 管，但只要是進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的元件，即可采用任何一個(gè)開(kāi)關(guān)元件。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，即使在被連接了 AC適配器的狀態(tài)下負(fù)載較重， 也可在充電結(jié)束后從電池對(duì)負(fù)載電路直接進(jìn)行電力供給，從而能夠抑制控制 晶體管的功率損失造成的發(fā)熱，能夠?qū)崿F(xiàn)充電控制晶體管的低成本以及削減 安裝面積，并能夠進(jìn)一步地提高安全性。
因此，本發(fā)明的充電裝置對(duì)移動(dòng)電話等的充電裝置是有用的。另外，也 可廣為適用于移動(dòng)機(jī)器以外的電子機(jī)器中的充電裝置。
權(quán)利要求
1.一種充電裝置，從直流電源通過(guò)控制晶體管對(duì)二次電池進(jìn)行充電，它包括電流檢測(cè)電阻，其連接到所述控制晶體管的電流流出端子，檢測(cè)充電電流；開(kāi)關(guān)單元，設(shè)置在將所述電流檢測(cè)電阻進(jìn)行旁路的路徑上；以及控制單元，檢測(cè)流入所述二次電池的電流，在該檢測(cè)電流為規(guī)定值以下時(shí)，將所述開(kāi)關(guān)單元導(dǎo)通，從而使所述電流檢測(cè)電阻短路。
2. 如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，還包括；負(fù)載，連接在所述控制晶體管的電流流出端子和所述電流檢測(cè)電阻之間， 接受來(lái)自所述直流電源或所述二次電池的電源供給。
3. 如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中，所述控制單元在所述檢測(cè)電流為規(guī)定值以下時(shí)，使所述控制晶體管截止。
4. 如權(quán)利要求l所述的充電裝置，其中， 所述控制晶體管是MOS晶體管。
5. 如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中， 所述開(kāi)關(guān)單元是MOS晶體管。
全文摘要
即使在被連接了AC適配器的狀態(tài)下負(fù)載較重，也能夠抑制控制晶體管的功率損失所造成的發(fā)熱，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本和削減安裝面積，同時(shí)能夠提高安全性的充電裝置。充電裝置(100)包括PchMOS晶體管(M1和M2)，對(duì)充電電流進(jìn)行控制；電流檢測(cè)電阻(Rs)，其連接到PchMOS晶體管(M1和M2)的電流流出端子，檢測(cè)充電電流；開(kāi)關(guān)(130)，設(shè)置在將電流檢測(cè)電阻(Rs)進(jìn)行旁路的路徑上；以及負(fù)載電路(300)，在開(kāi)關(guān)(130)導(dǎo)通時(shí)，從電池(200)不通過(guò)電流檢測(cè)電阻(Rs)而接受電源供給，通過(guò)電流誤差放大器(120)將電流檢測(cè)電阻(Rs)的檢測(cè)電壓進(jìn)行放大，在流入電池200的電流為規(guī)定值以下時(shí)，將開(kāi)關(guān)(130)導(dǎo)通而使電流檢測(cè)電阻(Rs)短路。
文檔編號(hào)H02J7/10GK101202466SQ20071019973
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者吉田雅人, 新井繁德, 渡部亮, 高田和久 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社