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designideas
2004年1月号
リチウム・イオン充電時のセル温度を監視する回路

マイク・へス 米マキシム・インテグレーテッド・プロダクツ社
Mike Hess Maxim Integrated Products, Inc.
 多くのメーカーが推奨していることだが、0℃以下または50℃以上の温度でリチウム・イオン電池を充電すべきではない。この2つのしきい温度は、リチウム・イオン電池の充電器にサーミスターとデュアル・タイプ*1)の比較器IC「LMX393」(ウインドウ・コンパレーター)を追加することで監視できる(図1)。低温側のしきい温度は2.5℃に、高温側のしきい温度は47.5℃に設定する。
 比較器の基準電圧には、抵抗ネットワークを使った。高精度の基準電圧源は要らない。この理由は、抵抗ネットワークの分割比は、電源電圧VBUSの変化に比例するだけで、2つのしきい温度の値には影響を与えないからだ。電池の温度が設定範囲から外れると、比較器のオープン・ドレイン出力が充電ICのイネーブル入力(EN端子)を駆動して充電を止める。
 前述の比較器ICをプッシュプル型CMOS出力の比較器IC「MAX9032」に置き換えることも可能だ。この場合は、SOT-323パッケージに封止したデュアル・タイプのショットキー・ダイオードを外付けする必要がある(図1の点線内)。LMX393とMAX9032はいずれもSOT-23封止品を入手できる。両ICともに2mVまたは4mVのヒステリシス動作を設定可能である。
 IC2は単セルのリチウム・イオン電池に向けた充電ICで、USB*ポートまたは最大6.5Vの外部電源を入力として動作する。電池の端子電圧を0.5%の誤差で制御できるため、電池のエネルギー容量を最大限に利用できる。充電ICに集積したFETは最大500mAの充電電流を供給可能だ。SELV入力端子を使えば、充電終止電圧を4.1Vまたは4.2Vに設定できる。SELI入力端子は充電電流設定用で、100mAまたは500mAを選べる。CHG端子はオープン・ドレイン出力である。ここにLED*を接続すると、充電状態をチェックできるようになる。
 なおこの充電ICは、完全に放電しきる寸前の電池に対して、本格的な充電を始める前にある程度の値まで端子電圧を高めるプリコンディショニング機能が用意されている。このほか、電圧と電流を連続的に監視する機能や、充電を開始する前にセルの故障をチェックする機能を用意した。

用語解説 / 会社情報
*1)
デュアル・タイプとは、1個のICにある機能の回路を2つ集積したもの。
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【USB】
Universal Serial Bus
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【LED】
light emitting diode
発光ダイオード
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