JP2004173351A - 電源回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部直流電源と二次電池との切り換え時おける過電流を防止し、安全でかつ安定した電力供給を可能とする電源切替え回路を提供する。
【解決手段】外部直流電源1と充電回路4により充電される二次電池5とを切り換える電源回路において、外部直流電源1と二次電池5との電源切り換えを行うためのスイッチ手段6及び電圧検出部12と、電源切り換え時の過電流の発生を防止するためのスイッチ手段13及び電圧検出部14とを備え、電圧検出部12の検出電圧よりも僅かに低く、且つ、負荷回路8の最小入力電圧以上の電圧を基準電圧とし、電圧検出部14が前記基準電圧以下の電圧を検出した場合はスイッチ手段13をオフし、電圧検出部14が前記基準電圧よりも高い電圧を検出した場合はスイッチ手段13をオンするように構成されることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】外部直流電源1と充電回路4により充電される二次電池5とを切り換える電源回路において、外部直流電源1と二次電池5との電源切り換えを行うためのスイッチ手段6及び電圧検出部12と、電源切り換え時の過電流の発生を防止するためのスイッチ手段13及び電圧検出部14とを備え、電圧検出部12の検出電圧よりも僅かに低く、且つ、負荷回路8の最小入力電圧以上の電圧を基準電圧とし、電圧検出部14が前記基準電圧以下の電圧を検出した場合はスイッチ手段13をオフし、電圧検出部14が前記基準電圧よりも高い電圧を検出した場合はスイッチ手段13をオンするように構成されることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部直流電源と二次電池により動作する携帯電話、携帯情報端末(PDA)、その他電子機器の電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子機器の電源としてリチウムイオン電池等の二次電池が一般的に用いられ、ACアダプター等の外部直流電源による駆動と二次電池による駆動とを切換える電源切換え回路に関する技術が公知となっている。
【0003】
図5は従来の電源切換え回路の構成を示す回路ブロック図である。同図において、電源切換え回路は、交流電源を直流電源に変換して電源供給を行うためのACアダプター1と、ACアダプター1のDCプラグ2と、DCプラグ2が挿入されるDCソケット3を備えている。DCソケット3は、その内部に、DCプラグ2の正(+)電極と接触する第一の接続端子3aと、DCプラグ2の負(−)電極と接触する第二の接続端子3bと、可動切片3cを有する。可動切片3cは第二の接続端子3bと接触する接点スイッチを構成しており、DCプラグ2が挿入されていないときはスイッチオン、挿入されているときはスイッチオフする機構になっている。
【0004】
DCプラグ2をDCソケット3に接続すると、前記接点スイッチによりFETスイッチ6が自動的にオフし、制御回路8と二次電池5が切り離される。したがって、ACアダプター1が電源回路に接続されている場合、充電回路4へACアダプター1から電力供給されると共に、制御回路8へACアダプター1からダイオード10を通じて電力供給される。
【0005】
また、DCプラグ2がDCソケット3に挿入されていない場合、前記接点スイッチはオンしているので、可動切片3cはGND電位となりFETスイッチ6がオンして、二次電池5の電力が制御回路8へ供給される。すなわち、DCプラグ2を抜くとそれに連動して駆動電源がACアダプター1から二次電池5へ切換わることになる。なお、その場合、逆流阻止用のダイオード10があるので二次電池5からの電流がDCソケット3方向へ流れることはない。
【0006】
このように図5に示された従来技術は、直流電源のDCプラグ2の挿入、非挿入によってDCプラグ2の負電極が接触する第二の接続端子3bと非接触、接触状態となる可動切片3cを有するDCソケット3と、二次電池5の正電極側に可動切片3cの接触、非接触状態に応じてオン,オフするFETスイッチ(スイッチ手段)6とを備えたことにより、ACアダプター1(外部直流電源)による駆動と二次電池5による駆動とを切換える電源切換え回路を提供する(例えば、特許文献1参照。)。
【0007】
また、ACアダプターと二次電池との電源切換え用のFETスイッチをオン、オフするために、図5の電源切換え回路ではDCプラグ2の負電極が接触する第二の接続端子3bと非接触、接触状態となる可動切片3cを備えたが、それとは異なる手段を用いたものもある。その例として、ACアダプターが接続された場合はACアダプターの電圧を検出してFETスイッチをオフさせ、接続されていない場合はFETスイッチをオンさせる電圧検出部を備えた構成により、ACアダプターと二次電池の電源切り換えを為しているものがある。(例えば、特許文献2参照。)
【0008】
【特許文献1】
特開2001−190034号公報 (第3頁、図1)
【特許文献2】
特許第3303740号公報(第3頁、図1)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の外部直流電源と二次電池とを切り換える電源切換え回路では、二次電池の電圧が低くなっている場合に外部直流電源の電圧の立上り時において外部電源から二次電池へ過電流が流れるという問題が生ずる。
【0010】
従来の電源切換え回路は、電圧検出部がACアダプターの電圧を検出することにより、又は、FETスイッチのドレイン・ソース間の電流の逆流が発生したことにより、FETスイッチをオフするものである。しかし、それは、FETスイッチがオン状態にもかかわらずACアダプターが接続されている状態が必ず生じ、問題となる現象を防止できるものではない。
【0011】
この問題について、図4に示すタイミングチャートを用いて説明する。
【0012】
従来の電源切換え回路において、外部直流電源が電源入力端子へ接続された時、その入力端子の電圧Vexは0Vから電圧Veへ上昇する(図4、実線45)。その上昇途中に、電圧検出部が電圧Vd1を検出すると、電源切換用FETスイッチはオフする(図4、実線41の時刻T2)。これにより、負荷回路への電力供給源が二次電池から外部直流電源に切り替わる。
【0013】
しかし、外部直流電源の電圧が印加しているにもかかわらずFETスイッチがオンのままになり(図4、実線41の時刻T0〜T2)、ダイオードの両極の電位によっては、電源入力端子のプラス側と二次電池の正極が瞬間的に短絡する状態が生ずる(図4、時刻T1〜T2)。つまり、電源入力端子のプラス側と二次電池の正極のと間には逆流阻止用のダイオードがあるが、外部電源の電圧Vexと二次電池の電圧Vbtの電位差がダイオードの順方向電圧VFよりも低い場合に、外部電源側から二次電池側(ダイオードの順方向)へ電流が流れる(図4、実線42)。特に、二次電池の電圧Vbtが低い場合には、ダイオードの両端子間の電位差が大きくなるため、外部電源から二次電池へ大電流が流れることになる。
【0014】
更に、上記の理由で過電流が流れ、電圧検出部の入力電圧が低下するために、切換え用FETスイッチがオフせずオンしたままになることも生ずる(図4、破線43)。そうなると、過剰な大電流が流れ続けてしまう(図4、破線44)。
【0015】
このように、従来の電源切換え回路では、二次電池の電圧が低い場合に外部直流電源の電圧の切り換え時において過電流が流れるという欠点があり、これにより外部直流電源、二次電池及び周辺回路部品等を破損する危険性がある。
【0016】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであって、外部直流電源と二次電池との切り換え時において過電流が流れることを防止し、電子機器等の回路への安全なかつ安定した電力供給を可能とする電源切替え回路を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の電源回路は、外部直流電源と充電回路により充電される二次電池とを切り換える電源回路において、前記外部直流電源と前記二次電池との電源切り換えを行うための第1のスイッチ手段及び第1の電圧検出部と、電源切り換え時の過電流の発生を防止するための第2のスイッチ手段及び第2の電圧検出部とを備え、前記第1の電圧検出部の検出電圧よりも僅かに低く、且つ、負荷回路の最小入力電圧以上の電圧を基準電圧とし、前記第2の電圧検出部が前記基準電圧以下の電圧を検出した場合は第2のスイッチ手段をオフし、前記第2の電圧検出部が前記基準電圧よりも高い電圧を検出した場合は前記第2のスイッチ手段をオンするように構成されることを特徴とする。
【0018】
また、定格電流が相違する複数の外部直流電源と、各々の該外部直流電源から流れる電流をオン又はオフする複数のスイッチ手段と、前記複数のスイッチ手段のオン又はオフを制御すると共に前記充電回路が出力する充電電流を設定する制御手段とを備え、各々の前記外部直流電源に適する充電電流を前記充電回路から二次電池へ出力することを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態を示す回路ブロック図である。なお、従来例と同一の構成要素については同一の符号を付す。
【0020】
図1において、電源切換え回路は、ACアダプター1(外部直流電源)と、接続端子3と逆流阻止用のダイオード10と、充電回路4と、二次電池5と、第1のFETスイッチ6(スイッチ手段)と、第1の電圧検出部12と、第2のスイッチ手段13及び第2の電圧検出部14と、負荷回路8と、電圧平滑用のコンデンサー19とで構成される。なお、第2のスイッチ手段13は、例えば、FETスイッチ(電界効果型トランジスタ)とすることもできる。
【0021】
上記のような構成の電源切換え回路において、ACアダプター1が接続端子3に接続された場合、電圧検出部12がACアダプター1の電圧を検出したことによりFETスイッチ6がオフし、ACアダプター1からダイオード10を通じて負荷回路8への電力供給がなされる。その場合にはACアダプター1から充電回路4へ電力供給され、充電電流が二次電池5へ流れる。また、ACアダプター1が接続端子3に接続されていない場合には、FETスイッチ6はオンし、二次電池5の電力が制御回路8へ供給される。電圧検出部12の検出電圧は、電圧検出部14の基準電圧とダイオード10の順方向電圧との和よりも低い電圧である。
【0022】
電圧検出部14は、所定の基準電圧以下の電圧を検出した場合にスイッチ手段13をオフし、基準電圧よりも高い電圧を検出した場合にスイッチ手段13をオンする。電圧検出部14の基準電圧は、電圧検出部12の検出電圧よりも僅かに低く、且つ、負荷回路8の最小入力電圧以上の電圧である。なお、電圧検出部14の基準電圧は、負荷回路8の最小入力電圧付近まで低いほうが電池容量の利用上、望ましい。
【0023】
次に、図3のタイミングチャートに基づいて、本実施形態の回路の動作について説明する。
【0024】
ACアダプター1が接続端子3へ接続されて接続端子3の電圧Vex(図3、実線35)が上昇する途中に、電圧検出部12が電圧Vd1を検出すると、電源切換用FETスイッチ6はオフする(図3、実線31の時刻T2)。これにより、負荷回路8への電力供給源が二次電池5からACアダプター1に切り替わる。この切り換えの過程において、ACアダプター1の電圧が印加しているにもかかわらずFETスイッチ6がオンのままになり(図3、実線31の時刻T0〜T2)、ダイオード10の両極の電位によっては、電源入力端子のプラス側と二次電池5の正極が瞬間的に短絡する状態が生ずる(図3、時刻T1〜T2)。
【0025】
しかし、上述したFETスイッチ13と電圧検出部14を備えることを特徴とする本発明においては、切り換え過程でFETスイッチ6がオンしている時間(図3、時刻T0〜T2)においても、ACアダプター1から二次電池5へ過電流は流れることはない。理由は以下の通りである。
【0026】
まず、電池電圧Vbtが電圧検出部12の検出電圧Vd1よりも十分高い場合のように、切り換え過程でのダイオード10のアノードとカソードの電位差が順方向電圧VFより小さい場合、ダイオード10の整流作用があるから、電流の逆流は起こらない。
【0027】
また、電池電圧Vbtが低く、ダイオード10のアノードの電圧Vexと電池電圧Vbtの電位差が順方向電圧VFより大きい場合には、電池電圧Vbtは電圧検出部14の基準電圧以下でありスイッチ手段13はオフしている。したがって、過電流が二次電池5へ流れ込むことはない。
【0028】
以上の理由により、たとえ二次電池5が消費されてその電圧が低くなっていたとしてもあらゆる場合において、過電流の発生もなく、確実に二次電池5からACアダプター1への電力供給源の切り替えができる(図3、実線36)。
【0029】
なお、二次電池5には、一般に入手可能な、保護回路が内蔵された二次電池パックが利用できる。その保護回路には、過放電保護、過電流保護等の機能を備えたものがある。しかし、その保護回路の放電終止電圧は一定なものではなく、回路設計者が自由に設定できるものでもないため、電池電圧の低下時に過電流が発生しうる。また、二次電池パックには最大許容電流が定められており、定格以上の過電流が流れることは設計上回避すべき問題である。
【0030】
(第2の実施形態)
図2は本発明の第2の実施形態を示す回路ブロック図である。図1と重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【0031】
図2において、電源切換え回路は、ACアダプター1よりも定格電流が小さい第2の外部直流電源17(例えば、USBの5V電源)と、外部直流電源17からの電流をオン/オフするスイッチ手段16と、ACアダプター1からの電流をオン/オフするスイッチ手段15と、これら2つのスイッチ手段を制御すると共に充電回路4が出力する充電電流を設定する制御手段18とを備えることを特徴とする。ここで、充電回路4は、制御手段18からの制御信号により、ACアダプター1、第2の外部直流電源17の各々に適した充電電流を二次電池5へ出力するものである。
【0032】
ACアダプター1が接続されている場合、制御手段18により、スイッチ手段15がオン、スイッチ手段16がオフする。この場合、ACアダプター1が外部からの供給電源として使用される。ACアダプター1が接続されておらず且つ外部直流電源17が接続されている場合、制御手段18により、スイッチ手段15がオフ、スイッチ手段16がオンする。この場合、外部直流電源17が外部からの供給電源して使用される。
【0033】
ACアダプター1(例えば、定格1500mA)による電源供給時には、ACアダプター1に適した充電電流(例えば、600mA)が、充電回路4から二次電池5へ充電される。また、外部直流電源17(例えば、定格200mA)による電源供給時には、外部直流電源17に適した充電電流(例えば、100mA)が、充電回路4から二次電池5へ充電される。ACアダプター1よりも外部直流電源17の定格電流は小さいので、外部直流電源17が供給電源となる場合には、その定格電流以下の所定の電流が二次電池5へ充電されるようになっている。
【0034】
このような定格電流が異なる複数の外部直流電源を選択的に使用できる電源切換え回路において、本発明の過電流防止機能により、比較的小さな定格電流の外部直流電源による回路動作時であっても、定格電流以上の予期せぬ過電流の発生を防止することができる。
【0035】
従来技術では、外部直流電源17と二次電池5との供給電源の切り換え過程において二次電池5へ過電流が流れ込むという欠点があった。その欠点は、ACアダプター1よりも定格電流が小さい外部直流電源17での駆動時において比較的重大である。例えば、ACアダプター1が過電流に耐えうるとしても、外部直流電源には定格電流を越える過電流の発生によりダメージを与える場合があるからである。
【0036】
本実施例は、上記の問題を解消するものであり、定格電流の小さな外部直流電源を用いた場合にも、過電流防止作用をもつ本発明を用いることにより、回路設計上の安全を確保でき、複数の電源により充電や回路駆動を行えるというユーザーの利便性を適えた電子機器が提供できる。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、負荷回路の電力供給源である外部直流電源と二次電池を第1のスイッチ手段によって切り換える時において、外部直流電源から二次電池方向へ過電流が流れることを防止できる。これにより、回路や部品等を破損する危険性を無くすことができる。よって、本発明に係る電源回路は、外部直流電源と二次電池により動作する電子機器等の回路への安全で且つ安定した電力供給ができる。
【0038】
また、本発明によれば、定格電流が異なる複数の外部直流電源を選択的に使用できる電源切換え回路において、定格電流以上の過電流の発生を防止することができ、安全に充電及び回路駆動をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源回路の第1の実施態様を示すブロック図である。
【図2】本発明に係る電源回路の第2の実施態様を示すブロック図である。
【図3】本発明に係る電源回路の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図4】従来の電源切換え回路を説明するためのタイミングチャートである。
【図5】従来の電源切換え回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 ACアダプター(外部直流電源)
4 充電回路
5 二次電池
6 FETスイッチ(スイッチ手段)
8 負荷回路
10 ダイオード
12、14 電圧検出部
13、15、16 スイッチ手段
17 外部直流電源
18 制御手段
19 コンデンサー
3、20 接続端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部直流電源と二次電池により動作する携帯電話、携帯情報端末(PDA)、その他電子機器の電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子機器の電源としてリチウムイオン電池等の二次電池が一般的に用いられ、ACアダプター等の外部直流電源による駆動と二次電池による駆動とを切換える電源切換え回路に関する技術が公知となっている。
【0003】
図5は従来の電源切換え回路の構成を示す回路ブロック図である。同図において、電源切換え回路は、交流電源を直流電源に変換して電源供給を行うためのACアダプター1と、ACアダプター1のDCプラグ2と、DCプラグ2が挿入されるDCソケット3を備えている。DCソケット3は、その内部に、DCプラグ2の正(+)電極と接触する第一の接続端子3aと、DCプラグ2の負(−)電極と接触する第二の接続端子3bと、可動切片3cを有する。可動切片3cは第二の接続端子3bと接触する接点スイッチを構成しており、DCプラグ2が挿入されていないときはスイッチオン、挿入されているときはスイッチオフする機構になっている。
【0004】
DCプラグ2をDCソケット3に接続すると、前記接点スイッチによりFETスイッチ6が自動的にオフし、制御回路8と二次電池5が切り離される。したがって、ACアダプター1が電源回路に接続されている場合、充電回路4へACアダプター1から電力供給されると共に、制御回路8へACアダプター1からダイオード10を通じて電力供給される。
【0005】
また、DCプラグ2がDCソケット3に挿入されていない場合、前記接点スイッチはオンしているので、可動切片3cはGND電位となりFETスイッチ6がオンして、二次電池5の電力が制御回路8へ供給される。すなわち、DCプラグ2を抜くとそれに連動して駆動電源がACアダプター1から二次電池5へ切換わることになる。なお、その場合、逆流阻止用のダイオード10があるので二次電池5からの電流がDCソケット3方向へ流れることはない。
【0006】
このように図5に示された従来技術は、直流電源のDCプラグ2の挿入、非挿入によってDCプラグ2の負電極が接触する第二の接続端子3bと非接触、接触状態となる可動切片3cを有するDCソケット3と、二次電池5の正電極側に可動切片3cの接触、非接触状態に応じてオン,オフするFETスイッチ(スイッチ手段)6とを備えたことにより、ACアダプター1(外部直流電源)による駆動と二次電池5による駆動とを切換える電源切換え回路を提供する(例えば、特許文献1参照。)。
【0007】
また、ACアダプターと二次電池との電源切換え用のFETスイッチをオン、オフするために、図5の電源切換え回路ではDCプラグ2の負電極が接触する第二の接続端子3bと非接触、接触状態となる可動切片3cを備えたが、それとは異なる手段を用いたものもある。その例として、ACアダプターが接続された場合はACアダプターの電圧を検出してFETスイッチをオフさせ、接続されていない場合はFETスイッチをオンさせる電圧検出部を備えた構成により、ACアダプターと二次電池の電源切り換えを為しているものがある。(例えば、特許文献2参照。)
【0008】
【特許文献1】
特開2001−190034号公報 (第3頁、図1)
【特許文献2】
特許第3303740号公報(第3頁、図1)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の外部直流電源と二次電池とを切り換える電源切換え回路では、二次電池の電圧が低くなっている場合に外部直流電源の電圧の立上り時において外部電源から二次電池へ過電流が流れるという問題が生ずる。
【0010】
従来の電源切換え回路は、電圧検出部がACアダプターの電圧を検出することにより、又は、FETスイッチのドレイン・ソース間の電流の逆流が発生したことにより、FETスイッチをオフするものである。しかし、それは、FETスイッチがオン状態にもかかわらずACアダプターが接続されている状態が必ず生じ、問題となる現象を防止できるものではない。
【0011】
この問題について、図4に示すタイミングチャートを用いて説明する。
【0012】
従来の電源切換え回路において、外部直流電源が電源入力端子へ接続された時、その入力端子の電圧Vexは0Vから電圧Veへ上昇する(図4、実線45)。その上昇途中に、電圧検出部が電圧Vd1を検出すると、電源切換用FETスイッチはオフする(図4、実線41の時刻T2)。これにより、負荷回路への電力供給源が二次電池から外部直流電源に切り替わる。
【0013】
しかし、外部直流電源の電圧が印加しているにもかかわらずFETスイッチがオンのままになり(図4、実線41の時刻T0〜T2)、ダイオードの両極の電位によっては、電源入力端子のプラス側と二次電池の正極が瞬間的に短絡する状態が生ずる(図4、時刻T1〜T2)。つまり、電源入力端子のプラス側と二次電池の正極のと間には逆流阻止用のダイオードがあるが、外部電源の電圧Vexと二次電池の電圧Vbtの電位差がダイオードの順方向電圧VFよりも低い場合に、外部電源側から二次電池側(ダイオードの順方向)へ電流が流れる(図4、実線42)。特に、二次電池の電圧Vbtが低い場合には、ダイオードの両端子間の電位差が大きくなるため、外部電源から二次電池へ大電流が流れることになる。
【0014】
更に、上記の理由で過電流が流れ、電圧検出部の入力電圧が低下するために、切換え用FETスイッチがオフせずオンしたままになることも生ずる(図4、破線43)。そうなると、過剰な大電流が流れ続けてしまう(図4、破線44)。
【0015】
このように、従来の電源切換え回路では、二次電池の電圧が低い場合に外部直流電源の電圧の切り換え時において過電流が流れるという欠点があり、これにより外部直流電源、二次電池及び周辺回路部品等を破損する危険性がある。
【0016】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであって、外部直流電源と二次電池との切り換え時において過電流が流れることを防止し、電子機器等の回路への安全なかつ安定した電力供給を可能とする電源切替え回路を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の電源回路は、外部直流電源と充電回路により充電される二次電池とを切り換える電源回路において、前記外部直流電源と前記二次電池との電源切り換えを行うための第1のスイッチ手段及び第1の電圧検出部と、電源切り換え時の過電流の発生を防止するための第2のスイッチ手段及び第2の電圧検出部とを備え、前記第1の電圧検出部の検出電圧よりも僅かに低く、且つ、負荷回路の最小入力電圧以上の電圧を基準電圧とし、前記第2の電圧検出部が前記基準電圧以下の電圧を検出した場合は第2のスイッチ手段をオフし、前記第2の電圧検出部が前記基準電圧よりも高い電圧を検出した場合は前記第2のスイッチ手段をオンするように構成されることを特徴とする。
【0018】
また、定格電流が相違する複数の外部直流電源と、各々の該外部直流電源から流れる電流をオン又はオフする複数のスイッチ手段と、前記複数のスイッチ手段のオン又はオフを制御すると共に前記充電回路が出力する充電電流を設定する制御手段とを備え、各々の前記外部直流電源に適する充電電流を前記充電回路から二次電池へ出力することを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態を示す回路ブロック図である。なお、従来例と同一の構成要素については同一の符号を付す。
【0020】
図1において、電源切換え回路は、ACアダプター1(外部直流電源)と、接続端子3と逆流阻止用のダイオード10と、充電回路4と、二次電池5と、第1のFETスイッチ6(スイッチ手段)と、第1の電圧検出部12と、第2のスイッチ手段13及び第2の電圧検出部14と、負荷回路8と、電圧平滑用のコンデンサー19とで構成される。なお、第2のスイッチ手段13は、例えば、FETスイッチ(電界効果型トランジスタ)とすることもできる。
【0021】
上記のような構成の電源切換え回路において、ACアダプター1が接続端子3に接続された場合、電圧検出部12がACアダプター1の電圧を検出したことによりFETスイッチ6がオフし、ACアダプター1からダイオード10を通じて負荷回路8への電力供給がなされる。その場合にはACアダプター1から充電回路4へ電力供給され、充電電流が二次電池5へ流れる。また、ACアダプター1が接続端子3に接続されていない場合には、FETスイッチ6はオンし、二次電池5の電力が制御回路8へ供給される。電圧検出部12の検出電圧は、電圧検出部14の基準電圧とダイオード10の順方向電圧との和よりも低い電圧である。
【0022】
電圧検出部14は、所定の基準電圧以下の電圧を検出した場合にスイッチ手段13をオフし、基準電圧よりも高い電圧を検出した場合にスイッチ手段13をオンする。電圧検出部14の基準電圧は、電圧検出部12の検出電圧よりも僅かに低く、且つ、負荷回路8の最小入力電圧以上の電圧である。なお、電圧検出部14の基準電圧は、負荷回路8の最小入力電圧付近まで低いほうが電池容量の利用上、望ましい。
【0023】
次に、図3のタイミングチャートに基づいて、本実施形態の回路の動作について説明する。
【0024】
ACアダプター1が接続端子3へ接続されて接続端子3の電圧Vex(図3、実線35)が上昇する途中に、電圧検出部12が電圧Vd1を検出すると、電源切換用FETスイッチ6はオフする(図3、実線31の時刻T2)。これにより、負荷回路8への電力供給源が二次電池5からACアダプター1に切り替わる。この切り換えの過程において、ACアダプター1の電圧が印加しているにもかかわらずFETスイッチ6がオンのままになり(図3、実線31の時刻T0〜T2)、ダイオード10の両極の電位によっては、電源入力端子のプラス側と二次電池5の正極が瞬間的に短絡する状態が生ずる(図3、時刻T1〜T2)。
【0025】
しかし、上述したFETスイッチ13と電圧検出部14を備えることを特徴とする本発明においては、切り換え過程でFETスイッチ6がオンしている時間(図3、時刻T0〜T2)においても、ACアダプター1から二次電池5へ過電流は流れることはない。理由は以下の通りである。
【0026】
まず、電池電圧Vbtが電圧検出部12の検出電圧Vd1よりも十分高い場合のように、切り換え過程でのダイオード10のアノードとカソードの電位差が順方向電圧VFより小さい場合、ダイオード10の整流作用があるから、電流の逆流は起こらない。
【0027】
また、電池電圧Vbtが低く、ダイオード10のアノードの電圧Vexと電池電圧Vbtの電位差が順方向電圧VFより大きい場合には、電池電圧Vbtは電圧検出部14の基準電圧以下でありスイッチ手段13はオフしている。したがって、過電流が二次電池5へ流れ込むことはない。
【0028】
以上の理由により、たとえ二次電池5が消費されてその電圧が低くなっていたとしてもあらゆる場合において、過電流の発生もなく、確実に二次電池5からACアダプター1への電力供給源の切り替えができる(図3、実線36)。
【0029】
なお、二次電池5には、一般に入手可能な、保護回路が内蔵された二次電池パックが利用できる。その保護回路には、過放電保護、過電流保護等の機能を備えたものがある。しかし、その保護回路の放電終止電圧は一定なものではなく、回路設計者が自由に設定できるものでもないため、電池電圧の低下時に過電流が発生しうる。また、二次電池パックには最大許容電流が定められており、定格以上の過電流が流れることは設計上回避すべき問題である。
【0030】
(第2の実施形態)
図2は本発明の第2の実施形態を示す回路ブロック図である。図1と重複する構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【0031】
図2において、電源切換え回路は、ACアダプター1よりも定格電流が小さい第2の外部直流電源17(例えば、USBの5V電源)と、外部直流電源17からの電流をオン/オフするスイッチ手段16と、ACアダプター1からの電流をオン/オフするスイッチ手段15と、これら2つのスイッチ手段を制御すると共に充電回路4が出力する充電電流を設定する制御手段18とを備えることを特徴とする。ここで、充電回路4は、制御手段18からの制御信号により、ACアダプター1、第2の外部直流電源17の各々に適した充電電流を二次電池5へ出力するものである。
【0032】
ACアダプター1が接続されている場合、制御手段18により、スイッチ手段15がオン、スイッチ手段16がオフする。この場合、ACアダプター1が外部からの供給電源として使用される。ACアダプター1が接続されておらず且つ外部直流電源17が接続されている場合、制御手段18により、スイッチ手段15がオフ、スイッチ手段16がオンする。この場合、外部直流電源17が外部からの供給電源して使用される。
【0033】
ACアダプター1(例えば、定格1500mA)による電源供給時には、ACアダプター1に適した充電電流(例えば、600mA)が、充電回路4から二次電池5へ充電される。また、外部直流電源17(例えば、定格200mA)による電源供給時には、外部直流電源17に適した充電電流(例えば、100mA)が、充電回路4から二次電池5へ充電される。ACアダプター1よりも外部直流電源17の定格電流は小さいので、外部直流電源17が供給電源となる場合には、その定格電流以下の所定の電流が二次電池5へ充電されるようになっている。
【0034】
このような定格電流が異なる複数の外部直流電源を選択的に使用できる電源切換え回路において、本発明の過電流防止機能により、比較的小さな定格電流の外部直流電源による回路動作時であっても、定格電流以上の予期せぬ過電流の発生を防止することができる。
【0035】
従来技術では、外部直流電源17と二次電池5との供給電源の切り換え過程において二次電池5へ過電流が流れ込むという欠点があった。その欠点は、ACアダプター1よりも定格電流が小さい外部直流電源17での駆動時において比較的重大である。例えば、ACアダプター1が過電流に耐えうるとしても、外部直流電源には定格電流を越える過電流の発生によりダメージを与える場合があるからである。
【0036】
本実施例は、上記の問題を解消するものであり、定格電流の小さな外部直流電源を用いた場合にも、過電流防止作用をもつ本発明を用いることにより、回路設計上の安全を確保でき、複数の電源により充電や回路駆動を行えるというユーザーの利便性を適えた電子機器が提供できる。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、負荷回路の電力供給源である外部直流電源と二次電池を第1のスイッチ手段によって切り換える時において、外部直流電源から二次電池方向へ過電流が流れることを防止できる。これにより、回路や部品等を破損する危険性を無くすことができる。よって、本発明に係る電源回路は、外部直流電源と二次電池により動作する電子機器等の回路への安全で且つ安定した電力供給ができる。
【0038】
また、本発明によれば、定格電流が異なる複数の外部直流電源を選択的に使用できる電源切換え回路において、定格電流以上の過電流の発生を防止することができ、安全に充電及び回路駆動をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源回路の第1の実施態様を示すブロック図である。
【図2】本発明に係る電源回路の第2の実施態様を示すブロック図である。
【図3】本発明に係る電源回路の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図4】従来の電源切換え回路を説明するためのタイミングチャートである。
【図5】従来の電源切換え回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 ACアダプター(外部直流電源)
4 充電回路
5 二次電池
6 FETスイッチ(スイッチ手段)
8 負荷回路
10 ダイオード
12、14 電圧検出部
13、15、16 スイッチ手段
17 外部直流電源
18 制御手段
19 コンデンサー
3、20 接続端子
Claims (2)
- 外部直流電源と充電回路により充電される二次電池とを切り換える電源回路において、前記外部直流電源と前記二次電池との電源切り換えを行うための第1のスイッチ手段及び第1の電圧検出部と、電源切り換え時の過電流の発生を防止するための第2のスイッチ手段及び前記二次電池の電圧を入力とする第2の電圧検出部とを備え、前記第1の電圧検出部の検出電圧よりも僅かに低く、且つ、負荷回路の最小入力電圧以上の電圧を基準電圧とし、前記第2の電圧検出部が前記基準電圧以下の電圧を検出した場合は第2のスイッチ手段をオフし、前記第2の電圧検出部が前記基準電圧よりも高い電圧を検出した場合は前記第2のスイッチ手段をオンするように構成されることを特徴とする電源回路。
- 定格電流が相違する複数の外部直流電源と、各々の該外部直流電源から流れる電流をオン又はオフする複数のスイッチ手段と、前記複数のスイッチ手段のオン又はオフを制御すると共に前記充電回路が出力する充電電流を設定する制御手段とを備え、各々の前記外部直流電源に適する充電電流を前記充電回路から二次電池へ出力することを特徴とする請求項1記載の電源回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002333455A JP2004173351A (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | 電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002333455A JP2004173351A (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | 電源回路 |
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JP2004173351A true JP2004173351A (ja) | 2004-06-17 |
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ID=32698163
Family Applications (1)
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JP2002333455A Pending JP2004173351A (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | 電源回路 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2004173351A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008178194A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Seiko Epson Corp | 受電制御装置、受電装置及び電子機器 |
JP2009050144A (ja) * | 2007-07-26 | 2009-03-05 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 充電システム並びに負荷装置 |
CN103970036A (zh) * | 2013-01-29 | 2014-08-06 | 产晶积体电路股份有限公司 | 主动判别用电需求的供电方法 |
-
2002
- 2002-11-18 JP JP2002333455A patent/JP2004173351A/ja active Pending
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