JP2008027147A - 携帯端末 - Google Patents

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史隆 吉崎
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Abstract

【課題】 2つのUSBコネクタを設けた携帯端末の構成にあって、携帯端末とデータ装置との直接接続状態および携帯端末を充電器に置いた状態でも、充電およびUSB通信ができる携帯端末を提供する。
【解決手段】 ARIB−Aコネクタ3は、携帯端末100とデータ装置とをUSBケーブルで直接接続するためのものである。充電器用端子5は、携帯端末100を充電器200に置いた状態で、充電器200に接続されたデータ装置およびACアダプタと接続するためのものである。ARIB−Aコネクタ3にデータ装置が接続された場合、トランジスタ19をオンにして、データ装置からのUSB電力で電池23を充電すると共に、USB通信制御部18でUSB通信を行う。携帯端末100が充電器200に置かれた場合、トランジスタ20をオンにして、ACアダプタ電力で電池23を充電すると共に、USB通信制御部18でUSB通信を行う。
【選択図】 図2

Description

本発明は、携帯端末単独状態および携帯端末を充電器に置いた状態でも、外部のデータ装置との間でUSB通信と充電が同時にできる携帯端末に関する。
(背景技術1)
携帯電話機を充電器に置いた状態で、携帯電話機の内蔵バッテリに充電しながらUSB通信ができる充電器及び携帯電話機がある(例えば、特許文献1参照。)。この携帯電話機とパーソナルコンピュータ(外部装置)との間のUSB通信は、充電器のUSBポートを介して行われる。携帯電話機への充電は、充電器に接続された商用電源からのみ行われる。
(背景技術2)
充電およびUSB通信ができる携帯型電子機器がある(例えば、特許文献2参照。)。この携帯型電子機器とパーソナルコンピュータはUSBポートで接続されて、USB通信が行われると共に、パーソナルコンピュータから供給される電力で携帯型電子機器の内蔵バッテリが充電される。また、携帯型電子機器にチャージ電源が接続されて、携帯型電子機器は交流電源からも携帯型電子機器の内蔵バッテリに充電される。両者の充電は切り替えられる。
特許第3556486号公報(頁3〜頁4、図1、図2) 特開2001−202163号公報(頁4〜頁6、図1、図2)
背景技術1には、パーソナルコンピュータからの電力供給で携帯電話機へ充電する記載はない。背景技術2には、USBポートを2個搭載した場合の記載がない。
携帯端末は、充電器に置いた状態で、商用電源から充電しながらパーソナルコンピュータとの間でUSB通信が行えることが望まれる。また、携帯端末は持ち運び自由であり、充電器のない状態でも、パーソナルコンピュータと直接にUSB接続して、パーソナルコンピュータから電源供給を受けて充電しながら、USB通信が行えることが望まれる。
このパーソナルコンピュータと直接接続用の第1のUSBコネクタが携帯端末の下面に搭載された場合、携帯端末を充電器に置くと、第1のUSBコネクタが隠れてしまい、USB通信ができないという問題がある。その対策として、携帯端末を充電器に置いた状態でも使用できる専用の別の第2のUSB接続コネクタを携帯端末に設けることが考えられる。この2つのUSBコネクタを設けた携帯端末の構成にあって、携帯端末とパーソナルコンピュータとの直接接続状態で充電およびUSB通信ができると共に、携帯端末を充電器に置いた状態で充電およびUSB通信ができる携帯端末を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の携帯端末は、データ装置との間で第1のUSB電力の供給を受けると共に第1のUSBデータを接続する第1のコネクタと、充電器との間で第2のUSB電力およびACアダプタ電力の供給を受けると共に第2のUSBデータを接続する第2のコネクタと、前記第1のUSBデータ又は第2のUSBデータの処理を行うUSB通信手段と、二次電池と、前記二次電池に充電を行う充電回路と、前記第1のUSB電力又はACアダプタ電力を検出し、第1のUSB電力を検出した場合に第1のUSB電力を前記充電回路に供給し、ACアダプタ電力を検出した場合にACアダプタ電力を前記充電回路に供給する充電電力制御手段とを具備することを特徴とする。
本発明によれば、2つのUSBコネクタを設けた携帯端末の構成にあって、携帯端末とパーソナルコンピュータとの直接接続状態で充電およびUSB通信ができると共に、携帯端末を充電器に置いた状態で充電およびUSB通信が可能となる。
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の各実施例に係る携帯端末および充電器の外観図である。
(a)は、携帯端末100を充電器200に置いた時の外観斜視図である。携帯端末100は、上筐体1と下筐体2が折り畳まれた状態で底面を下にして充電器200の凹部に置かれる。
(b)は、携帯端末100の底面斜視図である。(a)のA−A矢印方向から見た面が底面になる。携帯端末100の下筐体2の底面には、ARIB−Aコネクタ3(第1コネクタ)、それを覆うキャップ4、充電器用端子5(第2コネクタ)が配置される。充電器用端子5は、USB−Dプラス端子6、USB−Dマイナス端子7、USB−VBUS端子8、ACアダプタVプラス端子9、ACアダプタVマイナス端子10を有し、それらは外部に露出している。
ARIB−Aコネクタ3は、携帯端末100が単独状態で、パーソナルコンピュータなどの外部データ装置(図示せず)と直接にUSBケーブル(図示せず)で接続するためのコネクタである。接続する時には、キャップ4をめくってUSBケーブルを接続する。そして、携帯端末100は、外部データ装置からUSB電力の供給を受けて、携帯端末100内部の二次電池に充電すると共に、外部データ装置との間でUSB通信を行う。
充電器用端子5は、携帯端末100が充電器200に置かれた状態で、充電器200と接続するためのコネクタである。充電器用端子5の内のUSB−Dプラス端子6、USB−Dマイナス端子7、USB−VBUS端子8は、USB接続用であり、充電器200を経由して、充電器200に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部データ装置(図示せず)からUSB電力の供給を受けると共に、この外部データ装置との間でUSB通信を行う。
充電器用端子5の内のACアダプタVプラス端子9、ACアダプタVマイナス端子10は、ACアダプタによる充電用であり、充電器200に接続されたACアダプタ(図示せず)からACアダプタ電力の供給を受けて、携帯端末100内部の二次電池に充電する。
(c)は、充電器200の外観斜視図である。充電器200の凹部には、携帯端末100の充電器用端子5と接続するためのバネ状の接続端子であるUSB−Dプラス端子36、USB−Dマイナス端子37、USB−VBUS端子38、ACアダプタVプラス端子39、ACアダプタVマイナス端子40が配置される。
(d)は、充電器200の背面図であり、(c)のB−B方向から見た図であり、信号線の接続状態も合わせて記載する。充電器200の背面には、PC接続用コネクタ31、ACアダプタ接続用コネクタ32が配置される。PC接続用コネクタ31は、パーソナルコンピュータなどの外部データ装置(図示せず)とUSBケーブル(図示せず)で接続するためのものである。その信号線は、USB−Dプラス端子36、USB−Dマイナス端子37、USB−VBUS端子38と接続される。また、GND線は、ACアダプタVマイナス端子40に接続され、共通のGNDとなる。
ACアダプタ接続用コネクタ32は、ACアダプタ(図示せず)と接続するためのものである。その信号線は、ACアダプタVプラス端子39、ACアダプタVマイナス端子40と接続され、ACアダプタVマイナス端子40は、共通のGNDとなる。
この図1の構造によれば、携帯端末100の目立たない底面に、外部データ装置と直接にUSBケーブルで接続するためのコネクタであるARIB−Aコネクタ3、および充電器200を経由して外部データ装置、ACアダプタと接続するためのコネクタである充電器用端子5を設けたことにより、携帯端末100の底面以外の部分の構造を簡単にすることができ、デザインを向上することができる。
図2は、本発明の実施例1に係る携帯端末の関連部分の回路図である。携帯端末100は、ARIB−Aコネクタ3(第1コネクタ)、充電器用端子5(第2コネクタ)、ダイオード15、電源回路16、USBトランシーバ17、USB通信制御部18、トランジスタ19、トランジスタ20、充電電力制御部21、充電回路22、二次電池23などによって構成される。
ARIB−Aコネクタ3は、外部のデータ装置とUSBケーブルで直接接続するためのコネクタであり、USB−Dプラス端子11、USB−Dマイナス端子12、USB−VBUS端子13、GND端子14を有する。USB−Dプラス端子11およびUSB−Dマイナス端子12は、双方向のUSBデータ信号用の端子である。USB−VBUS端子13は、外部のデータ装置から電力供給を受ける電源端子である。
充電器用端子5は、外部の充電器200と接続するためのコネクタであり、図1で説明したUSB−Dプラス端子6、USB−Dマイナス端子7、USB−VBUS端子8、ACアダプタVプラス端子9、ACアダプタVマイナス端子10を有する。
充電器用端子5の内、USB−Dプラス端子6、USB−Dマイナス端子7、USB−VBUS端子8は、USB接続用であり、充電器200を経由して、外部のデータ装置と接続するための端子である。USB−Dプラス端子6、USB−Dマイナス端子7は、双方向のUSBデータ信号用の端子である。USB−VBUS端子8は、充電器200を経由して外部のデータ装置から電力供給を受ける電源端子である。
充電器用端子5の内、ACアダプタVプラス端子9、ACアダプタVマイナス端子10は、ACアダプタによる充電用であり、充電器200を経由して外部のACアダプタから電力供給を受ける電源端子である。
ダイオード15は、ARIB−Aコネクタ3のUSB−VBUS端子13と、充電器用端子5のUSB−VBUS端子8との間に接続される。これは、ARIB−Aコネクタ3と外部のデータ装置が接続された場合、ダイオード15がないと、USB−VBUS端子13からのUSB電力が充電器用端子5のUSB−VBUS端子8に達してしまい、外部に露出しているUSB−VBUS端子8(図1(b)参照)で外部短絡を起こすおそれがあるためである。ダイオード15で、これを防止する。
なお、携帯端末100が充電器200に置かれて、充電器200を経由して、充電器用端子5と外部のデータ装置とが接続された場合には、USB−VBUS端子8からのUSB電力がARIB−Aコネクタ3のUSB−VBUS端子13に達するが、ARIB−Aコネクタ3は、キャップ4(図1(b)参照)で保護されており、更に、充電器200の凹部に置かれた状態なので、USB−VBUS端子13が外部短絡を起こすおそれは、機構上ない。
電源回路16は、ARIB−Aコネクタ3のUSB−VBUS端子13、又は充電器用端子5のUSB−VBUS端子8からのUSB電力の供給を受けて、USBトランシーバ17専用の電源として動作する。
USBトランシーバ17は、USBデータ信号の外部とのインターフェース用の双方向の入出力バッファである。ARIB−Aコネクタ3からのUSBデータ信号であるUSB−Dプラス端子11、USB−Dマイナス端子12と、充電器用端子5からのUSBデータ信号であるUSB−Dプラス端子6、USB−Dマイナス端子7はそれぞれ、ワイヤードORされて、USBトランシーバ16と接続される。ARIB−Aコネクタ3の外部接続と、充電器用端子5の外部接続は、機構上、同時接続はないので、2系統のUSBデータ信号を1個のUSBトランシーバ17で処理する。
USB通信制御部18は、USB通信のための制御を行う。
トランジスタ19は、ARIB−Aコネクタ3のUSB−VBUS端子13からのUSB電力を充電回路22へ供給するためのスイッチである。なお、トランジスタ19へは、充電器用端子5のUSB−VBUS端子8からのUSB電力もダイオード15を経由して供給されているが、ダイオード15の電圧降下により充分な電力供給を行えない。従って、USB−VBUS端子8からのUSB電力をダイオード15、トランジスタ19を経由して充電回路22へ供給することは行わない。トランジスタ20は、充電器用端子5のACアダプタVプラス端子9からのACアダプタ電力を充電回路22へ供給するためのスイッチである。
充電電力制御部21は、USB−VBUS端子13、USB−VBUS端子8、およびACアダプタVプラス端子9の電圧をチェックして、ARIB−Aコネクタ3からのUSB電力供給、充電器用端子5のUSB端子からのUSB電力供給、充電器用端子5のACアダプタ端子からのACアダプタ電力供給の有無を検出する。そして、トランジスタ19およびトランジスタ20を制御して、充電回路22へ供給する充電電力の切り替え制御を行う。
充電回路22は、供給された充電電力を定電流定電圧充電などの充電制御を行って、二次電池23に対して充電を行う。二次電池23は、充電可能なニッケルリチウム電池などであり、携帯端末100内の負荷回路へ電力を供給する。
図3は、本発明の実施例1に係る携帯端末のUSB通信および充電モードにおける動作フローチャートである。主に、充電電力制御部21、充電回路22、USB通信制御部18などが処理を行う。
充電電力制御部21は、まず、ARIB−Aコネクタ3のUSB−VBUS端子13の電圧をチェックする(ステップS1)。電圧が検出された場合(YES)、これは、充電器用端子5のUSB−VBUS端子8からのUSB電力がダイオード15を経由して検出された可能性もあるので、次に、この充電器用端子5のUSB−VBUS端子8の電圧をチェックする(ステップS2)。この電圧が検出されなければ(NO)、この時点で、ARIB−Aコネクタ3の接続が確定されたことになる。ARIB−Aコネクタ3の接続が確定された場合、機構上、携帯端末100を充電器200に置くことができないので、充電器用端子5のACアダプタVプラス端子9からの充電電力の供給はありえない。
従って、トランジスタ19をオンにして、ARIB−Aコネクタ3のUSB−VBUS端子13からのUSB電力を充電回路22に供給する。充電回路22は、二次電池23に対して充電開始する(ステップS3)。
そして、USB通信制御部18は、USB通信を開始する(ステップS4)。なお、電源回路16は、ARIB−Aコネクタ3のUSB−VBUS端子13からのUSB電力の供給を直接受けて既に動作している。
このように、ARIB−Aコネクタ3と外部のデータ装置との接続が確定されると、データ装置からのUSB電力による充電と、データ装置との間のUSB通信を平行して行うことができ、二次電池の電力消費を押さえて、電池の持ちを良くすることができる。
ステップS2で充電器用端子5のUSB−VBUS端子8の電圧が検出された場合(YES)、この時点で、充電器用端子5のUSB接続、すなわち、充電器200を経由して外部のデータ装置の接続が確定されたことになる。この場合は、次に、充電器用端子5のACアダプタVプラス端子9の電圧をチェックする(ステップS5)。
これは、図1で示した構造上、充電器200には、外部のデータ装置とACアダプタの両方が接続されるためである。ステップS5で電圧が検出されれば(YES)、トランジスタ20をオンにして、充電器用端子5のACアダプタVプラス端子9からのACアダプタ電力を充電回路22に供給する。充電回路22は、二次電池23に対して充電開始する(ステップS6)。そして、USB通信を開始する(ステップS4)。
ステップS5で、充電器用端子5のACアダプタVプラス端子9の電圧が検出されなかった場合(NO)、これは、充電器200にACアダプタは接続されずに、データ装置のみが接続されていることを意味する。この場合、充電は行わずに、USB通信のみを開始する(ステップS4)。二次電池が消費されるが、USB通信を優先して行う。
なお、ステップS5でNOの場合、充電は行われないので、二次電池の消費を避けるために、USB通信も行わない終了処理としてもよい。
ステップS1で、ARIB−Aコネクタ3のUSB−VBUS端子13の電圧が検出されなかった場合(NO)、これは、ARIB−Aコネクタ3とデータ装置とのUSB接続、および充電器用端子5とデータ装置とのUSB接続もないことを意味する。その場合、ACアダプタによる充電目的のためだけに携帯端末100が充電器200に置かれた可能性もあるので、充電器用端子5のACアダプタVプラス端子9の電圧をチェックする(ステップS7)。
この電圧が検出されれば(YES)、トランジスタ20をオンにして、充電器用端子5のACアダプタVプラス端子9からのACアダプタ電力を充電回路22に供給する。充電回路22は、二次電池23に対して充電開始する(ステップS7)。この場合は、USB通信は行えない。ステップS7で電圧が検出されなければ(NO)、USB通信も充電も行わない終了処理を行う(ステップS9)。
なお、図3の処理がUSBに関する処理のみとする場合は、ステップS1で、ARIB−Aコネクタ3のUSB−VBUS端子13の電圧が検出されなかった場合(NO)、ステップS7、S8の処理をせずに、即、終了処理(ステップS9)としてもよい。
本発明の実施例1によれば、USB通信とUSB充電ができるUSBインターフェースを2個と、ACアダプタ充電のインターフェースを備える携帯端末にあって、それぞれの接続状態に応じて、2系統のUSB通信、1系統のUSB充電、ACアダプタ充電を行うことが可能となる。
図4は、本発明の実施例2に係る携帯端末の関連部分の回路図である。実施例1の図2と同じ部分については同じ番号を付して、相違点を主に説明する。携帯端末100は、新たに、トランジスタ24を備える。また、充電電力制御部21の処理が少し追加になる。
トランジスタ24は、充電器用端子5のUSB−VBUS端子8からのUSB電力を充電回路22へ供給するためのスイッチである。充電電力制御部21は、充電器用端子5のUSB端子からのUSB電力供給を検出した時に、トランジスタ24をオンにして充電回路22へ充電用として供給する。
図5は、本発明の実施例2に係る携帯端末のUSB通信および充電モードにおける動作フローチャートである。実施例1の図3と同じ部分については同じ番号を付して、相違点を主に説明する。新たに、ステップS61を追加する。
ステップS2で充電器用端子5のUSB−VBUS端子8の電圧が検出されて(YES)充電器用端子5のUSB接続が確定され、更に、ステップS5で、充電器用端子5のACアダプタVプラス端子9の電圧が検出されなかった場合(NO)、これは、充電器200にACアダプタは接続されずに、データ装置のみが接続されていることを意味する。
この場合、実施例1では充電は行わなかったが、実施例2では、トランジスタ24をオンにして、充電器用端子5のUSB−VBUS端子8からのUSB電力を充電回路22に供給する。充電回路22は、二次電池23に対して充電開始する(ステップS61)。そして、USB通信を開始する(ステップS4)。
ステップS5で充電器用端子5のACアダプタVプラス端子9の電圧が検出された場合(YES)、これは、充電器200にACアダプタとデータ装置の両方が接続されていることを意味する。この場合、両者いずれからの電力でも充電可能だが、敢えて、トランジスタ20をオンにして、充電器用端子5のACアダプタVプラス端子9からのACアダプタ電力を充電回路22に供給する(ステップS6)。これは、一般に、ACアダプタ電力の方がUSB電力よりも大きいため、早く充電できるからである。
本発明の実施例2によれば、USB通信とUSB充電ができるUSBインターフェースを2個と、ACアダプタ充電のインターフェースを備える携帯端末にあって、それぞれの接続状態に応じて、2系統のUSB通信、2系統のUSB充電、ACアダプタ充電を行うことが可能となる。
なお、各実施例において、第1コネクタとしてARIB−Aコネクタ3を使用したが、USBインターフェースを有するコネクタであれば何でもよい。また、携帯端末100は、USB通信を行う携帯電話機、PHS、PDAなどに適用できる。
本発明の各実施例に係る携帯端末および充電器の外観図。 本発明の実施例1に係る携帯端末の関連部分の回路図。 本発明の実施例1に係る携帯端末のUSB通信および充電モードにおける動作フローチャート。 本発明の実施例2に係る携帯端末の関連部分の回路図。 本発明の実施例2に係る携帯端末のUSB通信および充電モードにおける動作フローチャート。
符号の説明
1 上筐体
2 下筐体
3 ARIB−Aコネクタ
4 キャップ
5 充電器用端子
6 USB−Dプラス端子
7 USB−Dマイナス端子
8 USB−VBUS端子
9 ACアダプタVプラス端子
10 ACアダプタVマイナス端子
11 USB−Dプラス端子
12 USB−Dマイナス端子
13 USB−VBUS端子
14 GND端子
15 ダイオード
16 電源回路
17 USBトランシーバ
18 USB通信制御部
19 トランジスタ
20 トランジスタ
21 充電電力制御部
22 充電回路
23 二次電池
24 トランジスタ
31 PC接続用コネクタ
32 ACアダプタ接続用コネクタ
36 USB−Dプラス端子
37 USB−Dマイナス端子
38 USB−VBUS端子
39 ACアダプタVプラス端子
40 ACアダプタVマイナス端子
100 携帯端末
200 充電器

Claims (5)

  1. データ装置との間で第1のUSB電力の供給を受けると共に第1のUSBデータを接続する第1のコネクタと、
    充電器との間で第2のUSB電力およびACアダプタ電力の供給を受けると共に第2のUSBデータを接続する第2のコネクタと、
    前記第1のUSBデータ又は第2のUSBデータの処理を行うUSB通信手段と、
    二次電池と、
    前記二次電池に充電を行う充電回路と、
    前記第1のUSB電力又はACアダプタ電力を検出し、第1のUSB電力を検出した場合に第1のUSB電力を前記充電回路に供給し、ACアダプタ電力を検出した場合にACアダプタ電力を前記充電回路に供給する充電電力制御手段とを
    具備することを特徴とする携帯端末。
  2. データ装置との間で第1のUSB電力の供給を受けると共に第1のUSBデータを接続する第1のコネクタと、
    充電器との間で第2のUSB電力およびACアダプタ電力の供給を受けると共に第2のUSBデータを接続する第2のコネクタと、
    前記第1のUSBデータ又は第2のUSBデータの処理を行うUSB通信手段と、
    二次電池と、
    前記二次電池に充電を行う充電回路と、
    前記第1のUSB電力、第2のUSB電力、又はACアダプタ電力を検出し、第1のUSB電力を検出した場合に第1のUSB電力を前記充電回路に供給し、第2のUSB電力のみを検出した場合に第2のUSB電力を前記充電回路に供給し、ACアダプタ電力を検出した場合にACアダプタ電力を前記充電回路に供給する充電電力制御手段とを
    具備することを特徴とする携帯端末。
  3. 前記USB通信手段は、前記第1のUSBデータおよび第2のUSBデータのインターフェース処理を行うUSBトランシーバと、USB通信処理を行うUSB制御手段を有し、
    前記USBトランシーバは、前記第1のUSB電力又は第2のUSB電力から電源供給を受けることを特徴とする請求項1又は2に記載の携帯端末。
  4. 前記第1のコネクタおよび第2のコネクタは、前記充電器と向き合う携帯端末の底面に搭載されることを特徴とする請求項1又は2に記載の携帯端末。
  5. データ装置との間で第1のUSB電力の供給を受けると共に第1のUSBデータを接続する第1のコネクタと、
    充電器との間で第2のUSB電力およびACアダプタ電力の供給を受けると共に第2のUSBデータを接続する第2のコネクタと、
    前記第1のコネクタおよび第2のコネクタは、前記充電器と向き合う携帯端末の底面に搭載されることを特徴とする携帯端末。
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