JP4887189B2 - Battery voltage detection circuit - Google Patents
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Description
本発明は、電池電圧検出回路に関する。 The present invention relates to a battery voltage detection circuit.
充電式電池を用いるノートPC等の機器においては、直列に接続された電池の充電/放電を管理するために、各電池の電圧を精度良く検出する必要がある。図9は、電池電圧検出回路の一般的な構成を示す図である(特許文献1参照)。電池電圧検出回路100は、直列に接続された4つの電池BV1〜BV4の電圧を検出するためのものであり、オペアンプ110、抵抗R1〜R4、スイッチSW0M〜SW4M,SW0P〜SW3P、及び基準電圧VREFを出力する電源115を含んで構成されている。このような電池電圧検出回路100において、電池BV4の電圧VBV4を検出する場合、スイッチSW4M,SW3Pがオンとされ、その他のスイッチはオフとされる。これにより、電池BV4のプラス側の端子の電圧V4とマイナス側の端子の電圧V3との差に応じた電圧VOUTがオペアンプ110からADコンバータ(ADC)120に出力される。そして、ADC120で電圧VOUTをデジタル値に変化することにより、電池BV4の電圧VBV4を検出することができる。同様に、スイッチSW3M,SW2Pがオンとされ、その他のスイッチがオフとされることにより、電池BV3の電圧VBV3を検出することができる。また、スイッチSW2M,SW1Pがオンとされ、その他のスイッチがオフとされることにより、電池BV2の電圧VBV2を検出することができる。さらに、スイッチSW1M,SW0Pがオンとされ、その他のスイッチがオフとされることにより、電池BV1の電圧VBV1を検出することができる。
電池BV1〜BV4にリチウムイオン電池を用いる場合、満充電時における各電池BV1〜BV4の両端の電圧VBV1〜VBV4は4.5V近くに達する。設計上の余裕を考慮して各電池BV1〜BV4の電圧VBV1〜VBV4を5Vとすると、直列に接続された電池BV1〜BV4全体では20Vの電圧を発生することとなり、電池電圧検出回路100は高耐圧とする必要がある。一方、ADC120を含む制御系の回路は3.3V程度の電源電圧を用いることが一般的であり、電池電圧検出回路100から出力される電圧VOUTを3.3V以下とする必要がある。
When lithium ion batteries are used for the batteries BV1 to BV4, the voltages V BV1 to V BV4 across the batteries BV1 to BV4 at the time of full charge reach close to 4.5V. If the voltages V BV1 to V BV4 of the batteries BV1 to BV4 are set to 5V in consideration of the design margin, the battery BV1 to BV4 connected in series generates a voltage of 20V, and the battery
ここで、抵抗R3,R4の抵抗値をそれぞれR3,R4とすると、オペアンプ110のゲインGAMPはR4/R3となる。したがって、電池BV4の電圧VBV4を検出する際に出力される電圧VOUTは、VOUT=VBV4/GAMP+VREF=(V4−V3)R3/R4+VREFとなる。そして、VBV4を5V、VREFを0.2Vとすると、VOUT≦3.3Vとするためのオペアンプ110のゲインGAMPの条件は、GAMP≦(VOUT−VREF)/VBV4=(3.3−0.2)/5≒0.6となる。これより、オペアンプ110のゲインGAMPが0.6程度となるように抵抗R3,R4の抵抗値を選択することにより、ADC120に出力される電圧VOUTの電圧を3.3V以下とすることができる。ただし、この場合、オペアンプ110を高耐圧とする必要があり、電池電圧検出回路100のコスト上昇を招くこととなる。
Here, when the resistance values of the resistors R3 and R4 are R3 and R4, respectively, the gain G AMP of the
そこで、オペアンプ110を高耐圧不要とするためには、オペアンプ110に印加される電圧を3.3V以下とする必要がある。つまり、オペアンプ110の+入力端子に印加される電圧V+を3.3V以下とするためには、(V3−VREF)R4/(R3+R4)+VREF≦3.3を満たす必要がある。これより、R4/(R3+R4)≦(3.3−VREF)/(V3−VREF)=(3.3−0.2)/(15−0.2)=3.1/14.8≒0.21となる。したがって、オペアンプ110のゲインGAMPは、GAMP=R4/R3≦0.21/(1−0.21)≒0.26となる。したがって、オペアンプ110のゲインGAMPが0.26程度となるように抵抗R3,R4の抵抗値を選択することにより、オペアンプ110を高耐圧不要とすることができる。ただし、この場合、オペアンプ110のゲインGAMPが小さいため、ADC120に入力される電圧VOUTが低くなる。そのため、電池電圧を精度良く検出するためには、ADC120を高精度にする必要が生じ、コスト上昇を招くこととなる。
Therefore, in order to make the
また、電池電圧検出回路100では、電池BV1〜BV4の電圧を検出する際にオペアンプの入力端子に接続された抵抗R1,R3に電流が流れる。したがって、この電流による電池BV1〜BV4の放電を抑制するためには、抵抗R1,R3の抵抗は数メガオーム程度の大きなものを用いる必要がある。また、電池BV1〜BV4の電圧を精度良く検出するためには、抵抗R1〜R4を、抵抗値の電圧依存性が少ないものとする必要がある。このように抵抗値が大きく電圧依存性が少ない抵抗を用いた集積回路を製造する場合、特別な工程を設ける必要が生じ、コスト上昇を招くこととなる。
In the battery
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、低コストで高精度に電池の電圧を検出可能な電池電圧検出回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery voltage detection circuit capable of detecting a battery voltage with high accuracy at low cost.
上記目的を達成するため、本発明の電池電圧検出回路は、オペアンプと、一端が前記オペアンプの一方の入力端子と接続される第1キャパシタと、一端が前記オペアンプの出力端子と接続され、他端が前記オペアンプの一方の入力端子と接続される第2キャパシタと、一端が前記オペアンプの他方の入力端子と接続される第3キャパシタと、一端に第1基準電圧が印加され、他端が前記オペアンプの他方の入力端子と接続される第4キャパシタと、一端が前記オペアンプの一方の入力端子と接続され、他端が接地される第5キャパシタと、電池の一方の端子の電圧を前記第1キャパシタの他端に印加するとともに、前記電池の他方の端子の電圧を前記第3キャパシタの他端に印加した後に、前記電池の他方の端子の電圧を前記第1及び第3キャパシタの他端に印加可能なスイッチ回路と、前記電池の他方の端子の電圧が前記第1及び第3キャパシタの他端に印加される前に前記第2及び第4キャパシタを放電させる放電回路と、を備え、前記第1〜第4キャパシタは、集積回路における配線により構成される配線容量であり、前記第5キャパシタは、前記第1〜第4キャパシタの容量精度を向上させるダミー配線により形成され、前記電池の他方の端子の電圧が前記第1及び第3キャパシタの他端に印加された後の前記オペアンプの出力端子の電圧に基づいて前記電池の電圧を検出することとする。
In order to achieve the above object, a battery voltage detection circuit of the present invention includes an operational amplifier, a first capacitor having one end connected to one input terminal of the operational amplifier, one end connected to the output terminal of the operational amplifier, and the other end. A second capacitor connected to one input terminal of the operational amplifier, a third capacitor connected at one end to the other input terminal of the operational amplifier, a first reference voltage applied to one end, and the other end connected to the operational amplifier A fourth capacitor connected to the other input terminal, a fifth capacitor having one end connected to one input terminal of the operational amplifier and the other end grounded, and a voltage at one terminal of the battery to the first capacitor. And the voltage at the other terminal of the battery is applied to the other end of the third capacitor, and then the voltage at the other terminal of the battery is applied to the first and third keys. A switch circuit that can be applied to the other end of the capacitor, and a discharge circuit that discharges the second and fourth capacitors before the voltage at the other terminal of the battery is applied to the other ends of the first and third capacitors. The first to fourth capacitors are wiring capacitances constituted by wirings in an integrated circuit, and the fifth capacitor is formed by a dummy wiring that improves the capacitance accuracy of the first to fourth capacitors. , and the voltage of the other terminal of the battery to detect a voltage of the battery based on the voltage of the output terminal of the operational amplifier after being applied to the other end of the first and third capacitor.
低コストで高精度に電池の電圧を検出可能な電池電圧検出回路を提供することができる。 A battery voltage detection circuit capable of detecting the voltage of the battery with high accuracy at low cost can be provided.
<<第1実施形態>>
==回路構成==
図1は、本発明の第1実施形態である電池電圧検出回路の構成を示す図である。図1に示すように、オペアンプ20の−入力端子にはキャパシタC1(第1キャパシタ)が接続されており、+入力端子にはキャパシタC3が接続されている。つまり、オペアンプ20に直流電圧が印加されないため、オペアンプ20を高耐圧とする必要がない。
<< First Embodiment >>
== Circuit configuration ==
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a battery voltage detection circuit according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a capacitor C1 (first capacitor) is connected to the negative input terminal of the
なお、本実施形態においては、キャパシタC1〜C6の容量をC1〜C6と表すこととする。また、C1/C2=C3/C4の関係が成り立っていることとする。また、キャパシタC1〜C5がそれぞれ本発明の第1〜第5キャパシタに相当し、スイッチSW0P〜SW3P,SW1M〜SW4M,SW6M,SW6P,SW7が本発明のスイッチ回路に相当し、スイッチSW5M,SW5Pが本発明の放電回路に相当する。そして、電源30は、基準電圧VREF1を出力する電源回路であり、本実施形態では、VREF1=0.8Vであることとする。
In the present embodiment, the capacitances of the capacitors C1 to C6 are represented as C1 to C6. Further, it is assumed that the relationship of C1 / C2 = C3 / C4 is established. The capacitors C1 to C5 correspond to the first to fifth capacitors of the present invention, the switches SW0P to SW3P, SW1M to SW4M, SW6M, SW6P, and SW7 correspond to the switch circuit of the present invention, and the switches SW5M and SW5P This corresponds to the discharge circuit of the present invention. The
スイッチ制御回路35は、端子SWを介してマイコン45から入力される信号に基づいて、スイッチSW0P〜SW3P,SW5P,SW6P,SW1M〜SW6M,SW7のオンオフを制御する。なお、スイッチ制御回路35と同等の機能をソフトウェアにより実現することも可能である。
The
ここで、電池BV1〜BV4にリチウムイオン電池を用いる場合を想定すると、満充電時における各電池BV1〜BV4の両端の電圧VBV1〜VBV4は4.5V近くに達する。設計上の余裕を考慮して各電池BV1〜BV4の電圧VBV1〜VBV4を5Vとすると、直列に接続された電池BV1〜BV4全体では20Vの電圧を発生することとなり、キャパシタC1,C3は高耐圧とする必要がある。そこで、本実施形態では、一般的に電圧依存性の少ない配線容量によりキャパシタC1〜C5を構成している。 Here, assuming a case where lithium ion batteries are used for the batteries BV1 to BV4, the voltages V BV1 to V BV4 at both ends of the batteries BV1 to BV4 at the time of full charge reach close to 4.5V. If the voltages V BV1 to V BV4 of the batteries BV1 to BV4 are set to 5 V in consideration of the design margin, the batteries BV1 to BV4 connected in series generate a voltage of 20 V, and the capacitors C1 and C3 It is necessary to have a high breakdown voltage. Therefore, in the present embodiment, the capacitors C1 to C5 are configured by wiring capacitance that generally has little voltage dependency.
図2は、配線容量によりキャパシタC1〜C5を構成する際のメタル配線の配置例を示す図である。ここで、キャパシタC1の容量を2pF、キャパシタC2の容量を10pFとすると、図2に示すように、キャパシタC1を構成するメタル配線C1aと、キャパシタC2を構成するメタル配線C2a〜C2eとの面積比を1:5とすればよい。同様に、キャパシタC3の容量を2pF、キャパシタC4の容量を10pFとすると、図2に示すように、キャパシタC3を構成するメタル配線C3aとキャパシタC4を構成するメタル配線C4a〜C4eとの面積比を1:5とすればよい。なお、キャパシタC6についても、同様に配線容量により構成することができる。 FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement example of the metal wiring when the capacitors C1 to C5 are configured by the wiring capacitance. Here, assuming that the capacitance of the capacitor C1 is 2 pF and the capacitance of the capacitor C2 is 10 pF, as shown in FIG. 2, the area ratio between the metal wiring C1a constituting the capacitor C1 and the metal wirings C2a to C2e constituting the capacitor C2 Should be 1: 5. Similarly, when the capacitance of the capacitor C3 is 2 pF and the capacitance of the capacitor C4 is 10 pF, as shown in FIG. 2, the area ratio of the metal wiring C3a constituting the capacitor C3 and the metal wirings C4a to C4e constituting the capacitor C4 is as follows. It may be set to 1: 5. The capacitor C6 can also be configured with a wiring capacitance in the same manner.
ところで、配線容量の場合、メタル配線の四方の状況を同一にしないと容量の精度を高くすることができない。例えば、図2に示すメタル配線C5aが無い場合、メタル配線C1aは右側及び下側に他のメタル配線が存在するが、上側及び左側には他のメタル配線が存在しない。一方、メタル配線C2aは上側以外には他のメタル配線が存在している。そこで、メタル配線の四方の状況を同一とするため、メタル配線C1a,C2a〜C2e,C3a,C4a〜C4eの周囲にメタル配線C5aが配置されている。このメタル配線C5aは、キャパシタC1〜C4の容量の精度を高めるためのダミーメタル(ダミー配線)であるとともに、キャパシタC5を構成している。 By the way, in the case of the wiring capacity, the accuracy of the capacity cannot be increased unless the four conditions of the metal wiring are the same. For example, when there is no metal wiring C5a shown in FIG. 2, the metal wiring C1a has other metal wirings on the right side and the lower side, but no other metal wirings exist on the upper side and the left side. On the other hand, the metal wiring C2a has other metal wirings other than the upper side. Therefore, in order to make the situation in the four directions of the metal wiring the same, the metal wiring C5a is disposed around the metal wirings C1a, C2a to C2e, C3a, and C4a to C4e. The metal wiring C5a is a dummy metal (dummy wiring) for increasing the accuracy of capacitance of the capacitors C1 to C4, and constitutes the capacitor C5.
このように、メタル配線C1a,C2a〜C2e,C3a,C4a〜C4eの四方の状況を同一にするためのダミーメタルであるメタル配線C5aを配置することにより、キャパシタC1〜C4の容量の精度を向上させることができる。一方、キャパシタC5については、キャパシタC1〜C4の容量の精度を向上させるためのダミーメタルとしてのメタル配線C5aを用いて実現されており、ダミーメタルを有効活用することができる。換言すると、キャパシタC5を構成するための配線容量等を別途設ける必要がなく、電池電圧検出回路10Aのチップサイズを小さくすることができる。
As described above, by disposing the metal wiring C5a, which is a dummy metal for making the four conditions of the metal wirings C1a, C2a to C2e, C3a, and C4a to C4e the same, the capacitance accuracy of the capacitors C1 to C4 is improved. Can be made. On the other hand, the capacitor C5 is realized by using a metal wiring C5a as a dummy metal for improving the capacitance accuracy of the capacitors C1 to C4, and the dummy metal can be effectively used. In other words, it is not necessary to separately provide a wiring capacity or the like for configuring the capacitor C5, and the chip size of the battery
図3は、ADC40の構成例を示す図である。ADC40は、コンパレータ50、電流源51、キャパシタC7、NチャネルMOSFET53、インバータ54、及びカウンタ55を含んで構成されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the
コンパレータ50は、+入力端子に電池電圧検出回路10Aから出力される電圧VOUTが印加され、−入力端子がキャパシタC7の一端と接続され、出力信号CMPがカウンタ55に入力されている。したがって、電圧VOUTがキャパシタC7の電圧より高い場合は出力信号CMPがHレベルとなり、キャパシタC7の電圧が電圧VOUTより高い場合は出力信号CMPがLレベルとなる。
In the
電流源51は、一端に電源電圧VDDが印加され、他端がキャパシタC7の一端と接続されており、キャパシタC7に対して定電流を供給する。
The
NチャネルMOSFET53は、ドレインがキャパシタC7の一端と接続され、ソースが接地され、ゲートに信号CHGがインバータ54を介して入力されている。信号CHGは例えばマイコン45から入力されるものであり、信号CHGがLレベルになるとNチャネルMOSFET53がオンとなり、キャパシタC7は放電される。
The N-
カウンタ55には、マイコン45から出力される信号CHG、コンパレータ50から出力される信号CMP、及び例えばRC発振回路等により生成される所定周波数のクロック信号CLKが入力されている。そして、カウンタ55は、信号CHGがLレベルからHレベルに変化するとクロック信号CLKのカウントを開始し、信号CMPがHレベルからLレベルに変化するとカウントを停止する。
The
アナログ値である出力電圧VOUTをデジタル値に変換する場合、まず、マイコン45は、信号CHGをLレベルにしてキャパシタC7を放電する。その後、マイコン45が信号CHGをHレベルにすると、カウンタ55でのカウント動作が開始されるとともに、キャパシタC7の充電が開始される。そして、キャパシタC7が充電されてキャパシタC7の電圧が出力電圧VOUTに到達すると、信号CMPがLレベルに変化し、カウンタ55でのカウント動作が停止する。これにより、カウンタ55からは、出力電圧VOUTに応じたカウント値(デジタル値)が出力される。
When converting the output voltage V OUT that is an analog value into a digital value, the
==動作==
次に、電池電圧検出回路10Aの動作について説明する。図4は、電池電圧検出回路10Aの動作の一例を示すタイミングチャートである。なお、端子V1〜V4に印加される電圧を、それぞれV1〜V4と表すこととする。また、電池BV1〜BV4の電圧を、それぞれVBV1〜VBV4と表すこととする。
== Operation ==
Next, the operation of the battery
まず、時刻T0に、スイッチSW4M,SW3P,SW6M,SW6P,SW5M,SW5Pがオン、スイッチSW0P〜SW2P,SW1M〜SW3M,SW7がオフとなる。このとき、スイッチSW5M,SW5Pがオンとなっているため、オペアンプ20はゲイン1のアンプとなり、+入力端子に印加される基準電圧VREF1=0.8Vが出力電圧VOUTとして出力される。また、スイッチSW4M,SW6Mがオンとなっているため、キャパシタC1の電圧VC1は、VC1=V4−VREF1となる。そのため、キャパシタC1に蓄積された電荷QC1は、QC1=VC1・C1=(V4−VREF1)・C1となる。なお、スイッチSW5Mがオンとなっているため、キャパシタC2の電圧VC2は0Vであり、キャパシタC2に蓄積された電荷QC2も0である。また、スイッチSW3P,SW6Pがオンとなっているため、キャパシタC3の電圧VC3は、VC3=V3−VREF1となる。そのため、キャパシタC3に蓄積された電荷QC3は、QC3=VC3・C3=(V3−VREF1)・C3となる。なお、スイッチSW5Pがオンとなっているため、キャパシタC4の電圧VC4は0Vであり、キャパシタC4に蓄積された電荷QC4も0である。
First, at time T0, the switches SW4M, SW3P, SW6M, SW6P, SW5M, and SW5P are turned on, and the switches SW0P to SW2P, SW1M to SW3M, and SW7 are turned off. At this time, since the switches SW5M and SW5P are on, the
その後、時刻T1にスイッチSW5M,SW5Pがオフとなり、続いて時刻T2にスイッチSW6MがオフとなるとともにスイッチSW7がオンとなる。これにより、キャパシタC1の他端に電圧V4より低い電圧V3が印加され、オペアンプ20の出力端子からキャパシタC2、キャパシタC1、スイッチSW7、スイッチSW3P、端子V3に向かって電流I1が流れる。
Thereafter, the switches SW5M and SW5P are turned off at time T1, and then the switch SW6M is turned off and the switch SW7 is turned on at time T2. As a result, a voltage V3 lower than the voltage V4 is applied to the other end of the capacitor C1, and a current I1 flows from the output terminal of the
そして、時刻T3にキャパシタC1の電荷が安定すると、電圧VC1=V3−VREF1、電荷QC1=VC1・C1=(V3−VREF1)・C1となる。したがって、電流I1による電荷QC1の変化量ΔQC1は、ΔQC1=(V4−VREF1)・C1−(V3−VREF1)・C1=(V4−V3)・C1となる。そして、電流I1によって、ΔQC1と同量の電荷がキャパシタC2に蓄積されるため、キャパシタC2の電荷QC2は、QC2=(V4−V3)・C1となる。そのため、キャパシタC2の両端の電圧VC2は、VC2=(V4−V3)・C1/C2=VBV4・C1/C2となる。また、キャパシタC4に蓄積された電荷QC4が0であるため、オペアンプ20の+入力端子に印加される電圧V+はVREF1となり、オペアンプ20の−入力端子に印加される電圧V-も、V-=V+=VREF1となる。したがって、オペアンプ20の出力電圧VOUTは、VOUT=VREF1+VC2=VREF1+VBV4・C1/C2となる。
When the charge of the capacitor C1 becomes stable at time T3, the voltage V C1 = V3−V REF1 and the charge Q C1 = V C1 · C1 = (V3−V REF1 ) · C1. Therefore, the change amount ΔQ C1 of the charge Q C1 due to the current I1 is ΔQ C1 = (V4−V REF1 ) · C1− (V3−V REF1 ) · C1 = (V4−V3) · C1. Since the current I1 accumulates the same amount of charge as ΔQ C1 in the capacitor C2, the charge Q C2 of the capacitor C2 becomes Q C2 = (V4−V3) · C1. Therefore, the voltage V C2 across the capacitor C2 is V C2 = (V4−V3) · C1 / C2 = V BV4 · C1 / C2. In addition, since the charge Q C4 stored in the capacitor C4 is 0, the voltage V + applied to the + input terminal of the
ここで、C1,C2は既知の定数であるため、マイコン45は、時刻T0の時の出力電圧VOUT(=VREF1)のデジタル値と、時刻T3の時の出力電圧VOUT(2=VREF1+VBV4・C1/C2)のデジタル値との差を取ることにより、電池BV4の電圧VBV4を得ることができる。
Here, C1, C2 are since a known constant, the
また、電池BV1〜BV4を例えばノートPCの駆動電源として用いる場合、処理負荷の増大時等に電圧V1〜V4が同時に同程度降下することがある。時刻T4に電圧V3がV3'に降下する現象が生じたとすると、キャパシタC1の他端に印加される電圧がV3からV3'に降下するため、オペアンプ20の出力端子からキャパシタC2、キャパシタC1、スイッチSW7、スイッチSW3P、端子V3に向かって電流I1がさらに流れる。また、キャパシタC3の他端に印加される電圧もV3からV3'に降下するため、電源30からキャパシタC4、キャパシタC3、スイッチSW6P、スイッチSW3P、端子V3に向かって電流I2が流れる。
Further, when the batteries BV1 to BV4 are used as, for example, a driving power source for a notebook PC, the voltages V1 to V4 may simultaneously drop to the same extent when the processing load increases. If a phenomenon occurs in which the voltage V3 drops to V3 ′ at time T4, the voltage applied to the other end of the capacitor C1 drops from V3 to V3 ′, so that the capacitor C2, the capacitor C1, the switch from the output terminal of the
電流I2による電荷QC3の変化量ΔQC3は、ΔQC3=(V3−V3')・C3となる。そして、電流I2によって、ΔQC3と同量の電荷がキャパシタC4に蓄積されるため、キャパシタC4の電荷QC4は、QC4=(V3−V3')・C3となる。そのため、キャパシタC4の両端の電圧VC4は、VC4=(V3−V3')・C3/C4となり、オペアンプ20の+入力端子に印加される電圧V+は、VREF1−VC4となる。また、電流I1による電荷QC1の変化量ΔQC1は、ΔQC1=(V3−V3')・C1となる。そして、電流I1によって、ΔQC1と同量の電荷がキャパシタC2にさらに蓄積されるため、キャパシタC2の電荷QC2は、QC2=(V4−V3)・C1+(V3−V3')・C1=(V4−V3')・C1となる。そのため、キャパシタC2の両端の電圧C2は、VC2=(V4−V3')・C1/C2となる。また、オペアンプ20の−入力端子に印加される電圧V-は、V-=V+=VREF1−VC4=VREF1−(V3−V3')・C3/C4となる。したがって、オペアンプ20の出力電圧VOUTは、VOUT=VREF1−(V3−V3')・C3/C4+(V4−V3')・C1/C2=VREF1+(V4−V3)・C1/C2=VREF1+VBV4・C1/C2となり、時刻T3のときと同一である。
The change amount ΔQ C3 of the charge Q C3 due to the current I2 is ΔQ C3 = (V3−V3 ′) · C3. Since the current I2 accumulates the same amount of charge as ΔQ C3 in the capacitor C4, the charge Q C4 of the capacitor C4 becomes Q C4 = (V3−V3 ′) · C3. Therefore, the voltage V C4 across the capacitor C4 is V C4 = (V3−V3 ′) · C3 / C4, and the voltage V + applied to the + input terminal of the
つまり、電圧V1〜V4が同時に同程度降下したとしても、スイッチSW7がオンとなっていることにより、オペアンプ20の±入力端子の電圧の変化量が同程度となり、出力電圧VOUTは変化せず、タイミングによらず高精度に電池BV4の電圧VBV4を検出することが可能となる。
That is, even if the voltages V1 to V4 simultaneously drop by the same amount, the amount of change in the voltage at the ± input terminal of the
その後、時刻T5にスイッチSW5M,SW5Pがオンになると、キャパシタC2,C4が放電され、VC2,VC4が0Vとなり、出力電圧VOUT=VREF1となる。そして、時刻T5に、スイッチSW4M,SW3P,SW7がオフとなり、スイッチSW3M,SW6M,SW2Pがオンとなる。これにより、キャパシタC3の他端に電圧V3より低い電圧V2が印加され、電源30からスイッチSW5P、キャパシタC3、スイッチSW6P、スイッチSW2P、端子V2に向かって電流I2が流れる。そして、時刻T6にスイッチSW5M,SW5Pがオフとなり、続いて時刻T7にスイッチSW6MがオフとなるとともにスイッチSW7がオンとなる。これにより、キャパシタC1の他端に電圧V3より低い電圧V2が印加され、オペアンプ20の出力端子からキャパシタC2、キャパシタC1、スイッチSW7、スイッチSW2P、端子V2に向かって電流I1が流れる。これにより、電池BV2の電圧VBV2に応じた電荷がキャパシタC2に蓄積され、電圧VBV4の場合と同様に電圧VBV3を得ることができる。また、例えば時刻T9に電圧V1〜V4が同時に同程度降下したとしても、スイッチSW7がオンとなっていることにより、オペアンプ20の±入力端子の電圧の変化量が同程度となり、出力電圧VOUTは変化しない。
Thereafter, when the switches SW5M and SW5P are turned on at time T5, the capacitors C2 and C4 are discharged, V C2 and V C4 become 0 V, and the output voltage V OUT = V REF1 . At time T5, the switches SW4M, SW3P, and SW7 are turned off, and the switches SW3M, SW6M, and SW2P are turned on. As a result, a voltage V2 lower than the voltage V3 is applied to the other end of the capacitor C3, and a current I2 flows from the
その後も同様に、スイッチSW5M,SW5Pをオン、スイッチSW3M,SW2P,SW7をオフ、SW2M,SW6M,SW1Pをオン、SW5M,SW5Pをオフ、SW6Mをオフ、SW7をオンとすることにより、電池BV2の電圧VBV2を得ることができる。さらに、スイッチSW5M,SW5Pをオン、スイッチSW2M,SW1P,SW7をオフ、SW1M,SW6M,SW0Pをオン、SW5M,SW5Pをオフ、SW6Mをオフ、SW7をオンとすることにより、電池BV1の電圧VBV1を得ることができる。 Similarly, by turning on the switches SW5M and SW5P, turning off the switches SW3M, SW2P and SW7, turning on the SW2M, SW6M and SW1P, turning off the SW5M and SW5P, turning off the SW6M and turning on the SW7, The voltage V BV2 can be obtained. Further, by turning on the switches SW5M, SW5P, turning off the switches SW2M, SW1P, SW7, turning on the SW1M, SW6M, SW0P, turning off the SW5M, SW5P, turning off the SW6M, and turning on the SW7, the voltage V BV1 of the battery BV1 Can be obtained.
このように、キャパシタC1の他端に電圧V4,V3,V2,V1,VSSが順に印加され、キャパシタC3の他端に電圧V3,V2,V1,VSSが順に印加されていくことにより、電池BV1〜BV4の電圧VBV1〜VBV4の検出が行われる。前述したように、キャパシタC1の他端に印加される電圧がV4からV3へと降下する際に電流I1が端子V3から流れ出すこととなる。同様に、キャパシタC1の他端に印加される電圧が、V3からV2へと降下する際に電流I1が端子V2から流れ出し、V2からV1へと降下する際に電流I1が端子V1から流れ出す。また、キャパシタC3の他端に印加される電圧が、V3からV2へと降下する際に電流I2が端子V2から流れ出し、V2からV1へと降下する際に電流I2が端子V1から流れ出す。 Thus, the voltage V4 to the other end of the capacitor C1, V3, V2, V1, V SS is applied in sequence, by the voltage V3 to the other end of the capacitor C3, V2, V1, V SS is gradually applied in order, The voltages V BV1 to V BV4 of the batteries BV1 to BV4 are detected. As described above, when the voltage applied to the other end of the capacitor C1 drops from V4 to V3, the current I1 flows out from the terminal V3. Similarly, the current I1 flows out from the terminal V2 when the voltage applied to the other end of the capacitor C1 drops from V3 to V2, and the current I1 flows out from the terminal V1 when dropping from V2 to V1. Further, when the voltage applied to the other end of the capacitor C3 drops from V3 to V2, the current I2 flows out from the terminal V2, and when the voltage drops from V2 to V1, the current I2 flows out from the terminal V1.
そして、電池BV1〜BV4の電圧VBV1〜VBV4が検出された後、スイッチ制御回路35は、キャパシタC1の他端に電圧V1,V2,V3を順に印加すべく、例えばスイッチ回路SW1M〜SW3M,SW6Mを制御し、キャパシタC3の他端に電圧V1,V2を順に印加すべく、例えばスイッチ回路SW1P,SW2P,SW6Pを制御する。例えば、スイッチSW1M,SW6Mをオンとすることにより、キャパシタC1の他端に電圧V1が印加されると、キャパシタC1の他端に印加される電圧がVSSからV1となり、電池BV1の電圧VBV1に応じた電流が端子V1から流れ込むこととなる。また、例えば、スイッチSW1P,SW6Pをオンとすることにより、キャパシタC3の他端に電圧V1が印加されると、キャパシタC3の他端に印加される電圧がVSSからV1となり、電池BV1の電圧VBV1に応じた電流が端子V1から流れ込むこととなる。つまり、端子V1から見ると、電流I1,I2により流入した電荷が流出により相殺されることとなる。端子V2,V3についても同様に、電流I1,I2により流入した電荷が流出により相殺されることとなる。電池電圧検出回路10Aでは、例えば数秒置きに繰り返し電池電圧の検出動作が行われるため、このように電荷の出入りが相殺されることにより、電池電圧の検出動作による電池電圧の変動を抑制することができる。
After the voltages V BV1 to V BV4 of the batteries BV1 to BV4 are detected, for example, the
次に、電池電圧検出回路10AにおけるキャパシタC5の役割について説明する。なお、電池BV1〜BV4の電圧VBV1〜VBV4が5Vであり、キャパシタC1の容量が2pF、キャパシタC2の容量が10pF、キャパシタC5の容量が20pFとして説明する。
Next, the role of the capacitor C5 in the battery
例えば、スイッチSW4M,SW6Mを介してキャパシタC1の他端に20Vが印加されている状態から、スイッチSW3P,SW7を介してキャパシタC1の他端に15Vが印加される状態に変化したとする。このとき、オペアンプ20の応答時間が遅いと、キャパシタC2がキャパシタとして機能せず、キャパシタC2の他端の電圧、すなわち電圧V−が低下する。ここで、仮に、キャパシタC5が設けられていないとすると、キャパシタC1,C2の容量比が1:5であるため、電圧V−の降下量は(20−15)×1/(1+5)≒0.83となる。したがって、例えば、電圧V−は基準電圧VREF1と同じ0.8Vから約0.83V降下して負の電圧となってしまう。また、基準電圧VREF1の電圧値やキャパシタC1,C2の容量比によっては、電圧V−はさらに低い電圧となる。
For example, it is assumed that the state in which 20V is applied to the other end of the capacitor C1 through the switches SW4M and SW6M is changed to a state in which 15V is applied to the other end of the capacitor C1 through the switches SW3P and SW7. At this time, the response time of the
そして、電圧V−が負の電圧になると、図5に示すように、寄生ダイオードD1からキャパシタC1に向かって電流I3が流れることとなる。このように電流I3が流れると、キャパシタC1に蓄積される電荷量が減少し、電池電圧の検出精度が低下してしまうこととなる。 The voltage V - When a negative voltage, as shown in FIG. 5, so that the flow of current I3 from the parasitic diode D1 toward capacitor C1. When the current I3 flows in this way, the amount of charge accumulated in the capacitor C1 decreases, and the battery voltage detection accuracy decreases.
そこで、本実施形態に示すようにキャパシタC5を設けた場合、キャパシタC1の容量(2pF)とキャパシタC2,C5の合計容量(30pF)の比率が1:15であるため、電圧V−の降下量は(20−15)×1/(1+15)≒0.31となる。すなわち、キャパシタC5が設けられていることにより電圧V−の降下量が小さくなっている。したがって、電圧V−が負の電圧となることによる電流I3の発生が抑制され、電池電圧の検出精度低下を防ぐことができる。なお、キャパシタC6も、キャパシタC5と同様の機能を果たすために設けられている。 Therefore, when the capacitor C5 is provided as shown in this embodiment, since the ratio of the capacitance of the capacitor C1 (2 pF) and the total capacitance of the capacitor C2, C5 (30 pF) is 1:15, the voltage V - the drop Becomes (20−15) × 1 / (1 + 15) ≈0.31. That is, the voltage V by the capacitor C5 is provided - the drop amount is small. Therefore, the voltage V - generation of current I3 is suppressed due to is a negative voltage, it is possible to prevent the reduction of the detection accuracy of the battery voltage. The capacitor C6 is also provided to perform the same function as the capacitor C5.
<<第2実施形態>>
==回路構成==
図6は、本発明の第2実施形態である電池電圧検出回路の構成を示す図である。なお、第1実施形態の電池電圧検出回路10Aと同様の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。なお、スイッチSW0P〜SW3P,SW1M〜SW4M,SW6M,SW6P,SW7,SW8Mが本発明のスイッチ回路に相当する。また、本実施形態では、VREF2=0.7Vであることとする。したがって、コンパレータ80の出力信号CMPは、オペアンプ20の出力電圧VOUTが0.7Vより高い場合はHレベル、出力電圧VOUTが0.7Vより低い場合はLレベルとなる。また、VREF3=2.4Vであることとする。
<< Second Embodiment >>
== Circuit configuration ==
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a battery voltage detection circuit according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to 10 A of battery voltage detection circuits of 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted. The switches SW0P to SW3P, SW1M to SW4M, SW6M, SW6P, SW7 and SW8M correspond to the switch circuit of the present invention. In this embodiment, it is assumed that V REF2 = 0.7V. Therefore, the output signal CMP of the
カウンタ82には、スイッチ制御回路35から出力される信号CHG、コンパレータ80から出力される信号CMP、例えばRC発振回路等により生成される所定周波数のクロック信号CLKが入力されている。そして、カウンタ82は、信号CHGがLレベルからHレベルに変化するとクロック信号CLKのカウントを開始し、信号CMPがHレベルからLレベルに変化するとカウントを停止する。
The
==動作==
次に、電池電圧検出回路10Bの動作について説明する。図7は、電池電圧検出回路10Bの動作の一例を示すタイミングチャートである。
== Operation ==
Next, the operation of the battery
まず、時刻T11に、SW5M,SW5P,SW8M,SW0P,SW6Pがオン、スイッチSW1M〜SW4M,SW1P〜SW3P,SW6P,SW7がオフとなる。このとき、スイッチSW5M,5Pがオンとなっているため、オペアンプ20はゲインが1のアンプとなり、+入力端子に印加される基準電圧VREF1=0.8Vが出力電圧VOUTとして出力される。そのため、コンパレータ80の出力信号CMPはHレベルとなっている。また、スイッチSW8Mがオンとなっているため、キャパシタC1の他端には電源83から出力される基準電圧VREF3が印加され、スイッチSW0P,SW6Pがオンとなっているため、キャパシタC3の他端には接地電圧VSSが印加されている。
First, at time T11, SW5M, SW5P, SW8M, SW0P, and SW6P are turned on, and switches SW1M to SW4M, SW1P to SW3P, SW6P, and SW7 are turned off. At this time, since the switches SW5M and 5P are on, the
その後、時刻T12にスイッチSW5M,SW5Pがオフとなり、続いて時刻T13にスイッチSW8MがオフとなるとともにスイッチSW7がオンとなる。これにより、キャパシタC1の他端に接地電圧VSSが印加され、オペアンプ20の出力端子からキャパシタC2、キャパシタC1、スイッチSW7、スイッチSW0P、端子VSSに向かって電流I1が流れ、キャパシタC2に電荷が蓄積されて出力電圧VOUTが上昇する。
Thereafter, the switches SW5M and SW5P are turned off at time T12, and then the switch SW8M is turned off and the switch SW7 is turned on at time T13. As a result, the ground voltage V SS is applied to the other end of the capacitor C1, and a current I1 flows from the output terminal of the
キャパシタC1の電荷が安定すると、時刻T14に、スイッチ制御回路35はスイッチSW0P,SW7をオフとする。このとき、出力電圧VOUTはVOUT=VREF1+VREF3・C1/C2となっている。さらに、時刻T14にスイッチ制御回路35が信号CHGをHレベルにすると、PチャネルMOSFET75がオフとなり、定電流I4がPチャネルMOSFET74からキャパシタC2、オペアンプ20の出力端子に向かって流れることとなる。この定電流I4によってキャパシタ26に蓄積された電荷が定速度で放電され、出力電圧VOUTが定速度で降下していく。また、信号CHGがHレベルになることにより、カウンタ82はクロック信号CLKのカウントを開始する。
When the charge of the capacitor C1 is stabilized, the
その後、時刻T15に出力電圧VOUTがコンパレータ80の−入力端子に印加される基準電圧VREF2の0.7Vまで低くなると、コンパレータ80の出力信号CMPがLレベルに変化し、カウンタ82がカウントを停止する。そして、カウンタ82によってカウントされた時刻T14からT15までの時間TREF3が、基準電圧VREF3(=2.4V)に応じた時間となる。つまり、T14からT15までの間における出力電圧VOUTの傾きを−1/Kとすると、TREF3=K・(VREF1+VREF3・C1/C2−VREF2)=K・(VREF3・C1/C2+0.1)となる。そして、時刻T16に、スイッチ制御回路35が信号CHGをLレベルに変化させると、PチャネルMOSFET75がオンとなり、定電流I4によるキャパシタ26の放電が停止される。さらに、スイッチ制御回路35は、時刻T16にスイッチSW4M,SW3P,SW6M,SW6P,SW5M,SW5Pをオンにする。そして、スイッチSW5M,SW5Pがオンとなることにより、出力電圧VOUTが基準電圧VREF1=0.8Vとなるとともに、コンパレータ80の出力信号CMPがHレベルとなる。また、スイッチSW4M,SW6Mがオンとなることにより、キャパシタC1の他端には電圧V4が印加され、スイッチSW3P,SW6Pがオンとなることにより、キャパシタC3の他端には電圧V3が印加される。
Thereafter, when the output voltage V OUT decreases to 0.7 V of the reference voltage V REF2 applied to the − input terminal of the
その後、時刻T17にスイッチSW5M,SW5Pがオフとなり、続いて時刻T18にスイッチSW6MがオフとなるとともにスイッチSW7がオンとなる。これにより、キャパシタC1の他端に電圧V4より低い電圧V3が印加され、オペアンプ20の出力端子からキャパシタC2、キャパシタC1、スイッチSW7、スイッチSW3P、端子V3に向かって電流I1が流れ、キャパシタC2に電荷が蓄積されて出力電圧VOUTが上昇する。
Thereafter, the switches SW5M and SW5P are turned off at time T17, and the switch SW6M is turned off and the switch SW7 is turned on at time T18. As a result, a voltage V3 lower than the voltage V4 is applied to the other end of the capacitor C1, and a current I1 flows from the output terminal of the
なお、時刻T19にキャパシタC1の電荷が安定した後、例えば処理負荷の増大等により電圧V1〜V4が同時に同程度降下したとしても、スイッチSW7がオンとなっていることにより、オペアンプ20の±入力端子の電圧の変化量が同程度となり、出力電圧VOUTは変化しない。
Note that, after the charge of the capacitor C1 is stabilized at time T19, even if the voltages V1 to V4 drop simultaneously to the same extent due to, for example, an increase in processing load, the switch SW7 is turned on, so that the ± input of the
そして、時刻T20に、スイッチ制御回路35はスイッチSW4M,SW3P,SW7をオフとする。このとき、出力電圧VOUTはVOUT=VREF1+VBV4・C1/C2となっている。さらに、スイッチ制御回路35が時刻T20に信号CHGをHレベルにすると、PチャネルMOSFET75がオフとなり、定電流I4がPチャネルMOSFET74からキャパシタC2、オペアンプ20の出力端子に向かって流れることとなる。この定電流I4によってキャパシタC2に蓄積された電荷が定速度で放電され、出力電圧VOUTが定速度で降下していく。また、信号CHGがHレベルになることにより、カウンタ82はクロック信号CLKのカウントを開始する。
At time T20, the
その後、時刻T21に出力電圧VOUTがコンパレータ80の−入力端子に印加される基準電圧VREF2の0.7Vまで低くなると、コンパレータ80の出力信号CMPがLレベルに変化し、カウンタ82がカウントを停止する。そして、カウンタ82によってカウントされた時刻T20からT21までの時間TBV4が、基準電圧VBV4に応じた時間となる。つまり、T20からT21までの間における出力電圧VOUTの傾きを−1/Kとすると、TBV4=K・(VREF1+VBV4・C1/C2−VREF2)=K・(VBV4・C1/C2+0.1)となる。
Thereafter, when the output voltage V OUT decreases to 0.7 V of the reference voltage V REF2 applied to the − input terminal of the
そして、マイコン45は、カウンタ82により計測されたTREF3,TBV4に基づいて、電池BV4の電圧VBV4を求めることができる。具体的には、VBV4=(C2/C1)・(TBV4−TREF3)/K+VREF3となる。このように、基準電圧VREF3の場合のカウント値TREF3と電池BV4の電圧VBV4の場合のカウント値TBV4との対比により電圧VBV4を求めることにより、電池電圧の検出精度を高めることができる。例えば、クロック信号CLKがRC発振回路等の精度の低い回路により生成される場合、カウンタ82で計測されたTBV4のみに基づいて電池BV4の電圧VBV4を求めることとすると、温度変化等によるクロック周波数の変化の影響により電圧VBV4の検出精度が低下してしまう。そこで、本実施形態に示すように、所定の基準電圧VREF3の場合のカウント値TREF3と対比させることにより、クロック周波数の変化による影響を打ち消し、電池BV4の電圧VBV4を高精度に検出することが可能となる。
The
なお、時刻T22以降、第1実施形態と同様にスイッチSW0P〜SW3P,SW5P,SW6P,SW1M〜SW6M,SW7を制御しつつ、前述同様に電流I4による定速度の放電を行うことにより、電池BV1〜BV3の電圧VBV1〜VBV3を検出することができる。 After time T22, by controlling the switches SW0P to SW3P, SW5P, SW6P, SW1M to SW6M, and SW7 as in the first embodiment, the batteries BV1 to BV1 are discharged at a constant rate by the current I4 as described above. The voltages V BV1 to V BV3 of BV3 can be detected.
以上、本発明の実施形態について説明した。前述したように電池電圧検出回路10A,10Bでは、オペアンプ20を用いて差動増幅するために抵抗ではなくキャパシタC1〜C4を用いている。したがって、オペアンプ20に電池BV1〜BV4の直流電圧が印加されず、オペアンプ20を高耐圧とする必要がない。そして、キャパシタC1〜C4の容量比を調整することで出力電圧VOUTの電圧レベルを高くすることもできるため、高精度のADコンバータを用いる必要もない。したがって、低コストで高精度に電池電圧を検出することが可能となる。また、例えば処理負荷の増大等により電圧V1〜V4が同時に同程度降下したとしても、スイッチSW7がオンとなっていることにより、オペアンプ20の±入力端子の電圧の変化量が同じとなる。そのため、このような場合に出力電圧VOUTが変化せず、高精度に電池電圧を検出することが可能となる。
The embodiment of the present invention has been described above. As described above, the battery
さらに、抵抗を用いて差動増幅する場合と比較して、電池から流出する電荷量を少なくすることができる。例えば、図9の電池電圧検出回路100において、抵抗R1,R3の抵抗値を5MΩ、電池BV4の電圧VBV4を5V、ADC120での変換時間を30msとすると、電圧VBV4の検出に伴って流出する電荷量は、Q=IT=5V/10MΩ×30ms=15μCとなる。一方、電池電圧検出回路10A,10Bにおいて、キャパシタC1の容量を2pF、電池BV1〜BV4の電圧VBV1〜VBV4を5Vとすると、スイッチSW4M,SW6Mをオンとしたときに流出する電荷量は、Q=CV=2pF×20V=40pC=0.000040μCとなり、電池電圧検出回路100の場合と比較して圧倒的に少ない。また、電池電圧検出回路100ではADC120での変換時間経過後もスイッチSW4M,SW3Pがオンとなっている限り、さらに電荷が流出し続けることとなるが、電池電圧検出回路10A,10Bでは、キャパシタC1が充電された後は電荷が流出しない。したがって、電池電圧検出回路10A,10Bでは、電池電圧の検出動作による電池の消耗を抑制することができる。
Furthermore, the amount of charge flowing out from the battery can be reduced as compared with the case of differential amplification using a resistor. For example, in the battery
また、電池電圧検出回路10A,10Bでは、キャパシタC5を設けることにより、オペアンプ20の−入力端子の電圧V−の降下量が小さくなって寄生ダイオードD1からの電流発生が抑制され、電池電圧の検出精度低下を防ぐことができる。そして、電圧V−の降下量はオペアンプ20のアンプゲインC1/C2に応じて大きくなるが、キャパシタC5の容量を大きくすることにより電圧V−の降下量を小さくすることが可能であるため、アンプゲインC1/C2を大きくすることが可能となる。すなわち、アンプゲインC1/C2を大きくして出力電圧VOUTを高い電圧とすることが可能となり、電池電圧の検出精度を高めることが可能となる。
Further, in the battery
また、電池電圧検出回路10Bでは、キャパシタC2に蓄積された電荷を定電流I4により放電することにより、電池電圧を検出している。すなわち、電池電圧検出回路10Bでは、キャパシタC2がADコンバータの一部として流用されている。これにより、例えば、図3に示したADC40で必要となるキャパシタC7を別途設ける必要がなく、コストの削減が可能となる。さらに、ADC40の場合、キャパシタC7が充電されて電圧が上昇すると、電流源51の両端電圧の変化により、電流源51から出力される定電流に誤差が生じる場合がある。一方、電池電圧検出回路10Bの場合は、キャパシタC2の他端(オペアンプ20の−入力端子)の電圧は変化しないため、放電時間の経過に伴って定電流I4に誤差が生じることがなく、電池電圧を高精度に検出することが可能となる。
Further, the battery
また、電池電圧検出回路10Bでは、電池BV1〜BV4の電圧VBV1〜VBV4に応じた計測時間と、基準電圧VREF3に応じた計測時間とを比較することにより、電圧VBV1〜VBV4を検出している。これにより、温度変化等によりクロック周波数が変化したとしても、電圧VBV1〜VBV4を高精度に検出することができる。したがって、RC発振回路等の低コストの発振回路を用いることが可能となり、低コストで高精度に電池電圧を検出することができる。
In addition, the battery
また、電池電圧検出回路10A,10Bでは、配線容量によりキャパシタC1,C3を構成することができる。配線容量は他の容量と比較して一般的に電圧依存性が少ないため、電池電圧を高精度に検出することが可能となる。また、抵抗値が大きく、電圧依存性の少ない抵抗を配設する場合と異なり、既存の工程を流用可能であり、コスト増加を抑制することができる。
Further, in the battery
また、電池電圧検出回路10A,10Bでは、配線容量によりキャパシタC1〜C4を構成し、キャパシタC1〜C4の容量精度を向上させるためのダミーメタルを用いてキャパシタC5を構成している。キャパシタC5はオペアンプ20の−入力端子の電圧V−の降下を抑制するためのものであり、容量の精度が電池電圧の検出精度に影響するものではない。したがって、ダミーメタルを用いてキャパシタC5を構成することにより、ダミーメタルを有効に活用することができ、キャパシタC5を別途構成する場合と比較してチップサイズを小さくすることが可能となる。
In the battery
また、電池電圧検出回路10A,10Bでは、直列に接続された電池BV1〜BV4の高電位側から低電位側へと順にキャパシタC1,C3に印加することにより、電池BV1〜BV4の電圧VBV1〜VBV4を効率良く検出している。同様に、高電位側から低電位側へと順にキャパシタC1,C3に印加することにより、電池BV1〜BV4の電圧VBV1〜VBV4を効率良く検出することも可能である。
Further, in the battery
また、電池電圧検出回路10A,10Bでは、高電位側から低電位側へと順にキャパシタC1,C3に印加した後に、低電位側から高電位側へと順にキャパシタC1,C3に印加している。そのため、電流I1,I2による電荷の流入を相殺することが可能となり、電池電圧の検出を繰り返し行う場合における電池電圧の変動を抑制することができる。
In the battery
なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。 In addition, the said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
例えば、電池電圧検出回路10A,10Bでは、直列に接続された複数の電池BV1〜BV4の電圧を検出することとしたが、検出対象の電池の数は複数であることに限られず、図8に例示するように1つの電池BV1の電圧を検出可能な電池電圧検出回路10Cを構成することも可能である。
For example, in the battery
10A,10B,10C 電池電圧検出回路
20 オペアンプ
C1〜C7 キャパシタ
30,81,83 電源
35 スイッチ制御回路
40 ADコンバータ
45 マイコン
50,80 コンパレータ
51,77 電流源
53 NチャネルMOSFET
54 インバータ
55,82 カウンタ
71〜75 PチャネルMOSFET
D1 寄生ダイオード
SW0P〜SW3P,SW5P,SW6P,SW1M〜SW6M,SW7,SW8M スイッチ
10A, 10B, 10C Battery
54
D1 Parasitic diode SW0P to SW3P, SW5P, SW6P, SW1M to SW6M, SW7, SW8M Switch
Claims (7)
一端が前記オペアンプの一方の入力端子と接続される第1キャパシタと、
一端が前記オペアンプの出力端子と接続され、他端が前記オペアンプの一方の入力端子と接続される第2キャパシタと、
一端が前記オペアンプの他方の入力端子と接続される第3キャパシタと、
一端に第1基準電圧が印加され、他端が前記オペアンプの他方の入力端子と接続される第4キャパシタと、
一端が前記オペアンプの一方の入力端子と接続され、他端が接地される第5キャパシタと、
電池の一方の端子の電圧を前記第1キャパシタの他端に印加するとともに、前記電池の他方の端子の電圧を前記第3キャパシタの他端に印加した後に、前記電池の他方の端子の電圧を前記第1及び第3キャパシタの他端に印加可能なスイッチ回路と、
前記電池の他方の端子の電圧が前記第1及び第3キャパシタの他端に印加される前に前記第2及び第4キャパシタを放電させる放電回路と、
を備え、
前記第1〜第4キャパシタは、集積回路における配線により構成される配線容量であり、前記第5キャパシタは、前記第1〜第4キャパシタの容量精度を向上させるダミー配線により形成され、
前記電池の他方の端子の電圧が前記第1及び第3キャパシタの他端に印加された後の前記オペアンプの出力端子の電圧に基づいて前記電池の電圧を検出すること、
を特徴とする電池電圧検出回路。 An operational amplifier,
A first capacitor having one end connected to one input terminal of the operational amplifier;
A second capacitor having one end connected to the output terminal of the operational amplifier and the other end connected to one input terminal of the operational amplifier;
A third capacitor having one end connected to the other input terminal of the operational amplifier;
A fourth capacitor having one end applied with a first reference voltage and the other end connected to the other input terminal of the operational amplifier;
A fifth capacitor having one end connected to one input terminal of the operational amplifier and the other end grounded;
A voltage at one terminal of the battery is applied to the other end of the first capacitor, and a voltage at the other terminal of the battery is applied to the other end of the third capacitor, and then a voltage at the other terminal of the battery is applied. A switch circuit that can be applied to the other ends of the first and third capacitors;
A discharge circuit for discharging the second and fourth capacitors before the voltage at the other terminal of the battery is applied to the other ends of the first and third capacitors;
With
The first to fourth capacitors are wiring capacitors configured by wiring in an integrated circuit, and the fifth capacitor is formed by a dummy wiring that improves the capacitance accuracy of the first to fourth capacitors,
Detecting the voltage of the battery based on the voltage of the output terminal of the operational amplifier after the voltage of the other terminal of the battery is applied to the other ends of the first and third capacitors;
A battery voltage detection circuit.
一端が前記オペアンプの一方の入力端子と接続される第1キャパシタと、
一端が前記オペアンプの出力端子と接続され、他端が前記オペアンプの一方の入力端子と接続される第2キャパシタと、
一端が前記オペアンプの他方の入力端子と接続される第3キャパシタと、
一端に第1基準電圧が印加され、他端が前記オペアンプの他方の入力端子と接続される第4キャパシタと、
電池の一方の端子の電圧を前記第1キャパシタの他端に印加するとともに、前記電池の他方の端子の電圧を前記第3キャパシタの他端に印加した後に、前記電池の他方の端子の電圧を前記第1及び第3キャパシタの他端に印加可能なスイッチ回路と、
前記電池の他方の端子の電圧が前記第1及び第3キャパシタの他端に印加される前に前記第2及び第4キャパシタを放電させる放電回路と、
前記放電回路及び前記スイッチ回路を制御するスイッチ制御回路と、
を備え、
前記スイッチ回路は、直列に接続された第1及び第2電池の何れかの端子の電圧を前記第1及び第3キャパシタの他端に印加可能であり、
前記スイッチ制御回路は、前記第2及び第4キャパシタの放電、前記第1電池の一方の端子の電圧の前記第1キャパシタへの印加、前記第1電池の他方の端子の電圧の前記第3キャパシタへの印加、及び前記第1電池の他方の端子の電圧の前記第1及び第3キャパシタへの印加を順に実行させた後、前記第2及び第4キャパシタの放電、前記第2電池の一方の端子の電圧の前記第1キャパシタへの印加、前記第2電池の他方の端子の電圧の前記第3キャパシタへの印加、及び前記第2電池の他方の端子の電圧の前記第1及び第3キャパシタへの印加を順に実行させるべく前記放電回路及び前記スイッチ回路を制御し、
前記第1電池の他方の端子の電圧が前記第1及び第3キャパシタの他端に印加された後の前記オペアンプの出力端子の電圧に基づいて前記第1電池の電圧を検出し、前記第2電池の他方の端子の電圧が前記第1及び第3キャパシタの他端に印加された後の前記オペアンプの出力端子の電圧に基づいて前記第2電池の電圧を検出すること、
を特徴とする電池電圧検出回路。 An operational amplifier,
A first capacitor having one end connected to one input terminal of the operational amplifier;
A second capacitor having one end connected to the output terminal of the operational amplifier and the other end connected to one input terminal of the operational amplifier;
A third capacitor having one end connected to the other input terminal of the operational amplifier;
A fourth capacitor having one end applied with a first reference voltage and the other end connected to the other input terminal of the operational amplifier;
A voltage at one terminal of the battery is applied to the other end of the first capacitor, and a voltage at the other terminal of the battery is applied to the other end of the third capacitor, and then a voltage at the other terminal of the battery is applied. A switch circuit that can be applied to the other ends of the first and third capacitors;
A discharge circuit for discharging the second and fourth capacitors before the voltage at the other terminal of the battery is applied to the other ends of the first and third capacitors;
A switch control circuit for controlling the discharge circuit and the switch circuit;
With
The switch circuit is capable of applying the voltage of either terminal of the first and second batteries connected in series to the other end of the first and third capacitors,
The switch control circuit includes discharging the second and fourth capacitors, applying a voltage at one terminal of the first battery to the first capacitor, and applying a voltage at the other terminal of the first battery to the third capacitor. And sequentially applying the voltage of the other terminal of the first battery to the first and third capacitors, then discharging the second and fourth capacitors, one of the second batteries Application of a terminal voltage to the first capacitor, application of a voltage at the other terminal of the second battery to the third capacitor, and application of a voltage at the other terminal of the second battery to the first and third capacitors Controlling the discharge circuit and the switch circuit in order to sequentially apply to the switch,
Detecting the voltage of the first battery based on the voltage of the output terminal of the operational amplifier after the voltage of the other terminal of the first battery is applied to the other ends of the first and third capacitors; Detecting the voltage of the second battery based on the voltage of the output terminal of the operational amplifier after the voltage of the other terminal of the battery is applied to the other ends of the first and third capacitors;
A battery voltage detection circuit.
一端が前記オペアンプの一方の入力端子と接続され、他端が接地される第5キャパシタを更に備えること、
を特徴とする電池電圧検出回路。 The battery voltage detection circuit according to claim 2 ,
A fifth capacitor having one end connected to one input terminal of the operational amplifier and the other end grounded;
A battery voltage detection circuit.
前記第1及び第3キャパシタは、前記集積回路における配線により構成される配線容量であること、
を特徴とする電池電圧検出回路。 The battery voltage detection circuit according to claim 2 or 3 is an integrated circuit,
The first and third capacitors are wiring capacitances constituted by wiring in the integrated circuit;
A battery voltage detection circuit.
前記第1〜第4キャパシタは、前記集積回路における配線により構成される配線容量であり、前記第5キャパシタは、前記第1〜第4キャパシタの容量精度を向上させるダミー配線により形成されること、
を特徴とする電池電圧検出回路。 The battery voltage detection circuit according to claim 3 is an integrated circuit ,
The first to fourth capacitors are wiring capacitances constituted by wirings in the integrated circuit, and the fifth capacitor is formed by a dummy wiring that improves the capacitance accuracy of the first to fourth capacitors;
A battery voltage detection circuit.
前記スイッチ制御回路は、
前記第2電池の他方の端子の電圧の前記第1及び第3キャパシタへの印加の後に、前記第2電池の一方の端子の電圧の前記第1及び第3キャパシタへの印加を順に実行させるべく前記スイッチ回路を制御すること、
を特徴とする電池電圧検出回路。 The battery voltage detection circuit according to any one of claims 2 to 5,
The switch control circuit includes:
After the voltage at the other terminal of the second battery is applied to the first and third capacitors, the voltage at the one terminal of the second battery should be sequentially applied to the first and third capacitors. and Turkey to control the Ku before Symbol switch circuit,
A battery voltage detection circuit.
前記電池の一方の端子が接続される端子と、
前記電池の他方の端子が接続される端子と、
を備えることを特徴とする電池電圧検出回路。 The battery voltage detection circuit according to any one of claims 1 to 6,
A terminal to which one terminal of the battery is connected;
A terminal to which the other terminal of the battery is connected;
Battery voltage detection circuit comprising: a.
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