CN105900040A - 电源装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子设备，即使备用电池为小型的充电电池，使用者也能够在使电子设备连续动作的状态下更换主电池。本发明的电源装置是一种供给用于驱动电子设备的电力的电源装置，其具备：第一电池，其作为电子设备的驱动电源使用；第二电池，其在不能使用第一电池时代替第一电池作为驱动电源使用；升压电路，其对第二电池的输出电压进行升压；虚拟负载电路，其是针对升压电路的负载；电池拆下检测部，其检测是否能够从电子设备拆下第一电池；和电力控制部，其将电子设备的驱动电源切换为第一电池或第二电池，若电池拆下检测部检测到能够拆下第一电池，则电力控制部启动升压电路，并且，将升压电路的输出电力供给到虚拟负载电路。

Description

电源装置及电子设备
技术领域
本发明涉及一种由电池驱动的电子设备，特别是涉及一种具备在更换主电池时能够由副电池连续驱动的电源装置的电子设备。
背景技术
专利文献1中公开有检测器和电子设备，所述检测器用于检测电池组的拆装，所述电子设备构成为，基于该检测器的检测结果，在电池组与内置于电子设备内的备用电池之间切换电子设备的动作所需的电力。
根据专利文献1的电子设备，通过备用电池的工作，使用者能够一边继续数据输入等终端作业一边进行电池组的更换。另外，由于在备用电池的电池电量剩余不多时进行数据的保存处理，因此，能够防止在电池组的更换中丢失数据。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-101624号公报
发明内容
本发明提供一种即使备用电池是小型的充电电池，使用者也能够不中断电子设备的操作地进行电池组的更换的电源装置及具备该电源装置的电子设备。
本发明中的电源装置是一种供给用于驱动电子设备的电力的电源装置，其具备：第一电池，其作为电子设备的驱动电源使用；第二电池，其在不能使用第一电池时，代替第一电池作为驱动电源使用；升压电路，其对第二电池的输出电压进行升压；虚拟负载电路，其是针对升压电路的负载；电池拆下检测部，其检测是否能够从电子设备拆下第一电池；和电力控制部，其将电子设备的驱动电源切换为第一电池或第二电池，若电池拆下检测部检测出能够拆下第一电池，则电力控制部启动升压电路，并且，将升压电路的输出电力供给到虚拟负载电路。
本发明中的电源装置及具备该电源装置的电子设备，即使备用电池为小型的充电电池，使用者也能够在使电子设备连续动作的状态下更换电池组。
附图说明
图1是实施方式1中个人电脑的立体图。
图2A是表示图1的个人电脑的背面的第一状态的平面图。
图2B是表示图1的个人电脑的背面的第二状态的平面图。
图2C是表示图1的个人电脑的背面的第三状态的平面图。
图3是表示图1的个人电脑的内部结构的框图。
图4是说明实施方式1中更换电池的动作的流程图。
图5是表示实施方式1中更换电池时的、电压及电流相对时间的变化的时间轴波形图。
具体实施方式
以下，适当参照附图对实施方式详细地进行说明。其中，有时会省略不必要的详细说明。例如，有时会省略已经是众所周知的事项的详细说明或对实质上相同结构的重复说明。这是为了避免以下的说明过于冗长，使本领域技术人员更容易理解。
此外，附图及以下说明是为了让本领域技术人员充分理解本发明而提供的，其意图并不是为了以此来限定权利要求书中所记载的主题。
(实施方式1)
以下，使用图1～5对实施方式1进行说明。
[1.结构]
在本实施方式中，使用作为电子设备的一例的笔记本型个人电脑(LaptopPersonal Computer)进行说明。图1是实施方式1的个人电脑的立体图。图1是打开个人电脑1的状态的外观图，个人电脑1具备：主体2、显示器3、键盘4、定点器件5。
在图1中，个人电脑1基于支配基本动作的操作系统和支配各种具体处理的应用软件进行动作。这些操作系统和应用软件的各功能通过安装在个人电脑1中的程序执行。
主体2具备：存储操作系统、应用软件及各种数据等的存储部、及具有输入输出缓冲器的输入输出部。使用者根据显示器3所显示的信息，通过使用键盘4或者定点器件5进行各种输入指示，从而对个人电脑1进行操作。
图2A是表示图1的个人电脑1的背面的第一状态的平面图，图2B是表示图1的个人电脑1的背面的第二状态的平面图，图2C是表示图1的个人电脑1的背面的第三状态的平面图。
在图2A中，个人电脑1具备作为可拆装的第一电池的主电池11。另外，个人电脑1具备：锁定主电池11的拆下的电池锁钮7、和用发光颜色表示主电池11的可否拆下状态的LED8。LED8例如在发绿色光时表示可拆下的状态，在发红色光时，表示不可拆下的状态。
在图2B中，个人电脑1是解除电池锁钮7而可拆下主电池11的状态。如果处于可拆下主电池11的状态，则使用者能够通过使主电池11滑动将其从主体2拆下。
图2C表示通过使用者的手指9操作电池锁钮7的情况。使用者通过图2C的从上向下的滑动操作将电池锁钮7从锁定主电池11的拆下的状态操作到可拆下的状态。如后所述，个人电脑1根据电池锁钮7的状态检测主电池11的拆装状态。
图3是表示图1的个人电脑1的内部结构的框图。在图3中，作为电子设备的个人电脑1具备：负载电路24、和用于对负载电路24供给电力的电源装置23。电源装置23具备：用于转换来自商用电源的电力的AC适配器10、作为可拆装的第一电池的主电池11、在更换主电池11时作为辅助电源使用的第二电池即副电池12、和对主电池11的拆装状态进行检测的电池拆下检测部21。
个人电脑1在使用主电池11作为驱动电源的情况下，在主电池11的电池电量变少而进行主电池11的电池更换时等，使用副电池12作为备用电池。在此，副电池12的电池容量比主电池11的电池容量小。因此，由于能够使用小型的充电电池作为副电池12，因此，能够节省个人电脑1内部的空间。
而且，电源装置23具备：与主电池11连接的主电池充电电路13、与副电池12连接的副电池充电电路14、和作为控制个人电脑1整体的电源供给和电力的EC(EmbeddedController，嵌入式控制器)微型计算机的电力控制部20。另外，电源装置23具备：与副电池12的输出连接的升压电路15、与升压电路15的输出连接并作为针对升压电路15的负载的虚拟负载电路17、分别与主电池11及副电池12连接的电池电量检测部16、和由电力控制部20控制的开关18、19a、19b、19c、22。
在此，升压电路15是由第一电容器C1、线圈L、二极管D、晶体管Tr、及第二电容器C2构成的一般的升压电路，晶体管Tr的栅电极与电力控制部20连接。另外，开关18配置在主电池11与电力控制部20之间。开关19a配置在副电池12与升压电路15之间。开关19b配置在升压电路15和虚拟负载电路17的接点与电力控制部20之间。开关19c配置在虚拟负载电路17与接地之间，开关22配置在副电池充电电路14与副电池12之间。虚拟负载电路17包含电阻R。
此外，在本实施方式中，晶体管Tr的栅电极由电力控制部20控制，但不限于此。例如，升压电路15还可以具备未图示的集成电路(IC：Integrated Circuit)，由该集成电路控制晶体管Tr的栅电极。
另外，在图3中，主电池11和副电池12的输出经由电力控制部20与负载电路24连接，但不限于此。
负载电路24具备：控制显示器3的显示的显示器控制部30、作为支配个人电脑1整体的动作控制的运算处理处理器的CPU(Central Processing Unit：中央处理装置)40、与无线通信等通信网络连接的通信部50、和暂时或永久地保存CPU40的处理中所需的数据的存储部60。在此，显示器3由液晶显示器、有机EL显示器等任意的显示器件构成。通信部50连接的通信网络包含已知的各种网络。例如，包含有：作为与使用无线通信的广域数据通信网络连接的通信服务的WWAN(Wireless Wide Area Network，无线广域网)、作为以无线进行数据的收发的局域通信网的WLAN(Wireless Local Area Network(无线局域网)/无线LAN)、作为无线通信技术的标准之一的WiMAX(注册商标)(Worldwide Interoperabilityfor Microwave Access，微波接入全球互通)网络、及作为用铜线或光纤等通信电缆连接设备并通过收发电气或光进行通信的局域通信网的有线LAN(Local Area Network，局域网)等。存储部60使用有：易失性存储器、非易失性存储器、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive，固态硬盘)、eMMC(embedded Multi media Card，嵌入式多媒体卡)等。
个人电脑1具备AC适配器10、主电池11、及副电池12作为自身的驱动电源。在此，AC适配器10是可与住宅内具备的商用电源连接的适配器，将来自商用电源的交流电压转换为规定的直流电压。另外，主电池11及副电池12是可充电的二次电池，例如可以采用锂离子电池、锂聚合物电池等公知的充电电池。
个人电脑1在AC适配器10与商用电源连接的情况下，将AC适配器10作为自身的驱动电源，在AC适配器10未与商用电源连接的情况下，将主电池11作为驱动电源。在更换主电池11的电池时等无法使用主电池11时，副电池12代替主电池11作为驱动电源使用。个人电脑1通过具备副电池12，成为能够热插拔的结构，其能够在开启个人电脑1的电源继续进行输入操作等的状态下对主电池11进行电池更换。
升压电路15基于来自电力控制部20的控制信号，使副电池12的输出电压上升到与主电池11的输出电压大致相同的水平。虚拟负载电路17消耗来自升压电路15的输出电流。即，在启动升压电路15时，在将升压电路15的输出电压供给到负载电路24之前，首先对虚拟负载电路17供给电流。由此，升压电路15内晶体管Tr的开关动作成为升压电路15与高负载连接时的状态，其后，从升压电路15对负载电路24供给电力。即，启动升压电路15，同时，不对负载电路24供给升压电路15的输出电压，而首先对虚拟负载电路17供给升压电路15的输出电压。其后，对负载电路24供给升压电路15的输出电压。通过这样的结构，负载电路24能够从副电池12接受将压降抑制到最小限度的电力供给。
此外，在升压电路15内具备控制晶体管Tr的栅电极的集成电路的情况下，通过集成电路控制晶体管Tr的开关动作。
主电池充电电路13将来自AC适配器10的电力供给到主电池11对主电池11进行充电。另外，副电池充电电路14将来自AC适配器10或主电池11的电力供给到副电池12，并对副电池12进行充电。电池电量检测部16对主电池11及副电池12的电池电量进行检测。
电力控制部20切换电源，使得从AC适配器10、主电池11、副电池12中的任一个供给负载电路24的驱动电源。电力控制部20也可以进行控制，使得：基于电池电量检测部16的输出，若副电池12的电池电量在规定值以上，则断开开关22，以使得不对副电池12进行充电。
电力控制部20通过对开关18、19a、19b、19c进行导通/断开控制，从而将对负载电路24供给电力的电源切换为主电池11或者副电池12。
若解除电池锁钮7，则电池拆下检测部21判定为主电池11为可拆下的状态，若电池锁钮7被锁定，则电池拆下检测部21判定为主电池11为不可拆下的状态。
此外，电池拆下检测部21中主电池11的拆装状态的判定，除检测电池锁钮7的状态外，还构成为通过内置的磁力开关的输出检测覆盖主电池11并收纳在个人电脑1内部的电池盖的开闭状态，例如，若电池盖是打开的，则判定为主电池11为可拆下的状态，若电池盖是闭合的，则判定为主电池11是不可拆下的状态。即，主电池11通过被电池盖覆盖而收纳在个人电脑1内的主体内部，电池拆下检测部21若检测到电池盖打开，则也可以检测为可拆下主电池11的状态。而且，电池拆下检测部21中主电池11的拆装状态的判定也可以构成为，通过内置的磁力开关的输出检测主电池11主体的拆下。
[2.动作]
关于如上构成的个人电脑1，以下对更换主电池11时的电力控制部20的动作进行说明。
图4是对实施方式1中更换电池的动作进行说明的流程图。本实施方式中的电池更换是指，使用者拥有多个主电池11，在收纳在个人电脑1中的主电池11的电池电量减少时，将该主电池11从个人电脑1拆下，并更换上用充电器等预先充好电的其它主电池11。
(步骤S310)电力控制部20基于电池拆下检测部21的输出，判定是否检测到了主电池11的拆下。如上所述，电池拆下检测部21通过检测电池锁钮7的开闭状态，或者通过磁力开关的输出检测电池盖的打开等，判定是否检测到了从个人电脑1拆下了主电池11。电力控制部20在检测到拆下了主电池11的情况下，进入步骤S320。电力控制部20在未检测到拆下主电池11的情况下(否的情况下)，重复进行步骤S310的处理，成为待机状态。电力控制部20在该待机状态期间也可以执行其它程序动作。
(步骤S320)电力控制部20判定副电池12的电压是否在可放电电压以上。电力控制部20在副电池12的电压低于可放电电压的情况下(否的情况下)，重复进行步骤S320的处理而成为待机状态。电力控制部20在副电池12为副电池12的电压在可放电电压以上的情况下(是的情况下)，进入步骤S330。
(步骤S330)电力控制部20导通开关19a、19c，使升压电路15及虚拟负载电路17处于动作状态。另一方面，开关18维持导通的状态，开关19b维持断开的状态。若电池拆下检测部21判定为能够拆下主电池11，则电力控制部20控制升压电路15及虚拟负载电路17一起进行动作。即，副电池12的输出电压通过升压电路15的晶体管Tr的开关动作进行升压。此时，紧接升压电路15启动之后，供给到负载电路24的输出电压的压降较大。因此，为了抑制供给到该负载电路24的输出电压的压降，来自升压电路15的输出电流供给到虚拟负载电路17。
在将负载电路24的驱动电源从主电池11切换为副电池12时，处于停止状态的升压电路15的晶体管Tr的开关成为动作状态。此时，由于升压电路15从无负载的状态启动，因此，无法跟上对要供给给负载电路24的负载电流的响应速度，在升压电路15的输出电压中，会产生急剧的压降。而且，在负载电路24中产生了高负载的情况下，例如，在实施通信部50的通信处理的情况下或实施CPU40的处理的情况下，该压降的幅度变大，个人电脑1成为关机状态，使用者不得不中断个人电脑1的操作。
在本实施方式的个人电脑1中，通过在启动升压电路15的同时启动虚拟负载电路17，从而来自升压电路15的输出电流不是首先供给给负载电路24，而是首先供给给虚拟负载电路17。由此，升压电路15内的晶体管Tr的开关动作成为升压电路15与高负载连接时的状态。因此，其后，即使将来自升压电路15的输出电流供给给负载电路24，供给给负载电路24的电压也会维持压降较小的状态。即，负载电路24即使在更换主电池11时也能够从副电池12接受稳定的电力。
(步骤S340)电力控制部20在主电池11的输出电压、即图3的节点a的电压与升压电路15的输出电压、即图3的节点b的电压之间的电压差低于规定的电压差时，导通开关19b，将负载电路24的驱动电源从主电池11切换为副电池12。电力控制部20基于主电池11的输出电压与副电池12的输出电压之间的电压差，进行控制，使得将负载电路24的驱动电源从主电池11切换为副电池12。
此外，将负载电路24的驱动电源从主电池11向副电池12的切换，也可以通过基于电力控制部20中的主电池11的输出电压与副电池12的输出电压的电压差的以外的方法进行切换。
(步骤S350)其后，断开开关19c，停止虚拟负载电路17而结束处理。在此，开关19c可以在导通后经过规定的时间后断开，也可以例如在图3的节点b的电压等任意位置的电压达到规定的电压值以上后，即判断为从升压电路15供给到负载电路24的电压稳定后断开。即，电力控制部20进行控制，使得在将负载电路24的驱动电源从主电池11切换到副电池12后，停止虚拟负载电路17，停止将升压电路15的输出电压供给到虚拟负载电路17。
图5是表示实施方式1中更换电池时电压(V)及电流(I)相对时间t的变化的时间轴波形图。在图5中，曲线A是连接了虚拟负载电路17的情况下供给到负载电路24的输出电压，曲线B是未连接虚拟负载电路17的情况下供给到负载电路24的输出电压。另外，曲线C是连接了虚拟负载电路17的情况下供给到负载电路24的输出电流，曲线D是未连接虚拟负载电路17的情况下供给到负载电路24的输出电流。
在图5中，在时间T中，开关19b成为导通的状态，从副电池12对负载电路24供给电压及电流。在此，在区域100中，曲线A的连接了虚拟负载电路17的情况下的输出电压的压降幅度比曲线B的未连接虚拟负载电路17的情况下的输出电压的压降幅度小。因此，可知在将来自升压电路15的输出电流供给到虚拟负载电路17后供给到负载电路24的情况下，与未连接虚拟负载电路17的情况相比，升压电路15的输出电压的压降得到了抑制。因此，使用者能够在使个人电脑1连续动作的状态下更换主电池11。
[3.效果等]
如上所示，在本实施方式中，电源装置是供给用于驱动电子设备的电力的电源装置，具备：第一电池，其作为电子设备的驱动电源使用；第二电池，其在无法使用第一电池时，代替第一电池作为驱动电源使用；升压电路，其对第二电池的输出电压进行升压；虚拟负载电路，其是针对升压电路的负载；电池拆下检测部，其检测是否能够从电子设备拆下第一电池；和电力控制部，其将电子设备的驱动电源切换为第一电池或第二电池，若电池拆下检测部检测到可拆下第一电池，则电力控制部启动升压电路，同时，将升压电路的输出电力供给到虚拟负载电路。
由此，在从主电池11切换为副电池12作为驱动电源时，将来自升压电路15的输出电流首先供给给虚拟负载电路17，升压电路15内晶体管Tr的开关动作维持在与高负载连接时的状态，其后，对负载电路24供给来自副电池12的电力。由此，能够防止在切换电源时来自升压电路15的输出电压的急剧下降，能够将驱动电源从主电池11切换为副电池12。
此外，在实施方式1中，使用电阻R作为虚拟负载电路17，但不限于此。例如，只要是对升压电路15产生负载的电路，则可以是任一种电路。
另外，在实施方式1中，作为电子设备的一例，使用个人电脑进行了说明，但不限于此。例如也可以是平板终端、便携电话、便携式摄像机、移动TV(TeleVision)、便携式BD(Blu-ray(注册商标)Disc)播放器等可更换电池的电子设备。
另外，在实施方式1中，副电池固定设置在个人电脑的内部，但不限于此。例如，副电池也可以与主电池同样地能够被拆下。
产业上的可利用性
本发明可适用于可更换电池的电子设备。具体来说，能够适用于平板终端、便携电话、便携式摄像机、移动TV、便携式BD播放器等。
符号说明
1 个人电脑
2 主体
3 显示器
4 键盘
5 定点器件
7电池锁钮
8 LED
9 使用者的手指
10 AC适配器
11 主电池
12 副电池
13 主电池充电电路
14 副电池充电电路
15 升压电路
16 电池电量检测部
17 虚拟负载电路
18、19a、19b、19c、22 开关
20 电力控制部
21 电池拆下检测部
23 电源装置
24 负载电路
30 显示器控制部
40 CPU
50 通信部
60 存储部

Claims (7)

1.一种电源装置，其供给用于驱动电子设备的电力，具备：
第一电池，其作为所述电子设备的驱动电源使用；
第二电池，其在不能使用所述第一电池时，代替所述第一电池作为驱动电源使用；
升压电路，其对所述第二电池的输出电压进行升压；
虚拟负载电路，其是针对所述升压电路的负载；
电池拆下检测部，其检测是否能够从所述电子设备拆下所述第一电池；和
电力控制部，其将所述电子设备的驱动电源切换为所述第一电池或所述第二电池，
在所述电池拆下检测部检测到能够拆下所述第一电池时，所述电力控制部启动所述升压电路，并且将所述升压电路的输出电力供给到所述虚拟负载电路。
2.根据权利要求1所述的电源装置，所述电子设备包括锁定所述第一电池的拆下动作的电池锁钮，
所述电池拆下检测部中能够从所述电子设备拆下所述第一电池的检测，通过解除所述电池锁钮进行检测。
3.根据权利要求1所述的电源装置，所述电力控制部基于所述第一电池的输出电压与所述第二电池的输出电压之间的电压差，进行控制，使得将所述驱动电源从所述第一电池切换为所述第二电池。
4.根据权利要求3所述的电源装置，所述电力控制部进行控制，使得在将所述驱动电源从所述第一电池切换为所述第二电池后，停止将所述升压电路的输出电力供给到所述虚拟负载电路。
5.根据权利要求1所述的电源装置，所述第二电池的电池容量比所述第一电池的电池容量小。
6.一种具备权利要求1所述的电源装置的电子设备。
7.根据权利要求6所述的电子设备，具备用发光颜色表示能否拆下所述第一电池的状态的LED。
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