充放电控制装置和电子设备的制作方法

本发明涉及充放电控制装置和电子设备。

背景技术：

在专利文献1中，公开了一种利用usb电源的usb风扇装置，其包括：电动机，其驱动风扇；风扇驱动电路，其驱动电动机；充电电池，其在未与usb电源连接时向电动机提供电力；以及微型计算机，其进行向风扇驱动电路的电力输出控制；进行来自usb电源的电流向充电电池的输出控制的充电系统控制电路；以及电源切换电路。

其中，电源切换电路择一地切换usb电源和从充电电池提供的电流，向微型计算机或充电系统控制电路分配输出。

在这样的usb风扇装置中，能够选择使用usb电源和充电电池中的哪一个作为电源，因此便利性高。

专利文献1：日本特开2016-194841号公报

在专利文献1所记载的usb风扇装置中，在充电电池处于过放电状态的情况下，即使连接了usb电源，电源切换电路也不工作，有可能无法进行电源的切换。在这种情况下，不能使微型计算机或充电系统控制电路通电，usb风扇装置不启动。

技术实现要素：

本发明的应用例所涉及的充放电控制装置具备：第1电源电路，其基于受电电力向供电对象提供电力；充电电路，其基于受电电力对充电对象进行充电；第2电源电路，其基于从所述充电对象输出的放电电力，向所述供电对象提供电力；以及控制部，其控制所述第1电源电路和所述第2电源电路的动作，在所述充电对象的电压小于规定值的情况下，所述控制部使所述第1电源电路向所述供电对象提供电力。

本发明的应用例的电子设备的特征在于，具备本发明的应用例的充放电控制装置。

附图说明

图1是表示实施方式的电子设备的结构的框图。

图2是表示图1所示的电子设备的详细结构的框图。

图3是说明实施方式的充放电控制装置的动作例的流程图。

图4是表示从图2所示的线性调节器输出的输出电压vout1和电池电压vbat的关系的一例的图。

图5是表示变形例的充放电控制装置的结构的框图。

图6是表示作为图1所示的电子设备的一例的耳机的立体图。

标号说明

10：充放电控制装置；10a：充放电控制装置；30：电子设备；50：控制电路；60：充电系统电路；62：线性调节器；62a：开关调节器；63：充电系统控制电路；65：充电电路；66：a/d转换电路；68：非易失性存储器；70：放电系统电路；71：供电电路；73：放电系统控制电路；74：接口电路；76：寄存器；80：控制部；90：电池；92：充电对象；99：供电对象；100：处理电路；510：耳机；600：壳体；711：电荷泵电路；a1：区域；a2：区域；ench：控制信号；enor：控制信号；s1：步骤；s2：步骤；s3：步骤；s4：步骤；vbat：电池电压；vbf：阈值电压；vcc：整流电压；vout1：输出电压；vout2：输出电压。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的充放电控制装置以及电子设备的优选实施方式。

1.电子设备

图1是表示实施方式的电子设备的结构的框图。图2是表示图1所示的电子设备的详细结构的框图。

图1所示的电子设备30具备包含控制电路50的充放电控制装置10、供电对象99和充电对象92。

供电对象99是成为控制电路50进行供电的对象的设备，例如是图2所示的处理电路100。

充电对象92是成为控制电路50进行充电的对象的设备，例如是图2所示的电池90。

控制电路50基于受电电力进行充电对象92的恒流充电或恒压充电等，并且基于受电电力或来自充电对象92的放电电力向供电对象99提供电力。

控制电路50既可以具有通过经由作为有线的电源线的有接点的电力传输来接受电力的结构，也可以具有通过无接点的电力传输来接受电力的结构。

处理电路100对控制电路50的动作进行控制。具体而言，处理电路100执行用于对控制电路50进行控制的各种控制处理。处理电路100例如对控制电路50发出命令，或通过对控制电路50设定各种信息，来对控制电路50的动作进行控制。这样的处理电路100例如由dsp(digitalsignalprocessor：数字信号处理器)、cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)、asic、微控制器等处理器实现。另外，处理电路100也可以执行声音处理、图像处理等各种数字信号处理。

电池90例如是可充电的二次电池。作为该二次电池，可以举出例如锂离子二次电池、锂离子聚合物二次电池这样的锂二次电池、镍-氢二次电池、镍-镉二次电池这样的镍二次电池等。

2.第1实施方式的充放电控制装置

2.1.充放电控制装置的结构

图2所示的充放电控制装置10所包含的控制电路50具备充电系统电路60和放电系统电路70。

其中，充电系统电路60具备受电电路61、充电电路65、线性调节器62、充电系统控制电路63、a/d转换电路66、非易失性存储器68。另外，放电系统电路70具备供电电路71、放电系统控制电路73、接口电路74以及寄存器76。以下，对充电系统电路60和放电系统电路70的各部进行详细说明。

图2所示的充电系统电路60是进行电池90的充电并且根据需要向处理电路100进行供电的电路。具体而言，充电系统电路60基于受电电力进行动作，进行电池90的充电。此外，与此同时，充电系统电路60以规定的电压向处理电路100提供电力。

充电系统电路60例如进行用于对电池90进行恒流充电的控制、用于对电池90进行恒压充电的控制等。具体而言，充电系统电路60首先进行电池90的恒流充电，之后，在电池90的充电电压达到规定电压的情况下，从恒流充电切换到恒压充电。

恒流充电是以电流恒定的恒流的充电电流对电池90进行充电，恒压充电是以电压恒定的恒压的充电电压对电池90进行充电。通过进行恒流充电，能够在短时间内使充电对象的充电电压上升。通过进行恒压充电，充电电流逐渐减少，因此能够抑制充电电流的急剧变动，实现充电的电流值、电压值的稳定化等。另外，恒流充电中的充电电流不需要完全恒定，只要大致恒定即可，恒压充电中的充电电压也不需要完全恒定，只要大致恒定即可。

受电电路61例如将交流的外部电压转换为直流的整流电压vcc并输出。

充电电路65具有接受整流电压vcc、基于该整流电压vcc进行动作并且进行电池90的充电的功能。具体而言，充电电路65基于整流电压vcc以恒流充电或恒压充电对电池90进行充电。

线性调节器62具有接受整流电压vcc、基于该整流电压vcc进行动作并且向处理电路100提供电力的功能。具体地说，线性调节器62对整流电压vcc进行降压，生成规定的输出电压vout1，并提供给处理电路100。线性调节器62例如通过ldo(lowdropout：低压差)调节器等模拟调节器来实现。

充电系统控制电路63控制充电电路65的动作，进行电池90的充电，并且控制线性调节器62的动作，向处理电路100提供电力。另外，充电系统控制电路63还控制接口电路74以及寄存器76的动作。例如，充电系统控制电路63控制接口电路74的接口处理，或者控制向寄存器76写入信息或从寄存器76读出信息。具体而言，充电系统控制电路63读出来自寄存器76的信息，控制充电电路65的动作。

a/d转换电路66例如对电池90的电池电压vbat进行a/d转换，将该转换值输出到充电系统控制电路63等。

非易失性存储器68例如通过可进行数据的电擦除的eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory)、使用了famos(floatinggateavalancheinjectionmos)等的otp(onetimeprogrammable)存储器等来实现。还有，在图2中，非易失性存储器68设置于控制电路50，但是也可以设置于控制电路50的外部。

图2所示的放电系统电路70是进行电池90的放电动作，将放电电力提供给处理电路100的电路。具体地，放电系统电路70根据电池90的电池电压vbat进行动作，将输出电压vout2提供给处理电路100。因此，处理电路100基于输出电压vout2进行操作。

供电电路71将基于电池电压vbat的输出电压vout2提供给处理电路100。图2所示的供电电路71包括电荷泵电路711。电荷泵电路711进行使电池电压vbat降压的电荷泵动作，生成输出电压vout2。然后，将生成的输出电压vout2提供给处理电路100。

电荷泵电路711例如通过dc-dc转换器，具体而言通过开关调节器来实现。另外，也可以代替电荷泵电路711，而使用线性调节器，例如模拟调节器。

放电系统控制电路73控制供电电路71的动作，进行基于电池电压vbat的输出电压vout2的生成、输出。另外，放电系统控制电路73还控制接口电路74以及寄存器76的动作。例如，放电系统控制电路73控制接口电路74的接口处理，或者控制向寄存器76写入信息或从寄存器76读出信息。

另外，由上述的充电系统控制电路63和放电系统控制电路73构成控制部80。即，控制部80包括利用来自受电电路61的电力进行动作并对充电电路65、线性调节器62的动作进行控制的电路(充电系统控制电路63等)以及利用来自电池90的电力进行动作并对包括电荷泵电路711的供电电路71的动作进行控制的电路(放电系统控制电路73等)。

接口电路74是进行与处理电路100的接口处理的电路。接口电路74例如进行接受处理电路100发出的命令，或接受处理电路100设定的信息的接口处理。接口电路74通过例如spi(serialperipheralinterface)、i2c(inter-integratedcircuit)等串行接口电路来实现。另外，接口电路74例如也可以是使用了差动信号的串行接口电路、并行接口电路等。

通过处理电路100将各种信息经由接口电路74写入寄存器76。另外，写入寄存器76中的各种信息经由接口电路74被处理电路100读出。

寄存器76例如通过触发器电路、ram(randomaccessmemory)这样的存储器等来实现。

作为各种信息，例如可以举出来自处理电路100的命令、电流设定的信息等。

接口电路74以及寄存器76各自基于从电池90输出的电池电压vbat和从线性调节器62输出的输出电压vout1中的任意一个而进行动作。因此，接口电路74以及寄存器76只要处于接受整流电压vcc的状态和没有接受整流电压vcc但电池90能够放电的状态中的任意一种状态，就能够进行动作。由此，如果是这些状态，则处理电路100能够经由接口电路74向寄存器76写入信息，或者读出所存储的信息。另外，寄存器76保持所存储的信息，例如能够通过充电系统控制电路63读出信息。

在控制电路50中，接受来自处理电路100的电流设定。例如，当处理电路100发出用于设定恒流充电的电流的命令，或设定了用于设定恒流充电的电流的信息时，接受这些命令或信息的设定。并且，控制电路50根据处理电路100的电流设定来进行恒流充电。具体而言，控制电路50将与电流模式对应的电流值作为充电电流，进行对电池90充电的恒流充电。另外，在电流设定为电流值的情况下，控制电路50将所设定的电流值作为充电电流，进行对电池90进行充电的恒流充电。

另外，非易失性存储器68存储与电流模式对应的电流值。例如，作为电流设定，在存在以第1电流值进行恒流充电的第1电流模式以及以与第1电流值不同的第2电流值进行恒流充电的第2电流模式的情况下，非易失性存储器68存储第1电流值和第2电流值。并且，在由处理电路100发布了设定第1电流模式的命令的情况下，充电系统控制电路63读出存储在寄存器76中的电流设定，基于此读出非易失性存储器68中存储的第1电流值。由此，充电系统控制电路63控制充电电路65的动作，使得以第1电流值进行恒流充电。另外，在由处理电路100发出了设定第2电流模式的命令的情况下，充电系统控制电路63读出存储在寄存器76中的电流设定，基于此读出非易失性存储器68中存储的第2电流值。由此，充电系统控制电路63控制充电电路65的动作，使得以第2电流值进行恒流充电。

这样，通过以分开使用电流值不同的多个电流模式的方式对电池90进行充电，能够根据电池90的周围环境、电池90的规格、种类等缩短充电时间，或者能够抑制电池90的劣化。其结果，能够进行与电池90的状态相应的最佳的充电。

另外，充电系统控制电路63也可以自主地控制恒流充电的充电电流。即，充电系统控制电路63也可以构成为根据电池电压vbat的a/d转换值自主地控制充电电路65的动作。

在如上所述的控制电路50中，通过充电系统控制电路63的动作，将向处理电路100提供电力的提供源在线性调节器62和电荷泵电路711之间切换。具体而言，在充电电路65接受了整流电压vcc时，充电系统控制电路63根据电池电压vbat，将向处理电路100提供电力的提供源在输出输出电压vout1的线性调节器62与输出输出电压vout2的电荷泵电路711之间进行切换。即，控制电路50构成为：在充电电路65接受了整流电压vcc时，能够根据电池电压vbat的电压值，将对整流电压vcc进行降压而得的输出电压vout1提供给处理电路100。

由此，即使在电池90处于过放电状态时，控制电路50也能够向处理电路100提供电力。其结果，能够与电池90的充电状态无关地执行处理电路100的各种处理。

另外，控制电路50也可以在充电电路65接受了整流电压vcc时，与电池90的状态无关地进行动作将从线性调节器62输出的输出电压vout1提供给处理电路100。在这种情况下，能够发挥与开关调节器相比难以产生噪声的线性调节器62的优点，抑制混入到输出电压vout1中的噪声，抑制由噪声引起的处理电路100的误动作。

作为以上那样的充放电控制装置10，例如可举出asic(applicationspecificintegratedcircuit)那样的半导体的ic芯片。ic芯片例如是安装在封装中的电路装置。另外，实现处理电路100的电路装置被设为与充放电控制装置10的ic芯片不同的ic芯片，但实现控制电路50的充放电控制装置10和实现处理电路100的电路装置既可以是一个ic芯片，也可以安装在一个封装中。另外，充放电控制装置10也可以具有通过布线基板等连接多个电路装置而成的结构。例如，控制电路50所具备的要素中的非易失性存储器68以及寄存器76等也可以被设置在包含充电电路65、供电电路71的ic芯片的外部。

2.2充放电控制装置的动作例

图3是说明充放电控制装置10的动作例的流程图。

在控制电路50中，在充电电路65接受了整流电压vcc时，即充放电控制装置10接受了外部电压(接受电力)时，作为步骤s1，首先测定开放状态的电池90的电池电压vbat。具体而言，a/d转换电路66进行电池电压vbat的a/d转换(模拟/数字转换)。

作为步骤s2，图2所示的控制部80的充电系统控制电路63进行电池电压vbat的a/d转换值和规定的阈值电压vbf的比较。然后，在电池电压vbat低于阈值电压vbf的情况下，充电系统控制电路63判断为电池90处于过放电状态。另一方面，当电池电压vbat为阈值电压vbf以上时，充电系统控制电路63判断为电池90被充分充电，处于可放电的状态。

规定的阈值电压vbf例如可以存储在非易失性存储器68中。另外，阈值电压vbf例如是电池90处于可稳定放电的状态时的电池电压vbat的下限值。

并且，充电系统控制电路63在判断为电池电压vbat小于阈值电压vbf，即电池90处于过放电状态的情况下，作为步骤s3，使控制线性调节器62的动作的控制信号enor有效。由此，线性调节器62将输出电压vout1提供给处理电路100。输出电压vout1是整流电压vcc被降压后的电压。

此外，在该情况下，图2所示的控制部80的放电系统控制电路73使控制电荷泵电路711的动作的控制信号ench为无效。由此，电荷泵电路711不输出电池电压vbat/3(输出电压vout2)。

在步骤s3结束后，返回步骤s1。

在步骤s1中，再次测定开放状态的电池90的电池电压vbat。然后，在步骤s2中，再次进行电池电压vbat和阈值电压vbf的比较。此时，在电池90的充电充分进行的情况下，电池电压vbat成为阈值电压vbf以上。

在这种情况下，放电系统控制电路73判断为电池90处于可放电状态，作为步骤s4，使用于控制电荷泵电路711的动作的控制信号ench有效。由此，供电电路71将电池电压vbat/3作为输出电压vout2提供给处理电路100。电池电压vbat/3是通过电荷泵电路711的电荷泵动作将电池电压vbat降压到约三分之一的电压。另外，该降压比没有特别限定。

另外，在这种情况下，充电控制电路63使控制线性调节器62的动作的控制信号enor无效。由此，线性调节器62不输出输出电压vout1。

根据以上的动作例，即使在电池90处于过放电状态时，也能够向处理电路100提供电力。其结果，能够与电池90的充电状态无关地执行处理电路100的各种处理。

另外，上述动作例是一例，即使电池90达到能够放电的状态，控制电路50也可以继续进行动作将线性调节器62的输出电压vout1提供到处理电路100。

如上所述，本实施方式的充放电控制装置10具备：线性调节器62(第1电源电路)，其基于受电电力向处理电路100(供电对象99)提供电力；充电电路65，其基于受电电力对电池90(充电对象92)进行充电；电荷泵电路711(第2电源电路)，其基于从电池90输出的放电电力即电池电压vbat，向处理电路100提供电力；以及控制部80，其控制线性调节器62和电荷泵电路711的动作。并且，在电池90的电池电压vbat小于规定的阈值电压vbf(规定值)的情况下，控制部80使线性调节器62向处理电路100提供电力。

根据这样的结构，充放电控制装置10在接受整流电压vcc时，能够与电池90的状态无关地向处理电路100提供电力。因此，例如即使在电池90处于过放电状态时，也能够向处理电路100提供电力，能够执行处理电路100的各种处理。

另外，在电池90(充电对象92)的电池电压vbat为阈值电压vbf(规定值)以上的情况下，控制部80优选利用电荷泵电路711(第2电源电路)，向处理电路100(供电对象99)供电。

电荷泵电路711例如由开关调节器那样的dc-dc转换器构成，所以与线性调节器62相比，功耗小。因此，在电池90成为能够放电的状态的时刻，通过从电荷泵电路711供电，能够实现电子设备30的低功耗化。

另外，如上所述，优选电荷泵电路711(第2电源电路)是电力转换效率比线性调节器62(第1电源电路)高的电路。由此，即使在接受了整流电压vcc时，通过从电荷泵电路711供电，也能够实现电子设备30的低功耗化。

另外，如上所述，在电池90(充电对象92)的电池电压vbat从小于规定的阈值电压vbf(规定值)变化为阈值电压vbf(规定值)以上的情况下，控制部80将向处理电路100(供电对象99)提供电力的提供源从线性调节器62切换为电荷泵电路711。

根据这样的动作，在接受了外部电压时，在电池90进行充电而成为能够放电的状态的时刻，能够切换为来自电荷泵电路711的供电。由此，能够从低功耗的电荷泵电路711优先供电，所以能够削减充放电控制装置10中的功耗，实现电子设备30的低功耗化。结果，例如，当放电量有限的电池(外部电池)等被用作外部电压的电源时，可以抑制该电池的放电量。

在此，图4是表示从图2所示的线性调节器62输出的输出电压vout1与电池电压vbat的关系的一例的图。图4图示了即使电池电压vbat为阈值电压vbf以上也继续从线性调节器62输出输出电压vout1的情况。另外，在图4中，作为一例，将阈值电压vbf设为3.4v。

在电池90(充电对象92)的电池电压vbat小于阈值电压vbf(规定值)的情况下，即，在图4的区域a1中，线性调节器62(第1电源电路)以恒定电压输出电力作为输出电压vout1。在图4中，在横轴所示的电池电压vbat小于3.4v的区域a1中，纵轴表示的输出电压vout1固定维持为1.133v。

另一方面，在电池90的电池电压vbat为阈值电压vbf以上的情况下，即，在图4的区域a2中，线性调节器62以将电池电压vbat以规定的降压比降压后的电压输出电力。在图4的例子中，在横轴所示的电池电压vbat为3.4v以上的区域a2中，纵轴表示的输出电压vout1随着电池电压vbat而单调增大。在该区域a2中，线性调节器62生成与电池电压vbat对应的输出电压vout1。因此，在区域a2中，当电池电压vbat随着充电的进行而升高时，输出电压vout1也相应地升高。

这里，在阈值电压vbf的前后，容易引起伴随提供源的切换的电压值的变动。具体地说，作为充电系统控制电路63的动作例，有时，在区域a1中，将来自线性调节器62的输出电压vout1提供给处理电路100，在区域a2中，将来自电荷泵电路711的输出电压vout2提供给处理电路100。此时，在区域a1中，优选将作为恒定电压的输出电压vout1设定为与电荷泵电路711中的降压比对应的电压值。具体地，在电荷泵电路711中的降压比为三分之一的情况下，输出电压vout1也优选设定为阈值电压vbf的三分之一。通过设定为这样的电压值，即使进行提供源的切换，也能够避免电压值变得不连续，能够将电压值的变动抑制为最小限度。由此，能够抑制处理电路100的动作变得不稳定。

在图4的例子中，来自线性调节器62的输出电压vout1维持为1.133v，该电压值为是基于3.4/3＝1.133这一计算式来计算的。另外，此时，输出电压vout1优选以阈值电压vbf的三分之一为中心设定在±5％以内的程度，更优选设定在±3％以内的程度。

此外，在整流电压vcc在任意的定时被切断的情况下，也与上述同样，有时在切断的前后产生提供源的切换。在这种情况下，也类似于上述情况，通过优化区域a1中的输出电压vout1，可以使提供给处理电路100的电压值的变动最小化。

3.充放电控制装置的变形例

接着，对变形例的充放电控制装置10进行说明。

图5是表示变形例的充放电控制装置的结构的框图。

以下，说明变形例的充放电控制装置，在以下的说明中，以与实施方式的充放电控制装置的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。还有，在图5中，关于与图2同样的结构，附加同一标号。

图5所示的充放电控制装置10a除了代替图2所示的线性调节器62而使用开关调节器62a以外，与图2所示的充放电控制装置10相同。即，图5所示的充放电控制装置10具备开关调节器62a作为第1电源电路。

开关调节器62a例如由dc-dc转换器实现。开关调节器62a与线性调节器62相比，功耗小。因此，能够实现电子设备30的低功耗化。由此，在例如作为整流电压vcc的电源，利用放电量有限的电池(外部电池)等的情况下，能够减少该电池的放电量，能够更长期地使用。

在以上那样的变形例中，也能够得到与上述实施方式同样的效果。

4.电子设备的具体例

图6是表示作为图2所示的电子设备的一例的耳机的立体图。

图6所示的耳机510例如可以是助听器的耳机，也可以是音频视听用的耳机。虽然在图6中未图示，但是该耳机510(电子设备)具备图2所示的充放电控制装置10、电池90以及处理电路100。

图6所示的耳机510能够收纳在充电用的壳体600中。耳机510可以经由未图示的电源电缆等与壳体600连接，经由电源电缆受电，也可以通过无接点的电力传输受电。另外，壳体600可以具有从外部受电的功能，也可以具有与电池90不同的一次电池或二次电池。在后者的情况下，壳体600所具有的电池(外部电池)成为上述的整流电压vcc的电源。

如上所述，充放电控制装置10在接受整流电压vcc时，能够与电池90的状态无关地向处理电路100提供电力。因此，例如即使在电池90处于过放电状态时，只要将耳机510收纳在充电用的壳体600中，就能够向处理电路100提供电力，能够执行处理电路100的各种处理。

因此，可以与电池90的状态无关地在对耳机510充电的同时使用耳机510，可以提高便利性。

此外，例如，当耳机510具有与外部设备通信的功能时，可以与电池90的状态无关地使处理电路100执行建立与外部设备的通信的通信处理。其结果，能够使处理电路100执行例如向智能手机等外部设备通知充电状态等信息的通知处理，能够提高耳机510的便利性。

另外，作为图2所示的电子设备30，除了例如图6所示的耳机510那样的可携带设备或可穿戴设备以外，还可以是头戴式显示器、智能手机、便携电话机那样的便携型通信终端、手表、生物体信息测定装置、剃须刀、电动牙刷、腕式计算机、手持终端、汽车的车载设备等各种设备。

以上，基于图示的实施方式说明了本发明的充放电控制装置以及电子设备，但本发明并不限定于此。例如，本发明的充放电控制装置和电子设备可以将上述实施方式的各部分的结构置换成具有相同功能的任意结构，也可以在上述实施方式中附加任意的结构物。