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JP5211866B2 - Current control circuit - Google Patents
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Description

本発明は、電流検出回路を備え検出電流に応じた制御を行なう電流制御回路に関し、例えば充電制御回路を搭載した充電制御用IC(半導体集積回路)に利用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a current control circuit that includes a current detection circuit and performs control according to a detection current, and relates to a technique that is effective when used in, for example, a charge control IC (semiconductor integrated circuit) equipped with a charge control circuit.

二次電池の充電装置には、ACアダプタなどからの直流電圧が入力される入力端子と二次電池が接続される出力端子との間に設けられたMOSFET(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ;以下MOSトランジスタと称する)からなる電流制御用のトランジスタにより充電電流を制御する充電制御回路を搭載したICが使用されている。   Secondary battery chargers include MOSFETs (insulated gate field effect transistors; hereinafter referred to as MOS) provided between an input terminal to which a DC voltage from an AC adapter or the like is input and an output terminal to which a secondary battery is connected. An IC equipped with a charge control circuit for controlling a charge current by a current control transistor composed of a transistor) is used.

従来、このような充電制御用ICにおいては、予備充電や急速充電の際に電流制御用のトランジスタに流れる電流を検出して、充電電流が一定になるように制御することが行なわれている。また、かかる定電流制御モードにおける充電電流の検出方式として、電流制御用トランジスタと直列に電流検出用のセンス抵抗を接続し、抵抗における電圧降下量から電流を検出する方式が知られている。この方式は、比較的精度の高い電流検出が可能であるが、センス抵抗に流れる電流が大きいため、センス抵抗における電力損失が大きく電力効率が低下するという課題がある。   Conventionally, in such a charge control IC, a current flowing through a current control transistor is detected during preliminary charge or quick charge, and control is performed so that the charge current is constant. Further, as a charging current detection method in the constant current control mode, a method is known in which a current detection sense resistor is connected in series with a current control transistor, and a current is detected from a voltage drop amount in the resistor. Although this method can detect current with relatively high accuracy, there is a problem that power loss in the sense resistor is large and power efficiency is lowered because a large current flows through the sense resistor.

そこで、電流制御用トランジスタと並列にこれよりもサイズの小さなトランジスタを設け、前記電流制御用トランジスタと同一のゲート電圧を印加してカレントミラー回路で充電電流に比例縮小した電流を生成しその電流をセンス抵抗に流して、抵抗における電圧降下量から電流を検出する方式が提案されている。この方式は、センス抵抗に流れる電流が小さいため電力効率が向上するという利点があるものの、負荷の変動などによって電流検出用のトランジスタのバイアス条件が電流制御用トランジスタと異なることにより、正確に比例縮小した電流を流すことができないため、検出精度が低下するという課題がある。   Therefore, a transistor having a smaller size is provided in parallel with the current control transistor, and the same gate voltage as that of the current control transistor is applied to generate a current proportionally reduced to the charging current by a current mirror circuit. A method has been proposed in which a current is detected from the amount of voltage drop across the resistor through a sense resistor. Although this method has the advantage of improving power efficiency because the current flowing through the sense resistor is small, the bias condition of the current detection transistor differs from that of the current control transistor due to load fluctuations, etc., so that the proportional reduction is achieved accurately. However, there is a problem in that the detection accuracy is lowered because it is not possible to flow the current.

一方、パワートランジスタの駆動制御において、パワートランジスタとカレントミラー接続した電流検出用トランジスタおよびこれと直列のバイアス制御用のトランジスタを設けるとともに、上記パワートランジスタと電流検出用のトランジスタの各ドレイン電圧を入力とし出力端子がバイアス制御用のトランジスタのゲート端子に接続された差動アンプを設けて、該差動アンプのイマジナリーショート作用によって電流検出用のトランジスタのバイアス条件を出力用のトランジスタのそれと同一にすることにより、電流検出精度を向上させるようにした発明が提案されている(特許文献1)。
特開2004−259902号公報
On the other hand, in the drive control of the power transistor, a current detection transistor connected in current mirror with the power transistor and a bias control transistor in series with the power transistor are provided, and each drain voltage of the power transistor and the current detection transistor is input. A differential amplifier having an output terminal connected to the gate terminal of the bias control transistor is provided, and the bias condition of the current detection transistor is made the same as that of the output transistor by the imaginary short action of the differential amplifier. Thus, an invention has been proposed in which the current detection accuracy is improved (Patent Document 1).
JP 2004-259902 A

本発明者らは、オペアンプを使用したカレントミラー方式の電流検出技術を充電制御回路に適用することを検討した。その結果、マルチセル型のパワーMOSFETの駆動制御において、複数のセルのうち1つを電流検出用に使用するような場合には、比較的に精度の高い電流検出が可能であるものの、本発明者ら適用を考えている電流制御用トランジスタとその制御回路を1つの半導体チップ上に形成してなる充電制御用半導体集積回路では、出力電流経路の配線抵抗分が影響して電流検出精度が低下するという課題があることが明らかとなった。   The present inventors examined the application of a current mirror type current detection technique using an operational amplifier to a charge control circuit. As a result, in the drive control of a multi-cell type power MOSFET, when one of a plurality of cells is used for current detection, current detection with relatively high accuracy is possible. In a charge control semiconductor integrated circuit formed by forming a current control transistor and its control circuit on a single semiconductor chip, the current detection accuracy is reduced due to the influence of the wiring resistance of the output current path. It became clear that there was a problem.

より具体的には、二次電池を充電する充電装置に使用される充電制御用半導体集積回路において、カレントミラー方式の電流検出技術を適用した場合、入力直流電圧VDDは一定であるのに対して出力電圧(バッテリ電圧)Voutは充電時間の経過とともに高くなるため、電位差(Vout−VDD)が減少する。すると、電流検出用の抵抗による変換電圧は図3(B)のように出力電圧Voutに依存しないにもかかわらず、出力電流Ioutは図3(A)のように出力電圧Voutが高くなると低下してしまう。これは、電流制御用MOSトランジスタと電流検出用MOSトランジスタとでは、ドレイン側配線の寄生抵抗による電圧降下量が異なり、それによって2つのトランジスタのバイアス条件が異なり出力電圧が高くなると特に顕著になって、電流検出精度が低下するためである。   More specifically, when a current mirror type current detection technique is applied to a charge control semiconductor integrated circuit used in a charging device for charging a secondary battery, the input DC voltage VDD is constant. Since the output voltage (battery voltage) Vout becomes higher as the charging time elapses, the potential difference (Vout−VDD) decreases. Then, although the conversion voltage by the current detection resistor does not depend on the output voltage Vout as shown in FIG. 3B, the output current Iout decreases as the output voltage Vout increases as shown in FIG. End up. This is particularly noticeable when the current control MOS transistor and the current detection MOS transistor have different voltage drop amounts due to the parasitic resistance of the drain-side wiring, and thereby the bias conditions of the two transistors differ and the output voltage increases. This is because the current detection accuracy decreases.

この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、電流制御用MOSトランジスタに流れる電流をカレントミラー方式で検出して制御する電流制御回路において、出力電圧が高くなった場合でも電流検出精度が低下しないようにすることにある。   The present invention has been made paying attention to the problems as described above. The object of the present invention is to provide a current control circuit that detects and controls the current flowing in the current control MOS transistor by a current mirror method, and the output voltage is This is to prevent the current detection accuracy from being lowered even when the value becomes high.

上記目的を達成するため、この発明は、電圧入力端子と出力端子との間に接続され前記電圧入力端子から出力端子へ流す電流を制御する電流制御用MOSトランジスタと、ソース端子が前記電流制御用MOSトランジスタのソース端子に接続され1/Nのサイズを有し同一のゲート電圧がゲート端子に印加される電流検出用MOSトランジスタを有する電流検出回路と、前記電流検出回路により検出された電流値に応じて前記電流制御用MOSトランジスタのゲート電圧を制御するゲート電圧制御回路と、を備えた電流制御回路において、前記電流検出回路は、前記電流制御用MOSトランジスタのドレイン電圧と前記電流検出用MOSトランジスタのドレイン電圧を入力とする演算増幅回路を備え、該演算増幅回路の出力に基づいて前記電流検出用MOSトランジスタのバイアス状態が、前記電流制御用MOSトランジスタのバイアス状態と同一になるように構成し、前記電流制御用MOSトランジスタと前記電流検出用MOSトランジスタの各ドレインから前記演算増幅回路の対応する入力点までの配線の寄生抵抗を含めた抵抗の電圧降下が同一となるように設定したものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a current control MOS transistor connected between a voltage input terminal and an output terminal for controlling a current flowing from the voltage input terminal to the output terminal, and a source terminal for the current control. A current detection circuit having a current detection MOS transistor connected to the source terminal of the MOS transistor and having a size of 1 / N and having the same gate voltage applied to the gate terminal; and a current value detected by the current detection circuit And a gate voltage control circuit for controlling a gate voltage of the current control MOS transistor according to the current control circuit, wherein the current detection circuit includes a drain voltage of the current control MOS transistor and the current detection MOS transistor. And an operational amplifier circuit having the drain voltage as an input, and based on the output of the operational amplifier circuit, The bias state of the detection MOS transistor is configured to be the same as the bias state of the current control MOS transistor, and the operational amplifier circuit is configured to correspond to each drain of the current control MOS transistor and the current detection MOS transistor. The voltage drop of the resistance including the parasitic resistance of the wiring to the input point is set to be the same.

ここで、前記電流検出回路は、前記電流検出用MOSトランジスタと接地点に接続された電流−電圧変換手段との間に接続されたバイアス状態制御用トランジスタを備え、前記演算増幅回路の出力が前記バイアス状態制御用トランジスタの制御端子に印加されることで、前記電流制御用MOSトランジスタと前記電流検出用MOSトランジスタのドレイン電圧が同電位となるように構成することができる。上記した手段によれば、電流制御用MOSトランジスタと電流検出用MOSトランジスタのバイアス条件が同一となり、高い精度の電流比の電流を流し電流検出精度を向上させることが可能になる。   Here, the current detection circuit includes a bias state control transistor connected between the current detection MOS transistor and a current-voltage conversion unit connected to a ground point, and the output of the operational amplifier circuit is the output of the operational amplifier circuit By being applied to the control terminal of the bias state control transistor, the drain voltage of the current control MOS transistor and the current detection MOS transistor can be configured to have the same potential. According to the above means, the bias conditions of the current control MOS transistor and the current detection MOS transistor are the same, and it is possible to improve the current detection accuracy by flowing a current with a high accuracy current ratio.

また、望ましくは、前記電流制御用MOSトランジスタのドレインから前記演算増幅回路の対応する入力点までの配線と、前記電流検出用MOSトランジスタのドレインから前記演算増幅回路の対応する入力点までの配線は、断面積が同一で長さの比が1:Nとなるように設定することで、前記電流制御用MOSトランジスタと前記電流検出用MOSトランジスタの各ドレインから前記演算増幅回路の対応する入力点までの配線の寄生抵抗を含めた抵抗の電圧降下が同一となるようにする。   Preferably, the wiring from the drain of the current control MOS transistor to the corresponding input point of the operational amplifier circuit and the wiring from the drain of the current detection MOS transistor to the corresponding input point of the operational amplifier circuit are as follows: By setting the cross-sectional areas to be the same and the length ratio to be 1: N, each drain of the current control MOS transistor and the current detection MOS transistor can be connected to the corresponding input point of the operational amplifier circuit. The voltage drop of the resistance including the parasitic resistance of the wiring is made the same.

これにより、配線長を1:Nに設定するという簡単な方法で、電流制御用MOSトランジスタと前記電流検出用MOSトランジスタのバイアス条件を同一にして電流検出精度を向上させることが可能となる。また、配線は絶縁膜上に形成されるため、空きスペースを利用して配設することができるので、1:Nにするため一方が冗長になったとしてもチップ面積を増加させることがない。   This makes it possible to improve the current detection accuracy by making the bias conditions of the current control MOS transistor and the current detection MOS transistor the same by a simple method of setting the wiring length to 1: N. In addition, since the wiring is formed on the insulating film, it can be arranged using a vacant space. Therefore, even if one of the wirings becomes redundant in order to make 1: N, the chip area is not increased.

本発明によると、電流制御用MOSトランジスタに流れる電流をカレントミラー方式で検出して制御する電流制御回路において、出力電圧が高くなった場合でも電流検出精度が低下しないようにすることができるという効果がある。   According to the present invention, in the current control circuit that detects and controls the current flowing through the current control MOS transistor by the current mirror method, it is possible to prevent the current detection accuracy from being lowered even when the output voltage becomes high. There is.

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る電流制御回路を適用した二次電池の充電制御用ICの一実施形態およびそれを用いた充電装置の概略構成を示す。   FIG. 1 shows a schematic configuration of an embodiment of a charging control IC for a secondary battery to which a current control circuit according to the present invention is applied and a charging device using the same.

図1に示されているように、この実施形態の充電装置は、交流電圧ACを例えば5Vのような直流電圧に変換するAC−DCコンバータ20と、該AC−DCコンバータ20により変換された直流電圧VDDによってリチウムイオン電池のような二次電池30を充電する充電制御用IC10とを備えている。AC−DCコンバータ20は、整流用のダイオードブリッジ回路と、トランスを有し該トランスの一次側コイルに接続されたスイッチング素子をPWMもしくはPFM方式でスイッチング駆動することにより所望の直流電圧を生成するDC−DCコンバータなどから構成されている。   As shown in FIG. 1, the charging device of this embodiment includes an AC-DC converter 20 that converts an AC voltage AC into a DC voltage such as 5 V, and a DC that is converted by the AC-DC converter 20. And a charging control IC 10 that charges a secondary battery 30 such as a lithium ion battery with a voltage VDD. The AC-DC converter 20 includes a rectifier diode bridge circuit and a DC that generates a desired DC voltage by switching and driving a switching element connected to the primary coil of the transformer by PWM or PFM. -It consists of a DC converter.

充電制御用IC10は、AC−DCコンバータ20からの直流電圧VDDが入力される電圧入力端子VINと、充電対象の二次電池30が接続される出力端子としてのバッテリ端子BATと、前記電圧入力端子VINとバッテリ端子BATとの間に設けられたPチャネルMOSFETからなる電流制御用MOSトランジスタQ1と、Q1のゲート制御電圧を生成するゲート電圧制御回路11とを備えている。   The charging control IC 10 includes a voltage input terminal VIN to which the DC voltage VDD from the AC-DC converter 20 is input, a battery terminal BAT as an output terminal to which the secondary battery 30 to be charged is connected, and the voltage input terminal A current control MOS transistor Q1 formed of a P-channel MOSFET provided between VIN and the battery terminal BAT, and a gate voltage control circuit 11 that generates a gate control voltage of Q1 are provided.

また、充電制御用IC10は、定電圧制御を行うためバッテリ端子BATの電圧VBATと参照電圧Vref1との電位差に応じた電圧を生成し前記ゲート電圧制御回路11へ出力する誤差アンプなどからなる電圧検出回路12と、ゲート幅が前記電流制御用MOSトランジスタQ1の1/Nの大きさ(サイズ)を有しソース端子が前記電圧入力端子VINに接続されQ1と同一の電圧が制御端子(ゲート端子)に印加されることでQ1と共にカレントミラー回路を構成する電流検出用MOSトランジスタQ2および検出電流に応じた電圧を出力する誤差アンプAMP2を有する電流検出回路13とを備えている。なお、この実施形態では、Q1とQ2のサイズ比Nは後述のように数100〜数1000程度の値とされるため、電流検出用MOSトランジスタQ2に流れる電流は非常に小さなものとなり、後述の電流検出用の抵抗(Rp)における損失を低減することができる。   The charge control IC 10 generates a voltage corresponding to the potential difference between the voltage VBAT of the battery terminal BAT and the reference voltage Vref1 to perform constant voltage control, and outputs a voltage to the gate voltage control circuit 11 to detect the voltage. The gate width of the circuit 12 is 1 / N of the current control MOS transistor Q1, the source terminal is connected to the voltage input terminal VIN, and the same voltage as Q1 is the control terminal (gate terminal). Current detection MOS transistor Q2 that forms a current mirror circuit together with Q1, and a current detection circuit 13 having an error amplifier AMP2 that outputs a voltage corresponding to the detection current. In this embodiment, since the size ratio N between Q1 and Q2 is set to a value of about several hundreds to several thousands as will be described later, the current flowing through the current detection MOS transistor Q2 becomes very small. The loss in the current detection resistor (Rp) can be reduced.

ゲート電圧制御回路11は、特に限定されるものではないが、充電開始直後の予備充電モードおよびその後の急速充電モードでは、上記電流検出回路13からの検出信号に応じて電流制御用MOSトランジスタQ1にそれぞれ所定の定電流が流れるように制御する。また、ゲート電圧制御回路11は、例えば急速充電によって二次電池が4.2V程度まで達した後にフル充電状態になるまでは、上記電圧検出回路12からの検出信号に応じて電流制御用MOSトランジスタQ1を定電圧制御で制御して電池を充電させる。   The gate voltage control circuit 11 is not particularly limited, but in the precharge mode immediately after the start of charging and the subsequent quick charge mode, the current control MOS transistor Q1 is set in response to the detection signal from the current detection circuit 13. Control is performed so that a predetermined constant current flows. Further, the gate voltage control circuit 11 is a current control MOS transistor according to the detection signal from the voltage detection circuit 12 until the secondary battery reaches about 4.2 V by, for example, rapid charging and then enters a fully charged state. The battery is charged by controlling Q1 with constant voltage control.

具体的には、予備充電モードでは、電流制御用MOSトランジスタQ1が例えば70mAのような比較的小さな充電電流(定電流)を流すようにQ1のゲート電圧を制御する。この予備充電は、リチウムイオン電池では、電池電圧を3V程度に回復させるために行なうもので、充電電流が大きいと電池が劣化しやすくなるため、電流を抑えて充電を行ない電池電圧が3V程度に回復した時点でこのモードを終了する。予備充電は、リチウムイオン電池では通常20分程度行なわれる。従って、タイマを内蔵し、時間で制御することも可能である。また、急速充電モードでは、電流制御用MOSトランジスタQ1が例えば700mAのような比較的大きな充電電流(定電流)を流すように、Q1のゲート電圧を制御する。   Specifically, in the precharge mode, the gate voltage of Q1 is controlled so that the current control MOS transistor Q1 passes a relatively small charging current (constant current) such as 70 mA. This preliminary charging is performed in order to restore the battery voltage to about 3V in the lithium ion battery. Since the battery is likely to deteriorate when the charging current is large, the battery voltage is reduced to about 3V by suppressing the current. Exit this mode when recovered. The preliminary charging is usually performed for about 20 minutes in a lithium ion battery. Therefore, a timer can be built in and controlled by time. In the quick charge mode, the gate voltage of Q1 is controlled so that the current control MOS transistor Q1 passes a relatively large charge current (constant current) such as 700 mA.

さらに、本実施形態では、電流検出回路13を工夫することによって、電流検出精度を高めるように構成されている。以下、この電流検出回路13について詳しく説明する。   Furthermore, in the present embodiment, the current detection circuit 13 is devised to improve the current detection accuracy. Hereinafter, the current detection circuit 13 will be described in detail.

本実施形態における電流検出回路13は、図1に示されているように、電流検出用MOSトランジスタQ2のドレイン端子と外付け抵抗接続用の外部端子RIOとの間にバイアス状態制御用のMOSトランジスタQ3がQ2と直列をなすように接続されている。また、電流制御用MOSトランジスタQ1のドレイン電圧とQ2のドレイン電圧を入力としMOSトランジスタで構成されたオペアンプ(演算増幅回路)AMP1が設けられ、オペアンプAMP1の出力がMOSトランジスタQ3のゲート端子に印加されている。   As shown in FIG. 1, the current detection circuit 13 in this embodiment includes a bias state control MOS transistor between the drain terminal of the current detection MOS transistor Q2 and the external terminal RIO for connecting an external resistor. Q3 is connected in series with Q2. In addition, an operational amplifier (operational amplifier circuit) AMP1 composed of a MOS transistor is provided by inputting the drain voltage of the current control MOS transistor Q1 and the drain voltage of Q2, and the output of the operational amplifier AMP1 is applied to the gate terminal of the MOS transistor Q3. ing.

そのため、オペアンプAMP1のイマジナリーショート作用によってQ1のドレイン電圧とQ2のドレイン電圧とが同一になるようにフィードバックがかかり、これによってQ1とQ2のバイアス条件すなわち動作状態が同一にされ、Q2にはQ1とのサイズ比に正確に比例した縮小電流が流れるようにされる。この電流が外部端子RIOと接地点との間に接続された外付け抵抗Rpに流されることによって電流検出精度が向上させられる。   Therefore, feedback is applied so that the drain voltage of Q1 and the drain voltage of Q2 become the same by the imaginary short action of the operational amplifier AMP1, thereby making the bias conditions, that is, the operating state of Q1 and Q2 the same, and Q2 A reduction current that is exactly proportional to the size ratio of This current is passed through an external resistor Rp connected between the external terminal RIO and the ground point, thereby improving current detection accuracy.

上記抵抗Rpによって電流−電圧変換された接続ノードN1の電位V1は、誤差アンプAMP2によって所定の参照電圧Vref2との電位差に比例した電圧に増幅されてゲート電圧制御回路11に供給され、電流値が所定の値となるように電流制御用MOSトランジスタQ1のゲート制御が行なわれるように構成されている。なお、誤差アンプAMP2に供給される参照電圧Vref2を予備充電時と急速充電時で切り換えることによって、予備充電の際の電流値と急速充電の際の電流値を変えるように構成することができる。   The potential V1 of the connection node N1 subjected to current-voltage conversion by the resistor Rp is amplified to a voltage proportional to the potential difference from the predetermined reference voltage Vref2 by the error amplifier AMP2, supplied to the gate voltage control circuit 11, and the current value is The gate control of the current control MOS transistor Q1 is performed so as to have a predetermined value. Note that the reference voltage Vref2 supplied to the error amplifier AMP2 is switched between the precharge and the quick charge so that the current value at the precharge and the current value at the quick charge can be changed.

さらに、本実施形態では、電流制御用MOSトランジスタQ1のドレイン端子(電極)からオペアンプAMP1の非反転入力端子が接続されたノードN3までの配線L1と、電流検出用MOSトランジスタQ2のドレイン端子(電極)からオペアンプAMP1の反転入力端子が接続されたノードN2までの配線L2は、断面積が同一で長さの比を1:Nに設定することで、ドレイン配線の寄生抵抗による電圧降下がQ1とQ2とで同一になるようにしている。これにより、Q1とQ2のバイアス条件がさらに近似したものになり、よりカレントミラー比の精度を高めることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the wiring L1 from the drain terminal (electrode) of the current control MOS transistor Q1 to the node N3 to which the non-inverting input terminal of the operational amplifier AMP1 is connected, and the drain terminal (electrode) of the current detection MOS transistor Q2 ) To the node N2 to which the inverting input terminal of the operational amplifier AMP1 is connected, the cross-sectional area is the same and the length ratio is set to 1: N, so that the voltage drop due to the parasitic resistance of the drain wiring is Q1. Q2 is the same. As a result, the bias conditions of Q1 and Q2 are further approximated, and the accuracy of the current mirror ratio can be further improved.

本実施形態を適用しないつまりL1とL2の比を1:Nにしない充電制御用半導体集積回路を使用したリチウムイオ電池の充電装置においては、ほぼ一定の入力直流電圧VDDに対して出力電圧(バッテリ電圧)Voutが充電時間の経過とともに高くなって、電位差(Vout−VDD)が減少すると、出力電流Ioutが図3(A)のように出力電圧Voutの高い領域で低下する。これに対し、本実施形態を適用した充電制御用半導体集積回路を使用したリチウムイオ電池の充電装置においては、出力電圧(バッテリ電圧)Voutが充電時間の経過とともに高くなったとしても、出力電流Ioutは図2(A)のように低下しないという利点がある。また、電流検出抵抗による変換電圧V1も図2(B)のように出力電圧Voutに依存せず一定である。   In a charging device for a lithium-ion battery using a semiconductor integrated circuit for charge control in which this embodiment is not applied, that is, the ratio of L1 and L2 is not 1: N, the output voltage (battery When the voltage (Vout) increases as the charging time elapses and the potential difference (Vout−VDD) decreases, the output current Iout decreases in a region where the output voltage Vout is high as shown in FIG. On the other hand, in the lithium-ion battery charger using the charge control semiconductor integrated circuit to which the present embodiment is applied, even if the output voltage (battery voltage) Vout becomes higher as the charging time elapses, the output current Iout Has the advantage that it does not decrease as shown in FIG. Also, the conversion voltage V1 generated by the current detection resistor is constant regardless of the output voltage Vout as shown in FIG.

以上本発明の一実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。例えば、前記実施形態では、電流制御用MOSトランジスタQ1のドレイン端子(電極)からオペアンプAMP1の非反転入力端子の入力ノードまでの配線L1と、電流検出用MOSトランジスタQ2のドレイン端子(電極)からオペアンプAMP1の反転入力端子の入力ノードまでの配線L2は、断面積が同一で長さの比を1:Nに設定しているが、配線L1の断面積と配線L2の断面積の比がN:1となるようにしてもよいし、配線L1,L2の長さと断面積の両方をそれぞれ調整してQ1とQ2でドレイン配線の寄生抵抗による電圧降下が同一になるように設定してもよい。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, in the embodiment, the wiring L1 from the drain terminal (electrode) of the current control MOS transistor Q1 to the input node of the non-inverting input terminal of the operational amplifier AMP1, and the drain terminal (electrode) of the current detection MOS transistor Q2 to the operational amplifier. The wiring L2 to the input node of the inverting input terminal of the AMP1 has the same cross-sectional area and the length ratio is set to 1: N, but the ratio of the cross-sectional area of the wiring L1 to the cross-sectional area of the wiring L2 is N: It may be set to 1, or both the lengths and the cross-sectional areas of the wirings L1 and L2 may be adjusted so that the voltage drop due to the parasitic resistance of the drain wiring is the same in Q1 and Q2.

なお、前記実施形態では、電流制御用MOSトランジスタQ1と電流検出用MOSトランジスタQ2の共通接続側(入力端子VIN側)をソース端子、それと反対側をドレイン端子と規定したが、Q1とQ2の共通接続側(入力端子VIN側)をドレイン端子、それと反対側をソース端子とみることも可能であり、本発明はそのように規定した場合を含むものである。   In the above embodiment, the common connection side (input terminal VIN side) of the current control MOS transistor Q1 and the current detection MOS transistor Q2 is defined as the source terminal, and the opposite side is defined as the drain terminal. The connection side (input terminal VIN side) can be regarded as a drain terminal, and the opposite side as a source terminal. The present invention includes such a case.

また、図1の実施形態の電流検出回路13においては、MOSトランジスタQ3と直列に接続される電流―電圧変換用抵抗Rpとして外付け抵抗を用いているが、チップ内に形成したオンチップの抵抗を用いるようにしてもよい。   In the current detection circuit 13 of the embodiment of FIG. 1, an external resistor is used as the current-voltage conversion resistor Rp connected in series with the MOS transistor Q3, but an on-chip resistor formed in the chip. May be used.

さらに、前記実施形態では、バイアス状態制御用のトランジスタQ3としてMOSFETを使用したが、バイポーラ・トランジスタを使用するようにしてもよい。また、その場合に、使用するバイポーラ・トランジスタは、縦型のトランジスタでなく、CMOSプロセスで形成可能な横型のトランジスタとすることができる。   Furthermore, although the MOSFET is used as the bias state control transistor Q3 in the above embodiment, a bipolar transistor may be used. In that case, the bipolar transistor to be used can be a lateral transistor that can be formed by a CMOS process, instead of a vertical transistor.

以上の説明では、本発明を二次電池の充電制御用ICの電流制御回路に適用した例を説明したが、本発明にそれに限定されるものではなく、シリーズレギュレータのような直流電源回路の電源制御用ICの電流制御回路にも利用することができる。   In the above description, the example in which the present invention is applied to the current control circuit of the charging control IC for the secondary battery has been described. However, the present invention is not limited to the present invention. It can also be used for a current control circuit of a control IC.

本発明の電流制御回路を適用した充電制御用ICおよびそれを用いた充電装置の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a charging control IC to which a current control circuit of the present invention is applied and a charging device using the same. FIG. (A)は本発明の実施形態を適用した充電装置における出力電流Ioutと出力電圧Voutとの関係を示すグラフ、(B)はその装置の電流検出抵抗による変換電圧と出力電圧Voutとの関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the output current Iout and the output voltage Vout in the charging device to which the embodiment of the present invention is applied, and (B) shows the relationship between the conversion voltage by the current detection resistor of the device and the output voltage Vout. It is a graph to show. (A)はドレイン配線の抵抗比を調整しないカレントミラー方式の電流検出回路を使用した充電装置における出力電流Ioutと出力電圧Voutとの関係を示すグラフ、(B)はその装置の電流検出抵抗による変換電圧と出力電圧Voutとの関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the output current Iout and the output voltage Vout in a charging device using a current mirror type current detection circuit that does not adjust the resistance ratio of the drain wiring, and (B) is based on the current detection resistance of the device. It is a graph which shows the relationship between conversion voltage and output voltage Vout.

符号の説明Explanation of symbols

10 充電制御用IC
11 ゲート電圧制御回路
12 電圧検出回路
13 電流検出回路
14 電圧比較回路
20 直流電源
30 二次電池
Q1 電流制御用MOSトランジスタ
Q2 電流検出用MOSトランジスタ
Q3 バイアス状態制御用トランジスタ
10 Charge control IC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Gate voltage control circuit 12 Voltage detection circuit 13 Current detection circuit 14 Voltage comparison circuit 20 DC power supply 30 Secondary battery Q1 Current control MOS transistor Q2 Current detection MOS transistor Q3 Bias state control transistor

Claims (2)

電圧入力端子と出力端子との間に接続され前記電圧入力端子から出力端子へ流す電流を制御する電流制御用MOSトランジスタと、
ソース端子が前記電流制御用MOSトランジスタのソース端子に接続され1/Nのサイズを有し同一のゲート電圧がゲート端子に印加される電流検出用MOSトランジスタを有する電流検出回路と、
前記電流検出回路により検出された電流値に応じて前記電流制御用MOSトランジスタのゲート電圧を制御するゲート電圧制御回路と、を備えた電流制御回路であって、
前記電流検出回路は、前記電流制御用MOSトランジスタのドレイン電圧と前記電流検出用MOSトランジスタのドレイン電圧を入力とする演算増幅回路を備え、該演算増幅回路の出力に基づいて前記電流検出用MOSトランジスタのバイアス状態が、前記電流制御用MOSトランジスタのバイアス状態と同一になるように構成され、
前記電流制御用MOSトランジスタのドレインから前記演算増幅回路の対応する入力点までの配線と、前記電流検出用MOSトランジスタのドレインから前記演算増幅回路の対応する入力点までの配線は、断面積が同一で長さの比が1:Nとなるように設定されていることを特徴とする電流制御回路。
A current control MOS transistor connected between the voltage input terminal and the output terminal for controlling a current flowing from the voltage input terminal to the output terminal;
A current detection circuit having a current detection MOS transistor having a source terminal connected to the source terminal of the current control MOS transistor and having a size of 1 / N and the same gate voltage applied to the gate terminal;
A gate voltage control circuit that controls a gate voltage of the current control MOS transistor according to a current value detected by the current detection circuit, and a current control circuit comprising:
The current detection circuit includes an operational amplifier circuit that inputs the drain voltage of the current control MOS transistor and the drain voltage of the current detection MOS transistor, and based on the output of the operational amplifier circuit, the current detection MOS transistor Is configured to be the same as the bias state of the current control MOS transistor,
The wiring from the drain of the current control MOS transistor to the corresponding input point of the operational amplifier circuit and the wiring from the drain of the current detection MOS transistor to the corresponding input point of the operational amplifier circuit have the same cross-sectional area. And a length ratio is set to 1: N.
前記電流検出回路は、前記電流検出用MOSトランジスタと接地点に接続された電流−電圧変換手段との間に接続されたバイアス状態制御用トランジスタを備え、
前記演算増幅回路の出力が前記バイアス状態制御用トランジスタの制御端子に印加されることで、前記電流制御用MOSトランジスタと前記電流検出用MOSトランジスタのドレイン電圧が同電位となるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電流制御回路。
The current detection circuit includes a bias state control transistor connected between the current detection MOS transistor and a current-voltage conversion unit connected to a ground point,
By applying the output of the operational amplifier circuit to the control terminal of the bias state control transistor, the drain voltages of the current control MOS transistor and the current detection MOS transistor are configured to have the same potential. The current control circuit according to claim 1.
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