專利名稱：充電控制用半導體集成電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種二次電池的充電控制用半導體集成電路，特別涉及具有在
電源斷開時使旁路電容(bypass condenser)的電荷放電的功能的充電控制用IC(半導體集成電路)。
背景技術：
在二次電池的充電裝置中，使用安裝有充電控制電路的IC,該充電控制電路通過電流控制用的晶體管來控制充電電流，所述電流控制用的晶體管由設置在輸入端子和與二次電池連"l妄的輸出端子之間的MOSFET (絕縛j冊才及型場效應晶體管，下文中稱為MOS晶體管)構成，從AC適配器(AC adapter)等直流電源供給的直流電壓被輸入到上述輸入端子。
在充電控制用IC中，為了充電而輸入到IC中的直流電壓成為IC的內部電3各的電源電壓，因此，為了防止因噪聲飛入輸入電壓而導致內部電路進行誤動作，在芯片外部在電壓輸入端子與接地點之間設置有旁路電容。
專利文獻l: JP特開平6-6142號公報
在具有旁路電容的如圖3的(A)所示的二次電池的充電裝置中，在卸下了 AC適配器的情況下，如圖3的(B)所示，殘留在旁路電容中的電荷從電壓輸入端子供給至充電控制用IC的內部電路，從而內部電路會進行誤動作，在例如內置有LED (發光二極管)的亮燈驅動電路的充電裝置中，可能發生盡管電源斷開但是LED燈仍然點亮等、從外部明顯知道內部電路進行了誤動作這樣的不希望的事態發生。
特別是在旁路電容的容量大、或者IC的消耗電流小的情況下，如圖4的(A)所示，由于到殘留在旁路電容中的電荷放電之前的時間Tl很長，因此，存在內部電路可能進行誤動作的期間變長的問題。
另夕卜，作為在電源斷開時使旁路電容的電荷放電的發明，例如有專利文獻1所公開的發明，但是該在先發明是為了使輸出電壓的下降時間一致而使連接
4在輸出端子上的旁路電容放電的發明，其發明目的與本發明不同。
發明內容
本發明是著眼于上述問題而完成的，其目的在于在充電控制用IC中，即
使是在電壓輸入端子上連"l妻有旁路電容的情況下，也能夠在電源斷開時防止內部電路進行誤動作。
本發明的另一目的在于，在充電控制用IC中，幾乎不增加電路就能夠防
止內部電路在電源斷開時進行誤動作。
為了達到上述目的，本發明為一種充電控制用半導體集成電路，其具有電流控制用晶體管，其連接在電壓輸入端子和輸出端子之間，用于控制從所述電壓輸入端子流向輸出端子的電流；電源監視電路，其用于檢測所述電壓輸入端子的輸入電壓狀態；以及晶體管元件，其連接在所述電壓輸入端子與接地電位點之間，在所述電壓輸入端子上連接有旁路電容，在所述充電控制用半導體集成電路中，在通過所述電源監視電路檢測到所述電壓輸入端子的輸入電壓已被切斷的情況下，使所述晶體管元件成為導通狀態，從而使所述旁路電容放電。
通過上述手l爻，當輸入電壓被切斷時與電壓輸入端子連接的旁路電容迅速放電，因此，旁路電容的充電電荷流入內部電路，從而能夠防止內部電路進行誤動作。
這里，優選的是，連4妄在所述電壓輸入端子和4妄地電位點之間的所述晶體管元件是靜電保護用的場效應晶體管，所述電源監視電路的輸出被附加到該晶體管的柵極端子上。由此，能夠使靜電保護用元件兼用作輸入電壓切斷時的旁路電容的放電用開關元件，能夠抑制為了防止內部電路進行誤動作而追加電路所伴隨的芯片尺寸的增大。
另夕卜，優選的是，在通過所述電源監視電路檢測到所述電壓輸入端子的輸入電壓已被切斷的情況下，使所述電流控制用晶體管為截止狀態。由此，在檢測到逆流狀態從而想進行使電流控制用晶體管截止的控制的充電控制用半導體集成電路中，能夠兼用作用于檢測逆流的監視電路和用于在輸入電壓切斷時使旁路電容放電的輸入電源監視電路，因此，能夠抑制為了防止內部電路進行誤動作而追加電路所伴隨的芯片尺寸的增大。
此外，優選的是，所述電源監視電路由以所述電壓輸入端子的電壓和所述輸出端子的電壓為輸入的電壓比較電路構成，在通過該電壓比較電路檢測到輸出電壓較高的狀態時，使所述晶體管元件導通。由此，能夠極其容易地進行所述電源監一見電路的設計。
此外，優選的是，所述充電控制用半導體集成電路還具有與所述電流控制用晶體管構成電流反射鏡電路的監視器用晶體管、以及與該監視器用晶體管串聯連接的電阻元件，所述電源監視電路由電壓比較電路構成，該電壓比較電路以通過所述電阻元件進行了電流-電壓變換后得到的電壓和預定的參考電壓為輸入，在通過所述電阻元件進行電流-電壓變換后得到的電壓低于所述預定的參考電壓的情況下，通過所述電壓比較電路使所述晶體管元件導通。由此，能夠在不影響電流控制用晶體管的偏壓狀態的情況下檢測電壓輸入端子的電壓狀態，能夠在保證高精度的充電控制的同時使輸入電壓切斷時的旁路電容放電。
另外，優選的是，所述電源監視電路以所述輸出端子的電壓作為電源電壓來工作。由此，即使輸入電壓切斷也能夠保證電源監視電路的工作，能夠可靠地進行旁路電容的放電。
通過本發明，在充電控制用IC中，即使是在電壓輸入端子上連接有旁路電容的情況下，也能夠在電源斷開時防止內部電路進行誤動作。而且，幾乎不增加電路就能夠防止內部電路的誤動作。
圖1是表示應用了本發明的充電控制用IC的第一實施方式以及使用該充
電控制用IC的充電裝置的結構示例的電路結構圖。
圖2是表示應用了本發明的充電控制用IC的第二實施方式以及使用該充電控制用IC的充電裝置的結構示例的電路結構圖。
圖3的(A)是表示現有充電控制用IC的通常充電動作時的狀態的說明圖，(B)是表示同樣充電控制用IC的電源切斷時的狀態的說明圖。
圖4的(A)是表示現有的充電控制用IC的電源切斷時的輸入電壓的變化情況的時間圖，(B)是表示應用了本發明的充電控制用IC的電源切斷時的輸入電壓的變化情況的時間圖。
標號說明10:充電控制用IC; 11:充電控制電路；12:電源監視電路(電壓比較電路)；20:直流電源；30: 二次電源；Q0:靜電保護用MOS晶體管；Ql:電流控制用MOS晶體管；Q2:監視器用MOS晶體管。
具體實施例方式
下面根據
本發明的優選實施方式。
圖l是示應用了本發明的二次電池的充電控制用IC的第一實施方式以及使用該充電控制用IC的充電裝置的概要結構。
如圖l所示，該實施方式的充電裝置具有將交流電壓AC轉換成直流電壓DC的AC適配器等直流電源20;以及利用從該直流電源20提供的直流電壓VDD (例如5V)來對鋰離子電池這樣的二次電池30進行充電的充電控制用ICIO。
充電控制用IC10具有電壓輸入端子VIN，來自直流電源20的直流電壓VDD被輸入到該電壓輸入端子VIN;以及作為I命出端子的電池端子BAT,其與作為充電對象的二次電池30連接。另外，在所述電壓輸入端子VIN上，在芯片外部在與接地點之間連接有旁路電容C1。另外，在充電控制用IC10的內部，為了ESD對策而設置有靜電保護用的N溝道MOS晶體管QO,該N溝道MOS晶體管Q0連接在電壓輸入端子VIN與接地點之間。
并且，充電控制用IC10具有電流控制用晶體管元件Q1，其由設置在所述電壓輸入端子VIN與電池端子BAT之間的P溝道MOSFET等構成；用于產生Ql的控制電壓的充電控制電路11;以及由電壓比較電路(比較器)構成的電源監視電路12，其對輸入電壓VDD與電池端子BAT的電壓VBAT進行比較，來檢測哪個電壓較高。
在本實施方式中，所述電源監視電路12的輸出被輸入到充電控制電路11，并且附加到靜電保護用的N溝道MOS晶體管QO的4冊極端子上。關于充電控制電路11對靜電保護用的N溝道MOS晶體管QO的控制方法，有恒流充電、恒壓充電以及將二者組合起來等的各種模式，而在本發明中由于與其控制方式沒有直接關系，因此省略其詳細說明。
在來自直流電源20的直流電壓VDD被輸入到電壓輸入端子VIN來對二次電池進行充電的正常工作過程中，所述電源監^L電路12的輸出是低電平(接地電位)。由此，l爭電保護用的MOS晶體管Q0成為截止狀態，Q0與在通常
的IC中柵極和源極相結合從而作為二極管發揮作用的ESD元件發揮同樣的功
6匕月匕。
另外，如果卸下AC適配器等使得來自直流電源20的直流電壓VDD不再輸入到電壓輸入端子VIN中，則旁路電容Cl的電荷流入到內部電路中，輸入端子VIN的電壓逐漸降低。因此，輸出端子BAT的電壓VBAT相對高于輸入端子VIN的電壓，由此，電源監視電路12的輸出變成高電平。
于是，通過充電控制電路ll，電流控制用晶體管元件Ql被截止，從而防止逆流，并且，靜電保護用的N溝道MOS晶體管Q0成為導通狀態，使得蓄積在旁路電容C1中的電荷立刻放電。其結果為，避免了二次電池的放電，并且，如圖4的(B)所示，輸入電壓VDD因為放電而急速降^f氐，從而不會向LED亮燈驅動電路等其他內部電路供給電源電壓，從而防止了內部電路的誤動作。
另外，為了使得即使電流控制用晶體管元件Q1截止也能夠在較長時間內保證電源監視電路12的工作，優選的是，設置如圖l所示的電源線Ll,從輸出端子OUT來供給電源監視電路12的電源電壓。
在該實施方式中，利用靜電保護用晶體管來進行用于在電源斷開時防止內部電路的誤動作的旁路電容Cl的放電，并且電源監視電路12還作為逆流檢測電路發揮功能，在原來為了防止逆流而具有電源監視電路12的結構中，能夠兼用作用亍防止逆流的電路，因此，幾乎不增加電路就能夠實現旁路電容Cl的放電功能。
此外，在該實施方式的充電控制用IC中，當電源斷開時，電源向內部電路的供給立刻停止。這與復位(reset)電路的功能類似。因此，能夠實現在IC中不設置復位電路和用于從外部輸入復位信號的外部端子的設計，能夠減少IC的端子(針腳)數量，從能能夠實現成本降低。
此外，作為內部電路，除了所述的LED亮燈驅動電i 各之外，還可以考慮是過電壓保護電路或過電流保護電路、用于控制電流控制用的晶體管Ql從而以恒定電流對二次電池進行充電的電流控制電路、生成并輸出用于控制AC適配器從而以恒定電壓對二次電池進行充電的信號的電路、根據輸出端子BAT的電壓來切換充電模式的模式控制電路、定時電路等。本實施方式還能夠應用于具有這樣的內部電3各的充電控制用IC。
圖2表示應用了本發明的二次電池的充電控制用IC的第二實施方式。
該實施方式的充電控制用IC10使用P溝道MOS晶體管來作為設置在電壓輸入端子VIN和電池端子BAT之間的電流控制用元件Ql，并且具有大小為該電流控制用MOS晶體管Ql的1/N的監視器用MOS晶體管Q2，以及與該Q2的漏極端子連4妄的外部端子PRG。
在該外部端子PRG與接地點之間，連接有將晶體管Q2的漏極電流變換成電壓的電流-電壓變換用的電阻Rp。監視器用MOS晶體管Q2的源極端子連接于所述電壓輸入端子VIN,并且通過將與Ql相同的電壓附加到監視器用MOS晶體管Q2的控制端子(柵極端子)上，MOS晶體管Q2與電流控制用MOS晶體管Ql構成了電流反射鏡電路。由此，在Q2中流動有大小為Ql的漏才及電流的1/N的漏才及電流，并且流過電阻Rp。
因此，通過將Q2的漏極電流利用電阻Rp變換成電壓，并監視該電壓，能夠得知電壓輸入端子VIN與電池端子BAT之間的電壓狀態。而且，通過將Q2與Ql的尺寸比設定為例如1: 500，能夠實現將設置Q2所伴隨的面積和電流的增加抑制到極小的電路。
另外，在該實施方式的充電控制用IC10中，設置有由電壓比較電路(比較器)構成的電源監視電路12,該電壓比較電路將所述端子PRG的電壓與參考電壓Vref進行比較，從而檢測出哪個電壓較高。電源監視電路12的輸出電壓與第一實施方式一樣附加在充電控制電路11和靜電保護用的MOS晶體管
Q0的柵極端子上。
在該實施方式中，當輸入電壓VDD向電壓輸入端子VIN的供給被切斷時，電流從旁路電容C1流向內部電路，電壓輸入端子VIN的電壓開始逐漸降低，當其比輸出端子BAT的電壓低時，有相反方向的電流流過電流控制用MOS晶體管Ql,與Ql以電流反射鏡方式連接的監視器用晶體管Q2的漏極電壓降低。
因此，電源監視電路12的輸出變化成高電平，通過充電控制電路ll電流控制用晶體管元件Ql被截止從而防止了逆流，并且靜電保護用的MOS晶體
9管QO成為導通狀態，從而使蓄積在旁路電容C1中的電荷放電。其結果為，避免了二次電池30的放電，并且電源電壓不會供給到LED亮燈驅動電路燈等其它內部電路，防止了內部電3各的誤動作。
雖然未圖示，但是在該實施方式中，為了使得即使電流控制用晶體管元件Ql截止也能在較長期間內保證電源監視電路12的工作，優選從輸出端子TAB供給電源監視電路12的電源電壓。
以上對本發明的實施方式進4亍了說明，但是本發明并不限定于上述實施方式。例如，在圖2的實施方式中，監視器用的MOS晶體管Q2與電流控制用MOS晶體管Ql —起構成電流反射鏡，與該監視器用的MOS晶體管Q2串聯連接的電流-電壓變換用的電阻Rp為IC的外帶元件，但是也可以使用芯片級(on-chip)的電阻。在該情況下，也可以將電阻的兩個端子的電壓輸入到作為電源監視電路12的電壓比較電路來進行逆流狀態的檢測。
另外，也可以與電流控制用MOS晶體管Ql串聯地設置電阻來根據其端子間電壓檢測逆流狀態，以代替設置監視器用MOS晶體管Q2和電阻Rp。另外，在上述實施方式中，作為電流控制用晶體管Ql使用了 MOS晶體管，但是也可以使用雙極晶體管。
此外，在上述實施方式中，作為使旁路電容C1的電荷放電的開關元件使用了原來設置的ESD元件，但是例如也可以與ESD元件分開另行進行設置。另外，在圖1和圖2中，電壓輸入端子VIN和接地點之間僅連接有靜電保護用晶體管Q2，但是可以考慮與Q2串聯地連接電阻的結構。
在以上的說明中，說明了將本發明應用于二次電池的充電控制用IC的示例，但是本發明并不限定于此，其也能應用于串聯調節器(series regulator)這樣的直流電源電路的電源控制用IC。
10
權利要求
1.一種充電控制用半導體集成電路，其具有電流控制用晶體管，其連接在電壓輸入端子和輸出端子之間，用于控制從所述電壓輸入端子流向輸出端子的電流；電源監視電路，其用于檢測所述電壓輸入端子的輸入電壓狀態；以及晶體管元件，其連接在所述電壓輸入端子與接地電位點之間，在所述電壓輸入端子上連接有旁路電容，所述充電控制用半導體集成電路的特征在于，在通過所述電源監視電路檢測到所述電壓輸入端子的輸入電壓已被切斷的情況下，使所述晶體管元件成為導通狀態，從而使所述旁路電容放電。
2. 根據權利要求1所述的充電控制用半導體集成電路，其特征在于， 所述晶體管元件是靜電保護用的場效應晶體管，所述電源監視電路的輸出被附加到該晶體管的柵極端子上。
3. 根據權利要求1或2所述的充電控制用半導體集成電路，其特征在于， 在通過所述電源監視電路檢測到所述電壓輸入端子的輸入電壓已被切斷的情況下，使所述電流控制用晶體管為截止狀態。
4. 根據權利要求1至3中的任一項所述的充電控制用半導體集成電路， 其特征在于，為輸入的電壓比較電路構成，在通過該電壓比較電路檢測到輸出電壓較高的狀 態時，使所述晶體管元件導通。
5. 根據權利要求1至3中的任一項所述的充電控制用半導體集成電路， 其特征在于，所述充電控制用半導體集成電路還具有與所述電流控制用晶體管構成電 流反射鏡電路的監視器用晶體管；以及與該監視器用晶體管串聯連接的電阻元件， —所述電源監^L電路由電壓比較電路構成，該電壓比較電路以通過所述電阻元件進行了電流-電壓變換后得到的電壓和預定的參考電壓為輸入，在通過所述電阻元件進行電流-電壓變換后得到的電壓低于所述預定的參考電壓的情況下，通過所述電壓比較電路使所述晶體管元件導通。
6.根據權利要求1至5中的任一項所述的充電控制用半導體集成電路，其特征在于，所述電源監視電路以所述輸出端子的電壓作為電源電壓來工作。
全文摘要
本發明提供一種充電控制用半導體集成電路，在充電控制用IC中，即使是在電壓輸入端子上連接有旁路電容的情況下，也能夠在電源斷開時防止內部電路進行誤動作。充電控制用半導體集成電路具有電流控制用晶體管(Q1)，其連接在電壓輸入端子和輸出端子之間，用于控制從所述電壓輸入端子流向輸出端子的電流；電源監視電路(12)，其用于檢測所述電壓輸入端子的輸入電壓狀態；晶體管元件(Q0)，其連接在所述電壓輸入端子與接地電位點之間，在所述電壓輸入端子上連接有旁路電容(C1)，在充電控制用半導體集成電路中在通過所述電源監視電路檢測到所述電壓輸入端子的輸入電壓已被切斷的情況下，使所述晶體管元件成為導通狀態，從而使所述旁路電容放電。
文檔編號H02J7/00GK101673961SQ20091017113
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月8日 優先權日2008年9月11日
發明者高橋佳周, 黑川源太郎 申請人:三美電機株式會社