リチウムイオン電池充電器に状態表示機能を付加：Design Ideas

[Peter T Miller（米Applied Inspirations社），EDN]

　米Microchip Technology社の「MCP73812」は、単セルのリチウムイオン電池用充電制御ICである。同製品は、ほかの同種IC製品と同様に、充電の状態を表示する機能を備えていない。この欠点は、図1のように、ダイオードのD₁、赤色LEDのD₂など、数個の部品を追加するだけで改善できる。また、オプションのLED（D₃）を追加することで、充電の完了を示す表示も行える。このように、D₂とD₃の2つのLEDを使用する構成では、常時どちらか一方のLEDを点灯した状態にすることが可能である。このことから、充電器が電源に接続されているか否かを表示できるという利点も得られる。

図1　充電状態を表すLEDを付加した充電回路　

　リチウムイオン電池が定電流での充電モードになると、D₁（「1N4001」を使用）に流れる電流Iの値が401mAとなる。その内訳は、400mAが充電電流で、1mAが充電制御IC₁の電源電流である。D₁はトランジスタQ₁よりも早く導通状態になり、Q₁はD₁の順方向電圧が450mVになるまでオフの状態を保つ。その後、Q₁が導通することにより、充電状態を表す赤色LEDのD₂がオンになり、充電中であることが表現される。また、この例では、オプションで充電の完了/未完了を表すD₃として、緑色LEDを想定している。緑色LEDがオンする順方向電圧は2.1Vであり、赤色LEDの1.7Vよりも高い。D₂のアノードとQ₁のエミッタとの間の電圧は、緑色LEDをオンにする電圧よりも低く、定電流での充電モードの間、充電完了を表すD₃はオフの状態に保持される。

　充電における最終サイクルは、定電圧の充電モードとなる。このとき、電池の電圧はIC₁のV_BAT端子の電圧である4.2Vにほぼ等しい。そのため、D₁を流れる電流が15mA〜40mA程度に減少する。それに伴って、充電の完了を表すD₃がオンになり、点灯中のD₂と併せて2つのLEDが点灯している状態となる。

　図1ではQ₁として「2N3904」を使っているが、これをほかの品種に置き換えて2つのLEDがオンになる電圧/電流の条件を確認した。Q₁として「2N4401」を使用した場合には、電池の電圧が4V、電流Iが18mAの条件で両LEDがオンになった。電流Iが15mA以下になると、Q₁とD₂がオフになる。このとき、D₃のアノードの電位は閾（しきい）値を超えており、D₃は点灯した状態に保たれる。