專利名稱：電流檢測電路及保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流檢測電路，特別是通過電流—電壓變換元件將輸入電流變換成電壓、并將被變換的電壓與基準電壓比較、依據(jù)其大小關(guān)系輸出輸出信號的電流檢測電路及保護電路。
背景技術(shù)：
例如鋰離子電池等可充電的電池由于過充電、過放電降低了它的性能。因此，在使用蓄電池的電池組件中設(shè)置有保護蓄電池不出現(xiàn)過充電、過放電的保護電路。
保護電路檢測流過蓄電池和負載或者充電器之間的電流，以其檢測結(jié)果為基礎(chǔ)檢測過充電或者過放電的狀態(tài)。當檢測出過充電或者過放電的狀態(tài)時，斷開設(shè)在蓄電池和負載或者充電器之間的開關(guān)元件。通過由保護電路斷開開關(guān)元件，蓄電池斷開與負載或充電器的連接而受到保護。此時，在保護電路上裝載了用于檢測過放電、過充電的電流檢測電路。
圖8表示電流檢測電路的塊結(jié)構(gòu)圖。
電流檢測電路100由敏電阻Rs和比較電路101構(gòu)成。敏電阻Rs在檢測電流流過的端子Tin1和端子Tin2之間被串聯(lián)連接。此外，敏電阻Rs的一端和端子Tin1相連，該連接點與比較電路101的輸入端子Tin11連接，敏電阻Rs的另一端和端子Tin2相連，該連接點與比較電路101的輸入端子Tin12連接。
比較電路101由基準電壓生成電路111和比較器112構(gòu)成。
基準電壓生成電路111生成基準電壓Vref。在基準電壓生成電路111上生成的基準電壓Vref被施加在比較器112的反轉(zhuǎn)輸入端子上。
另外，在基準電壓生成電路111的基本電位側(cè)上連接輸入端子Tin12、對敏電阻Rs的一端施加電位。進而，在比較器112的非反轉(zhuǎn)輸入端子上連接輸入端子Tin11，連接敏電阻Rs的一端。
比較器112對檢測電壓和基準電壓Vref進行比較，此檢測電壓發(fā)生在敏電阻Rs上并與檢測電流對應(yīng)，此基準電壓Vref由基準電壓生成電路111生成，如果檢測電壓比基準電壓Vref大，則輸出高電平，如果檢測電壓比基準電壓Vref小，則輸出低電平。比較器112的輸出連接在輸出端子Tsout上。輸出端子Tsout被提供給保護電路的控制電路?？刂齐娐吩陔娏鳈z測電路100的輸出端子Tsout是高電平時，即呈現(xiàn)過電流狀態(tài)時，斷開在蓄電池上串聯(lián)插入的開關(guān)元件、消除過電流狀態(tài)。(特開平6-188641號公報)然而，在現(xiàn)有的電流檢測電路中，由于沒有考慮通過敏電阻Rs變換過的電壓的溫度特性、而采用一定的基準電壓Vref進行電流檢測，存在檢測電流因溫度而異的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述原因提出的，其目的是提供一種考慮了溫度特性進行電流檢測的電流檢測電路及保護電路。
本發(fā)明所涉及的電流檢測電路11包括生成對應(yīng)輸入電流的電壓的電流—電壓變換元件Rs，生成基準電壓Vref的基準電壓生成電路41，和輸出對應(yīng)由電流—電壓變換元件Rs變換過的電壓Vs和由基準電壓生成電路41生成的基準電壓Vref的大小關(guān)系的比較器42。其特征在于，基準電壓生成電路41設(shè)定為賦予預(yù)先設(shè)定基準電壓Vref的溫度特性的元件構(gòu)造。
還可具有如是特征基準電壓生成電路41，其元件構(gòu)造設(shè)定為基準電壓Vref和電流—電壓變換元件Rs具有相同的溫度特性。
還可具有如是特征基準電壓生成電路41，其元件構(gòu)造設(shè)定為基準電壓Vref和電流—電壓變換元件Rs具有不同的溫度特性。
還可具有如是特征基準電壓生成電路41含有控制基準電壓Vref的控制單元71、72、73，使在基準電壓Vref成為規(guī)定電壓Vref10時、使基準電壓Vref變成比規(guī)定電壓Vref10小。
進而、本發(fā)明所涉及的保護電路12包括生成相應(yīng)輸入電流的電壓的電流—電壓變換元件Rs、生成基準電壓Vref的基準電壓生成電路41、輸出與由電流—電壓變換元件Rs變換過的電壓Vs和由基準電壓生成電路41生成的基準電壓Vref的大小關(guān)系對應(yīng)的輸出信號的比較器42，與對應(yīng)比較器42的輸出進行控制使限制輸入電流的流入的控制單元22，其特征在于，基準電壓生成電路41含有能夠賦予基準電壓Vref預(yù)先設(shè)定的溫度特性的元件構(gòu)造。
如上所述、本發(fā)明設(shè)定基準電壓生成電路41的元件構(gòu)造，使對基準電壓Vref賦予預(yù)先設(shè)定的溫度特性，例如使基準電壓Vref有與電流—電壓轉(zhuǎn)換元件Rs的溫度特征相同的溫度特征，因此，可具有考慮溫度特性而進行電流檢測等的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的塊結(jié)構(gòu)圖。
圖2是電流檢測電路21的塊結(jié)構(gòu)圖。
圖3是基準電壓生成電路41的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖4是晶體管Q1的半導(dǎo)體芯片的俯視圖。
圖5是表示(A/B)溫度系數(shù)變化特性的圖。
圖6是基準電壓生成電路41的變形例的塊結(jié)構(gòu)圖。
圖7是基準電壓生成電路61的動作說明圖。
圖8表示電流檢測電路的塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
圖1表示本發(fā)明的一個實施例的塊結(jié)構(gòu)圖。
本實施例的電池組件1由蓄電池11、保護IC12、開關(guān)晶體管M1以及敏電阻Rs構(gòu)成。
蓄電池11的正極通過開關(guān)晶體管M1、敏電阻Rs與輸出端子Tout0連接，負極與接地端子Tgnd連接。開關(guān)晶體管M1和敏電阻Rs與保護IC12連接。
保護IC12由電流檢測電路21及控制電路22構(gòu)成。電流檢測電路21從敏電阻Rs兩端的電壓檢測流向蓄電池11的電流，在流出的電流超過基準電壓Vref的時候，使輸出為高電平?？刂齐娐?2在電流檢測電路21的輸出電平被升高時，斷開開關(guān)晶體管M1。通過斷開開關(guān)晶體管M1，蓄電池11和輸出端子Tout0被切斷、流向蓄電池11的電流被切斷，蓄電池11得到保護。
在此、對電流檢測電路21進行詳細的說明。
圖2表示電流檢測電路21的塊結(jié)構(gòu)圖。
本實施例的電流檢測電路21包括基準電壓生成電路41和比較器42。
敏電阻Rs在檢測電流Is流過的端子Tin1和端子Tin2之間串聯(lián)連接，在敏電阻Rs的兩端產(chǎn)生對應(yīng)檢測電流Is的檢測電壓Vs，Vs＝Rs×Is。敏電阻Rs的一端與電流檢測電路21的輸入端子Tin11連接，另一端與電流檢測電路21的輸入端子Tin12連接。
圖3表示基準電壓生成電路41的電路結(jié)構(gòu)圖。
基準電壓生成電路41包括MOS場效應(yīng)晶體管Q1-Q3和分壓電路51。晶體管Q1由耗盡型N通道MOS場效應(yīng)晶體管構(gòu)成，在漏極上加載驅(qū)動電壓Vcc，源極與晶體管Q3的漏極連接，柵極與晶體管Q1的源極以及晶體管Q2的柵極連接。
晶體管Q2由耗盡型N通道MOS場效應(yīng)晶體管構(gòu)成，漏極上加載驅(qū)動電壓Vcc，源極與電阻R11和電阻R12串聯(lián)連接的分壓電路51連接，柵極和晶體管Q1的柵極以及源極連接。
晶體管Q3由增強型N通道MOS場效應(yīng)晶體管構(gòu)成，漏極和晶體管Q1的源極以及柵極連接，在源極上加載基準電壓生成電路21的基本電壓V0，柵極與晶體管Q2和分壓電路51的連接點相連接。
分壓電路51由電阻R11和電阻R12串聯(lián)連接構(gòu)成。分壓電路51在晶體管Q2的源極和晶體管Q3的柵極的連接點與基本電壓V0之間連接。分壓電路51在電阻R11和電阻R12上把在晶體管Q2的源極和晶體管Q3的柵極的連接點上發(fā)生的定電壓分壓，從電阻R11和電阻R12的連接點作為基準電壓Vref輸出。
電阻R11和電阻R12的連接點連接基準電壓輸出端子Tvref，基準電壓Vref從基準電壓輸出端子Tvref輸出?；鶞孰妷狠敵龆俗覶vref連接比較器42的反轉(zhuǎn)輸入端子。
比較器42的非反轉(zhuǎn)輸入端子與輸入端子Tin11連接。此外、在基準電壓生成電路41上，從輸入端子Tin12提供給敏電阻Rs的另一端的電壓作為基本電壓V0。
比較器42對發(fā)生在敏電阻Rs上的檢測電壓Vs和由基準電壓生成電路41生成的基準電壓Vref進行比較，當檢測電壓Vs比基準電壓Vref大的時候就使其輸出為高電平，當小的時候使其輸出為低電平。
在此時，對于由基準電壓生成電路41生成的基準電壓Vref，設(shè)定敏電阻Rs的溫度特性使降低敏電阻Rs的溫度特性的影響。例如在敏電阻Rs的溫度特性具有正的溫度特性的時候，基準電壓Vref以具有正的溫度特性那樣設(shè)定。
下面對基準電壓Vref的溫度特性的設(shè)定方法進行說明。
基準電壓Vref，由構(gòu)成基準電壓生成電路41的晶體管Q1的通道面積和晶體管Q3的通道面積的比值來決定。
圖4表示晶體管Q1的半導(dǎo)體芯片的俯視圖。
在圖4中、A表示晶體管Q1的結(jié)構(gòu)區(qū)域、結(jié)構(gòu)區(qū)域A0的寬是W1。在結(jié)構(gòu)區(qū)域A0上、通過絕緣層?xùn)艠O電極GL被布線。柵極電極GL的寬是L1。此時、構(gòu)成晶體管Q1的通道的邊長比用(W1/L1)來表示。此外、關(guān)于晶體管Q3也是一樣的，結(jié)構(gòu)區(qū)域A0的寬是W3、柵極電極GL的寬是L3、晶體管Q3的通道的邊長比用(W3/L3)來表示。
此時、將構(gòu)成晶體管Q1的通道的邊長比(W1/L1)定為A，將構(gòu)成晶體管Q3的通道的邊長比(W3/L3)定為B，一般來說、根據(jù)其比值(A/B)，來決定基準電壓Vref的各種特性。
圖5表示對于(A/B)的溫度系數(shù)的變化的特性。
溫度系數(shù)如圖4所示那樣具有比值(A/B)越大、溫度系數(shù)變得越大的特性。另外、在規(guī)定的比值(A0/B0)下溫度系數(shù)為1，基準電壓Vref不受溫度影響。
因此、通過設(shè)定晶體管Q1和晶體管Q3的比值(A/B)，能夠?qū)⒒鶞孰妷篤ref的溫度特性設(shè)成所希望的溫度特性。因此、通過基準電壓Vref的溫度特性抵消敏電阻Rs的溫度特性這樣地來設(shè)定晶體管Q1和晶體管Q3的比值(A/B)，比較器42的輸出不受溫度的影響。
敏電阻Rs的檢測電壓Vs顯示出對應(yīng)于溫度有變大的趨勢的時候、通過將基準電壓Vref也設(shè)定成對應(yīng)于溫度變大，比較器42的輸出能夠不受溫度的影響。由此不會由于溫度原因而導(dǎo)致在不同的電流下使比較器42的輸出反轉(zhuǎn)。
此外、雖然在本實施例是適用于過電流，但是也適用于檢測電流降低的場合、即適用于過充電的檢測。
另外、本實施例是根據(jù)晶體管Q1、Q2和晶體管Q3的通道的形狀來設(shè)定溫度特性的、但是也可以通過對電阻R11、R22的寬度、長度、厚度等的設(shè)定來設(shè)定溫度特性。
此外、在本實施例中使抵消敏電阻Rs的溫度特性那樣來設(shè)定構(gòu)成基準電壓生成電路41的晶體管Q1、Q2、Q3的通道形狀，但是因為在本實施例中能夠通過設(shè)定基準電壓生成電路41的晶體管Q1、Q2、Q3的通道形狀、來任意設(shè)定溫度特性，所以不僅能夠抵消溫度特性、必要時也能夠讓它具有任意的溫度特性。
此外、也可以使基準電壓Vref具有能抵消敏電阻Rs的溫度特性那樣的溫度特性的同時用規(guī)定的溫度來控制基準電壓Vref快速降低。
圖6表示基準電壓生成電路41的變形例的塊結(jié)構(gòu)圖。圖6中和圖3一樣的結(jié)構(gòu)部分用同一符號、并省略對相同部分的說明。
本變形例的基準電壓生成電路61附加了基準電壓電源71、比較器72、開關(guān)元件73構(gòu)成?；鶞孰妷涸?1生成沒有溫度特性的基準電壓Vref10、并提供給比較器72的反轉(zhuǎn)輸入端子。在比較器72的非反轉(zhuǎn)輸入端子、從分壓電路51提供基準電壓Vref。比較器72對基準電壓Vref和基準電壓Vref10進行比較、當基準電壓Vref比基準電壓Vref10大的時候、輸出高電平，當基準電壓Vref比基準電壓Vref10小的時候、輸出低電平。
比較器72的輸出提供給開關(guān)元件73。開關(guān)元件73被提供來自分壓電路51的基準電壓Vref和基本電壓V0，當比較器72輸出低電平的時候、從分壓電路51的基準電壓Vref提供給比較器42的反轉(zhuǎn)輸入端子，當比較器72輸出高電平的時候、基本電壓V0提供給比較器42的反轉(zhuǎn)輸入端子。
圖7表示對于基準電壓生成電路61的溫度，基準電壓Vref的變化。
如圖7所示、達到規(guī)定的溫度T0時基準電壓Vref達到一定的電壓Vref10、開關(guān)元件73轉(zhuǎn)換、基本電壓V0被提供給比較器42的反轉(zhuǎn)輸入端子。
根據(jù)本變形例、基準電壓Vref達到規(guī)定電壓時、即達到規(guī)定溫度時，通過將在比較器42的反轉(zhuǎn)輸入端子上施加的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榛倦妷篤0、可以確保比較器22的輸出是低電平、斷開開關(guān)晶體管M1、切斷流過蓄電池11的電流。通過這樣可以保護蓄電池11不出現(xiàn)過熱等情況。
此外、本變形例中基準電壓Vref比規(guī)定電壓、即溫度比規(guī)定溫度T0高的時候，既可以把基本電壓V0作為基準電壓Vref施加在比較器22的反轉(zhuǎn)輸入端子上、也可以通過電容器等保持基準電壓Vref為規(guī)定電壓、將規(guī)定電壓施加在比較器22的反轉(zhuǎn)輸入端子上。
權(quán)利要求
1.一種電流檢測電路，包括產(chǎn)生與輸入電流相對應(yīng)的電壓的電流—電壓變換元件，生成基準電壓的基準電壓生成電路，和輸出對應(yīng)由上述電流—電壓變換元件變換過的電壓和在上述基準電壓生成電路生成的上述基準電壓的大小關(guān)系的輸出信號的比較器，其特征在于，上述基準電壓生成電路設(shè)定為賦予上述基準電壓預(yù)設(shè)的溫度特性的元件構(gòu)造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測電路，其特征在于上述基準電壓生成電路，其上述元件構(gòu)造設(shè)定成使上述基準電壓有與上述電流—電壓變換元件的溫度特性相同的溫度特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測電路，其特征在于上述基準電壓生成電路，其上述元件構(gòu)造設(shè)定成使上述基準電壓有與上述電流—電壓變換元件的溫度特性不同的溫度特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任意一項所述的電流檢測電路，其特征在于，上述基準電壓生成電路具有控制上述基準電壓的控制單元，使當上述基準電壓成為規(guī)定電壓的時候、使上述基準電壓變成比上述規(guī)定電壓小。
5.一種保護電路，包括產(chǎn)生與輸入電流相對應(yīng)的電壓的電流—電壓變換元件，生成基準電壓的基準電壓生成電路，輸出對應(yīng)由上述電流—電壓變換元件變換過的電壓和在上述基準電壓生成電路生成的上述基準電壓的大小關(guān)系的輸出信號的比較器，和根據(jù)上述比較器的輸出進行控制而限制上述輸入電流流入的控制單元，其特征在于，上述基準電壓生成電路具有能夠賦予上述基準電壓預(yù)設(shè)的溫度特性的元件構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及電流檢測電路和保護電路，其通過電流—電壓變換元件把輸入電流變換成電壓、比較被變換過的電壓和基準電壓、輸出對應(yīng)其大小關(guān)系的輸出信號，能夠考慮溫度特性進行電流檢測。本發(fā)明的電流檢測電路(11)包括產(chǎn)生與輸入電流相對應(yīng)的電壓的電流—電壓變換元件(Rs)，生成基準電壓(Vref)的基準電壓生成電路(41)，輸出對應(yīng)由上述電流—電壓變換元件(Rs)變換過的電壓(Vs)與在基準電壓生成電路(41)生成的基準電壓(Vref)的大小關(guān)系的輸出信號的比較器(42)，其特征在于，基準電壓生成電路(41)設(shè)定為賦予上述基準電壓(Vref)預(yù)設(shè)的溫度特性的元件構(gòu)造。
文檔編號G01R19/32GK1661379SQ200410104198
公開日2005年8月31日 申請日期2004年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者池內(nèi)亮, 三浦精治 申請人:三美電機株式會社