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公開番号2024064084
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-14
出願番号2022172417
出願日2022-10-27
発明の名称電圧検出装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人サトー
主分類G01R 19/10 20060101AFI20240507BHJP(測定;試験)
要約【課題】回路面積を増大することなく入力リークをキャンセルするレンジを拡大できるようにした電圧検出装置を提供する。
【解決手段】電圧検出装置は、2つの入力ノードの各電圧をサンプリングして差電圧を検出する差電圧検出回路4を用い、2つの入力ノードから差電圧検出回路4の側へリークするリーク電流とは逆向きに流れる補償電流を生成するリークキャンセル回路5を備える。リークキャンセル回路5は、補償電流を生成するための指令電圧を生成するD/A変換器6と、D/A変換器6により生成された電圧を入力する入力トランジスタとして所定より低閾値電圧のMOSトランジスタを使用したアンプ7と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
２つの入力ノードの間の差電圧を検出する電圧検出装置であって、
前記２つの入力ノードの各電圧をサンプリングして前記差電圧を検出する差電圧検出回路を備え、前記２つの入力ノードから前記差電圧検出回路の側へ流れるリーク電流とは逆向きに流れる補償電流を生成するリークキャンセル回路（５）を備え、
前記リークキャンセル回路は、
前記補償電流を生成するための指令電圧を生成する電圧生成回路（６）と、
前記電圧生成回路により生成された電圧を入力する入力トランジスタとして所定より低閾値電圧のＭＯＳトランジスタを使用したアンプ（７）と、を備える電圧検出装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記リークキャンセル回路は、前記電圧生成回路による指令電圧に基づいて相関二重サンプリングして前記補償電流を生成する請求項１記載の電圧検出装置。
【請求項３】
前記リークキャンセル回路の電圧生成回路は、デジタル指令値に正勾配で正比例する第１電圧と前記デジタル指令値に負勾配で正比例する第２電圧の二つの指令電圧を出力するか、又は、デジタル指令値に拘わらず一定の第１電圧と前記デジタル指令値に正比例する第２電圧の二つの指令電圧を出力するＤ／Ａ変換器により構成され、
前記アンプは、二つのオペアンプにより構成されると共に、前記Ｄ／Ａ変換器による前記二つの電圧出力のそれぞれを前記二つのオペアンプの入力に接続して電圧フォロワして出力する請求項１記載の電圧検出装置。
【請求項４】
集積回路に構成され、
前記集積回路の外部に、抵抗とコンデンサとを接続して構成されたＲＣフィルタを備え、前記ＲＣフィルタを通じて入力された信号を二つの入力ノードを通じて入力する請求項１記載の電圧検出装置。
【請求項５】
前記リークキャンセル回路は、入力段と出力段の二段の増幅部の構成を備え、前記出力段をＡＢ級で動作させるように構成される請求項１記載の電圧検出装置。
【請求項６】
前記入力段は、前記入力トランジスタにより構成される差動入力部と前記差動入力部にカスコード接続されたカスコード接続部を備えたフォールデッドカスコード型増幅回路により構成され、
前記アンプは、前記入力段のカスコード接続部と前記出力段との間に位相補償用のキャパシタを接続して構成される請求項５記載の電圧検出装置。
【請求項７】
前記オペアンプを外部からの電圧をバッファする電圧バッファとして選択的に使用する請求項３記載の電圧検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧検出装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
本願に関連する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１記載の技術によれば、差動構成の差電圧検出回路を備える。差電圧検出回路は、その差動構成において対をなす２つの検出キャパシタと、２つの検出キャパシタの一方と２つの入力ノードの一方との間を開閉する第１検出スイッチと、２つの検出キャパシタの他方と２つの入力ノードの他方との間を開閉する第２検出スイッチと、２つの検出キャパシタ同士の間を開閉する第３検出スイッチと、を備え、第１および第２検出キャパシタと第３検出スイッチとは相補的にオンオフするようにしている。また、リークキャンセル回路は差動構成であり、その差動構成において対をなす２つの補填キャパシタと、２つの補填キャパシタの一方と２つの入力ノードの一方との間を開閉する第１補填スイッチと、２つの補填キャパシタの他方と２つの入力ノードの他方との間を開閉する第２補填スイッチと、２つの補填キャパシタ同士の間を開閉する第３補填スイッチと、を備え、第１および第２補填キャパシタと第３補填スイッチとは相補的にオンオフされるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１５６１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは、特許文献１記載の技術に、通常のＭＯＳトランジスタを用いたアンプを電圧生成回路として構成すると大振幅となり特性が悪化することを発見した。特性を維持するためには、リークキャンセル容量を大きくする必要があり、回路面積増となることから好ましくない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、回路面積を極力抑制しながらリークキャンセルできるようにした電圧検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、２つの入力ノードの間の差電圧を検出する電圧検出装置を対象としている。リークキャンセル回路は、２つの入力ノードの各電圧をサンプリングして差電圧を検出する差電圧検出回路を用いる場合に、２つの入力ノードから差電圧検出回路の側へリークするリーク電流とは逆向きに流れる補償電流を生成する。
【０００７】
リークキャンセル回路は、電圧生成回路、及びアンプを備える。電圧生成回路は、補償電流を生成するための当該補償電流に依存した電圧を生成する。アンプは、電圧生成回路の出力電圧を入力して増幅する入力トランジスタとして、所定より低閾値電圧のＭＯＳトランジスタを使用して構成される。入力トランジスタを低閾値電圧のＭＯＳトランジスタとすることで広い入力電圧で振幅の特性変動を抑えることができることが確認されている。これにより、リークキャンセル容量を大きくする必要がなくなり、回路面積を増大することなく入力リークをキャンセルするレンジを拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態における電気的構成ブロック図
具体例を示す電気的構成図
Ｄ／Ａ変換器が二つの指令電圧を出力する場合のＤＡＣ出力例その１
Ｄ／Ａ変換器が二つの指令電圧を出力する場合のＤＡＣ出力例その２
オペアンプの電気的構成図
リーク電流が流れるときの等価回路図
サンプル期間、ホールド期間におけるスイッチのオンオフ状態を表すタイムチャートその１
サンプル期間、ホールド期間におけるスイッチのオンオフ状態を表すタイムチャートその２
ホールド期間の等価回路図
サンプル期間の等価回路図
比較例の電気的構成図
第２実施形態における具体例を示す電気的構成図
リークキャンセル装置の一部の回路図
ホールド期間の等価回路図
サンプル期間の等価回路図
第３実施形態における電気的構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、電圧検出装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付して、必要に応じて説明を省略する。
【００１０】
（第１実施形態）
第１実施形態について図１から図１０を参照しながら説明する。図１に示すように、組電池は、二次電池である複数の電池セルＣｅａ、Ｃｅｂ…を多段に直列接続して構成されている。図１には、電池セルＣｅａ、Ｃｅｂを２段だけ図示しており、電池セルＣｅを表す符号「Ｃｅ」にそれぞれ添え字ａ、ｂを付している。また、これらの電池セルＣｅａ、Ｃｅｂの各段に対応して設けられた構成要素、例えば、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ２、に添え字ａ，ｂを付すことで、抵抗Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂ、抵抗Ｒ２ａ、Ｒ２ｂを表している。さらに、端子Ｔｓにはこれらの添え字ａ、ｂと共に、上流側には添え字１を付しており、下流側には添え字２を付すことで端子Ｔｓａ１、Ｔｓａ２、Ｔｓｂ１、Ｔｓｂ２を表している。以下の説明では、各段毎に同一構成となっているため、電池セルＣｅ、抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ１、端子Ｔｓに付した添え字ａ、ｂ、１、２を必要に応じて省略して説明することもある。
（【００１１】以降は省略されています）

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