JP3800403B2

JP3800403B2 - Battery-powered electronic devices that can reduce power when not in use

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Publication number: JP3800403B2
Application number: JP2001252891A
Authority: JP
Inventors: 木啓治鈴; 越秀人堀
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2017-12-08
Also published as: JP2002132398A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するためのＡＣアダプタを利用可能なバッテリ駆動型電子機器に係り、特に、不使用時の電力を削減可能なバッテリ駆動型電子機器に関する。更に詳しくは、本発明は、装着中の電子機器内の電源状態を検知することにより未使用時の消費電力を削減することが可能なバッテリ駆動型電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今の技術革新に伴い、デスクトップ型、タワー型、ノートブック型など各種パーソナル・コンピュータが開発され市販されている。このうち、ノートブック・コンピュータは、モバイル環境、すなわち屋外や移動先での携帯的・可搬的な使用を考慮して小型且つ軽量に設計・製作されたものである。ノートブックＰＣの代表例は、日本アイ・ビー・エム（株）が市販する"ＩＢＭＴｈｉｎｋＰａｄ７７０"シリーズである（"ＩＢＭＴｈｉｎｋＰａｄ７７０"は米ＩＢＭ社の商標）。
【０００３】
殆ど全てのノートブックＰＣは、内蔵バッテリで駆動可能な「バッテリ駆動」タイプである。これは、屋外や出張先など、商用ＡＣ電源が利用できないモバイル環境での装置駆動を考慮したためである。内蔵バッテリは、一般に、Ｌｉ−Ｉｏｎ（リチウム・イオン），ＮｉＣｄ（ニッカド），ＮｉＭＨ（ニッケル水素）のような充電式バッテリ・セルを複数個収納した「バッテリ・パック」の形態で利用される。
【０００４】
しかしながら、商用ＡＣ電源が無尽蔵であるところ、バッテリ・パックは容量が有限で持続時間が短い（コンピュータ処理時間にして精々２〜３時間程度）上に、充電時間が長い（一般には、持続時間相当の充電時間を要する）。また、見かけ上のバッテリ持続時間を延長するために、ユーザがスペア・バッテリを携行するということも考えられるが、重量やサイズが嵩むため、携帯性を損なう結果となる。このため、バッテリ駆動型と雖も、商用ＡＣ電源が利用可能なオフィス環境下では、ノートブックＰＣ本体に外付けＡＣアダプタを装着して、商用ＡＣ電源を用いて駆動するのが一般的となっている。ここで、ＡＣアダプタとは、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するための装置であり、整流平滑化する回路やＤＣ電圧をレベル変換する変圧トランスなどを含んでいる（周知）。ＡＣアダプタの一端からはＡＣコンセント（通常は室内の壁面に埋設されている）に挿入するためのケーブルが伸び、他端からはノートブックＰＣ本体壁面のＤＣインレットに装着するためのケーブルが伸びている。ＡＣアダプタが出力する電力は、上述のように装置駆動に用いられる他、余剰電力やパワー・オフ時の供給電力は内蔵バッテリの充電に用いられる。
【０００５】
最近のノートブックＰＣは、デスクトップＰＣに置き換わる装置、すなわち「デスクトップ・リプレイスメント」の色彩が濃い。これは、半導体製造技術の向上などにより、ノートブックＰＣの処理能力がデスクトップＰＣに匹敵するようになってきたことや、ＬＣＤ（液晶表示ディスプレイ）パネルの大画面化や装備ドライブ・ユニット数の増大により、作業環境の点でもデスクトップＰＣとは遜色がなくなってきたことにも依拠する。また、ノートブックＰＣは、容積やフットプリントが小さいため、オフィスの省スペースの効果もある。
【０００６】
ノートブックＰＣをオフィス等で固定的に使用するときには、上述したように、必然的に商用ＡＣ電源を用いる。このような使用形態においては、他のＯＡ機器や家電機器と同様、ＡＣアダプタは未使用時（例えば夜間や休日）にもＡＣコンセントに差し込んだままにして置かれることが多い。ところが、機器本体がパワー・オフ状態や機器本体から抜き取った状態であっても、ＡＣコンセントに差し込まれたままのＡＣアダプタは通電状態にあるため、その間の電力浪費が問題となる。ＡＣアダプタはＤＣ電圧を変圧するための変圧トランスを含んでいるが（上述）、出力電圧を定常化するために、変圧トランスの１次コイル側においてＦＥＴスイッチなどのアナログ・スイッチを用いてスイッチング制御がなされている。ＰＣ本体側がパワー・オフの間も、あるいはＡＣアダプタがＰＣ本体から取り外されていても、ＡＣアダプタがコンセントに差し込まれＡＣ電源を受け取っているときは常にこのスイッチング制御は作動する。つまり、ＡＣアダプタの電力浪費は、主としてこのスイッチング動作に起因している。また、損失された電力の大部分は熱エネルギに変換されるため、ＡＣアダプタの放熱対策も併せて必要となる。
【０００７】
ここで、未使用のＡＣアダプタが浪費する電力を試算してみることにする。例えば代表的なノートブックＰＣ"ＩＢＭＴｈｉｎｋＰａｄ"シリーズで利用される電流共振型のＡＣアダプタでは、ＰＣ本体がパワー・オフ中であってもスイッチング・ロスにより２〜４Ｗの電力を消費する。また、フライバック型のＡＣアダプタでも０．５〜１Ｗ程度の電力を消費する。一般には、電流共振型のＡＣアダプタの方が電圧変換効率の点で優れているため、未使用時の電力損失が大きいにも拘らずフライバック型から電流共振型に置き換わる傾向にある。さらに、ＰＣ本体内でも、ＤＣ電圧（例えば１６Ｖ）がＡＣアダプタによって常に印加されるため、パワー・オフ時でも約０．５Ｗの電力を消耗する。１台のＰＣによる電力損失は約３Ｗと微量であるが、相当台数のＰＣを導入した企業のビル内では、単にＡＣアダプタを差し込んだままにしておくだけでも知らず知らずのうちに相当の電気代を食い潰すことになる。
【０００８】
例えば平日夜間の未使用時間を１２Ｈ、未使用週末の未使用時間を６０Ｈと仮定すると、年間の通算未使用時間は１，２８０Ｈ／Ｙｅａｒ（＝１２Ｈ／ｄａｙ×２００Ｄａｙｓ／Ｙｅａｒ＋６０Ｈ／Ｗｅｅｋ×４Ｗｅｅｋｓ／Ｍｏｎｔｈ×１２Ｍｏｎｔｈｓ／Ｙｅａｒ）に上る。したがって、ＡＣアダプタを装着したままのノートブックＰＣが１００万台あったとすると、これに伴う年間電力損失は１５，８４０，０００ＫＷｈ／Ｙｅａｒ（＝１，０００Ｋｕｎｉｔｓ×１，２８０Ｈ／Ｙｅａｒ×３Ｗ）となり、その電気代は２３９，１８４Ｋ円（＝０．０１５１Ｋ￥／ＫＷｈ／Ｙｅａｒ×１５，８４０，０００ＫＷｈ／Ｙｅａｒ）にも上る。
【０００９】
商用ＡＣ電源はほぼ無尽蔵であり、ＰＣ本体への駆動電力の供給という観点からはＡＣアダプタの利用は全く問題ない。しかしながら、社会生態学的な立場、すなわち地球規模での資源有効利用や環境保護という観点からは、未使用時におけるこのようなＡＣアダプタの電力損失は看過し難い。
【００１０】
未使用時のＡＣアダプタの電力損失をなくすためには、使用終了の都度ＡＣアダプタをコンセント及びノートブックＰＣ本体から取り外すことが好ましい。しかしながら、ケーブル類の逐次的な着脱操作は煩わしく、ユーザビリティを損なうことになる。また、頻繁にＡＣアダプタを抜き取っていては、コンセントやＡＣアダプタのプラグが劣化してしまう。また、ノートブックＰＣはパワー・オフ時の供給電力を用いて内蔵バッテリの充電を行う関係からも、ユーザはＡＣアダプタを差し込んだままにせざるを得ない。
【００１１】
また、ＡＣアダプタの出力が不要な状態（すなわち本体がパワー・オフで且つ充電していない期間）をノートブックＰＣ本体側から通知して、ＡＣアダプタ側はこの通知を受けて変圧トランスの１次コイル側を切るという手法も考えられよう。例えばＩＢＭテクニカル・ディスクロージャ・ブレティン番号ＪＡ８−９７−０２９９には、ノートブックＰＣ本体側がＡＣアダプタに対して自己の電源状態を伝達するための信号線を新たに追加することによって、ＡＣアダプタの駆動を停止させる手法を具現した発明が開示されている。しかしながら、信号線の追加は、ＰＣ本体とＡＣアダプタとを結合させるＤＣインレットのコネクタ互換性を失う結果となる。すなわち、ＪＡ８−９７−０２９９に従うノートブックＰＣはＪＡ８−９７−０２９９に従うＡＣアダプタしか受容できない。また、ＪＡ８−９７−０２９９に従うＡＣアダプタも、専らＪＡ８−９７−０２９９に従うノートブックＰＣでしか利用することはできない。
【００１２】
なお、特開平６−２９２３６３号公報、特開平４−１６５９５７号公報、特開平７−１５３５８２号公報、特開平８−１７９８５８号公報の各々には、機器未使用時におけるＡＣアダプタによる電力損失を回避するための技術が開示されている。しかしながら、特開平６−２９２３６３号公報では、ＡＣアダプタ内の１次側スイッチをオンするのに機器本体内の電池を電源として利用しているので、本体内に電池がない場合や、電池が枯渇している場合には、ＡＣアダプタの動作を停止することができない。
【００１３】
また、特開平４−１６５９５７号公報に開示された発明は、ＡＣアダプタ側で負荷電流の有無を検出してＡＣアダプタをオン／オフ制御するものである。したがって、バッテリがない状態で電子機器をパワー・オン操作を行っても、給電を開始すべき、という状態の変化（イベント）がＡＣアダプタ側からは見えない。すなわちＡＣアダプタを再びオンにできないという矛盾を生じてしまう。
【００１４】
また、特開平７−１５３５８２号公報では、照明装置用のＡＣアダプタについての節電技術が開示されているが、ＡＣアダプタはそもそも照明装置と一体型であり、本体とはケーブル接続されるタイプのＡＣアダプタについての節電技術を何ら教示していない。
【００１５】
また、特開平８−１７９８５８号公報では、ＡＣアダプタ自体に電源スイッチを設け、この電源スイッチを手動で操作することによってＡＣコンセントから抜くことなくＡＣアダプタをオン／オフ操作することを可能にしているが、ＡＣアダプタを自動的にオフにすることはできない。例えば、パワー・オフ時の機器本体が充電を完了したことに応答して自動的にＡＣアダプタをオフにする、ということはできない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、商用ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するためのＡＣアダプタを利用可能なバッテリ駆動型電子機器を提供することにある。
【００１７】
本発明の更なる目的は、不使用時の電力を削減可能な優れたＡＣアダプタを利用可能なバッテリ駆動型電子機器を提供することにある。
【００１８】
本発明の更なる目的は、装着中の電子機器内の電源状態を検知することにより不使用時の消費電力を削減可能なＡＣアダプタを利用可能なバッテリ駆動型電子機器を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、ＡＣアダプタからのＤＣ電圧又はバッテリからのＤＣ電圧の少なくとも一方によって駆動可能な電子機器であって、前記電子機器が外部からの給電が必要か否かを判別する手段と、前記電子機器が外部からの給電を必要としない間はＡＣアダプタからの入力ラインを切り離す手段とを具備することを特徴とする電子機器である。
【００２０】
また、本発明の第２の側面は、ＡＣアダプタからのＤＣ電圧又はバッテリからのＤＣ電圧の少なくとも一方によって駆動可能な電子機器であって、ＡＣアダプタからのＤＣ電圧を受け入れるための入力ラインと、電源の投入及び遮断を指示するためのパワー・スイッチと、ＡＣアダプタからのＤＣ電圧及びバッテリからのＤＣ電圧を消費するシステム負荷と、前記バッテリの充電動作を制御する充電制御回路と、電源の投入状態及びバッテリの充電状態をモニタして、電源遮断時で且つバッテリ非充電時には前記入力ラインを外部から切り離す手段とを具備することを特徴とする電子機器である。
【００２１】
【作用】
本発明に係るＡＣアダプタは、商用電源としての外部ＡＣ電圧から電子機器に供給するＤＣ電源電圧を発生する第１の変換回路の他、外部ＡＣ電圧から別のＤＣ電圧を発生する第２の変換回路を備え、各ＤＣ電圧は何れも出力ラインに送出される。第１の変換回路の出力ＤＣ電圧は第１の電圧レベルに設定され、また、第２の変換回路の出力ＤＣ電圧は第２の電圧レベルに設定されており、第２の電圧レベルの方が第１の電圧レベルよりも高電位となっている。第１の変換回路は電子機器の主電源となり、また、第２の変換回路は小容量の補助電源となる。
【００２２】
第１の変換回路は、その負荷となる電気系統のシステム動作に必要な電源電圧を生成するためのものであり、一般には出力電位を一定に保つために、その１次側においてスイッチング制御が常時行われている（周知）。このスイッチング動作のために電力を消費している。本発明では、第１の変換回路の１次側には、さらに、外部ＡＣ電源からの電流の流入を遮断するためのスイッチが設けられている。
【００２３】
第２の変換回路は、その負荷となる電気系統のシステムが非動作で且つ充電していないとき、電源のオン／オフ制御に関わるごく一部の回路に電源電圧を供給するものであり、その出力電圧すなわち電源供給能力はごく僅かで足りる（例えば１０ｍＡ程度）。このため、単純なトランス結合と電流回路によって第２の変換回路を実装することができる。また、第２の変圧回路は、第１の変換回路の場合のような、スイッチング動作による電力消費は伴わない。また、扱われる電流量が第１の変換回路のそれに比し極端に少ないので、仮に第２の変換回路にスイッチング方式の変換構造を採用したとしても、その１次側におけるスイッチング制御による電力消費ははるかに少ないであろう。
【００２４】
ＡＣアダプタの出力ラインは常時基準電圧と比較される。この基準電圧は、第１の電圧レベルよりは高いが第２の電圧レベルよりも低い値に設定されている。ＡＣアダプタを装着した電子機器側が電源を投入している間（電源遮断中のバッテリ充電時を含む）には、電子機器内のシステム負荷により電荷が引き込まれるため、ＡＣアダプタの出力ライン上の電圧は基準電圧を下回る。この比較結果に応答して、第１の変換回路の１次側のスイッチはオンされ、ＡＣアダプタは駆動状態となる。すなわち、第１の変換回路によるＤＣ電源電圧の供給が可能となる。
【００２５】
他方、ＡＣアダプタを装着した電子機器側が電源遮断時で且つバッテリ非充電時には、ＡＣアダプタの出力ラインは、電子機器内のシステム負荷から切り離された状態（すなわち、オープン状態）となり、第２の変換回路からの電流供給が可能となるため、ＡＣアダプタの出力ライン上の電圧は基準電圧を上回る。この比較結果に応答して、第１の変換回路の１次側のスイッチはオフされ、第１の変換回路の作動を停止することができる。したがって、第１の変換回路におけるスイッチング動作に伴う電力浪費がなくなるので、ＡＣアダプタを商用電源のコンセント及び電子機器に装着したままであっても消費電力を好適に削減することができる。
【００２６】
また、ＡＣアダプタは、自身の出力ラインの電圧レベルに基づいて電子機器側における電源需要の状況（すなわちパワー・オンか、あるいはバッテリ充電中か）を判断している。言い換えれば、節電動作のためにケーブルの信号線数を増やす必要がないので、ＡＣアダプタのコネクタ互換性を維持することができる。
【００２７】
本発明に係る電子機器は、電子機器が外部からの給電を必要としない間はＡＣアダプタからの入力を切り離すようになっている。ＡＣアダプタ側から見れば、出力側がオープン（若しくはハイ・インピーダンス）状態となるので、出力ラインの電圧レベルは確実に基準電圧を越え、第１の変換回路の作動を停止させることができる。すなわち、ＡＣアダプタ内における電力削減動作が担保される。
【００２８】
要するに本発明に係るＡＣアダプタを電子機器に適用すれば、ＡＣアダプタをＤＣインレットやＡＣコンセントから抜き取らなくても、電子機器のパワー・オフ時におけるＡＣアダプタによる電力浪費を抑えることができるのである。
【００２９】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳解する。
【００３１】
Ａ．ハードウェア構成
図１には、本発明を実現するのに適したＡＣアダプタ１０を模式的に示している。以下、各部について説明する。
【００３２】
本実施例のＡＣアダプタ１０は、商用ＡＣコンセントから入力した１００ＶのＡＣ入力電圧を１６ＶのＤＣ電源電圧に変換して、ＤＣアウトレット１３経由で電子機器５０に供給するようになっている。ＡＣアダプタ１０は、ＡＣ−ＤＣ変換機能を実現するために、ＡＣ電圧を整流・平滑化するための整流ブリッジ１１と、所定のＤＣ電圧（この例では１６Ｖ）に変換するための変圧トランス１２を含んでいる。変圧トランス１２の出力は、電子機器５０の主電源となる。
【００３３】
変圧トランス１２の１次側は整流ブリッジ１１に接続され、２次側はＤＣアウトレット１３経由で電子機器５０に接続されている。また、変圧トランス１２の１次側にはアナログ・スイッチ１４が挿入されている。アナログ・スイッチ１４は、そのオン・オフ操作により変圧トランス１２への電流の供給を調整するために設けられている。アナログ・スイッチ１４の動作は、図示しない制御回路によってフィードバック制御されており、この結果、２次側におけるＤＣ出力には定電圧出力（Constant Voltage：ＣＶ）又は定電流出力（Constant Current：ＣＣ）などの所定の出力特性が与えられる。この１次側に設けられたアナログ・スイッチ１４は、ＡＣアダプタ１０の駆動中は出力制御のため常時オン・オフ制御が繰り返され、スイッチング・ロスにより電力の消費を招来していることは［従来の技術］の項で既に述べた通りである。アナログ・スイッチ１４には、例えばＦＥＴスイッチが用いられる。
【００３４】
なお、ＡＣアダプタ１０のＡＣ／ＤＣ変換機構は、電流共振型、フライバック型のいずれであってもよい。
【００３５】
本実施例のＡＣアダプタ１０は、上述したＡＣ−ＤＣ変換機能の他に、さらに、変圧トランス１２の１次側への電流供給を遮断するためのスイッチ２０と、このスイッチ２０のオン・オフ操作を制御するための制御ブロック３０とで構成される。スイッチ２０がオフ状態の間には、変圧トランス１２の１次側コイルには電流が流入しないため、ＦＥＴスイッチ１４によるスイッチング・ロスはなくなり、以て電力損失を抑制することができる点を充分理解されたい。
【００３６】
制御ブロック３０は、図示の通り、制御用変圧トランス３１と、比較器３２と、１次−２次アイソレータ３３とを含んでいる。制御用変圧トランス３１の１次側は、商用ＡＣコンセントから供給されるＡＣ１００Ｖを分岐入力している。制御用変圧トランス３１の出力は小容量で、補助的な電源に過ぎない。変圧トランス３１の２次側では、一対のダイオード３５及びキャパシタ３６によって出力が整流・平滑化され、この結果、ＤＣ２０Ｖの信号が発生されることとなる。２０Ｖという電圧レベル自体は本発明の具現に必須ではないが、ＡＣアダプタ１０の出力電圧１６Ｖよりも充分高い値であることが重要である。
【００３７】
制御用変圧トランス３１の出力は、抵抗３７経由で、ＡＣアダプタ１０の１６Ｖ出力端子に接続される他、比較器３２の一端子にも入力されている。抵抗３７は、電子機器５０側がパワー・オン時又はバッテリ５５の充電時に、制御用変圧トランス３１の出力電流がＡＣアダプタ１０の出力端子から許容量を越えて流出したときに出力端子の電圧を低下させるために設けられたものであり、その抵抗値は例えば１ｋΩに設定される。抵抗３７の存在により、制御用変圧トランス３１の出力は専ら後述のスイッチ２０の動作制御にのみ使用され、電力損失が回避される。
【００３８】
比較器３３は、ＡＣアダプタ１０の出力電圧を基準電圧と比較するためのものである。この基準値には、ＡＣアダプタ１０の通常動作時における出力電圧１６Ｖよりは高いが、制御用変圧トランス３１の出力電圧２０Ｖよりも低い値に設定される。この例では、１８Ｖの基準電圧が与えられている。
【００３９】
ＡＣアダプタ１０の出力端子が電子機器５０機器５０内のシステム負荷に接続されている間は、該システム負荷により電荷が引き込まれる結果として、該出力端子には変圧トランス１２の出力である１６Ｖの電圧レベルが現れる。他方、ＡＣアダプタ１０の出力端子がシステム負荷から切り離されている、すなわちオープン状態のときには、該出力端子には制御用変圧トランス３１の出力である２０Ｖの電圧レベルが現れる。したがって、比較器３２は、一方の入力端子が他方の入力である基準電圧１８Ｖよりも高いかどうかによって、ＡＣアダプタ１０の出力電圧が電子機器５０の駆動に利用されているかどうか（あるいは電子機器５０に接続されているかどうか）を判別することができる。
【００４０】
比較器３２の出力は、スイッチ２０のオン・オフ制御に利用される。但し、２次側の信号と１次側の信号を電気的に分離させるために、比較器３２の出力は、１次−２次アイソレータ３３経由でスイッチ２０に伝達される。１次−２次アイソレータ３３としては、例えばフォト・カプラ（周知）を用いればよい。
【００４１】
比較器３２は、一方の入力端子が１８Ｖよりも低いとき、すなわちＡＣアダプタ１０の出力が電子機器５０によって消費されているときには、スイッチ２０をオンにする信号を出力する。この結果、変圧トランス１２には商用ＡＣコンセントからの入力電流が供給されるので、ＡＣアダプタ１０は電源電圧を生成することができる。他方、一方の入力端子が１８Ｖよりも高いとき、すなわちＡＣアダプタ１０の出力が電子機器５０によって消費されていないときには、比較器３２はスイッチ２０をオフにする信号を出力する。この結果、変圧トランス１２には商用ＡＣコンセントからの入力電流が供給されないので、必然的にＡＣアダプタ１０は駆動停止状態に陥る。当然、ＦＥＴスイッチ１４によるスイッチング・ロスは抑制される。なお、スイッチ２０には例えばＦＥＴスイッチが使用される。
【００４２】
また、図２には、本実施例に係るＡＣアダプタ１０を取り付け可能な電子機器５０のハードウェア構成を、主に給電系統を着目して示している。電子機器５０は、バッテリ駆動型であり、その一例はノートブックＰＣである。以下、図２を参照しながら各部にいて説明する。
【００４３】
電子機器５０は、その本体壁面に設けられたＤＣインレット５１経由で、ＡＣアダプタのＤＣ１６Ｖ電源電圧を入力する。電源ライン４０は、一対のＦＥＴスイッチＦＥＴ１及びＦＥＴ２を経由して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３に入力されている。一対のＦＥＴスイッチＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、各寄生ダイオードのカソード端子同士を向き合わせる形で接続されており、これらＦＥＴスイッチを共にオフにすることによって電源ライン４０上を双方向に電流通過不能にすることができる。なお、本実施例では、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、いずれもＮｃｈ型とする。
【００４４】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３には、機器５０本体に内蔵されたバッテリ５５の出力端子電圧も並列的に入力される。バッテリ５５は、一般には、リチウム・イオンやニッケル水素（ＮｉＭＨ）などの充電式バッテリ・セルを複数個有したパッケージの形態を採っている。充電器５４の入力端子は電源ライン４０に接続され、また、その出力端子はバッテリ５５の端子に接続されている。充電器５４は、例えば機器５０のパワー・オフ時などにＡＣアダプタ１０の余剰電力を利用して、バッテリ５５の充電電流を生成するための回路である。充電の開始や停止は、電源コントローラ７０（後述）によって制御される。
【００４５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５３は、ＡＣアダプタ１０から供給されたＤＣ電圧１６Ｖを、システム内部の駆動に適した電圧レベル（本実施例ではＤＣ５Ｖ）に変換して安定化出力するための回路であり、その出力電圧はシステム負荷６０の各部に供給される。ここで言うシステム負荷６０には、ＣＰＵ６１、メイン・メモリ６２、ビデオ・コントローラ６３を含む各種周辺コントローラ・チップ、出力装置としてのディスプレイ６４、外部記憶装置としてのハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）６５、フロッピー（Ｒ）・ディスク・ドライブ（ＦＤＤ）６６、ＣＤ−ＲＯＭドライブ６７等が含まれる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３は、ＡＣアダプタ１０からの入力電圧Ｖ_CCにより駆動する。
【００４６】
ＣＰＵ６１は、オペレーティング・システム（ＯＳ）の制御下で機器５０内の動作を統括するためのメイン・コントローラであり、メイン・メモリ６２を作業エリアとして使用する。また、必要なプログラム・コードやデータは、適宜、外部記憶装置としてのハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）６５…からメイン・メモリ６２にロードされる。周辺機器類の駆動制御は各周辺コントローラに委ねられている。例えば、ディスプレイ６４上での描画処理はビデオ・コントローラ６３が行い、モデムやプリンタとの入出力はＩ／Ｏコントローラ（図示しない）が担っている。なお、ノートブックＰＣのディスプレイ６４としては、一般に、薄形軽量で低消費電力である液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）が用いられる。
【００４７】
この外、電子機器５０は、自身への電力供給及び遮断動作を実現するために、電源コントローラ７０と、パワー・オン論理回路８０を備えている。
【００４８】
電源コントローラ７０は、電子機器５０内の給電系統を制御するための専用コントローラである。電源コントローラ７０は、例えば、（１）機器５０本体の動作や消費電力をモニタしたり、（２）バッテリ５５の残存容量を常時モニタして、充電器５４による充電動作の開始や停止を制御する、などの機能を提供する。電源コントローラ７０は、バッテリ５５の端子電圧、電流の流入／流出量、バッテリ・セルの周囲温度等の計測用の入力端子を含んでおり（図示しない）、バッテリ５５の充電状態を把握することができる。また、本実施例の電源コントローラ７０は、充電時にはチャージ・オン（ＣＨＧＯＮ）信号をアサートして、充電器５４を駆動させるとともに、充電終了時にはこの信号をネゲートするようになっている。例えば日立製作所（株）製の１チップ・マイクロプロセッサ"Ｈ８"は、このような電源コントローラ５０としての動作をプログラム可能である。
【００４９】
また、パワー・オン論理回路８０は、機器５０本体の壁面に設けられたパワー・スイッチ５９に対するユーザ操作に応答して、機器５０本体の電源投入／遮断動作を実行せしめるようになっている。パワー・オン論理回路８０は、機器５０のパワー・オンの間はパワー・オン（ＰＷＲＯＮ）信号をアサートし、パワー・オフの間はこれをネゲートする。なお、電源コントローラ７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖ_CC5により駆動し、また、パワー・オン論理回路８０は、ＡＣアダプタ１０からの入力電圧Ｖ_CCにより駆動する。
【００５０】
本実施例の電子機器５０は、さらに、ＡＣアダプタ１０からの給電の必要がないときには、電源ライン４０をＤＣインレット５１から切り離すことによって、ＡＣアダプタ１０を装着したままの状態でもシステム負荷６０が無駄な電力を浪費するのを回避するようになっている。ここで、ＡＣアダプタ１０からの給電の必要のないときとは、具体的には、電子機器５０自体がパワー・オフの状態で且つバッテリ５５の充電終了時のことを言う。また、電源ライン４０のＤＣインレット５１からの切り離しは、上述したように、１対のＦＥＴスイッチＦＥＴ１及びＦＥＴ２を共にオフ状態にすることで実現される。１対のＦＥＴスイッチＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン／オフ操作を実現するために、図２中の破線で囲まれた制御回路９０が実装されている。この制御回路９０内の各素子は、ＡＣアダプタ１０からの入力電圧Ｖ_CCにより駆動する。図３には、制御回路９０の動作特性を表したタイミング・チャートを示している。以下、図３を参照しながら、制御回路９０の機能について説明する。
【００５１】
（ａ）ＡＣアダプタの挿入
まず、電子機器５０のパワー・オフ中に、機器５０のＤＣインレット５１にＡＣアダプタ１０を装着したとする。電源ライン４０には、ＡＣアダプタ１０の出力電圧が加わる。ここで言うＡＣアダプタ１０の出力電圧とは、出力用の変圧トランス１２で生成されたＤＣ１６Ｖと把握されたい。ＡＣアダプタ１０からの電力供給の開始に応答して、制御回路９０内のフリップ・フロップＦ／Ｆのリセット端子Ｒには、抵抗Ｒ１とキャパシタＣ１の相互作用で生成されるパルス波が入力されるとともに、Ｆ／Ｆのセット端子Ｓには、抵抗Ｒ２とキャパシタＣ２の相互作用で生成されるパルス波が入力される。本実施例では、リセット端子Ｒ側のパルス波の立上りが遅くなるように抵抗値やキャパシティなどのパラメータが設定されている。このため、フリップ・フロップＦ／Ｆのリセット動作が優先して実行され、Ｆ／ＦのＱ出力がロー・レベルに保持される。ロー・レベルのＱ出力がＮｃｈ型ＦＥＴスイッチＦＥＴ３のゲートに入力される結果、ＦＥＴ３はオフされて、一対のＦＥＴ１及びＦＥＴ２の各ゲートをグランドから切り離してハイ・レベルとなるため、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２をオン状態にすることができる。すなわち、電源ライン４０は接続状態となる。これら一対のＦＥＴスイッチのオンされたことに応答して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３は駆動して、ＤＣ５Ｖの電源電圧Ｖ_CC5の出力を開始する。
【００５２】
（ｂ）充電開始
電源コントローラ７０は、充電の開始時期を計測している。充電開始時期は、例えばバッテリ５５の残存容量や端子電圧、又はバッテリ・セルの周囲温度等を常時モニタして、残存容量や端子電圧が所定値を下回ったことにより、検知される（周知）。そして、ＡＣアダプタ１０の装着中に充電の開始時期を知ると、電源コントローラ７０は、自身の出力端子ＣＨＧＯＮをアサートする。ＣＨＧＯＮは充電器５４に入力されて、充電器５４の駆動を開始させる。また、ＣＨＧＯＮ信号は、トランジスタＴＲ２によって反転され、ロー・レベルのＣＨＧＯＦＦ信号としてＮＡＮＤゲートの一方の端子に入力される。この時点では、電子機器５０はパワー・オフ状態であり、パワー・オン論理回路８０は、自身の出力端子ＰＷＲＯＮをネゲートし続けている。このＰＷＲＯＮ信号は、トランジスタＴＲ１によって反転され、ハイ・レベルのＰＷＲＯＦＦ信号がＮＡＮＤゲートの他方の端子に入力されている。したがって、機器５０のパワー・オフ中における充電の開始とともに、ＮＡＮＤゲートの出力はロー・レベルからハイ・レベルに転じる。但し、このＮＡＮＤ出力は、フリップ・フロップＦ／ＦへのＳ入力に影響しないので、引き続き、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン状態が保たれる。すなわち、ＡＣアダプタ１０からの充電用電力の供給が確保される訳である。
【００５３】
（ｃ）充電終了
電源コントローラ７０は、充電の終了時期を計測している。充電時期は、例えばバッテリ５５の残存容量や端子電圧、又はバッテリ・セルの周囲温度等を常時モニタして、蓄積容量や端子電圧が所定値を上回ったり、周囲温度が所定値を越えたことにより検知される（周知）。そして、ＡＣアダプタ１０の装着中に充電の終了時期を知ると、電源コントローラ７０は、自身の出力端子ＣＨＧＯＮをネゲートする。ＣＨＧＯＮは充電器５４に入力されて、充電器５４の駆動を停止させる。また、ＣＨＧＯＮ信号は、トランジスタＴＲ２によって反転され、ハイ・レベルのＣＨＧＯＦＦ信号としてＮＡＮＤゲートの一方の端子に入力される。この時点では、電子機器５０はパワー・オフ状態であり、パワー・オン論理回路８０は、自身の出力端子ＰＷＲＯＮをネゲートし続けている。このＰＷＲＯＮ信号は、トランジスタＴＲ１によって反転され、ハイ・レベルのＰＷＲＯＦＦ信号がＮＡＮＤゲートの他方の端子に入力されている。したがって、機器５０のパワー・オフ中における充電の終了とともに、ＮＡＮＤゲートの出力はハイ・レベルからロー・レベルに転じる。このＮＡＮＤ出力の立ち下がりによって、抵抗Ｒ２とキャパシタＣ２の相互作用でパルス波が生成され、フリップ・フロップＦ／Ｆのセット端子Ｓに入力される。この結果、フリップ・フロップＦ／Ｆの内部状態が遷移し、その出力Ｑはハイ・レベルに転じる。このため、ＦＥＴ３のゲートに高電位が加わってオン状態に転じて、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のゲートはグランド・レベルに降下するので、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２はオフ状態に切り換わる。すなわち、電源ライン４０がＤＣインレット５１から遮断される訳である。
【００５４】
（ｄ）パワー・オン
パワー・オン動作は、例えば、電子機器５０の筐体壁面に設けられたパワー・オン・スイッチ８１を操作することによって開始される。パワー・オン論理回路８０は、このパワー・オン・スイッチ８１の操作に応答して、所定の電源投入シーケンスを実行するとともに、自身の出力端子ＰＷＲＯＮをアサートする。このＰＷＲＯＮ信号は、キャパシタＣ３経由でトランジスタＴＲ３のベースに入力され、ＴＲ３のコレクタにパルス波を生成する。このパルス波がフリップ・フロップＦ／Ｆのリセット端子Ｒに入力されて、Ｆ／Ｆはその出力Ｑをロー・レベルに転じる。そして、ロー・レベルのＱ出力がＮｃｈ型ＦＥＴスイッチＦＥＴ３のゲートに入力される結果、ＦＥＴ３は、一対のＦＥＴ１及びＦＥＴ２の各ゲートをグランドから切り離してハイ・レベルとするため、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２をオン状態になる。すなわち、電源ライン４０は接続状態となる。これら一対のＦＥＴスイッチのオンに応答して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３は駆動して、ＤＣ５Ｖの電源電圧Ｖ_CC5の出力を開始する。
【００５５】
（ｅ）電源投入中の充電開始
電源コントローラ７０は、充電の開始時期を計測している。充電開始時期は、例えばバッテリ５５の残存容量や端子電圧、又はバッテリ・セルの周囲温度等を常時モニタして、残存容量が端子電圧が所定値を下回ったことにより、検知される（周知）。そして、電子機器５０の電源投入中に充電の開始時期を知ると、電源コントローラ７０は、自身の出力端子ＣＨＧＯＮをアサートする。ＣＨＧＯＮは充電器５４に入力されて、充電器５４の駆動を開始させる。また、ＣＨＧＯＮ信号は、トランジスタＴＲ２によって反転され、ロー・レベルのＣＨＧＯＦＦ信号としてＮＡＮＤゲートの一方の端子に入力される。電子機器５０はパワー・オン状態であり、パワー・オン論理回路８０は、自身の出力端子ＰＷＲＯＮをアサートし続けている。このＰＷＲＯＮ信号は、トランジスタＴＲ１によって反転され、ロー・レベルのＰＷＲＯＦＦ信号がＮＡＮＤゲートの他方の端子に入力されている。したがって、機器５０のパワー・オン中に充電を開始しても、ＮＡＮＤゲートの出力はハイ・レベルを維持するので、フリップ・フロップＦ／ＦへのＳ入力に影響せず、引き続きＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン状態が保たれる。すなわち、電源ライン４０の接続状態が保たれ、ＡＣアダプタ１０からの充電用電力の供給が確保される訳である。
【００５６】
（ｆ）電源投入中の充電終了
電源コントローラ７０は、充電の終了時期を計測している。充電時期は、例えばバッテリ５５の残存容量や端子電圧、又はバッテリ・セルの周囲温度等を常時モニタして、蓄積容量や端子電圧が所定値を上回ったり、周囲温度が所定値を越えたことにより検知される（周知）。そして、電子機器５０の電源投入中に充電の終了時期を知ると、電源コントローラ７０は、自身の出力端子ＣＨＧＯＮをネゲートする。ＣＨＧＯＮは充電器５４に入力されて、充電器５４の駆動を停止させる。また、ＣＨＧＯＮ信号は、トランジスタＴＲ２によって反転され、ハイ・レベルのＣＨＧＯＦＦ信号としてＮＡＮＤゲートの一方の端子に入力される。この時点では、電子機器５０はパワー・オン状態であり、パワー・オン論理回路８０は、自身の出力端子ＰＷＲＯＮをアサートし続けている。このＰＷＲＯＮ信号は、トランジスタＴＲ１によって反転され、ロー・レベルのＰＷＲＯＦＦ信号がＮＡＮＤゲートの他方の端子に入力されている。したがって、機器５０のパワー・オン中における充電を終了しても、ＮＡＮＤゲートの出力はハイ・レベルを維持するので、フリップ・フロップＦ／ＦへのＳ入力に影響せず、引き続きＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン状態が保たれる。すなわち、電源ライン４０の接続状態が保たれ、ＡＣアダプタ１０からの充電用電力の供給が確保される訳である。
【００５７】
（ｇ）パワー・オフ
パワー・オフ動作は、例えば、電子機器５０の筐体壁面に設けられたパワー・オン・スイッチ８１を操作することによって開始される。パワー・オン論理回路８０は、このパワー・オフ・スイッチ８１の操作に応答して、所定の電源遮断シーケンスを実行するとともに、自身の出力端子ＰＷＲＯＮをネゲートする。このＰＷＲＯＮ信号は、トランジスタＴＲ１によって反転され、ハイ・レベルのＰＷＲＯＦＦ信号がＮＡＮＤゲートの他方の端子に入力される。また、この時点では、バッテリ５５の充電を終了しているので、電源コントローラ７０は自身の出力端子ＣＨＧＯＮをネゲートしており、ＮＡＮＤゲートの一方の端子にはハイ・レベルのＣＨＧＯＦＦ信号が入力されている。したがって、ＮＡＮＤゲートは、パワー・オフ動作に応答して、その出力をハイ・レベルからロー・レベルに転じる。このＮＡＮＤ出力の立ち下がりによって、抵抗Ｒ２とキャパシタＣ２の相互作用でパルス波が生成され、フリップ・フロップＦ／Ｆのセット端子Ｓに入力される。この結果、フリップ・フロップＦ／Ｆの内部状態が遷移し、その出力Ｑはハイ・レベルに転じる。このため、ＦＥＴ３のゲートに高電位が加わってオン状態に転じて、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のゲートはグランド・レベルに降下するので、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２はオフ状態に切り換わる。すなわち、電源ライン４０がＤＣインレット５１から遮断される訳である。
【００５８】
（ｈ）バッテリ交換
電子機器５０の電源遮断中は、ユーザにとってはバッテリ５５を交換するための良い機会でもある。新しいバッテリ５５を装着した瞬間には、その出力端子５５ａにはバッテリ端子電圧（ＰＶＢＡＴＴ）が加わり、これに伴って、キャパシタＣ３経由でトランジスタＴＲ３のベースに電圧が印加され、ＴＲ３のコレクタにパルス波を生成する。このパルス波がフリップ・フロップＦ／Ｆのリセット端子Ｒに入力されて、Ｆ／Ｆはその出力Ｑをロー・レベルに転じる。そして、ロー・レベルのＱ出力がＮｃｈ型ＦＥＴスイッチＦＥＴ３のゲートに入力される結果、ＦＥＴ３は、一対のＦＥＴ１及びＦＥＴ２の各ゲートをグランドから切り離してハイ・レベルとするため、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２をオン状態にすることができる。すなわち、電源ライン４０は接続状態となる。これら一対のＦＥＴスイッチのオンに応答して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３は駆動を開始して、ＤＣ５Ｖの電源電圧Ｖ_CC5の出力を開始する。バッテリ交換時には、一般に、新たに装着したバッテリ５５に対して充電処理を施すべきである。本実施例によれば、バッテリ交換時には、電源ライン４０の接続状態が確保されており、充電処理を可能ならしめている訳である。
【００５９】
（ｉ）充電開始
電源コントローラ７０は、充電の開始時期を計測している。充電開始時期は、例えばバッテリ５５の残存容量や端子電圧、又はバッテリ・セルの周囲温度等を常時モニタして、残存容量が端子電圧が所定値を下回ったことにより、検知される（周知）。そして、電子機器５０の電源遮断中に充電の開始時期を知ると、電源コントローラ７０は、自身の出力端子ＣＨＧＯＮをアサートする。ＣＨＧＯＮは充電器５４に入力されて、充電器５４の駆動を開始させる。また、ＣＨＧＯＮ信号は、トランジスタＴＲ２によって反転され、ロー・レベルのＣＨＧＯＦＦ信号としてＮＡＮＤゲートの一方の端子に入力される。電子機器５０はパワー・オフ状態であり、パワー・オン論理回路８０は、自身の出力端子ＰＷＲＯＮをネゲートし続けている。このＰＷＲＯＮ信号は、トランジスタＴＲ１によって反転され、ハイ・レベルのＰＷＲＯＦＦ信号がＮＡＮＤゲートの他方の端子に入力されている。したがって、機器５０のパワー・オフ中における充電の開始とともに、ＮＡＮＤゲートの出力はロー・レベルからハイ・レベルに転じる。但し、このＮＡＮＤ出力は、フリップ・フロップＦ／ＦへのＳ入力に影響しないので、引き続き、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン状態が保たれる。すなわち、ＡＣアダプタ１０からの充電用電力の供給が確保される訳である。
【００６０】
以上の説明では、電子機器５０が電力の供給を必要としない期間、より具体的には、上記フェーズ（ｃ）及び（ｇ）のように機器５０がパワー・オフで且つ充電終了時には、一対のＦＥＴスイッチＦＥＴ１及びＦＥＴ２によって電源ライン４０が遮断される、という点に特を理解されたい。なお、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２の各々のスイッチング動作は、ＤＣインレット５１に印加されたＡＣアダプタ１０の出力電圧に基づいて行われる。言い換えれば、これらのスイッチング動作のために、電子機器５０内のバッテリ５５の蓄積電荷を消耗しない。
【００６１】
ＡＣアダプタ１０、及びコンピュータ・システムとしての電子機器５０を構成するためには、図１に示した以外にも多くの電気回路等が必要である。但し、これらは当業者には周知であり、また、本発明の要旨を構成するものではないので、本明細書中では省略している。また、図面の錯綜を回避するため、図中の各ハードウェア・ブロック間の接続も一部しか図示していない点を了承されたい。
【００６２】
Ｂ．ＡＣアダプタの動作特性
次いで、本実施例に係るＡＣアダプタ１０の省電力動作特性について説明することにする。従来のＡＣアダプタは、ＡＣコンセントに装着しているだけで電力を浪費していた（前述）。本実施例に係るＡＣアダプタ１０によれば、これを装着した電子機器５０が電力を必要としない限りＡＣアダプタ１０は電力を殆ど消費しない、という点を以下の説明により充分理解されたい。以下、再び図１を参照しながら説明する。
【００６３】
（ａ）ＡＣコンセントに装着し、電子機器には装着しないとき
ＡＣアダプタ１０をＡＣコンセントに装着している間は、変圧トランス１２には電流が流入するため、ＦＥＴスイッチ１４のスイッチング動作により電力を浪費する危険がある。
【００６４】
ところが、ＡＣアダプタ１０を電子機器に装着していないときには、ＡＣアダプタ１０の出力端子（ＤＣアウトレット１３）は、オープン状態となる。
【００６５】
他方、ＡＣアダプタ１０の出力端子には、電源用の変圧トランス１２の出力電圧以外に、制御用の変圧トランス３１の出力電圧も印加されている。出力端子電圧がオープン状態では、より高電位の変圧トランス３１の出力電圧２０Ｖが現れる。この結果、比較器３２の出力がアサートされ、１次−２次アイソレータ３３を介してスイッチ２０がオフされる。この結果、変圧トランス１２への電流の流入がなくなり、ＦＥＴスイッチ１４のスイッチング動作による電力浪費が回避される。
【００６６】
（ｂ）ＡＣコンセント及び電子機器に装着したままのとき
電子機器５０にＡＣアダプタ１０を装着したまま放置しておくと、電子機器５０がパワー・オフの状態であっても、その内部のシステム負荷によって電力が浪費される危険がある。
【００６７】
しかしながら、本実施例に係る電子機器５０によれば、機器５０がパワー・オフで且つ充電終了時には、一対のＦＥＴスイッチＦＥＴ１及びＦＥＴ２によって電源ライン４０が遮断されるようになっている（上述）。すなわち、機器５０が電力を必要としない間は、ＡＣアダプタ１０の出力端子（ＤＣアウトレット１３）は、オープン状態になる訳である。
【００６８】
他方、ＡＣアダプタ１０の出力端子には、電源用の変圧トランス１２の出力電圧以外に、制御用の変圧トランス３１の出力電圧も印加されている。出力端子電圧がオープン状態では、より高電位の変圧トランス３１の出力電圧２０Ｖが現れる。この結果、比較器３２の出力がアサートされ、１次−２次アイソレータ３３を介してスイッチ２０がオフされる。この結果、変圧トランス１２への電流の流入がなくなり、ＦＥＴスイッチ１４のスイッチング動作による電力浪費が回避される。
【００６９】
Ｃ．追補
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。例えばファクシミリ機器、移動無線端末やコードレス電話機、電子手帳、ビデオ・カメラなどの各種コードレス機器、ワードプロセッサ等のようなバッテリ駆動タイプの各種電気・電子機器、あるいはＡＣアダプタ経由で商用ＡＣ電源で駆動する電気・電子機器に対しても、本発明を適用することができる。要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、商用ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するためのＡＣアダプタを利用可能なバッテリ駆動型電子機器を提供することができる。
【００７１】
また、本発明によれば、未使用時の電力を削減可能なＡＣアダプタを利用可能なバッテリ駆動型電子機器を提供することができる。
【００７２】
また、本発明によれば、装着中の電子機器内の電源状態を検知したことにより商用ＡＣ電源からの給電を遮断することにより未使用時の電力を削減可能な優れたＡＣアダプタを利用可能なバッテリ駆動型電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を実現するのに適したＡＣアダプタ及び電子機器の給電系統の構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、本実施例に係るＡＣアダプタ１０を取り付け可能な電子機器５０のハードウェア構成を、主に給電系統を着目して示した図である。
【図３】図３は、制御回路９０による制御に伴う動作特性を表したタイミング・チャートである。
【符号の説明】
１０…ＡＣアダプタ、１１…整流ブリッジ、１２…変圧トランス、
１３…ＤＣアウトレット、１４…ＦＥＴスイッチ、２０…スイッチ、
３０…制御ブロック、３１…制御用変圧トランス、３２…比較器、
３３…１次−２次アイソレータ、３５…ダイオード、３６…キャパシタ、
３７…抵抗、４０…電源ライン、５０…電子機器、５１…ＤＣインレット、
５３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、５４…充電器、５５…バッテリ、
５７…ＦＥＴスイッチ、５８…ＡＮＤゲート、５９…パワー・スイッチ、
６０…システム負荷、６１…ＣＰＵ、６２…メイン・メモリ、
６３…ビデオ・コントローラ、６４…ディスプレイ、６５…ＨＤＤ、
６６…ＦＤＤ、６７…ＣＤ−ＲＯＭドライブ、７０…電源コントローラ、
８０…パワー・オン論理回路、８１…パワー・オン・スイッチ、
９０…制御回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery-driven electronic device that can use an AC adapter for converting a commercial AC voltage into a DC voltage, and more particularly to a battery-driven electronic device that can reduce power when not in use. More particularly, the present invention relates to a battery-driven electronic device that can reduce power consumption when not in use by detecting a power supply state in the electronic device being mounted.
[0002]
[Prior art]
With the recent technological innovation, various personal computers such as desktop type, tower type and notebook type have been developed and marketed. Among these, the notebook computer is designed and manufactured in a small size and light weight in consideration of a mobile environment, that is, portable and portable use outdoors or on the move. A typical example of a notebook PC is the "IBM ThinkPad 770" series marketed by IBM Japan, Ltd. ("IBM ThinkPad 770" is a trademark of IBM Corporation).
[0003]
Almost all notebook PCs are of the “battery driven” type that can be driven by a built-in battery. This is due to consideration of device driving in a mobile environment where commercial AC power is not available, such as outdoors or on business trips. The built-in battery is generally used in the form of a “battery pack” that houses a plurality of rechargeable battery cells such as Li-Ion (lithium ion), NiCd (nickel), and NiMH (nickel metal hydride).
[0004]
However, when the commercial AC power supply is inexhaustible, the battery pack has a limited capacity and a short duration (about 2 to 3 hours in terms of computer processing time) and a long charging time (generally equivalent to the duration) Charging time). Further, it is conceivable that the user carries a spare battery in order to extend the apparent battery duration, but the weight and size increase, resulting in a loss of portability. For this reason, both battery-powered and battery-powered devices are generally driven by using a commercial AC power source by attaching an external AC adapter to the notebook PC body in an office environment where a commercial AC power source can be used. ing. Here, the AC adapter is a device for converting an AC voltage into a DC voltage, and includes a circuit for rectifying and smoothing, a transformer for converting the level of the DC voltage, and the like (well known). A cable for insertion into an AC outlet (usually embedded in the wall surface of the room) extends from one end of the AC adapter, and a cable for attachment to the DC inlet on the wall surface of the notebook PC main body extends from the other end. Yes. The power output from the AC adapter is used for driving the device as described above, and the surplus power and the power supplied when the power is turned off are used for charging the built-in battery.
[0005]
A recent notebook PC has a deep color of a device that replaces a desktop PC, that is, “desktop replacement”. This is because notebook PC processing capabilities have become comparable to desktop PCs due to improvements in semiconductor manufacturing technology, LCD (Liquid Crystal Display) panels have increased in screen size, and the number of equipped drive units has increased. Therefore, it also depends on the fact that it is no longer inferior to the desktop PC in terms of the work environment. In addition, since the notebook PC has a small volume and footprint, it has an effect of saving space in the office.
[0006]
When the notebook PC is used fixedly in an office or the like, a commercial AC power source is inevitably used as described above. In such a usage pattern, the AC adapter is often left plugged into an AC outlet when not in use (for example, at night or on holidays), as with other OA devices and home appliances. However, even if the device main body is in a power-off state or removed from the device main body, the AC adapter that is still plugged into the AC outlet is in an energized state. The AC adapter includes a transformer for transforming the DC voltage (described above). In order to stabilize the output voltage, switching control is performed using an analog switch such as an FET switch on the primary coil side of the transformer. Has been made. This switching control operates whenever the AC adapter is plugged in and receiving AC power, whether the PC main unit is powered off or the AC adapter is removed from the PC main unit. That is, the power consumption of the AC adapter is mainly due to this switching operation. Moreover, since most of the lost power is converted into thermal energy, it is necessary to take measures against heat dissipation of the AC adapter.
[0007]
Here, let us estimate the power consumed by an unused AC adapter. For example, a current resonance type AC adapter used in a typical notebook PC “IBM ThinkPad” series consumes 2 to 4 W of electric power due to switching loss even when the PC body is powered off. Further, a flyback AC adapter consumes about 0.5 to 1 W of power. In general, since the current resonance type AC adapter is superior in terms of voltage conversion efficiency, the flyback type tends to be replaced with the current resonance type despite the large power loss when not in use. Furthermore, since a DC voltage (for example, 16 V) is always applied by the AC adapter even in the PC main body, about 0.5 W of power is consumed even when the power is turned off. The power loss due to one PC is very small, about 3W. However, in a company building where a considerable number of PCs are installed, it is not possible to know that a considerable amount of electricity costs can be obtained without knowing it. Will eat up.
[0008]
For example, assuming that the unused time on a weekday night is 12H and the unused time on an unused weekend is 60H, the total unused time of the year is 1,280H / Year (= 12H / day × 200Days / Year + 60H / Week × 4Weeks / Month X12Months / Year). Therefore, if there are 1 million notebook PCs with AC adapters installed, the annual power loss associated with this will be 15,840,000 KWh / Year (= 1,000 K units × 1,280H / Year × 3 W) The electricity bill is 239,184K yen (= 0.0151K ¥ / KWh / Year × 15,840,000KWh / Year).
[0009]
Commercial AC power supplies are almost inexhaustible, and there is no problem in using an AC adapter from the viewpoint of supplying drive power to the PC body. However, from the standpoint of socio-ecology, that is, from the viewpoint of effective use of resources on a global scale and environmental protection, it is difficult to overlook such power loss of the AC adapter when not in use.
[0010]
In order to eliminate the power loss of the AC adapter when not in use, it is preferable to remove the AC adapter from the outlet and the notebook PC main body every time use is completed. However, the sequential attachment / detachment operation of the cables is troublesome and impairs usability. Further, if the AC adapter is frequently pulled out, the outlet and the plug of the AC adapter will deteriorate. In addition, the notebook PC is forced to leave the AC adapter plugged in because the built-in battery is charged using the power supplied when the power is turned off.
[0011]
In addition, the notebook PC main body notifies the state that the output of the AC adapter is unnecessary (that is, the period when the main body is powered off and is not charged), and the AC adapter side receives the notification and receives the notification. A method of cutting the coil side could be considered. For example, in IBM Technical Disclosure Bulletin No. JA8-97-0299, the notebook PC main body side newly adds a signal line for transmitting its power state to the AC adapter, thereby driving the AC adapter. An invention embodying a technique for stopping is disclosed. However, the addition of the signal line results in the loss of DC inlet connector compatibility for coupling the PC body and the AC adapter. That is, a notebook PC according to JA8-97-0299 can only accept an AC adapter according to JA8-97-0299. In addition, the AC adapter according to JA8-97-0299 can be used only on a notebook PC exclusively according to JA8-97-0299.
[0012]
Each of JP-A-6-292363, JP-A-4-165957, JP-A-7-153582, and JP-A-8-179858 avoids power loss caused by an AC adapter when the device is not used. Techniques for doing so are disclosed. However, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-292363, since the battery in the device main body is used as a power source to turn on the primary side switch in the AC adapter, there is no battery in the main body or the battery is depleted. If it is, the operation of the AC adapter cannot be stopped.
[0013]
In the invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-165957, the AC adapter is turned on / off by detecting the presence or absence of a load current on the AC adapter side. Therefore, even if a power-on operation is performed on an electronic device without a battery, a state change (event) that power supply should be started cannot be seen from the AC adapter side. That is, a contradiction arises that the AC adapter cannot be turned on again.
[0014]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-153582 discloses a power saving technique for an AC adapter for a lighting device, but the AC adapter is originally integrated with the lighting device and is connected to the main body by a cable. It does not teach any power saving technology for the adapter.
[0015]
In Japanese Patent Laid-Open No. 8-179858, the AC adapter itself is provided with a power switch, and the AC adapter can be turned on / off without being disconnected from the AC outlet by manually operating the power switch. However, the AC adapter cannot be turned off automatically. For example, it is not possible to automatically turn off the AC adapter in response to the device main body at the time of power-off completing charging.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a battery-driven electronic device that can use an AC adapter for converting a commercial AC voltage into a DC voltage.
[0017]
It is a further object of the present invention to provide a battery-driven electronic device that can use an excellent AC adapter that can reduce power when not in use.
[0018]
It is a further object of the present invention to provide a battery-driven electronic device that can use an AC adapter that can reduce power consumption when not in use by detecting a power supply state in the mounted electronic device.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in consideration of the above problems, and a first aspect of the present invention is an electronic device that can be driven by at least one of a DC voltage from an AC adapter or a DC voltage from a battery. An electronic device comprising: means for determining whether or not the device requires power supply from outside; and means for disconnecting an input line from the AC adapter while the electronic device does not require power supply from outside. Equipment.
[0020]
A second aspect of the present invention is an electronic device that can be driven by at least one of a DC voltage from an AC adapter or a DC voltage from a battery, and an input line for receiving the DC voltage from the AC adapter; A power switch for instructing power on / off, a system load that consumes a DC voltage from the AC adapter and a DC voltage from the battery, a charge control circuit for controlling the charging operation of the battery, and power on An electronic apparatus comprising: means for monitoring a state and a charged state of a battery, and disconnecting the input line from outside when the power is shut off and the battery is not charged.
[0021]
[Action]
The AC adapter according to the present invention includes a first conversion circuit that generates a DC power supply voltage to be supplied to an electronic device from an external AC voltage as a commercial power supply, and a second conversion that generates another DC voltage from the external AC voltage. A circuit is provided, and each DC voltage is sent to the output line. The output DC voltage of the first conversion circuit is set to the first voltage level, and the output DC voltage of the second conversion circuit is set to the second voltage level, and the second voltage level is higher. The potential is higher than the first voltage level. The first conversion circuit serves as a main power supply for the electronic device, and the second conversion circuit serves as a small-capacity auxiliary power supply.
[0022]
The first conversion circuit is for generating a power supply voltage necessary for the system operation of the electric system serving as the load. Generally, in order to keep the output potential constant, switching control is always performed on the primary side. It is done (well-known). Power is consumed for this switching operation. In the present invention, the primary side of the first conversion circuit is further provided with a switch for interrupting the inflow of current from the external AC power supply.
[0023]
The second conversion circuit supplies a power supply voltage to only a part of the circuits related to the on / off control of the power supply when the electrical system that is the load is not operating and is not charged. The output voltage, that is, the power supply capability is very small (for example, about 10 mA). For this reason, the second conversion circuit can be mounted by a simple transformer coupling and a current circuit. Further, the second transformer circuit does not involve power consumption due to the switching operation as in the case of the first converter circuit. Further, since the amount of current to be handled is extremely small compared to that of the first conversion circuit, even if a switching type conversion structure is adopted for the second conversion circuit, the power consumption due to the switching control on the primary side is reduced. Much less.
[0024]
The output line of the AC adapter is constantly compared with a reference voltage. The reference voltage is set to a value higher than the first voltage level but lower than the second voltage level. While the electronic device equipped with the AC adapter is powered on (including when the battery is charged while the power is shut off), the charge on the system load in the electronic device is drawn, so the voltage on the output line of the AC adapter Is below the reference voltage. In response to the comparison result, the switch on the primary side of the first conversion circuit is turned on, and the AC adapter is in a driving state. That is, the DC power supply voltage can be supplied by the first conversion circuit.
[0025]
On the other hand, when the electronic device equipped with the AC adapter is powered off and the battery is not charged, the output line of the AC adapter is disconnected from the system load in the electronic device (ie, open state), and the second conversion Since the current can be supplied from the circuit, the voltage on the output line of the AC adapter exceeds the reference voltage. In response to the comparison result, the switch on the primary side of the first conversion circuit is turned off, and the operation of the first conversion circuit can be stopped. Therefore, power consumption associated with the switching operation in the first conversion circuit is eliminated, so that power consumption can be suitably reduced even when the AC adapter is still attached to the outlet of the commercial power supply and the electronic device.
[0026]
Further, the AC adapter determines the state of power supply demand on the electronic device side (that is, whether the power is on or the battery is being charged) based on the voltage level of its output line. In other words, since it is not necessary to increase the number of signal lines of the cable for power saving operation, connector compatibility of the AC adapter can be maintained.
[0027]
The electronic device according to the present invention disconnects the input from the AC adapter while the electronic device does not require external power supply. When viewed from the AC adapter side, the output side is in an open (or high impedance) state, so that the voltage level of the output line reliably exceeds the reference voltage, and the operation of the first conversion circuit can be stopped. That is, the power reduction operation in the AC adapter is ensured.
[0028]
In short, if the AC adapter according to the present invention is applied to an electronic device, waste of power by the AC adapter when the electronic device is powered off can be suppressed without removing the AC adapter from a DC inlet or an AC outlet.
[0029]
Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from a more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0031]
A. Hardware configuration
FIG. 1 schematically shows an AC adapter 10 suitable for realizing the present invention. Hereinafter, each part will be described.
[0032]
The AC adapter 10 of this embodiment converts a 100 V AC input voltage input from a commercial AC outlet into a 16 V DC power supply voltage and supplies the converted voltage to the electronic device 50 via the DC outlet 13. The AC adapter 10 includes a rectifier bridge 11 for rectifying and smoothing an AC voltage and a transformer transformer 12 for converting the voltage into a predetermined DC voltage (16 V in this example) in order to realize an AC-DC conversion function. Contains. The output of the transformer 12 is a main power source for the electronic device 50.
[0033]
The primary side of the transformer 12 is connected to the rectifier bridge 11, and the secondary side is connected to the electronic device 50 via the DC outlet 13. An analog switch 14 is inserted on the primary side of the transformer 12. The analog switch 14 is provided for adjusting the supply of current to the transformer 12 by turning on and off. The operation of the analog switch 14 is feedback controlled by a control circuit (not shown). As a result, the DC output on the secondary side includes a constant voltage output (Constant Voltage: CV) or a constant current output (Constant Current: CC). Given output characteristics. The analog switch 14 provided on the primary side is constantly turned on / off for output control while the AC adapter 10 is being driven, and power consumption is caused by switching loss. As described in the section “Technology”. For example, an FET switch is used as the analog switch 14.
[0034]
Note that the AC / DC conversion mechanism of the AC adapter 10 may be either a current resonance type or a flyback type.
[0035]
In addition to the AC-DC conversion function described above, the AC adapter 10 of the present embodiment further includes a switch 20 for cutting off the current supply to the primary side of the transformer 12 and an on / off operation of the switch 20. And a control block 30 for controlling. While the switch 20 is in the OFF state, no current flows into the primary coil of the transformer 12, so that the switching loss due to the FET switch 14 is eliminated, and the power loss can be suppressed. I want to be.
[0036]
The control block 30 includes a control transformer 31, a comparator 32, and a primary-secondary isolator 33 as shown in the figure. The primary side of the control transformer 31 has a branch input of AC 100V supplied from a commercial AC outlet. The output of the control transformer 31 has a small capacity and is merely an auxiliary power source. On the secondary side of the transformer 31, the output is rectified and smoothed by the pair of diodes 35 and the capacitor 36, and as a result, a DC 20 V signal is generated. The voltage level itself of 20V is not essential for the implementation of the present invention, but it is important that the voltage level is sufficiently higher than the output voltage 16V of the AC adapter 10.
[0037]
The output of the control transformer 31 is not only connected to the 16V output terminal of the AC adapter 10 via the resistor 37 but also input to one terminal of the comparator 32. The resistor 37 reduces the voltage at the output terminal when the output current of the control transformer 31 flows out from the output terminal of the AC adapter 10 when the electronic device 50 is powered on or the battery 55 is charged. The resistance value is set to 1 kΩ, for example. Due to the presence of the resistor 37, the output of the control transformer 31 is used exclusively for operation control of the switch 20 described later, and power loss is avoided.
[0038]
The comparator 33 is for comparing the output voltage of the AC adapter 10 with a reference voltage. The reference value is set to a value that is higher than the output voltage 16 V during normal operation of the AC adapter 10 but lower than the output voltage 20 V of the control transformer 31. In this example, a reference voltage of 18V is given.
[0039]
While the output terminal of the AC adapter 10 is connected to the system load in the electronic device 50, the voltage of 16V that is the output of the transformer 12 is applied to the output terminal as a result of the electric charge being drawn by the system load. A level appears. On the other hand, when the output terminal of the AC adapter 10 is disconnected from the system load, that is, in the open state, a voltage level of 20 V that is the output of the control transformer 31 appears at the output terminal. Therefore, the comparator 32 determines whether the output voltage of the AC adapter 10 is used to drive the electronic device 50 (or the electronic device 50) depending on whether one input terminal is higher than the reference voltage 18V that is the other input. Can be determined.
[0040]
The output of the comparator 32 is used for on / off control of the switch 20. However, the output of the comparator 32 is transmitted to the switch 20 via the primary-secondary isolator 33 in order to electrically separate the secondary side signal and the primary side signal. As the primary-secondary isolator 33, for example, a photo coupler (well-known) may be used.
[0041]
The comparator 32 outputs a signal for turning on the switch 20 when one input terminal is lower than 18V, that is, when the output of the AC adapter 10 is consumed by the electronic device 50. As a result, since the input current from the commercial AC outlet is supplied to the transformer 12, the AC adapter 10 can generate the power supply voltage. On the other hand, when one input terminal is higher than 18V, that is, when the output of the AC adapter 10 is not consumed by the electronic device 50, the comparator 32 outputs a signal for turning off the switch 20. As a result, since the input current from the commercial AC outlet is not supplied to the transformer 12, the AC adapter 10 inevitably falls into a drive stop state. Naturally, the switching loss due to the FET switch 14 is suppressed. For example, an FET switch is used as the switch 20.
[0042]
FIG. 2 shows a hardware configuration of the electronic device 50 to which the AC adapter 10 according to this embodiment can be attached, mainly focusing on the power feeding system. The electronic device 50 is a battery drive type, and an example thereof is a notebook PC. Hereinafter, each part will be described with reference to FIG.
[0043]
The electronic device 50 inputs the DC 16V power supply voltage of the AC adapter via the DC inlet 51 provided on the main body wall surface. The power supply line 40 is input to the DC / DC converter 53 via a pair of FET switches FET1 and FET2. The pair of FET switches FET1 and FET2 are connected so that the cathode terminals of the parasitic diodes face each other, and by turning off both of these FET switches, the current on the power supply line 40 cannot be passed in both directions. Can do. In this embodiment, both FET1 and FET2 are Nch type.
[0044]
In addition, the output terminal voltage of the battery 55 built in the main body of the device 50 is also input to the DC / DC converter 53 in parallel. The battery 55 generally takes the form of a package having a plurality of rechargeable battery cells such as lithium ions and nickel metal hydride (NiMH). An input terminal of the charger 54 is connected to the power supply line 40, and an output terminal thereof is connected to a terminal of the battery 55. The charger 54 is a circuit for generating a charging current for the battery 55 by using surplus power of the AC adapter 10 when the device 50 is powered off, for example. The start and stop of charging are controlled by a power supply controller 70 (described later).
[0045]
The DC / DC converter 53 is a circuit for converting the DC voltage 16V supplied from the AC adapter 10 into a voltage level suitable for driving inside the system (DC 5V in this embodiment) and stabilizing the output. The output voltage is supplied to each part of the system load 60. The system load 60 referred to here includes a CPU 61, a main memory 62, various peripheral controller chips including a video controller 63, a display 64 as an output device, a hard disk drive (HDD) 65 as an external storage device, A floppy (R) disk drive (FDD) 66, a CD-ROM drive 67, and the like are included. The DC / DC converter 53 is connected to the input voltage V from the AC adapter 10. _CC Driven by.
[0046]
The CPU 61 is a main controller for supervising the operation in the device 50 under the control of the operating system (OS), and uses the main memory 62 as a work area. Necessary program codes and data are appropriately loaded into the main memory 62 from hard disk drives (HDD) 65 as external storage devices. Drive control of peripheral devices is entrusted to each peripheral controller. For example, the video controller 63 performs a drawing process on the display 64, and an I / O controller (not shown) handles input / output with a modem and a printer. Note that, as the display 64 of the notebook PC, a liquid crystal display (LCD) that is thin and light and has low power consumption is generally used.
[0047]
In addition, the electronic device 50 includes a power supply controller 70 and a power-on logic circuit 80 in order to realize power supply and shut-off operations to itself.
[0048]
The power controller 70 is a dedicated controller for controlling the power supply system in the electronic device 50. For example, the power controller 70 (1) monitors the operation and power consumption of the device 50 main body, and (2) constantly monitors the remaining capacity of the battery 55 to control the start and stop of the charging operation by the charger 54. Provide functions such as The power supply controller 70 includes input terminals (not shown) for measuring the terminal voltage of the battery 55, the inflow / outflow amount of current, the ambient temperature of the battery cell, and the like, and can grasp the charging state of the battery 55. it can. Further, the power supply controller 70 of this embodiment asserts a charge-on (CHGON) signal at the time of charging to drive the charger 54 and negates this signal at the end of charging. For example, a one-chip microprocessor “H8” manufactured by Hitachi, Ltd. can be programmed to operate as such a power supply controller 50.
[0049]
In addition, the power-on logic circuit 80 is configured to execute the power on / off operation of the device 50 main body in response to a user operation on the power switch 59 provided on the wall surface of the device 50 main body. The power-on logic circuit 80 asserts a power-on (PWRON) signal while the device 50 is powered on and negates it during power-off. The power supply controller 70 outputs the output voltage V of the DC / DC converter. _CC5 The power-on logic circuit 80 is connected to the input voltage V from the AC adapter 10. _CC Driven by.
[0050]
Further, in the electronic device 50 of this embodiment, when the power supply from the AC adapter 10 is not necessary, the system load 60 is wasted even when the AC adapter 10 is attached by disconnecting the power supply line 40 from the DC inlet 51. This avoids wasting unnecessary power. Here, when the power supply from the AC adapter 10 is not necessary, specifically, it means that the electronic device 50 itself is in a power-off state and the battery 55 is completely charged. Further, as described above, the power supply line 40 is disconnected from the DC inlet 51 by turning off both the pair of FET switches FET1 and FET2. In order to realize the on / off operation of the pair of FET switches FET1 and FET2, a control circuit 90 surrounded by a broken line in FIG. 2 is mounted. Each element in the control circuit 90 is connected to an input voltage V from the AC adapter 10. _CC Driven by. FIG. 3 shows a timing chart showing the operating characteristics of the control circuit 90. Hereinafter, the function of the control circuit 90 will be described with reference to FIG.
[0051]
(A) Inserting the AC adapter
First, assume that the AC adapter 10 is attached to the DC inlet 51 of the device 50 while the electronic device 50 is powered off. The output voltage of the AC adapter 10 is applied to the power line 40. The output voltage of the AC adapter 10 referred to here should be understood as DC 16 V generated by the output transformer 12. In response to the start of power supply from the AC adapter 10, a pulse wave generated by the interaction between the resistor R1 and the capacitor C1 is input to the reset terminal R of the flip-flop F / F in the control circuit 90. At the same time, a pulse wave generated by the interaction between the resistor R2 and the capacitor C2 is input to the set terminal S of the F / F. In this embodiment, parameters such as resistance value and capacity are set so that the rising edge of the pulse wave on the reset terminal R side is delayed. Therefore, the reset operation of the flip-flop F / F is preferentially executed, and the Q output of the F / F is held at the low level. As a result of the low level Q output being input to the gate of the Nch FET switch FET3, the FET3 is turned off and the gates of the pair of FET1 and FET2 are disconnected from the ground and become high level. Can be turned on. That is, the power supply line 40 is connected. In response to the pair of FET switches being turned on, the DC / DC converter 53 is driven to supply a power supply voltage V of DC5V. _CC5 Starts output.
[0052]
(B) Charging start
The power controller 70 measures the start time of charging. The charging start time is detected when, for example, the remaining capacity or terminal voltage of the battery 55 or the ambient temperature of the battery cell is constantly monitored and the remaining capacity or terminal voltage falls below a predetermined value (well known). When the charging start time is known while the AC adapter 10 is attached, the power supply controller 70 asserts its own output terminal CHGON. CHGON is input to the charger 54 to start driving the charger 54. The CHGON signal is inverted by the transistor TR2 and input to one terminal of the NAND gate as a low-level CHGOFF signal. At this point, the electronic device 50 is in a power-off state, and the power-on logic circuit 80 continues to negate its output terminal PWRON. The PWRON signal is inverted by the transistor TR1, and a high level PWROFF signal is input to the other terminal of the NAND gate. Accordingly, with the start of charging while the device 50 is powered off, the output of the NAND gate changes from a low level to a high level. However, since this NAND output does not affect the S input to the flip-flop F / F, the ON state of the FET1 and FET2 is continuously maintained. That is, the supply of charging power from the AC adapter 10 is ensured.
[0053]
(C) End of charging
The power controller 70 measures the end time of charging. The charging time is determined, for example, by constantly monitoring the remaining capacity of the battery 55, the terminal voltage, the ambient temperature of the battery cell, etc., and when the storage capacity or terminal voltage exceeds a predetermined value or the ambient temperature exceeds a predetermined value. Detected (well-known). Then, when the charging end time is known while the AC adapter 10 is attached, the power supply controller 70 negates its own output terminal CHGON. CHGON is input to the charger 54 and stops driving the charger 54. The CHGON signal is inverted by the transistor TR2 and input to one terminal of the NAND gate as a high-level CHGOFF signal. At this point, the electronic device 50 is in a power-off state, and the power-on logic circuit 80 continues to negate its output terminal PWRON. The PWRON signal is inverted by the transistor TR1, and a high level PWROFF signal is input to the other terminal of the NAND gate. Therefore, the output of the NAND gate changes from the high level to the low level as the charging is completed while the device 50 is powered off. As the NAND output falls, a pulse wave is generated by the interaction between the resistor R2 and the capacitor C2, and is input to the set terminal S of the flip-flop F / F. As a result, the internal state of the flip-flop F / F changes, and its output Q changes to the high level. For this reason, a high potential is applied to the gate of the FET 3 to turn it on, and the gates of the FET 1 and FET 2 drop to the ground level, so that the FET 1 and FET 2 are switched to the off state. That is, the power line 40 is cut off from the DC inlet 51.
[0054]
(D) Power on
The power-on operation is started, for example, by operating a power-on switch 81 provided on the housing wall surface of the electronic device 50. In response to the operation of the power-on switch 81, the power-on logic circuit 80 executes a predetermined power-on sequence and asserts its output terminal PWRON. This PWRON signal is input to the base of the transistor TR3 via the capacitor C3, and generates a pulse wave at the collector of TR3. This pulse wave is input to the reset terminal R of the flip-flop F / F, and the F / F turns its output Q to low level. As a result of the low-level Q output being input to the gate of the Nch FET switch FET3, the FET3 turns off the FET1 and FET2 in order to isolate the gates of the pair of FET1 and FET2 from the ground and bring them to the high level. It becomes a state. That is, the power supply line 40 is connected. In response to the turning on of the pair of FET switches, the DC / DC converter 53 is driven to supply a power supply voltage V of DC5V. _CC5 Starts output.
[0055]
(E) Charging starts while the power is turned on
The power controller 70 measures the start time of charging. The charging start time is detected by, for example, constantly monitoring the remaining capacity and terminal voltage of the battery 55 or the ambient temperature of the battery cell, and the like, when the remaining capacity falls below a predetermined value (well known). Then, when the charging start time is known while the electronic device 50 is powered on, the power supply controller 70 asserts its own output terminal CHGON. CHGON is input to the charger 54 to start driving the charger 54. The CHGON signal is inverted by the transistor TR2 and input to one terminal of the NAND gate as a low-level CHGOFF signal. The electronic device 50 is in a power-on state, and the power-on logic circuit 80 continues to assert its output terminal PWRON. The PWRON signal is inverted by the transistor TR1, and the low level PWROFF signal is input to the other terminal of the NAND gate. Therefore, even if charging is started during the power-on of the device 50, the output of the NAND gate remains high, so that the S input to the flip-flop F / F is not affected, and the FET1 and FET2 continue. The on state is maintained. That is, the connection state of the power supply line 40 is maintained, and the supply of charging power from the AC adapter 10 is ensured.
[0056]
(F) End of charging while power is on
The power controller 70 measures the end time of charging. The charging time is determined, for example, by constantly monitoring the remaining capacity of the battery 55, the terminal voltage, the ambient temperature of the battery cell, etc., and when the storage capacity or terminal voltage exceeds a predetermined value or the ambient temperature exceeds a predetermined value. Detected (well-known). Then, when the charging end time is known while the electronic device 50 is turned on, the power supply controller 70 negates its own output terminal CHGON. CHGON is input to the charger 54 and stops driving the charger 54. The CHGON signal is inverted by the transistor TR2 and input to one terminal of the NAND gate as a high-level CHGOFF signal. At this point, the electronic device 50 is in a power-on state, and the power-on logic circuit 80 continues to assert its output terminal PWRON. The PWRON signal is inverted by the transistor TR1, and the low level PWROFF signal is input to the other terminal of the NAND gate. Therefore, even if the charging during the power-on of the device 50 is finished, the output of the NAND gate remains high, so that the S input to the flip-flop F / F is not affected, and the FET 1 and FET 2 continue The on state is maintained. That is, the connection state of the power supply line 40 is maintained, and the supply of charging power from the AC adapter 10 is ensured.
[0057]
(G) Power off
The power-off operation is started, for example, by operating a power-on switch 81 provided on the housing wall surface of the electronic device 50. In response to the operation of the power-off switch 81, the power-on logic circuit 80 executes a predetermined power-off sequence and negates its output terminal PWRON. The PWRON signal is inverted by the transistor TR1, and a high level PWROFF signal is input to the other terminal of the NAND gate. At this time, since the charging of the battery 55 is finished, the power controller 70 negates its output terminal CHGON, and a high-level CHGOFF signal is input to one terminal of the NAND gate. Yes. Therefore, the NAND gate changes its output from high level to low level in response to the power-off operation. As the NAND output falls, a pulse wave is generated by the interaction between the resistor R2 and the capacitor C2, and is input to the set terminal S of the flip-flop F / F. As a result, the internal state of the flip-flop F / F changes, and its output Q changes to the high level. For this reason, a high potential is applied to the gate of the FET 3 to turn it on, and the gates of the FET 1 and FET 2 drop to the ground level, so that the FET 1 and FET 2 are switched to the off state. That is, the power line 40 is cut off from the DC inlet 51.
[0058]
(H) Battery replacement
While the electronic device 50 is powered off, it is also a good opportunity for the user to replace the battery 55. At the moment when a new battery 55 is mounted, the battery terminal voltage (PVBATT) is applied to its output terminal 55a, and accordingly, a voltage is applied to the base of the transistor TR3 via the capacitor C3, and a pulse wave is applied to the collector of TR3. Is generated. This pulse wave is input to the reset terminal R of the flip-flop F / F, and the F / F turns its output Q to low level. As a result of the low-level Q output being input to the gate of the Nch FET switch FET3, the FET3 turns off the FET1 and FET2 in order to isolate the gates of the pair of FET1 and FET2 from the ground and bring them to the high level. Can be in a state. That is, the power supply line 40 is connected. In response to the turning on of the pair of FET switches, the DC / DC converter 53 starts driving, and the power source voltage V of DC5V. _CC5 Starts output. In general, when the battery is replaced, the newly installed battery 55 should be charged. According to the present embodiment, when the battery is replaced, the connection state of the power supply line 40 is ensured, and the charging process is made possible.
[0059]
(I) Charging start
The power controller 70 measures the start time of charging. The charging start time is detected by, for example, constantly monitoring the remaining capacity and terminal voltage of the battery 55 or the ambient temperature of the battery cell, and the like, when the remaining capacity falls below a predetermined value (well known). Then, when the charging start time is known while the electronic device 50 is powered off, the power supply controller 70 asserts its own output terminal CHGON. CHGON is input to the charger 54 to start driving the charger 54. The CHGON signal is inverted by the transistor TR2 and input to one terminal of the NAND gate as a low-level CHGOFF signal. The electronic device 50 is in a power-off state, and the power-on logic circuit 80 continues to negate its output terminal PWRON. The PWRON signal is inverted by the transistor TR1, and a high level PWROFF signal is input to the other terminal of the NAND gate. Accordingly, with the start of charging while the device 50 is powered off, the output of the NAND gate changes from a low level to a high level. However, since this NAND output does not affect the S input to the flip-flop F / F, the ON state of the FET1 and FET2 is continuously maintained. That is, the supply of charging power from the AC adapter 10 is ensured.
[0060]
In the above description, when the electronic device 50 does not require power supply, more specifically, as in the above phases (c) and (g), when the device 50 is powered off and charged, It should be particularly understood that the power supply line 40 is cut off by the FET switches FET1 and FET2. Note that the switching operations of the FET 1 and FET 2 are performed based on the output voltage of the AC adapter 10 applied to the DC inlet 51. In other words, the charge stored in the battery 55 in the electronic device 50 is not consumed due to these switching operations.
[0061]
In order to configure the AC adapter 10 and the electronic device 50 as a computer system, many electric circuits other than those shown in FIG. 1 are required. However, since these are well known to those skilled in the art and do not constitute the gist of the present invention, they are omitted in the present specification. Also, it should be noted that only a part of the connections between the hardware blocks in the figure is shown in order to avoid the confusion of the drawings.
[0062]
B. Operating characteristics of AC adapter
Next, power saving operation characteristics of the AC adapter 10 according to the present embodiment will be described. Conventional AC adapters waste power only by being attached to an AC outlet (described above). It should be understood from the following description that the AC adapter 10 according to the present embodiment consumes little power unless the electronic device 50 to which the AC adapter 10 is attached requires power. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. 1 again.
[0063]
(A) When attached to an AC outlet and not attached to an electronic device
While the AC adapter 10 is attached to the AC outlet, a current flows into the transformer 12, and there is a risk that power is wasted due to the switching operation of the FET switch 14.
[0064]
However, when the AC adapter 10 is not attached to the electronic device, the output terminal (DC outlet 13) of the AC adapter 10 is in an open state.
[0065]
On the other hand, in addition to the output voltage of the power transformer 12, the output voltage of the control transformer 31 is also applied to the output terminal of the AC adapter 10. When the output terminal voltage is in an open state, the output voltage 20V of the transformer transformer 31 having a higher potential appears. As a result, the output of the comparator 32 is asserted and the switch 20 is turned off via the primary-secondary isolator 33. As a result, no current flows into the transformer 12, and power waste due to the switching operation of the FET switch 14 is avoided.
[0066]
(B) When attached to an AC outlet or electronic device
If the AC adapter 10 is left attached to the electronic device 50, there is a risk that power is wasted due to the internal system load even when the electronic device 50 is in a power-off state.
[0067]
However, according to the electronic device 50 according to the present embodiment, the power supply line 40 is cut off by the pair of FET switches FET1 and FET2 when the device 50 is powered off and ends charging (described above). That is, while the device 50 does not require power, the output terminal (DC outlet 13) of the AC adapter 10 is in an open state.
[0068]
On the other hand, in addition to the output voltage of the power transformer 12, the output voltage of the control transformer 31 is also applied to the output terminal of the AC adapter 10. When the output terminal voltage is in an open state, the output voltage 20V of the transformer transformer 31 having a higher potential appears. As a result, the output of the comparator 32 is asserted and the switch 20 is turned off via the primary-secondary isolator 33. As a result, no current flows into the transformer 12, and power waste due to the switching operation of the FET switch 14 is avoided.
[0069]
C. Supplement
The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiments without departing from the gist of the present invention. For example, various types of cordless devices such as facsimile machines, mobile wireless terminals, cordless telephones, electronic notebooks, video cameras, battery-driven electric / electronic devices such as word processors, etc., or electricity driven by commercial AC power via an AC adapter The present invention can also be applied to electronic devices. In short, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.
[0070]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a battery-driven electronic device that can use an AC adapter for converting a commercial AC voltage into a DC voltage.
[0071]
In addition, according to the present invention, it is possible to provide a battery-driven electronic device that can use an AC adapter that can reduce power when not in use.
[0072]
Further, according to the present invention, it is possible to use an excellent AC adapter that can reduce power when not in use by cutting off the power supply from the commercial AC power supply by detecting the power supply state in the mounted electronic device. A battery-driven electronic device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an AC adapter and an electronic apparatus power supply system suitable for realizing the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of an electronic device 50 to which the AC adapter 10 according to the present embodiment can be attached, mainly focusing on a power feeding system.
FIG. 3 is a timing chart showing operation characteristics accompanying control by the control circuit 90;
[Explanation of symbols]
10 ... AC adapter, 11 ... rectifier bridge, 12 ... transformer transformer,
13 ... DC outlet, 14 ... FET switch, 20 ... switch,
30 ... Control block, 31 ... Control transformer, 32 ... Comparator,
33 ... primary-secondary isolators, 35 ... diodes, 36 ... capacitors,
37 ... Resistance, 40 ... Power line, 50 ... Electronic equipment, 51 ... DC inlet,
53 ... DC / DC converter, 54 ... charger, 55 ... battery,
57 ... FET switch, 58 ... AND gate, 59 ... Power switch,
60 ... System load, 61 ... CPU, 62 ... Main memory,
63 ... Video controller, 64 ... Display, 65 ... HDD,
66 ... FDD, 67 ... CD-ROM drive, 70 ... power supply controller,
80 ... Power-on logic circuit, 81 ... Power-on switch,
90: Control circuit.

Claims

An electronic device that can be driven by at least one of a DC voltage from an AC adapter or a DC voltage from a battery,
An input line for accepting a DC voltage from the AC adapter;
A power switch for instructing power on and off;
A system load that consumes DC voltage from the AC adapter and DC voltage from the battery;
A charge control circuit for controlling the charging operation of the battery;
A logic circuit that outputs a signal in response to operation of the power switch;
When a signal output from the logic circuit and a signal for controlling the charging operation are input, the signal output from the logic circuit indicates when the power is cut off, and the signal for controlling the charging operation indicates the end of charging A logic gate that makes a transition to the state, an FET that is turned on in response to the state transition of the logic gate, and an off state that is caused when the FET is turned on. And an FET connected to an upstream side of the input line, and an input line on / off control circuit for cutting off the input line .