專(zhuān)利名稱：電壓－頻率轉(zhuǎn)換裝置及其基準(zhǔn)電壓變更方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于例如檢測(cè)出由二次電池充電的殘余電壓之電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置、電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的基準(zhǔn)電壓變更方法。
背景技術(shù)：
＝＝＝現(xiàn)有的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成＝＝＝<<<整體構(gòu)成>>>
參照?qǐng)D5，對(duì)現(xiàn)有的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的一構(gòu)成例進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示現(xiàn)有的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的一構(gòu)成例的電路框圖。
圖5所示的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置100具有誤差放大器102、電流源IA、可變電流源IB、IC、電阻RA、RB、P型MOSFET104、106、基準(zhǔn)電壓源108、比較器110、電容器112、開(kāi)關(guān)元件114、控制邏輯電路116。
電流源IA、電阻RA以及P型MOSFET104的源極·漏極串聯(lián)連接于電源VDD和接地之間。通過(guò)對(duì)P型MOSFET104的柵極施加電壓VIN(-)，同時(shí)向電阻RA提供來(lái)自電流源IA的電流，從而在電阻RA的一端上產(chǎn)生電壓V1。該電壓V1的值是由電壓VIN(-)的值確定的電壓。另一方面，可變電流源IB、電阻RB、P型MOSFET106串聯(lián)連接于電源VDD和接地之間。通過(guò)對(duì)P型MOSFET106的柵極施加電壓VIN(+)，同時(shí)向電阻RB提供來(lái)自電流源IB的電流，從而在電阻RB的一端上產(chǎn)生電壓V2。該電壓V2的值是由電壓VIN(+)的值確定的電壓。
誤差放大器102的一個(gè)輸入與產(chǎn)生電壓V1的電阻RA的一端連接，另一個(gè)輸入與產(chǎn)生電壓V2的電阻RB的一端連接。即，誤差放大器102根據(jù)電壓V1及電壓V2的差值電壓，進(jìn)行使電壓V2與電壓V1相等的負(fù)反饋動(dòng)作?？勺冸娏髟碔B由來(lái)自誤差放大器102的輸出電壓控制、調(diào)整電流量。在此，在為了使電壓V2與電壓V1相等，誤差放大器102對(duì)可變電流源IB進(jìn)行負(fù)反饋動(dòng)作的情況下，例如，伴隨電壓VIN(+)變得比電壓VIN(-)低，電壓V2比電壓V1低且電壓V1及電壓V2的差值電壓變大時(shí)，誤差放大器102為了使此時(shí)產(chǎn)生的電壓V1及電壓V2的差值電壓為零，產(chǎn)生用于使可變電流源IB的電流比當(dāng)前時(shí)刻的電流更大的輸出電壓。
由可變電流源IC產(chǎn)生的電流量，根據(jù)誤差放大器102的輸出電壓進(jìn)行控制。即，誤差放大器102一產(chǎn)生用于使可變電流源IB的電流量增大的電壓，可變電流源IC就根據(jù)該輸出電壓產(chǎn)生更大的電流。可變電流源IC及電容器112串聯(lián)連接于電源VDD和接地之間，電容器112以由可變電流源IC產(chǎn)生的電流充電。即，電容器112，由可變電流源IC產(chǎn)生的電流越大，越可進(jìn)行快速充電；另一方面由可變電流源IC產(chǎn)生的電流越小，越可進(jìn)行低速充電。
比較器110，比較在電容器112的非接地側(cè)的一端產(chǎn)生的充電電壓和由基準(zhǔn)電壓源108產(chǎn)生的恒定的基準(zhǔn)電壓VREF。在圖5中，在比較器100的+(非反相輸入)端子上施加電容器112的充電電壓，在比較器110的-(反相輸入)端子上施加基準(zhǔn)電壓VREF。因此，比較器110在電容器112的充電電壓比基準(zhǔn)電壓VREF小時(shí)輸出低電平，在電容器112的充電電壓比基準(zhǔn)電壓VREF大時(shí)輸出高電平。即，比較器110輸出對(duì)應(yīng)于電壓V1及電壓V2的差值電壓的矩形頻率信號(hào)。
開(kāi)關(guān)元件114與電容器112并聯(lián)連接。而且，作為開(kāi)關(guān)元件114，可采用雙極晶體管或MOSFET等。
控制邏輯電路116與比較器110的輸出相連，是控制開(kāi)關(guān)元件114的接通/斷開(kāi)的元件。即，控制邏輯電路116在比較器110輸出為高電平之后的一定期間，將開(kāi)關(guān)元件114接通。該一定期間內(nèi)，電容器112的充電電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)元件114放電。
＝＝＝現(xiàn)有的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作＝＝＝參照?qǐng)D5及圖7，對(duì)電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置100的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖7是表示在電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置100中、在電容器112的一端出現(xiàn)的充電電壓和由比較器110輸出的頻率信號(hào)之間的關(guān)系的波形圖。而且，電容器112的充電電壓上升的程度(斜率)根據(jù)由可變電流源IC提供的電流大小而不同。即，電容器112的充電電壓上升時(shí)的斜率為由可變電流源IC提供的電流越大，就越向陡的方向變化；另一方面，由可變電流源IC提供的電流越小，就越向平緩的方向變化。
例如，對(duì)形成圖7的期間TA的波形時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。相對(duì)于電壓VIN(-)，在電壓VIN(+)為電壓VIN(-)±ΔV關(guān)系的情況下，即，電壓VIN(+)及VIN(-)的差值電壓為ΔV時(shí)，在電壓V1及電壓V2之間，開(kāi)始產(chǎn)生相當(dāng)于該差值電壓ΔV的差值電壓V1-V2。因此，該誤差放大器102產(chǎn)生用于使該差值電壓V1-V2為零的輸出電壓。例如，當(dāng)差值電壓ΔV為正時(shí)，由于電壓V1＜電壓V2，故誤差放大器102產(chǎn)生用于使由電流源IB提供的電流減少的輸出電壓。該輸出電壓使由可變電流源IC提供的電流也增加。另一方面，當(dāng)差值電壓ΔV為負(fù)時(shí)，由于電壓V1＞電壓V2，故誤差放大器102產(chǎn)生用于使由可變電流源IB提供的電流增加的輸出電壓。該輸出電壓使由可變電流源IC提供的電流也減少。這樣，可變電流源IC產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于由誤差放大器102得到的輸出電壓的電流，電容器112被供給來(lái)自可變電流源IC的電流并進(jìn)行充電。這樣，電容器112的充電電壓成為用于使電壓V1及電壓V2的差值電壓為零的、以如期間TA的斜率上升。而且，在為電容器112的充電電壓比基準(zhǔn)電壓VREF小的狀態(tài)的情況下，比較器110的輸出為低電平。
其后，當(dāng)電容器112的充電電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓VREF時(shí)，比較器110的輸出為高電平?？刂七壿嬰娐?16，在比較器110輸出為高電平之后的一定期間，將開(kāi)關(guān)元件114接通。即，形成電容器112用的放電路徑。因此，電容器112通過(guò)開(kāi)關(guān)元件114立即進(jìn)行放電。而且，控制邏輯電路116將開(kāi)關(guān)元件114接通的一定期間，是電容器112完成放電所需要的期間，是考慮了電容器112的電容等，而在控制邏輯電路116中預(yù)定的。并且，當(dāng)電容器12的充電電壓比基準(zhǔn)電壓VREF小時(shí)，比較器110的輸出再次為低電平。因此，比較器110對(duì)應(yīng)電容器112的充電電壓輸出周期TO的頻率信號(hào)。
因此，電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置100，將電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)該差值電壓的頻率信號(hào)。
＝＝＝電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的應(yīng)用例＝＝＝
電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置100，可用作為例如求取對(duì)二次電池充電的殘余電壓的裝置。
圖6是內(nèi)置二次電池的電池組的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。在圖6中，電池組200內(nèi)置二次電池201、檢測(cè)電阻202、微計(jì)算機(jī)203(或也可是邏輯集成電路)等。二次電池201及檢測(cè)電阻202，串聯(lián)連接在與將二次電池201作為電源使用的電子設(shè)備電連接的+端子和-端子之間。通過(guò)二次電池201進(jìn)行充電或放電，檢測(cè)電阻202在其兩端產(chǎn)生電壓VIN(+)和電壓VIN(-)。例如，在將電池組200裝到電子設(shè)備的情況下，二次電池201為了向該電子設(shè)備提供電源，進(jìn)行放電，而向檢測(cè)電阻202的a方向(紙面向上方向)流過(guò)放電電流。即，在二次電池201進(jìn)行放電的情況下，電壓VIN(+)比電壓VIN(-)低。進(jìn)一步，二次電池201的放電量越小，電壓VIN(+)和電壓VIN(-)的差值電壓越大。另一方面，在將電池組200裝到充電器(未圖示)的情況下，二次電池201進(jìn)行充電，而向檢測(cè)電阻202的b方向(紙面向下方向)流過(guò)充電電流。即，在二次電池201進(jìn)行充電的情況下，電壓VIN(+)比電壓VIN(-)高。進(jìn)一步，二次電池201的充電量越多，電壓VIN(+)和電壓VIN(-)的差值電壓越大。
上述的電壓VIN(+)和電壓VIN(-)作為求出二次電池201進(jìn)行放電時(shí)的殘余電壓或二次電池201進(jìn)行充電時(shí)的充電電壓的基礎(chǔ)的電壓信息，供給到微計(jì)算機(jī)203。微計(jì)算機(jī)203內(nèi)置有電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置100。并且，微計(jì)算機(jī)203檢測(cè)通過(guò)施加電壓VIN(+)和電壓VIN(-)而產(chǎn)生的電壓V1與電壓V2的大小以及電壓V1與電壓V2的差值電壓，可以得到與使該差值電壓為零的可變電流源IC的電流大小對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)。進(jìn)一步，微計(jì)算機(jī)203對(duì)所得到的頻率信號(hào)執(zhí)行適當(dāng)?shù)某绦蛱幚?，可算出二次電?01被裝載到電子設(shè)備時(shí)的殘余電壓或該殘余電壓的可使用時(shí)間、充電中的充電電壓等。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2002-107428在電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置100中使用的電阻RA及電阻RB，具有依存于該電阻自身或該電阻周?chē)臏囟茸兓娮柚底兓臏囟忍匦浴?br> 電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓為ΔV，在由此時(shí)的電壓VIN(+)及電壓VIN(-)確定的電壓V1及電壓V2的差值電壓V1-V2不為零的情況下，誤差放大器102產(chǎn)生用于使電壓V1-V2為零的輸出電壓。電容器112提供來(lái)自此時(shí)的可變電流源IC的電流，并進(jìn)行充電。例如，以電阻RA及電阻RB的電阻值在不依存于溫度特性的情況下而沒(méi)有變化時(shí)的、電容器112的充電電壓上升的斜率為期間TA的斜率，即，在電阻RA及電阻RB的電阻值在不依存于溫度特性的情況下而沒(méi)有變化時(shí)，為從比較器110輸出周期TO的頻率信號(hào)的狀態(tài)。
然而，由該狀態(tài)開(kāi)始，電阻RA及電阻RB至少一方的電阻值依存于溫度特性變化的情況下，由誤差放大器102產(chǎn)生的輸出電壓盡管是電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓ΔV，但由使對(duì)應(yīng)于該差值電壓ΔV的差值電壓V1-V2為零的輸出電壓變化了。其結(jié)果是，產(chǎn)生由比較器110輸出的頻率信號(hào)的頻率偏離原來(lái)應(yīng)有的頻率的問(wèn)題。
作為具體例，試考慮在圖7的期間TB內(nèi)，在電阻RB的電阻值隨其自身的溫度特性變大的情況(例如電阻RB的電阻值變化為2倍的電阻值的情況)。誤差放大器102通過(guò)產(chǎn)生使電壓V1及電壓V2的差值電壓為零用的輸出電壓的負(fù)反饋動(dòng)作，從電壓V2變?yōu)榕c電壓V1相等的狀態(tài)，在電阻RB的電阻值依存于溫度特性而變?yōu)?倍的電阻值的情況下，此時(shí)的電壓V2變化為比電壓V1還高的電壓值。因此，誤差放大器102為了使電壓V2返回到與電壓V1相等的電壓，產(chǎn)生用于使由可變電流源IB提供的電流變更為迄今為止的電流的1/2電流值的輸出電壓。由此，不僅可變電流源IB，而且由可變電流源IC提供的電流也變更為迄今為止的電流的1/2電流值。其結(jié)果是，由于每個(gè)來(lái)自對(duì)應(yīng)電容器112的可變電流源IC的單位時(shí)間的電流供給量減少為1/2，故電容器112進(jìn)行充電時(shí)的上升斜率為期間TA時(shí)的斜率的1/2。因此，存在盡管電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓為ΔV，但由比較器110誤產(chǎn)生具有原來(lái)應(yīng)有的周期TO(虛線)的2倍周期2TO的頻率信號(hào)的問(wèn)題。
例如，將電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置100內(nèi)置于在電池組200內(nèi)使用的微計(jì)算機(jī)203中，在將該電池組200裝到電子設(shè)備中的情況下，可檢測(cè)二次電池201的殘余電壓。但是，由于微計(jì)算機(jī)203以由比較器110得到的頻率信號(hào)的頻率為基礎(chǔ)求取殘余電壓，故因產(chǎn)生上述錯(cuò)誤的頻率信號(hào)，求出的殘余電壓遠(yuǎn)偏離原來(lái)應(yīng)求取的殘余電壓，給電子設(shè)備的使用者帶來(lái)很大的麻煩。
圖8是表示電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置輸入輸出特性的特性圖。在圖8中，橫軸表示電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓[V]，縱軸表示由比較器110輸出的頻率信號(hào)[Hz]。而且，上述電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓和頻率信號(hào)，在理想的情況下具有如實(shí)線的比例關(guān)系。然而，在電阻RA及電阻RB至少一方依存于溫度特性，其電阻值變化的情況下，電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓和由比較器110輸出的頻率信號(hào)的頻率之間的關(guān)系，為自實(shí)線的特性向點(diǎn)劃線或虛線側(cè)偏離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，即使在構(gòu)成電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的電阻的電阻值依存于溫度特性而變化的情況下，也保持良好的電壓-頻率轉(zhuǎn)換精度。
為了解決上述課題的發(fā)明，是一種電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置，其中具有用于進(jìn)行電容器的充電的可變電流源；電流量調(diào)整電路，其具有用于施加第1電壓的第1電阻和用于施加第2電壓的第2電阻，將上述可變電流源的電流量調(diào)整到對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓的電流量；對(duì)在上述電容器的一端產(chǎn)生的充電電壓和基準(zhǔn)電壓的大小進(jìn)行比較的比較電路；和根據(jù)上述充電電壓超過(guò)上述基準(zhǔn)電壓時(shí)的上述比較電路的比較結(jié)果，進(jìn)行上述電容器放電的放電電路；并由上述比較電路產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓之頻率信號(hào)，其特征在于，包括基準(zhǔn)電壓控制電路，其當(dāng)上述第1電阻或上述第2電阻的電阻值依存于溫度特性而變化時(shí)，為了使來(lái)自上述比較電路的頻率信號(hào)恒定，將上述基準(zhǔn)電壓變更為對(duì)應(yīng)于上述第1電阻或上述第2電阻的電阻值的變化的值。
另外，一種電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的基準(zhǔn)電壓變更方法，該電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置具有用于進(jìn)行電容器的充電的可變電流源；電流量調(diào)整電路，其具有用于施加第1電壓的第1電阻和用于施加第2電壓的第2電阻，將上述可變電流源的電流量調(diào)整到對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓的電流量；對(duì)在上述電容器的一端產(chǎn)生的充電電壓和基準(zhǔn)電壓的大小進(jìn)行比較的比較電路；和根據(jù)上述充電電壓超過(guò)上述基準(zhǔn)電壓時(shí)的上述比較電路的比較結(jié)果，進(jìn)行上述電容器的充電電壓的放電之放電電路；并由上述比較電路產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓之頻率信號(hào)，其特征在于，當(dāng)上述第1電阻或上述第2電阻的電阻值依存于溫度特性而變化時(shí)，為了使來(lái)自上述比較電路的頻率信號(hào)的頻率恒定，將上述基準(zhǔn)電壓變更為對(duì)應(yīng)于上述第1電阻或上述第2電阻的電阻值的變化的值。
根據(jù)本發(fā)明，即使是在構(gòu)成電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的電阻的電阻值依存于溫度特性而變化的情況下，也可保持良好的電壓-頻率轉(zhuǎn)換精度。


圖1是表示本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的電路框圖。
圖2是表示在本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置中、用于基準(zhǔn)電壓控制電路的可變電流源的一例的電路圖。
圖3是表示本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置中采用的基準(zhǔn)電壓控制電路的動(dòng)作的波形圖。
圖4是表示本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作的波形圖。
圖5是表示現(xiàn)有的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的電路框圖。
圖6是表示作為電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置所采用的一例的電池組的電路框圖。
圖7是表示現(xiàn)有的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作的波形圖。
圖8是表示電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的輸入輸出特性的特性圖。
圖9是表示應(yīng)用電池組的電子設(shè)備的一例的圖。
圖中200-電池組，201-二次電阻，202-檢測(cè)電阻，203-微計(jì)算機(jī)，300-電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置，302-電容器，304-P型MOSFET(第2電流供給用晶體管)，306-電流量調(diào)整電路，308-計(jì)算機(jī)，310-控制邏輯電路，312-開(kāi)關(guān)元件，314-基準(zhǔn)電壓控制電路，316-電流源，318-第1電阻，320-P型MOSFET(第1電壓用晶體管)，322-P型MOSFET(第1電流供給用晶體管)，324-第2電阻，326-P型MOSFET(第2電壓用晶體管)，328-誤差放大器，330-可變電流源，332-電容器(充放電用電容器)，334-電容器(采樣保持用電容器)，336-緩沖器，338-定時(shí)控制電路，TG1-第1開(kāi)關(guān)元件，TG2-第2開(kāi)關(guān)元件，TG3-第3開(kāi)關(guān)元件。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)本說(shuō)明書(shū)及附圖的記載，至少表明以下事項(xiàng)。
＝＝＝電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成＝＝＝<<<整體構(gòu)成>>>
參照?qǐng)D1，對(duì)本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的一構(gòu)成例進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的一構(gòu)成例的電路框圖。
圖1中所示的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300，具有電容器302；P型MOSFET304(可變電流源)；電流量調(diào)整電路306；比較器308(比較電路)；控制邏輯電路310及開(kāi)關(guān)元件312(放電電路)；基準(zhǔn)電壓控制電路314。
電流量調(diào)整電路306具有電流源316、電阻值R1的第1電阻318、P型MOSFET320(第1電壓用晶體管)、P型MOSFET322(第1電流供給用晶體管)、電阻值R2的第2電阻324、P型MOSFET326(第2電壓用晶體管)、誤差放大器328(電流量調(diào)整用誤差放大器)。
電流源316、電阻318、P型MOSFET320的源極·漏極串聯(lián)連接到電源VDD和接地之間。而且，在對(duì)P型MOSFET320的柵極施加電壓VIN(-)的情況下，在電流源316和第1電阻318的連接點(diǎn)產(chǎn)生以電壓VIN(-)+P型MOSFET320的柵極·源極間電壓+來(lái)自電流源316的電流被提供時(shí)的電阻318的兩端電壓表示的電壓V1。亦即，在來(lái)自電流源316的電流恒定的情況下，電壓V1為由VIN(-)的值確定的電壓。另一方面，P型MOSFET322的源極·漏極、第2電阻324、P型MOSFET326串聯(lián)連接在電源VDD和接地之間。而且，在對(duì)P型MOSFET326的柵極施加電壓VIN(+)的情況下，在P型MOSFET322的漏極和電阻324的連接點(diǎn)產(chǎn)生以電壓VIN(+)+P型MOSFET326的柵極·源極間電壓+來(lái)自P型MOSFET322的電流被提供時(shí)的電阻324的兩端電壓表示的電壓V2。亦即，在來(lái)自P型MOSFET322的電流恒定的情況下，電壓V2為由VIN(-)的值確定的電壓。對(duì)誤差放大器328的一個(gè)輸入端子施加電壓V1、對(duì)另一輸入端子施加電壓V2。并且，誤差放大器328為了使電壓V1及電壓V2的差值電壓為零，將使電壓V2與電壓V1相等用的輸出電壓作為控制電壓反饋到P型MOSFET322的柵極。這樣，在電壓V1＜電壓V2的情況下，誤差放大器328為了使電壓V1及電壓V2相等而產(chǎn)生用于使P型MOSFET322的漏極電流減少的輸出電壓。另一方面，在電壓V1＞電壓V2的情況下，誤差放大器328為了使電壓V1及電壓V2相等而產(chǎn)生用于使P型MOSFET322的漏極電流增加的輸出電壓。其結(jié)果是，由誤差放大器328的負(fù)反饋動(dòng)作，電壓V1及電壓V2在相等的狀態(tài)下穩(wěn)定。因此，由誤差放大器328產(chǎn)生與電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的大小和差值電壓對(duì)應(yīng)的大小的輸出電壓。
P型MOSFET324的源極·漏極和電容器302串聯(lián)連接在電源VDD和接地之間。并且，P型MOSFET304的柵極與P型MOSFET322的柵極連接，同時(shí)與誤差放大器328的輸出連接。即，P型MOSFET304、322，作為各控制電壓共同控制誤差放大器328的輸出電壓。因此，由P型MOSFET304提供給電容器302的漏極電流，隨P型MOSFET322的漏極電流的增減而增減。換言之，當(dāng)P型MOSFET322的漏極電流減少時(shí)，電容器302進(jìn)行充電時(shí)的斜率向平緩的方向變化，另一方面，當(dāng)P型MOSFET322的漏極電流增加時(shí)，電容器302進(jìn)行充電時(shí)的斜率向陡峭的方向變化。
比較器308，電容器302的非接地側(cè)的一端產(chǎn)生的充電電壓施加于+端子，同時(shí)由基準(zhǔn)電壓控制電路314產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓VREF’施加于-端子。而且，比較器308在充電電壓比基準(zhǔn)電壓VRFE’還低的期間輸出低電平，當(dāng)充電電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓VRFE’時(shí)輸出高電平。即，比較器308輸出對(duì)應(yīng)于電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓的頻率之頻率信號(hào)。
開(kāi)關(guān)元件312與電容器302并聯(lián)連接，形成用于進(jìn)行電容器302的充電電壓的放電之放電路徑。而且，作為開(kāi)關(guān)元件312，可采用雙極晶體管或MOSFET等。
控制邏輯電路310的輸入與比較器308的輸出連接，檢測(cè)比較器308的輸出從低電平上升到高電平時(shí)的變化(上升變化)，產(chǎn)生用于使開(kāi)關(guān)元件312在一定期間內(nèi)接通的控制信號(hào)。并且，所謂接通開(kāi)關(guān)元件312的一定期間，是使電容器302的充電電壓放電所需的充分期間，該一定期間是在控制邏輯電路310內(nèi)由硬件預(yù)定的。
<<<基準(zhǔn)電壓控制電路的構(gòu)成例>>>
基準(zhǔn)電壓控制電路314具有可變電流源330(反比例可變電流源)、第1開(kāi)關(guān)元件TG1、第2開(kāi)關(guān)元件TG2、第3開(kāi)關(guān)元件TG3、電容器332(充放電用電容器)、電容器334(采樣保持用電容器)、緩沖器336(輸出電路)、定時(shí)控制電路338(開(kāi)關(guān)控制電路)。緩沖器336的輸出作為基準(zhǔn)電壓VREF’施加到比較器308的一端。而且，第1開(kāi)關(guān)元件TG1、第2開(kāi)關(guān)元件TG2、第3開(kāi)關(guān)元件TG3是開(kāi)關(guān)電路，作為該開(kāi)關(guān)電路，可采用雙極晶體管、MOSFET等。
可變電流源330、第1開(kāi)關(guān)元件TG1、電容器332串聯(lián)連接在電源VDD和接地之間。第3開(kāi)關(guān)元件TG3與電容器332并聯(lián)連接。第2開(kāi)關(guān)元件TG2連接在電容器332的非接地側(cè)一端和電容器334的非接地側(cè)一端之間。定時(shí)控制電路338是控制第1開(kāi)關(guān)元件TG1、第2開(kāi)關(guān)元件TG2、第3開(kāi)關(guān)元件TG3的開(kāi)關(guān)定時(shí)。例如，定時(shí)控制電路338可根據(jù)預(yù)定的硬件邏輯，控制第1開(kāi)關(guān)元件TG1、第2開(kāi)關(guān)元件TG2、第3開(kāi)關(guān)元件TG3的開(kāi)閉定時(shí)。
此外，定時(shí)控制電路338，輸出用于控制第1開(kāi)關(guān)元件TG1、第2開(kāi)關(guān)元件TG2、第3開(kāi)關(guān)元件TG3的開(kāi)閉定時(shí)的控制信號(hào)，但該控制信號(hào)的產(chǎn)生定時(shí)如后述的圖3所示。為了輸出第1開(kāi)關(guān)元件TG1、第2開(kāi)關(guān)元件TG2、第3開(kāi)關(guān)元件TG3的開(kāi)閉用的控制信號(hào)，定時(shí)控制電路338具有例如所定頻率的振蕩電路(未圖示)；對(duì)從該振蕩電路得到的振蕩信號(hào)進(jìn)行2值化后分頻為所定頻率的矩形波的分頻器(未圖示)；第2開(kāi)關(guān)元件TG2用的第1定時(shí)器(未圖示)；第3開(kāi)關(guān)元件TG3用的第2時(shí)間(未圖示)；和可僅在期間Tb1、Tb2分別產(chǎn)生脈沖的單個(gè)的單穩(wěn)定多諧振蕩器等的第1及第2脈沖發(fā)生電路(未圖示)。
首先，用于開(kāi)閉第1開(kāi)關(guān)元件TG1的控制信號(hào)可設(shè)為例如由分頻器得到的矩形波。該控制信號(hào)的1個(gè)周期是將期間Ta及期間Tb相加后的期間，在期間Ta為高電平，在期間Tb為低電平。
另外，用于開(kāi)閉第2開(kāi)關(guān)元件TG2的控制信號(hào)，可通過(guò)采用第1定時(shí)器和第1脈沖發(fā)生電路來(lái)產(chǎn)生。例如，定時(shí)控制電路338檢測(cè)用于開(kāi)閉第1開(kāi)關(guān)元件TG1的控制信號(hào)從高電平下降到低電平，開(kāi)始以此時(shí)的下降變化為契機(jī)復(fù)位的第1定時(shí)器的計(jì)時(shí)。該第1定時(shí)器若計(jì)時(shí)第1一定期間，則產(chǎn)生溢出(over flow)信號(hào)。通過(guò)向第1脈沖產(chǎn)生電路提供該溢出信號(hào)，從而可產(chǎn)生用于開(kāi)閉第2開(kāi)關(guān)元件TG2的控制信號(hào)。
并且，用于開(kāi)閉第3開(kāi)關(guān)元件TG3的控制信號(hào)，也可通過(guò)采用第2定時(shí)器和第2脈沖發(fā)生電路而同樣地產(chǎn)生。亦即，定時(shí)控制電路338，在第1定時(shí)器計(jì)時(shí)第1一定期間并輸出溢出信號(hào)后，控制第2定時(shí)器，以便以此時(shí)的溢出信號(hào)為契機(jī)復(fù)位，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)第2一定期間。與該第2定時(shí)器計(jì)時(shí)第2一定期間時(shí)相同，產(chǎn)生溢出信號(hào)。通過(guò)向第2脈沖產(chǎn)生電路提供該溢出信號(hào)，從而可產(chǎn)生用于開(kāi)閉第3開(kāi)關(guān)元件TG3的控制信號(hào)。
再者，第1定時(shí)器及第2定時(shí)器分別計(jì)時(shí)的第1及第2一定期間的合計(jì)，不足Tb-(前半的一部分期間Tb1+后半的一部分期間Tb2)。此外，成為使第2開(kāi)關(guān)元件TG2及第3開(kāi)關(guān)元件TG3分別開(kāi)閉的控制信號(hào)的高電平的期間Tb1、Tb2分為期間Tb的前半和后半部分，但并非限定于此。例如，也可是期間Tb1、Tb2都在期間Tb的中間之后。這樣，可以在電容器332的非接地側(cè)一端產(chǎn)生的充電電壓V更準(zhǔn)確穩(wěn)定的定時(shí)內(nèi)得到基準(zhǔn)電壓VREF’。
并且，由定時(shí)控制電路338，即可用如上所述的硬件產(chǎn)生用于開(kāi)閉第1開(kāi)關(guān)元件TG1、第2開(kāi)關(guān)元件TG2、第3開(kāi)關(guān)元件TG3的控制信號(hào)，也可用軟件產(chǎn)生。此時(shí)，可更簡(jiǎn)化定時(shí)控制電路338的構(gòu)成。
在電容器334的非接地側(cè)一端產(chǎn)生的電壓施加到緩沖器336，由緩沖器336輸出的電壓作為基準(zhǔn)電壓VREF’而被施加到比較器308的一端子上。
<<<反比例可變電流源的構(gòu)成例>>>
在此，可變電流源330為提供與第2電阻324的電阻值R2成反比例的電流的電流源?？勺冸娏髟?30例如如圖2所示，由誤差放大器402、第3電阻404、基準(zhǔn)電壓源406、P型MOSFET408、410(晶體管)構(gòu)成。而且，第3電阻404具有與第2電阻324相同的電阻值R2，且具有相同溫度特性。
在誤差放大器402的一個(gè)輸入端子上施加由基準(zhǔn)電壓源406產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓VX。P型MOSFET408的源極·漏極及第3電阻404，串聯(lián)連接于電源VDD和接地之間。而且，P型MOSFET408的柵極與誤差放大器402的輸出端子相連，第3電阻404的非接地側(cè)的一端與誤差放大器402的另一輸入端子相連。亦即，由于P型MOSFET408的漏極電流由誤差放大器402的輸出電壓控制，同時(shí)反饋到誤差放大器402的另一輸入端子，故在第3電阻404的非接地側(cè)的一端產(chǎn)生電壓VX的狀態(tài)下，誤差放大器402的反饋動(dòng)作穩(wěn)定。此時(shí)，流過(guò)第3電阻404的P型MOSFET408的漏極電流ID，用ID＝VX/R2表示。即，P型MOSFET408的漏極電流ID為與第2電阻324的電阻值R2成反比例的電流。而且，由于第3電阻404具有與第2電阻324相同的溫度特性，故因依存于溫度特性，第2電阻324及第3電阻404的電阻值以同樣的比例變化，所以流過(guò)第3電阻404的電流ID確實(shí)與流過(guò)第2電阻324的電流成反比例。換言之，由誤差放大器402的輸出電壓控制P型MOSFET408的柵極，以使確實(shí)與流過(guò)第2電阻324的電流成反比例的電流ID流入第3電阻404。
P型MOSFET410，源極與電源VDD連接、柵極與誤差放大器402的輸出端子連接。即，當(dāng)以與P型MOSFET408相同的尺寸構(gòu)成P型MOSFET410時(shí)，P型MOSFET410的漏極電流也為ID。
作為可變電流源330，可采用以上的構(gòu)成。此時(shí)，P型MOSFET410的漏極輸出，為可變電流源330的電流輸出。
<<<電流源316的構(gòu)成例>>>
另外，還可具有與P型MOSFET410相同尺寸的P型MOSFET412。該P(yáng)型MOSFET412的源極與電源VDD連接、柵極與誤差放大器402的輸出端子連接。這樣，P型MOSFET412的漏極電流也為ID。也可將由上述誤差放大器402、第3電阻404、基準(zhǔn)電壓源406、P型MOSFET408、412構(gòu)成的可變電流源，與圖1的電流源316置換。此時(shí)，如果將第1電阻318及第2電阻324設(shè)定為具有相同電阻值且相同溫度特性，則即使流過(guò)第1電阻318的電流依存于溫度特性而變化，也通過(guò)由電流源316提供與第1電阻318的電阻值R1成反比例的電流，而可使電壓V1保持恒定。即，誤差放大器328，僅根據(jù)另一輸入電壓V2的變化進(jìn)行誤差放大動(dòng)作，可準(zhǔn)確地確定施加到比較器308的基準(zhǔn)電壓VREF’。
＝＝＝電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作＝＝＝<<<基準(zhǔn)電壓控制電路的動(dòng)作>>>
參照?qǐng)D1及圖3，對(duì)本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300中使用的基準(zhǔn)電壓控制電路314的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置中使用的基準(zhǔn)電壓控制電路的動(dòng)作的波形圖。而且，由可變電流源330提供的電流最初的大小，為了便于說(shuō)明，設(shè)為電容器322以圖示的斜率充電實(shí)線電壓V的電流的大小。另外，由定時(shí)控制電路338輸出的、用于開(kāi)閉第1開(kāi)關(guān)元件TG1、第2開(kāi)關(guān)元件TG2、第3開(kāi)關(guān)元件TG3的控制信號(hào)，在斷開(kāi)這些開(kāi)關(guān)元件TG1至TG3時(shí)為高電平，在閉合這些開(kāi)關(guān)元件TG1至TG3時(shí)為低電平。
首先，在期間Ta，由定時(shí)控制電路338向第1開(kāi)關(guān)元件TG1提供高電平的控制信號(hào)，向第2開(kāi)關(guān)元件TG2及第3開(kāi)關(guān)元件TG3提供低電平的控制信號(hào)。這樣，在第2開(kāi)關(guān)元件TG2及第3開(kāi)關(guān)元件TG3打開(kāi)的狀態(tài)，僅關(guān)閉第1開(kāi)關(guān)元件TG1。由此，電容器332從完全的放電狀態(tài)，按由可變電流源330提供的電流大小進(jìn)行充電。其結(jié)果，在電容器332的非接地側(cè)一端產(chǎn)生的充電電壓V呈如圖3的實(shí)線上升。而且，電容器332進(jìn)行充電的期間Ta為第1期間。
其后，在期間Tb，由定時(shí)控制電路338在整個(gè)期間Tb向第1開(kāi)關(guān)元件TG1提供低電平的控制信號(hào)；在期間Tb的前半部的一部分期間Tb1，向第2開(kāi)關(guān)元件TG2提供成為高電平的控制信號(hào)；而且，在期間Tb的后半部的一部分奇跡那Tb2，向第3開(kāi)關(guān)元件TG3提供成為高電平的控制信號(hào)。這樣，若由期間Ta變?yōu)槠陂gTb，則由于第1開(kāi)關(guān)元件TG1打開(kāi)，故電容器332停止充電動(dòng)作，期間Ta的最后充電電壓如實(shí)線那樣保持。該電容器332的充電電壓保持的期間為第2期間。而且，如果第2開(kāi)關(guān)元件TG2僅在期間Tb內(nèi)的期間Tb1關(guān)閉，則電容器332的充電電壓由電容器334采樣保持，該采樣保持電壓施加于緩沖器336。這樣，施加到緩沖器336的電壓作為基準(zhǔn)電壓VREF’而被施加到比較器308的一端。其后，如果第3開(kāi)關(guān)元件TG3僅在期間Tb內(nèi)的期間Tb2關(guān)閉，則電容器332的充電電壓以第3開(kāi)關(guān)元件TG3關(guān)閉為契機(jī)進(jìn)行放電。該期間Tb2為第3期間。
如上所述，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行期間Ta及期間Tb中的第1開(kāi)關(guān)元件TG1、第2開(kāi)關(guān)元件TG2、第3開(kāi)關(guān)元件TG3的開(kāi)閉，由緩沖器336輸出對(duì)應(yīng)于可變電流源330的電流大小的基準(zhǔn)電壓VREF’。
<<<整體動(dòng)作>>>
參照?qǐng)D1、圖2、圖3及圖4，對(duì)本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖4是表示本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作的波形圖。而且，電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300，被用于例如圖6的電池組200。另外，為了便于說(shuō)明，將電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300的動(dòng)作分為圖4所示的期間TA和期間TB進(jìn)行說(shuō)明。在期間TA中，設(shè)第2電阻324的電阻值在不依存于溫度特性的情況下而沒(méi)有變化，在期間TB中，設(shè)第2電阻324的電阻值依存于溫度特性而變化。
首先，若在電子設(shè)備中裝有電池組200，則對(duì)二次電池201充電的電壓作為該電子設(shè)備的電源而被提供。即，在檢測(cè)電阻200中流過(guò)a方向的放電電流，有電壓VIN(+)＜電壓VIN(-)的關(guān)系，而且，根據(jù)放電電流的大小，向微計(jì)算機(jī)203內(nèi)部的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300施加差值電壓為ΔV的電壓VIN(+)及電壓VIN(-)。于是，在第1電阻318的一端上產(chǎn)生的電壓V1和在第2電阻324的一端上產(chǎn)生的電壓V2之間的差值電壓V1-V2(V1＞V2)，對(duì)應(yīng)于電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓ΔV而產(chǎn)生。因此，誤差放大器328，為了使電壓V2和電壓V1相等，以該誤差放大器328的輸出電壓，控制P型MOSFET322的柵極電壓，使P型MOSFET322的漏極電流增加。同時(shí)，用于使電壓V1和電壓V2相等的誤差放大器328的輸出電壓，也作為控制電壓施加到P型MOSFET304的柵極。因此，P型MOSFET304的漏極電流隨P型MOSFET322的漏極電流的增加而增加，電容器302由此時(shí)的P型MOSFET304的漏極電流充電。
另一方面，在基準(zhǔn)電壓控制電路314中，對(duì)電容器322充電的圖3的實(shí)線所示的充電電壓，在由電容器334采樣保持后，施加到緩沖器336，作為基準(zhǔn)電壓VREF’施加到比較器308的一端子上。
而且，比較器308比較施加于+端子上的、在電容器302的非接地側(cè)一端產(chǎn)生的充電電壓，和施加于負(fù)端子上的基準(zhǔn)電壓VREF’。當(dāng)在電容器302的非接地側(cè)的一端產(chǎn)生的充電電壓比基準(zhǔn)電壓VREF’還小時(shí)，比較器308輸出低電平。其后，若在電容器302的非接地側(cè)的一端產(chǎn)生的充電電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓VREF’，則比較器308輸出高電平。控制邏輯電路310通過(guò)輸入從來(lái)自比較器308的低電平到高電平的上升變化，從而僅在一定期間關(guān)閉開(kāi)關(guān)元件312。由此，電容器302的充電電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)元件312放電，電容器302非接地側(cè)一端的電壓再次變得比基準(zhǔn)電壓VREF’還小，比較器308的輸出再次為高電平。通過(guò)電容器302重復(fù)上述充電動(dòng)作及放電動(dòng)作，從而由比較器308輸出具有周期TO的頻率信號(hào)。
設(shè)第2電阻324的電阻值R2依存于溫度特性而變化。例如，為了便于說(shuō)明，對(duì)電阻值R2變化為2倍的電阻值2R2的情況進(jìn)行說(shuō)明。
在此，設(shè)第1電阻318具有與第2電阻324相同的電阻值及相同的溫度特性，并且，由于電流源316提供與第2電阻324的電阻值R2成反比例的電流，故電壓V1保持恒定。亦即，施加于誤差放大器328的電壓中、電壓V2變化。
在期間TA中，以電壓V1及電壓V2相等的狀態(tài)，對(duì)P型MOSFET322的誤差放大器328的反饋動(dòng)作穩(wěn)定。但是，在期間TB中，由于第2電阻324的電阻值R2變化為2倍的電阻值2R2，故P型MOSFET322的漏極電流保持期間TA時(shí)的不變，電壓V2變得比V1還大。因此，誤差放大器328隨第2電阻324的電阻值R2變?yōu)?倍，產(chǎn)生用于使P型MOSFET322的漏極電流減少為1/2的輸出電壓。其結(jié)果，用于使電壓V2與電壓V1再次相等的負(fù)反饋動(dòng)作啟動(dòng)。因此，由P型MOSFET304輸出的漏極電流與期間TA時(shí)相比，也為1/2。因此，在期間TB，電容器302進(jìn)行充電時(shí)的充電電壓的上升斜率與期間TA時(shí)相比，為1/2，變得平緩。
另一方面，在基準(zhǔn)電壓控制電路314中，由可變電流源330產(chǎn)生的電流，隨第2電阻324的電阻值R2變化為2倍而變成1/2。因此，如圖3所示，在期間Ta，電容器332進(jìn)行充電時(shí)的充電電壓的上升斜率，與實(shí)線相比，變成如點(diǎn)劃線所示的1/2。因此，在期間Tb，在電容器332中所保持的充電電壓，與實(shí)線相比，變成1/2。因而，如圖4所示，在期間TB施加于比較器308一端的基準(zhǔn)電壓VREF’，與期間TA時(shí)相比，變成1/2。
這樣，在圖4所示的期間TB中，由于在電容器302的非接地側(cè)的一端產(chǎn)生的充電電壓的上升斜率，成為期間TA時(shí)的1/2，同時(shí)基準(zhǔn)電壓VREF’也變成期間TA時(shí)的1/2，故與期間TA時(shí)同樣地，由比較器308可得到周期TO的頻率信號(hào)。
再者，在本實(shí)施方式中，對(duì)第2電阻324的電阻值R2依存于溫度特性而變化為2倍的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但并非限定于此。亦即，無(wú)論是在第2電阻324的電阻值R2依存于溫度特性變大或變小的情況下，也與上述同樣地動(dòng)作。
這樣，即使是在第2電阻324的電阻值R2依存于溫度特性而變化的情況下，也可由比較器308得到頻率不變的頻率信號(hào)。
亦即，可切實(shí)得到圖8中所示的實(shí)線特性，可由微計(jì)算機(jī)203切實(shí)求得二次電池201的殘余電壓。
在此，將第1電阻318的電阻值R1、第2電阻324的電阻值R2、第3電阻404的電阻值R2分別設(shè)為R，設(shè)電容器302的容量為C，設(shè)電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓為ΔV(有正或負(fù)的情況)，設(shè)流過(guò)電流源316的電流為I，設(shè)比較器308的閾值電壓(一端子的輸入電壓)為V(＝VREF’)。
首先，在電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓ΔV＝0時(shí)，若設(shè)由比較器308輸出的頻率信號(hào)的周期為t1，則t1＝CV/I并且，在電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓為0以外的情況下，若設(shè)由比較器308輸出的頻率信號(hào)的周期為t2，則t2＝CV/(I+ΔV/R)例如，在檢測(cè)由比較器308輸出的頻率信號(hào)的脈沖數(shù)(頻率信號(hào)的上升或下降)是多少，并檢測(cè)二次電池201的殘余電壓等的情況下，可利用微計(jì)算機(jī)203所使用的所定頻率的時(shí)鐘CLK。設(shè)時(shí)鐘CLK的周期為T(mén)，計(jì)數(shù)上述脈沖數(shù)所需要的時(shí)間為BT。而且，B是用于確定該時(shí)間的系數(shù)。
于是，在電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓＝0時(shí)，由比較器308輸出的頻率信號(hào)所包含的、每個(gè)時(shí)間BT的脈沖數(shù)f1為f1＝(1/t1)·BT＝(I/CV)·BT同樣，在電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓ΔV為0以外的情況下，由比較器308輸出的頻率信號(hào)所包含的、每個(gè)時(shí)間BT的脈沖數(shù)f2為f2＝(1/t2)·BT＝((IR+ΔV/CRV)·BT每個(gè)時(shí)間BT的脈沖數(shù)f1及f2之差Δf為Δf＝f2-f1＝(ΔV/CRV)·BT...(1)接著，在基準(zhǔn)電壓控制電路314中，設(shè)電容器332的容量為C2，設(shè)流過(guò)可變電流源330的電流與電流源316同樣為I。并且，設(shè)對(duì)電容器332進(jìn)行充電所需要的時(shí)間為AT。而且，A是用于確定該時(shí)間的系數(shù)。
此時(shí)，施加于比較器308的一端子上的電壓V為V＝(AT·VX/R)/C2 ...(2)由此，將(2)式代入(1)式，則Δf＝(ΔV·C2·B)/(C·VX·A) ...(3)即，由于在(3)式中未包含R，故由比較器308輸出的頻率信號(hào)不受第1電阻318、第2電阻324的溫度特性影響地輸出。
＝＝＝電池組的應(yīng)用例＝＝＝作為具有圖1的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300的電池組200的應(yīng)用對(duì)象，例如舉出圖9中所示的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)500。通過(guò)將電池組200插入并裝配到該筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)500的側(cè)面所設(shè)的電池插入口502，從而可提供用于使筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)500工作的電源。并且，由電池組200內(nèi)部的微計(jì)算機(jī)203求得的二次電池201的殘余電壓(或也可是可使用時(shí)間)，使其顯示在顯示器504的端部，或顯示在專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的小型顯示器506上。作為二次電池201的殘余電壓的顯示方法，既可以是采用條狀的指示器顯示，也可是數(shù)字顯示。
此外，作為具有電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300的電池組200的其它應(yīng)用對(duì)象，可舉出數(shù)字照相機(jī)或移動(dòng)電話機(jī)等。
亦即，由于通過(guò)使用電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300，從而可提高電壓-頻率的轉(zhuǎn)換精度，故無(wú)論對(duì)如何需要適當(dāng)?shù)碾妷?頻率轉(zhuǎn)換結(jié)果的便攜型電子設(shè)備，都有大的應(yīng)用效果。
由以上說(shuō)明可知，一種電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300，其中具有用于進(jìn)行電容器302的充電的P型MOSFET304；用于施加電壓VIN(-)的第1電阻318；和用于施加電壓VIN(+)的第2電阻324；具有將P型MOSFET304的漏極電流調(diào)整為對(duì)應(yīng)于電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓大小的電流之電流量調(diào)整電路306；比較在電容器302的非接地側(cè)一端產(chǎn)生的充電電壓和基準(zhǔn)電壓VREF’的大小的比較器308；和作為根據(jù)當(dāng)充電電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓VREF’時(shí)的比較器308的比較結(jié)果，對(duì)電容器302進(jìn)行放電的放電電路的控制邏輯電路310及開(kāi)關(guān)元件312；并由比較器308產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓的頻率信號(hào)，其特征在于，具備基準(zhǔn)電壓控制電路314，其在第1電阻318或第2電阻324的電阻值依存于溫度特性而變化的情況下，為了使來(lái)自比較器308的頻率信號(hào)的頻率恒定，使基準(zhǔn)電壓VREF’變更為對(duì)應(yīng)于第1電阻318或第2電阻324的電阻值的變化的值。由此，即使在第1電阻318或第2電阻324的電阻值依存于溫度特性而變化的情況下，也可由比較器308得到不受該溫度特性影響的頻率信號(hào)，即可切實(shí)防止起因于第1電阻318或第2電阻324的溫度特性的、電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300的電壓-頻率轉(zhuǎn)換精度惡化，可保持良好的電壓-頻率轉(zhuǎn)換精度。
在此，電流量調(diào)整電路306具有電流量調(diào)整用誤差放大器328，其用于將對(duì)應(yīng)于電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓的電流提供給第2電阻324及電容器302。
而且，基準(zhǔn)電壓控制電路336具有可變電流源330，其提供對(duì)應(yīng)于電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓的電流并產(chǎn)生與第2電阻324的電阻值R2成反比例的電流；充放電用電容器332；和作為開(kāi)關(guān)電路的第1開(kāi)關(guān)元件TG1、第2開(kāi)關(guān)元件TG2、第3開(kāi)關(guān)元件TG3，其用于使用來(lái)自可變電流源330的電流，僅在第1期間(圖3的期間Ta)進(jìn)行電容器332的充電，其后僅在第2期間(從圖3的期間Tb的開(kāi)始到第3開(kāi)關(guān)元件TG3關(guān)閉的期間)保持電容器332的充電電壓，其后，僅在第3期間(期間Tb2)對(duì)電容器332的充電電壓進(jìn)行放電；控制這些開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)閉動(dòng)作的定時(shí)控制電路338；和采用電容器332的保持電壓并輸出基準(zhǔn)電壓VREF’的緩沖器336。
詳細(xì)地，基準(zhǔn)電壓控制電路314具有可變電流源330，其提供對(duì)應(yīng)于電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓的電流并產(chǎn)生與第2電阻324的電阻值R2成反比例的電流；充放電用電容器332；第1開(kāi)關(guān)元件TG1，為了采用來(lái)自可變電流源330的電流來(lái)進(jìn)行對(duì)電容器332的充電，僅在第1期間(圖3的期間Ta)關(guān)閉；第2開(kāi)關(guān)元件TG2，其在第1開(kāi)關(guān)元件TG1打開(kāi)的期間Tb，為了采用電容器332的充電電壓來(lái)輸出基準(zhǔn)電壓VREF’，僅在第2期間(從圖3的期間Tb開(kāi)始到第3開(kāi)關(guān)元件TG3關(guān)閉的期間)關(guān)閉；第3開(kāi)關(guān)元件TG3，其在第1開(kāi)關(guān)元件TG1打開(kāi)的期間Ta內(nèi)，在第2開(kāi)關(guān)元件僅與第2期間關(guān)閉后，為了對(duì)電容器332的充電電壓進(jìn)行放電，僅在第3期間(期間Tb2)關(guān)閉；和控制第1至第3開(kāi)關(guān)元件TG1至TG3的開(kāi)閉的定時(shí)控制電路338。
更為詳細(xì)地，基準(zhǔn)電壓控制電路314具有可變電流源330，其提供對(duì)應(yīng)于電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓的電流并產(chǎn)生與第2電阻324的電阻值R2成反比例的電流；充放電用電容器332；采樣保持用電容器334；連接于可變電流源330的輸出與產(chǎn)生充放電電壓的電容器332的非接地側(cè)的一端之間的第1開(kāi)關(guān)元件TG1；連接于電容器332的一端與產(chǎn)生采樣保持電壓的電容器334的非接地側(cè)一端之間的第2開(kāi)關(guān)元件TG2；與電容器332并聯(lián)連接的第3開(kāi)關(guān)元件TG3；控制第1至第3開(kāi)關(guān)元件TG1至TG3的開(kāi)閉的定時(shí)控制電路338；和用于將在電容器334的非接地側(cè)一端產(chǎn)生的采樣保持電壓作為基準(zhǔn)電壓VREF’輸出的緩沖器336；定時(shí)控制電路338為了采用來(lái)自可變電流源330的電流而進(jìn)行對(duì)電容器332的充電，僅在第1期間(圖3的期間Ta)關(guān)閉第1開(kāi)關(guān)元件TG1，在第1開(kāi)關(guān)元件TG1打開(kāi)的期間Tb，電容器334為了采樣保持電容器332的充電電壓，僅在第2期間(從圖3的Tb期間的開(kāi)始到第3開(kāi)關(guān)元件TG3關(guān)閉的期間)關(guān)閉第2開(kāi)關(guān)元件TG2，在第1開(kāi)關(guān)元件TG1打開(kāi)的期間Tb內(nèi)，第2開(kāi)關(guān)元件僅在第2期間關(guān)閉后，為了對(duì)電容器332的充電電壓進(jìn)行放電，僅在第3期間(期間Tb2)關(guān)閉第3開(kāi)關(guān)元件TG3。
通過(guò)設(shè)置這樣的基準(zhǔn)電壓控制電路314，從而由于可由可變電流源330向電容器332提供與第2電阻324的電阻值R2成反比例的電流，故可根據(jù)電容器302進(jìn)行充電時(shí)的充電電壓上升的斜率，變更對(duì)電容器332進(jìn)行充電的電壓的電平。具體為，在電容器302進(jìn)行充電時(shí)的充電電壓上升的斜率隨第2電阻324的電阻值變化而變化為n倍的情況下，基準(zhǔn)電壓VREF’也變化為n倍。這樣，可切實(shí)防止起因于第2電阻324的溫度特性、電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300的電壓-頻率轉(zhuǎn)換精度惡化，可保持良好的電壓-頻率轉(zhuǎn)換精度。
并且，可變電流源330具有提供對(duì)應(yīng)于電壓VIN(+)及電壓VIN(-)的差值電壓的電流、具有與第2電阻324相同溫度特性的第3電阻404；根據(jù)在第3電阻404上產(chǎn)生的電壓及恒壓VX的差值電壓而動(dòng)作的誤差放大器402；和采用誤差放大器402的輸出來(lái)調(diào)整向第3電阻404提供的電流量的P型MOSFET408；使流過(guò)第3電阻404的電流為上述反比例的電流。通過(guò)該可變電流源330，可以以簡(jiǎn)易的構(gòu)成切實(shí)產(chǎn)生與第2電阻324的電阻值成反比例的電流。
并且，電流量調(diào)整電路306具有與第1電阻318串聯(lián)連接的電流源316；與第1電阻318串聯(lián)連接的P型MOSFET320(第1電壓用晶體管)；與第2電阻324串聯(lián)連接的P型MOSFET322(第1電流供給用晶體管)；與第2電阻324串聯(lián)連接的P型MOSFET326(第2電壓用晶體管)；根據(jù)以P型MOSFET320的柵極電壓(VIN(-))確定的第1電阻318的一端電壓V1與以P型MOSFET326的柵極電壓(VIN(+))確定的第2電阻324的一端電壓，將用于調(diào)整P型MOSFET322的漏極電流的柵極電壓作為輸出電壓而產(chǎn)生的誤差放大器328；可變電流源304具有根據(jù)來(lái)自誤差放大器328的輸出電壓，調(diào)整用于對(duì)電容器302進(jìn)行充電的電流量的P型MOSFET304(第2電流供給用晶體管)。
在此，電流源316也可為與可變電流源330相同的構(gòu)成。即，相對(duì)于可變電流源330由誤差放大器402、第3電阻404、基準(zhǔn)電壓源406、P型MOSFET408、410構(gòu)成，也可由誤差放大器402、第3電阻404、基準(zhǔn)電壓源406、P型MOSFET408、412構(gòu)成電流源316。此時(shí)，在電流源316中設(shè)置P型MOSFET412，來(lái)代替可變電流源330中的P型MOSFET410。這樣，對(duì)于可變電流源330和電流源316，由于采用同一構(gòu)成，故即使是在第2電阻324的電阻值依存于溫度特性而變化的情況下，也可更切實(shí)地防止由比較器308輸出的頻率信號(hào)的頻率的離散性。
而且，電流源316，也可共用可變電流源330的構(gòu)成的誤差放大器402、第3電阻404、基準(zhǔn)電壓源406、P型MOSFET408。通過(guò)這樣，可減少電路元件數(shù)。
進(jìn)而，第1電阻318和第2電阻324，也可是具有相同溫度特性、且相同電阻值的電阻。這樣，在將電壓設(shè)為恒定的狀態(tài)下，誤差放大器328僅對(duì)電壓V2的變化進(jìn)行誤差放大動(dòng)作。
此外，電壓VIN(+)及電壓VIN(-)，也可是在二次電池201的電流流過(guò)的檢測(cè)電阻202的兩端產(chǎn)生的電壓。這樣，可切實(shí)地求取二次電池201進(jìn)行放電動(dòng)作時(shí)的殘余電壓，和二次電池201進(jìn)行充電時(shí)的充電電壓。
并且，電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置300可為集成電路。這樣，由于不需要外附零件，故微計(jì)算機(jī)203的小型化或蓄電池組200的小型化成為可能，可降低成本，同時(shí)可用在各種電子設(shè)備中。
以上，對(duì)本發(fā)明的電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置及電壓-頻率轉(zhuǎn)換裝置的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生方法進(jìn)行了說(shuō)明，但上述說(shuō)明是為了易于理解本發(fā)明的，并非限定本發(fā)明。本發(fā)明可不脫離其含意地進(jìn)行變更、改良，同時(shí)在本發(fā)明中當(dāng)然還包含其等價(jià)物。
權(quán)利要求
1.一種電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其中具有用于進(jìn)行電容器充電的可變電流源；電流量調(diào)整電路，其具有用于施加第1電壓的第1電阻和用于施加第2電壓的第2電阻，將上述可變電流源的電流量調(diào)整到對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓的電流量；比較電路，其對(duì)在上述電容器的一端產(chǎn)生的充電電壓和基準(zhǔn)電壓的大小進(jìn)行比較；和放電電路，其根據(jù)上述充電電壓超過(guò)上述基準(zhǔn)電壓時(shí)的上述比較電路的比較結(jié)果，進(jìn)行上述電容器的放電；由上述比較電路產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的頻率信號(hào)，其特征在于，還包括基準(zhǔn)電壓控制電路，其當(dāng)上述第1電阻或上述第2電阻的電阻值依存于溫度特性而變化時(shí)，為了使來(lái)自上述比較電路頻率信號(hào)恒定，將上述基準(zhǔn)電壓變更為對(duì)應(yīng)于上述第1電阻或上述第2電阻的電阻值的變化的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述電流量調(diào)整電路具有電流量調(diào)整用誤差放大器，其用于將對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓的電流提供給上述第1電阻或上述第2電阻任意一方和上述電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述基準(zhǔn)電壓控制電路，具有反比例可變電流源，其提供對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓的電流并產(chǎn)生與上述第1電阻或上述第2電阻任意一方的電阻值成反比例的電流；充放電用電容器；開(kāi)關(guān)電路，其利用來(lái)自上述反比例可變電流源的電流，僅在第1期間進(jìn)行上述充放電用電容器的充電，其后，僅在第2期間保持上述充放電用電容器的充電電壓，其后，僅在第3期間進(jìn)行上述充放電用電容器的充電電壓的放電；開(kāi)關(guān)控制電路，其控制上述開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)閉動(dòng)作；和輸出電路，其利用上述充放電用電容器的保持電壓，輸出上述基準(zhǔn)電壓的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述基準(zhǔn)電壓控制電路，具有反比例可變電流源，其提供對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓的電流，并產(chǎn)生與上述第1電阻或上述第2電阻任意一方的電阻值成反比例的電流；充放電用電容器；第1開(kāi)關(guān)元件，其為了利用來(lái)自上述反比例可變電流源的電流而進(jìn)行上述充放電用電容器的充電，僅在第1期間關(guān)閉；第2開(kāi)關(guān)元件，其在上述第1開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)的期間內(nèi)，為了利用上述充放電用電容器的充電電壓而輸出上述基準(zhǔn)電壓，僅在第2期間關(guān)閉；第3開(kāi)關(guān)元件，其在上述第1開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)的期間內(nèi)，上述第2開(kāi)關(guān)元件僅在第2期間關(guān)閉后，為了進(jìn)行上述充放電用電容器的充電電壓的放電，僅在第3期間關(guān)閉；和開(kāi)關(guān)控制電路，其控制上述第1至第3開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)閉。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述基準(zhǔn)電壓控制電路具有反比例可變電流源，其提供對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓的電流并產(chǎn)生與上述第1電阻或上述第2電阻任意一方的電阻值成反比例的電流；充放電用電容器；采樣保持用電容器；第1開(kāi)關(guān)元件，其連接在上述反比例可變電流源的輸出和產(chǎn)生充放電電壓的上述充放電用電容器的一端之間；第2開(kāi)關(guān)元件，其連接在上述充放電用電容器的一端和產(chǎn)生采樣保持電壓的上述采樣保持用電容器的一端之間；第3開(kāi)關(guān)元件，其與上述充放電用電容器并聯(lián)連接；開(kāi)關(guān)控制電路，其控制上述第1至第3開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)閉；和緩沖器，其用于將在上述采樣保持用電容器一端產(chǎn)生的采樣保持電壓作為上述基準(zhǔn)電壓輸出；上述開(kāi)關(guān)控制電路為了利用來(lái)自上述反比例可變電流源的電流來(lái)進(jìn)行上述充放電用電容器的充電，僅在第1期間關(guān)閉第1開(kāi)關(guān)元件；在上述第1開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)的期間內(nèi)，上述采樣保持用電容器為了采樣保持上述充放電用電容器的充電電壓，僅在第2期間關(guān)閉上述第2開(kāi)關(guān)元件；在上述第1開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)的期間內(nèi)，上述第2開(kāi)關(guān)元件僅在第2期間關(guān)閉后，為了進(jìn)行上述充放電用電容器的充電電壓的放電，僅在第3期間關(guān)閉上述第3開(kāi)關(guān)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任何一項(xiàng)所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述反比例可變電流源具有第3電阻，其提供對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓的電流并具有與上述第1電阻或上述第2電阻任意一方相同的溫度特性；誤差放大器，其根據(jù)在上述第3電阻上產(chǎn)生的電壓及恒壓的差值電壓而動(dòng)作；和晶體管，其利用上述誤差放大器的輸出，調(diào)整提供給上述第3電阻的電流量；設(shè)流過(guò)上述第3電阻的電流為與上述反比例的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任何一項(xiàng)所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述電流量調(diào)整電路具有與上述第1電阻串聯(lián)連接的電流源；與上述第1電阻串聯(lián)連接的第1電壓用晶體管；與上述第2電阻串聯(lián)連接的第1電流供給用晶體管；與上述第2電阻串聯(lián)連接的第2電壓用晶體管；和電流量調(diào)整用誤差放大器，其根據(jù)以上述第1電壓用晶體管的控制電壓、即上述第1電壓確定的上述第1電阻的一端電壓，和以上述第2電壓用晶體管的控制電壓、即上述第2電壓確定的上述第2電阻一端的電壓，產(chǎn)生用于調(diào)整第1電流供給用晶體管的電流量的控制電壓；上述可變電流源具有根據(jù)來(lái)自上述電流量調(diào)整用誤差放大器的控制電壓，調(diào)整用于對(duì)上述電容器進(jìn)行充電的電流量的第2電流供給用晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述電流源為與上述反比例可變電流源相同的構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述反比例可變電流源與上述電流源共用。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任何一項(xiàng)所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述第1電阻和上述第2電阻是具有相同溫度特性、且具有相同電阻值的電阻。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任何一項(xiàng)所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述第1電壓用晶體管及上述第2電壓用晶體管的控制電壓，是在流過(guò)二次電池的電流的檢測(cè)電阻的兩端產(chǎn)生的電壓。
12.根努權(quán)利要求1至11中任何一項(xiàng)所述的電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置是集成電路。
13.一種電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置的基準(zhǔn)電壓變更方法，該電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置具有用于進(jìn)行電容器充電的可變電流源；電流量調(diào)整電路，其具有用于施加第1電壓的第1電阻和用于施加第2電壓的第2電阻，并將上述可變電流源的電流量調(diào)整到對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓的電流量；比較電路，其對(duì)在上述電容器的一端產(chǎn)生的充電電壓和基準(zhǔn)電壓的大小進(jìn)行比較；和放電電路，其根據(jù)上述充電電壓超過(guò)上述基準(zhǔn)電壓時(shí)的上述比較電路的比較結(jié)果，進(jìn)行上述電容器的充電電壓的放電；并由上述比較電路產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于上述第1電壓及上述第2電壓的差值電壓的頻率信號(hào)，其特征在于，當(dāng)上述第1電阻或上述第2電阻的電阻值依存于溫度特性而變化時(shí)，為了使來(lái)自上述比較電路的頻率信號(hào)的頻率恒定，將上述基準(zhǔn)電壓變更為對(duì)應(yīng)于上述第1電阻或上述第2電阻的電阻值的變化的值。
全文摘要
一種電壓—頻率轉(zhuǎn)換裝置，其中具有用于進(jìn)行電容器充電的可變電流源；電流量調(diào)整電路，其具有用于施加第1電壓的第1電阻和用于施加第2電壓的第2電阻，將可變電流源的電流量調(diào)整到對(duì)應(yīng)于第1電壓及第2電壓的差值電壓的電流量；比較在電容器的一端產(chǎn)生的充電電壓和基準(zhǔn)電壓的大小的比較電路；和根據(jù)充電電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓時(shí)的比較電路的比較結(jié)果，進(jìn)行電容器的放電之放電電路；由比較電路產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第1電壓及第2電壓的差值電壓的頻率信號(hào)，其特征在于包括基準(zhǔn)電壓控制電路，其當(dāng)?shù)?電阻或第2電阻的電阻值依存于溫度特性而變化時(shí)，為了使來(lái)自比較電路的頻率信號(hào)的頻率恒定，將基準(zhǔn)電壓變更為對(duì)應(yīng)于第1電阻或第2電阻的電阻值的變化的值。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1818681SQ200610005008
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者米澤善昭, 千里內(nèi)忠雄 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社