CN1661379A - 电流检测电路及保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电流检测电路和保护电路，其通过电流—电压变换元件把输入电流变换成电压、比较被变换过的电压和基准电压、输出对应其大小关系的输出信号，能够考虑温度特性进行电流检测。本发明的电流检测电路(11)包括：产生与输入电流相对应的电压的电流—电压变换元件(Rs)，生成基准电压(Vref)的基准电压生成电路(41)，输出对应由上述电流—电压变换元件(Rs)变换过的电压(Vs)与在基准电压生成电路(41)生成的基准电压(Vref)的大小关系的输出信号的比较器(42)，其特征在于，基准电压生成电路(41)设定为赋予上述基准电压(Vref)预设的温度特性的元件构造。

Description

电流检测电路及保护电路

技术领域

本发明涉及一种电流检测电路，特别是通过电流—电压变换元件将输入电流变换成电压、并将被变换的电压与基准电压比较、依据其大小关系输出输出信号的电流检测电路及保护电路。

背景技术

例如锂离子电池等可充电的电池由于过充电、过放电降低了它的性能。因此，在使用蓄电池的电池组件中设置有保护蓄电池不出现过充电、过放电的保护电路。

保护电路检测流过蓄电池和负载或者充电器之间的电流，以其检测结果为基础检测过充电或者过放电的状态。当检测出过充电或者过放电的状态时，断开设在蓄电池和负载或者充电器之间的开关元件。通过由保护电路断开开关元件，蓄电池断开与负载或充电器的连接而受到保护。此时，在保护电路上装载了用于检测过放电、过充电的电流检测电路。

图8表示电流检测电路的块结构图。

电流检测电路100由敏电阻Rs和比较电路101构成。敏电阻Rs在检测电流流过的端子Tin1和端子Tin2之间被串联连接。此外，敏电阻Rs的一端和端子Tin1相连，该连接点与比较电路101的输入端子Tin11连接，敏电阻Rs的另一端和端子Tin2相连，该连接点与比较电路101的输入端子Tin12连接。

比较电路101由基准电压生成电路111和比较器112构成。

基准电压生成电路111生成基准电压Vref。在基准电压生成电路111上生成的基准电压Vref被施加在比较器112的反转输入端子上。

另外，在基准电压生成电路111的基本电位侧上连接输入端子Tin12、对敏电阻Rs的一端施加电位。进而，在比较器112的非反转输入端子上连接输入端子Tin11，连接敏电阻Rs的一端。

比较器112对检测电压和基准电压Vref进行比较，此检测电压发生在敏电阻Rs上并与检测电流对应，此基准电压Vref由基准电压生成电路111生成，如果检测电压比基准电压Vref大，则输出高电平，如果检测电压比基准电压Vref小，则输出低电平。比较器112的输出连接在输出端子Tsout上。输出端子Tsout被提供给保护电路的控制电路。控制电路在电流检测电路100的输出端子Tsout是高电平时，即呈现过电流状态时，断开在蓄电池上串联插入的开关元件、消除过电流状态。(特开平6-188641号公报)

然而，在现有的电流检测电路中，由于没有考虑通过敏电阻Rs变换过的电压的温度特性、而采用一定的基准电压Vref进行电流检测，存在检测电流因温度而异的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述原因提出的，其目的是提供一种考虑了温度特性进行电流检测的电流检测电路及保护电路。

本发明所涉及的电流检测电路11包括：生成对应输入电流的电压的电流—电压变换元件Rs，生成基准电压Vref的基准电压生成电路41，和输出对应由电流—电压变换元件Rs变换过的电压Vs和由基准电压生成电路41生成的基准电压Vref的大小关系的比较器42。其特征在于，基准电压生成电路41设定为赋予预先设定基准电压Vref的温度特性的元件构造。

还可具有如是特征：基准电压生成电路41，其元件构造设定为基准电压Vref和电流—电压变换元件Rs具有相同的温度特性。

还可具有如是特征：基准电压生成电路41，其元件构造设定为基准电压Vref和电流—电压变换元件Rs具有不同的温度特性。

还可具有如是特征：基准电压生成电路41含有控制基准电压Vref的控制单元71、72、73，使在基准电压Vref成为规定电压Vref10时、使基准电压Vref变成比规定电压Vref10小。

进而、本发明所涉及的保护电路12包括：生成相应输入电流的电压的电流—电压变换元件Rs、生成基准电压Vref的基准电压生成电路41、输出与由电流—电压变换元件Rs变换过的电压Vs和由基准电压生成电路41生成的基准电压Vref的大小关系对应的输出信号的比较器42，与对应比较器42的输出进行控制使限制输入电流的流入的控制单元22，其特征在于，基准电压生成电路41含有能够赋予基准电压Vref预先设定的温度特性的元件构造。

如上所述、本发明设定基准电压生成电路41的元件构造，使对基准电压Vref赋予预先设定的温度特性，例如使基准电压Vref有与电流—电压转换元件Rs的温度特征相同的温度特征，因此，可具有考虑温度特性而进行电流检测等的优点。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的块结构图。

图2是电流检测电路21的块结构图。

图3是基准电压生成电路41的电路结构图。

图4是晶体管Q1的半导体芯片的俯视图。

图5是表示(A/B)温度系数变化特性的图。

图6是基准电压生成电路41的变形例的块结构图。

图7是基准电压生成电路61的动作说明图。

图8表示电流检测电路的块结构图。

具体实施方式

图1表示本发明的一个实施例的块结构图。

本实施例的电池组件1由蓄电池11、保护IC12、开关晶体管M1以及敏电阻Rs构成。

蓄电池11的正极通过开关晶体管M1、敏电阻Rs与输出端子Tout0连接，负极与接地端子Tgnd连接。开关晶体管M1和敏电阻Rs与保护IC12连接。

保护IC12由电流检测电路21及控制电路22构成。电流检测电路21从敏电阻Rs两端的电压检测流向蓄电池11的电流，在流出的电流超过基准电压Vref的时候，使输出为高电平。控制电路22在电流检测电路21的输出电平被升高时，断开开关晶体管M1。通过断开开关晶体管M1，蓄电池11和输出端子Tout0被切断、流向蓄电池11的电流被切断，蓄电池11得到保护。

在此、对电流检测电路21进行详细的说明。

图2表示电流检测电路21的块结构图。

本实施例的电流检测电路21包括基准电压生成电路41和比较器42。

敏电阻Rs在检测电流Is流过的端子Tin1和端子Tin2之间串联连接，在敏电阻Rs的两端产生对应检测电流Is的检测电压Vs，Vs＝Rs×Is。敏电阻Rs的一端与电流检测电路21的输入端子Tin11连接，另一端与电流检测电路21的输入端子Tin12连接。

图3表示基准电压生成电路41的电路结构图。

基准电压生成电路41包括MOS场效应晶体管Q1-Q3和分压电路51。晶体管Q1由耗尽型N通道MOS场效应晶体管构成，在漏极上加载驱动电压Vcc，源极与晶体管Q3的漏极连接，栅极与晶体管Q1的源极以及晶体管Q2的栅极连接。

晶体管Q2由耗尽型N通道MOS场效应晶体管构成，漏极上加载驱动电压Vcc，源极与电阻R11和电阻R12串联连接的分压电路51连接，栅极和晶体管Q1的栅极以及源极连接。

晶体管Q3由增强型N通道MOS场效应晶体管构成，漏极和晶体管Q1的源极以及栅极连接，在源极上加载基准电压生成电路21的基本电压V0，栅极与晶体管Q2和分压电路51的连接点相连接。

分压电路51由电阻R11和电阻R12串联连接构成。分压电路51在晶体管Q2的源极和晶体管Q3的栅极的连接点与基本电压V0之间连接。分压电路51在电阻R11和电阻R12上把在晶体管Q2的源极和晶体管Q3的栅极的连接点上发生的定电压分压，从电阻R11和电阻R12的连接点作为基准电压Vref输出。

电阻R11和电阻R12的连接点连接基准电压输出端子Tvref，基准电压Vref从基准电压输出端子Tvref输出。基准电压输出端子Tvref连接比较器42的反转输入端子。

比较器42的非反转输入端子与输入端子Tin11连接。此外、在基准电压生成电路41上，从输入端子Tin12提供给敏电阻Rs的另一端的电压作为基本电压V0。

比较器42对发生在敏电阻Rs上的检测电压Vs和由基准电压生成电路41生成的基准电压Vref进行比较，当检测电压Vs比基准电压Vref大的时候就使其输出为高电平，当小的时候使其输出为低电平。

在此时，对于由基准电压生成电路41生成的基准电压Vref，设定敏电阻Rs的温度特性使降低敏电阻Rs的温度特性的影响。例如在敏电阻Rs的温度特性具有正的温度特性的时候，基准电压Vref以具有正的温度特性那样设定。

下面对基准电压Vref的温度特性的设定方法进行说明。

基准电压Vref，由构成基准电压生成电路41的晶体管Q1的通道面积和晶体管Q3的通道面积的比值来决定。

图4表示晶体管Q1的半导体芯片的俯视图。

在图4中、A表示晶体管Q1的结构区域、结构区域A0的宽是W1。在结构区域A0上、通过绝缘层栅极电极GL被布线。栅极电极GL的宽是L1。此时、构成晶体管Q1的通道的边长比用(W1/L1)来表示。此外、关于晶体管Q3也是一样的，结构区域A0的宽是W3、栅极电极GL的宽是L3、晶体管Q3的通道的边长比用(W3/L3)来表示。

此时、将构成晶体管Q1的通道的边长比(W1/L1)定为A，将构成晶体管Q3的通道的边长比(W3/L3)定为B，一般来说、根据其比值(A/B)，来决定基准电压Vref的各种特性。

图5表示对于(A/B)的温度系数的变化的特性。

温度系数如图4所示那样具有比值(A/B)越大、温度系数变得越大的特性。另外、在规定的比值(A0/B0)下温度系数为1，基准电压Vref不受温度影响。

因此、通过设定晶体管Q1和晶体管Q3的比值(A/B)，能够将基准电压Vref的温度特性设成所希望的温度特性。因此、通过基准电压Vref的温度特性抵消敏电阻Rs的温度特性这样地来设定晶体管Q1和晶体管Q3的比值(A/B)，比较器42的输出不受温度的影响。

敏电阻Rs的检测电压Vs显示出对应于温度有变大的趋势的时候、通过将基准电压Vref也设定成对应于温度变大，比较器42的输出能够不受温度的影响。由此不会由于温度原因而导致在不同的电流下使比较器42的输出反转。

此外、虽然在本实施例是适用于过电流，但是也适用于检测电流降低的场合、即适用于过充电的检测。

另外、本实施例是根据晶体管Q1、Q2和晶体管Q3的通道的形状来设定温度特性的、但是也可以通过对电阻R11、R22的宽度、长度、厚度等的设定来设定温度特性。

此外、在本实施例中使抵消敏电阻Rs的温度特性那样来设定构成基准电压生成电路41的晶体管Q1、Q2、Q3的通道形状，但是因为在本实施例中能够通过设定基准电压生成电路41的晶体管Q1、Q2、Q3的通道形状、来任意设定温度特性，所以不仅能够抵消温度特性、必要时也能够让它具有任意的温度特性。

此外、也可以使基准电压Vref具有能抵消敏电阻Rs的温度特性那样的温度特性的同时用规定的温度来控制基准电压Vref快速降低。

图6表示基准电压生成电路41的变形例的块结构图。图6中和图3一样的结构部分用同一符号、并省略对相同部分的说明。

本变形例的基准电压生成电路61附加了基准电压电源71、比较器72、开关元件73构成。基准电压源71生成没有温度特性的基准电压Vref10、并提供给比较器72的反转输入端子。在比较器72的非反转输入端子、从分压电路51提供基准电压Vref。比较器72对基准电压Vref和基准电压Vref10进行比较、当基准电压Vref比基准电压Vref10大的时候、输出高电平，当基准电压Vref比基准电压Vref10小的时候、输出低电平。

比较器72的输出提供给开关元件73。开关元件73被提供来自分压电路51的基准电压Vref和基本电压V0，当比较器72输出低电平的时候、从分压电路51的基准电压Vref提供给比较器42的反转输入端子，当比较器72输出高电平的时候、基本电压V0提供给比较器42的反转输入端子。

图7表示对于基准电压生成电路61的温度，基准电压Vref的变化。

如图7所示、达到规定的温度T0时基准电压Vref达到一定的电压Vref10、开关元件73转换、基本电压V0被提供给比较器42的反转输入端子。

根据本变形例、基准电压Vref达到规定电压时、即达到规定温度时，通过将在比较器42的反转输入端子上施加的电压转变为基本电压V0、可以确保比较器22的输出是低电平、断开开关晶体管M1、切断流过蓄电池11的电流。通过这样可以保护蓄电池11不出现过热等情况。

此外、本变形例中基准电压Vref比规定电压、即温度比规定温度T0高的时候，既可以把基本电压V0作为基准电压Vref施加在比较器22的反转输入端子上、也可以通过电容器等保持基准电压Vref为规定电压、将规定电压施加在比较器22的反转输入端子上。

Claims (5)

1.一种电流检测电路，包括：产生与输入电流相对应的电压的电流—电压变换元件，生成基准电压的基准电压生成电路，和输出对应由上述电流—电压变换元件变换过的电压和在上述基准电压生成电路生成的上述基准电压的大小关系的输出信号的比较器，

其特征在于，上述基准电压生成电路设定为赋予上述基准电压预设的温度特性的元件构造。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于：上述基准电压生成电路，其上述元件构造设定成使上述基准电压有与上述电流—电压变换元件的温度特性相同的温度特性。

3.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于：上述基准电压生成电路，其上述元件构造设定成使上述基准电压有与上述电流—电压变换元件的温度特性不同的温度特性。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的电流检测电路，其特征在于，上述基准电压生成电路具有控制上述基准电压的控制单元，使当上述基准电压成为规定电压的时候、使上述基准电压变成比上述规定电压小。

5.一种保护电路，包括：产生与输入电流相对应的电压的电流—电压变换元件，生成基准电压的基准电压生成电路，输出对应由上述电流—电压变换元件变换过的电压和在上述基准电压生成电路生成的上述基准电压的大小关系的输出信号的比较器，和根据上述比较器的输出进行控制而限制上述输入电流流入的控制单元，

其特征在于，上述基准电压生成电路具有能够赋予上述基准电压预设的温度特性的元件构造。

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