以下、本発明を好適な実施の形態をもと� ��図面を参照しながら説明する。各図面に示� ��れる同一または同等の構成要素、部材、処� ��には、同一の符号を付するものとし、適宜� ��複した説明は省略する。また、実施の形態� ��、発明を限定するものではなく例示であっ� ��、実施の形態に記述されるすべての特徴や� ��の組み合わせは、必ずしも発明の本質的な� ��のであるとは限らない。

 本明細書において、「部材Aが部材Bに接続� �れた状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直 接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、� ��気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部� ��を介して間接的に接続される場合も含む。
 同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設� ��られた状態」とは、部材Aと部材C、あるい� �部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほ か、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他 の部材を介して間接的に接続される場合も含 む。

 図1は、実施の形態に係る電源管理回路100 を備える電子機器200の構成を示す回路図であ る。電子機器200は、たとえば携帯電話端末や 、PDA、ノート型PCをはじめとする電池駆動型� ��情報端末機器である。電子機器200は、電源� ��理回路100に加えて、電池110、アダプター入� ��端子114および負荷(システム)を備える。

 電池110は、リチウムイオン電池やニッケル� ��素電池などの2次電池であり電池電圧VBATを� �力する。
 アダプター入力端子114は、外部電源210が着� ��可能な端子であり、外部電源210からの電圧( 以下、外部電圧という)VINを受ける。外部電� �210は、ACアダプタ210a、あるいはUSB電源210bで� ��る。

 電源管理回路100は、外部電圧VINおよび電� ��電圧VBATを受け、いずれかを選択して負荷(� �下、システムという)に供給するとともに、� ��部電圧VINを利用して電池110を充電する。シ� ��テムは、図示しない電源回路や、DSP、液晶� ��ネルをはじめ、その他のアナログ回路、デ� ��タル回路を含む。

 電源管理回路100は、半導体基板上に機能I Cとして集積化される。電源管理回路100はア� �プター入力端子PVINに外部電圧VINを受ける。� ��ダプター入力端子PVINには入力キャパシタC10 が接続され、外部電圧VINが安定化される。

 また、パス入力端子BAT1には電池110が接続さ れ、電池電圧VBATが入力される。
 システム電源供給端子SYSには、電圧供給先� ��システムが接続される。

 電源管理回路100は、インテリジェントパ� ��回路と、充電回路を備えて構成される。以� ��、これらについて順に説明する。

1. インテリジェントパス回路
 インテリジェントパス回路は、パス入力端� ��BAT1の電池電圧VBATと、アダプター入力端子PV INの外部電圧VINの電圧の大小関係に応じて、� ��ずれか一方を選択して、システム電源供給� ��子SYSに接続されるシステムに供給する。

 インテリジェントパス回路は、第1スイッ チSW1、第2スイッチSW2、SW2eを備える。第1スイ ッチSW1および内部第2スイッチSW2は電源管理� �路100に集積化され、外付け第2スイッチSW2eは 電源管理回路100の外部にディスクリート素子 で構成される。

 第1スイッチSW1は、アダプター入力端子PVI Nとシステム電源供給端子SYSの間に設けられ� �。第1スイッチSW1のオン、オフは、制御信号S 1によって制御される。内部第2スイッチSW2は� ��ス入力端子BAT1とシステム電源供給端子SYSの 間に設けられる。外部第2スイッチSW2eは、内� ��第2スイッチSW2と並列に、電源管理回路100の 外部に設けられる。外部第2スイッチSW2eはPチ ャンネルMOSFETであり、そのゲートは外付PMOS� �ート制御出力端子GATEに接続される。内部第2 スイッチSW2および外部第2スイッチSW2eのペア� ��オン、オフは、制御信号S2によって同期し� �制御される。以下、内部第2スイッチSW2、外� ��第2スイッチSW2eを総称し、単に第2スイッチS W2という。ドライバ2は、制御信号S2にもとづ� ��て外部第2スイッチSW2eのゲート電圧を生成� �る。

 ロジック回路14は、制御信号S1、S2を生成し� ��第1スイッチSW1、第2スイッチSW2を制御する� �
 第1スイッチSW1がオン、第2スイッチSW2がオ� �すると、アダプター入力端子PVINの外部電圧V INがシステム電源供給端子SYSに出力される。� ��対に第2スイッチSW2がオン、第1スイッチSW1� �オフすると、電池電圧VBATがシステム電源供� ��端子SYSに出力される。

 図2は、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2の状� ��を示す図である。
 アダプタからの入力電圧VINが減電圧状態の� ��き、第2スイッチSW2がオン、第1スイッチSW1� �オフに設定され、電池110からシステムへの� �力供給が行われる(S10、S11)。減電圧状態は、 後述する入力電圧検出コンパレータ12により� ��出される。

 アダプタ(外部電源210)からの入力電圧VINが� �常動作状態の場合、電池電圧VBATと入力電圧V INが比較される。比較の結果、入力電圧VINの� ��が低い(たとえばVIN<VBAT+100mV)とき、第2ス� �ッチSW2がオン、第1スイッチSW1がオフとなり� ��電池110からシステムへの電力供給が行われ� ��(S12)。
 比較の結果、入力電圧VINの方が高い(たとえ ばVIN>VBAT+200mV)とき、第2スイッチSW2がオフ� �第1スイッチSW1がオンとなり、外部電源210か� ��システムへの電力供給が行われる(S13)。入� �電圧VINと電池電圧VBATは、図示しないコンパ� ��ータによって比較される。

 アダプタからの入力電圧VINが過電圧状態� ��とき、第2スイッチSW2がオン、第1スイッチSW 1がオフに設定され、電池110からシステムへ� �電力供給が行われる(S14、S15)。過電圧状態は 、後述する入力電圧検出コンパレータ12によ� ��検出される。

 このように、ロジック回路14は、入力電� �VINと電池電圧VBATの大小関係にもとづいて、� ��1スイッチSW1、第2スイッチSW2の状態を切り� �える。

2. 充電回路
 充電回路は、外部電圧VINを利用して電池110� ��充電する回路である。充電回路は、同期整� ��型の降圧DC/DCコンバータ(スイッチングレギ� ��レータ)を含んで構成される。DC/DCコンバー� ��は、第1トランジスタM1、第2トランジスタM2� ��出力インダクタL2、出力キャパシタC2を含む 。

 第1トランジスタM1および第2トランジスタ M2は、アダプター入力端子PVINと固定電圧端子 (接地端子)の間に直列に接続される。第1トラ ンジスタM1はPチャンネルMOSFETであり、スイッ チングトランジスタと呼ばれる。第2トラン� �スタM2はNチャンネルMOSFETであり、同期整流� �ランジスタと呼ばれる。

 第1トランジスタM1と第2トランジスタM2の� ��続点は、スイッチドライバ出力端子SWと接� �される。出力インダクタL2の一端は端子SWに� ��続される。出力インダクタL2の他端と固定� �圧端子(接地端子)の間には出力キャパシタC2� ��設けられる。また、出力インダクタL2の他� �は、検出抵抗RSNSを介して電池110と接続され� ��。

 ロジック回路14は、第1トランジスタM1、� �2トランジスタM2のオン、オフを制御する。� �1トランジスタM1、第2トランジスタM2が相補� �にスイッチングすると、出力インダクタL2を 介して充電電流が電池110へと流れ込み、電池 110が充電される。

 ロジック回路14は、ステートマシンを含� �、電源管理回路100および電池110の状態に応� �て、充電状態を制御する。

 ステートマシンは、入力電流検出部10、� �力電圧検出コンパレータ12、サーマルシャッ トダウン回路16、充電電流検出回路20、満充� �検出回路22、電池電圧検出回路24、温度検出� ��路28、電池セル検出回路30からの情報をもと に状態遷移する。

 入力電流検出部10は、アダプター入力端� �PVINから第1トランジスタM1を介して出力イン� ��クタL2に流れる入力電流を検出する。この� �力電流はパルス状に間欠的に流れるため、� �圧に変換された後、キャパシタ接続端子C1に 接続される平滑キャパシタC1によって平滑化� ��れる。

 図3は、入力電流検出部10の構成例を示す� ��路図である。入力電流検出部10は、抵抗R10� �R11、R12、演算増幅器40および平滑キャパシタ C1を含む。抵抗R10は、検出対象の電流I1の経� �上に設けられる。演算増幅器40の一方の入力 には、抵抗R10の一端が接続される。抵抗R10、 トランジスタM10、抵抗R12はアダプター入力端 子PVINと接地端子の間に直列に設けられる。� �ランジスタM10と抵抗R12の接続点の電位が、� �算増幅器40の別の入力に帰還される。トラン ジスタM10のゲートには演算増幅器40の出力電� ��が印加される。抵抗R12には、抵抗R10の電圧� ��下に比例した電圧Vxが発生する。抵抗R12に� �ずる電圧Vxは、平滑キャパシタC1によって平� ��化され、直流電圧となる。電圧Vxが所定の� �きい値電圧と比較され、つまり入力電流が� �きい値と比較される。比較結果は、ロジッ� �回路14へと入力される。

 図1に戻る。アダプター入力端子114と接地 端子の間には、抵抗R20、キャパシタC20が直列 に設けられる。接続点の電位は、入力電圧検 出端子VINSNSへと入力される。入力電圧検出コ ンパレータ12は、端子VINSNSの電位を所定のし� ��い値電圧と比較する。比較結果はロジック� ��路14へと出力される。

 サーマルシャットダウン回路16は、電源� �理回路100の温度を所定のしきい値と比較し� �比較結果をロジック回路14に出力する。

 オシレータ18は、第1トランジスタM1、第2� ��ランジスタM2を一定の周波数でスイッチン� �させるために必要な周期信号を生成する。

 充電電流検出回路20は、電池110に流れる� �電電流を検出する。検出抵抗RSNSは充電電流� ��経路上に設けられているため、充電電流に� ��例した電圧降下が発生する。検出抵抗RSNSの 一端は、充電電流センス入力+側端子IS1に接� �され、他端は充電電流センス入力-側端子IS2� ��接続される。充電電流検出回路20は、2つの� ��子IS1、IS2の電位を受け、充電電流に比例し� ��検出電圧を生成する。ロジック回路14は、� �出電圧を参照し、充電電流が所定の目標値� �近づくように第1トランジスタM1、第2トラン� ��スタM2のオン時間、オフ時間のデューティ� �を帰還制御する(定電流充電)。

 図4は、充電電流検出回路20の構成を示す� ��路図である。充電電流検出回路20は、抵抗R2 1、R22、トランジスタM20、演算増幅器50、コン パレータ54を含む。抵抗R21、トランジスタM20� ��抵抗R22は、端子IS1と接地端子の間に直列に� ��続される。演算増幅器50の非反転入力端子� �は端子IS2が接続される。トランジスタM20の� �ートは、演算増幅器50の出力端子と接続され る。抵抗R21とトランジスタM20の接続点は、演 算増幅器50の反転入力端子と接続される。抵� ��R22は端子ISET1を介して外付け可能に構成さ� �る。

 端子ISET1の電位Vyは、
 Ichg×RSNS×R22/R21
で与えられる。コンパレータ54は、電位Vyを� �きい値電圧Vthと比較する。つまり、充電電� �Ichgと、きい値電圧Vthに対応する終止電流Iter mとの大小関係を比較する。終止電流Itermは、
 Iterm=Vth/RSNS×R21/R22
で与えられる。したがって、セットの設計者 は、端子ISET1に接続される抵抗R22によって終� ��電流Itermを調節できる。

 端子ISET2には、急速充電を行う際の急速� �電電流を調節するための抵抗が外付けされ� �。

 電池電圧検出入力端子BAT2は電池110と接続 され、電池電圧VBATが印加される。抵抗R30、31 は、電池電圧検出入力端子BAT2と接地端子の� �に直列に接続され、電池電圧VBATを分圧する� ��満充電検出回路22は分圧された電池電圧VBAT� ��所定の満充電検出しきい値と比較する。比� ��結果は、ロジック回路14へと出力される。

 電池電圧検出回路24は、電池電圧検出入� �端子BAT2の電池電圧VBATを所定の基準電圧と比 較する。ロジック回路14は、電池電圧VBATが基 準電圧に近づくように、第1トランジスタM1、 第2トランジスタM2のオン時間、オフ時間のデ ューティ比を帰還制御する(定電圧充電)。

 図5(a)、(b)は、温度検出および電池検出に 関連する周辺回路を示す図である。図5(a)は� �電池110のサーミスタRTを利用して温度検出を 行う場合の接続態様を示す。基準電圧源26は� ��準電圧VREFを生成する。生成された基準電圧 VREFは、基準電圧端子REFから出力される。基� �電圧端子REFと接地端子の間にはキャパシタC4 0が接続され、基準電圧VREFが安定化される。� ��池110は、サーミスタRTを含む。抵抗R40は、� �準電圧端子REFと接地端子の間に、サーミス� �RTと直列に接続される。抵抗R40とサーミスタ RTの接続点の電位は電池110の温度に依存した� ��圧であり、温度検出端子TSに入力される。

 温度検出回路28は、温度検出端子TSの電位 を所定のしきい値電圧と比較し、電池110の温 度をしきい値と比較する。比較結果はロジッ ク回路14へと出力される。なお、図5(a)におい て、温度検出イネーブル端子TSENは基準電圧VR EFにプルアップされる。

 温度検出端子TSには、電池110が装着され� �いないとき基準電圧VREFが入力され、電池110� ��装着されるとき抵抗R40とサーミスタRTによ� �て分圧された基準電圧VREFが入力される。そ� ��で電池セル検出回路30は、温度検出端子TSの 電位を、所定のしきい値電圧と比較し、電池 110の装着の有無を判定する。ロジック回路14� ��は判定結果が通知される。

 図5(b)は、サーミスタRTを利用しない場合� ��接続態様を示す。この場合、温度検出端子T Sは接地され、温度検出回路28、電池セル検出 回路30は無効化される。セットの設計者が、� ��池110の温度および装着の有無の検出につい� ��独自の手法を用いたい場合、図5(b)の回路に 設定される。なお図5(b)において、温度検出� �ネーブル端子TSENは接地電位にプルダウンさ� ��る。

 温度検出イネーブル端子TSENの電位は、ロ ジック回路14へと入力される。ロジック回路1 4は、端子TSENの状態に応じて、図5(a)、(b)のい ずれの状態で回路が構成されるかを判定する 。なお、ロジック回路14は、温度検出イネー� ��ル端子TSENの電位に応じて、後述するステー トマシンが温度停止状態S112へ遷移するのを� �止する。

 図1に戻る。電源管理回路100は、サスペン ドモード、1/5倍モード、1倍モード、2倍モー� ��のいずれかに設定される。電源管理回路100� ��、モードを設定するための端子として、モ� ��ド選択入力端子SET0、SET1を備える。各入力� �子SET0、SET1には、ハイレベル(1)またローレベ ル(0)が入力され、2つの値の組み合わせに応� �て、電源管理回路100の動作モードが設定さ� �る。図6は、入力端子SET0、SET1の値と、各モ� �ドの対応関係を示す。

 サスペンドモードに設定されると、電池110� ��対する充電動作が停止する。
 1倍モードのとき、入力電流検出部10によっ� ��検出される入力電流の制限値(上限値)が所� �値(500mA)に設定される。1/5倍モードのとき、� ��力電流の制限値は、1倍モードの1/5倍に相当 する100mAに設定される。2倍モードのとき、入 力電流の制限値は、1倍モードの2倍に相当す� ��1Aに設定される。サスペンドモードのとき� �サスペンド信号は1にセットされる。

 図1に戻る。接地端子PGNDおよび接地端子GN DREFは接地される。テスト端子TEST1~TEST4は、電 源管理回路100の動作確認用に設けられる。

 充電回路は、サスペンド状態S100、プリチ ャージ状態S102、急速充電状態S104、終止電流� ��出状態S106、充電完了状態S108、電池エラー� �止状態S110、温度停止状態S112を遷移し、各状 態間の遷移は、ロジック回路14の内部のステ� ��トマシンによって管理される。

S100 サスペンド状態(SUSPEND)
 入力電圧異常(過電圧ロックアウト、低電圧 ロックアウト)あるいは温度異常が発生した� �態である。サスペンド状態では、充電が停� �する。

S102 プリチャージ状態(PRE_CHG)
 電池電圧が低い状態(VBAT<2.85V)において、� ��備充電を行う状態である。

S104 急速充電状態(TURBO_CHG)
 充電電流Ichgをフィードバックし、充電電流 Ichgが一定となるように充電を行う(定電流充� ��)。その後、電池電圧VBATが満充電状態に近� �くと電池電圧VBATをフィードバックし、電池� ��圧VBATが所定の基準電圧(満充電電圧VFULL)と� �致するように充電を行う(定電圧充電)。

S106 終止電流検出状態(Iterm_detect)
 充電電流Ichgが終止電流Itermより低い状態で� ��満充電状態(VBAT≧VFULL)となった状態である� �ある一定期間、この状態を保持し、その後� �のステートに遷移する。

S108 充電完了状態(CHG_complete)
 電池電圧VBATが、満充電電圧VFULLに達した状� ��である。

S110 電池エラー停止状態(Batt_err_Stop)
 電池に異常が発生した状態である。

S112 温度停止状態(TEMP_STOP)
 温度異常が発生した状態である。温度停止� ��態S112は、図5(a)に示すサーミスタRTによる温 度検出を行う場合のみ有効である。

 図7は、充電回路の状態遷移図である。あ る状態S120において、入力電圧VINがしきい値� �圧VINOVLOより高いとき(過電圧ロックアウト)� �入力電圧VINがしきい値電圧VINUVLOより低いと� ��(低電圧ロックアウト)、温度検出端子TSの電 位がしきい値電圧VTS1より高いとき(高温状態) 、あるいはサスペンド信号が1に設定される� �き、ステートマシンはサスペンド状態S100に� ��移する(TRN1)。

 サスペンド状態S100において、入力電圧VIN が正常電圧範囲に含まれ(VINUVLO<VIN<VINOVLO) 、かつ温度が正常範囲となり、さらにサスペ ンド信号が0の状態を所定の期間持続すると� �プリチャージ状態S102に遷移する(TRN2)。

 プリチャージ状態S102において、サーミスタ RTを利用した温度検出の結果、周囲温度Taが� �所定の範囲から逸脱すると(たとえば、2℃以 下、あるいは50℃以上)、温度停止状態S112の� �1停止状態(CHG_STOP1)に遷移する(TRN3)。
 温度停止状態S112の第1停止状態(CHG_STOP1)にお いて、周囲温度Taが所定範囲(たとえば3℃~40� �)に含まれるとプリチャージ状態S102に遷移す る(TRN4)。

 プリチャージ状態S102における予備充電の 結果、電池電圧VBATがある値以上になると(VBAT ≧2.85V)、急速充電状態S104に遷移する(TRN5)。� �対に、急速充電状態S104において電池電圧VBAT がある値を下回ると(VBAT<2.85V)、プリチャー ジ状態S102に遷移し(TRN6)、再び予備充電が行� �れる。

 プリチャージ状態S102において、電池電圧 VBATが過電圧状態(VBAT>VOVLO)となり、あるい� �所定時間(たとえば2時間)にわたり継続的に� �電圧状態(VBAT<2.85V)を持続すると、電池エ� �ー停止状態S110に遷移する(TRN7)。

 急速充電状態S104において、サーミスタRTを� ��用した温度検出の結果、周囲温度Taが、所� �の範囲から逸脱すると(たとえば、2℃以下、 あるいは50℃以上)、温度停止状態S112の第2停� ��状態(CHG_STOP2)に遷移する(TRN8)。
 温度停止状態S112の第2停止状態(CHG_STOP2)にお いて、周囲温度Taが所定範囲(たとえば3℃~40� �)に含まれると急速充電状態S104に遷移する(TR N9)。

 急速充電状態S104において、充電電流Ichg� �終止電流Itermを超過した状態が所定時間(た� �えば4時間)継続するか、あるいは、過電圧ロ ックアウト状態(VBAT>VOVLO)となると、電池エ ラー停止状態S110に遷移する(TRN10)。

 急速充電状態S104において、充電電流Ichg� �終止電流Itermより小さく、電池電圧VBATが満� �電電圧VFULL(たとえば4V)以上になると、終止� �流検出状態S106の第1状態(CHG_complete1)に遷移す る(TRN11)。その後、所定時間(たとえば4320ms)経 過すると、第2状態(CHG_complete2)に遷移する(TRN1 2)。このとき、電池電圧VBATが満充電電圧VFULL� ��り高ければ(VBAT>4.0V)、充電完了状態S108に� ��移し(TRN13)、満充電電圧VFULLより低ければ(VBA T<4.0V)、急速充電状態S104に遷移する(TRN14)。

 充電完了状態S108において、電池電圧VBAT� �満充電電圧VFULLを下回ると(VBAT<4.0V)、急速� ��電状態S104に遷移する。なお、あらゆる状態 において、過電圧ロックアウト(VBAT>VOVLO)が 発生すると、電池エラー停止状態S110に遷移� �る。

 図1に戻る。電源管理回路100は、現在のス テートマシンの状態を示す信号を、ステート 出力端子STAT0~STAT2から出力する。図8は、各ス テートごとのステート信号STAT0~STAT2の値を示� ��図である。ステート信号STAT0~STAT2を外部に� �力することにより、セット側で電源管理回� �100の状態を把握することができる。

 図9は、電源管理回路100の入出力端子の一 覧を示す図である。図10は、電源管理回路100� ��裏面から見たときの電極の配置図を示す。

 図11は、電源管理回路100の定格動作条件� �示す図である。

 上記実施の形態は例示であり、それらの� ��構成要素や各処理プロセスの組合せにいろ� ��ろな変形例が可能なこと、またそうした変� ��例も本発明の範囲にあることは当業者に理� ��されるところである。

 実施の形態にもとづき、特定の語句を用� ��て本発明を説明したが、実施の形態は、本� ��明の原理、応用を示しているにすぎず、実� ��の形態には、請求の範囲に規定された本発� ��の思想を離脱しない範囲において、多くの� ��形例や配置の変更が可能である。