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公開番号2021002175
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210107
出願番号2019115049
出願日20190621
発明の名称電圧電流変換回路、及び充放電制御装置
出願人エイブリック株式会社
代理人
主分類G05F 3/26 20060101AFI20201204BHJP(制御;調整)
要約【課題】入力電圧が低くなっても、精度よく入力電圧を電流に変換して出力することが出来る電圧電流変換回路を提供する。
【解決手段】本発明の電圧電流変換回路は、入力端子に接続された電圧電流変換抵抗と、電圧電流変換抵抗が出力する電流をミラーするカレントミラー回路を備え、カレントミラー回路はソースの電圧が基板の電圧よりも高くバイアスされたデプレッション型トランジスタで構成されたことを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
入力端子の電圧を電流に変換して出力端子から出力する電圧電流変換回路であって、
前記入力端子に接続された電圧電流変換抵抗と、
前記電圧電流変換抵抗が出力する電流をミラーするカレントミラー回路と、を備え、
前記カレントミラー回路は、ソースの電圧が基板の電圧よりも高くバイアスされたデプレッション型トランジスタで構成される
ことを特徴とする電圧電流変換回路。
続きを表示(約 450 文字)【請求項2】
前記デプレッション型トランジスタは、基板が接地され、ソースが抵抗を介して接地されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電圧電流変換回路。
【請求項3】
前記デプレッション型トランジスタは、基板が接地され、ソースが電流源を介して接地されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電圧電流変換回路。
【請求項4】
請求項1から3に記載の電圧電流変換回路と、前記電圧電流変換回路の電流を接地端子基準の電圧に変換する電流電圧変換回路と、を有する故障診断回路
を備えたことを特徴とする充放電制御装置。
【請求項5】
前記電流電圧変換回路は、
前記電圧電流変換回路の電流を電圧に変換する電流電圧変換抵抗と、
前記電流電圧変換抵抗と接地端子の間に設けられ、ソースの電圧が基板の電圧よりも高くバイアスされたデプレッション型トランジスタと、
を備えたことを特徴とする請求項4に記載の充放電制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電圧電流変換回路、及び充放電制御装置に関するものである。
続きを表示(約 4,600 文字)【背景技術】
【0002】
二次電池の充放電を制御する充放電制御装置において、故障個所や故障モードに拠らず、自ら回路の故障を検出する回路や、その故障診断方法に関する発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図2は、故障診断回路を備えた充放電制御装置を示すブロック図である。
充放電制御装置100は、電圧電流変換回路11と、スイッチ12、15、16と、抵抗回路13と、基準電圧回路14、38と、コンパレータ17、18と、電流電圧変換回路31と、オペアンプ32、35と、MOSトランジスタ33、36と、抵抗34、37と、カレントミラー回路39を備えている。
【0004】
コンパレータ17は、抵抗回路13が出力する電圧と基準電圧回路14の電圧に基づいて、二次電池B1の過放電を検出するコンパレータである。コンパレータ18は、同様に、二次電池B1の過充電を検出するコンパレータである。そして、図示はしないが、これらコンパレータの信号によって二次電池の充放電を制御する制御回路なども備えている。
【0005】
充放電制御装置100は、二次電池B1の電圧を検出する回路の故障を診断する場合、電圧電流変換回路11と電流電圧変換回路31によって、二次電池B1の電圧を接地電圧基準の電圧に変換し、その電圧に基づいた電流をスイッチ15、16によって抵抗回路13に流すことで、回路の故障を検出する。オペアンプ32、MOSトランジスタ33、抵抗34は、電圧電流変換回路を構成する。同様に、オペアンプ35、エンハンスメント型のMOSトランジスタ36、抵抗37は、電圧電流変換回路を構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2018−099020号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
充放電制御装置100において、電圧電流変換回路11は、上述したようなオペアンプとNchエンハンスメント型MOSトランジスタを用いた回路で構成されることが一般的である。
【0008】
しかしながら、上述のような電圧電流変換回路は、二次電池B1の電圧が低下すると、Nchエンハンスメント型MOSトランジスタのゲート電圧が低くなって、電圧を精度よく電流に変換できないため、故障検出の精度が低下するという課題がある。
【0009】
本発明は、入力電圧が低くなっても、精度よく入力電圧を電流に変換して出力することが出来る電圧電流変換回路を提供することを目的とする。
また、二次電池の電圧が低くなっても検出精度が低下しない故障診断機能を備えた充放電制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明の電圧電流変換回路は、入力端子に接続された電圧電流変換抵抗と、電圧電流変換抵抗が出力する電流をミラーするカレントミラー回路と、を備え、カレントミラー回路は、ソースの電圧が基板の電圧よりも高くバイアスされたデプレッション型トランジスタで構成されたことを特徴とする。
また、本発明の充放電制御装置は、上記電圧電流変換回路と、電圧電流変換回路の電流を接地端子基準の電圧に変換する電流電圧変換回路とを有する故障診断回路を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、低い電圧まで精度よく電流に変換することが可能な電圧電流変換回路を提供することができる。
また、本発明によれば、低い電池電圧であっても検出精度が低下しない故障診断機能を備えた充放電制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本発明の実施形態の電圧電流変換回路を示す回路図である。
故障診断回路を備えた充放電制御装置を示すブロック図である。
図2の充放電制御装置に用いられる本実施形態の電圧電流変換回路及び電流電圧変換回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
【0014】
図1は、本実施形態の電圧電流変換回路11を示す回路図である。
【0015】
本実施形態の電圧電流変換回路11は、抵抗R1、R2、R4と、負荷抵抗である抵抗R3と、Nchデプレッション型のトランジスタM1、M2と、高電位側の第一電圧入力端子と、低電位側の第二電圧入力端子と、電流出力端子を備えている。
【0016】
抵抗R1は、一端が第一電圧入力端子に接続され、他端がトランジスタM1のドレインとゲートに接続されている。トランジスタM1は、基板が第二電圧入力端子に接続され、ソースが抵抗R2の一端に接続されている。抵抗R2の他端は、第二電圧入力端子に接続されている。
【0017】
抵抗R3は、一端が電流出力端子に接続され、他端がトランジスタM2のドレインに接続されている。トランジスタM2は、ゲートがトランジスタM1のゲートとドレインに接続され、ソースが抵抗R4の一端に接続され、基板が第二電圧入力端子に接続されている。抵抗R4の他端は、第二電圧入力端子に接続されている。
【0018】
次に、本実施形態の電圧電流変換回路11の動作について説明する。
抵抗R1は、電圧電流変換用の抵抗であり、第一電圧入力端子と第二電圧入力端子の間の電圧を電流に変換する。トランジスタM1及び抵抗R2とトランジスタM2及び抵抗R4は、カレントミラー回路を構成し、抵抗R1に流れる電流をミラーする。
【0019】
Nchデプレッション型トランジスタでカレントミラー回路を構成すると、しきい値が負であるため、入力端子間の電圧が低くなってもミラー動作するが、電流が少ないとミラー動作できない。図1のカレントミラー回路は、トランジスタM1とトランジスタM2それぞれにバイアス抵抗である抵抗R2と抵抗R4を備えている。抵抗R2、R4によってトランジスタM1、M2のソースの電位が基板の電位より高くバイアスされるため、基板バイアス効果によりトランジスタのしきい値が高くなる。
【0020】
ここで、トランジスタM1、M2のしきい値は、0Vより高く、かつエンハンスメント型のトランジスタより低く設定する。しきい値をそのように設定することで、図1のカレントミラー回路は、入力端子間の電圧が低くなっても、少ない電流でも、ミラー動作することが出来る。
【0021】
負荷抵抗である抵抗R3は、トランジスタM1とトランジスタM2のドレイン電圧が略等しくなるよう設けられている。抵抗R3の電流が出力電流となる。
【0022】
以上説明したように、本実施形態の電圧電流変換回路11は、Nchデプレッション型のトランジスタM1、M2とそのソース電圧を基板の電圧より高くバイアスする抵抗R2、R4でカレントミラー回路を構成したので、しきい値が0Vより高く、かつエンハンスメント型のトランジスタより低く設定することが出来る。従って、入力端子間の電圧が低くなっても、その電圧を精度よく電流に変換することが出来る。
【0023】
図2は、故障診断回路を備えた充放電制御装置100を示すブロック図である。
充放電制御装置100は、電圧電流変換回路11、21と、スイッチ12、15、16、22、25、26と、抵抗回路13、23と、基準電圧回路14、24、38と、コンパレータ17、18、27、28と、電流電圧変換回路31と、オペアンプ32、35と、MOSトランジスタ33、36と、抵抗34、37と、カレントミラー回路39を備えている。
【0024】
コンパレータ17は、抵抗回路13が出力する電圧と基準電圧回路14の電圧に基づいて、二次電池B1の過放電を検出するコンパレータである。コンパレータ18は、同様に、二次電池B1の過充電を検出するコンパレータである。コンパレータ27は、抵抗回路23が出力する電圧と基準電圧回路24の電圧に基づいて、二次電池B2の過放電を検出するコンパレータである。コンパレータ28は、同様に、二次電池B2の過充電を検出するコンパレータである。そして、図示はしないが、これらコンパレータの信号によって二次電池の充放電を制御する制御回路なども備えている。
【0025】
充放電制御装置100は、二次電池B1の電圧を検出する回路の故障を診断する場合、以下のように動作する。
電圧電流変換回路11と電流電圧変換回路31は、二次電池B1の電圧を接地電圧基準の電圧に変換する。オペアンプ32、35と、MOSトランジスタ33、36と、抵抗34、37と、カレントミラー回路39は、その電圧に基づいた故障診断用の電流を生成し、スイッチ15またはスイッチ16によって抵抗回路13に流す。コンパレータ17、18は、その時の抵抗回路13の電圧に基づいて回路の故障を検出する。
【0026】
図3は、図2の充放電制御装置に用いられる本実施形態の電圧電流変換回路及び電流電圧変換回路を示す回路図である。電圧電流変換回路11と電流電圧変換回路31は、図3のようにカレントミラー回路で接続すると電圧の基準電位変換回路を構成することが出来る。
【0027】
電圧電流変換回路11は、図1と同じ構成なので、説明は省略する。
電流電圧変換回路31は、抵抗R5、R6と、Nchデプレッション型のトランジスタM3を備えている。抵抗R5は、一端がカレントミラー回路の出力端子に接続され、他端がトランジスタM3のドレインとゲートに接続されている。トランジスタM3は、ソースが抵抗R6の一端に接続され、基板が接地端子に接続されている。抵抗R6の他端は、接地端子に接続されている。抵抗R5は、電流電圧変換用の抵抗であり、その一端が電圧の出力端子である。
【0028】
電圧電流変換回路11は、第一電圧入力端子が二次電池B1の正極端子に接続され、第二電圧入力端子が二次電池B1の負極端子に接続され、電流出力端子がカレントミラー回路の入力端子に接続されている。
【0029】
図3の電圧の基準電位変換回路は、電圧電流変換回路11が二次電池B1の電圧を電流に変換し、電流電圧変換回路31がその電流を接地端子の電位を基準とした電圧に変換する。
【0030】
従って、電流電圧変換回路31は、電圧電流変換回路11の電圧を電流に変換する回路と同じ構成とすることで、電圧電流変換回路11の電流を正確に電圧に再変換することが可能となる。
(【0031】以降は省略されています)

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