CN101071950A - 充电电路、过电压保护电路 - Google Patents

Abstract

提供具有过电压保护功能的充电电路。在根据来自外部电源(210)的电源电压Vdd而对电池(220)充电的充电电路(200a)中，充电晶体管Tr1设置在从外部电源(210)至电池(220)的路径上。充电控制电路(100a)被集成在半导体衬底上，调节充电晶体管Tr1的导通状态，从而调节对电池(220)供给的充电电流Ichg。电压调节电路(110)设置在从外部电源(210)至充电控制电路(100a)的电源端子104的电力供给的路径上，生成必要的电压降。电流调节电路(20)调节充电晶体管Tr1的导通状态，以使电池(220)的电压接近规定的电压值。箝位电路(10)将充电控制电路(100a)的电源端子(104)的电压箝位至规定的箝位电压以下。

Description

充电电路、过电压保护电路

技术领域

本发明涉及根据来自外部的电源电压而对二次电池充电的充电电路，特别涉及该充电电路的过电压保护技术。此外，本发明涉及从过电压来保护电路的过电压保护电路。

背景技术

在近年来的携带电话、PDA(Personal Digital Assistant)、笔记本型个人计算机等各种各样的电子设备中，搭载了进行数字信号处理的CPU(CentralProcessing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、或液晶板、其他模拟、数字电路等多种电子电路。在作为电源而搭载电池的电池驱动型的电子设备中，设备内部的各电子电路通过来自电池的电池电压而动作。

在电池为锂离子电池等的二次电池时，充电电路被内置在电子设备中。这种充电电路接受由来自外部的AC适配器等供给的电压，对电池供给充电电流。例如，在专利文献1中，公开了相关技术。

此外，对于构成这样的电子电路的电阻、晶体管等的电路元件，存在耐压，在其被施加了超过该耐压的电压时，不能执行正常的功能。

[专利文献1]特开平9-219935号公报

以下是本发明要解决的课题。

1.但是，从外部供给到充电电路的电压不一定始终一定，有时从与电子设备不匹配的AC适配器或其他电源电路被供给非常高的电压。在从外部供给的电压超过充电电路的耐压时，不仅对充电动作带来故障，而且有可能对充电电路或电池、电子设备的可靠性产生影响。

2.一般地，CPU或DSP等通过由电子设备中所内置的电源电路而稳定的电压进行动作，所以几乎没有被施加预定外的过电压的状况。另一方面，将电池充电的充电电路等接受来自外部的电源电压，通过该电源电压而执行电路动作。

这种情况下，在用户使用了原来应使用的外部电源电路时，充电电路上不被施加预定外的过电压，但在用户使用了与电子设备不匹配的外部电源时，也假设在充电装置上被施加超过其耐压的非常大的过电压的情况。

发明内容

本发明鉴于这样的课题而完成，其目的在于，提供过电压保护技术。

本发明的一个方案，涉及根据来自外部电源的电源电压而对电池充电的充电电路，该充电电路包括：充电晶体管，其设置在从外部电源对电池的充电路径上；充电控制电路，调节充电晶体管的导通状态，从而调节对电池供给的充电电流；以及电压调节电路，其设置在从外部电源对充电控制电路的电源端子的电力供给的路径上，生成电压降。充电控制电路包括：箝位电路，将该充电控制电路的电源端子的电压箝位至规定的箝位电压以下；以及电流调节电路，调节充电晶体管的导通状态，以使电池的电压接近规定的电压值。

根据该方案，根据充电控制电路的耐压而设定箝位电压，并在充电控制电路的内部内置箝位电路，从而即使作为电源电压而被施加过电压，也通过电压调节电路而产生电压降，所以能够防止超过箝位电压的电压被施加在电源端子上。

在一个方案中，电压调节电路也可以是电阻。这种情况下，在充电控制电路的外部，作为电压调节电路而追加一个元件即可，所以能够实现过电压保护而不增大电路规模。

在一个方案中，电压调节电路也可以包括：保护晶体管，设置在从外部电源至充电控制电路的电源端子的电力供给的路径上；以及电阻，设置在连接到外部电源的保护晶体管的端子和保护晶体管的控制端子间。箝位电路通过将保护晶体管的控制端子的电压箝位至规定的阈值电压以下，从而将充电控制电路的电源端子的电压箝位至箝位电压以下。

这种情况下，从外部电源流到电源端子的电流的大部分流过保护晶体管，所以能够将电阻中的电力消耗抑制得小，可使用额定功率小、便宜的电阻元件。

在一个方案中，也可以是保护晶体管为NPN型双极晶体管，其发射极连接到充电控制电路的电源端子侧，集电极连接到外部电源，电阻被设置在集电极和作为保护晶体管的控制端子的基极间。

在一个方案中，也可以是还包括在保护晶体管的控制端子和固定电压端子间所设置的电容器。这种情况下，由于电容器和电阻构成时间常数电路，所以即使在来自外部电源的电源电压急剧上升的情况下，也可以缓和充电控制电路上所施加的电压的上升速度，能够实现更安全的电路保护。

在一个方案中，也可以是箝位电路在箝位了充电控制电路的电源端子的电压的状态中，将从外部电源供给到电池的充电电流断路。这种情况下，在过电压状态中，通过停止充电功能，能够实现更安全的电路保护。

在一个方案中，也可以是充电电路还包括充电停止开关，该开关设置在从外部电源对电池的充电电流的路径上。也可以是箝位电路在箝位了充电控制电路的电源端子的电压的状态中，使充电停止开关截止。

本发明的另一方案是电子设备。该电子设备包括：电池；以及根据来自外部电源的电源电压而对电池充电的上述任何一个方案的充电电路。

根据该方案，即使在来自外部电源的电源电压为过电压时，也可以使电池或充电电路稳定地动作。

本发明的一个方案涉及过电压保护电路，它被内置在半导体集成电路中，将供给到该半导体集成电路的电源端子的电源电压箝位至规定的箝位电压以下。该过电压保护电路包括：第1箝位电路和第1开关，它们串联设置在半导体集成电路的电源端子和固定电压端子间；基准电压源，其生成规定的基准电压；以及比较器，其将与供给到电源端子的电源电压对应的电压与基准电压进行比较。比较器在与电源电压对应的电压比基准电压高时，将第1开关导通。‘固定电压端子’是指接地端子、正负的电源端子、基准电压端子等电位被固定的端子。

根据该方案，在电源端子上所供给的电源电压超过阈值电压时，包含第1开关和第1箝位电路的路径导通。其结果，电源电压被箝位而变为箝位电压以下，能够实现过电压保护。

在一个方案中，也可以是还包括电流电压变换电路，其将包含第1箝位电路和第1开关的路径中流过的电流变换为电压。变换后的电压超过规定的阈值电压时，停止半导体集成电路的一部分功能。

这种情况下，能够防止半导体集成电路的一部分功能在过电压状态下动作而产生误动作，或产生某些不适状况。

一个方案的过电压保护电路也可以是，还包括第2箝位电路和第2开关，它们被串联设置在与第1开关至固定电压端子的路径并联的路径上。也可以是基准电压源通过供给到半导体集成电路的电源电压低，在规定的基准电压不能输出的状态中输出作为规定电平的低电压检测信号，第2开关在低电压检测信号为规定电平的期间导通。

这种情况下，即使在基准电压源启动前被施加过电压，第2箝位电路和第2开关也可靠地有效(active)，所以能够适当地箝位电源端子的电压。

也可以是第1箝位电路包含二极管。也可以是二极管被串联连接多个。这种情况下，能够根据二极管的个数，调节箝位电压。

在一个方案中，也可以是第1开关为P沟道MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。此外，也可以是比较器在与电源电压对应的电压比基准电压高时，将低电平的比较信号输出到作为第1开关的P沟道MOSFET的栅极。这种情况下，在过电压状态中，能够将P沟道MOSFET导通。

在一个方案中，也可以是第1开关为P沟道MOSFET，第2箝位电路和第2开关被串联连接在P沟道MOSFET的栅极和固定电压端子间，同时在P沟道MOSFET的栅极源极间，设置上拉电阻。

在一个方案中，也可以是电流电压变换电路包括：第1晶体管，其与第1箝位电路和第1开关串联设置；第2晶体管，其与第1晶体管电流镜连接；以及电阻，其一端的电位被固定，通过将与第2晶体管中流过的电流对应的电流流过电阻，将其变换为电压。

本发明的另一方案是充电装置，根据来自外部电源的电源电压而对电池充电。该充电装置包括：充电晶体管，其设置在从外部电源至电池的路径上；充电控制电路，其集成在半导体衬底上，调节充电晶体管的导通状态，从而调节对电池供给的充电电流；以及电压调节电路，其设置在从外部电源至充电控制电路的电源端子的电力供给路径上，生成必要的电压降。充电控制电路包括：将该充电控制电路的电源端子的电压箝位至规定的箝位电压以下的上述任一方案的过电压保护电路；以及电流调节电路，其调节充电晶体管的导通状态，以使电池的电压接近规定的电压值。

在一个方案中，也可以是电压调节电路为电阻。

在一个方案中，也可以是电压调节电路包括：保护晶体管，其设置在从外部电源至充电控制电路的电源端子的电力供给路径上；以及电阻，其设置在连接到外部电源的保护晶体管的端子和保护晶体管的控制端子间。也可以是过电压保护电路通过将保护晶体管的控制端子的电压箝位至规定的电压以下，从而将充电控制电路的电源端子的电压箝位至箝位电压以下。

一个方案的充电装置，也可以还包括电容器，其设置在保护晶体管的控制端子和固定电压端子间。这种情况下，由电容器和保护晶体管的控制端子上所连接的电阻构成RC电路，所以即使在从外部电源供给的电压急剧地上升时，也可以实现可靠的电路保护。

在一个方案中，也可以是过电压保护电路在充电控制电路的电源端子的电压被箝位的状态中，停止充电控制电路的充电功能，将从外部电源供给到电池的充电电流断路。

本发明的再一方案是电子设备。该电子设备包括：电池；以及根据来自外部电源的电源电压而对电池充电的上述充电装置。

应该指出，上述结构部件的任意组合或重新排布等是有效的，并被实施方式所包括。

因此，本发明的上述综述不必表述所有必要特征，以致本发明也可以是这些论述过的特征的子组合。

附图说明

下面参照附图，利用实例方式来说明实施方式，这些实施方式是示例性的，而不是限定性的，相同的元件在附图中附加相同的标号，其中：

图1是表示第1实施方式的充电电路和电子设备整体结构的电路图；

图2是表示第2实施方式的充电电路结构的电路图；以及

图3是表示在第1、第2实施方式中用作箝位电路的过电压保护电路结构的电路图。

具体实施方式

下面基于优选实施方式来说明本发明，这些实施方式不限定本发明的范围而举例说明本发明。在实施方式中论述的所有特征和其组合不是本发明所必需的。

以下，一边参照附图一边说明本发明的实施方式的充电电路和箝位电路。对各附图中所示的同一或同等的结构元件、构件、处理，附加相同的标号，并适当省略重复的说明。此外，在以下的说明中，在电压信号、电流信号或电阻、电容等上所附加的标号，根据需要而表示各自的电压值、电流值或电阻值、电容值。

(第1实施方式)

图1是表示第1实施方式的充电电路200a和电子设备1000整体结构的电路图。

电子设备1000例如是携带电话终端、PDA、笔记本型PC等的电池驱动型的信息终端装置。电子设备1000包括充电电路200a、电池220。除此以外，电子设备1000包括以未图示的电源电路、DSP、液晶屏为代表的其他模拟、数字电路。

电池220是锂离子或NiCd(镍镉)电池等的二次电池，它的电池电压Vbat被供给到电子设备1000的其他电路块。

外部电源210连接到电子设备1000，是将商用交流电压变换为直流电压的AC适配器，或是将车载电池等的电压进行降压的DC/DC变换器等。外部电源210对充电电路200a，供给直流的电源电压Vdc。

充电电路200a根据来自外部电源210的电源电压Vdc而对电池220充电。充电电路200a包括：充电晶体管Tr1、充电控制电路100a、电压调节电路110及其他电路元件。

充电晶体管Tr1设置在从外部电源210至电池220的充电路径上。在本实施方式中，充电路径是通过充电晶体管Tr1、充电控制电路100a的第2电流控制端子108、电池端子102至电池220的路径。充电晶体管Tr1是PNP型双极晶体管，其发射极连接到外部电源210。第2电阻R2被连接在充电晶体管Tr1的发射极和基极间。此外，充电控制晶体管Tr2被连接在充电晶体管Tr1的基极和作为固定电压端子的接地端子间。充电控制晶体管Tr2是NPN型双极晶体管，其集电极连接到充电晶体管Tr1的基极，其发射极连接到接地端子。

充电控制电路100a被集成在半导体衬底上，调节充电晶体管Tr1的导通状态，从而调节对电池220供给的充电电流Ichg。充电控制电路100a包括电池端子102、电源端子104、第1电流控制端子106、第2电流控制端子108，作为用于输入输出的端子。

在电池端子102上，被连接电池220，在第2电流控制端子108上，被连接充电晶体管Tr1的集电极。从第1电流控制端子106输出用于控制充电晶体管Tr1的导通程度的控制电压Vcnt。该控制电压Vcnt被输入到充电控制晶体管Tr2的基极。电源端子104是充电控制电路100a本身的电源端子，被供给电源电压Vdd。以下，为了避免说明的混乱，根据需要而进行以下区别：将来自外部电源210的电源电压作为外部电源电压Vdc，第1电流控制端子106上所供给的电源电压作为内部电源电压Vdd。

在本实施方式中，电压调节电路110包括电压控制电阻R1，它设置在从外部电源210至充电控制电路100a的电源端子104的电力供给的路径上。在电压调节电路110中，根据动作而产生必要的电压降，而且外部电源电压Vdc被降压至内部电源电压Vdd。电压控制电阻R1的电阻值例如设计为100Ω左右。

充电控制电路100a包括：箝位电路10、电流调节电路20、其他电路元件。以电流调节电路20为首的充电控制电路100a的内部电路将内部电源电压Vdd作为电源而进行动作。

例如，充电控制电路100a构成为，在从外部电源210作为外部电源电压Vdc而被供给了5V左右电压的状态中，对电池220稳定地充电。可是，作为外部电源210，假设原来未预料的装置被连接，作为外部电源电压Vdc大于5V，例如被施加30V左右的过电压的状况。充电控制电路100a内置有过电压保护电路，以便保护电路元件而避免这样的过电压。

箝位电路10具有将充电控制电路100a的电源端子104的电压Vdd箝位至规定的箝位电压Vclmp以下的作为过电压保护电路的功能。箝位电压Vclmp根据充电控制电路100a的半导体制造工艺而决定的耐压来设定即可。一般地，高耐压工艺以集成化的观点来看是不利的，所以在满足可靠性上，期望尽量选择耐压低的工艺。从这方面来说，与通常动作时所假设的外部电源电压Vdc＝5V相比，期望设定为稍高的电压值。例如，充电控制电路100a对于外部电源电压Vdc＝5V，以高于2V、低于7V耐压的工艺设计即可。箝位电路10的箝位电压Vclmp根据充电控制电路100a的耐压而设定即可，例如，设定为比7V低的6.8V左右。

电流调节电路20调节充电晶体管Tr1的导通状态，以使电池220的电压Vbat接近规定的电压值，并对充电电流Ichg进行控制。电流调节电路20包括：误差放大器22、第3电阻R3、第4电阻R4。第3电阻R3、第4电阻R4将电池端子102上呈现的电池电压Vbat分压，将以Vbat×R4/(R3+R4)提供的反馈电压Vfb输出到误差放大器22的反相输入端子。在误差放大器22的同相输入端子上，被施加规定的基准电压Vref。误差放大器22的输出端子通过第1电流控制端子106而连接到充电控制晶体管Tr2的基极，并输出充电控制电压Vcnt。通过充电控制电压Vcnt，充电控制晶体管Tr2的导通程度受到控制时，充电控制晶体管Tr2的集电极电流变化，从而第2电阻R2的电压降变化。其结果，充电晶体管Tr1的基极-发射极间电压变化，充电晶体管Tr1的导通程度被调节。

在充电控制电路100a的第2电流控制端子108、电池端子102之间，充电停止开关M3、第5电阻R5被串联设置。充电晶体管Tr1中流过的充电电流Ichg通过充电停止开关M3和第5电阻R5，被供给到电池220。

在本实施方式中，箝位电路10在箝位充电控制电路100a的电源端子104的内部电源电压Vdd的状态中，即，在从外部电源210供给的外部电源电压Vdc上升的状态中，将从外部电源210对电池220供给的充电电流Ichg断路。具体地说，通过将从外部电源210至电池220的充电电流Ichg的路径上所设置的充电停止开关M3截止，从而将充电电流Ichg断路。

下面说明以上那样构成的充电电路200的动作。在从外部电源210供给通常的外部电源电压Vdc＝5V时，箝位电路10的箝位功能不起作用，充电控制电路100a执行通常的充电功能。误差放大器22调节对充电晶体管Tr1的基极电压，即导通状态，以使其反相输入端子和同相输入端子的电压相等，即Vfb＝Vref，并对电池220供给合适的充电电流Ichg。

此时，假设从外部电源210施加30V左右的过电压作为外部电源电压Vdc。这时，电源端子104的内部电源电压Vdd随着外部电源电压Vdc的上升而上升，但箝位电路10具有对内部电源电压Vdd进行箝位，并使其不上升到箝位电压Vclmp以上的功能。在作为电压调节电路110的电压控制电阻R1中，在外部电源电压Vdc＝30V时，产生与内部电源电压Vdd＝Vclmp的差相当的电压降。

根据本实施方式的充电电路200a，按照充电控制电路100a的耐压而设定箝位电压Vclmp，并在充电控制电路100a的内部内置箝位电路10，从而即使作为电源电压Vdc而被施加过电压，由于通过电压调节电路110产生电压降，所以能够防止电源端子104被施加超过箝位电压Vdc的电压。

此外，箝位电路10在箝位了内部电源电压Vdd的状态下，使充电停止开关M3截止，从而将充电电流Ichg断路。在过电压状态中，通过停止充电功能，能够实现更安全的电路保护。

此外，作为电路结构，在充电控制电路100a中内置箝位电路10，仅追加电压控制电阻R1就能够实现，所以能够合适地实现过电压保护而不导致电路部件数的增大。

(第2实施方式)

图2是表示第2实施方式的充电电路200b的结构的电路图。以下，以与第1实施方式的不同点为中心进行说明。

图1的充电电路200a作为电压调节电路110，使用了电阻元件。其结果，有时过电压施加时的电压控制电阻R1的消耗功率变大。例如，在外部电源电压Vdc＝30V、箝位电压Vclmp＝7V的情况下，由于产生23V的电压降，所以在电阻值为100Ω时，产生23²/100≈5W左右的消耗功率。因此，作为电压控制电阻R1，需要选择额定功率为5W以上的元件。额定功率大的电阻元件，从部件的尺寸或成本的观点来说，有时应避免使用。以下说明的第2实施方式的充电电路200b在不期望使用额定功率大的电阻元件时是有效的。

在本实施方式中，电压调节电路110包括：保护晶体管Tr3、第6电阻R6。保护晶体管Tr3设置在从外部电源210至充电控制电路100b的电源端子104a的电力供给的路径上。保护晶体管Tr3是NPN型双极晶体管，其发射极连接到充电控制电路100b的电源端子104a侧，集电极连接到外部电源210侧。第6电阻R6设置在保护晶体管Tr3的作为控制端子的基极和作为连接到保护晶体管Tr3的外部电源210的端子的集电极之间。

保护晶体管Tr3的基极连接到充电控制电路100b的电源端子104b。在本实施方式中，箝位电路10通过将保护晶体管Tr3的基极电压箝位至规定的阈值电压Vth以下，从而将充电控制电路100b的电源端子104a的电压Vdd箝位至箝位电压Vclmp以下。在本实施方式，在阈值电压Vth和箝位电压Vclmp之间，Vclmp＝Vth-Vf成立。其中，Vf是保护晶体管Tr3的基极-发射极间二极管的正向电压。

此外，在保护晶体管Tr3的基极和接地端子之间，设有电容器C1。

下面说明以上那样构成的充电电路200b的动作。通过外部电源210，作为外部电源电压Vdc，施加过电压时，电压调节电路110的集电极电压上升，伴随它的上升，基极电压、即电源端子104b的电压也上升。箝位电路10将内部电源电压Vdd箝位至Vclmp(＝Vth-Vf)以下，以便电源端子104b的电压不超过阈值电压Vth。

此时，第6电阻R6中流过的电流成为保护晶体管Tr3的集电极电流的1/hfe。其中，hfe是保护晶体管Tr3的电流放大率。即，在第2实施方式，第6电阻R6中流过的电流与第1实施方式的电压控制电阻R1中流过的电流相比，变得非常小。其结果，作为第6电阻R6，能够达到电压控制电阻R1的电阻值的数十倍至100倍左右的电阻值。此时，过电压状态下第6电阻R6中消耗的功率减少至第1实施方式的电压控制电阻R1所消耗的功率的数十分之一～百分之一左右。

其结果，能够降低第6电阻R6的额定功率，能够提高电路设计的自由度。

此外，在本实施方式的充电电路200b，第6电阻R6和电容器C1形成CR时间常数电路。因此，即使在外部电源电压Vdc急剧地上升的情况下，对于该上升，电源端子104a、104b的电压的上升延迟，所以即使在箝位电路10的动作速度慢的情况下，也能够可靠地防止对充电控制电路100b所供给的内部电源电压Vdd超过箝位电压。

下面，说明在第1、第2实施方式的充电电路200a、200b中作为箝位电路而使用的过电压保护的结构。

图3是表示在第1、第2实施方式中作为箝位电路10而使用的过电压保护电路50的结构的电路图。过电压保护电路50被内置在半导体集成电路中，是将在该半导体集成电路的电源端子104a上所供给的电源电压Vdd箝位至规定的箝位电压以下的箝位电路。

过电压保护电路50包括：基准电压源52、比较器54、第1箝位电路56、第2箝位电路58、第1开关M1、第2开关M2、电流电压变换电路60。

第1箝位电路56、第1开关M1串联设置在充电控制电路100b的电源端子104b和接地端子间。第1箝位电路56包含其阳极连接到电源端子104b侧、阴极连接到接地端子的多个二极管。第1开关M1是其源极连接到第1箝位电路56的P沟道MOSFET。

基准电压源52是带隙调节器(band gap regulator)等，生成规定的基准电压Vref，并施加在比较器54的同相输入端子上。第7电阻R7、第8电阻R8将电源端子104b的电压Vdd’分压，并施加到比较器54的反相输入端子上。

比较器54将反相输入端子上所施加的与电源端子104b的电源电压Vdd’对应的电压Vdd”和基准电压Vref比较，根据比较结果，控制第1开关M1的导通/截止。在本实施方式中，比较器54在Vdd”＞Vref时输出低电平的比较信号Vcmp。第1开关M1在比较信号Vcmp为低电平时导通，在高电平时截止。

电流电压变换电路60将在包含第1箝位电路56和第1开关M1的路径中流过的电流Ix变换为电压Vx。电流电压变换电路60在变换所得的电压Vx超过规定的阈值电压时，停止半导体集成电路的一部分功能。在第1、第2实施方式中，说明了停止充电功能的情况。

电流电压变换电路60包括：第1晶体管Q1～第4晶体管Q4、第9电阻R9。第1晶体管Q1与第1箝位电路56和第1开关M1串联地设置在同一电流路径上。第2～第4晶体管Q2～Q4与第1晶体管Q1被电流镜连接。通过第2～第4晶体管Q2～Q4复制的电流Ix’流过其一端的电位被固定的第9电阻R9，生成Vx＝R9×Ix’的电压。

电压Vx被输入到其发射极接地的第5晶体管Q5的基极上。第10电阻R10设置在第5晶体管Q5的集电极和电源端子104b之间。电压Vx超过阈值电压，从而第5晶体管Q5导通时，反相器(inverter)62的输出为高电平。反相器62的输出信号被用于停止半导体集成电路的一部分功能。在第1、第2实施方式中，反相器62的输出信号被用作对充电停止开关M3的栅极供给的信号。

第2箝位电路58和第2开关M2被串联连接，配置在与从第1开关M1至接地端子的路径并联的路径上。更具体地说，第2箝位电路58和第2开关M2被串联连接在第1开关M1的栅极和接地端子之间。此外，在第1开关M1的栅极-源极间，设有上拉电阻R11。第2开关M2是N沟道MOSFET，其源极被接地，漏极连接到第2箝位电路58。

这里，基准电压源52通过电源端子104a上所供给的电源电压Vdd而动作，所以在电源电压Vdd低时，有时成为不能输出规定的基准电压Vref的状态。基准电压源52在这样的情况下，构成为可输出高电平的低电压检测信号VLOW。低电压检测信号VLOW被施加到第2开关M2的栅极。其结果，在低电压检测信号VLOW为高电平期间，即在未生成规定的基准电压Vref的期间，第2开关M2导通。

下面说明以上那样构成的过电压保护电路50的动作。

电源端子104a上施加的电源电压Vdd和电源端子104b上施加的电源电压Vdd’在通常的动作电压的情况下，Vdd’＜Vref成立，所以第1开关M1截止，在包含第1箝位电路56和第1开关M1的路径中不流过电流，箝位功能不起作用。

在过电压状态中，电源端子104a上施加的电源电压Vdd和电源端子104b上施加的电源电压Vdd’上升时，从比较器54输出的比较信号Vcmp为低电平，第1开关M1成为导通状态。此时，在包含第1开关M1和第1箝位电路56的路径中流过电流Ix，通过第1箝位电路56，电源端子104b的电压Vdd’被箝位至规定的阈值电压Vth以下。此时的阈值电压Vth按Vth≈Vf×2+VdsM1+VecQ1提供。其中，Vf是第1箝位电路56的二极管的正向电压，VdsM1是第1开关M1的漏极-源极间电压，VecQ1是第1晶体管Q1的集电极-发射极间电压。

电源端子104b的电压Vdd’被箝位时，电源端子104a的电压Vdd被箝位至箝位电压Vclmp＝Vth-Vf以下。其中，Vf是保护晶体管Tr3的基极-发射极间电压。其结果，比较器54或基准电压源52上所施加的电源电压Vdd被抑制到箝位电压以下，所以实现电路保护。

而且，此时，电流Ix通过电流电压变换电路60而被变换为电压Vx，Vx＞Vf时，第5晶体管Q5导通，通过反相器62的输出信号，内置了过电压保护电路50的半导体集成电路的一部分功能被停止。

而且，根据本实施方式，即使在来自外部电源210的外部电源电压Vdc从0V附近急剧地上升的情况下，能够合适地实现电路保护。在外部电源电压Vdc为0V附近时，基准电压源52不能生成基准电压Vref，而比较器54本身也不能进行电压比较。

在这种状态中，基准电压源52输出高电平的低电压检测信号VLOW，所以第2开关M2导通。其结果，包含第1箝位电路56、上拉电阻R11、第2箝位电路58、第2开关M2的路径变得有效，具有作为箝位电路的功能。因此，即使在外部电源电压Vdc急剧地上升时，也能够可靠地箝位电源端子104b的电源电压Vdd’及电源端子104a的电源电压Vdd。

再有，外部电源电压Vdc某种程度上升，从而通过基准电压源52生成规定的基准电压Vref时，第2开关M2截止，并向包含第1箝位电路56和第1开关M1的路径的箝位动作转移。

以上，根据实施方式，说明了本发明，但不用说，实施方式毕竟是表示本发明的原理、应用，就实施方式而言，在不脱离权利要求所规定的本发明的思想的范围内，当然可形成更多的变形例或配置的变更。

实施方式中的MOSFET和双极晶体管可根据需要而适当置换。此外，MOSFET的N沟道和P沟道、或双极晶体管的NPN型和PNP型也可以适当置换。

此外，在实施方式中，说明了充电晶体管Tr1或充电控制晶体管Tr2被设置在充电控制电路100的外部的情况，但也可以将它们设置在充电控制电路100的内部。因此，是否将哪个电路元件形成在半导体集成电路的内部，可根据使用的半导体工艺、电路所要求的规格等而适当变更。

此外，在本实施方式中，高电平、低电平的逻辑值的设定是一例，可通过由反相器等适当反相而自由地变更。

尽管使用特定的术语论述了本发明的优选实施方式，但这种论述仅用于说明目的，应该指出的是，在不脱离权利要求的范围和精神的情况下，可进行改进和变更。

Claims (22)

1.一种充电电路，根据来自外部电源的电源电压而对电池充电，其特征在于，它包括：

充电晶体管，其设置在从所述外部电源对所述电池的充电路径上；

充电控制电路，调节所述充电晶体管的导通状态，从而调节对所述电池供给的充电电流；以及

电压调节电路，其设置在从所述外部电源对所述充电控制电路的电源端子的电力供给的路径上，生成电压降，

所述充电控制电路包括：

箝位电路，将该充电控制电路的电源端子的电压箝位至规定的箝位电压以下；以及

电流调节电路，调节所述充电晶体管的导通状态，以使所述电池的电压接近规定的电压值。

2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述电压调节电路是电阻。

3.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，

所述电压调节电路包括：

保护晶体管，其设置在从所述外部电源至所述充电控制电路的电源端子的电力供给的路径上；以及

电阻，其设置在连接到所述外部电源的所述保护晶体管的端子和所述保护晶体管的控制端子间，

所述箝位电路通过将所述保护晶体管的控制端子的电压箝位至规定的阈值电压以下，从而将所述充电控制电路的电源端子的电压箝位至所述箝位电压以下。

4.如权利要求3所述的充电电路，其特征在于，

所述保护晶体管是NPN型双极晶体管，其发射极连接到所述充电控制电路的电源端子侧，集电极连接到所述外部电源，

所述电阻被设置在所述保护晶体管的集电极和作为控制端子的基极间。

5.如权利要求3或4所述的充电电路，其特征在于，

还包括在所述保护晶体管的控制端子和固定电压端子间所设置的电容器。

6.如权利要求1至3任何一项所述的充电电路，其特征在于，

所述箝位电路在箝位了所述充电控制电路的电源端子的电压的状态中，将从所述外部电源供给到所述电池的充电电流断路。

7.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于，

还包括充电停止开关，该开关设置在从所述外部电源对所述电池的充电电流的路径上，

所述箝位电路在箝位了所述充电控制电路的电源端子的电压的状态中，使所述充电停止开关截止。

8.一种电子设备，其特征在于，它包括：

电池；以及

根据来自外部电源的电源电压而对所述电池充电的权利要求1至3任何一项所述的充电电路。

9.一种过电压保护电路，内置在半导体集成电路中，将供给到该半导体集成电路的电源端子的电源电压箝位至规定的箝位电压以下，其特征在于，它包括：

第1箝位电路和第1开关，它们串联设置在所述半导体集成电路的电源端子和固定电压端子间；

基准电压源，其生成规定的基准电压；以及

比较器，其将与供给到所述电源端子的电源电压对应的电压与所述基准电压进行比较，

所述比较器在与所述电源电压对应的电压比所述基准电压高时，将所述第1开关导通。

10.如权利要求9所述的过电压保护电路，其特征在于，

还包括电流电压变换电路，其将包含所述第1箝位电路和所述第1开关的路径中流过的电流变换为电压，

变换后的电压超过规定的阈值电压时，停止所述半导体集成电路的一部分功能。

11.如权利要求9或10所述的过电压保护电路，其特征在于，

还包括第2箝位电路和第2开关，它们串联设置在与所述第1开关至所述固定电压端子的路径并联的路径上，

所述基准电压源通过供给到所述半导体集成电路的所述电源电压低，在所述规定的基准电压不能输出的状态中输出作为规定电平的低电压检测信号，

所述第2开关在所述低电压检测信号为所述规定电平的期间导通。

12.如权利要求9或10所述的过电压保护电路，其特征在于，

所述第1箝位电路包含二极管。

13.如权利要求9或10所述的过电压保护电路，其特征在于，

所述第1开关是P沟道MOSFET。

14.如权利要求13所述的过电压保护电路，其特征在于，

所述比较器在与所述电源电压对应的电压比所述基准电压高时，将低电平的比较信号输出到作为所述第1开关的所述P沟道MOSFET的栅极。

15.如权利要求11所述的过电压保护电路，其特征在于，

所述第1开关是P沟道MOSFET，

所述第2箝位电路和所述第2开关被串联连接在所述P沟道MOSFET的栅极和接地端子间，

同时在所述P沟道MOSFET的栅极源极间，设置上拉电阻。

16.如权利要求10所述的过电压保护电路，其特征在于，

所述电流电压变换电路包括：

第1晶体管，其与所述第1箝位电路和所述第1开关串联设置；

第2晶体管，其与所述第1晶体管电流镜连接；以及

电阻，其一端的电位被固定，

通过将与所述第2晶体管中流过的电流对应的电流流过所述电阻，将其变换为电压。

17.一种充电装置，根据来自外部电源的电源电压而对电池充电，其特征在于，它包括：

充电晶体管，其设置在从所述外部电源至所述电池的路径上；

充电控制电路，其集成在半导体衬底上，调节所述充电晶体管的导通状态，从而调节对所述电池供给的充电电流；以及

电压调节电路，其设置在从所述外部电源至所述充电控制电路的电源端子的电力供给路径上，生成必要的电压降，

所述充电控制电路包括：

将该充电控制电路的电源端子的电压箝位至规定的箝位电压以下的权利要求9或10所述的过电压保护电路；以及

电流调节电路，其调节所述充电晶体管的导通状态，以使所述电池的电压接近规定的电压值。

18.如权利要求17所述的充电装置，其特征在于，

所述电压调节电路是电阻。

19.如权利要求17所述的充电装置，其特征在于，

所述电压调节电路包括：

保护晶体管，其设置在从所述外部电源至所述充电控制电路的电源端子的电力供给路径上；以及

电阻，其设置在连接到所述外部电源的所述保护晶体管的端子和所述保护晶体管的控制端子间，

所述过电压保护电路通过将所述保护晶体管的控制端子的电压箝位至规定的电压以下，从而将所述充电控制电路的电源端子的电压箝位至所述箝位电压以下。

20.如权利要求19所述的充电装置，其特征在于，

还包括电容器，其设置在所述保护晶体管的控制端子和固定电压端子间。

21.如权利要求19所述的充电装置，其特征在于，

所述过电压保护电路在所述充电控制电路的电源端子的电压被箝位的状态中，停止所述充电控制电路的充电功能，将从所述外部电源供给到所述电池的充电电流断路。

22.一种电子设备，其特征在于，包括：

电池；以及

根据来自外部电源的电源电压而对所述电池充电的权利要求17所述的充电装置。

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