二次电池充电电路的制作方法

专利名称：二次电池充电电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行例如锂离子电池等二次电池的充电的二次电池充电电路。
背景技术：
例如在锂离子电池等二次电池中，在以高于规定的满充电电压的电压持续 充电时，发生电池内压异常上升或发热等问题。另外，当充电电流过大时也发 生同样的问题。因此，在锂离子电池等中，为使充电电压或充电电流不过大， 一般在电池组中内置保护电路。
另夕卜，作为与本申请的发明相关联的技术，公开了如下技术。即，在专利
电路控制充电电压的充电电路。另夕卜，在专利文献2中公开了具有根据蓄电池 的电池电压的上升使充电电压上升的电路的蓄电池充电装置。
专利文献l:特开平07-143683号公报
专利文献2:实开昭57-183029号公报

发明内容
如上所述，向二次电池的过充电产生很大问题。因此，为了不产生这种问 题，需要釆取多重对策。特别地，本发明人研究了是否可以完全排除以下问题 当限制来自电源的输入电压或输入电流、变换为规定的充电电压或充电电流的 双极性晶体管(bipolartransistor)或电场效应晶体管损坏时，或者保护电路非 正常动作时，高电源电压被直接输入二次电池，以高于规定的满充电电压的电
压继续充电。
研究的结果，本发明人认为通过将电源电压设定到满充电电压以下，大体 可以完全排除上述状况，但在这种情况下，关于充电方法或保护电路的设置方 法与电源电压较高时的设置方法不同，需要采取新的方法。
本发明的目的在于，提供一种即使在控制充电电压或充电电流的晶体管等 损坏、或者保护电路非正常地动作时，也不产生向二次电池的过充电的安全性高的充电电路。
本发明，为了达成上述目的而构成为在通过所输入的电源电压进行二次
电池的充电的二次电池充电电路中，将所述电源电压设定为低于二次电池的满 充电电压的电压。
通过这种手段，即使在充电电路的控制元件损坏，电源电压被直接输入二 次电池时，也不施加满充电电压以上的电压，可以避免向二次电池的过充电。 而且，即使在二次电池的充电率低的阶段直接输入了电源电压，与输入高电压 的情况相比，也可以减少过大充电电流的流入。
理想的是可以如下构成'具有检测所述电源电压的电源电压检测电路(3: 图5)，当该电源电压检测电路检测出所述电源电压低于满充电电压时，使充 电动作启动。而且可以如下构成在连接所述电源电压和二次电池的电流;洛径 上具有开闭该电流3各径的第1开关元件(FET0:图5)，当所述电源电压4企测 电路^f全测出所述电源电压高于满充电电压时，断开所述第1开关元件。
通过这种结构，例如在连接输出电压不同的AC适配器等错误地输入了高 的电源电压时，或者由于电源电压的误动作等电源电压暂时成为高电压时，也 可以提前防止由此而导致的过充电。
具体而言，可以如下构成具有控制从所述电源电压向二次电池供给的电 流的电流电路(20)、和将所述电源电压升压的升压电路(30),当二次电池的 电压比所述电源电压低时，所述电流电路动作，进行不伴随升压的恒流充电， 当二次电池的电压比所述电源电压高、比满充电电压低时，所述升压电路动作， 进行伴随升压的恒流充电。
通过这种结构，可以使用低于满充电电压的电源电压对二次电池进行满充 电。在升压电路中，当起到升压作用的开关元件损坏时输出电压降低，此外， 输出电压上升这样的的故障因素可以非常小。因此，与输入高电源电压时相比， 在使用了升压电路的情况下安全性显著提高。
而且，具体而言，可以如下构成具有纟全测所述电源电压和二次电池的电
压的差电压的差电压检测电路(60:图9)，在所述不伴随升压的恒流充电的 期间中，根据通过所述差电压检测电路检测出所述差电压达到基准值以下，启 动所述升压电路，转移到所述伴随升压的恒流充电。或者，可以如下构成具有;^测充电电流的降低的电流P争4氐4企测电路(52: 图10)，在所述不伴随升压的恒流充电的期间中，根据通过所述电流检测电路 检测出充电电流降低了规定量，启动所述升压电路，转移到所述伴随升压的恒 流充电。
通过这种结构，可以在适当的时刻使升压电路启动。
另夕卜，理想的是可以如下构成具有检测二次电池的电压的电池电压检测 电^各(40:图12)，所述电流电路根据所述二次电池的电压值切换充电电流的 大小。
具体而言，可以如下构成所述电流电^各，当二次电池的电压比通过该二 次电池的电压供给而动作的系统的最低动作电压高时，将充电电流控制为第1 电流值，另一方面，当二次电池的电压比所述最低动作电压低时，将充电电流 控制为比所述第1电流值小的电流值。
或者可以如下构成具有从通过二次电池的电压供给而动作的系统输入表 示系统的动作模式的信号的控制端子(tl:图15)，所述电流电路根据所述控 制端子的信号切换充电电流的大小。
在例如便携式电话等可以在装置中安装着二次电池来进行充电的系统的 情况下，充电用的电源电压在二次电池的充电过程中有时兼用作系统的驱动电 源。此时，当来自电源的供给电力大量消耗在充电中时，有时对基于电源电压 的系统驱动造成妨碍。因此，如上述结构那样，当二次电池的电压低时或者根 据系统的启动状态将充电电流切换得较小，由此，可以在二次电池的充电和系 统的驱动中恰当地分享电源的供给电力。
另外，理想的是可以如下构成具有设置在连接所述电源电压和二次电池 的电流路径上的熔丝(82:图16、图17);;险测所述电源电压和输入电流的电 压电流检测电路(80);以及与所述熔丝直接连接的第2开关元件(FET1), 当所述电源电压或输入电流超过限制值时，使所述第2开关元件接通来切断所 述熔丝。
更理想的是可以如下构成具有当使所述第2开关元件接通时，为不使来 自二次电池的电流流过该第2开关元件而可以切断来自所述二次电池的电流 的整流元件(Dl:图16)或第3开关元件(FET2:图17)。
6通过保护单元，即使万一由于故障而输入了过大电压或过大电流，通过切 断熔丝来与二次电池分离可以确保高安全性。另外，当切断熔丝时也可以防止
来自二次电;也的过ii电。
此外，在该项目的说明中，通过括号记载了表示与实施方式的对应关系的 符号，但本发明不限定于此。
如上所述，纟艮据本发明，具有即使在充电电路的控制元件损坏或者保护电 路非正常动作时，也可以提供不发生对二次电池的过充电的高安全性的效果。


图l是表示本发明的第1实施方式的充电系统的基本结构的框图。
图2是将图1的充电系统的充电电路部分展开后的框图。 图3是表示第1实施方式的充电系统的电路结构的一例的结构图。 图4是表示第1实施方式的充电系统的电路结构的一例的结构图。 图5是说明了第1实施方式的充电系统的动作内容的充电特性曲线图。 图6是表示第2实施方式的充电系统的基本结构的框图。 图7是表示第2实施方^的充电系统的电路结构的一例的结构图。 图8是表示第2实施方式的充电系统的动作步骤的一例的流程图。 图9是表示第3实施方式的充电系统的电路结构图。 图IO是表示第4实施方式的充电系统的电路结构图。 图11是表示第4实施方式的充电系统的动作的充电特性图。 图12是表示第5实施方式的充电系统的电路结构图。 图13是表示第5实施方式的充电系统的动作的充电特性图。 图14是表示第5实施方式的充电系统的动作的变形例的充电特性图。 图15是表示第6实施方式的充电系统的电路结构图。 图16是表示第7实施方式的充电系统的电路结构图。 图17是表示切断熔丝的结构的变形例的电路结构图。 图18是表示第8实施方式的充电系统的电路结构图。 图19是表示可以经由充电电路从二次电池向系统电路供给电力的第1变 形例的电路结构图。
图20是表示可以经由充电电路从二次电池向系统电路供给电力的第2变形例的电路结构图。 符号说明
2:电源装置；3:电源电压4全测电路；4:充电电3各；E2: 二次电池；20: 恒流电路；Ql:电流控制用晶体管；21:恒流控制电路；25:检测控制&恒流 控制电路；30:电压调节器(升压电路)；Ll.'电抗器；Dl:整流元件；FET2: 同步整流用晶体管；FET1:晶体管；31: SW控制电路；40:电压检测电路； 50:切换控制电路；60:差电压检测电路；70:电流切换控制电路；tl:输入 端子(控制端子)；80:异常检测电路；82:熔丝；90:放电控制电路；100: 系统电^各。
具体实施例方式
以下，根据

本发明的实施方式。 (第1实施方式)
图l是表示本发明的第1实施方式的充电系统的基本结构的框图，图2是 表示充电电路的结构的框图，图3和图4是表示该充电电路的电路结构的一例 的结构图。另夕卜，在图5中表示说明了该充电系统的动作内容的充电特性曲线 图。
该实施方式的充电系统是通过例如从AC适配器等电源装置2供给的电源 电压，进行例如锂离子电池等二次电池E2的充电的充电系统。并且具有输入 电源电压，向二次电池E 2输出充电电压的充电电^各4 。
锂离子电池等的一般的充电方法如下。即，锂离子电池当充电率较小时端 子间电压低，在该状态下通过施加比电池电压稍高的电压就开始充电。然后， 随着充电率增大，端子间电压上升，达到防止电池构造恶化的规定的满充电电 压(例如4.1V或4.2V)。若达到满充电电压，则通过持续施加满充电电压来 进行恒定电压充电，而且，随着充电率增大，充电电流减小。然后，当充电电 流变得足够小时充电结束。
在该实施方式的充电系统中，将从电源装置2输入的电源电压设定为低于 二次电池E2的满充电电压的电压。作为电源电压，不进行特别限制，但可以 设定为例如3.5V 4.0V等。
在充电电路4中如图2所示，具有控制向二次电池E2侧输出的电流的恒流电路20、 20B;通过开关控制可以进行升压动作的电压调节器(regulator) 30;用于检测施加在二次电池E2上的充电电压的电压检测电路40;根据该电 压的检测值，切换恒流电路20、 20B和电压调节器30的动作的切换控制电路 50。
此外，在图2中用点划线表示的部分表示可以是包含该点划线部分的电路 结构、和不包含该点划线部分的电路结构的两种情况。图3表示不包含点划线 部分的电路结构，图4表示包含点划线部分的电路结构。
首先，对不包含点划线部分的电路结构进行说明。
恒流电路20如图3所示，由通过非饱和区域的动作使导通电阻变化或者 通过开关动作控制输出电流的晶体管(双极性晶体管)Ql、和通过电阻Rl等 检测输入电流来控制晶体管Ql的恒流控制电路21构成。
该恒流电路20，除了将输出电流保持恒定的恒流动作以外，还可以成为 根据来自切换控制电路50的信号使晶体管Ql为导通状态来直接向后级电路 输出电源电压的停止状态、以及使晶体管Q1为截止状态来切断电源电压的输 入的保护动作状态。
电压调节器30如图3所示，由通过流过电流来积蓄能量的电抗器L1、通 过开关动作向电抗器L1流过电流的晶体管(电场效应晶体管)FET1、在该晶 体管FET1导通时防止来自输出侧的电流的逆流的整流元件Dl、以及进行晶 体管FET1的导通 截止控制的SW控制电路31构成。
该电压调节器30,在不动作时通过电抗器Ll平滑从恒流电路20输出的 电流，然后提供给二次电池E2。另外，在动作时进行以规定的频率以及规定 的占空比使晶体管FET动作的升压动作，若输出电压达到了满充电电压，则 维持该电压地进行动作。
接着，对上述结构的充电系统的动作进行说明。
在该充电系统中，在正常情况下，从电源装置2供给低于满充电电压(例 如4.2V )的电源电压(例如4.0V )。充电电路4的动作状态如图5所示，存在 以下三种状态与仅恒流电路20动作的升压不相伴的恒流充电的状态；与恒 流电路20和电压调节器30动作的升压相伴的恒流充电的状态；仅电压调节器 30动作的恒压充电的状态。并且，根据电池电压的检测，从切换控制电路50
9向恒流控制电路21和SW控制电路31输出停止信号或动作信号，由此进4亍上 述动作状态的切换。
切换控制电路50,当充电过程中的电池电压低于满充电电压时使恒流电 路20动作，若达到满充电电压则向恒流控制电路21输出停止信号，使晶体管 Ql成为导通状态。另外，在充电过程中的电池电压达到电源电压附近之前， 不使电压调节器30动作，若达到电源电压附近，则向SW控制电路31输出动 作信号，使升压动作开始。
在此，例如，通过设定与电源电压大体相同或者稍低的基准电压，将该基 准电压和电池电压进行比较，可以生成电压调节器30的动作时刻。若电源电 压为4.0V，则基准电压可以设定为例如3.9V 4.0V。
在恒流电路20的动作期间，从恒流电^各20输出恒定电流(例如1C: C 是以1小时对电池容量进行充电的电流值)，通过电压调节器30被输入二次电 池。由此进行1C的恒流充电。在充电电压比电源电压高的期间，电压调节器 30进行升压动作向二次电池E1供给电流，由此保持1C的恒流充电。
此外，在图3的电路中，在电压调节器30的动作时，在恒流电路20的电 流-险测用电阻Rl上除了充电电流以外还流过电压调节器30的开关电流，因 此，为了除去该电流的增加量后对二次电池输出1C的恒定电流，在恒流控制 电路21中构成为进行输出电流和检测电流的换算处理。此外，如图3所示， 不在电压调节器30的前级进行电流检测，而在电压调节器30的后级部分设置 电流检测用电阻来在该后级部分进行电流检测，由此可以省去上述换算处理。
另外，在恒流电路20停止、仅电压调节器30动作的期间，使恒流电路的 晶体管Ql成为导通状态，电压调节器30进行恒定电压的控制动作来维持满 充电电压的电压输出。然后，将该电压施加给二次电池E2，进行恒压充电。
通过这样的充电处理，使用低于满充电电压的电源电压将二次电池E2充 满电。
此外，在上述的充电处理中，例如通过电压检测电路40检测出大于满充 电电压的电压时，可以从切换控制电路50向恒流控制电路21在一定时间输出 异常信号，通过该异常信号将晶体管Q1截止，把来自电源装置2的电源电压 的供给切断一定时间。接着，说明包含图2的点划线部分的电路结构的充电电路。图4表示该电 路结构图。
该充电电路，在与图3同样的结构以外，还设置了不经由电压调节器30 而直接向二次电池E2进行电流输出的第2恒流电路20B。即，该第2恒流电 路20B如图4所示，在电源电压端子和二次电池E2的端子间具有不经由电抗 器等而连接的晶体管Q2。进行晶体管Q2的动作控制的电路，与通过恒流控 制电路21控制晶体管Ql的控制用途一致，以一个框来表示，但也可以是不 同的控制电路。
在这种电路结构中，在电池电压比电源电压低的期间进行控制，以便使第 1恒流电路20不动作、〗又使第2恒流电3各20B动作来进行二次电池E2的恒流 充电。通过这种控制，在不伴随升压的恒流充电时，可以消除在电抗器L1和 整流元件D1中的损失。
并且，若电池电压变得比电源电压高，则使第2恒流电路20B停止，使晶 体管Q2截止，使第1恒流电路20和电压调节器30动作来进行与升压相伴的 恒流充电。此后的动作与图3的充电电路相同。
此外，在图4的电路中，在电压调节器30中设置了即使在切断电压调节 器30的输入时也可以继续向电抗器Ll供给电流的、把阳极与地端子相连的 整流元件D2。由此，在电压调节器30的动作时，即使恒流电路的晶体管Q1 被突然截止，也经由整流元件D2向电抗器Ll流过电流，因此可以防止元件 的损坏。另外，可以使恒流电路的开关控制和电压调节器的开关控制不同步等， 从而增加控制动作的自由度。
如上所述，通过该实施方式的充电系统，将电源电压设定得低于满充电电 压，因此即使在控制充电电流或充电电压的晶体管损坏时，也不对二次电池 E2施加满充电电压以上的电压，可以避免过充电。 (第2实施方式)
图6是表示第2实施方式的充电系统的基本结构的框图，图7是表示该电 路结构的一例的结构图。
第2实施方式的充电系统，将电源电压设定为低于满充电电压的电压；在 充电时根据电池电压进行不与升压相伴的恒流充电、与升压相伴的恒流充电、以满充电电压进行的恒压充电，以上两点与第1实施方式的充电系统大体相 同。
在该第2实施方式的充电系统中，除了上述结构以外还具有检测来自电源
装置2的输入电压的电源电压检测电路3，在确认电源电压在满充电电压以下 之后，使得可以进行充电处理电路(恒流电路或电压调节器)的动作。另夕卜， 该充电系统具有当电源电压在满充电电压以上时切断电源电压的丰lr入的结构。 电源电压检测电路3如图7所示，由输出检测电压的分割电阻R2、 R3和 检测控制&恒流控制电路25构成，该检测控制&恒流控制电路25根据该检测 电压使恒流电路的晶体管FET0截止、或者进行向电压调节器30的SW控制 电路31输出启动信号等的检测控制。此外，该检测控制&恒流控制电路25也 兼用作在恒流充电时控制晶体管FET0来进行恒流输出的恒流电路的控制电 路。
检测控制&恒流控制电路25除了恒流控制以外，仅在电源电压在满充电 电压以下时，进行向SW控制电路31提供启动信号来使电压调节器可以动作 的控制；在电源电压在满充电电压以上时，进行使进行恒流控制的晶体管FET0 截止来切断向二次电池E2侧的电流的控制。
另外，在第2实施方式中，作为电压调节器30的整流元件而应用了进行 同步整流的晶体管FET2，由此实现了降低电压调节器30中的损失。另外，作 为恒流电路的控制晶体管，使用电场效应晶体管FET1来实现高耐压化和低损 失化，由此，即使在作为电源电压而施加了较高电压时，也可以切断电流的输 入。
图8是表示了该充电系统的动作步骤的 一例的流程图。 在该实施方式的充电系统中，若连接电源装置来进行电源电压的供给(步 骤S1)，则通过电源电压检测电路3检测电源电压的电压(步骤S2),确认是 否在满充电电压以下(步骤S3)，若大于满充电电压，则通过检测控制&恒流 控制电路25的控制，将恒流电路的晶体管FETO截止，使向SW控制电路31 的启动信号保持无效(negate )。
由此，当输入了大于满充电电压的电源电压时，切断电源电压的输入，以 便不进行充电处理。另一方面，若确认电源电压小于满充电电压，则从4企测控制&恒流控制电
路25向SW控制电路31输出启动信号，电压调节器30成为可动作的状态(步 骤S4)。然后，基于切换控制电路50的电池电压的监视，根据电池电压，恒 流电路和电压调节器30协同工作来进行充电动作(步骤S5 )。
在充电动作过程中，当电源电压超过满充电电压时，通过4全测控制&恒流 控制电路25将晶体管FET0截止，使向SW控制电路31的启动信号无效(步 骤S6)，将充电处理异常结束。
如上所述，根据该实施方式的充电系统，即使在例如错误地连接输出电压 高的电源装置、或者由于电源装置的故障等输入了高的电源电压时，也可以将 其切断来防止二次电池E2进行过充电。 (第3实施方式)
图9表示第3实施方式的充电系统的电路结构图。
第3实施方式的充电系统与第1实施方式的充电系统是大体相同的结构， 仅变更了生成电压调节器30的动作时刻的结构。
在该实施方式的充电系统中，作为使晶体管FET1进行开关动作来开始升 压动作的时刻，通过差电压检测电路60检测电源电压和电池电压的差电压， 检测该差电压达到基准电压的时刻、例如达到电源电压E0-电池电压EK基 准电压"0.05 0.2V"的时刻。然后，在该时刻从差电压检测电路60输出检 测信号，切换控制电路50根据该检测信号向SW控制电路31输出动作信号。 由此，可以在适当的时刻，从不伴随升压的恒流充电转移到伴随升压的恒流充电。
此外，检测二次电池E2的电池电压的电压检测电路40，为了在电池电压 达到满充电电压时使恒流电路20的控制动作停止是必要的，没有省略。
于是，即使根据电源电压和电池电压的差电压使电压调节器30的升压动 作开始，也可以实现最佳的动作控制。 (第4实施方式)
图IO表示第4实施方式的充电系统的电路结构图，图ll表示该充电系统 的充电特性图。
第4实施方式的充电系统，从第1实施方式的充电系统中变更了产生电压调节器30的动作时刻的结构。在该实施方式中，作为使电压调节器30动作的
时刻，在不伴随升压动作的恒流充电时进行电流值的监视，是根据电流值降低
了基准量来使电压调节器30的动作开始的时刻。
因此，在该实施方式的充电系统中，向切换控制电路52输入充电电流的 检测电压，通过切换控制电路52监视恒流充电的电流值，并且，根据该电流 值的一定量的降低，从切换控制电路52向电压调节器30的SW控制电路31 输出动作信号。
参照图11来i兌明该充电系统的动作。
根据这种充电系统，如图11所示，当电池电压比电源电压足够低时，电 压调节器30不动作仅恒流电路20动作来进行恒流充电。在该恒流充电中，当 充电量增多时，电池电压升高而接近电源电压，无法维持恒流充电的电压，充 电电流降低。
然后，当该电流降低量达到一定值AI时，切换控制电路52向SW控制电 路31输出动作信号来使电压调节器30启动，转移到伴随升压动作的恒流充电。 此后，与第1实施方式的情况下相同地，若电池电压达到满充电电压，则使恒 流电路20停止来进行基于电压调节器30的动作的恒压充电，持续充电直到达 到满充电。
如上所述，如该实施方式的充电系统那样，即使根据充电电流的降低量使 电压调节器30动作，也可以进行恒流充电时的电压调节器30的最佳的动作控 制。
(第5实施方式)
图12表示第5实施方式的充电系统的结构图。图13是表示该充电系统的 动作的动作特性图。
该实施方式的充电系统可以应用于如下系统在通过来自二次电池E2的 电力供给而动作的系统中榕载着二次电池E2来进行充电，同时在二次电池E2 的充电过程中，乂人充电用的电源装置2向系统电路100侧也供给电力，^f吏该系 统电路100可以动作的系统(例如便携式电话^几等)。
在该系统中考虑到，在电源装置2的输出电力中没有太多余量的情况下， 当充电电流大、并且向系统电路100的电力供给增大时，由于输出不足而导致
14电源电压降低，对系统的动作'造成障碍。
因此，在本实施方式的充电系统中，为了不产生这样的不^f更，当二次电池
E2的电压低于系统电路100的最低动作电压时，即在二次电池E2无法向系统 电路100供给电力的电池电压的情况下，减小充电电流、不使从电源装置2 向系统电路100侧的电力供给不足。
为了实现上述功能，该充电系统除了第1实施方式的充电系统的结构以 外，还设置根据二次电池E2的电池电压切换恒流电路20的控制动作的电流 切换控制电if各70。
如图13所示，电流切换控制电路70，当二次电池E2的电池电压低于系 统电路100的最低动作电压时，向恒流控制电路21输出减小充电电流的控制 信号。由此，恒流电路20将输出电流设定为更低的值(例如0.1 0.3C)。另 外，电流切换控制电路70,当二次电池E2的电池电压比系统电路100的最低 动作电压包含余量而增大时，使减小充电电流的控制信号无效。由此，恒流电 路20将电流值恢复为规定值(例如1C )。
此外，恒流电路20，当输入了电流小的切换信号时，也可以不控制成使 输出电流成为较小的一定电流，而如图14所示，通过才艮据电池电压使输出电 流的大小变化，控制成使从电源装置2向系统电路100供给的电源电压成为一 定电压。
如上所述，通过该实施方式的充电系统，当将电源电压4吏用于二次电池 E2的充电和系统的驱动两者时，可以避免充电的电力负荷增大而无法进行系 统的驱动这样的不便。 (第6实施方式)
图15表示第6实施方式的充电系统的电路结构图。
该实施方式的充电系统，与第5实施方式的情况同样地，当通过电源电压 进行二次电池E2的充电和系统的驱动的双方时，用于避免电力负荷仅偏向二 次电池E2的充电而使从电源装置2向系统电路IOO侧的电力供给不足。
因此，在该充电系统中，具有从系统电路IOO输入表示系统的动作模式的 信号的输入端子tl。并且，根据该输入端子tl的信号，当系统是通常动作模 式或高负荷的动作模式时进行控制，以便减小恒流电路20的输出电流，使从电源装置2向系统电5^ 100侧可以供给的电力增加。
通过这种充电系统，当将电源电压使用于二次电池E2的充电和系统的驱 动两者时，当系统的负荷增高时，可以使充电电流减小来确保充电用的电力， 因此可以避免充电的电力负荷增大而使系统的动作停止的不便。
(第7实施方式)
图16表示第7实施方式的充电系统的电路结构图。
该实施方式的充电系统，在第1实施方式的充电系统的结构以外，还具有 当向电源端子输入了过大电压或过大电流时，切断熔丝82来切断来自电源端 子的输入的功能。
该充电系统具有在连接电源端子和二次电池E2的电流路径的电源端子 侧连接的熔丝82;和监视电源端子的输入电压或输入电流，当有过大的输入 时输出切断熔丝82的切断信号的异常检测电路80。
熔丝82可以使用在额定电流以上切断的通常的熔丝、或者包含电阻成分， 在规定的功率以上切断的电阻熔丝等。
异常检测电路80在检测出异常时，向电压调节器30的SW控制电路31 或恒流电路20的控制电路21输出切断信号。各控制电路21、 31根据该切断 信号使晶体管Ql或晶体管FET1导通，经由熔丝82通过从二次电池E2分离 的电流路径使电源端子间短路，切断熔丝82。
图17表示在充电系统的电路结构中切断熔丝的结构的变形例。
如图17所示，当作为电压调节器30的整流元件而采用了同步整流用的晶 体管FET2时，当为切断熔丝82而使晶体管FET1导通时，可以从二次电池 E2通过该晶体管FET1进行放电。因此，当像这样采用了同步整流方式的电 压调节器30时可以进行控制，以便在输入切换信号时将晶体管FET2截止， 从而切断二次电池E2的放电。
此外，如图17中的点划线所示，当熔丝82切断时，可以不通过电压调节 器30的SW控制电路31对晶体管FET1、 FET2进行导通.截止控制，而由异 常检测电路80直接驱动这些晶体管FET1、 FET2来实现同样的动作。
另外，可以专门准备熔丝切断用的开关元件或电流路径，对该开关元件进 行导通 截止控制来切断熔丝82。另外，此时，当产生二次电池E2的放电路
16径时设有切断该放电路径的开关元件，为切断放电路径而进行控制。
如上所述，通过该实施方式的充电系统，即使在由于意外事故从电源端子 输入高电压或大电流时，通过熔丝82的切断，可以避免其影响波及二次电池
E2,进一步提高充电系统的安全性。 (第8实施方式)
图18表示第8实施方式的充电系统的电路结构。
该实施方式的充电系统，当电源端子开路(open)时，可以经由充电电路 从二次电池E2向系统电路100供给电力。
因此，在该充电系统中，首先，采用了作为电压调节器30的整流元件而 使用晶体管FET2的同步整流方式的电压调节器30。
而且，与恒流电路20的电流控制元件(晶体管Ql )并列地连接了以输入 侧为阴极的整流元件D3。
通过这种结构，通过导通电压调节器30的同步整流用晶体管FET2，可以 经由晶体管FET2、电抗器L1、整流'元件D3从二次电池E2向系统电路100 输出电流。而且，通过逆向的输出使电压调节器30作为降压型的开关调节器 而动作，由此，也可以调整向系统电路100输出的电压。
图19和图20表示可以经由充电电路从二次电池E2向系统电路供给电力 的充电系统的变形例。
作为绕过恒流电路20从二次电池E2向系统电路100供给电流的结构，可 以应用各种结构。例如图19所示，作为恒流电路20的电流控制用的晶体管， 使用具有使输入侧成为阴极的体二极管的电场效应晶体管FET3，由此可以得 到与图18相同的作用。即，可以经由晶体管FET3的体二极管向系统电路侧 流过电流。
即，通过这种结构将电压调节器30的同步整流用晶体管FET2导通，由 此可以经由晶体管FET2、电抗器L1、晶体管FET3的体二极管，从二次电池 E2向系统电路100输出电流。
另外，如图20所示，也可以构成为与电流控制用的晶体管Ql或电压调 节器30的电抗器Ll并列地连接电场效应晶体管FET4,通过放电控制电路90 可以进行该晶体管FET4的导通.截止控制。并且，在放电模式时放电控制电路
1790对晶体管FET4进行导通驱动，可以从二次电池E2向系统电路IOO供给电
流o
如上所述，通过该实施方式的充电系统，通过在电源端子上并列地连4秦系
统电路100,也可以进行从二次电池E2向系统电路100的放电。
以上，根据实施方式说明了本发明，但本发明不限于上述实施方式。例如，作为二次电池而举例说明了锂离子电池，但只要具有同样的充电特性也可以应用其它二次电池。此外，在实施方式中具体说明的电路结构或动作内容，在不
脱离发明的主旨的范围内可以适当变更。产业上的可利用性
该发明可以利用于进行例如锂离子电池等二次电池的充电的二次电池充电电路。
权利要求
1. 一种通过所输入的电源电压进行二次电池的充电的二次电池充电电路，其特征在于，将所述电源电压设定为低于二次电池的满充电电压的电压。
2. 根据权利要求1所述的二次电池充电电路，其特征在于， 具有4企测所述电源电压的电源电压检测电路，该电源电压检测电路，当检测出所述电源电压低于满充电电压时,使充电 动作启动。
3. 根据权利要求2所述的二次电池充电电路，其特征在于， 在连^l妄所述电源电压和二次电池的电流路径上，具有开闭该电流;洛径的第1开关元件，所述电源电压检测电路，当检测出所述电源电压高于满充电电压时，断开 所述第1开关元件。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于， 具有控制从所述电源电压向二次电池供给的电流的电流电路；和 将所述电源电压升压的升压电路，当二次电池的电压比所述电源电压低时，所述电流电路动作，进行不伴随 升压的恒流充电，当二次电池的电压比所述电源电压高、比满充电电压低时，所述升压电路 动作，进行伴随升压的恒流充电。
5. 根据权利要求4所述的二次电池充电电路，其特征在于， 具有检测所述电源电压与二次电池的电压之间的差电压的差电压检测电路，在所述不伴随升压的恒流充电的期间中，根据由所述差电压检测电路检测 出所述差电压达到基准值以下，启动所述升压电路，转移到所述伴随升压的恒 流充电。
6. 根据权利要求4所述的二次电池充电电路，其特征在于，具有检测充电电流的降低的电流降低检测电路，在所述不伴随升压的恒流充电的期间中，根据通过所述电流检测电路检测 出充电电流降低了规定量，启动所述升压电路，转移到所述伴随升压的恒流充 电。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于， 具有检测二次电池的电压的电池电压检测电路， 所述电流电路根据所述二次电池的电压值切换充电电流的大小。
8. 根据权利要求7所述的二次电池充电电路，其特征在于， 所述电流电路，当二次电池的电压比通过该二次电池的电压供给而动作的系统的最低动作电压高时，将充电电流控制为第1电流值，另一方面，当二次 电池的电压比所述最低动作电压低时，将充电电流控制为比所述第1电流值小 的电流1直。
9. 根据权利要求4至8中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于， 具有从通过二次电池的电压供给而动作的系统输入表示系统的动作模式的信号的控制端子，所述电流电路根据所述控制端子的信号切换充电电流的大小。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的二次电池充电电路，其特征在于， 具有设置在连接所述电源电压和二次电池的电流路径上的熔丝； 检测所述电源电压和输入电流的电压电流4全测电路；和 与所述熔丝直接连接的第2开关元件，当所述电源电压或输入电流超过限制值时，使所述第2开关元件接通来切 断所述熔丝。
11.根据权利要求IO所述的二次电池充电电路，其特征在于， 具有当使所述第2开关元件接通时，为不^f吏来自二次电池的电流流过该 第2开关元件而可以切断来自所述二次电池的电流的整流元件或第3开关元
全文摘要
本发明提供即使控制充电电压或充电电流的晶体管等损坏、或者保护电路非正常地动作时，也不发生向二次电池的过充电的安全性高的充电电路。在通过所输入的电源电压进行二次电池(E2)的充电的二次电池充电电路(4)中，将所述电源电压设定为低于二次电池(E2)的满充电电压(例如4.2V)的电压(例如4.0V)，当二次电池(E2)的电压低于电源电压时，恒流电路动作，进行不伴随升压的恒流充电，当二次电池(E2)的电压高于电源电压、低于满充电电压时，升压电路动作，进行伴随升压的恒流充电。
文档编号H02J7/04GK101467329SQ20078002199
公开日2009年6月24日 申请日期2007年6月13日 优先权日2006年6月14日
发明者寺田幸弘, 山崎和夫, 永井民次, 田中秀宪 申请人:三美电机株式会社