JP2002084675A

JP2002084675A - 電源制御回路

Info

Publication number: JP2002084675A
Application number: JP2000267417A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Fujii; 宣行藤井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の電力を効率的に利用することができ、か
つ電池に過電流が流れ込むことがない電源制御回路を提
供する。【解決手段】ＡＣアダプター１１をコネクタ１２から外
した場合は、ＮチャンネルＦＥＴ２５のゲート電圧が降
下して、ＮチャンネルＦＥＴ２５がオフとなり、Ｐチャ
ンネルＦＥＴ２３のゲートが抵抗２６を通じて接地点に
接続され、ＰチャンネルＦＥＴ２３がオンとなる。これ
により、電池２１から負荷１０へと電力が供給される。
また、ＡＣアダプター１１をコネクタ１２に接続する
と、コンデンサ１９が徐々に充電され、ＮチャンネルＦ
ＥＴ１７のゲート電圧が一定電圧に達したときに、Ｎチ
ャンネルＦＥＴ１７がオンとなり、ＰチャンネルＦＥＴ
１４のゲートが接地され、ＰチャンネルＦＥＴ１４がオ
ンとなる。これにより、ＡＣアダプター１１から負荷１
０へと電力が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノート型パーソナ
ルコンピュータ等に内蔵の電源制御回路に関し、特に電
池と外部電源を使い分けることが可能な電源制御回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の回路としては、例えば図
３に示す様なものがある。この回路においては、外部電
源であるＡＣアダプター１０１が着脱自在であって、こ
のＡＣアダプター１０１が接続されていないときには、
電池１０２からダイオード１０３を通じて負荷１０４へ
と電力が供給される。また、ＡＣアダプター１０１が接
続されると、ＡＣアダプター１０１の出力電圧＞電池１
０２の出力電圧という条件のもとに、ＡＣアダプター１
０１からダイオード１０５を通じて負荷１０４へと電力
が供給される。

【０００３】尚、各ダイオード１０３，１０５は、逆電
流を防止するためのものである。

【０００４】また、特開平９−３０８１２９号公報に
は、図４に示す様な回路が開示されている。この回路に
おいては、ＡＣアダプター２０１が接続されていなとき
には、各電界効果トランジスタ２０２，２０３のうちの
少なくとも一方がオンにされ、電池２０４からＰＮＰト
ランジスタ２０５のベースへと電流が流れて、ＰＮＰト
ランジスタ２０５がオンとなり、電池２０４からＰＮＰ
トランジスタ２０５を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ２０
６へと電力が供給される。また、ＡＣアダプター２０１
が接続されると、このＡＣアダプター２０１の出力によ
って、電圧変換回路２０７の出力及びインバータ２０８
の出力が設定され、更にインバータ２０８の出力及び全
体制御部２１３の出力によって、各アンド回路２０９，
２１０の出力が設定され、この結果として各電界効果ト
ランジスタ２０２，２０３が共にオフにされ、ＰＮＰト
ランジスタ２０５のベースに電流が流れず、ＰＮＰトラ
ンジスタ２０５がオフとなる。このとき、ＡＣアダプタ
ー２０１の出力電圧＞電池２０４の出力電圧という条件
のもとに、ＡＣアダプター２０１からダイオード２１１
を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ２０６へと電力が供給さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す従来の回路においては、電池１０２からダイオード
１０３を通じて負荷１０４へと電力が供給されるとき
に、ダイオード１０３の順方向電圧降下によって大きな
電力損失が生じ、限られた電池１０２の電力を効率的に
利用することができなかった。

【０００６】また、図４に示す従来の回路においては、
電池２０４の電力がＰＮＰトランジスタ２０５を通じて
供給されるので、ダイオード２１２による電力損失をほ
ぼ無視することができる。ところが、ＡＣアダプター２
０１が接続されたときには、電圧変換回路２０７、イン
バータ２０８、及び各アンド回路２０９，２１０の動作
を順次介してから、各電界効果トランジスタ２０２，２
０３が切り換わるので、ＡＣアダプター２０１の接続時
点から各電界効果トランジスタ２０２，２０３の出力の
切り換え時点までに時間がかかった。この時間の間はＰ
ＮＰトランジスタ２０５がオンに保たれ、ＡＣアダプタ
ー２０１→ダイオード２１１→ダイオード２１２という
経路で電池２０４に突入電流が流れる。このとき、ＡＣ
アダプター２０１から過電流が出力されたり、電池２０
４に過電流が流れ込むので、ＡＣアダプター２０１や電
池２０４の保護回路（図示せず）が作動して、負荷への
出力が停止するという誤動作が発生した。あるいは、電
池２０４に過電流が流れ込んで、電池２０４に過負荷が
かかり、電池２０４が発煙するという事態を招く可能性
があった。

【０００７】更に、複数の論理回路や制御部等によって
各電界効果トランジスタ２０２，２０３の出力を制御す
るので、回路構成が複雑であって、部品点数が多く、コ
ストの上昇を招いた。

【０００８】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
てなされたものであり、電池の電力を効率的に利用する
ことができ、かつ電池に過電流が流れ込むことがない電
源制御回路を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、電力を負荷に供給する電池を備え、外部
電源が接続されたときには、電池から負荷への電力供給
に代わって、外部電源から負荷へと電力を供給する電源
制御回路において、電池と負荷間に挿入された電界効果
トランジスタと、外部電源が接続されたときには、外部
電源の出力に応答して、電界効果トランジスタをオンか
らオフに切り換える切り換え手段と、外部電源による電
力供給の開始を遅延させる遅延手段とを備えている。

【００１０】この様な構成の本発明によれば、電池と負
荷間に電界効果トランジスタを挿入している。従って、
電池の電力が電界効果トランジスタを通じて負荷に供給
される。電界効果トランジスタがオンのときには、電界
効果トランジスタの電圧降下がダイオードの順方向電圧
降下と比較して非常に低い。従って、電界効果トランジ
スタによる電力損失が極めて小さく、電池の電力を効率
的に利用することができる。また、外部電源が接続され
たときには、切り換え手段によって、電界効果トランジ
スタがオフにされて、電池による電力供給が停止され、
かつ遅延手段によって、外部電源による電力供給の開始
が遅延される。従って、電界効果トランジスタがオフに
された後に、外部電源による電力供給が開始されること
になり、外部電源から電界効果トランジスタを通じて電
池へと過電流が流れ込むことがない。

【００１１】また、本発明は、着脱自在であって、それ
ぞれの電力を負荷に供給する複数の電池を備え、外部電
源が接続されたときには、電池から負荷への電力供給に
代わって、外部電源から負荷へと電力を供給する電源制
御回路において、各電池から負荷へのそれぞれの電力供
給ラインに挿入された複数の電界効果トランジスタと、
外部電源が接続されたときには、外部電源の出力に応答
して、各電界効果トランジスタをオンからオフに切り換
えると共に、各電池のうちの少なくとも１つが接続され
たときには、この電池の出力に応答して、他の電池から
負荷への電力供給ラインに挿入された電界効果トランジ
スタをオンからオフに切り換える切り換え手段と、外部
電源による電力供給の開始を遅延させる遅延手段とを備
えている。

【００１２】この様な構成の本発明においても、電池の
電力が電界効果トランジスタを通じて負荷に供給されて
おり、電界効果トランジスタによる電力損失が極めて小
さく、電池の電力を効率的に利用することができる。ま
た、外部電源が接続されたときには、切り換え手段によ
って、各電界効果トランジスタがオフにされ、かつ遅延
手段によって、外部電源による電力供給の開始が遅延さ
れるので、外部電源から各電界効果トランジスタを通じ
て各電池へと過電流が流れ込まずに済む。更に、各電池
のうちの少なくとも１つが接続されたときには、切り換
え手段によって、他の電池から負荷への電力供給ライン
に挿入された電界効果トランジスタがオフにされるの
で、複数の電池による電力供給が同時に行われることが
ない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の電源制御回路の第１実施
形態を示す回路図である。本実施形態の電源制御回路
は、例えばノート型のパーソナルコンピュータに適用さ
れ、このパーソナルコンピュータの回路等である負荷１
０に電力を供給するものである。ＡＣアダプター１１
は、商用交流電圧を直流電圧に変換して出力する外部電
源であって、コネクタ１２に着脱自在に接続することが
できる。コネクタ１２から負荷１０への電力供給ライン
１３には、Ｐチャンネル電界効果トランジスタ（以下Ｐ
チャンネルＦＥＴと称する）１４及び逆電流防止用のダ
イオード１５が直列に挿入されている。また、コネクタ
１２側では、電力供給ライン１３と接地間に、抵抗１６
及びＮチャンネル電界効果トランジスタ（以下Ｎチャン
ネルＦＥＴと称す）１７が直列に挿入され、抵抗１６と
ＮチャンネルＦＥＴ１７の中間点がＰチャンネルＦＥＴ
１４のゲートに接続されている。更に、電力供給ライン
１３と接地間に、抵抗１８及びコンデンサ１９が直列に
挿入され、抵抗１８とコンデンサ１９の中間点がＮチャ
ンネルＦＥＴ１７のゲートに接続されている。また、電
力供給ライン１３と接地間に、抵抗２０が挿入されてい
る。

【００１５】一方、電池２１は、パーソナルコンピュー
タに内蔵のものである。この電池２１から負荷１０への
電力供給ライン２２には、Ｐチャンネル電界効果トラン
ジスタ（以下ＰチャンネルＦＥＴ）２３が挿入されてい
る。電池２１側では、電力供給ライン２２と接地間に、
抵抗２４、Ｎチャンネル電界効果トランジスタ（以下Ｎ
チャンネルＦＥＴ）２５及び抵抗２６が直列に挿入さ
れ、抵抗２０の一端がＮチャンネルＦＥＴ２５のゲート
に接続されている。

【００１６】さて、この様な構成の電源制御回路におい
て、例えばＡＣアダプター１１をコネクタ１２から外し
た場合は、ＮチャンネルＦＥＴ２５のゲート電圧が降下
して、ＮチャンネルＦＥＴ２５がオフとなり、Ｐチャン
ネルＦＥＴ２３のゲートが抵抗２６を通じて接地点に接
続され、ＰチャンネルＦＥＴ２３がオンとなる。これに
より、電池２１と負荷１０間が接続され、電池２１から
ＰチャンネルＦＥＴ２３を通じて負荷１０へと電力が供
給される。このとき、電池２１からの電流は、ダイオー
ド１５によって阻止され、ＰチャンネルＦＥＴ１４側に
流れることはない。

【００１７】ここで、電池２１からの電流は、Ｐチャン
ネルＦＥＴ２３のみを通じて負荷１０に流れる。一般
に、ＦＥＴのドレイン−ソース間の抵抗Ｒdsは、ＦＥＴ
がオンのときに非常に小さい。このため、Ｐチャンネル
ＦＥＴ２３による電力損失が極めて小さく、電池２１の
電力のほとんどを負荷１０へと供給することができる。
例えば、オンのときにはＰチャンネルＦＥＴ２３のドレ
イン−ソース間の抵抗Ｒdsが５０ｍΩ程度あるから、電
池２１の出力電流を３Ａとすると、電力損失は、（５０
×１０^-3）×３²＝０．４５Ｗとなる。これに対して、
従来の様に電池と負荷間に逆電流防止用のダイオード
（ショットキーバリアダイオード）を挿入した場合は、
ダイオードの順方向電圧降下ＶＦが０．６Ｖ程度である
から、電力損失は、０．６×３＝１．８Ｗとなる。従っ
て、本実施形態の電源制御回路の方が、電池の電力損失
が明らかに小さい。

【００１８】次に、ＡＣアダプター１１をコネクタ１２
に接続すると、ＮチャンネルＦＥＴ２５のゲート電圧が
上昇して、ＮチャンネルＦＥＴ２５がオンとなり、電池
２１の出力電圧を各抵抗２４，２６により分圧してなる
電圧がＰチャンネルＦＥＴ２３のゲートに加えられ、Ｐ
チャンネルＦＥＴ２３がオフとなる。例えば、各抵抗２
４，２６による分圧比を１／１０程度とし、電池２１の
出力電圧の１／１０をＰチャンネルＦＥＴ２３のゲート
に加える。これにより、電池２１と負荷１０間が切り離
され、電池２１からの電力の供給が停止される。

【００１９】また、ＰチャンネルＦＥＴ１４のゲートに
電圧が加わり、ＰチャンネルＦＥＴ１４がオフの状態を
維持する。

【００２０】更に、ＡＣアダプター１１からの電流が抵
抗１８を通じてコンデンサ１９に流れ、コンデンサ１９
が徐々に充電され、コンデンサ１９の端子電圧が徐々に
上昇していく。コンデンサ１９がほぼ満充電となり、コ
ンデンサ１９の端子電圧が一定電圧に達すると、Ｎチャ
ンネルＦＥＴ１７のゲート電圧も一定電圧に達して、Ｎ
チャンネルＦＥＴ１７がオンとなる。そして、Ｐチャン
ネルＦＥＴ１４のゲートがＮチャンネルＦＥＴ１７を通
じて接地され、ＰチャンネルＦＥＴ１４がオンとなる。
これにより、ＡＣアダプター１１と負荷１０間が接続さ
れ、ＡＣアダプター１１からＰチャンネルＦＥＴ１４を
通じて負荷１０へと電力が供給される。

【００２１】従って、ＡＣアダプター１１をコネクタ１
２に接続したときには、まずＰチャンネルＦＥＴ２３が
オフとなって、電池２１と負荷１０間が切り離され、こ
の後にコンデンサ１９が徐々に充電されてほぼ満充電に
なると、ＰチャンネルＦＥＴ１４がオンとなって、ＡＣ
アダプター１１からＰチャンネルＦＥＴ１４を通じて負
荷１０へと電力供給が開始される。このため、ＡＣアダ
プター１１からの電流が負荷１０へと流れるときには、
ＰチャンネルＦＥＴ２３がオフに必ずなっており、過電
流が電池２１に流れ込まずに済む。

【００２２】この様に本実施形態の電源制御回路では、
電池２１からＰチャンネルＦＥＴ２３のみを通じて負荷
１０へと電力を供給するので、電力損失が極めて小さ
い。また、ＡＣアダプター１１を接続したときには、電
池２１を切り離した後に、ＡＣアダプター１１から負荷
１０への電力供給を開始するので、過電流が電池２１に
流れ込まずに済む。更に、回路構成が簡単なため、図４
に示す従来の回路と比較すると、コストの低減を果たす
ことができる。

【００２３】図２は、本発明の電源制御回路の第２実施
形態を示す回路図である。尚、図２において、図１の回
路と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付して説明
を簡略化する。

【００２４】本実施形態の電源制御回路では、２つの電
池３１，３２をそれぞれの電力供給ライン３３，３４に
着脱自在に接続することができ、各電力供給ライン３
３，３４毎に、ＰチャンネルＦＥＴ２３、抵抗２４、Ｎ
チャンネルＦＥＴ２５及び抵抗２６を設けている。ま
た、抵抗２０の一端をそれぞれのダイオード３５，３６
を通じて各ＮチャンネルＦＥＴ２５のゲートに接続して
いる。更に、電池３１をダイオード３７を通じて電力供
給ライン３４側のＮチャンネルＦＥＴ２５のゲートに接
続すると共に、電池３２をダイオード３８を通じて電力
供給ライン３３側のＮチャンネルＦＥＴ２５のゲートに
接続している。

【００２５】この様な構成において、例えばＡＣアダプ
ター１１及び電池３２を外し、かつ電池３１のみを接続
した場合は、電力供給ライン３３側で、ＮチャンネルＦ
ＥＴ２５がオフとなり、ＰチャンネルＦＥＴ２３のゲー
トが抵抗２６を通じて接地点に接続され、Ｐチャンネル
ＦＥＴ２３がオンとなる。これにより、電池３１と負荷
１０間が接続され、電池３１からＰチャンネルＦＥＴ２
３を通じて負荷１０へと電力が供給される。

【００２６】また、ＡＣアダプター１１及び電池３１を
外し、かつ電池３２のみを接続した場合は、電力供給ラ
イン３４側で、ＮチャンネルＦＥＴ２５がオフとなり、
ＰチャンネルＦＥＴ２３のゲートが抵抗２６を通じて接
地点に接続され、ＰチャンネルＦＥＴ２３がオンとな
る。これにより、電池３２と負荷１０間が接続され、電
池３２からＰチャンネルＦＥＴ２３を通じて負荷１０へ
と電力が供給される。

【００２７】更に、ＡＣアダプター１１をコネクタ１２
から外し、かつ各電池３１，３２のいずれをも接続した
場合は、各電池３１，３２の出力電圧がそれぞれのダイ
オード３７，３８を通じて各ＮチャンネルＦＥＴ２５の
ゲートに加えられるので、各ＮチャンネルＦＥＴ２５が
オンとなり、各ＰチャンネルＦＥＴ２３のゲートに電圧
が加わり、各ＰチャンネルＦＥＴ２３がオフとなる。こ
のとき、各電池３１，３２のいずれも負荷１０に接続さ
れず、負荷１０への電力供給が行われない。

【００２８】また、ＡＣアダプター１１をコネクタ１２
に接続した場合は、ＡＣアダプター１１の出力電圧がそ
れぞれのダイオード３５，３６を通じて各Ｎチャンネル
ＦＥＴ２５のゲートに加えられるので、各Ｎチャンネル
ＦＥＴ２５がオンとなり、各ＰチャンネルＦＥＴ２３が
オフとなって、各電池３１，３２のいずれも負荷１０に
接続されない。この後、ＡＣアダプター１１からの電流
によってコンデンサ１９が徐々に充電され、コンデンサ
１９の端子電圧が一定電圧に達すると、ＮチャンネルＦ
ＥＴ１７がオンとなり、ＰチャンネルＦＥＴ１４がオン
となる。これにより、ＡＣアダプター１１からＰチャン
ネルＦＥＴ１４を通じて負荷１０へと電力が供給され
る。

【００２９】従って、本実施形態の電源制御回路では、
ＡＣアダプター１１及び各電池３１，３２のいずれか１
つだけを接続したときに、負荷１０へと電力が供給され
る。また、各電池３１，３２からの電流は、それぞれの
ＰチャンネルＦＥＴ２３のみを通じて負荷１０に流れる
ので、電力損失が極めて小さい。更に、ＡＣアダプター
１１を接続したときには、各電池３１，３２を切り離し
た後に、ＡＣアダプター１１から負荷１０への電力供給
を開始するので、過電流が電池２１に流れずに済む。

【００３０】尚、本発明は、上記各実施形態に限定され
るものでなく、本発明の特許請求の範囲を逸脱しない程
度に変形されたものを含む。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、電池
と負荷間に電界効果トランジスタを挿入している。従っ
て、電池の電力が電界効果トランジスタを通じて負荷に
供給される。電界効果トランジスタがオンのときには、
電界効果トランジスタの電圧降下がダイオードの順方向
電圧降下と比較して非常に低い。従って、電界効果トラ
ンジスタによる電力損失が極めて小さく、電池の電力を
効率的に利用することができる。また、外部電源が接続
されたときには、切り換え手段によって、電界効果トラ
ンジスタがオフにされて、電池による電力供給が停止さ
れ、かつ遅延手段によって、外部電源による電力供給の
開始が遅延される。従って、電界効果トランジスタがオ
フにされた後に、外部電源による電力供給が開始される
ことになり、外部電源から電界効果トランジスタを通じ
て電池へと過電流が流れ込むことがない。

【００３２】更に、複数の電池のうちの少なくとも１つ
が接続されたときには、切り換え手段によって、他の電
池から負荷への電力供給ラインに挿入された電界効果ト
ランジスタがオフにされるので、複数の電池による電力
供給が同時に行われることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源制御回路の第１実施形態を示す回
路図である。

【図２】本発明の電源制御回路の第２実施形態を示す回
路図である。

【図３】従来回路の一例を示す図である。

【図４】従来回路の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１０負荷１１ＡＣアダプター１２コネクタ１３，２２，３３，３４電力供給ライン１４，２３Ｐチャンネル電界効果トランジスタ１５，３５，３６，３７，３８ダイオード１６，１８，２０，２４，２６抵抗１７，２５Ｎチャンネル電界効果トランジスタ１９コンデンサ２１，３１，３２電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力を負荷に供給する電池を備え、外部
電源が接続されたときには、電池から負荷への電力供給
に代わって、外部電源から負荷へと電力を供給する電源
制御回路において、電池と負荷間に挿入された電界効果トランジスタと、外部電源が接続されたときには、外部電源の出力に応答
して、電界効果トランジスタをオンからオフに切り換え
る切り換え手段と、外部電源による電力供給の開始を遅延させる遅延手段と
を備えることを特徴とする電源制御回路。
【請求項２】着脱自在であって、それぞれの電力を負
荷に供給する複数の電池を備え、外部電源が接続された
ときには、電池から負荷への電力供給に代わって、外部
電源から負荷へと電力を供給する電源制御回路におい
て、各電池から負荷へのそれぞれの電力供給ラインに挿入さ
れた複数の電界効果トランジスタと、外部電源が接続されたときには、外部電源の出力に応答
して、各電界効果トランジスタをオンからオフに切り換
えると共に、各電池のうちの少なくとも１つが接続され
たときには、この電池の出力に応答して、他の電池から
負荷への電力供給ラインの電界効果トランジスタをオン
からオフに切り換える切り換え手段と、外部電源による電力供給の開始を遅延させる遅延手段と
を備えることを特徴とする電源制御回路。