JP3974351B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、電源と接続され、負荷に電力供給を行う電源装置であって、特に蓄電素子を充電し、その電荷により電力供給を行う機能を備えた電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
最近、電子機器の電源装置には、電池またはＡＣアダプタなどの直流電源によって負荷に電力供給を行う際に、前記直流電源により蓄電素子例えば電気二重層コンデンサのような蓄電素子を充電し、この蓄電素子に蓄電された電荷からも補助的に電力供給を行う電源装置がある。
【０００３】
電気二重層コンデンサのような蓄電素子を充電するには、ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチング動作、すなわち連続してＯＮ／ＯＦＦ動作させて蓄電素子を充電している。この場合、電子機器の電源には、ＡＣアダプタ電源や、一次電池または２次電池が用いられることとなる。これらの電源の放電能力は電源の種類によって異なる。ここに、電源の放電能力とは、電源から取出せる電流値の大小を意味する。
【０００４】
一方、電源から急激に大電流が流れて電源自体や負荷が破壊されることを防止する目的および電子機器を安定して動作させる目的で、抵抗などの電流制限手段を介して、電源から蓄電素子に通電される充電電流を所定値以下に制限して蓄電素子を充電している。
【０００５】
ところが、上記充電電流は電源の種類に拘らず共通した値に設定されているため、放電能力の低い電源では、蓄電素子から負荷へ供給される電力が不安定になることがあった。
【０００６】
さらに、蓄電素子への充電電圧レベルは電源の種類に拘らず一定の値に設定されているため、放電能力の低い電源では、蓄電素子への充電時間がかかり、電源からの電源供給を受けてから電子機器が使用可能な状態となるまでに要する起動時間が遅延する。すなわち、１台の電子機器において、使用する電源の種類によって、起動時間や起動時動作に差違が生じ、電子機器の使用者に違和感を与えることになる。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、複数種の電源での駆動が可能な電子機器において、用いられる電源の種類にかかわらず、安定して電子機器を起動できる電源装置を提供することにある。
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明に係る電源装置は、電源と接続可能で、前記電源の電力を負荷に供給する電源装置であって、前記負荷に接続される蓄電素子と、前記電源と前記蓄電素子との間に設けられ、前記電源により前記蓄電素子を充電可能な給電手段と、前記給電手段に電力供給する前記電源の種別を判別する種別判定手段と、前記種別判定手段からの検出信号に基いて前記給電手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記種別判定手段が判別した種別に応じて、電源の放電能力が低いほど、前記電源から前記給電手段に流れる電流量が少なくなるように電流量を設定する電流レベル制御手段と、前記蓄電素子の充電電圧が低くなるように充電電圧を設定する電圧レベル制御手段とを含み、前記制御手段は、前記電流レベル制御手段と前記電圧レベル制御手段とで設定された電流量および充電電圧に基づいて前記給電手段による前記蓄電素子の充電量を調節することを特徴とする。
【００１１】
また前記給電手段はＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、スイッチング動作により、前記電流レベル制御手段で設定された電流量で前記蓄電素子の充電電圧が前記電圧レベル制御手段で設定された充電電圧となるように、前記蓄電素子を間欠充電するようにしてもよいものである。
【００１２】
また前記電流レベル制御手段と前記電圧レベル制御手段とは、それぞれ抵抗値が変化可能な可変抵抗で構成され、
前記制御手段は、前記電源の放電能力に応じて前記可変抵抗の抵抗値を変更することが望ましい。
【００１３】
また前記電流レベル制御手段及び前記電圧レベル制御手段は、種別判定手段により、複数種の電源が接続されていることが検出された場合、放電能力が最も高い電源の放電能力に基づいて前記設定を行なうようにしてもよいものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１５】
図1は、本発明の実施形態１に係る電源装置の主要構成を示すブロック図である。図1に示す本発明の実施形態に係る電源装置は、電子機器、たとえば電子スチルカメラ（不図示）に設けられている。
【００１６】
図1において、電源装置１００は、複数種の電源１ａ、１ｂ、１ｃと負荷２、３、４との間に接続される。この電源１ａ、１ｂ、１ｃはいずれも直流の主電源であり、本実施形態においては、電源１ａとしてＡＣアダプタ、電源１ｂとしてリチウムイオン電池（２次電池）、電源１ｃとしてアルカリ電池（1次電池）を用いる場合について説明する。一般にＡＣアダプタによる電力供給が一番安定しており、しかもＡＣアダプタの放電能力が一番高く、リチウムイオン電池の放電能力が二番目に高く、アルカリ電池の放電能力が３番目に高いものとして取扱われている。
【００１７】
例えば電子スチルカメラには、小電流で動作する負荷２、３と、大電流で動作する負荷４とが設けられている。電子スチルカメラの負荷２、３にはＬＣＤ等が含まれる。負荷４には、ストロボ、ＡＦ駆動用モータ等のように瞬間的な大電流による駆動が必要な機器類が含まれる。電源装置１００は、小電流で動作する負荷２、３にはＤＣ／ＤＣコンバータ５、６のスイッチング動作により電力供給を行う機能と、大電流で動作する負荷４には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作と合わせて、蓄電素子７の電荷で電力供給を行う機能とを有している。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６には、逆流防止素子８ａを介して電源１ａが、逆流防止素子８ｂを介して電源１ｂが、逆流防止素子８ｃを介して電源１ｃがそれぞれ接続される。さらに前記各電源１ａ、１ｂ、１ｃには、電源の種類を判別する種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃが接続される。なお、電源１ａ、電源１ｂ、電源１ｃにおいては、その形状や電極接点の位置等の違いにより、電源１ａは種別判定回路９ａにのみ、電源１ｂは種別判別回路９ｂにのみ、電源１ｃは種別判定回路９ｃにのみそれぞれ接続可能な構成となっている。
【００１９】
マイコン１０から種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃにはラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を通してHighレベルのイネーブル信号が出力され、このHighレベルのイネーブル信号に基いて種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは接続された電源１ａ、１ｂ、１ｃの種別を判定し、その判定結果をラインＬ４、Ｌ５、Ｌ６を通してマイコン１０に出力する。
【００２０】
図１の場合には３種類の電源１ａ、１ｂ、１ｃが選択的に電源装置１００に接続される前提としており、しかも放電能力は電源１ａ＞電源１ｂ＞電源１ｃの関係にある場合を前提としている。また、各電源１ａ、１ｂ、１ｃからの電流が他の電源に対応する種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃに流れて誤判別するのを防止するため、逆流防止素子８ａ、８ｂ、８ｃをそれぞれ設けている。ここに、逆流防止素子８ａ、８ｂ、８ｃは、ダイオード、或いは半導体スイッチング素子の組合せ等から構成される。
【００２１】
種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは、各電源１ａ、１ｂ、１ｃ毎にそれぞれに設定されている終止電圧値と、電子機器に装填される電源１ａ、１ｂ、１ｃの電圧値とを比較して論理レベルでの検出信号をマイコン１０に出力する。すなわち、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは、電源１ａ、１ｂ、１ｃについて予め設定されている終止電圧値と、電子機器に装填された電源１ａ、１ｂ、１ｃの電圧値とを比較し、電源１ａ、１ｂ、１ｃの電圧値が前記終止電圧値より大きい場合に、電源１ａ、１ｂ、１ｃが装填されたことを論理Highレベルの検出信号としてマイコン１０に出力する。一方、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは、電源１ａ、１ｂ、１ｃの前記終止電圧値と前記電圧値とを比較して前記電圧値が前記終止電圧値より小さい場合に、使用可能な電源１ａ、１ｂ、１ｃが電子機器に装填されていないことを論理Lowレベル信号の検出信号としてマイコン１０に出力する。
【００２２】
またＤＣ／ＤＣコンバータ５、６は、電源１ａ、１ｂ、１ｃの何れかから電力供給を受けてスイッチング動作することにより、負荷２、３に電力供給を行う。ここに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６のスイッチング動作とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６を連続してＯＮ／ＯＦＦ動作させることを意味する。
【００２３】
また蓄電素子７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力端子と負荷４に接続される。そして蓄電素子７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作により充電され、負荷４に電力供給する。ここに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を連続してＯＮ／ＯＦＦ動作させることを意味する。また電源１ａ、１ｂ、１ｃは、逆流防止素子８ａ、８ｂ、８ｃ及び電源ラインを介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１の第１電源入力端子に接続される。また電源１ａ、１ｂ、１ｃは、並列接続された電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3と、電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3に直列接続されたスイッチSW1、SW2、SW3とを介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１の第２電源入力端子に接続される。これらの電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3は、電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力に応じて該電源１ａ、１ｂ、１ｃからＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力する電流量を検出するものである。
【００２４】
図２（ａ）、（ｂ）は、前記電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3を用いることにより、電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力する電流量を検出する具体的な回路の実施例を示す図である。図２（ａ）に示すように直列接続した電流検出抵抗（Rs1、Rs2、Rs3の合成抵抗）Rsの一端がＤＣ／ＤＣコンバータ１１の電源ラインに接続され、他端が負荷４（図１参照）を介してグランドに接続される。
【００２５】
さらに前記電流検出抵抗Rsの両端部は、比較器１１ａの２つの入力端子にそれぞれ接続され、比較器１１ａの出力端子がフリップフロップ１１ｂのリセット端子Ｒに接続される。またオシレータ１１ｃがフリップフロップ１１ｂのセット端子Ｓに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に含まれるスイッチング回路１１ｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１１の前記検出入力端子を介してフリップフロップ１１ｂの出力端子Ｑに接続される。
【００２６】
図２（ａ）において、負荷４に流れる電流によって電流検出抵抗Rsの両端に発生する電圧（Vrs）が、比較器１１ａに設定した所定の電圧値を越えたときに、比較器１１ａからフリップフロップ１１ｂのリセット端子Ｒにリセット信号が出力される。これにより、オシレータ１１ｃからスイッチングロジック回路１１ｄへのパルスが一時的に間引かれる。したがって、その間引かれる時間だけＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作が行なわれないことになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷４への電力供給が中断する。ここに、電流検出抵抗Rs、負荷４以外の構成機器はＤＣ／ＤＣコンバータ１１に組み込まれる。
【００２７】
前記電圧（Vrs）が下がり、その値が所定値以下であれば、比較器１１ａからフリップフロップ１１ｂのリセット端子Ｒへのリセット信号がクリアされる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作が再開する。次のスイッチング時に再度所定値を越える場合には再度電力供給が中断する。これを繰返すことで、負荷４側へある電流値以上は流れないようにスイッチング動作が制御される。
【００２８】
図２（ａ）の電流検出方法は電流検出抵抗Rsの両端部に発生する電位差をＤＣ／ＤＣコンバータ１１のＯＮ／ＯＦＦのスイッチング動作に反映したものであるが、これに限定されるものではない。すなわち図２（ｂ）に示すように、電流検出抵抗Rsに流れる電流によって発生する電圧を検出し、その電圧値の検出信号を比較器１１ａの２つの入力端子に入力し、比較器１１ａは比較検出する電圧差に比例してトランジスタ１１ｅのベースに流れるベース電流を増加させ、これに伴ってトランジスタ１１ｅのエミッタとグランドとの間の抵抗ＲＬに流れる電流の変化を電圧値の変化として監視し、この電圧値の変化に基いてＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作を制御するようにしてもよいものである。
【００２９】
さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１１には、グランドと電源ラインとの間に接続される分圧抵抗Rref、Rfb1と、電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3と、分圧抵抗Rfb1に電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3を並列接続するスイッチSW4、SW5とが接続されている。そして、制御手段としてのマイコン１０は、電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力に応じてスイッチSW4、SW5をＯＮ／ＯＦＦ制御して、並列接続される分圧抵抗Rref、Rfb1と電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3とによる接続点Ｃでの分圧比（可変抵抗）を変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への充電電圧レベルを電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力に応じて変更する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電源（１ａ、１ｂ、１ｃ）の放電能力が高い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７へ供給される電圧値を高い値に設定する。一方、電源（１ａ、１ｂ、１ｃ）の放電能力が低くなるほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への充電電圧値を低い値に設定する。
【００３０】
図１における電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力は、電源１ａ＞電源１ｂ＞電源１ｃの関係に設定しており、マイコン１０は、電源１ａのように放電能力が一番大きい場合には３個のスイッチSW1、SW2、SW3を全てＯＮさせて３個の並列接続した電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3の合成抵抗とし、電源１ｂのように放電能力が電源１ａと１ｃとの中間の大きさの場合には２個のスイッチSW1、SW2をＯＮさせて残り１個のスイッチSW3をＯＦＦさせ、２個の並列接続した電流検出抵抗Rs1、Rs2の合成抵抗とし、電源１ｃのように放電能力が一番小さい場合には１個のスイッチSW1をＯＮさせ、残りのスイッチSW2、SW3をＯＦＦさせて１個の電流検出抵抗Rs1の抵抗として、各電源１ａ、１ｂ、１ｃからＤＣ／ＤＣコンバータ１１に流れる電流量を変化させる。
【００３１】
マイコン１０はＡ／Ｄ変換器１２を含み、負荷２、３及び４の動作制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６及び１１の制御、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの信号に基く電源１ａ、１ｂ、１ｃの確認及び電源１ａ、１ｂ、１ｃの優先順位の決定の制御、スイッチSW1、SW2、SW3のＯＮ／ＯＦＦ制御による蓄電素子７に流れる電流レベルの制御、スイッチSW4、SW5のＯＮ／ＯＦＦ制御による蓄電素子７の充電電圧レベルの制御など、本電源回路１００における動作を統括制御するものである。さらにマイコン１０は、電源１ａ＞電源１ｂ＞電源１ｃの関係を基準としてソフト処理により、電源１ａ、１ｂ、１ｃを使用する優先順位を決定するように設定されている。
【００３２】
マイコン１０には、電源１ａ、１ｂ、１ｃの電圧をモニタするためのＡ／Ｄ変換器１２が接続され、さらに電子機器が使用される際にオン側に操作されるメインスイッチ１３及びバックアップ電源１４が接続されている。そしてマイコン１０は、電子機器が待機状態（メインスイッチ１３がオフ状態）、あるいは電源１ａ、１ｂ、１ｃが電子機器から抜かれた状態であっても、バックアップ電源１４から給電されて常時動作可能な状態に維持される。またマイコン１０は、Highレベルのイネーブル信号をＤＣ／ＤＣコンバータ５、６に出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６をスイッチング動作させて電源１ａ、１ｂ、１ｃの何れかから電力供給を負荷２、３に行うように制御するとともに、Highレベルのイネーブル信号をＤＣ／ＤＣコンバータ１１に出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をスイッチング動作させて電源１ａ、１ｂ、１ｃの何れかで蓄電素子７を充電する制御を行う。
【００３３】
またマイコン１０は、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの判定信号とＡＤ変換器１２からの検出信号と、予め設定された電源１ａ、１ｂ、１ｃの優先順位とのデータに基いて、使用する１個の電源１ａ、１ｂ又は１ｃを決定し、その決定された電源１ａ、１ｂ又は１ｃの放電能力に応じたスイッチSW1、SW2、SW3、SW4、SW5のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう制御手段を構成するものであり、前記制御手段としてのマイコン１０は、スイッチSW1、SW2、SW3をＯＮ／ＯＦＦ制御して蓄電素子７に流れる充電電流レベルを制御するとともに、スイッチSW4、SW5を制御して蓄電素子７の充電電圧レベルを制御する作用を行う。
【００３４】
ここに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６は、マイコン１０による動作指令信号に基いて電源１ａ、１ｂ、１ｃから負荷２、３にそれぞれ電力供給を行う第２給電手段を構成する。
またＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、蓄電素子７を充電可能な第１給電手段を構成する。
また種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に電力供給する電源１ａ、１ｂ、１ｃの種別を判別する種別判定手段を構成する。
電源の放電能力に応じて電源から第1給電手段に流れる電流量を設定する電流レベル制御手段は、スイッチSW１〜SW3と、電流検出抵抗Rs１〜Rs3とから構成される。
また電圧レベル制御手段は、分圧抵抗Rfb1と、電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3と、分圧抵抗Rfb1に電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3を並列接続するスイッチSW4、SW5等から構成される。
なお、前記電流レベル制御手段と電圧レベル制御手段とは、それぞれ抵抗値が変化可能な可変抵抗で構成されるものであれば、図示したものに限定されるものではない。
またマイコン１０はＡ／Ｄ変換器１２を備えて制御手段１０１を構成しており、この制御手段１０１には前記電流レベル制御手段、前記電圧レベル制御手段が機能的に含まれる。
【００３５】
図1に示す電源装置１００の動作を図３に基いて説明する。図３は電源装置１００におけるマイコン１０の制御動作フローチャートである。ステップＳ１においてマイコン１０は、メインスイッチ１３がＯＮしているか否か、再起動であるか否かを判定する。ここに、再起動とは、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの判定信号やＡ／Ｄ変換器１２の入力がなかったことによって電気的に０ＦＦ処理が行われた場合、メインスイッチ１３はメカ的にＯＮの位置のままであるためにメインスイッチ１３を一度ＯＦＦして再度ＯＮすることを意味する。
【００３６】
ステップＳ２において、メインスイッチ１３がＯＮされた場合にマイコン１０が起動する。
【００３７】
マイコン１０が起動すると、マイコン１０は、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃのそれぞれにラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を通してHighレベルのイネーブル信号をそれぞれ出力する（ステップＳ３）。このイネーブル信号を受けて種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは、対応する電源１ａ、１ｂ、１ｃの有無を判定し、その判定結果をラインＬ４、Ｌ５、Ｌ６を通して出力信号をマイコン１０に出力する。
【００３８】
ステップＳ４において、マイコン１０は各種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの検出信号の入力状態をチェックする。
【００３９】
全ての種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃから論理Lowレベル信号の検出信号が入力した場合には使用可能な接続電源が無いものとして、論理Lowレベルのイネーブル信号を種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃにそれぞれ出力して種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃをＯＦＦ状態にし（ステップＳ５）、マイコン１０は、次のメインスイッチ１３がＯＮされ、或いは再起動されるまで起動を停止する（ステップＳ６）。すなわち、スリープの低消費電力状態に移行する。
【００４０】
ステップＳ４において、少なくとも種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃのいずれか１つから論理Highレベルの検出信号が入力されている場合、マイコン１０は少なくとも使用可能な電源１ａ、１ｂ、１ｃのいずれかが接続されたものとして電源の投入を確認し、ステップＳ７に処理を移行させて各ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、１１にラインＬ７、Ｌ８、Ｌ９を通して論理Highレベルの起動信号を出力するとともに、ラインＬ１０を通して論理Highレベルの起動信号をＡ／Ｄ変換器１２に出力する。Ａ／Ｄ変換器１２は電圧レベルの検出信号をライン１１を通してマイコン１０に出力する。
【００４１】
ここで、マイコン１０には、複数種の電源が接続された場合、放電能力の高いものを優先して選択するようにしている。たとえば、電源１ａと電源１ｂの両方が接続され、種別判定回路９ａと９ｂとから論理Highレベルの検出信号が出力された場合には、種別判定回路９ａの出力のみを有効として、電源１ａ（ＡＣアダプタ）を他の電源１ｂ（リチウムイオン電池、アルカリ電池）よりも優先して選択するように設定してある。同様に、電源１ｂとしてのリチウムイオン電池と電源１ｃとしてのアルカリ電池とが接続され、ＡＣアダプタ（電源１ａ）が接続されていない場合には、リチウムイオン電池（電源１ｂ）がアルカリ電池（電源１ｃ）に優先して選択される。
【００４２】
上記条件の下に、マイコン１０は、種別判定回路９ａから論理Highレベルの検出信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ９）。そして、検出信号がＨレベルならば、電源１ａが接続されていると判断して、ステップＳ１２へ進み、種別判定回路９ａの検出信号がＬレベルならば、ステップＳ１０へ進む。
【００４３】
ステップＳ９において、電源１ａ（ＡＣアダプタ）の接続を判別した場合、マイコン１０は、ラインＬ１２を通して論理Highレベルの制御信号を３つのスイッチSW1、SW2、SW3にそれぞれ出力し、３つのスイッチSW1、SW2、SW3をＯＮして３個の電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3を並列接続し、電流制限が最も緩和された状態にする（ステップＳ１２）。これと同時にマイコン１０は、ラインＬ１３を通して論理Lowレベルの制御信号をスイッチSW4、SW5にそれぞれ出力してスイッチSW4、SW5をＯＦＦし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を最大値に設定する（ステップＳ１３）。
【００４４】
次にマイコン１０は、電源１ａの終止電圧Ｎを設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に論理Highレベルのイネーブル信号を出力して起動開始の制御信号を送り（ステップＳ１４）、通常動作可能な状態に移行させる（ステップＳ１５）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、上記ステップＳ１４においてマイコン１０から出力される起動開始信号を受けてスイッチング動作を開始する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、３種類の電源のうちで、最も大きい電流の供給が許容され、かつマイコンによって設定された最大の電圧値まで電力を蓄電素子７に供給する。蓄電素子７は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１１からの電力を受けて充電される。
【００４５】
一方、ＡＣアダプタが接続されていない場合は、使用可能な電源の選択判別動作に入る。すなわち、ステップ１０に進み、放電能力が二番目に高い電源１ｂ用の種別判定回路９ｂから論理Highレベルの検出信号が入力されたか否かをチェックし、検出信号レベルがＨレベルならば、使用可能な電源１ｂが接続されていると判別してステップＳ１７へ進み、検出信号レベルがＬレベルならば、ステップＳ１１へ進む。
【００４６】
ステップＳ１０において、マイコン１０が電源１ｂ（リチウムイオン電池）を使用可能な電池として選択した場合、マイコン１０はラインＬ１２を通して論理Highレベルの制御信号を２つのスイッチSW1、SW2にそれぞれ出力して２つのスイッチSW1、SW2をＯＮし、かつラインＬ１２を通して論理Lowレベルの制御信号をスイッチSW3に出力してスイッチSW3をＯＦＦして２個の電流検出抵抗Rs1、Rs2を並列接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に電源１ｂから流れ込む電流量が中間値になるように設定する（ステップＳ１７）。これと同時にマイコン１０は、ラインＬ１３を通して論理Highレベルの制御信号をスイッチSW4に出力してスイッチSW4をＯＮし、かつ論理Lowレベルの制御信号をスイッチSW5に出力してスイッチSW5をＯＦＦし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を中間値に設定する（ステップＳ１８）。
【００４７】
次にマイコン１０は、電源１ｂとしてのリチウムイオン電池の終止電圧Ｎを設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に論理Highレベルのイネーブル信号を出力して起動開始の制御信号を送り（ステップＳ１９）、通常動作可能な状態の処理に移行させる（ステップＳ１５）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、上記ステップＳ１９においてマイコン１０から出力される起動開始信号を受けてスイッチング動作を開始する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２による電流制限下で、スイッチング動作を行ない、かつ蓄電素子７を設定された中間値まで充電すべく、電力を蓄電素子７に供給する。
【００４８】
ステップＳ１１において、マイコン１０は、使用する電源として電源１ｃ（アルカリ電池）を選択し、マイコン１０はラインＬ１２を通して論理Highレベルの制御信号をスイッチSW1に出力してスイッチSW1をＯＮし、かつラインＬ１２を通して論理Lowレベルの制御信号をスイッチSW2、SW3に出力してスイッチSW2、SW3をＯＦＦし、電流検出抵抗Rs1を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に電源１ｃから流れ込む電流量が最小となるように設定する（ステップＳ１１）。これと同時にマイコン１０は、ラインＬ１３を通して論理Highレベルの制御信号をスイッチSW4、SW5に出力してスイッチSW4をＯＮし、かつ論理Highレベルの制御信号をスイッチSW5に出力してスイッチSW5をＯＮし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を最低値に設定する（ステップＳ２０）。
【００４９】
次にマイコン１０は、電源１ｃとしてのアルカリ電池の終止電圧Ｎを設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に論理Highレベルのイネーブル信号を出力して起動開始の制御信号を送り（ステップＳ２１）、通常動作可能な状態の処理に移行させる（ステップＳ１５）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、上記ステップＳ２１においてマイコン１０から出力される起動開始信号を受けてスイッチング動作を開始する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、マイコン１０で設定された最低値の電圧まで充電すべく、電力を蓄電素子７に供給する。
【００５０】
ステップＳ１５の通常動作に入った後、マイコン１０は、ステップＳ１４、Ｓ１９、Ｓ２１のいずれかの処理で設定された電源１ａ、１ｂ、１ｃの終止電圧ＮとＡ／Ｄ変換器１２が検出した使用している電源の電圧とを定期的に比較し（ステップＳ１６）、Ａ／Ｄ変換器１２が検出した電圧が前記設定した終止電圧Ｎより高い場合には、ステップＳ９〜Ｓ１４、ステップＳ１０〜Ｓ１９、ステップＳ１１〜Ｓ２１の処理を繰り返して、蓄電素子７の充電、蓄電素子７の電荷による電力供給を継続して行なう。
【００５１】
一方、Ａ／Ｄ変換器１２が検出した電圧が前記設定した終止電圧より低い場合、すなわち、電源１ａ、１ｂ、１ｃ（ＡＣアダプタ、リチウムイオン電池、アルカリ電池）の何れも終止電圧を下回って使用できない場合には、処理をステップ２２に移行させ、ラインＬ７、Ｌ８、Ｌ９を通して論理Lowレベルのディスイネーブル信号をＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、１１にそれぞれ出力して各ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、１１の駆動を停止させ、処理をステップ２３に移行させる。
【００５２】
ステップ２３においてマイコン１０はラインＬ１〜Ｌ３、Ｌ７〜Ｌ１３を通して、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃ、Ａ／Ｄ変換器１２、スイッチSW1〜SW5にそれぞれ論理Lowレベルのディスイネーブル信号を出力して、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃ、Ａ／Ｄ変換器１２、スイッチSW1〜SW5をそれぞれＯＦＦ状態に復帰させる。その後、マイコン１０は駆動停止状態（スリープ、低消費電力状態）で待機する（ステップＳ２４）。
【００５３】
なお、図１に示す実施形態において、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃの出力をマイコン１０に入力し、その信号に基いて電源１ａ、１ｂ、１ｃの選択をマイコン１０によるソフト処理で行うようにしたが、これに限定されるものではない。
【００５４】
図４（ａ）は、本発明の実施形態２に係る電源装置の主要構成を示すブロック図、図４（ｂ）は真理値表を示す図である。この実施形態２において、実施形態１と同一、同様な機能の部材には同一の符号を付して省略する。この実施形態での制御手段１０１は、マイコン（Ａ／Ｄ変換器１２を含む）１０と、このマイコン１０と組合せた論理回路１５を含んで構成される。そして、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃの出力を論理回路１５に入力し、その信号に基いて電源１ａ、１ｂ、１ｃの選択を論理回路１５でハード的に処理し、その選択結果に基いて、スイッチSW1、SW2、SW3をＯＮ／ＯＦＦし、スイッチSW1、SW2、SW3のＯＮ／ＯＦＦにより電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3が並列接続される合成抵抗を用いることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に各電源１ａ、１ｂ、１ｃから流れる電流量が設定される。また論理回路１５からスイッチSW1、SW2、SW3に出力されるＯＮ／ＯＦＦの制御信号が終止電圧設定用にマイコン１０に入力しており、論理回路１５はマイコン１０から起動信号を受けて動作する。
さらに論理回路１５は、前記電源１ａ、１ｂ、１ｃの選択結果に基いて、スイッチSW4、SW5をＯＮ／ＯＦＦし、スイッチSW4、SW5のＯＮ／ＯＦＦにより、分圧抵抗Rref、Rfb1と電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3とからなる可変抵抗の抵抗値を変化させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への充電電圧値を電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力に応じて設定する。
【００５５】
この実施形態の電流レベル制御手段は、負荷２に電力供給を行うＤＣ／ＤＣコンバータ５と、蓄電素子７に充電を行うＤＣ／ＤＣコンバータ１１とに流れる電流のレベルを電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3で制御し、かつＤＣ／ＤＣコンバータ１１に直列接続した電流検出抵抗Rs4によりＤＣ／ＤＣコンバータ５とＤＣ／ＤＣコンバータ１１とに分流する電流値の比を制御している。
【００５６】
この実施形態では、電流検出抵抗Rs4がＤＣ／ＤＣコンバータ１１のみに直列接続されているため、並列接続される電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3からの電流が２つのＤＣ／ＤＣコンバータ５と１１とに流れ込む場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５には、並列接続される電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3のみで制限された電流が流れる。
【００５７】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１には、並列接続される電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3と直列接続される電流検出抵抗Rs4で制限された電流が流れ込む。つまり、電流検出抵抗Rs4によりＤＣ／ＤＣコンバータ５とＤＣ／ＤＣコンバータ１１とに分流する電流値の比が制御され、本実施形態では負荷２と負荷４へ流入する電流量を電源の種別に応じて同時に設定しているので、システム全体への電力供給が不安定になることを防止している。
【００５８】
さらに、この実施形態では、論理回路１５に種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの検出信号を入力させて、電子機器に装填された電源１ａ、１ｂ、１ｃのうちから放電能力が一番高い電源１ａ、１ｂ又は１ｃを論理回路１５で判別し、その判別信号に基いて並列接続する電流制限抵抗Rs1、Rs2、Rs3を制御している。
【００５９】
図４（ｂ）に示す真理値表は、種別判定回路９ａ〜９ｃの判定結果と、選択される電源１ａ〜１ｃとの関係及び、設定される抵抗値との関係を示している。種別判定回路９ａ〜９ｃがHighの場合は有効な電源１ａ〜１ｃが接続されている場合、種別判定回路９ａ〜９ｃがLowの場合は有効な電源１ａ〜１ｃが接続されていない場合を示している。
【００６０】
論理回路出力の欄に記載した“抵抗値”は並列接続される電流制限抵抗Rs1、Rs2、Rs3の合成抵抗値を表記してあり、“１”は合成抵抗値が一番小さい場合であって、この場合に電源の放電能力が一番高い（電源１ａ）。また“２”は合成抵抗値が中間値である場合であって、この場合に電源の放電能力が二番目に高い（電源１ｂ）。また“３”は合成抵抗値が一番大きい場合であって、この場合に電源の放電能力が三番目に高い（電源１ｃ）。また論理回路出力の欄に記載した“電源”の“１”は放電能力が一番高い電源であって、電源１ａに対応する。また“２”は放電能力が二番目に高い電源であって、電源１ｂに対応する。また“３”は放電能力が三番目に高い電源であって、電源１ｃに対応する。いずれの電源も接続されていない場合には、全ての種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃから検出信号が出力されていないため、論理演算がされず、論理回路１５が休止状態にある。
【００６１】
種別判定回路９ａがHighのときは、種別判定回路９ｂ、９ｃの状態に拘らず、論理回路１５は放電能力が一番高い電源１ａを選択し、３つのスイッチSW1、SW2、SW3に論理Highレベルのイネーブル信号を出力する。これにより、スイッチSW1、SW2、SW3がＯＮし、その抵抗値は並列接続の電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3の合成抵抗値となる。
【００６２】
また種別判定回路９ａがLowで、種別判定回路９ｂがHighの場合には、種別判定回路９ｃの状態に拘らず、論理回路１５は放電能力が二番目に高い電源１ｂを選択し、２つのスイッチSW1、SW2に論理Highレベルのイネーブル信号を出力し、残りのスイッチSW3に論理Lowレベルのイネーブル信号を出力する。これにより、２つのスイッチSW1、SW2がＯＮし、スイッチSW3がＯＦＦし、その抵抗値は並列接続の２つの電流検出抵抗Rs1、Rs2の合成抵抗値となる。
【００６３】
また放電能力が三番目に高い電源１ｃだけ種別判定回路９ｃで検出されて論理Highレベルの検出信号を出力している場合、論理回路１５は放電能力が三番目に高い電源１ｃを選択し、１つのスイッチSW1に論理Highレベルのイネーブル信号を出力し、残りのスイッチSW2、SW3に論理Lowレベルのイネーブル信号を出力する。これにより、１つのスイッチSW1がＯＮし、スイッチSW2、SW3がＯＦＦし、その抵抗値は１つの電流検出抵抗Rs1の抵抗値となる。
【００６４】
図４（ａ）に示す電源装置１００は、論理回路１５がマイコン１０に代って種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの検出信号に基いてＤＣ／ＤＣコンバータ５、１１への電流制限（スイッチSW1〜SW3およびスイッチＳＷ４、ＳＷ５のＯＮ／ＯＦＦ）を行う以外の動作は、図３に示すフロートチャートの流れに基いて行われる。
【００６５】
この実施形態の電源装置では、論理回路１５がマイコン１０に代って種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの検出信号に基いてＤＣ／ＤＣコンバータ５、１１への電流制限を行うため、マイコン１０の負担を軽減することができる。さらにマイコン１０に設けられる入出力ポートは設置本数に制限があるため、図１に示すように種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃ毎にポートを割り当てる場合にはマイコン１０の入出力ポートの利用効率は向上しないが、この実施形態の電源装置は、マイコン１０の入出力ポートの電流制限制御に使用するポート数を減らすことができ、マイコン１０の入出力ポートを有効利用することができる。
【００６６】
図５は、本発明の実施形態３に係る電源装置の主要構成を示すブロック図である。この実施形態３において、実施形態１と同一、同様な機能の部材には同一の符号を付して省略する。この実施形態の電源装置は、使用する電源の種類と、その電源の使用本数とによって決まる終止電圧値の違いを利用して、電源の入力レベルから電源の種別判定を行い、その検出信号に基いて蓄電素子充電用のＤＣ／ＤＣコンバータの電流制限、及び充電電圧設定抵抗値を可変することを特徴とするものである。
【００６７】
図５において、電源装置１００は、複数種の電源１ａ、１ｂと負荷２、４との間に接続される。この実施形態での電源１ａ、１ｂは主電源であり、たとえばリチウムイオン電池、アルカリ電池等の一次電池を複数本接続して用いられる。この実施形態では、電源１ａとしてリチウムイオン電池を２本直列に接続して用い、電源１ｂとしてアルカリ電池を４本直列接続して用いる場合について説明する。
【００６８】
３．７Ｖのリチウムイオン電池（電源１ａ）を２本直列に接続すると、合計電圧値は７．４Ｖとなり、１．５Ｖのアルカリ電池（電源１ｂ）を４本直列に接続すると、合計電圧値は６Ｖとなる。リチウムイオン電池1本あたりの終止電圧を３Ｖとすると、２本使用時の終止電圧は６Ｖとなり、それ未満ではアルカリ電池の使用しか考えられないので、この閾値を利用して、ハード的な電源検知を行なっている。
【００６９】
図５に示す電源装置１００は、小電流で動作する負荷２にはＤＣ／ＤＣコンバータ５のスイッチング動作により電力供給を行う機能と、大電流で動作する負荷４には蓄電素子７の電荷で電力供給を行う機能とを有している。
【００７０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５には、逆流防止素子８ａを介して電源１ａが、逆流防止素子８ｂを介して電源１ｂがそれぞれ接続される。さらに前記各電源１ａ、１ｂには、電源の種類を判別する電圧検出器１６が接続される。放電能力が大きい電源１ａから放電能力の小さい電源１ｂに電流が逆流するのを防止するために逆流防止素子８ａ、８ｂがそれぞれ設けられ、逆流防止素子８ａ、８ｂは、ダイオード、或いは半導体スイッチング素子の組合せ等から構成される。
【００７１】
前記電圧検出器１６は、放電能力が高い方の電源、図５の例では電源１ａ（リチウムイオン電池）の終止電圧を閾値として設定しており、その閾値と前記電源の電源電圧とに基いて電源の種別を判定する種別判定手段を構成しており、電源１ａ、１ｂの電源電圧を検出し、その電源電圧が前記閾値以上であるか否かによってスイッチSW1をＯＮ／ＯＦＦ制御して電流検出抵抗Rs1、Rs2の合成抵抗を形成するとともに、スイッチSW4をＯＮ／ＯＦＦ制御して、並列接続される分圧抵抗Rref、Rfb1と電圧調整抵抗Rfb2とによる可変抵抗を変更する。
【００７２】
またＤＣ／ＤＣコンバータ５は、電源１ａ、１ｂの何れかから電力供給を受けてスイッチング動作することにより負荷２に電力供給を行う。
【００７３】
また蓄電素子７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力端子と負荷４に接続される。そして蓄電素子７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作により充電され、負荷４に電力供給する。また電源１ａ、１ｂとＤＣ／ＤＣコンバータ１１の検出入力端子との間には、並列接続された電流検出抵抗Rs1、Rs2と、電流検出抵抗Rs2に直列接続されたスイッチSW1とが設けられる。これらの電流検出抵抗Rs1、Rs2は、電源１ａ、１ｂの放電能力に応じて該電源１ａ、１ｂからＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力する電流量を設定するものである。
【００７４】
さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１１には、並列接続される電流制限抵抗Rs1、Rs2の合成抵抗を変更してＤＣ／ＤＣコンバータ１１へ流入する電流量を電源の放電能力に応じて調節する電流レベル制御手段と、並列接続される分圧抵抗Rref、Rfb1と電圧調整抵抗Rfb2とによる可変抵抗を変更してＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に供給される電圧値を電源の放電能力に応じて調節する電圧レベル制御手段とが接続されている。
【００７５】
そして、電圧検出器１６は電源１ａ、１ｂの放電能力に応じてスイッチSW4をＯＮ／ＯＦＦ制御して、並列接続される分圧抵抗Rrefと電圧調整抵抗Rfb1、Rfb2とによる可変抵抗を変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を電源１ａ、１ｂの放電能力に応じて変更する。すなわち、電圧検出器１６は、電源（１ａ、１ｂ）の放電能力が高い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を高い値に変更して蓄電素子７をフル充電させる。一方、電源（１ａ、１ｂ）の放電能力が低くなるほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を低い値に変更して、蓄電素子７の充電を行なわせる。したがって、放電能力が低い電源であっても、蓄電素子７の充電時間が必要以上に延びるのを防止することができ、電子機器の起動時において使用者に違和感を与えることがない。
【００７６】
図５に示す電源装置１００は、２種類の電源１ａ、１ｂのうち放電能力が大きい電源１ａの電源電圧が電圧検出器１６に設定した閾値（電源１ａの終止電圧）以上である場合には、電圧検出器１６はＨｉｇｈレベルを出力するので、電源１ａの放電能力に適合させて、前記電流レベル変更手段で調節する。さらに放電能力が大きい電源１ａの電源電圧が電圧検出器１６に設定した閾値（電源１ａの終止電圧）以下になった場合には、電圧検出器１６はＬｏｗレベルを出力するので、電源１ｂの放電能力に適合させて、前記電流レベル制御手段で設定する。
【００７７】
図５に示す電源装置１００では、スイッチSW4がＯＦＦの場合には、電源ラインとグランド電位との間に抵抗Rrefと抵抗Rfb1との直列抵抗回路が形成され、スイッチSW4がＯＮの場合には、電源ラインとグランド電位との間に、抵抗Rfb1及び抵抗Rfb2の並列抵抗と抵抗Rrefとの直列回路が形成されることとなり、スイッチSW4を電圧検出器１６の出力でＯＮ／ＯＦＦ制御して電圧レベル制御手段の可変抵抗を変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値のレベルが調節する。
【００７８】
したがって、放電能力が電源１ａ＞電源１ｂの関係にある場合には、電源１ａの電源電圧が電圧検出器１６に設定した閾値（電源１ａの終止電圧）以上である場合には、電圧検出器１６はHighレベルを出力するので、スイッチSW4をＯＦＦにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に供給される電圧値を一番高めに設定する。電源１ａの電源電圧が電圧検出器１６に設定した閾値（電源１ａの終止電圧）以下になった場合には、電圧検出器１６はＬｏｗレベルを出力するので、スイッチSW4をＯＮして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に供給される電圧値を低めに設定する。
【００７９】
以上のように電圧検出器１６の出力信号に基き、電源１ａ、１ｂの放電能力に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電流量を制御することにより、蓄電素子７の充電時間を電源１ａ、１ｂの放電能力の大小に拘らず見掛け上一定にしている。
【００８０】
図５に示す電源装置１００の動作を図６に基いて説明する。図６は電源装置１００におけるマイコン１０及び電圧検出器１６による制御動作フローチャートである。
【００８１】
ステップＳ２５においてマイコン１０は、メインスイッチ１３がＯＮしているか否か、再起動であるか否かを判定する。ここに、再起動とは、Ａ／Ｄ変換器１２の入力がなかったことによって電気的に０ＦＦ処理が行われた場合、メインスイッチ１３はメカ的にＯＮの位置のままであるためにメインスイッチ１３を一度ＯＦＦして再度ＯＮすることを意味する。
【００８２】
ステップＳ２６において、メインスイッチ１３がＯＮされた場合にマイコン１０が起動する。
【００８３】
マイコン１０が起動すると、マイコン１０は、ラインＬ１０を通してHighレベルのイネーブル信号をＡ／Ｄ変換器１２に出力してＡ／Ｄ変換器１２をＯＮし（ステップＳ２７）、ラインＬ１１を通して入力するＡ／Ｄ変換器１２からの検出信号に基いて電源１ａ、１ｂの投入の有無を判別し、いずれの電源１ａ、１ｂも装填されていない場合には（ステップＳ２８：ＮＯ）、マイコン１０は、論理Lowレベルのデイスイネーブル信号をＡ／Ｄ変換器１２に出力してＡ／Ｄ変換器１２をＯＦＦ状態にし（ステップＳ２９）、マイコン１０は、次のメインスイッチ１３がＯＮされ、或いは再起動されるまで起動を停止する（ステップＳ３０）。
【００８４】
ステップＳ２８において、マイコン１０がＡ／Ｄ変換器１２に論理Highレベルのイネーブル信号を出力し、起動したＡ／Ｄ変換器１２から電源１ａ、１ｂの電源電圧値のＡ／Ｄ値が入力した場合、マイコン１０は少なくとも電源１ａ、１ｂのいずれかが投入されたものとして電源の投入を確認し（ステップＳ３１）、ステップＳ３２に処理を移行させて各ＤＣ／ＤＣコンバータ５、１１にラインＬ７、Ｌ１１を通して論理Highレベルの起動信号を出力する。
【００８５】
次にステップＳ３３において、電圧検出器１６は装填された電源１ａ、１ｂの電源電圧値を検出し、その電源電圧値が閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ３４）。前記電圧検出器１６は、検出した電源電圧値が閾値以上である場合にステップＳ３５に処理を進め、スイッチSW1に論理Highレベルのイネーブル信号を出力するとともに、スイッチSW4に論理Lowレベルのディスイネーブル信号を出力し、スイッチSW1をＯＮし、かつスイッチSW4をＯＦＦする。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に給電する電流量が大きくなるように調節し、かつＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に供給される電圧値を一番高めに設定し、蓄電素子７を充電する（ステップＳ３６）。
【００８６】
一方、マイコン１０はＡ／Ｄ変換器１２からの入力値に基いて電源の種別を放電能力が大きい電源１ａであると判定し、電源１ａに対応する終止電圧レベルの決定を行う（ステップＳ３７）。この状態で通常の動作状態に移行する（ステップＳ３８）。
【００８７】
マイコン１０は、Ａ／Ｄ変換器１２からの入力値を定期的に判別し、電源１ａの電源電圧値が終止電圧まで降下したか否かを監視する（ステップＳ３９）。
【００８８】
マイコン１０がＡ／Ｄ変換器１２からの入力値に基いて電源１ａの電源電圧値が終止電圧まで降下していないと判断した場合には、電圧検出器１６は、電源１ａの電源電圧値が閾値以上であるか否かの監視を継続して行い、電源１ａの電源電圧値が閾値以下に低下した場合には、ステップＳ４０に処理を移行させる。
【００８９】
ステップＳ４０において、前記電圧検出器１６は、検出した電源電圧値が閾値以下であるとして、スイッチSW1に論理Lowレベルのディスイネーブル信号を出力するとともに、スイッチSW4に論理Highレベルのイネーブル信号を出力し、スイッチSW1をＯＦＦし、かつスイッチSW4をＯＮする。これにより、上述したＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電流量及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値が電源１ｂの放電能力に応じて変更される（ステップＳ４１）。
【００９０】
一方、マイコン１０は、Ａ／Ｄ変換器１２からの入力値を定期的に判別し、電源１ｂの電源電圧値が終止電圧まで降下したか否かを監視しているが（ステップＳ３９）、マイコン１０がＡ／Ｄ変換器１２からの入力値に基いて電源１ｂの電源電圧値が終止電圧まで降下していると判断した場合には、マイコン１０は、Ａ／Ｄ変換器１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、１１に論理Lowレベルのディスイネーブル信号を出力し（ステップＳ４３）、マイコン１０は駆動停止状態（スリープ；低消費電力状態）に待機する（ステップＳ４４）。
【００９１】
次に図７を用いて本発明の実施形態３に係る電源装置の具体例を説明する。図７において、逆流防止素子８ａ、８ｂとしてダイオードを用いており、これらをダイオード８ａ、８ｂとして表記する。
【００９２】
Ａ／Ｄ変換器１２のVcc端子にはダイオード８ａ、８ｂ及び分圧抵抗R1を介して電源１ａ、１ｂが接続され、Ａ／Ｄ変換器１２のGND端子はグランド電位に接続され、Ａ／Ｄ変換器１２のVcc端子は分圧抵抗R2を介してグランド電位に接続される。またＡ／Ｄ変換器１２のD1、D2端子はＡ／Ｄ変換した電源１ａ、１ｂの電圧を出力する端子であり、それぞれのD1、D2端子はマイコン１０に接続されている。またＡ／Ｄ変換器１２のENB端子にはマイコン１０からの論理Highレベルのイネーブル信号、或いは論理Lowレベルのディスイネーブル信号が入力する。
【００９３】
またＤＣ／ＤＣコンバータ５のVcc端子には、ダイオード８ａ、８ｂを介して電源１ａ、１ｂが接続され、またＤＣ／ＤＣコンバータ５のVcc端子は、コンデンサＣ１を介してグランド電位に接続され、Ａ／Ｄ変換器１２のGND端子はグランド電位に接続される。またＡ／Ｄ変換器１２のENB端子にはマイコン１０からの論理Highレベルのイネーブル信号或いは論理Lowレベルのディスイネーブル信号が入力する。またＤＣ／ＤＣコンバータ１２のスイッチング動作による出力端子SWには、ダイオード１６、コイル１７及びコンデンサ１８からなる平滑回路を介して負荷２が接続される。
【００９４】
また電圧検出器１６のVi端子には電源１ａ、１ｂがダイオード８ａ、８ｂを介して接続され、その接続点はコンデンサ１９を介してグランド電位に接続される。
【００９５】
またＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、Vcc端子に電源１ａ、１ｂがダイオード８ａ、８ｂを介して接続され、そのGND端子がグランド電位に接続される。
【００９６】
さらに電圧検出器１６のＶｉ端子には、電流検出抵抗Rs1とRs2との並列回路が接続されるが、図７では電流検出抵抗Rs2に代え、ソース−ドレーン間にＯＮ抵抗のあるＭＯＳＦＥＴ２０が電流検出抵抗として電流検出抵抗Rs1に並列接続される。ＭＯＳＦＥＴ２０は、ＯＮすることにより生じるＯＮ抵抗が電流検出抵抗Rs1に並列接続される電流検出抵抗として作用するとともに、ＯＦＦすると絶縁状態になるので、スイッチの働きもする。そのため、ＭＯＳＦＥＴ２０はドレーンがＤＣ／ＤＣコンバータ１１のSNS端子に接続され、ソースがダイオード８ａ、８ｂを介して電源１ａ、１ｂにそれぞれ接続され、ＭＯＳＦＥＴ２０のＯＮ抵抗が電流検出抵抗Rs1に並列に接続される。
【００９７】
トランジスタ２１のコレクタが抵抗２２を介してＭＯＳＦＥＴ２０のソースに接続され、ＭＯＳＦＥＴ２０のゲートがトランジスタ２１のコレクタに接続される。またトランジスタ２１のエミッタがグランド電位に接続され、トランジスタ２１のベースとエミッタとの間に抵抗２３が接続され、トランジスタ２１のベースが抵抗２４を介して電圧検出器１６の出力端子Voに接続される。ここに、電流検出抵抗Rs1、ＭＯＳＦＥＴ２０、トランジスタ２１、抵抗２３、２４等により電流レベル制御手段が構成される。
【００９８】
さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１１のSW端子に、ダイオード２５、コイル２６及び蓄電素子７からなる平滑回路が接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のＯＮ／ＯＦＦ動作により蓄電素子７が充電される。
【００９９】
図５に示す電圧レベル制御手段は、グランドと電源ラインとの間に接続される分圧抵抗Rref、Rfb1と、電圧調整抵抗Rfb2と、分圧抵抗Rfb1に電圧調整抵抗Rfb2を並列接続するスイッチSW4とを含んでいるが、図７に示す電圧レベル制御手段は、スイッチSW4の代りにＭＯＳＦＥＴ２７を含んでいる。ＭＯＳＦＥＴ２７はＭＯＳＦＥＴ２０がＯＦＦした場合にＯＮし、分圧抵抗Rfb1に電圧調整抵抗Rfb2を並列接続することにより、接続点Ｃの分圧比（可変抵抗）を変更してＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に供給される電圧値のレベルが変更される。
【０１００】
図７において、電圧検出器１６からの信号がトランジスタ２１のベースに入力すると、トランジスタ２１がＯＮする。これに伴って、ＭＯＳＦＥＴ２０がＯＮし、ＭＯＳＦＥＴ２０のＯＮ抵抗が電流検出抵抗Rs1に並列接続し、電源１ａの放電能力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電流量が調整される。
【０１０１】
またＭＯＳＦＥＴ２０がＯＮすると、ＭＯＳＦＥＴ２７がＯＦＦして分圧抵抗Rfb1に電圧調整抵抗Rfb2が並列接続されず、電源１ａの放電能力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７へ給電される電圧値のレベルが調整される。
【０１０２】
また電圧検出器１６が、電源１ａの電源電圧が閾値（電源１ａの終止電圧）以下に低下した場合には、電圧検出器の出力はＬｏｗとなるので、トランジスタ２１のベースにベース電流が流れなくなり、ＭＯＳＦＥＴ２０がＯＦＦ、ＭＯＳＦＥＴ２０２７がＯＮすることにより、電源１ｂの放電能力に応じた、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電流量及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７へ給電される電圧値のレベルがそれぞれ調整される。
【０１０３】
なお、図４（ａ）に示す電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3、Rs4の回路構成を図1、図５及び図７に示す実施形態に適用してもよいものである。また図４（ａ）に示す論理回路１５を図1、図５及び図７に示す実施形態に適用してもよいものである。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数種の電源での駆動が可能な電子機器において、電子機器に用いられる電源の種類を判別し、その判別した電源が有する放電電力が高い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータから蓄電素子へ供給される電流値を高い値に変更して蓄電素子をフル充電し、電源の放電能力が低くなるほど、ＤＣ／ＤＣコンバータから蓄電素子への電流値、充電電圧を低い値に変更して充電し、負荷に蓄電素子の電荷による電力供給を行うため、蓄電素子から負荷に供給される電力を安定して供給することができるばかりでなく、放電能力が高低に拘らず、蓄電素子７の充電時間を略一定にすることができ、電子機器の起動時において使用者に違和感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る電源装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】電源の放電能力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータに入力する電流量を検出する具体的な回路の実施例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る電源装置におけるマイコンの制御動作フローチャートである。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る電源装置の主要構成を示すブロック図、（ｂ）は真理値表を示す図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る電源装置の主要構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態３に係る電源装置におけるマイコン及び電圧検出器の制御動作フローチャートである。
【図７】本発明の実施形態３に係る電源装置の具体例を示す回路図である。
【符号の説明】
１ａ １ｂ １ｃ 電源
２ ３ ４ 負荷
５ ６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７ 蓄電素子
９ａ ９ｂ ９ｃ 種別判定回路
１０ マイコン
１１ ＤＣ／ＤＣコンバ−タ
Rs1 Rs2 Rs3 電流検出抵抗
Rref Rfb1 分圧抵抗
Rfb2 Rfb3 電圧調整抵抗
SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 スイッチ
１５ 論理回路
１６ 電圧検出器
【技術分野】
本発明は、電源と接続され、負荷に電力供給を行う電源装置であって、特に蓄電素子を充電し、その電荷により電力供給を行う機能を備えた電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
最近、電子機器の電源装置には、電池またはＡＣアダプタなどの直流電源によって負荷に電力供給を行う際に、前記直流電源により蓄電素子例えば電気二重層コンデンサのような蓄電素子を充電し、この蓄電素子に蓄電された電荷からも補助的に電力供給を行う電源装置がある。
【０００３】
電気二重層コンデンサのような蓄電素子を充電するには、ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチング動作、すなわち連続してＯＮ／ＯＦＦ動作させて蓄電素子を充電している。この場合、電子機器の電源には、ＡＣアダプタ電源や、一次電池または２次電池が用いられることとなる。これらの電源の放電能力は電源の種類によって異なる。ここに、電源の放電能力とは、電源から取出せる電流値の大小を意味する。
【０００４】
一方、電源から急激に大電流が流れて電源自体や負荷が破壊されることを防止する目的および電子機器を安定して動作させる目的で、抵抗などの電流制限手段を介して、電源から蓄電素子に通電される充電電流を所定値以下に制限して蓄電素子を充電している。
【０００５】
ところが、上記充電電流は電源の種類に拘らず共通した値に設定されているため、放電能力の低い電源では、蓄電素子から負荷へ供給される電力が不安定になることがあった。
【０００６】
さらに、蓄電素子への充電電圧レベルは電源の種類に拘らず一定の値に設定されているため、放電能力の低い電源では、蓄電素子への充電時間がかかり、電源からの電源供給を受けてから電子機器が使用可能な状態となるまでに要する起動時間が遅延する。すなわち、１台の電子機器において、使用する電源の種類によって、起動時間や起動時動作に差違が生じ、電子機器の使用者に違和感を与えることになる。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、複数種の電源での駆動が可能な電子機器において、用いられる電源の種類にかかわらず、安定して電子機器を起動できる電源装置を提供することにある。
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明に係る電源装置は、電源と接続可能で、前記電源の電力を負荷に供給する電源装置であって、前記負荷に接続される蓄電素子と、前記電源と前記蓄電素子との間に設けられ、前記電源により前記蓄電素子を充電可能な給電手段と、前記給電手段に電力供給する前記電源の種別を判別する種別判定手段と、前記種別判定手段からの検出信号に基いて前記給電手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記種別判定手段が判別した種別に応じて、電源の放電能力が低いほど、前記電源から前記給電手段に流れる電流量が少なくなるように電流量を設定する電流レベル制御手段と、前記蓄電素子の充電電圧が低くなるように充電電圧を設定する電圧レベル制御手段とを含み、前記制御手段は、前記電流レベル制御手段と前記電圧レベル制御手段とで設定された電流量および充電電圧に基づいて前記給電手段による前記蓄電素子の充電量を調節することを特徴とする。
【００１１】
また前記給電手段はＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、スイッチング動作により、前記電流レベル制御手段で設定された電流量で前記蓄電素子の充電電圧が前記電圧レベル制御手段で設定された充電電圧となるように、前記蓄電素子を間欠充電するようにしてもよいものである。
【００１２】
また前記電流レベル制御手段と前記電圧レベル制御手段とは、それぞれ抵抗値が変化可能な可変抵抗で構成され、
前記制御手段は、前記電源の放電能力に応じて前記可変抵抗の抵抗値を変更することが望ましい。
【００１３】
また前記電流レベル制御手段及び前記電圧レベル制御手段は、種別判定手段により、複数種の電源が接続されていることが検出された場合、放電能力が最も高い電源の放電能力に基づいて前記設定を行なうようにしてもよいものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１５】
図1は、本発明の実施形態１に係る電源装置の主要構成を示すブロック図である。図1に示す本発明の実施形態に係る電源装置は、電子機器、たとえば電子スチルカメラ（不図示）に設けられている。
【００１６】
図1において、電源装置１００は、複数種の電源１ａ、１ｂ、１ｃと負荷２、３、４との間に接続される。この電源１ａ、１ｂ、１ｃはいずれも直流の主電源であり、本実施形態においては、電源１ａとしてＡＣアダプタ、電源１ｂとしてリチウムイオン電池（２次電池）、電源１ｃとしてアルカリ電池（1次電池）を用いる場合について説明する。一般にＡＣアダプタによる電力供給が一番安定しており、しかもＡＣアダプタの放電能力が一番高く、リチウムイオン電池の放電能力が二番目に高く、アルカリ電池の放電能力が３番目に高いものとして取扱われている。
【００１７】
例えば電子スチルカメラには、小電流で動作する負荷２、３と、大電流で動作する負荷４とが設けられている。電子スチルカメラの負荷２、３にはＬＣＤ等が含まれる。負荷４には、ストロボ、ＡＦ駆動用モータ等のように瞬間的な大電流による駆動が必要な機器類が含まれる。電源装置１００は、小電流で動作する負荷２、３にはＤＣ／ＤＣコンバータ５、６のスイッチング動作により電力供給を行う機能と、大電流で動作する負荷４には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作と合わせて、蓄電素子７の電荷で電力供給を行う機能とを有している。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６には、逆流防止素子８ａを介して電源１ａが、逆流防止素子８ｂを介して電源１ｂが、逆流防止素子８ｃを介して電源１ｃがそれぞれ接続される。さらに前記各電源１ａ、１ｂ、１ｃには、電源の種類を判別する種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃが接続される。なお、電源１ａ、電源１ｂ、電源１ｃにおいては、その形状や電極接点の位置等の違いにより、電源１ａは種別判定回路９ａにのみ、電源１ｂは種別判別回路９ｂにのみ、電源１ｃは種別判定回路９ｃにのみそれぞれ接続可能な構成となっている。
【００１９】
マイコン１０から種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃにはラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を通してHighレベルのイネーブル信号が出力され、このHighレベルのイネーブル信号に基いて種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは接続された電源１ａ、１ｂ、１ｃの種別を判定し、その判定結果をラインＬ４、Ｌ５、Ｌ６を通してマイコン１０に出力する。
【００２０】
図１の場合には３種類の電源１ａ、１ｂ、１ｃが選択的に電源装置１００に接続される前提としており、しかも放電能力は電源１ａ＞電源１ｂ＞電源１ｃの関係にある場合を前提としている。また、各電源１ａ、１ｂ、１ｃからの電流が他の電源に対応する種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃに流れて誤判別するのを防止するため、逆流防止素子８ａ、８ｂ、８ｃをそれぞれ設けている。ここに、逆流防止素子８ａ、８ｂ、８ｃは、ダイオード、或いは半導体スイッチング素子の組合せ等から構成される。
【００２１】
種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは、各電源１ａ、１ｂ、１ｃ毎にそれぞれに設定されている終止電圧値と、電子機器に装填される電源１ａ、１ｂ、１ｃの電圧値とを比較して論理レベルでの検出信号をマイコン１０に出力する。すなわち、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは、電源１ａ、１ｂ、１ｃについて予め設定されている終止電圧値と、電子機器に装填された電源１ａ、１ｂ、１ｃの電圧値とを比較し、電源１ａ、１ｂ、１ｃの電圧値が前記終止電圧値より大きい場合に、電源１ａ、１ｂ、１ｃが装填されたことを論理Highレベルの検出信号としてマイコン１０に出力する。一方、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは、電源１ａ、１ｂ、１ｃの前記終止電圧値と前記電圧値とを比較して前記電圧値が前記終止電圧値より小さい場合に、使用可能な電源１ａ、１ｂ、１ｃが電子機器に装填されていないことを論理Lowレベル信号の検出信号としてマイコン１０に出力する。
【００２２】
またＤＣ／ＤＣコンバータ５、６は、電源１ａ、１ｂ、１ｃの何れかから電力供給を受けてスイッチング動作することにより、負荷２、３に電力供給を行う。ここに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６のスイッチング動作とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６を連続してＯＮ／ＯＦＦ動作させることを意味する。
【００２３】
また蓄電素子７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力端子と負荷４に接続される。そして蓄電素子７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作により充電され、負荷４に電力供給する。ここに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を連続してＯＮ／ＯＦＦ動作させることを意味する。また電源１ａ、１ｂ、１ｃは、逆流防止素子８ａ、８ｂ、８ｃ及び電源ラインを介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１の第１電源入力端子に接続される。また電源１ａ、１ｂ、１ｃは、並列接続された電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3と、電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3に直列接続されたスイッチSW1、SW2、SW3とを介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１の第２電源入力端子に接続される。これらの電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3は、電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力に応じて該電源１ａ、１ｂ、１ｃからＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力する電流量を検出するものである。
【００２４】
図２（ａ）、（ｂ）は、前記電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3を用いることにより、電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力する電流量を検出する具体的な回路の実施例を示す図である。図２（ａ）に示すように直列接続した電流検出抵抗（Rs1、Rs2、Rs3の合成抵抗）Rsの一端がＤＣ／ＤＣコンバータ１１の電源ラインに接続され、他端が負荷４（図１参照）を介してグランドに接続される。
【００２５】
さらに前記電流検出抵抗Rsの両端部は、比較器１１ａの２つの入力端子にそれぞれ接続され、比較器１１ａの出力端子がフリップフロップ１１ｂのリセット端子Ｒに接続される。またオシレータ１１ｃがフリップフロップ１１ｂのセット端子Ｓに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に含まれるスイッチング回路１１ｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１１の前記検出入力端子を介してフリップフロップ１１ｂの出力端子Ｑに接続される。
【００２６】
図２（ａ）において、負荷４に流れる電流によって電流検出抵抗Rsの両端に発生する電圧（Vrs）が、比較器１１ａに設定した所定の電圧値を越えたときに、比較器１１ａからフリップフロップ１１ｂのリセット端子Ｒにリセット信号が出力される。これにより、オシレータ１１ｃからスイッチングロジック回路１１ｄへのパルスが一時的に間引かれる。したがって、その間引かれる時間だけＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作が行なわれないことになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷４への電力供給が中断する。ここに、電流検出抵抗Rs、負荷４以外の構成機器はＤＣ／ＤＣコンバータ１１に組み込まれる。
【００２７】
前記電圧（Vrs）が下がり、その値が所定値以下であれば、比較器１１ａからフリップフロップ１１ｂのリセット端子Ｒへのリセット信号がクリアされる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作が再開する。次のスイッチング時に再度所定値を越える場合には再度電力供給が中断する。これを繰返すことで、負荷４側へある電流値以上は流れないようにスイッチング動作が制御される。
【００２８】
図２（ａ）の電流検出方法は電流検出抵抗Rsの両端部に発生する電位差をＤＣ／ＤＣコンバータ１１のＯＮ／ＯＦＦのスイッチング動作に反映したものであるが、これに限定されるものではない。すなわち図２（ｂ）に示すように、電流検出抵抗Rsに流れる電流によって発生する電圧を検出し、その電圧値の検出信号を比較器１１ａの２つの入力端子に入力し、比較器１１ａは比較検出する電圧差に比例してトランジスタ１１ｅのベースに流れるベース電流を増加させ、これに伴ってトランジスタ１１ｅのエミッタとグランドとの間の抵抗ＲＬに流れる電流の変化を電圧値の変化として監視し、この電圧値の変化に基いてＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作を制御するようにしてもよいものである。
【００２９】
さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１１には、グランドと電源ラインとの間に接続される分圧抵抗Rref、Rfb1と、電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3と、分圧抵抗Rfb1に電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3を並列接続するスイッチSW4、SW5とが接続されている。そして、制御手段としてのマイコン１０は、電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力に応じてスイッチSW4、SW5をＯＮ／ＯＦＦ制御して、並列接続される分圧抵抗Rref、Rfb1と電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3とによる接続点Ｃでの分圧比（可変抵抗）を変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への充電電圧レベルを電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力に応じて変更する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電源（１ａ、１ｂ、１ｃ）の放電能力が高い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７へ供給される電圧値を高い値に設定する。一方、電源（１ａ、１ｂ、１ｃ）の放電能力が低くなるほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への充電電圧値を低い値に設定する。
【００３０】
図１における電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力は、電源１ａ＞電源１ｂ＞電源１ｃの関係に設定しており、マイコン１０は、電源１ａのように放電能力が一番大きい場合には３個のスイッチSW1、SW2、SW3を全てＯＮさせて３個の並列接続した電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3の合成抵抗とし、電源１ｂのように放電能力が電源１ａと１ｃとの中間の大きさの場合には２個のスイッチSW1、SW2をＯＮさせて残り１個のスイッチSW3をＯＦＦさせ、２個の並列接続した電流検出抵抗Rs1、Rs2の合成抵抗とし、電源１ｃのように放電能力が一番小さい場合には１個のスイッチSW1をＯＮさせ、残りのスイッチSW2、SW3をＯＦＦさせて１個の電流検出抵抗Rs1の抵抗として、各電源１ａ、１ｂ、１ｃからＤＣ／ＤＣコンバータ１１に流れる電流量を変化させる。
【００３１】
マイコン１０はＡ／Ｄ変換器１２を含み、負荷２、３及び４の動作制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６及び１１の制御、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの信号に基く電源１ａ、１ｂ、１ｃの確認及び電源１ａ、１ｂ、１ｃの優先順位の決定の制御、スイッチSW1、SW2、SW3のＯＮ／ＯＦＦ制御による蓄電素子７に流れる電流レベルの制御、スイッチSW4、SW5のＯＮ／ＯＦＦ制御による蓄電素子７の充電電圧レベルの制御など、本電源回路１００における動作を統括制御するものである。さらにマイコン１０は、電源１ａ＞電源１ｂ＞電源１ｃの関係を基準としてソフト処理により、電源１ａ、１ｂ、１ｃを使用する優先順位を決定するように設定されている。
【００３２】
マイコン１０には、電源１ａ、１ｂ、１ｃの電圧をモニタするためのＡ／Ｄ変換器１２が接続され、さらに電子機器が使用される際にオン側に操作されるメインスイッチ１３及びバックアップ電源１４が接続されている。そしてマイコン１０は、電子機器が待機状態（メインスイッチ１３がオフ状態）、あるいは電源１ａ、１ｂ、１ｃが電子機器から抜かれた状態であっても、バックアップ電源１４から給電されて常時動作可能な状態に維持される。またマイコン１０は、Highレベルのイネーブル信号をＤＣ／ＤＣコンバータ５、６に出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６をスイッチング動作させて電源１ａ、１ｂ、１ｃの何れかから電力供給を負荷２、３に行うように制御するとともに、Highレベルのイネーブル信号をＤＣ／ＤＣコンバータ１１に出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をスイッチング動作させて電源１ａ、１ｂ、１ｃの何れかで蓄電素子７を充電する制御を行う。
【００３３】
またマイコン１０は、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの判定信号とＡＤ変換器１２からの検出信号と、予め設定された電源１ａ、１ｂ、１ｃの優先順位とのデータに基いて、使用する１個の電源１ａ、１ｂ又は１ｃを決定し、その決定された電源１ａ、１ｂ又は１ｃの放電能力に応じたスイッチSW1、SW2、SW3、SW4、SW5のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう制御手段を構成するものであり、前記制御手段としてのマイコン１０は、スイッチSW1、SW2、SW3をＯＮ／ＯＦＦ制御して蓄電素子７に流れる充電電流レベルを制御するとともに、スイッチSW4、SW5を制御して蓄電素子７の充電電圧レベルを制御する作用を行う。
【００３４】
ここに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６は、マイコン１０による動作指令信号に基いて電源１ａ、１ｂ、１ｃから負荷２、３にそれぞれ電力供給を行う第２給電手段を構成する。
またＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、蓄電素子７を充電可能な第１給電手段を構成する。
また種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に電力供給する電源１ａ、１ｂ、１ｃの種別を判別する種別判定手段を構成する。
電源の放電能力に応じて電源から第1給電手段に流れる電流量を設定する電流レベル制御手段は、スイッチSW１〜SW3と、電流検出抵抗Rs１〜Rs3とから構成される。
また電圧レベル制御手段は、分圧抵抗Rfb1と、電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3と、分圧抵抗Rfb1に電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3を並列接続するスイッチSW4、SW5等から構成される。
なお、前記電流レベル制御手段と電圧レベル制御手段とは、それぞれ抵抗値が変化可能な可変抵抗で構成されるものであれば、図示したものに限定されるものではない。
またマイコン１０はＡ／Ｄ変換器１２を備えて制御手段１０１を構成しており、この制御手段１０１には前記電流レベル制御手段、前記電圧レベル制御手段が機能的に含まれる。
【００３５】
図1に示す電源装置１００の動作を図３に基いて説明する。図３は電源装置１００におけるマイコン１０の制御動作フローチャートである。ステップＳ１においてマイコン１０は、メインスイッチ１３がＯＮしているか否か、再起動であるか否かを判定する。ここに、再起動とは、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの判定信号やＡ／Ｄ変換器１２の入力がなかったことによって電気的に０ＦＦ処理が行われた場合、メインスイッチ１３はメカ的にＯＮの位置のままであるためにメインスイッチ１３を一度ＯＦＦして再度ＯＮすることを意味する。
【００３６】
ステップＳ２において、メインスイッチ１３がＯＮされた場合にマイコン１０が起動する。
【００３７】
マイコン１０が起動すると、マイコン１０は、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃのそれぞれにラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を通してHighレベルのイネーブル信号をそれぞれ出力する（ステップＳ３）。このイネーブル信号を受けて種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃは、対応する電源１ａ、１ｂ、１ｃの有無を判定し、その判定結果をラインＬ４、Ｌ５、Ｌ６を通して出力信号をマイコン１０に出力する。
【００３８】
ステップＳ４において、マイコン１０は各種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの検出信号の入力状態をチェックする。
【００３９】
全ての種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃから論理Lowレベル信号の検出信号が入力した場合には使用可能な接続電源が無いものとして、論理Lowレベルのイネーブル信号を種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃにそれぞれ出力して種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃをＯＦＦ状態にし（ステップＳ５）、マイコン１０は、次のメインスイッチ１３がＯＮされ、或いは再起動されるまで起動を停止する（ステップＳ６）。すなわち、スリープの低消費電力状態に移行する。
【００４０】
ステップＳ４において、少なくとも種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃのいずれか１つから論理Highレベルの検出信号が入力されている場合、マイコン１０は少なくとも使用可能な電源１ａ、１ｂ、１ｃのいずれかが接続されたものとして電源の投入を確認し、ステップＳ７に処理を移行させて各ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、１１にラインＬ７、Ｌ８、Ｌ９を通して論理Highレベルの起動信号を出力するとともに、ラインＬ１０を通して論理Highレベルの起動信号をＡ／Ｄ変換器１２に出力する。Ａ／Ｄ変換器１２は電圧レベルの検出信号をライン１１を通してマイコン１０に出力する。
【００４１】
ここで、マイコン１０には、複数種の電源が接続された場合、放電能力の高いものを優先して選択するようにしている。たとえば、電源１ａと電源１ｂの両方が接続され、種別判定回路９ａと９ｂとから論理Highレベルの検出信号が出力された場合には、種別判定回路９ａの出力のみを有効として、電源１ａ（ＡＣアダプタ）を他の電源１ｂ（リチウムイオン電池、アルカリ電池）よりも優先して選択するように設定してある。同様に、電源１ｂとしてのリチウムイオン電池と電源１ｃとしてのアルカリ電池とが接続され、ＡＣアダプタ（電源１ａ）が接続されていない場合には、リチウムイオン電池（電源１ｂ）がアルカリ電池（電源１ｃ）に優先して選択される。
【００４２】
上記条件の下に、マイコン１０は、種別判定回路９ａから論理Highレベルの検出信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ９）。そして、検出信号がＨレベルならば、電源１ａが接続されていると判断して、ステップＳ１２へ進み、種別判定回路９ａの検出信号がＬレベルならば、ステップＳ１０へ進む。
【００４３】
ステップＳ９において、電源１ａ（ＡＣアダプタ）の接続を判別した場合、マイコン１０は、ラインＬ１２を通して論理Highレベルの制御信号を３つのスイッチSW1、SW2、SW3にそれぞれ出力し、３つのスイッチSW1、SW2、SW3をＯＮして３個の電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3を並列接続し、電流制限が最も緩和された状態にする（ステップＳ１２）。これと同時にマイコン１０は、ラインＬ１３を通して論理Lowレベルの制御信号をスイッチSW4、SW5にそれぞれ出力してスイッチSW4、SW5をＯＦＦし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を最大値に設定する（ステップＳ１３）。
【００４４】
次にマイコン１０は、電源１ａの終止電圧Ｎを設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に論理Highレベルのイネーブル信号を出力して起動開始の制御信号を送り（ステップＳ１４）、通常動作可能な状態に移行させる（ステップＳ１５）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、上記ステップＳ１４においてマイコン１０から出力される起動開始信号を受けてスイッチング動作を開始する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、３種類の電源のうちで、最も大きい電流の供給が許容され、かつマイコンによって設定された最大の電圧値まで電力を蓄電素子７に供給する。蓄電素子７は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１１からの電力を受けて充電される。
【００４５】
一方、ＡＣアダプタが接続されていない場合は、使用可能な電源の選択判別動作に入る。すなわち、ステップ１０に進み、放電能力が二番目に高い電源１ｂ用の種別判定回路９ｂから論理Highレベルの検出信号が入力されたか否かをチェックし、検出信号レベルがＨレベルならば、使用可能な電源１ｂが接続されていると判別してステップＳ１７へ進み、検出信号レベルがＬレベルならば、ステップＳ１１へ進む。
【００４６】
ステップＳ１０において、マイコン１０が電源１ｂ（リチウムイオン電池）を使用可能な電池として選択した場合、マイコン１０はラインＬ１２を通して論理Highレベルの制御信号を２つのスイッチSW1、SW2にそれぞれ出力して２つのスイッチSW1、SW2をＯＮし、かつラインＬ１２を通して論理Lowレベルの制御信号をスイッチSW3に出力してスイッチSW3をＯＦＦして２個の電流検出抵抗Rs1、Rs2を並列接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に電源１ｂから流れ込む電流量が中間値になるように設定する（ステップＳ１７）。これと同時にマイコン１０は、ラインＬ１３を通して論理Highレベルの制御信号をスイッチSW4に出力してスイッチSW4をＯＮし、かつ論理Lowレベルの制御信号をスイッチSW5に出力してスイッチSW5をＯＦＦし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を中間値に設定する（ステップＳ１８）。
【００４７】
次にマイコン１０は、電源１ｂとしてのリチウムイオン電池の終止電圧Ｎを設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に論理Highレベルのイネーブル信号を出力して起動開始の制御信号を送り（ステップＳ１９）、通常動作可能な状態の処理に移行させる（ステップＳ１５）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、上記ステップＳ１９においてマイコン１０から出力される起動開始信号を受けてスイッチング動作を開始する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２による電流制限下で、スイッチング動作を行ない、かつ蓄電素子７を設定された中間値まで充電すべく、電力を蓄電素子７に供給する。
【００４８】
ステップＳ１１において、マイコン１０は、使用する電源として電源１ｃ（アルカリ電池）を選択し、マイコン１０はラインＬ１２を通して論理Highレベルの制御信号をスイッチSW1に出力してスイッチSW1をＯＮし、かつラインＬ１２を通して論理Lowレベルの制御信号をスイッチSW2、SW3に出力してスイッチSW2、SW3をＯＦＦし、電流検出抵抗Rs1を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に電源１ｃから流れ込む電流量が最小となるように設定する（ステップＳ１１）。これと同時にマイコン１０は、ラインＬ１３を通して論理Highレベルの制御信号をスイッチSW4、SW5に出力してスイッチSW4をＯＮし、かつ論理Highレベルの制御信号をスイッチSW5に出力してスイッチSW5をＯＮし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を最低値に設定する（ステップＳ２０）。
【００４９】
次にマイコン１０は、電源１ｃとしてのアルカリ電池の終止電圧Ｎを設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に論理Highレベルのイネーブル信号を出力して起動開始の制御信号を送り（ステップＳ２１）、通常動作可能な状態の処理に移行させる（ステップＳ１５）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、上記ステップＳ２１においてマイコン１０から出力される起動開始信号を受けてスイッチング動作を開始する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、マイコン１０で設定された最低値の電圧まで充電すべく、電力を蓄電素子７に供給する。
【００５０】
ステップＳ１５の通常動作に入った後、マイコン１０は、ステップＳ１４、Ｓ１９、Ｓ２１のいずれかの処理で設定された電源１ａ、１ｂ、１ｃの終止電圧ＮとＡ／Ｄ変換器１２が検出した使用している電源の電圧とを定期的に比較し（ステップＳ１６）、Ａ／Ｄ変換器１２が検出した電圧が前記設定した終止電圧Ｎより高い場合には、ステップＳ９〜Ｓ１４、ステップＳ１０〜Ｓ１９、ステップＳ１１〜Ｓ２１の処理を繰り返して、蓄電素子７の充電、蓄電素子７の電荷による電力供給を継続して行なう。
【００５１】
一方、Ａ／Ｄ変換器１２が検出した電圧が前記設定した終止電圧より低い場合、すなわち、電源１ａ、１ｂ、１ｃ（ＡＣアダプタ、リチウムイオン電池、アルカリ電池）の何れも終止電圧を下回って使用できない場合には、処理をステップ２２に移行させ、ラインＬ７、Ｌ８、Ｌ９を通して論理Lowレベルのディスイネーブル信号をＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、１１にそれぞれ出力して各ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、１１の駆動を停止させ、処理をステップ２３に移行させる。
【００５２】
ステップ２３においてマイコン１０はラインＬ１〜Ｌ３、Ｌ７〜Ｌ１３を通して、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃ、Ａ／Ｄ変換器１２、スイッチSW1〜SW5にそれぞれ論理Lowレベルのディスイネーブル信号を出力して、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃ、Ａ／Ｄ変換器１２、スイッチSW1〜SW5をそれぞれＯＦＦ状態に復帰させる。その後、マイコン１０は駆動停止状態（スリープ、低消費電力状態）で待機する（ステップＳ２４）。
【００５３】
なお、図１に示す実施形態において、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃの出力をマイコン１０に入力し、その信号に基いて電源１ａ、１ｂ、１ｃの選択をマイコン１０によるソフト処理で行うようにしたが、これに限定されるものではない。
【００５４】
図４（ａ）は、本発明の実施形態２に係る電源装置の主要構成を示すブロック図、図４（ｂ）は真理値表を示す図である。この実施形態２において、実施形態１と同一、同様な機能の部材には同一の符号を付して省略する。この実施形態での制御手段１０１は、マイコン（Ａ／Ｄ変換器１２を含む）１０と、このマイコン１０と組合せた論理回路１５を含んで構成される。そして、種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃの出力を論理回路１５に入力し、その信号に基いて電源１ａ、１ｂ、１ｃの選択を論理回路１５でハード的に処理し、その選択結果に基いて、スイッチSW1、SW2、SW3をＯＮ／ＯＦＦし、スイッチSW1、SW2、SW3のＯＮ／ＯＦＦにより電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3が並列接続される合成抵抗を用いることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に各電源１ａ、１ｂ、１ｃから流れる電流量が設定される。また論理回路１５からスイッチSW1、SW2、SW3に出力されるＯＮ／ＯＦＦの制御信号が終止電圧設定用にマイコン１０に入力しており、論理回路１５はマイコン１０から起動信号を受けて動作する。
さらに論理回路１５は、前記電源１ａ、１ｂ、１ｃの選択結果に基いて、スイッチSW4、SW5をＯＮ／ＯＦＦし、スイッチSW4、SW5のＯＮ／ＯＦＦにより、分圧抵抗Rref、Rfb1と電圧調整抵抗Rfb2、Rfb3とからなる可変抵抗の抵抗値を変化させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への充電電圧値を電源１ａ、１ｂ、１ｃの放電能力に応じて設定する。
【００５５】
この実施形態の電流レベル制御手段は、負荷２に電力供給を行うＤＣ／ＤＣコンバータ５と、蓄電素子７に充電を行うＤＣ／ＤＣコンバータ１１とに流れる電流のレベルを電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3で制御し、かつＤＣ／ＤＣコンバータ１１に直列接続した電流検出抵抗Rs4によりＤＣ／ＤＣコンバータ５とＤＣ／ＤＣコンバータ１１とに分流する電流値の比を制御している。
【００５６】
この実施形態では、電流検出抵抗Rs4がＤＣ／ＤＣコンバータ１１のみに直列接続されているため、並列接続される電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3からの電流が２つのＤＣ／ＤＣコンバータ５と１１とに流れ込む場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５には、並列接続される電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3のみで制限された電流が流れる。
【００５７】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１には、並列接続される電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3と直列接続される電流検出抵抗Rs4で制限された電流が流れ込む。つまり、電流検出抵抗Rs4によりＤＣ／ＤＣコンバータ５とＤＣ／ＤＣコンバータ１１とに分流する電流値の比が制御され、本実施形態では負荷２と負荷４へ流入する電流量を電源の種別に応じて同時に設定しているので、システム全体への電力供給が不安定になることを防止している。
【００５８】
さらに、この実施形態では、論理回路１５に種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの検出信号を入力させて、電子機器に装填された電源１ａ、１ｂ、１ｃのうちから放電能力が一番高い電源１ａ、１ｂ又は１ｃを論理回路１５で判別し、その判別信号に基いて並列接続する電流制限抵抗Rs1、Rs2、Rs3を制御している。
【００５９】
図４（ｂ）に示す真理値表は、種別判定回路９ａ〜９ｃの判定結果と、選択される電源１ａ〜１ｃとの関係及び、設定される抵抗値との関係を示している。種別判定回路９ａ〜９ｃがHighの場合は有効な電源１ａ〜１ｃが接続されている場合、種別判定回路９ａ〜９ｃがLowの場合は有効な電源１ａ〜１ｃが接続されていない場合を示している。
【００６０】
論理回路出力の欄に記載した“抵抗値”は並列接続される電流制限抵抗Rs1、Rs2、Rs3の合成抵抗値を表記してあり、“１”は合成抵抗値が一番小さい場合であって、この場合に電源の放電能力が一番高い（電源１ａ）。また“２”は合成抵抗値が中間値である場合であって、この場合に電源の放電能力が二番目に高い（電源１ｂ）。また“３”は合成抵抗値が一番大きい場合であって、この場合に電源の放電能力が三番目に高い（電源１ｃ）。また論理回路出力の欄に記載した“電源”の“１”は放電能力が一番高い電源であって、電源１ａに対応する。また“２”は放電能力が二番目に高い電源であって、電源１ｂに対応する。また“３”は放電能力が三番目に高い電源であって、電源１ｃに対応する。いずれの電源も接続されていない場合には、全ての種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃから検出信号が出力されていないため、論理演算がされず、論理回路１５が休止状態にある。
【００６１】
種別判定回路９ａがHighのときは、種別判定回路９ｂ、９ｃの状態に拘らず、論理回路１５は放電能力が一番高い電源１ａを選択し、３つのスイッチSW1、SW2、SW3に論理Highレベルのイネーブル信号を出力する。これにより、スイッチSW1、SW2、SW3がＯＮし、その抵抗値は並列接続の電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3の合成抵抗値となる。
【００６２】
また種別判定回路９ａがLowで、種別判定回路９ｂがHighの場合には、種別判定回路９ｃの状態に拘らず、論理回路１５は放電能力が二番目に高い電源１ｂを選択し、２つのスイッチSW1、SW2に論理Highレベルのイネーブル信号を出力し、残りのスイッチSW3に論理Lowレベルのイネーブル信号を出力する。これにより、２つのスイッチSW1、SW2がＯＮし、スイッチSW3がＯＦＦし、その抵抗値は並列接続の２つの電流検出抵抗Rs1、Rs2の合成抵抗値となる。
【００６３】
また放電能力が三番目に高い電源１ｃだけ種別判定回路９ｃで検出されて論理Highレベルの検出信号を出力している場合、論理回路１５は放電能力が三番目に高い電源１ｃを選択し、１つのスイッチSW1に論理Highレベルのイネーブル信号を出力し、残りのスイッチSW2、SW3に論理Lowレベルのイネーブル信号を出力する。これにより、１つのスイッチSW1がＯＮし、スイッチSW2、SW3がＯＦＦし、その抵抗値は１つの電流検出抵抗Rs1の抵抗値となる。
【００６４】
図４（ａ）に示す電源装置１００は、論理回路１５がマイコン１０に代って種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの検出信号に基いてＤＣ／ＤＣコンバータ５、１１への電流制限（スイッチSW1〜SW3およびスイッチＳＷ４、ＳＷ５のＯＮ／ＯＦＦ）を行う以外の動作は、図３に示すフロートチャートの流れに基いて行われる。
【００６５】
この実施形態の電源装置では、論理回路１５がマイコン１０に代って種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃからの検出信号に基いてＤＣ／ＤＣコンバータ５、１１への電流制限を行うため、マイコン１０の負担を軽減することができる。さらにマイコン１０に設けられる入出力ポートは設置本数に制限があるため、図１に示すように種別判定回路９ａ、９ｂ、９ｃ毎にポートを割り当てる場合にはマイコン１０の入出力ポートの利用効率は向上しないが、この実施形態の電源装置は、マイコン１０の入出力ポートの電流制限制御に使用するポート数を減らすことができ、マイコン１０の入出力ポートを有効利用することができる。
【００６６】
図５は、本発明の実施形態３に係る電源装置の主要構成を示すブロック図である。この実施形態３において、実施形態１と同一、同様な機能の部材には同一の符号を付して省略する。この実施形態の電源装置は、使用する電源の種類と、その電源の使用本数とによって決まる終止電圧値の違いを利用して、電源の入力レベルから電源の種別判定を行い、その検出信号に基いて蓄電素子充電用のＤＣ／ＤＣコンバータの電流制限、及び充電電圧設定抵抗値を可変することを特徴とするものである。
【００６７】
図５において、電源装置１００は、複数種の電源１ａ、１ｂと負荷２、４との間に接続される。この実施形態での電源１ａ、１ｂは主電源であり、たとえばリチウムイオン電池、アルカリ電池等の一次電池を複数本接続して用いられる。この実施形態では、電源１ａとしてリチウムイオン電池を２本直列に接続して用い、電源１ｂとしてアルカリ電池を４本直列接続して用いる場合について説明する。
【００６８】
３．７Ｖのリチウムイオン電池（電源１ａ）を２本直列に接続すると、合計電圧値は７．４Ｖとなり、１．５Ｖのアルカリ電池（電源１ｂ）を４本直列に接続すると、合計電圧値は６Ｖとなる。リチウムイオン電池1本あたりの終止電圧を３Ｖとすると、２本使用時の終止電圧は６Ｖとなり、それ未満ではアルカリ電池の使用しか考えられないので、この閾値を利用して、ハード的な電源検知を行なっている。
【００６９】
図５に示す電源装置１００は、小電流で動作する負荷２にはＤＣ／ＤＣコンバータ５のスイッチング動作により電力供給を行う機能と、大電流で動作する負荷４には蓄電素子７の電荷で電力供給を行う機能とを有している。
【００７０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５には、逆流防止素子８ａを介して電源１ａが、逆流防止素子８ｂを介して電源１ｂがそれぞれ接続される。さらに前記各電源１ａ、１ｂには、電源の種類を判別する電圧検出器１６が接続される。放電能力が大きい電源１ａから放電能力の小さい電源１ｂに電流が逆流するのを防止するために逆流防止素子８ａ、８ｂがそれぞれ設けられ、逆流防止素子８ａ、８ｂは、ダイオード、或いは半導体スイッチング素子の組合せ等から構成される。
【００７１】
前記電圧検出器１６は、放電能力が高い方の電源、図５の例では電源１ａ（リチウムイオン電池）の終止電圧を閾値として設定しており、その閾値と前記電源の電源電圧とに基いて電源の種別を判定する種別判定手段を構成しており、電源１ａ、１ｂの電源電圧を検出し、その電源電圧が前記閾値以上であるか否かによってスイッチSW1をＯＮ／ＯＦＦ制御して電流検出抵抗Rs1、Rs2の合成抵抗を形成するとともに、スイッチSW4をＯＮ／ＯＦＦ制御して、並列接続される分圧抵抗Rref、Rfb1と電圧調整抵抗Rfb2とによる可変抵抗を変更する。
【００７２】
またＤＣ／ＤＣコンバータ５は、電源１ａ、１ｂの何れかから電力供給を受けてスイッチング動作することにより負荷２に電力供給を行う。
【００７３】
また蓄電素子７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力端子と負荷４に接続される。そして蓄電素子７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング動作により充電され、負荷４に電力供給する。また電源１ａ、１ｂとＤＣ／ＤＣコンバータ１１の検出入力端子との間には、並列接続された電流検出抵抗Rs1、Rs2と、電流検出抵抗Rs2に直列接続されたスイッチSW1とが設けられる。これらの電流検出抵抗Rs1、Rs2は、電源１ａ、１ｂの放電能力に応じて該電源１ａ、１ｂからＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力する電流量を設定するものである。
【００７４】
さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１１には、並列接続される電流制限抵抗Rs1、Rs2の合成抵抗を変更してＤＣ／ＤＣコンバータ１１へ流入する電流量を電源の放電能力に応じて調節する電流レベル制御手段と、並列接続される分圧抵抗Rref、Rfb1と電圧調整抵抗Rfb2とによる可変抵抗を変更してＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に供給される電圧値を電源の放電能力に応じて調節する電圧レベル制御手段とが接続されている。
【００７５】
そして、電圧検出器１６は電源１ａ、１ｂの放電能力に応じてスイッチSW4をＯＮ／ＯＦＦ制御して、並列接続される分圧抵抗Rrefと電圧調整抵抗Rfb1、Rfb2とによる可変抵抗を変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を電源１ａ、１ｂの放電能力に応じて変更する。すなわち、電圧検出器１６は、電源（１ａ、１ｂ）の放電能力が高い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を高い値に変更して蓄電素子７をフル充電させる。一方、電源（１ａ、１ｂ）の放電能力が低くなるほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値を低い値に変更して、蓄電素子７の充電を行なわせる。したがって、放電能力が低い電源であっても、蓄電素子７の充電時間が必要以上に延びるのを防止することができ、電子機器の起動時において使用者に違和感を与えることがない。
【００７６】
図５に示す電源装置１００は、２種類の電源１ａ、１ｂのうち放電能力が大きい電源１ａの電源電圧が電圧検出器１６に設定した閾値（電源１ａの終止電圧）以上である場合には、電圧検出器１６はＨｉｇｈレベルを出力するので、電源１ａの放電能力に適合させて、前記電流レベル変更手段で調節する。さらに放電能力が大きい電源１ａの電源電圧が電圧検出器１６に設定した閾値（電源１ａの終止電圧）以下になった場合には、電圧検出器１６はＬｏｗレベルを出力するので、電源１ｂの放電能力に適合させて、前記電流レベル制御手段で設定する。
【００７７】
図５に示す電源装置１００では、スイッチSW4がＯＦＦの場合には、電源ラインとグランド電位との間に抵抗Rrefと抵抗Rfb1との直列抵抗回路が形成され、スイッチSW4がＯＮの場合には、電源ラインとグランド電位との間に、抵抗Rfb1及び抵抗Rfb2の並列抵抗と抵抗Rrefとの直列回路が形成されることとなり、スイッチSW4を電圧検出器１６の出力でＯＮ／ＯＦＦ制御して電圧レベル制御手段の可変抵抗を変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値のレベルが調節する。
【００７８】
したがって、放電能力が電源１ａ＞電源１ｂの関係にある場合には、電源１ａの電源電圧が電圧検出器１６に設定した閾値（電源１ａの終止電圧）以上である場合には、電圧検出器１６はHighレベルを出力するので、スイッチSW4をＯＦＦにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に供給される電圧値を一番高めに設定する。電源１ａの電源電圧が電圧検出器１６に設定した閾値（電源１ａの終止電圧）以下になった場合には、電圧検出器１６はＬｏｗレベルを出力するので、スイッチSW4をＯＮして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に供給される電圧値を低めに設定する。
【００７９】
以上のように電圧検出器１６の出力信号に基き、電源１ａ、１ｂの放電能力に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電流量を制御することにより、蓄電素子７の充電時間を電源１ａ、１ｂの放電能力の大小に拘らず見掛け上一定にしている。
【００８０】
図５に示す電源装置１００の動作を図６に基いて説明する。図６は電源装置１００におけるマイコン１０及び電圧検出器１６による制御動作フローチャートである。
【００８１】
ステップＳ２５においてマイコン１０は、メインスイッチ１３がＯＮしているか否か、再起動であるか否かを判定する。ここに、再起動とは、Ａ／Ｄ変換器１２の入力がなかったことによって電気的に０ＦＦ処理が行われた場合、メインスイッチ１３はメカ的にＯＮの位置のままであるためにメインスイッチ１３を一度ＯＦＦして再度ＯＮすることを意味する。
【００８２】
ステップＳ２６において、メインスイッチ１３がＯＮされた場合にマイコン１０が起動する。
【００８３】
マイコン１０が起動すると、マイコン１０は、ラインＬ１０を通してHighレベルのイネーブル信号をＡ／Ｄ変換器１２に出力してＡ／Ｄ変換器１２をＯＮし（ステップＳ２７）、ラインＬ１１を通して入力するＡ／Ｄ変換器１２からの検出信号に基いて電源１ａ、１ｂの投入の有無を判別し、いずれの電源１ａ、１ｂも装填されていない場合には（ステップＳ２８：ＮＯ）、マイコン１０は、論理Lowレベルのデイスイネーブル信号をＡ／Ｄ変換器１２に出力してＡ／Ｄ変換器１２をＯＦＦ状態にし（ステップＳ２９）、マイコン１０は、次のメインスイッチ１３がＯＮされ、或いは再起動されるまで起動を停止する（ステップＳ３０）。
【００８４】
ステップＳ２８において、マイコン１０がＡ／Ｄ変換器１２に論理Highレベルのイネーブル信号を出力し、起動したＡ／Ｄ変換器１２から電源１ａ、１ｂの電源電圧値のＡ／Ｄ値が入力した場合、マイコン１０は少なくとも電源１ａ、１ｂのいずれかが投入されたものとして電源の投入を確認し（ステップＳ３１）、ステップＳ３２に処理を移行させて各ＤＣ／ＤＣコンバータ５、１１にラインＬ７、Ｌ１１を通して論理Highレベルの起動信号を出力する。
【００８５】
次にステップＳ３３において、電圧検出器１６は装填された電源１ａ、１ｂの電源電圧値を検出し、その電源電圧値が閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ３４）。前記電圧検出器１６は、検出した電源電圧値が閾値以上である場合にステップＳ３５に処理を進め、スイッチSW1に論理Highレベルのイネーブル信号を出力するとともに、スイッチSW4に論理Lowレベルのディスイネーブル信号を出力し、スイッチSW1をＯＮし、かつスイッチSW4をＯＦＦする。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に給電する電流量が大きくなるように調節し、かつＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に供給される電圧値を一番高めに設定し、蓄電素子７を充電する（ステップＳ３６）。
【００８６】
一方、マイコン１０はＡ／Ｄ変換器１２からの入力値に基いて電源の種別を放電能力が大きい電源１ａであると判定し、電源１ａに対応する終止電圧レベルの決定を行う（ステップＳ３７）。この状態で通常の動作状態に移行する（ステップＳ３８）。
【００８７】
マイコン１０は、Ａ／Ｄ変換器１２からの入力値を定期的に判別し、電源１ａの電源電圧値が終止電圧まで降下したか否かを監視する（ステップＳ３９）。
【００８８】
マイコン１０がＡ／Ｄ変換器１２からの入力値に基いて電源１ａの電源電圧値が終止電圧まで降下していないと判断した場合には、電圧検出器１６は、電源１ａの電源電圧値が閾値以上であるか否かの監視を継続して行い、電源１ａの電源電圧値が閾値以下に低下した場合には、ステップＳ４０に処理を移行させる。
【００８９】
ステップＳ４０において、前記電圧検出器１６は、検出した電源電圧値が閾値以下であるとして、スイッチSW1に論理Lowレベルのディスイネーブル信号を出力するとともに、スイッチSW4に論理Highレベルのイネーブル信号を出力し、スイッチSW1をＯＦＦし、かつスイッチSW4をＯＮする。これにより、上述したＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電流量及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電圧値が電源１ｂの放電能力に応じて変更される（ステップＳ４１）。
【００９０】
一方、マイコン１０は、Ａ／Ｄ変換器１２からの入力値を定期的に判別し、電源１ｂの電源電圧値が終止電圧まで降下したか否かを監視しているが（ステップＳ３９）、マイコン１０がＡ／Ｄ変換器１２からの入力値に基いて電源１ｂの電源電圧値が終止電圧まで降下していると判断した場合には、マイコン１０は、Ａ／Ｄ変換器１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、１１に論理Lowレベルのディスイネーブル信号を出力し（ステップＳ４３）、マイコン１０は駆動停止状態（スリープ；低消費電力状態）に待機する（ステップＳ４４）。
【００９１】
次に図７を用いて本発明の実施形態３に係る電源装置の具体例を説明する。図７において、逆流防止素子８ａ、８ｂとしてダイオードを用いており、これらをダイオード８ａ、８ｂとして表記する。
【００９２】
Ａ／Ｄ変換器１２のVcc端子にはダイオード８ａ、８ｂ及び分圧抵抗R1を介して電源１ａ、１ｂが接続され、Ａ／Ｄ変換器１２のGND端子はグランド電位に接続され、Ａ／Ｄ変換器１２のVcc端子は分圧抵抗R2を介してグランド電位に接続される。またＡ／Ｄ変換器１２のD1、D2端子はＡ／Ｄ変換した電源１ａ、１ｂの電圧を出力する端子であり、それぞれのD1、D2端子はマイコン１０に接続されている。またＡ／Ｄ変換器１２のENB端子にはマイコン１０からの論理Highレベルのイネーブル信号、或いは論理Lowレベルのディスイネーブル信号が入力する。
【００９３】
またＤＣ／ＤＣコンバータ５のVcc端子には、ダイオード８ａ、８ｂを介して電源１ａ、１ｂが接続され、またＤＣ／ＤＣコンバータ５のVcc端子は、コンデンサＣ１を介してグランド電位に接続され、Ａ／Ｄ変換器１２のGND端子はグランド電位に接続される。またＡ／Ｄ変換器１２のENB端子にはマイコン１０からの論理Highレベルのイネーブル信号或いは論理Lowレベルのディスイネーブル信号が入力する。またＤＣ／ＤＣコンバータ１２のスイッチング動作による出力端子SWには、ダイオード１６、コイル１７及びコンデンサ１８からなる平滑回路を介して負荷２が接続される。
【００９４】
また電圧検出器１６のVi端子には電源１ａ、１ｂがダイオード８ａ、８ｂを介して接続され、その接続点はコンデンサ１９を介してグランド電位に接続される。
【００９５】
またＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、Vcc端子に電源１ａ、１ｂがダイオード８ａ、８ｂを介して接続され、そのGND端子がグランド電位に接続される。
【００９６】
さらに電圧検出器１６のＶｉ端子には、電流検出抵抗Rs1とRs2との並列回路が接続されるが、図７では電流検出抵抗Rs2に代え、ソース−ドレーン間にＯＮ抵抗のあるＭＯＳＦＥＴ２０が電流検出抵抗として電流検出抵抗Rs1に並列接続される。ＭＯＳＦＥＴ２０は、ＯＮすることにより生じるＯＮ抵抗が電流検出抵抗Rs1に並列接続される電流検出抵抗として作用するとともに、ＯＦＦすると絶縁状態になるので、スイッチの働きもする。そのため、ＭＯＳＦＥＴ２０はドレーンがＤＣ／ＤＣコンバータ１１のSNS端子に接続され、ソースがダイオード８ａ、８ｂを介して電源１ａ、１ｂにそれぞれ接続され、ＭＯＳＦＥＴ２０のＯＮ抵抗が電流検出抵抗Rs1に並列に接続される。
【００９７】
トランジスタ２１のコレクタが抵抗２２を介してＭＯＳＦＥＴ２０のソースに接続され、ＭＯＳＦＥＴ２０のゲートがトランジスタ２１のコレクタに接続される。またトランジスタ２１のエミッタがグランド電位に接続され、トランジスタ２１のベースとエミッタとの間に抵抗２３が接続され、トランジスタ２１のベースが抵抗２４を介して電圧検出器１６の出力端子Voに接続される。ここに、電流検出抵抗Rs1、ＭＯＳＦＥＴ２０、トランジスタ２１、抵抗２３、２４等により電流レベル制御手段が構成される。
【００９８】
さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１１のSW端子に、ダイオード２５、コイル２６及び蓄電素子７からなる平滑回路が接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１のＯＮ／ＯＦＦ動作により蓄電素子７が充電される。
【００９９】
図５に示す電圧レベル制御手段は、グランドと電源ラインとの間に接続される分圧抵抗Rref、Rfb1と、電圧調整抵抗Rfb2と、分圧抵抗Rfb1に電圧調整抵抗Rfb2を並列接続するスイッチSW4とを含んでいるが、図７に示す電圧レベル制御手段は、スイッチSW4の代りにＭＯＳＦＥＴ２７を含んでいる。ＭＯＳＦＥＴ２７はＭＯＳＦＥＴ２０がＯＦＦした場合にＯＮし、分圧抵抗Rfb1に電圧調整抵抗Rfb2を並列接続することにより、接続点Ｃの分圧比（可変抵抗）を変更してＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７に供給される電圧値のレベルが変更される。
【０１００】
図７において、電圧検出器１６からの信号がトランジスタ２１のベースに入力すると、トランジスタ２１がＯＮする。これに伴って、ＭＯＳＦＥＴ２０がＯＮし、ＭＯＳＦＥＴ２０のＯＮ抵抗が電流検出抵抗Rs1に並列接続し、電源１ａの放電能力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電流量が調整される。
【０１０１】
またＭＯＳＦＥＴ２０がＯＮすると、ＭＯＳＦＥＴ２７がＯＦＦして分圧抵抗Rfb1に電圧調整抵抗Rfb2が並列接続されず、電源１ａの放電能力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７へ給電される電圧値のレベルが調整される。
【０１０２】
また電圧検出器１６が、電源１ａの電源電圧が閾値（電源１ａの終止電圧）以下に低下した場合には、電圧検出器の出力はＬｏｗとなるので、トランジスタ２１のベースにベース電流が流れなくなり、ＭＯＳＦＥＴ２０がＯＦＦ、ＭＯＳＦＥＴ２０２７がＯＮすることにより、電源１ｂの放電能力に応じた、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７への電流量及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１から蓄電素子７へ給電される電圧値のレベルがそれぞれ調整される。
【０１０３】
なお、図４（ａ）に示す電流検出抵抗Rs1、Rs2、Rs3、Rs4の回路構成を図1、図５及び図７に示す実施形態に適用してもよいものである。また図４（ａ）に示す論理回路１５を図1、図５及び図７に示す実施形態に適用してもよいものである。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数種の電源での駆動が可能な電子機器において、電子機器に用いられる電源の種類を判別し、その判別した電源が有する放電電力が高い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータから蓄電素子へ供給される電流値を高い値に変更して蓄電素子をフル充電し、電源の放電能力が低くなるほど、ＤＣ／ＤＣコンバータから蓄電素子への電流値、充電電圧を低い値に変更して充電し、負荷に蓄電素子の電荷による電力供給を行うため、蓄電素子から負荷に供給される電力を安定して供給することができるばかりでなく、放電能力が高低に拘らず、蓄電素子７の充電時間を略一定にすることができ、電子機器の起動時において使用者に違和感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る電源装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】電源の放電能力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータに入力する電流量を検出する具体的な回路の実施例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る電源装置におけるマイコンの制御動作フローチャートである。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る電源装置の主要構成を示すブロック図、（ｂ）は真理値表を示す図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る電源装置の主要構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態３に係る電源装置におけるマイコン及び電圧検出器の制御動作フローチャートである。
【図７】本発明の実施形態３に係る電源装置の具体例を示す回路図である。
【符号の説明】
１ａ １ｂ １ｃ 電源
２ ３ ４ 負荷
５ ６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７ 蓄電素子
９ａ ９ｂ ９ｃ 種別判定回路
１０ マイコン
１１ ＤＣ／ＤＣコンバ−タ
Rs1 Rs2 Rs3 電流検出抵抗
Rref Rfb1 分圧抵抗
Rfb2 Rfb3 電圧調整抵抗
SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 スイッチ
１５ 論理回路
１６ 電圧検出器
Claims (4)
- 電源と接続可能で、前記電源の電力を負荷に供給する電源装置であって、
前記負荷に接続される蓄電素子と、
前記電源と前記蓄電素子との間に設けられ、前記電源により前記蓄電素子を充電可能な給電手段と、
前記給電手段に電力供給する前記電源の種別を判別する種別判定手段と、
前記種別判定手段からの検出信号に基いて前記給電手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記種別判定手段が判別した種別に応じて、
電源の放電能力が低いほど、前記電源から前記給電手段に流れる電流量が少なくなるように電流量を設定する電流レベル制御手段と、
前記蓄電素子の充電電圧が低くなるように充電電圧を設定する電圧レベル制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記電流レベル制御手段と前記電圧レベル制御手段とで設定された電流量および充電電圧に基づいて前記給電手段による前記蓄電素子の充電量を調節することを特徴とする電源装置。 - 請求項１記載の電源装置において、
前記給電手段はＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、スイッチング動作により、前記電流レベル制御手段で設定された電流で前記蓄電素子の充電電圧が前記電圧レベル制御手段で設定された充電電圧となるように、前記蓄電素子を間欠充電することを特徴とする電源装置。 - 請求項１記載の電源装置において、
前記電流レベル制御手段と前記電圧レベル制御手段とは、それぞれ抵抗値が変化可能な可変抵抗で構成され、
前記制御手段は、前記電源の放電能力に応じて前記可変抵抗の抵抗値を変更することを特徴とする電源装置。 - 請求項１〜３の何れか１項に記載の電源装置において、
前記電流レベル制御手段及び前記電圧レベル制御手段は、種別判定手段により、複数種の電源が接続されていることが検出された場合、放電能力が最も高い電源の放電能力に基づいて前記設定を行なうことを特徴とする電源装置。
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