專利名稱：充電電路以及其充電電流調整方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用充電電流檢測用電阻實行二次電池充電的充電電 路以及其充電電流調整方法，所述充電電流檢測用電阻用于檢測對二 次電池提供的充電電流。
背景技術：
圖1是表示以往的充電電路的電路例。
在圖1所示的充電電路100中，電流-電壓轉換電路101將流過充電 電流檢測用電阻Rsen的電流轉換為電壓，生成與充電電流ichg相對應 的充電電流監(jiān)控電壓CCMON，然后將其輸出，所述充電電流檢測用電阻 Rsen用于檢測對二次電池120提供的充電電流ichg。另外，充電電流控 制電路102對PMOS晶體管104的動作實行控制，以使得充電電流監(jiān)控電 壓CCMON成為規(guī)定的基準電壓CCREF 。
這里，對于流過充電電流檢測用電阻Rsen的充電電流ichg，為了 生成芷確的充電電流監(jiān)控電壓CCMON，實行偏移調整，以消除差動放大 電路lll中的輸入偏移，其中，所述差動放大電路lll構成電流-電壓轉 換電路IOI。
圖2是表示圖1的差動放大電路l 11的電路例。
在圖2中，麗0S晶體管M111與M112構成差動對。微調電阻R111對應 所述麗0S晶體管M111串聯(lián)連接，微調電阻R112對應所述麗0S晶體管 M112串聯(lián)連接。對所述微調電阻R111與R112實行微調，調整其電阻值， 并實行偏移調整，以消除差動放大電路lll中的輸入偏移(例如，參照曰 本特許第2962246號公報)。
但是，在對上述差動放大電路lll實行偏移調整的情況下，由于電 阻的微調精度的不同，差動放大電路lll的輸入偏移電壓產生O. 5mV的 偏差。在將充電電路檢測用電阻Rsen的電阻值設定為rsen的情況下，
若差動放大電路lll的輸入偏移電壓發(fā)生0.5mV的偏差，則充電電流 ichg與希望值產生l / (2Xrsen)mA的偏差。其意味著，例如rsen二O. 1 Q，則充電電流ichg至少產生5mA的偏差，無法將該充電電流ichg的偏 差控制到比5mA更小的值。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是為了解決上述現(xiàn)有技術所存在的問題而提出的，本發(fā) 明的目的在于能夠將對二次電池提供的充電電流精度良好地控制在希 望值的二次電池充電電路以及其充電電流的調整方法。
本發(fā)明涉及一種充電電路，對二次電池實行充電，其特征在于， 包括
充電用晶體管，根據(jù)輸入的控制信號，控制對所述二次電池提供 充電電流；
充電電流檢測用電阻，與所述充電用晶體管串聯(lián)連接，用于檢測 所述充電電流；
電流-電壓轉換電路，根據(jù)所述充電電流檢測用電阻的兩端的電壓 生成與所述充電電流相對應的監(jiān)控電壓，將該監(jiān)控電壓輸出；
基準電壓生成電路部，生成規(guī)定的基準電壓，將該基準電壓輸出；
充電電流控制電路部，對所述充電用晶體管的動作實行控制，以 使得所述監(jiān)控電壓成為所述基準電壓；
所述基準電壓生成電路部具有電壓調整裝置，所述電壓調整裝置 使得所述充電電流成為希望的電流值。
更具體地說，所述基準電壓生成電路包括
恒壓電路，生成規(guī)定的恒壓，將該恒壓輸出；
分壓電路，使用可變電阻分壓所述恒壓，并且，將分壓而得的電 壓作為基準電壓輸出；
通過對所述可變電阻的電阻值實行調整，調整所述基準電壓。 在該情況下，通過對所述可變電阻實行微調，調整其電阻值。 所述電流-電壓轉換部具有差動放大電路，所述差動放大電路的輸
入端中分別對應地輸入所述充電電流檢測用電阻的兩端電壓，所述差 動放大電路對所述兩端電壓的差電壓實行放大，然后將其輸出；
所述差動放大電路的各輸入晶體管的電流驅動能力各不相同，以 使得所述差動放大電路的輸入偏移電壓成為規(guī)定值以上。
在該情況下，所述差動放大電路的各輸入晶體管是由尺寸不同的
MOS晶體管構成。
本發(fā)明涉及一種充電電路的充電電流調整方法，所述充電電路包
括
充電用晶體管，根據(jù)輸入的控制信號，控制對所述二次電池提供 充電電流；
充電電流檢測用電阻，與所述充電用晶體管串聯(lián)連接，用于檢測 所述充電電流；
所述充電電路的充電電流調整方法包括
生成與所述充電電流相對應的電壓，并且，對所述充電用晶體管 的動作實行控制，以使得所述的生成的電壓成為規(guī)定的基準電壓，對 所述二次電池實行充電；其特征在于
對所述基準電壓實行調整，以使得所述充電電流成為希望的電流值。
更具體地說，分壓規(guī)定的恒壓，生成所述基準電壓，并且，對所 述分壓的比率實行調整，以使得所述充電電流成為希望的電流值。
在該情況下，調整可變電阻的電阻值，以使得所述充電電流成為 希望的電流值，所述可變電阻用于分壓所述規(guī)定的恒壓。
通過對所述可變電阻實行微調，調整其電阻值。'
下面說明本發(fā)明的效果。
按照本發(fā)明的充電電路以及其充電電流調整方法，對所述基準電 壓實行電壓調整，使得對二次電池提供的充電電流成為希望的電流值， 因此，能夠更高精度地將對二次電池提供的充電電流控制在所希望的 電流值。
進而，在本發(fā)明的充電電路中，所述電流-電壓轉換電路部包括差
動放大電路，所述差動放大電路的輸入端中分別對應地輸入所述充電 電流檢測用電阻的兩端的電壓，所述差動放大電路對該兩端的電壓的 差電壓實行放大，然后輸出。設定該差動放大電路的各輸入晶體管的 電流驅動能力互不相同，以使得該差動放大電路的輸入偏移電壓增大 成為規(guī)定值以上。因此，能夠防止盡管電流流過充電電流檢測用電阻，
來自電流-電壓轉換電路部的監(jiān)控電壓卻為ov的現(xiàn)象，能夠更正確地對
充電電流實行電流-電壓轉換，同時，能夠更正確地對用于得到希望充 電電流的基準電壓實行調整。


圖l是表示以往的充電電路的電路例；
圖2是表示圖1的差動放大電路111的電路例。
圖3是表示本發(fā)明第一實施例中充電電路的電路例；
圖4是表示圖3的基準電壓生成電路3的可變電阻R11與R12的具體 電路例；
圖5是表示本發(fā)明第二實施例中充電電路的電路例； 圖6是表示圖5的差動放大電路lla的內部電路例；
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細地說明。 第一實施例
圖3是表示本發(fā)明第一實施例的充電電路的電路例。 圖3的充電電路1用于對例如鋰離子電池等二次電池5實行充電，并 且，以AC適配器6為電源，使用規(guī)定的充電電流ichg對二次電池5實行
充電o
在圖3中，充電電路l包括充電電流檢測用電阻Rsen與充電用晶體 管M1。其中，所述充電電流檢測用電阻Rsen用于檢測充電電流ichg; 所述充電用晶體管M1由PM0S晶體管構成，用于將充電電流ichg提供給 二次電池5，所述充電電流ichg與輸入充電用晶體管M1的柵極的控制信
號相對應。充電電路l還包括電流-電壓轉換電路2、基準電壓生成電路 3、以及充電電流控制電路4。其中，所述電流-電壓轉換電路2將流過 充電電流檢測用電阻Rsen的電流轉換為電壓，作為充電電流監(jiān)控電壓 (以下，簡稱為"監(jiān)控電壓")CCMON輸出；所述基準電壓生成電路3生成 基準電壓CCREF，然后將該基準電壓CCREF輸出；所述充電電流控制電路 4對充電用晶體管M1的動作實行控制，以使得監(jiān)控電壓CCMON成為基準 電壓CCREF。電流-電壓轉換電路2構成電流-電壓轉換電路部，基準電 壓生成電路3構成基準電壓生成電路部，充電電流控制電路4構成充電 電流控制電路部。另外，也可以將電流-電壓轉換電路2，基準電壓生 成電路3以及充電電流控制電路4集成在一個IC芯片中。
電流-電壓轉換電路2由差動放大電路11、 PMOS晶體管Mll、以及電 阻Rl與R2構成?；鶞孰妷荷呻娐?是由生成規(guī)定的恒壓Vref輸出的恒 壓電路13以及可變電阻R11、 R12構成。充電電流控制電路4是由誤差放 大電路15構成。下面，將充電電流檢測用電阻Rsen的電阻值設為rsen， 將電阻R1的電阻值設為r 1 ，將電阻R2的電阻值設為r2 。
AC適配器6的輸出端輸出電源電壓Vdd，在該輸出端與二次電池5的 正電極之間，串聯(lián)連接充電電流檢測用電阻Rsen和充電用晶體管M1 ， AC適配器6的輸出端和充電電流檢測用電阻Rsen的連接點與連接端子7 相連接。充電電流檢測用電阻Rsen和充電用晶體管Ml的源極的連接點 與連接端子8相連接。
在連接端子7與接地電壓之間，串聯(lián)連接電阻R1、 PM0S晶體管M11以 及電阻R2，電阻R1與PM0S晶體管M11的連接點與差動放大電路11的非反 相輸入端連接。差動放大電路11的反相輸入端與連接端子8連接，差動 放大電路11的輸出端與PM0S晶體管M11的柵極連接。PM0S晶體管M11與 電阻R2的連接點構成電流-電壓轉換電路2的輸出端，從該輸出端輸出 監(jiān)控電壓CCMON。
可變電阻Rll與R12串聯(lián)連接在規(guī)定的恒壓Vref與接地電壓之間。 從可變電阻R11與R12的連接點輸出基準電壓CCREF。
誤差放大電路15中，監(jiān)控電壓CCMON輸入非反相輸入端，基準電壓
CCREF輸入反相輸入端，輸出端經連接端子9與充電用晶體管M1的柵極 連接。
在上述構成中，若充電電流ichg流過充電電流檢測用電阻Rsen， 則充電電流檢測用電阻Rsen的兩端產生電壓差(ichg x rsen)。充電電 流檢測用電阻Rsen兩端的電壓分別輸入電流-電壓轉換電路2，在差動 放大電路ll以(r2/rl)的比率對該電壓差(ichg x rsen )實行放大， 并作為監(jiān)控電壓CCM0N輸出。在差動放大電路11中，相對于反相輸入端， 若非反相輸入端具有輸入偏移電壓+Vl，則監(jiān)控電壓CCMON可以用以下 式(1)表示。
CCMON = (ichg x rsen - VI) x (r2/rl) ——(1)
充電電流控制電路4的誤差放大電路15對充電用晶體管M1的動作 進行控制，以使得監(jiān)控電壓CCMON等于基準電壓CCREF。
這里，在誤差放大電路15中，相對于反相輸入端，若非反相輸入端 具有輸入偏移電壓+V2 ，則通過誤差放大電路l5控制充電用晶體管M1的 動作，以成為式(2)。
CCREF = CCMON - V2 ——(2)
從上述式(1)和(2)可以得到式(3)所示的基準電壓CCREF與充電電 流ichg的關系。
CCREF = (ichg x rsen - VI) x (r2/rl) - V2——(3) 在上述式(3)中，rsen是已知的數(shù)值，因此，只要測定出V1、 V2以
及(r2/rl)，就能夠通過式(4)得到基準電壓CCREF的電壓值CCREF1，以
使得充電電流ichg成為設定值ichgl。
CCREF1 二 (ichgl x rsen - VI) x (r2/rl) - V2——(4) 因此，通過對可變電阻R11以及/或R12實行微調，調整其電阻值，
以使得基準電壓CCREF成為上述式(4)所示的電壓值CCREF1，從而，能夠
使得充電電流i chg的電流值成為設定值i chgl 。
通過上述處理，可以不受由于制造工序所引起的偏壓電流的偏差
和電阻值的絕對值的偏差所產生的影響，能夠精度良好地將充電電流
ichg調整到所希望的值。基準電壓CCREF的lmV相當于充電電流ichg的
(rl/r2) X (1/rsen)mA，通過使得r2/rl減小，能夠提高微調精度。例 如，當rsen:O. 1Q， r2/rl=0. 1，則基準電壓CCREF的lmV相當于充電電 流ichg的lmA，與以往相比，更能夠提高微調精度。
圖4是表示基準電壓生成電路3的可變電阻R11與R12的具體電路例。
在圖4中，可變電阻Rll由串聯(lián)連接的m(m為正整數(shù))個固定電阻 RAl-Ram與熔絲FA1-FAm構成，所述熔絲FA1-FAm與所述m個固定電阻 RA1-Ram分別對應地并聯(lián)連接?？勺冸娮鑂12由串聯(lián)連接的n(n為正整數(shù)) 個固定電阻RB1-RBn與熔絲FBl-FBn構成，所述熔絲FB1-FBn與所述n個 固定電阻RBl-RBn分別對應地并聯(lián)連接。通過微調，選擇性地切斷熔絲 FA卜FAm以及FBl-FBn，調整可變電阻R11與R12的電阻值，以使得基準電 壓CCREF成為如式(4)所示的電壓值CCREF1，從而，能夠將充電電流ichg 的電流值調整為設定值ichgl。固定電阻RAl-RAm與RB1-RBn可以具有相 同的電阻值，也可以具有不同的電阻值。
這樣，本第一實施例的充電電路l將流過充電電流檢測用電阻Rsen 的電流轉換成電壓，生成監(jiān)控電壓CCMON，并且，對充電用晶體管M1的 動作實行控制，以使得所述監(jiān)控電壓CCMON成為基準電壓CCREF，所述 基準電壓CCREF是通過可變電阻Rll與R12分壓規(guī)定的恒壓Vref生成，其 作為用于使得充電電流ichg成為希望電流值的設定值。由于能夠可變 地設定充電電流ichg，因此，能夠將對二次電池實行充電的充電電流 更精度良好地控制在所希望的值。
第二實施例
上述第一實施例中，在對可變電阻R11與R12實行微調的時候，若 電流-電壓轉換電路2的差動放大電路11中具有使得電阻R1的兩端所產 生的電壓差變小的輸入偏移電壓，則盡管電流流過充電電流檢測用電 阻Rsen，監(jiān)控電壓CCMON仍有可能成為OV。于是，在本發(fā)明的第二實施 例中，對電流-電壓轉換電路2的差動放大電路11實行偏移調整，以使 其具有比由于制造上的偏差所產生的輸入偏移電壓更大的輸入偏移電 壓。
圖5是表示本發(fā)明第二實施例的充電電路的電路例。圖3中與圖1相 同的部分使用相同符號表示，并且，這里省略說明，僅對與圖l不同的 部分進行說明。
圖5與圖3的不同點在于，對圖3的差動放大電路11實行偏移調整，
以使其具有比由于制造上的偏差所產生的輸入偏移電壓更大的輸入偏
移電壓。同時，將圖3的差動放大電路ll設為差動放大電路lla，將圖3 的電流-電壓轉換電路2設為電流-電壓轉換電路2a，將圖3的充電電路1 設為充電電路la。
圖5的充電電路la用于對例如鋰離子電池等二次電池5實行充電， 以AC適配器6為電源，.使用規(guī)定的充電電流ichg對二次電池5實行充電。
在圖5中，充電電路la包括檢測充電電流用電阻Rsen、充電用晶體 管M1、電流-電壓轉換電路2a、基準電壓生成電路3、以及充電電流控 制電路4。其中，所述電流-電壓轉換電路2a將流過檢測充電電流用電 阻Rsen的電流轉換成電壓，并將該電壓作為監(jiān)控電壓CCMON輸出。所述 電流-電壓轉換電路2a由差動放大電路lla、 PMOS晶體管Mll、以及電阻 Rl、 R2構成。另外，電流-電壓轉換電路2a構成電流-電壓轉換電路部， 也可以將電流-電壓轉換電路2a、基準電壓生成電路3、以及充電電流 控制電路4集成在一個IC芯片中。
圖6是表示圖5的差動放大電路lla內部的電路例。
在圖6中，差動放大電路lla是由一對麗0S晶體管M21與M22、 PMOS 晶體管M23與M24、以及恒流源21構成。其中，所述一對麗0S晶體管M21 與M22作為一對輸入晶體管；所述PM0S晶體管M23與M24分別作為所述各 輸入晶體管的負載，形成電流反射鏡電路；所述恒流源21對所述各輸入
晶體管提供規(guī)定的恒流。
PM0S晶體管M23、 M24的各源極分別與電源電壓Vdd連接，PMOS晶體 管M23、 M24的各柵極的連接點與PM0S晶體管M24的漏極連接。
PMOS晶體管M23的漏極與麗OS晶體管M21的漏極連接，PMOS晶體管 M24的漏極與麗OS晶體管M22的漏極連接。麗OS晶體管M21的源極與麗OS 晶體管M22的源極連接，恒流源21連接在接地電壓與麗0S晶體管M21的
源極和NMOS晶體管M22的源極的連接點之間。麗OS晶體管M21的柵極作 為差動放大電路lla的反相輸入端，麗0S晶體管M22的柵極作為差動放 大電路lla的非反相輸入端。
在上述結構中，將麗0S晶體管M21與M22分別形成為尺寸不同的晶 體管，這樣，使得差動放大電路lla具有輸入偏移電壓。
通常，若將柵極-源極之間的電壓設為Vgs，閾值電壓設為Vth，則 可以用以下式(5)表示M0S晶體管的飽和電流id。為了簡略說明，在以 下式(5)中省略調制溝道長度的項目。
<formula>formula see original document page 12</formula> ——(5)
其中，y表示絕對電容率，Cox表示每單位面積所包含的氧化膜容 量，W表示溝道寬度，L表示溝道長度。
根據(jù)上述式(5)，柵極-源極之間的電壓Vgs成為以下式(6)。
<formula>formula see original document page 12</formula>——(6)
這里，將麗0S晶體管M21的e設為Pl時，麗0S晶體管M22的P為 4x e 1，在該情況下，NM0S晶體管M21的柵極-源極之間的電壓Vgs與麗0S 晶體管M22的柵極-源極之間的電壓Vgs的電壓差△ Vgs可以通過以下式 (7)表示。
<formula>formula see original document page 12</formula> —— (7)
這樣，通過將差動放大電路lla的二個麗0S晶體管M21、 M22的e設 為不同值，使得麗OS晶體管M21的柵極-源極之間的電壓Vgs與麗OS晶體 管M21的柵極-源極之間的電壓Vgs成為不同值，因此，能夠使得差動放 大電路lla具有比由于制造上的偏差產生的輸入偏移電壓更大的輸入 偏移電壓。
這樣，在本第二實施例的充電電路，由于將作為輸入晶體管的麗OS 晶體管M21與M22的P設為不同值，使得在電流-電壓轉換電路2a實行電 流-電壓轉換的差動放大電路lla中具有比由于制造上的偏差產生的輸 入偏移電壓更大的輸入偏移電壓，因此，能夠取得與上述第一實施例
相同的效果，同時，能夠防止盡管電流流過檢測充電電流用電阻Rsen， 監(jiān)控電壓CCMON卻為OV的現(xiàn)象，能夠更正確地對充電電流實行電流-電 壓變換，同時，能夠更正確地對基準電壓CCREF實行電壓調整，得到所 希望的充電電流ichg。
上面參照

了本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不局限于上述 實施例。在本發(fā)明技術思想范圍內可以作種種變更，它們都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
權利要求
1.一種充電電路，對二次電池實行充電，其特征在于，包括:充電用晶體管，根據(jù)輸入的控制信號，控制對所述二次電池提供充電電流；充電電流檢測用電阻，與所述充電用晶體管串聯(lián)連接，用于檢測所述充電電流；電流-電壓轉換電路，根據(jù)所述充電電流檢測用電阻的兩端的電壓生成與所述充電電流相對應的監(jiān)控電壓，將該監(jiān)控電壓輸出；基準電壓生成電路部，生成規(guī)定的基準電壓，將該基準電壓輸出；充電電流控制電路部，對所述充電用晶體管的動作實行控制，以使得所述監(jiān)控電壓成為所述基準電壓；所述基準電壓生成電路部具有電壓調整裝置，所述電壓調整裝置使得所述充電電流成為希望的電流值。
2. 根據(jù)權利要求l中記載的充電電路，其特征在于 所述基準電壓生成電路包括恒壓電路，生成規(guī)定的恒壓，將該恒壓輸出；分壓電路，使用可變電阻分壓所述恒壓，并且，將分壓而得的電 壓作為基準電壓輸出；通過對所述可變電阻的電阻值實行調整，調整所述基準電壓。
3. 根據(jù)權利要求2中記載的充電電路，其特征在于 通過對所述可變電阻實行微調，調整其電阻值。
4. 根據(jù)權利要求l、 2或3中記載的充電電路，其特征在于 所述電流-電壓轉換部具有差動放大電路，所述差動放大電路的輸入端中分別對應地輸入所述充電電流檢測用電阻的兩端電壓，所述差 動放大電路對所述兩端電壓的差電壓實行放大，然后將其輸出；所述差動放大電路的各輸入晶體管的電流驅動能力各不相同，以 使得所述差動放大電路的輸入偏移電壓成為規(guī)定值以上。
5. 根據(jù)權利要求4中記載的充電電路，其特征在于 所述差動放大電路的各輸入晶體管是由尺寸不同的MOS晶體管構成。
6. —種充電電路的充電電流調整方法，所述充電電路包括 充電用晶體管，根據(jù)輸入的控制信號，控制對所述二次電池提供 充電電流；充電電流檢測用電阻，與所述充電用晶體管串聯(lián)連接，用于檢測 所述充電電流；生成與所述充電電流相對應的電壓，并且，對所述充電用晶體管 的動作實行控制，以使得所述的生成的電壓成為規(guī)定的基準電壓，對 所述二次電池實行充電；其特征在于對所述基準電壓實行調整，以使得所述充電電流成為希望的電流值。
7.根據(jù)權利要求6中記載的充電電路的充電電流調整方法，其特 征在于分壓規(guī)定的恒壓，生成所述基準電壓，并且，對所述分壓的比率 實行調整，以使得所述充電電流成為希望的電流值。
8. 根據(jù)權利要求7中記載的充電電路的充電電流調整方法，其特 征在于調整可變電阻的電阻值，以使得所述充電電流成為希望的電流值， 所述可變電阻用于分壓所述規(guī)定的恒壓。
9. 權利要求8中記載的充電電路的充電電流調整方法，其特征在于通過對所述可變電阻實行微調，調整其電阻值。
全文摘要
本發(fā)明涉及二次充電電池的充電電路以及其充電電流的調整方法，能夠更高精度地將對二次充電電池提供的充電電路控制在希望的值。電流-電壓轉換電路2將流過充電電流檢測用電阻Rsen的電流轉換為電壓，生成監(jiān)控電壓CCMON；充電電流控制電路4對充電用晶體管M1的動作實行控制，以使得所述監(jiān)控電壓CCMON成為基準電壓CCREF，所述基準電壓CCREF是通過可變電阻R11與R12分壓規(guī)定的恒壓Vref生成的。通過可變地設定基準電壓生成電路3的可變電阻R11與R12的各電阻值，能夠可變地設定基準電壓CCREF，所述基準電壓CCREF作為用于使得充電電流ichg成為希望的電流值的設定值。
文檔編號H02J7/10GK101373902SQ20081021331
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權日2007年8月23日
發(fā)明者蘆田馨一 申請人:株式會社理光