JP2000217252A - 電源供給回路および電源供給方法 - Google Patents
電源供給回路および電源供給方法Info
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- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
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Abstract
れる電圧を常に一定の電圧に保つこと。 【解決手段】 逆流防止用ダイオード5と電流制限抵抗
6が充電制御用トランジスタ10よりも外部I/Oコネ
クタ・電源端子1側に配置されている。また、電源回路
は、定電圧制御回路12と電池電圧監視用フィードバッ
ク抵抗13とを備えている。
Description
び電源供給方法に関し、特に、負荷電流の変動が大きい
場合でも、定電圧を負荷に供給することができる電源供
給回路および電源供給方法に関する。
面を参照して詳述するが、2つのタイプに分類される。
第1のタイプは、充電回路が無いタイプであり、第2の
タイプは、充電制御回路が付いているタイプである。最
初に、第1のタイプについて説明し、引き続いて、第2
のタイプについて説明する。
を示す。図示の電源供給回路は、外部I/Oコネクタ・
電源端子1と、外部I/Oコネクタ・GND端子2と、
電池接続端子・電源端子3と、電池接続端子・GND端
子4とを持つ。電池接続端子・電源端子3には、負荷と
しての無線機(携帯無線機)14が接続されている。外
部I/Oコネクタ・電源端子1と電池接続端子・電源端
子3との間に逆流防止用ダイオード5が配置されてい
る。すなわち、外部I/Oコネクタ・電源端子1に逆流
防止用ダイオード5のアノードが接続され、電池接続端
子・電源端子3に逆流防止用ダイオード5のカソードが
接続されている。このように、第1のタイプの電源供給
回路では、特に電源制御を行っていない。
1のタイプの従来の電源供給回路の動作について説明す
る。図5は無線機14に供給される電圧の波形の変化を
示し、縦軸は電圧Vを、横軸は時間tを表している。図
5は、時刻t1で第1の負荷電流が発生し、時刻t2で第
1の負荷電流が解除し、時刻t3で第2の負荷電流が発
生し、時刻t4で第2の負荷電流が解除し、時刻t5で第
3の負荷電流が発生し、時刻t6で第3の負荷電流が解
除する例を示している。このように、無線機14は負荷
電流の発生と解除を繰り返している。
電源電圧が印加され、電池接続端子・電源端子3に接続
される無線機14が送受信を行い、数百mAの負荷電流
が流れたとしよう。この場合には、逆流防止用ダイオー
ド5のVf(順方向電圧)により電池接続端子・電源端
子3の電圧は上記外部電源電圧よりも電圧降下する。す
なわち、逆流防止用ダイオード5は電圧降下手段として
働く。そのため、図5に示される如く、第1の負荷電流
の発生時点t1から第1の負荷電流の解除時点t2までの
期間、第2の負荷電流の発生時点t3から第2の負荷電
流の解除時点t4までの期間、第3の負荷電流の発生時
点t5から第3の負荷電流の解除時点t6までの期間のと
きに負荷電流が流れる。この結果、負荷電流による電圧
降下VdBに相当する分だけ供給電圧が降下して、無線
機14に安定した電圧を供給できない。
を示す。図示の電源供給回路は、図4に示したものと同
様に、外部I/Oコネクタ・電源端子1と、外部I/O
コネクタ・GND端子2と、電池接続端子・電源端子3
と、電池接続端子・GND端子4とを持つが、さらに、
電池接続端子・電池有無検出端子7を持つ。
と逆流防止用ダイオード5との間に充電制御用トランジ
スタ10が配置され、逆流防止用ダイオード5と電池接
続端子・電源端子3との間には電流制限抵抗6が配置さ
れている。詳述すると、図示の充電制御用トランジスタ
10は、pチャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジ
スタ(MOSFET)で構成されている。pチャネルM
OSFET10のソースが外部I/Oコネクタ・電源端
子1に接続され、そのドレインが逆流防止用ダイオード
5のアノードに接続されている。逆流防止用ダイオード
5のカソードに電流制限抵抗6の一端が接続され、その
他端は電池接続端子・電源端子3に接続されている。
を流れる電流を検出する電流検出回路8と、この電流検
出回路8からの電流検出信号と電池接続端子・電池有無
検出端子7からの電池有無検出信号とを受け、これらの
検出信号に基づいて充電制御用トランジスタ10を制御
する充電制御回路9とを備えている。充電制御回路9は
充電制御用トランジスタ10の制御端子(ゲート)11
へ制御信号を供給する。
は、充電制御回路9での電源制御を行っている。
2のタイプの従来の電源供給回路の動作について説明す
る。図7は無線機14に供給される電圧の波形の変化を
示し、縦軸は電圧vを、横軸は時間tを表している。図
7は図5と同様に、負荷電流の発生および解除を繰り返
す例を示している。
電池有無検出信号が電池の接続が無いことを示している
場合に、外部I/Oコネクタ・電源端子1より外部電源
電圧を印加したとする。この場合、充電制御トランジス
タ10は充電制御回路9にて定電圧制御される。すなわ
ち、充電制御トランジスタ10のドレインからは定電圧
制御された電圧が出力される。
0と電池接続端子・電源端子3との間に逆流防止用ダイ
オード5と電流制限抵抗6とが配置されているので、こ
の定電圧制御された電圧は、逆流防止用ダイオード5と
電流制限抵抗6とを介して電池接続端子・電源端子3に
供給されることになる。このような状況において、電池
接続端子・電源端子3に接続される無線機14が送受信
を行い、数百mAの負荷電流が流れたとしよう。この場
合には、逆流防止用ダイオード5のVf(順方向電圧)
および電流制限抵抗6による電圧降下により、電池接続
端子・電源端子3の電圧は、図7に示される如く、第1
の負荷電流の発生時点t1から第1の負荷電流の解除時
点t2までの期間、第2の負荷電流の発生時点t3から第
2の負荷電流の解除時点t4までの期間、および第3の
負荷電流の発生時点t5から第3の負荷電流の解除時点
t6までの期間のときに負荷電流が流れる。すなわち、
逆流防止用ダイオード5と電流制御抵抗6との組み合わ
せは電圧降下手段として働く。その結果、負荷電流によ
る電圧降下VdCが、図5の電圧降下VdBより更に増大
し、無線機14に安定した電圧を供給できない。
れている。例えば、実用新案登録第2571356号公
報(以下、「先行技術1」と呼ぶ。)には、電源電池制
御回路を備えた「絶対変位測定装置」が記載されてい
る。この先行技術1に記載された電源電池制御回路で
は、太陽電池からの電圧が、第1の逆流防止ダイオード
を介し、2つの経路を経て負荷であるEEPROMに供
給されている。第1の経路では、電源電圧を安定化する
ための小容量コンデンサを介して負荷に電圧を供給して
いる。第2の経路では、定電流回路、充電回路、大容量
コンデンサ、および第2の逆流防止ダイオードを介して
負荷に電圧を供給している。また、大容量コンデンサの
両端電圧を検出する電圧検出回路が設けかれ、その出力
は負荷と充電回路に供給されている。
下、「先行技術2」と呼ぶ。)には、コンデンサの容量
を大きくしても過電流が流れず、負荷の動作可能時間を
長くとれるようにした「電源回路」が開示されている。
この先行技術2に開示された電源回路は、直流電源と負
荷の間に接続され、逆流防止用ダイオード、電流制限用
抵抗および逆充電防止用ダイオードから成る直列回路
と、電流制限用抵抗と逆充電防止用ダイオードの接続点
と大地との間に接続され、直流電源の瞬時しゃ断時およ
び電圧低下時に、負荷へ電力を供給するコンデンサと、
直列回路と並列に接続され、直流電源の正常時およびコ
ンデンサの初期充電時に、負荷へ電力を供給するバイパ
ス用ダイオードとを備えている。
(以下、「先行技術3」と呼ぶ。)には、電池から充電
回路側への電流の逆流を防止すると共に、電池電圧の正
確な測定を可能として充電時間を短縮し、さらに過充電
による電池の劣化もない「二次電池の充電回路」が開示
されている。この先行技術3に開示された二次電池の充
電回路では、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出回
路の出力に基づいて電池に供給する充電電流を制御する
充電電流制御回路と、電池との間に逆流防止ダイオード
を挿入するとともに、電池と電圧検出回路との間にスイ
ッチ素子であるFETを挿入し、スイッチ制御回路によ
ってFETを充電用電源がオンのときに導通状態とし、
充電用電源がオフのときに非導通とする制御を行ってい
る。
(以下、「先行技術4」と呼ぶ。)には、充電回路を有
するバッテリ駆動型電子機器に用いる外部電源の小容量
化、小型化を図った「バッテリ駆動電子機器およびその
制御方法」が開示されている。この先行技術4では、電
子機器内部の電源制御回路が、外部電源の装着とシステ
ムのオン/オフ状態に基づいて、充電回路の制御を行う
ことにより、外部電源からの必要電力を減らすことがで
き、外部電源の小型化を図っている。
に示した第1のタイプの従来の電源供給回路では、無線
機が送受信を行って負荷電流が流れた場合には、逆流防
止用ダイオード5での電圧降下により、負荷(無線機)
に安定した電圧を供給することができない。
電源供給回路でも、電池接続端子・電池有無検出端子7
の電池有無検出信号が電池の接続がないことを示してい
る場合で、無線機が送受信を行って負荷電流が流れた場
合には、逆流防止用ダイオード5および電流制限抵抗6
での電圧降下により、負荷(無線機)に安定した電圧を
供給することができない。
源供給回路と同様に、逆流防止ダイオードでの電圧降下
により、負荷に安定した電圧を供給することができな
い。また、先行技術2でも、逆流防止用ダイオード、電
流制限用抵抗および逆充電防止用ダイオードでの電圧降
下により、負荷に安定した電圧を供給することができな
い。さらに、先行技術3は、二次電池の充電回路に関す
る発明ではあるが、電池を負荷とみなせば、逆流防止ダ
イオードでの電圧降下により、負荷(電池)に安定した
電圧を供給することができない。先行技術4では、外部
電源から定電圧回路を介してシステムに電圧が供給され
るので、システムには所定の電圧が供給されるかもしれ
ない。しかしながら、先行技術4では、逆流防止用ダイ
オードや電流制限抵抗等の電圧降下手段が存在する場合
に、具体的にどのようにして一定電圧を供給するかにつ
いての具体的な実施例については何等開示していない。
大幅に変動しても常に一定の安定した電圧を負荷に供給
することができる電源供給回路および電源供給方法を提
供することにある。
達成するために次のような技術的構成を採用する。すな
わち、本発明の第1の態様による電源供給回路は、外部
電源端子から供給される電圧を負荷へ供給する電源供給
回路であって、逆流防止用ダイオード、電流制限抵抗、
および充電制御用トランジスタを含む電源供給回路にお
いて、逆流防止用ダイオードと電流制限抵抗とを充電制
御用トランジスタより外部電源端子側に配置したことを
特徴とする。
方法は、外部電源端子から供給される外部電源電圧を負
荷に供給する電源供給方法において、外部電源電圧を逆
流防止用ダイオードおよび電流制限抵抗を介して印加
し、逆流防止用ダイオードおよび電流制限抵抗で電圧降
下した後の電圧を定電圧制御手段で定電圧に制御し、そ
の定電圧を負荷に供給することを特徴とする。
は、外部電源端子から供給される電圧を逆流防止用ダイ
オードを介して負荷へ供給する電源供給回路において、
逆流防止用ダイオードと負荷との間に定電圧制御手段を
設けたことを特徴とする。
は、外部電源端子から供給される外部電源電圧を負荷に
供給する電源供給方法において、外部電源電圧を逆流防
止用ダイオードを介して印加し、逆流防止用ダイオード
で電圧降下した後の電圧を定電圧制御手段によって定電
圧に制御し、その定電圧を負荷に供給することを特徴と
する。
て図面を参照して詳細に説明する。
係る電源供給回路について説明する。図1では、図6に
示したものと同様の機能を有するものには同一の参照符
号を付してある。図示の電源回路と図6に示したものと
の基本的な相違点は、図6では、逆流防止用ダイオード
5と電流制限抵抗6が充電制御用トランジスタ10より
も電池接続端子・電源端子3側に配置されているのに対
して、図1では、逆流防止用ダイオード5と電流制限抵
抗6が充電制御用トランジスタ10よりも外部I/Oコ
ネクタ・電源端子1側に配置されていることである。他
の相違点は、図示の電源回路が、さらに、定電圧制御回
路12と電池電圧監視用フィードバック抵抗13とを備
えていることである。充電制御用トランジスタ10と電
池電圧監視用フィードバック抵抗13と定電圧制御回路
12との組み合わせは、電池接続端子・電源端子3の電
圧を定電圧に保つ定電圧制御手段として働く。
子1には逆流防止用ダイオード5のアノードが接続さ
れ、逆流防止用ダイオード5のカソードには電流制限抵
抗6の一端が接続されている。電流制限抵抗6の他端に
はpチャネルMOSFETである充電制御用トランジス
タ10のソースが接続されている。充電制御用トランジ
スタ10は定電圧を制御するためのものである。電流制
限抵抗6の両端には電流検出回路8が接続されている。
電流検出回路8は、電流制限抵抗6の両端の電位差から
充電電流を検出する。充電制御用トランジスタ10のド
レインは、外部I/Oコネクタ・電源端子3、無線機1
4、および電池電圧監視用フィードバック抵抗13の一
端に接続されている。電池電圧監視用フィードバック抵
抗13の他端には定電圧制御回路12が接続されてい
る。定電圧制御回路12は電池接続端子・電源端子3の
電圧を電池電圧監視用フィードバック抵抗13を介して
監視する。充電制御回路9には、電池接続端子・電池有
無検出端子7からの電池有無検出信号と電流検出回路8
からの電流検出信号とが供給される。充電制御回路9は
定電圧制御回路12を制御すると共に、充電制御用トラ
ンジスタ10をも制御する。定電圧制御回路12は充電
制御用トランジスタ10を制御する。
明する。
出端子7に供給される電池有無検出信号が電池の接続が
無いことを充電制御回路9で検出されたとする。この場
合に、外部I/Oコネクタ・電源端子1より印加された
電圧は、逆流防止用ダイオード5および電流制限抵抗6
を経由した後、充電制御用トランジスタ10で定電圧制
御され、電池接続端子・電源端子3に供給される。この
とき、電池接続端子・電源端子3の電圧は、電池電圧監
視用フィードバック抵抗13を経由して、定電圧制御回
路12で監視される。定電圧制御回路12は、充電制御
用トランジスタ制御端子11を制御し、電池接続端子・
電源端子3を定電圧に保つ。
mAの負荷電流が流れたとしよう。この場合、逆流防止
用ダイオード5のVf(順方向電圧)の増分および電流
制限抵抗6により電池接続端子・電源端子3の電圧は更
に電圧降下しようとするが、電池接続端子・電源端子3
の電圧を電池電圧監視用フィードバック抵抗13を介し
て定電圧制御回路12で監視し、定電圧制御回路12で
充電制御用トランジスタ制御端子11を制御し、電池接
続端子・電源端子3を定電圧に保つ。従って、電池接続
端子・電源端子3の負荷電流が大きく変化しても、電池
接続端子・電源端子3の電圧を一定電圧に保つことがで
きる。
る、過渡的な電池接続端子・電源端子3の電圧を示す。
無線機14の送受信は間欠でオン/オフ制御され、時刻
t1での第1の負荷電流の発生,時刻t2での第1の負荷
電流の解除,時刻t3での第2の負荷電流の発生,時刻
t4での第2の負荷電流の解除,時刻t5での第3の負荷
電流の発生,時刻t6での第3の負荷電流の解除を繰り
返す。第1の負荷電流の発生時点t1から第1の負荷電
流の解除時点t2までの期間,第2の負荷電流の発生時
点t3から第2の負荷電流の解除時点t4までの期間,お
よび第3の負荷電流の発生時点t5から第3の負荷電流
の解除時点t6までの期間の時には数百mAの負荷電流
が流れるが、電池接続端子・電源端子3の負荷電流によ
る電圧降下VdAは無い。従って、電池接続端子・電源
端子3の負荷電流が大きく変化しても、電池接続端子・
電源端子3の電圧を一定電圧に保つことができる。
態に係る電源供給回路について説明する。図示の電源供
給回路は、充電制御の無い回路の例である。図示の電源
供給回路では、逆流防止用ダイオード5と電池接続端子
・電源端子3との間に定電圧制御用トランジスタ24を
設け、この定電圧制御用トランジスタ24を制御する定
電圧制御回路12と電池接続端子・電源端子3の電圧を
監視するための電池電圧監視用フィードバック抵抗13
を設けて、定電圧制御する。定電圧制御トランジスタ2
4はpチャネルMOSFETで構成されている。すなわ
ち、定電圧制御用トランジスタ24と電池電圧監視用フ
ィードバック抵抗13と定電圧制御回路12との組み合
わせは、電池接続端子・電源端子3の電圧を定電圧に保
つ定電圧制御手段として働く。
信を行い数百mAの負荷電流が流れ、電池接続端子・電
源端子3の負荷電流が大きく変化しても、電池接続端子
・電源端子3の電圧を一定電圧に保つことができる。
されず、本発明の要旨を脱逸脱しない範囲内で種々の変
更が可能なのはいうまでもない。たとえば、上述した実
施の形態では、充電制御用トランジスタ10および定電
圧制御トランジスタ24としてMOSFETを使用して
いるが、バイポーラトランジスタを使用しても同じ効果
を得ることができる。
防止用ダイオードや電流制限抵抗等の電圧降下手段の後
段に定電圧制御手段を設けているので、電池接続端子・
電源端子に接続される無線機(負荷)の負荷電流が大き
く変化しても、電池接続端子・電源端子の電圧を一定電
圧に保ち、無線機(負荷)に安定した電源電圧を供給す
ることができる。
を示すブロック図である。
めの、過渡的な電池接続端子・電源端子の電圧の変化を
示す波形図である。
を示すブロック図である。
ック図である。
めの、過渡的な電池接続端子・電源端子の電圧の変化を
示す波形図である。
ック図である。
めの、過渡的な電池接続端子・電源端子の電圧の変化を
示す波形図である。
16)
載の電源供給回路。
圧を負荷に供給する電源供給方法において、 前記外部電源電圧を逆流防止用ダイオードおよび電流制
限抵抗を介して印加し、 前記逆流防止用ダイオードおよび前記電流制限抵抗で電
圧降下した後の電圧を定電圧制御手段で定電圧に制御
し、 該定電圧を前記負荷に供給し、それによって、前記負荷
の負荷電流が変動しても常に一定の安定した電圧を前記
負荷に供給するようにしたことを特徴とする電源供給方
法。
防止用ダイオードを介して負荷へ供給する電源供給回路
において、前記逆流防止用ダイオードと前記負荷との間
に定電圧制御手段を設け、前記負荷の負荷電流が変動し
ても常に一定の安定した電圧を前記負荷に供給するよう
にしたことを特徴とする電源供給回路。
子が接続された定電圧制御用トランジスタと、 前記負荷に一端が接続された抵抗と、 該抵抗の他端に接続され、前記負荷へ供給される電圧が
定電圧となるように、前記定電圧制御用トランジスタを
制御する定電圧制御回路とを有する、請求項4に記載の
電源供給回路。
圧を負荷に供給する電源供給方法において、 前記外部電源電圧を逆流防止用ダイオードを介して印加
し、 前記逆流防止用ダイオードで電圧降下した後の電圧を定
電圧制御手段によって定電圧に制御し、 該定電圧を前記負荷に供給し、それによって、前記負荷
の負荷電流が変動しても常に一定の安定した電圧を前記
負荷に供給するようにしたことを特徴とする電源供給方
法。
れている。例えば、実用新案登録第2571356号公
報(以下、「先行技術1」と呼ぶ。)には、電源電池制
御回路を備えた「絶対変位測定装置」が記載されてい
る。この先行技術1に記載された電源電池制御回路で
は、太陽電池からの電圧が、第1の逆流防止ダイオード
を介し、2つの経路を経て負荷であるEEPROMに供
給されている。第1の経路では、電源電圧を安定化する
ための小容量コンデンサを介して負荷に電圧を供給して
いる。第2の経路では、定電流回路、充電回路、大容量
コンデンサ、および第2の逆流防止ダイオードを介して
負荷に電圧を供給している。また、大容量コンデンサの
両端電圧を検出する電圧検出回路が設けられ、その出力
は負荷と充電回路に供給されている。
達成するために次のような技術的構成を採用する。すな
わち、本発明の第1の態様による電源供給回路は、外部
電源端子から供給される電圧を負荷へ供給する電源供給
回路であって、逆流防止用ダイオード、電流制限抵抗、
および充電制御用トランジスタを含む電源供給回路にお
いて、逆流防止用ダイオードと電流制限抵抗とを充電制
御用トランジスタより外部電源端子側に配置し、電流制
限抵抗の両端に接続され、それらの電位差より電流を検
出して電流検出信号を出力する電流検出回路と、電流検
出信号と電池有無検出信号とに応答して、充電制御用ト
ランジスタを制御する充電制御回路と、負荷に一端が接
続された抵抗と、この抵抗の他端に接続され、充電制御
用トランジスタを、負荷へ供給される電圧が定電圧とな
るように制御する定電圧制御回路とを含み、負荷の負荷
電流が変動しても常に一定の安定した電圧を負荷に供給
するようにしたことを特徴とする。
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更
が可能なのはいうまでもない。たとえば、上述した実施
の形態では、充電制御用トランジスタ10および定電圧
制御トランジスタ24としてMOSFETを使用してい
るが、バイポーラトランジスタを使用しても同じ効果を
得ることができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 外部電源端子から供給される電圧を負荷
へ供給する電源供給回路であって、逆流防止用ダイオー
ド、電流制限抵抗、および充電制御用トランジスタを含
む前記電源供給回路において、前記逆流防止用ダイオー
ドと前記電流制限抵抗とを前記充電制御用トランジスタ
より前記外部電源端子側に配置したことを特徴とする電
源供給回路。 - 【請求項2】 前記電流制限抵抗の両端に接続され、そ
れらの電位差より電流を検出して電流検出信号を出力す
る電流検出回路と、 前記電流検出信号と電池有無検出信号とに応答して、前
記充電制御用トランジスタを制御する充電制御回路と、 前記負荷に一端が接続された抵抗と、 該抵抗の他端に接続され、前記充電制御用トランジスタ
を、前記負荷へ供給される電圧が定電圧となるように制
御する定電圧制御回路とを更に含む請求項1に記載の電
源供給回路。 - 【請求項3】 前記負荷が無線機である、請求項1又は
2に記載の電源供給回路。 - 【請求項4】 外部電源端子から供給される外部電源電
圧を負荷に供給する電源供給方法において、 前記外部電源電圧を逆流防止用ダイオードおよび電流制
限抵抗を介して印加し、 前記逆流防止用ダイオードおよび前記電流制限抵抗で電
圧降下した後の電圧を定電圧制御手段で定電圧に制御
し、 該定電圧を前記負荷に供給することを特徴とする電源供
給方法。 - 【請求項5】 外部電源端子から供給される電圧を逆流
防止用ダイオードを介して負荷へ供給する電源供給回路
において、前記逆流防止用ダイオードと前記負荷との間
に定電圧制御手段を設けたことを特徴とする電源供給回
路。 - 【請求項6】 前記定電圧制御手段は、 前記逆流防止用ダイオードと前記負荷との間に主電極端
子が接続された定電圧制御用トランジスタと、 前記負荷に一端が接続された抵抗と、 該抵抗の他端に接続され、前記負荷へ供給される電圧が
定電圧となるように、前記定電圧制御用トランジスタを
制御する定電圧制御回路とを有する、請求項5に記載の
電源供給回路。 - 【請求項7】 外部電源端子から供給される外部電源電
圧を負荷に供給する電源供給方法において、 前記外部電源電圧を逆流防止用ダイオードを介して印加
し、 前記逆流防止用ダイオードで電圧降下した後の電圧を定
電圧制御手段によって定電圧に制御し、 該定電圧を前記負荷に供給することを特徴とする電源供
給方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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