CN1893217A

CN1893217A - 充电电路、设有该电路的半导体装置

Info

Publication number: CN1893217A
Application number: CNA2006101011174A
Authority: CN
Inventors: 池田顺一; 真锅晋也
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2026-07-04
Also published as: KR20070005881A; CN100438264C; US7646175B2; JP2007020245A; US20070013345A1; KR100782425B1

Abstract

本发明涉及实行二次电池充电的充电电路及设有该电路的半导体装置。若在温度检测电路(2)检测到的温度成为所设定的第一温度(T1)以上，则充电控制电路(3)对充电电流生成电路(4)进行控制，使得向二次电池(7)供给第二充电电流值(ic2)，禁止向二次电池供给第一充电电流值(ic1)直到经过预定时间(td)。能提供不延长充电时间、能抑制充电时温度上升、同时能抑制发生高频噪声的充电电路及设有该电路的半导体装置。

Description

充电电路、设有该电路的半导体装置

技术领域

本发明涉及实行二次电池充电的充电电路及设有该电路的半导体装置，尤其涉及抑制充电时温度上升、同时抑制发生高频噪声的充电电路及设有该电路的半导体装置。

背景技术

以往，为了使二次电池快速充电，实行根据所设定电流值的恒流充电。这种场合，因充电电流较大，发生充电电路温度上升。尤其作为温度上升较大的部件，有直接控制充电电流的输出晶体管，当使充电电路IC化时，一般采用将发热量大的输出晶体管外附在IC上的方式。但是，在较小电容、且使用在携带设备的充电电路中，为了设备的小型轻量化，想要充电电路和输出晶体管设置在一个IC芯片中的要求越来越高。

当内藏输出晶体管场合，必须采取对IC芯片温度上升的对策。由于电路的温度变化也赖于环境温度和系统的热电阻等，假设所有的场合设计充电电路的温度是很困难的。于是，提出了种种抑制充电电路温度上升的方法。

例如，特开平7-222370号公报中公开了这样一种技术：温度传感器检测电源电路的发热部件，若检测到的温度为设定值以上，则使充电电流减少，这时，停止二次电池满充电检测。还有，特开平11-103405号公报中公开了这样一种技术：当充电电路部的温度为第一温度以上时，使充电电流变化，进而，当充电电路部的温度为第二温度以下时，使充电电流恢复到原来的值。

但是，前者的场合，若一旦温度传感器动作，使充电电流减少，由于以后由减少的电流值进行充电直到充满为止，因此，存在延长充电时间的问题。后者的场合，由于每次检测到第一温度和第二温度时都使得充电电流变化，当第一温度和第二温度差小的场合，因频繁地切换充电电流，而发生高频噪声及高次谐波噪声。这成为对系统的电磁干扰噪声，需要在系统上附加抗噪声的部件等，存在妨碍以二次电池为电源的携带设备的小型轻量化的问题。另外，为了不使充电电流频繁切换，第一温度和第二温度差设定为5度以上，如果设备的放热性差的话，若一旦充电电流减少，则长时间不恢复原来的电流值的状态持续，存在充电时间延长的问题。

发明内容

本发明就是为解决上述先有技术所存在的问题而提出来的，本发明的目的在于，提供即使第一温度和第二温度之差变小也能不使充电电流频繁切换、不延长充电时间、能抑制充电时温度上升、同时能抑制发生高频噪声的充电电路及设有该电路的半导体装置。

为了实现上述目的，本发明提出一种充电电路，实行二次电池充电，其特征在于，包括：

充电电流生成电路部，根据输入的控制信号，在上述二次电池充电时生成所设定的第一充电电流值和小于该第一充电电流值的第二充电电流值的充电电流中某个，向上述二次电池供给；

充电控制电路部，用于控制上述充电电流生成电路部的动作；

温度检测电路部，用于检测上述充电电流生成电路部及上述充电控制电路部的周围温度；

若在上述温度检测电路部检测到的温度成为所设定的第一温度以上，则上述充电控制电路部对上述充电电流生成电路部使得向二次电池供给上述第二充电电流值的充电电流，禁止向第一充电电流值切换直到经过第一预定时间。

根据本发明的充电电路，其特征还在于，若在上述温度检测电路部检测到的温度成为小于第一温度的第二温度以下，同时，开始向上述二次电池供给上述第二充电电流值的充电电流后，经过第一预定时间场合，上述充电控制电路部对上述充电电流生成电路部使得向上述二次电池供给上述第一充电电流值的充电电流。

根据本发明的充电电路，其特征还在于，上述温度检测电路部包括：

温度-电压变换电路，用于生成与温度相对应的电压输出；

比较电压生成电路，当上述温度成为上述第一温度或上述第二温度时，生成与从上述温度-电压变换电路输出的电压相等的比较电压输出；

比较器，用于比较上述来自温度-电压变换电路的输出电压和上述来自比较电压生成电路的比较电压；

上述比较器具有磁滞特性，该磁滞特性的电压范围被设定为与上述第一温度时来自上述温度-电压变换电路的输出电压和上述第二温度时来自上述温度-电压变换电路的输出电压差相等的电压范围。

根据本发明的充电电路，其特征还在于，当使得向二次电池供给的充电电流由上述第二充电电流值增加到上述第一充电电流值场合，使得该充电电流经过第二预定时间逐渐增加。

根据本发明的充电电路，其特征还在于，当对上述二次电池进行恒压充电场合，上述充电控制电路部停止向上述二次电池供给的充电电流的电流值切换到与上述温度检测电路部检测到的温度相对应的电流值。

根据本发明的充电电路，其特征还在于，上述充电电流生成电路部、充电控制电路部及温度检测电路部集成在一个IC中，上述温度检测电路部检测该IC的温度。

为了实现上述目的，本发明提出一种半导体装置，设有实行二次电池充电的充电电路，其特征在于，上述充电电路包括：

充电电流生成电路部，根据输入的控制信号，在上述二次电池充电时生成所设定的第一充电电流值和小于该第一充电电流值的第二充电电流值中某个，向上述二次电池供给；

若在上述温度检测电路部检测到的温度成为所设定的第一温度以上，上述充电控制电路部对上述充电电流生成电路部使得向二次电池供给上述第二充电电流值的充电电流，禁止切换到第一充电电流值直到经过第一预定时间。

下面说明本发明的效果。

如上所述可知，按照本发明的充电电路及设有该电路的半导体装置，即使充电电路温度快速变化，若向二次电池供给的充电电流成为第二充电电流值，则不会使充电电流恢复到第一充电电流值直到经过所设定的第一时间。因此，即使使得第一温度和第二温度之差变小也不会频繁切换第一充电电流值和第二充电电流值，不会延长充电时间，能抑制充电时的温度上升，同时，能抑制发生高频噪声。另外，当使得向二次电池供给的充电电流由第二充电电流值增加到第一充电电流值场合，使该充电电流经过第二预定时间逐渐增加，因此，能抑制发生高次谐波噪声。

另外，设定使得对上述来自温度-电压变换电路的输出电压与上述来自比较电压生成电路的比较电压进行比较的温度检测电路部的比较器具有的磁滞特性(hysteresis characteristic)的电压范围与上述第一温度时和第二温度时来自温度-电压变换电路的输出电压之差相等，因此，温度检测电路部尽管实行两个点的温度检测，但能够由一个比较电压和一个比较器构成，简化温度检测电路部。

再有，由于使得充电电路成为如上所述的构成，能使充电电路集成在一个IC芯片中。

附图说明

图1是表示本发明第一实施例的充电电路例的方框图；

图2表示图1的充电电路的时间图；

图3表示图1的温度检测电路2的电路例；

图4A表示图3的温度检测电路2的内部特性例；

图4B是说明磁滞特性的电压范围图。

具体实施方式

下面参照附图，详细说明本发明。

第一实施例

图1是表示本发明第一实施例的充电电路例的方框图。

在图1中，充电电路1实行二次电池充电，由温度检测电路2、充电控制电路3及充电电流生成电路4构成。温度检测电路2构成温度检测电路部，充电控制电路3构成充电控制电路部，充电电流生成电路4构成充电电流生成电路部。

温度检测电路2检测充电电路1的温度，若检测到的温度为第一温度T1以上，则生成高电平的检测信号To输出，若检测到的温度为低于第一温度T1的第二温度T2以下，则生成低电平的检测信号To输出。

充电控制电路3设有：脉冲生成电路11，“与非”电路NA1，恒流-恒压充电控制电路12。若温度检测电路2检测到充电电路1温度为第一温度T1以上，向充电控制电路3输出高电平的检测信号To，则脉冲生成电路11生成具有所设定时间td的脉冲宽度的高电平信号Do输出。该所设定时间td成为第一预定时间。当温度检测电路2的输出信号To和脉冲生成电路11的信号Do均为低电平场合，“与非”电路NA1输出高电平的信号Co。另外，当温度检测电路2的输出信号To为高电平，或者，来自脉冲生成电路11的延迟信号Do为高电平场合，“与非”电路NA1输出低电平的信号Co。恒流-恒压充电控制电路12监视二次电池7的电压，当二次电池7的电压为所设定电压以下场合，实行恒流充电，若二次电池7的电压超过所设定电压，则将用于实行恒压充电的控制信号Sc向充电电流生成电路4输出。

充电电流生成电路4设有软起动电路15，当使向二次充电供给的充电电流增加时，软起动电路15使得该充电电流ic经过所设定时间逐渐增加。该所设定时间ts成为第二预定时间。当来自恒流-恒压充电控制电路12的控制信号Sc表示实行恒流充电场合，充电电流生成电路4将从充电控制电路3输入高电平的输出信号Co时向二次电池7供给的充电电流ic设定为第一充电电流值ic1；当输出信号Co为低电平时，将充电电流ic设定为第二充电电流值ic2。第一充电电流值ic1为用于快速充电二次电池的电流值，第二充电电流值ic2为小于第一充电电流值ic1的电流值、例如第一充电电流值ic1的百分之十左右的电流值。当从恒流-恒压充电控制电路12输出用于实行恒压充电的信号Sc场合，充电电流生成电路4不变更基于充电控制电路3输出信号Co的充电电流ic的电流值。

接着，图2表示图1的充电电路1动作例的时间图。下面，参照图2再稍详细地说明充电电路1的动作。充电电路1集成在一个IC中，下面以温度检测电路2检测该IC半导体芯片温度的场合为例进行说明。

二次电池7开始充电，半导体芯片温度上升，若该温度在A点超过第一温度T1，则温度检测电路2的输出信号To由低电平转向高电平，同时，脉冲生成电路11输出具有脉冲宽度td的高电平脉冲信号。因此，“与非”电路NA1的输出信号在上述A点由高电平转向低电平。

当“与非”电路NA1的输出信号Co为低电平场合，充电电流生成电路4如上所述将第二充电电流值ic2的充电电流ic向二次电池7供给，使二次电池7充电。为了使半导体芯片温度降低，第二充电电流值ic2被设定为足够小于第一充电电流值ic1的电流值，如图2所示，半导体芯片温度在A点以后下降。若半导体芯片温度下降，在B点低于第二温度T2，则温度检测电路2的输出信号To由高电平转向低电平。由于在这一时点已经过所设定时间td以上，脉冲生成电路11的输出信号Do降低到低电平。因此，即使温度检测电路2的输出信号To由高电平转向低电平，脉冲生成电路11的输出信号Do不变，仍然为低电平。

若低电平信号分别输入“与非”电路NA1的两输入端，由于其输出端成为高电平，“与非”电路NA1的输出信号Co在B点由低电平转向高电平。当“与非”电路NA1的输出信号Co为高电平场合，充电电流生成电路4如上所述将充电电流值ic1的充电电流ic向二次电池7供给，使二次电池充电。但是，当使向二次电池供给的充电电流ic增加场合，上述软起动电路15动作，如图2所示，当充电电流ic由第二充电电流值ic2增加到第一充电电流ic1时，由于充电电流ic经过所设定时间ts逐渐增加，因此，能抑制发生高次谐波噪声。

若充电电流ic成为第一充电电流值ic1，则半导体芯片温度再次上升，若在C点超过第一温度T1，则与上述相同，温度检测电路2的输出信号To和脉冲生成电路11的输出信号Do分别转向高电平。因此，“与非”电路NA1的输出信号Co成为低电平，充电电流ic减少到第二充电电流值ic2。结果，半导体芯片的温度再次下降。若半导体芯片温度在D点低于第二温度T2，虽然温度检测电路2的输出信号To转为低电平，但是由于未经过所设定时间td，脉冲生成电路11的输出信号Do仍然为高电平。因此，“与非”电路NA1的输出信号Co保持低电平，充电电流ic也仍然为第二充电电流ic2。若经过所设定时间td，脉冲生成信号11的输出信号Do在E点成为低电平，则“与非”电路NA1的输出信号Co转为高电平，充电电流ic逐渐恢复到第一充电电流值。

这样，即使半导体芯片温度快速变化，若一旦充电电流ic成为第二充电电流值ic2，则脉冲生成电路11不使充电电流ic恢复到第一充电电流值ic1，直到经过所设定时间td。因此，即使使得第一温度T1和第二温度T2之差变小，也不会使充电电流ic在第一充电电流值ic1和第二充电电流值ic2之间频繁切换，能抑制发生高频噪声。进而，当使充电电流增加场合，使得软起动15动作，因此，能抑制发生高次谐波噪声。

接着，图3表示温度检测电路2的电路例。

在图3中，温度检测电路2由运算放大器AMP1、比较器CMP2、基准电压发生电路21、比较电压生成电路22、PNP晶体管Q1及电阻R1构成，基准电压发生电路21生成所设定基准电压Vs输出，比较电压生成电路22生成所设定值的比较电压Vr输出。比较器CMP2的输入具有磁滞特性。运算放大器AMP1、基准电压发生电路21、PNP晶体管Q1及电阻R1构成温度检测电路。

基准电压Vs输入运算放大器AMP1的非反相输入端，运算放大器AMP1的反相输入端与输出端连接。进而，运算放大器AMP1的输出端通过电阻R1与PNP晶体管Q1的发射极连接，PNP晶体管Q1的基极和集电极分别与接地电压连接。

比较电压Vr输入比较器CMP2的非反相输入端，比较器CMP2的反相输入端与PNP晶体管Q1的发射极连接。由于运算放大器AMP1的输出端成为与基准电压Vs相同的电压，从运算放大器AMP1经电阻R1向PNP晶体管Q1供给电流。PNP晶体管Q1的基极-发射极之间电压Vbe与温度成反比例，因此，温度变得愈高，比较器CMP2的反相输入端电压变得愈低，而温度变得愈低，比较器CMP2的反相输入端电压变得愈高。

图4A是表示温度检测电路2的输出信号To的电压Vto和半导体芯片温度T或PNP晶体管Q1基极电压Vbe的关系例的特性图。图4B是说明磁滞特性的电压范围图。

在图4A、4B中，若半导体芯片温度T上升到第一温度T1，则输出信号To成为高电平，若温度T降低到第二温度T2，则输出信号To成为低电平。通过将比较电压Vr设定为表示第一温度T1或第二温度T2的电压，并使得比较器CMP2的磁滞特性的电压范围与第一温度T1时基极电压Vbe电压值Vbe1和第二温度T2时基极电压Vbe电压值Vbe2差(即，Vbe2-Vbe1)相等，温度检测电路2能由一个比较电压和一个比较器形成，简化温度检测电路2。

这样，本发明第一实施例的充电电路，若在温度检测电路2检测到的温度成为所设定的第一温度T1以上，则充电控制电路3对充电电流生成电路4，使得向二次电池供给第二充电电流值ic2的充电电流ic，禁止向二次电池供给第一充电电流值ic1的充电电流ic直到经过所设定时间td。因此，即使使得第一温度T1和第二温度T2差变小，也不会使得充电电流ic在第一充电电流值ic1和第二充电电流值ic2之间频繁切换，不延长充电时间，能抑制充电时温度上升，同时，抑制发生高频噪声。进而，当使充电电流增加场合，由于使得软起动电路15动作，能抑制发生高次谐波噪声。

另外，在上述说明中，以使充电电路1集成在一个IC中，并且温度检测电路2检测该IC半导体芯片温度的场合为例作了说明，但也可以构成为使上述充电电路1与其他电路一起集成在一个IC中的半导体装置。

上面参照附图说明了本发明的实施例，但本发明并不局限于上述实施例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种充电电路，实行二次电池充电，其特征在于，包括：

若在上述温度检测电路部检测到的温度成为所设定的第一温度以上，则上述充电控制电路部对上述充电电流生成电路部使得向二次电池供给上述第二充电电流值的充电电流，禁止从上述第二充电电流值切换到上述第一充电电流值，直到经过第一预定时间。

2.根据权利要求1中所述的充电电路，其特征在于，若在上述温度检测电路部检测到的温度成为小于第一温度的第二温度以下，同时，开始向上述二次电池供给上述第二充电电流值的充电电流后，经过第一预定时间场合，上述充电控制电路部对上述充电电流生成电路部使得向上述二次电池供给上述第一充电电流值的充电电流。

3.根据权利要求1中所述的充电电路，其特征在于，上述温度检测电路部包括：

温度-电压变换电路，用于生成与温度相对应的电压输出；

4.根据权利要求1中所述的充电电路，其特征在于，当使向二次电池供给的充电电流由上述第二充电电流值增加到上述第一充电电流值场合，使得该充电电流经过第二预定时间逐渐增加。

5.根据权利要求1中所述的充电电路，其特征在于，当对上述二次电池进行恒压充电场合，上述充电控制电路部停止向上述二次电池的充电电流的电流值切换到与上述温度检测电路部检测到的温度相对应的电流值。

6.根据权利要求1中所述的充电电路，其特征在于，上述充电电流生成电路部、充电控制电路部及温度检测电路部集成在一个IC中，上述温度检测电路部检测该IC的温度。

7.一种半导体装置，设有实行二次电池充电的充电电路，其特征在于，上述充电电路包括：

若在上述温度检测电路部检测到的温度成为所设定的第一温度以上，上述充电控制电路部对上述充电电流生成电路部使得向二次电池供给上述第二充电电流值的充电电流，禁止上述第二充电电流值切换到上述第一充电电流值，直到经过第一预定时间。