专利名称：充电控制装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及充电控制装置，用于执行电双层电容器的充电控制。
背景技术：
图18是示出了根据现有技术的用于电双层电容器(electrical double-layercapacitor)的充电控制装置示例的电路图。相关技术的充电控制装置XlO通过电阻器X3和电阻器X4对用于电双层电容器X20的充电电压分压，并产生分压电压。然后，充电控制装置XlO通过使用放大器X2来控制连接在电源端子(VCC端子)与电双层电容器X20之间的PMOS FET (P型金属氧化物场效应晶体管)的导通性，以使得分压电压等于预定参考电压。因此，充电控制装置XlO被构造为执行充电控制(即恒压充电控制)，以将电双层电容器X20的充电电压维持为预定目标电压值。可以列举专利文献I (日本专利公开No. 2009-95076)作为与二次电池(例如锂离子电池)的充电控制装置有关的相关技术的示例。然而，根据相关技术执行用于电双层电容器X20的恒压充电控制的充电控制装置XlO具有以下三个问题。(I)在充电的开始时段期间产生涌入电流(inrush current) ； (2)很难判定电双层电容器X20的异常(例如正端子故障，或正端子与负端子之间的短路)；
(3)很难控制流入电双层电容器X20的充电电流。关于问题(I)，当从电双层电容器X20被完全放电的状态开始充电时，很大的涌入电流流入电双层电容器X20。如果不对充电控制装置XlO提供过电流保护功能，则由于晶体管Xl的制造波动(即驱动能力或导通电阻的波动)，输出电压的下降开始电流也会波动，于是电双层电容器X20的充电时间也有所波动(参见图19)。与例如锂离子电池的二次电池不同，尽管电双层电容器X20不会被涌入电流损坏，但是当大负载基于涌入电流而耗尽了电源电路(即电源电压Vcc的提供装置)时，可能导致不可预期的故障，例如系统停机。因此，为充电控制装置XlO提供了用于防止涌入电流的过电流保护功能。作为返折特性型(fold back characteristic type)(参见图 20)和关停型(shut down type)(参见图21)列举了已知的过电流保护功能的示例。当充电电流(晶体管Xl的源极电流)达到预定过电流保护值(参见图20)时，返折特性型过电流保护功能减小输出电压，以防止过热造成的内部电路故障，或防止外围电路故障。但是，当返折特性型过电流保护功能被用作用于充电控制装置Xio的涌入电流保护功能时，一旦激活过电流保护，充电操作就不会再继续，除非负载变低。因此，需要很长时间来从完全放电的状态充电。同时，关停型过电流保护功能是重复充电操作的关停和再继续(不具有闩锁功能(off-latch))，直到涌入电流不达到过电流保护值(参见图23)。但是，当关停型过电流保护功能被用作执行恒压充电控制的充电控制装置XlO的涌入电流保护功能时，存在关停期间充电时间不准确或功率损失等问题。
电双层电容器X20是彼此并联连接的具有小电容的电容器单元的集合的等效元件。与端子(即正端子和负端子)最靠近的电容器单元的ESR(等效串联电阻)分量最小，位于端子相对侧的电容器单元具有最大特征值。因此，单元的ESR分量彼此不同(参见图24)。因此，关于形成电双层电容器X20的电容器单元而言，如果电容器单元离两个端子(即正端子或负端子)都较远，则该电容器单元的AC阻抗特征值变大。因此，当执行用于电双层电容器X20的恒压充电控制时，最靠近端子(即正端子和负端子)的具有最小ESR分量的电容器单元比其他电容器单元更快地被完全充电。因此，甚至当位于远离端子处的电容器单元尚未完全充电时，正端子的电压就被判定为达到了充电目标值。然后，为了补偿电容器单元中发生的彼此之间的电荷重分配所导致的正端子的电压下降，连续执行恒压充电控制。结果，流到电双层电容器X20的充电电流随时间减小，导致需要很长时间才能完全充电的问题。电双层电容器用于大能耗的大型电气设备(例如复印机或空调)，因此上述问题不是很严重的问题。但是，随着尺寸的小型化，近来将电双层电容器用于小型电气设备(例如电视接收机或手机)。这种小型电气设备强烈需要缩短充电时间和减小电源电路的负载。因此，不能将具有上述问题的相关技术的充电技术(即恒压充电控制)不加改变地用于小型电气设备。
发明内容
因此，考虑到本申请的发明人发现的上述问题，本公开提供了用于适当地对电双层电容器充电的充电控制装置。为实现上述目的，本公开的充电控制装置包括充电器，在电双层电容器的充电开始之后，在恒流充电时段上执行恒流充电控制，以将到电双层电容器的充电电流维持在预定充电电流值。通过以下描述、附图和权利要求，本公开的其他特征、元件、步骤、优点和特性将变
得清楚明白。
图1是示出根据本公开的充电控制装置的实现方式的框图。图2是说明端子的示意图。图3是说明启动操作的时序图。图4是说明OVP操作的时序图。图5是说明LVP操作的时序图。图6是示出信号输出部30的结构示例的电路图。图7是示出第一信号输入部40的结构示例的电路图。图8是说明遥控信号的检测操作的模式图。图9是示出第二信号输入部50的示例的电路图。图10是示出电源系统电路的结构示例的框图。图11是说明电力选择操作的时序图。图12是说明CC/CC充电控制的时序图。
图13是说明CC/CV充电控制的时序图。图14是说明CC/CC/CV充电控制的时序图。图15是示出充电器10的第一结构示例(CC/CC/CV)的电路图。图16是示出充电器10的第二结构示例(CC/CV)的电路图。图17是示出充电器10的第三结构示例(CC/CC)的电路图。图18是示出根据相关技术的充电控制装置的示例的电路图。图19是说明输出电压的下降开始电流的波动的示意图。图20是说明返折特性型OCP操作的示意图(1-V)。图21是说明关停型OCP操作的示意图(1-V，t-1)。图22是说明返折特性型OCP操作的示意图(t-V，t-1)。图23是说明关停型OCP操作的示意图(t-V，t-1)。图24是电双层电容器的等效电路图。
具体实施例方式〈整体框图〉图1是示出根据本公开的充电控制装置的实现方式的框图。充电控制装置I是充电控制1C，用于执行对电双层电容器2的充电控制，并且包括充电器10、控制逻辑部20、信号输出部30、第一信号输入部40、第二信号输入部50、振荡器60、调节器70、参考电压发生器80、电力选择器90、以及电压检测器100。充电器10执行对电双层电容器2的充电控制。后面将描述充电器10的结构和操作。控制逻辑部20总体上控制充电控制装置I的整体操作。因此，在下面对操作的说明中，主要由充电控制装置I控制的操作实际上是由控制逻辑部20控制的。信号输出部30输出从控制逻辑部20提供的电源的中继控制信号、遥控器信号通道的导通信号、以及5键(five key)信号通道的导通信号。第一信号输入部40接收从外部提供的遥控器检测信号，并将该信号发送到控制逻辑部20。第二信号输入部50接收从外部提供的5键检测信号，并将该信号发送给控制逻辑部20。振荡器60生成具有预定频率的时钟信号，并将其提供给控制逻辑部20。调节器70基于电力选择器90选择的电压(VCC/VCAP)，生成调节器电压VREG (3. 3V)。参考电压发生器80基于电力选择器90选择的电压(VCC/VCAP)，生成在充电控制装置I中使用的参考电压VREF。电力选择器90在电源电压VDD与充电电压VCAP之间选择较高的电压，并输出选择的电压。电压检测器100将电双层电容器2的充电电压VCAP与过压保护值V0VP、充电目标值VMAX、充电再继续(resume)判定值VRCHG、以及低压保护值VLVP这四个值分别进行比较。然后，电压检测器100将相应的比较结果输出到控制逻辑部20。
<外部端子>作为电连接到外部设备的端子，充电控制装置I包括REG端子、RMIN端子、FKIN端子、SSRON端子、RMON端子、FKON端子、VCC端子、STBYON端子、WAKEUP端子、CAP端子、IADJ端子、OVP端子、以及GND端子。图2是说明充电控制装置I的端子的图。REG端子是3. 3V调节器输出端子。RMIN端子是用于遥控器检测信号的输入端子。FKIN端子是用于5键检测信号的输入端子。SSRON端子是用于电源的中继控制信号的输出端子。RMON端子是用于遥控器信号通道的导通(switch ON)端子。FKON端子是用于5键信号通道的导通端子。VCC端子是电源输入端子。STBYON端子是用于生态(eco)模式控制信号的输入端子。WAKEUP端子是用于启动信号的输出端子。CAP端子是用于连接电双层电容器2的端子。IADJ端子是用于连接用于充电电流控制的电阻器RX4的端子。OVP端子是用于设置OVP参考电压的端子。GND端子是接地端子。<外部装置>电阻器Rxl和Rx4以及电容器Cxl和Cx2从外部连接到充电控制装置I。电阻器Rxl和Rx2构成阶梯电阻，以便通过对调节器电压VREG分压来设置过压保护值V0VP。电阻器Rx3是连接在STBYON端子与REG端子之间的上拉电阻器。电阻器Rx4是用于设置充电电流的电阻器，连接到IADJ端子。电容器Cxl是连接到VCC端子的输入平滑电容器。电容器Cx2是连接到REG端子的输出平滑电容器。〈启动操作〉图3是说明启动操作的时序图。当经由VCC端子或CAP端子将电源提供给充电控制装置I时，内部电路被重置。在重置之后，低压保护功能被无效(即处于遮蔽状态)，直到充电电压VCAP第一次达到充电目标值VMAX。在充电电压VCAP达到充电目标值VMAX之后，充电控制装置I根据从CAP端子提供的充电电压执行间歇操作(intermittentoperation)。充电电压VCAP在充电目标值VMAX与充电再继续判定值VRCHG之间摆动。<0VP (过压保护)操作>图4是说明OVP操作的时序图。描述了充电电压VCAP、计数器控制信号、和SSRON信号。如果充电电压VCAP在预定时段上大于过压保护值V0VP，则充电控制装置I检测到充电电压VCAP的过压状态。如果检测到过压状态，则充电控制装置I将SSRON信号固定为高电平，以停止对电双层电容器2的充电。如果充电电压VCAP在该预定时段期间小于过压保护值V0VP，则充电控制装置I继续正常操作。 〈LVP (低压保护)操作>图5是说明LVP操作的时序图。如果充电电压VCAP低于低压保护值VLVP，则充电控制装置I检测到充电电压VCAP处于低压状态。如果检测到低压状态，则充电控制装置I将SSRON固定为高电平，以停止对电双层电容器2的充电。〈CAP保护检测操作>图6是示出信号输出部30的结构示例的电路图。该实现方式的输出部30包括缓冲器31、NM0S FET (场效应晶体管)32、PMOS FET33和34、以及电阻器35和36。缓冲器31的输入端子连接到控制逻辑部20。缓冲器31的输出端子连接到SSRON端子(即缓冲器31的输出端子也连接到RMON端子或FKON端子)。晶体管32的漏极端子经由电阻器35连接到VCC端子。晶体管32的源极端子连接到接地端子。晶体管32的栅极端子连接到控制逻辑部20。晶体管33的漏极端子连接到VCC端子。晶体管33的源极端子连接到晶体管34的源极端子。晶体管34的漏极端子经由电阻器36连接到SSRON端子。晶体管33和34的栅极端子均连接到晶体管32的漏极端子。如果检测到充电电压VCAP的异常，则充电控制装置I终止充电控制装置I的充电操作，然后SSRON端子、RMON端子、以及FKON端子被设置为高电平。晶体管32到34被导通，SSRON端子、RMON端子、以及FKON端子被上拉到电源电压Vcc。然后，虽然控制逻辑部20的操作停止了(冻结状态)，但是调节器70维持为活动状态，以稳定内部操作。当充电控制装置I通过使用电力选择器90自动切换从VCC端子或CAP端子提供的电源电压时，外部电流负载不能被提供给充电控制装置I。当控制逻辑部20的操作停止时，从VCC端子提供电源电压。<遥控检测>图7是示出第一信号输入部40的结构示例的电路图。该实现方式的第一信号输入部40包括NMOS FET 41和电阻器42。晶体管41的漏极端子经由电阻器42连接到调节器电压VREG的电压施加端子，还连接到控制逻辑部20中包括的计数器21的输入端子。晶体管41的源极端子连接到接地端子。晶体管41的栅极端子连接到RMIN端子。对于计数器21，从连接到RMIN端子的遥控器IC提供高电平信号。如果晶体管41导通，则计数器21开始对从振荡器60提供的时钟信号的脉冲的数目进行计数。控制逻辑部20中包括的检测器22检测计数器21的计数值，如图8所示，如果从遥控器IC提供的高电平信号持续IOOms到200ms，则判定为从遥控器IC提供信号。结果，从RMON端子提供高电平信号。<5键检测>图9是示出第二信号输入部50的结构示例的电路图。该实现方式的第二信号输入部50包括比较器51和52，用于将FKIN的端子电压与两种阈值电压进行比较。控制逻辑部20中包括的逻辑乘运算电路23将比较器51和52的输出信号逻辑相乘，并输出结果信号。关于控制逻辑部20中包括的计数器24，当从连接到FKIN端子的5键模块提供高电平信号时，并且当逻辑乘运算电路23输出高电平信号时，计数器24开始对从振荡器60提供的脉冲的数目进行计数。控制逻辑部20中包括的检测器25检测计数器24的计数值。如果来自5键模块的高电平信号持续多于100ms，则检测器25将其判定为来自5键模块的输入信号。然后从FKON端子提供高电平信号。〈3.3V 调节器〉图10是示出电源系统电路(调节器70、参考电压发生器80、和电力选择器90)的结构示例的框图。调节器70为充电控制IC的内部电路和外部电路二者提供电力。调节器70的电流输出容量最大为20mA。电力选择器90将电源电压VCC与充电电压VCAP进行比较，并自动输出较高的电压。如图11所示，如果电源电压VCC高于充电电压VCAP，则电力选择器90选择性地输出电源电压VCC。如果电源电压VCC降低到从充电电压VCAP减去预定滞后量而计算得到的电压(即VCAP-hys)，则电力选择器90选择性地输出充电电压VCAP0<电双层电容器的充电控制操作>下面参考3个技术示例(即CC/CC (恒流/恒流)、CC/CV (恒流/恒压)、和CC/CC/CV)来描述充电器10对电双层电容器2的充电控制操作。
〈CC/CC 充电控制〉图12是说明充电器10的CC/CC充电控制的时序图。到电双层电容器2的输出电压(即到电双层电容器2的充电电压VCAP)在图12的上部示出，到电双层电容器2的充电电流在图12的下部示出。充电器10在时刻til开始对已完全放电的电双层电容器2 (没有电荷被充电的状态)充电，并在第一恒流充电时段Tl (时刻til到tl2)期间执行恒流充电控制，以将到电双层电容器2的充电电流维持为第一充电电流值。第一恒流充电时段Tl是如下时段其中到电双层电容器2的充电电流被维持为第一充电电流，直到电双层电容器2的充电电压上升到预定充电目标值(完全充电值)。该结构在充电开始时执行对电双层电容器2的恒流充电控制，使得能够防止涌入电流，而不使用过流保护功能。如果在预定时段上内输出电压不上升，则可以容易地判定电双层电容器2异常(正端子故障或正端子与负端子之间短路)。关于在充电开始时执行对电双层电容器2的恒流充电控制的结构，通过考虑到电双层电容器2的ESR分量的AC特征来适当地设置第一充电电流值，可以适当地设置输出电压(上升曲线的倾斜状态)。因此，可以优化缩短充电时间与减小电源电路负载之间的平衡。例如，当将充电控制装置I装备到需要尽量缩短对电双层电容器2的充电时间的设备(即电子设备)时，设置第一充电电流，以最大化第一恒流充电时段Tl期间充电电流的积分值。此外，当将充电控制装置I装备到需要尽量减小对电源电路的负载的设备(即电子设备)时，可以根据电源电路的电流提供能力，将第一充电电流设置为较小值。如果在经过第一电流充电时段Tl之后，在时刻tl2处，输出电压达到预定充电目标值(即通过第一充电电流完全充电)，则到电双层电容器2的输出电压根据构成电双层电容器2的电容器单元之间的电荷重分配而下降。因此，在经过时刻tl2之后，在第二恒流充电时段Tl’(即时刻tl2到时刻tl3)上，充电器10执行恒流充电控制，以将到电双层电容器2的充电电流维持为第二充电电流值(第一充电电流值大于第二充电电流值)。第二恒流充电时段Tl’是如下时段其中到电双层电容器2的充电电流被维持为第二充电电流，直到电双层电容器2的充电电压上升到预定充电目标值。因此，充电器10的CC/CC充电控制逐渐降低到电双层电容器2的充电电流值，并且反复地设置恒流充电时段。采用该充电技术使得可以在经过第一恒流充电时段Tl之后，高效地继续对电双层电容器2的充电(即用于补偿电容器单元之间的重分配造成的电压下降的充电，以及对完全放电的电容器单元的充电)。〈CC/CV 充电控制〉图13是说明充电器10的CC/CV充电控制的时序图。图13的上部示出了到电双层电容器2的输出电压(即到电双层电容器2的充电电压VCAP)，图13的下部示出了到电双层电容器2的充电电流。图13中的时刻t21到时刻t22等同于图12中的恒流充电时段Tl (时刻til到时刻tl2)，因此省略对其的重复说明。在经过第一恒流充电时段Tl，输出电压在时刻t22达到预定充电目标值之后，在恒压充电时段T2 (即时刻t22到时刻t23)上，充电器10执行恒压充电控制，以将充电电压维持为充电目标值。恒压充电时段T2是如下时段其中到电双层电容器2的充电电压被维持为充电目标值，直到电双层电容器2的充电电流下降到充电完成判定值。关于充电器10的CC/CV充电控制，在经过恒流充电时段Tl之后，输出电压达到充电目标值时，通过开始恒压充电控制，可以继续对电双层电容器2的充电(即用于补偿电容器单元之间的重分配造成的电压下降的充电，以及对完全放电的电容器单元的充电)，而无需前述的类似于CC/CC充电控制的切换控制。〈CC/CC/CV 充电控制 >图14是说明充电器10的CC/CC/CV充电控制的时序图。图14的上部示出了到电双层电容器2的输出电压(即到电双层电容器2的充电电压VCAP)，图14的下部示出了到电双层电容器2的充电电流。图14中的时刻t31到时刻t32等同于图12中的恒流充电时段Tl (时刻til到时刻tl2)。图14中的时刻t32到时刻t33等同于图12中的恒流充电时段Tl’ (时刻tl2到时刻tl3)。图14中的时刻t33到时刻t34等同于图13中的恒压充电时段T2 (时刻t22到时刻t23)。换言之，充电器10的CC/CC/CV充电控制是CC/CC充电控制和CC/CV充电控制的结合。采用该技术使得可以通过恒流充电控制缩短充电时间，并且恒压充电控制可以充分利用电双层电容器2的充电容量。〈充电器10的电路结构>图15是示出充电器10的第一结构示例(图14中的CC/CC/CV充电控制)的电路图。该实现方式的充电器10包括恒流充电控制电路11、恒压充电控制电路12、和控制电路13。恒流充电控制电路11包括PMOS FET (场效应晶体管)Pl和P2、NMOS FET NI和N2、齐纳二极管D1、放大器AMPl和AMP2、电阻器Rl到R5、以及电容器Cl到C5。恒压充电控制电路12与恒流充电控制电路11共享PMOS FETPl、NMOS FET NI和N2、齐纳二极管Dl、电阻器R5、以及电容器C5，并且还包括放大器AMP3、电阻器R6到R8、以及电容器C6到C8。控制电路13包括控制器CTRL、比较器CMPl到CMP3、以及电阻器R9和R10。晶体管Pl的源极端子经由电阻器Rl连接到电源电压VCC的输入端子。晶体管Pl的漏极端子连接到齐纳二极管Dl的阳极端子。齐纳二极管Dl的阴极端子连接到电双层电容器2的正端子。电双层电容器2的负端子连接到接地端子。晶体管Pl的栅极端子连接到电阻器R5的第一端子和电容器C5的第一端子。电阻器R5的第二端子和电容器C5的第二端子连接到电源电压VCC的输入端子。晶体管NI的漏极端子连接到晶体管Pl的栅极端子。晶体管NI的源极端子连接到接地端子。晶体管P2的源极端子经由电阻器R2连接到电源电压VCC的输入端子。晶体管P2的漏极端子经由电阻器R3连接到接地端子。晶体管P2的栅极端子连接到放大器AMPl的输出端子。放大器AMPl的正相输入端子(+)连接到晶体管Pl的源极端子。放大器AMPl的反相输入端子(_)连接到晶体管P2的源极端子。放大器AMP2的正相输入端子(+)连接到电阻器R4的第一端子。电阻器R4的第二端子连接到晶体管P2的漏极端子，并且经由电容器Cl连接到放大器AMP2的输出端子。放大器AMP2的反相输入端子㈠连接到第一参考电压Vrefl的输入端子。电容器C2和C3彼此并联在放大器AMP2的反相输入端子(_)与放大器AMP2的输出端子之间。放大器AMP2的输出端子连接到晶体管N2的栅极端子，并且经由电容器C4连接到第二参考电压Vref2的输入端子。晶体管N2的漏极端子连接到晶体管NI的栅极端子。晶体管N2的源极端子连接到接地端子。放大器AMP3的正相输入端子(+)连接到第二参考电压Vref2的输入端子。放大器AMP3的反相输入端子(_)经由电阻器R7连接到接地端子。电阻器R6的第一端子和电容器CS的第一端子连接到放大器AMP3的反相输入端子(_)。电阻器R6的第二端子和电容器CS的第二端子连接到电双层电容器2的正端子。放大器AMP3的输出端子经由电阻器R8连接到晶体管NI的栅极端子。电容器C6的第一端子和电容器C7的第一端子连接到放大器AMP3的输出端子。电容器C6的第二端子和电容器C7的第二端子连接到放大器AMP3的反相输入端子(_)。电阻器R9的第一端子连接到电双层电容器2的正端子。电阻器R9的第二端子经由电阻器RlO连接到接地端子，并且还连接到比较器CMP2的正相输入端子(+)和比较器CMP3的正相输入端子(+)。比较器CMPl的正相输入端子(+)连接到晶体管P2的漏极端子。比较器CMPl的反相输入端子(_)连接到第一阈值电压Vthl (即充电完成判定值)的输入端子。比较器CMP2的反相输入端子(_)连接到第二阈值电压Vth2(即充电再继续判定值)的输入端子。比较器CMP3的反相输入端子(_)连接到第三阈值电压Vth3(即充电目标值)的输入端子。因此，包括上述结构的充电器10包括连接在电源电压VCC与电双层电容器2的正端子之间的输出开关(P1)，还包括第一反馈控制器(P2、N1、N2、AMP1、AMP2、R1到R3、R5)，使得响应于到电双层电容器2的充电电流Ichg的第一反馈电压信号Va等于第一参考电压Vrefl ;以及第二反馈控制器(N1，N2，AMP3，R5到R8)，使得响应于到电双层电容器2的充电电压VCAP的第二反馈电压信号Vb等于第二参考电压Vref2。电阻器R4和电容器Cl到CS是相位补偿元件。尽管在图15中将控制电路13描述为充电器10的组件，但是关于控制电路13，图1中的控制逻辑部20或电压检测器100的功能也可以用于构造控制电路13。〈恒流充电控制操作〉关于上述结构的充电器10，恒流充电控制电路11执行针对晶体管Pl的反馈控制，以使得在电阻器R3的一端产生的第一反馈电压信号Va等于第一参考电压Vrefl。因此，流至IJ电双层电容器2的充电电流Ichg等于预定目标值(=R2/(Rl*R3)*Vrefl)。如果充电电流Ichg大于预定目标值，则晶体管N2的栅极电压增大。于是晶体管N2的导通性增大，并且晶体管NI的栅极电压降低。因此，晶体管NI的导通性降低，晶体管Pl的栅极电压增大，晶体管Pl的导通性降低，充电电流Ichg降低。相反，如果充电电流Ichg小于目标值，则晶体管N2的栅极电压降低，晶体管N2的导通性降低，晶体管NI的栅极电压增大。因此，晶体管NI的导通性增大，晶体管Pl的栅极电压降低，晶体管Pl的导通性增大，充电电流Ichg增大。此外，恒流充电控制电路11包括第一反馈电流信号发生器(R1，R2，P2，AMP1)，根据充电电流I chg生成第一反馈电流信号11 ;以及第一反馈电压信号发生器(R3)，通过对第一反馈电流信号Il执行电流/电压变换来生成第一反馈电压信号Va。通过变更电阻器R3的电阻，可以适当地调节充电电流Ichg的目标值。<恒压充电控制操作>关于包括上述结构的充电器10，恒压充电控制电路12执行针对晶体管Pl的反馈控制，以使得在电阻器R6和R7的连接节点生成的第二反馈电压Vb等于第二参考电压Vref2。此外，提供给电双层电容器2的充电电压VCAP等于预定目标值(即R7/(R6+R7)*Vref2)。如果充电电压VCAP大于预定目标值，则晶体管NI的栅极电压降低。因此，晶体管NI的导通性降低，晶体管Pl的栅极电压增大，晶体管Pl的导通性降低，充电电压VCAP降低。相反，如果充电电压VCAP小于目标值，则晶体管NI的栅极电压增大。因此，晶体管NI的导通性增大，晶体管Pl的栅极电压降低，晶体管Pl的导通性增大，充电电压VCAP增大。〈充电电流的切换操作>关于从第一恒流充电时段Tl到第二恒流充电时段Tl’的切换操作(参见图14中的时刻t32)，比较器CMP3将在电阻器R9与电阻器RlO的连接节点处生成的输出反馈电压Vb与第三阈值电压Vth3 (=充电目标电压)相比较。当输出反馈电压Vfb变得大于第三阈值电压Vth3时，执行控制器CTRL对电阻器R3的电阻控制，以提高电阻器R3的电阻。<充电控制技术的切换操作>关于包括上述结构的充电器10，主要由恒流充电控制电路11执行操作，直到充电电压VCAP达到目标值。在充电电压VCAP达到目标值之后，主要由恒压充电控制电路12执行操作。因此，关于从第二恒流充电时段Tl’到恒压充电时段T2的切换操作(参见图14中的时刻t33)，自动进行充电控制技术的切换，无需使用特定的改变控制器。〈充电停止操作〉关于从恒压充电时段T2到放电时段T3的切换操作(参见图14中的时刻t34)，比较器CMPl将在电阻器R3 —端生成的第一反馈电压信号Va与第一阈值电压Vthl (=充电完成判定值)进行比较。当第一反馈电压信号Va变得小于第一阈值电压Vthl时，控制器CTRL将晶体管Pl强制截止，以停止对电双层电容器2的充电操作。关于强制截止晶体管Pl的技术，可以使用任何技术，类似于禁用放大器AMP3(即把放大器AMP3的输出电平变为低电平)和强制截止晶体管NI。〈充电再继续操作>关于从充电时段T3的充电再继续操作，比较器CMP2将在电阻器R9和RlO的连接节点处生成的输出反馈电压Vb与第二阈值电压Vth2(即充电再继续判定值)相比较。当输出反馈电压Vb变为小于第二阈值电压Vth2时，通过使用控制器CTRL解除对晶体管Pl的强制截止，从而再继续对电双层电容器2的充电操作。〈充电器的另一实现方式〉在图15中，作为充电器10的第一结构示例，尽管描述了用于实现图14中的CC/CC/CV充电控制的结构，但是也可以使用图16中的第二结构示例来实现图13中的CC/CV充电控制。关于第二结构示例，不需要对充电电流的切换控制。因此，与图15中的第一结构示例相比，可以省略比较器CMP3和从控制器CTRL到电阻器R3的电阻切换信号线。此外，为了实现图12中的CC/CC充电控制，可以采用图17中所示的第三结构示例。在该第三结构示例中，不需要恒压充电控制。因此，如图15中所示的第一结构示例相比，省略了恒压充电控制电路12和比较器CMPl，并且放大器AMP2的输出端子直接连接到晶体管Pl的栅极端子。〈优点〉本说明书公开的充电控制装置使得可以适当地对电双层电容器充电。〈工业应用〉作为适当地对电双层电容器充电的技术，本公开可用于各种应用(即电气设备)。〈其他实现方式〉此外，除了上述实现方式之外，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以做出各种修改和改变。因此，以上实现方式应被视为说明性的，本发明不限于此。应当基于权利要求而非对以上实现方式的说明来解释本公开的技术范围。应当理解，权利要求等同物范围内的任何其他实现方式均包括在本公开的范围内。附图标记列表I充电控制装置(充电控制IC)2电双层电容器10 充电器11 恒流充电控制电路
12 恒压充电控制电路13 控制电路20 控制逻辑部21 计数器22 检测器23 逻辑乘运算电路24计数器25检测器30信号输出部31缓冲器32N沟道型MOS场效应晶体管33，34 P沟道型MOS场效应晶体管35，36 电阻器40第一信号输入部41N沟道型MOS场效应晶体管42电阻器50第二信号输入部51，52 比较器60振荡器70调节器80参考电压发生器90电力选择器
100 电压检测器Rxl到Rx4电阻器(外部连接的)Cxl，Cx2电容器(外部连接的)Rl到RlO 电阻器Cl到C7 电容器AMPI，AMP2，AMP3 放大器PI, P2 P沟道型MOS场效应晶体管NI, N2 N沟道型MOS场效应晶体管Dl 齐纳二极管CTRL 控制器CMPl比较器(用于充电完成判定)CMP2比较器(用于充电再继续判定)CMP3比较器(用于充电电流切换判定)。
权利要求
1.一种充电控制装置，包括 充电器，用于在电双层电容器的充电开始之后，在恒流充电时段上执行恒流充电控制，以将到所述电双层电容器的充电电流维持为预定充电电流值。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中恒流充电时段是直到所述电双层电容器的充电电压升高到充电目标值为止的时段。
3.根据权利要求2所述的充电控制装置，其中在经过恒流充电时段之后，在恒压充电时段上充电器执行恒压充电控制，以将充电电压维持为充电目标值。
4.根据权利要求3所述的充电控制装置，其中恒压充电时段是直到充电电流下降到充电完成判定值为止的时段。
5.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中随着充电电流值下降，反复地设置恒流充电时段。
6.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中在电双层电容器的充电完成之后，并且当充电电压下降到充电再继续判定值时，充电器再继续电双层电容器的充电。
7.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中充电器包括 输出开关，连接在电源端子与电双层电容器之间； 第一反馈控制器，用于执行针对所述输出开关的反馈控制，以使根据充电电流的第一反馈电压信号等于第一参考电压值。
8.根据权利要求7所述的充电控制装置，其中充电器还包括 第二反馈控制器，用于执行针对所述输出开关的反馈控制，以使根据充电电压的第二反馈电压信号等于第二参考电压。
9.根据权利要求1所述的充电控制装置，还包括 电压检测器，用于将电双层电容器的充电电压与过压保护值相比较。
10.根据权利要求9所述的充电控制装置，还包括 控制逻辑部，用于当检测到充电电压的过压状态时停止对电双层电容器的充电。
11.根据权利要求2所述的充电控制装置，还包括 电压检测器，用于将电双层电容器的充电电压与充电目标值相比较。
12.根据权利要求6所述的充电控制装置，还包括 电压检测器，用于将电双层电容器的充电电压与充电再继续判定值相比较。
13.根据权利要求1所述的充电控制装置，还包括 电压检测器，用于将电双层电容器的充电电压与低压保护值相比较。
14.根据权利要求13所述的充电控制装置，还包括 控制逻辑部，用于当检测到充电电压的低压状态时，停止对电双层电容器的充电。
15.根据权利要求7所述的充电控制装置，其中第一反馈控制器包括 第一反馈电流信号发生器，用于根据充电电流生成第一反馈电流信号； 第一反馈电压信号发生器，用于通过执行针对第一反馈电流信号的电流/电压变换，来生成第一反馈电压信号。
16.根据权利要求15所述的充电控制装置，其中第一反馈电压信号发生器是第一反馈电流信号流入的电阻器。
17.根据权利要求16所述的充电控制装置，其中在对充电电流值进行变换时，可变地控制所述 电阻器的电阻值。
全文摘要
本公开提供了一种充电控制装置，包括充电器，在电双层电容器的充电开始之后，在恒流充电时段上执行恒流充电控制，以将到电双层电容器的充电电流维持为预定充电电流值。
文档编号H02J7/00GK103066629SQ20111032056
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者原英夫 申请人:罗姆股份有限公司