JP2002135995A - 電源回路、電源回路の制御方法、及びこの電源回路を用いた電子機器 - Google Patents

電源回路、電源回路の制御方法、及びこの電源回路を用いた電子機器

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JP2002135995A
JP2002135995A JP2000318310A JP2000318310A JP2002135995A JP 2002135995 A JP2002135995 A JP 2002135995A JP 2000318310 A JP2000318310 A JP 2000318310A JP 2000318310 A JP2000318310 A JP 2000318310A JP 2002135995 A JP2002135995 A JP 2002135995A
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    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学電池の利用効率を向上した電源回路を提
供する。 【解決手段】 キャパシタ30の電圧V30が基準電圧
Vr1以上、かつ負荷Lに流れる負荷電流ILを電圧に
変換した電圧値が基準電圧Vr2よりも小さいとき、化
学電池10からキャパシタ30に対して同化学電池10
の電圧V10が印加されて充電されると共に、同電圧V
10及びキャパシタ30に蓄積された電力が負荷Lに供
給される。負荷電流ILを電圧に変換した電圧値が基準
電圧Vr2以上のとき、キャパシタ30に蓄積された電
力のみが負荷Lに供給される。キャパシタ30の電圧V
30が基準電圧Vr1よりも小さく、かつ負荷電流IL
を電圧に変換した電圧値が基準電圧Vr2よりも小さい
とき、化学電池10からキャパシタ30に定電流充電回
路26で所定値に制限された電流I26が供給されて充
電されると共に、化学電池10の電圧V10が負荷Lに
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】この発明は、化学電池を用い
た電源回路に係り、例えば、携帯電話機に内蔵された送
信電波発信用のパワーアンプの電源部など、消費電力が
断続的に変化する負荷に電源を供給する場合に用いて好
適な電源回路、電源回路の制御方法、及びこの電源回路
を用いた電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】化学電池を用いた電源回路では、消費電
力が断続的に変化する負荷が接続された場合、この化学
電池の内部インピーダンスが比較的大きいので、瞬時的
な負荷電流の増加に同期して同化学電池の電圧が瞬時的
に低下する現象が発生する。この現象に対する改善策と
して、従来では、化学電池に比較的内部インピーダンス
の低いキャパシタが並列接続されていた。これにより、
化学電池の内部インピーダンスよりも低い合成インピー
ダンスが形成され、消費電力が断続的に変化する負荷が
接続された場合でも、瞬時的な電圧の低下率が同化学電
池を単独で使用する場合に比べて減少していた。
【0003】この種の電源回路は、従来では例えば図5
に示すように、化学電池1及び同化学電池1に並列接続
されたキャパシタ2を備え、これらに負荷Lが接続され
ている。化学電池1は、例えば、ニッケル・カドミウム
電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池など
の2次電池や、アルカリ1次電池などで構成され、所定
のエネルギーを貯蔵し、該エネルギーに基づいた起電力
(すなわち、電圧)V1を発生して負荷Lに供給する。
化学電池1は、内部インピーダンス1aを有している。
キャパシタ2は、例えば電気二重層コンデンサなどで構
成され、化学電池1の電圧V1で充電されて電力を蓄積
し、この蓄積された電力を負荷Lに供給する。キャパシ
タ2は、内部インピーダンス2aを有している。負荷L
は、例えば、携帯電話機に内蔵された送信電波発信用の
パワーアンプなどであり、消費電力が断続的に変化して
パルス状の負荷電流ILが流れるものである。
【0004】図6は、図5の電源回路の動作を説明する
ための各部の信号のタイムチャートであり、縦軸に電流
又は電圧、及び横軸に時間がとられている。この図を参
照して、図5の電源回路の動作を説明する。時刻t1に
おいて、負荷電流ILが瞬時的に増加し、化学電池1の
電圧V1が電圧値Vaから電圧値Vbまで低下する。こ
の場合、この電源回路の内部インピーダンスZは、 Z=R1×R2/(R1+R2) 但し、 R1;内部インピーダンス1aの値 R2;内部インピーダンス2aの値 で表され、内部インピーダンス1aの値R1よりも小さ
い。そのため、この電圧値Vbは、電源回路が化学電池
1のみで構成されている場合の電圧値Vcに比較して低
下率が少ない。時刻t2において、負荷電流ILが瞬時
的に減少し、電圧V1が電圧値Vbから電圧値Vaに戻
る。キャパシタ2の電圧V2も、電圧V1と同様に変化
する。
【0005】このように、化学電池1にキャパシタ2が
並列接続されている場合、電圧値Vbの低下率が電圧値
Vcに比較して少ないので、同化学電池1が2次電池で
構成されている場合、1回の充電に対する使用可能時間
が同化学電池1のみの場合に比較して長くなる。また、
化学電池1が比較的内部インピーダンスの高いアルカリ
1次電池で構成されている場合、寿命が同化学電池1の
みの場合に比較して長くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電源回路では、次のような問題点があった。すなわ
ち、図5の電源回路が設けられた電子機器において、化
学電池1の残存容量の判定が電圧V1の低下に基づいて
行われる場合、瞬時的な電圧V1の低下でも残存容量が
ないと判定されることがある。ところが、化学電池1が
例えばアルカリ1次電池で構成されている場合、或る電
子機器で残存容量がないと判定されても、他の電子機器
では使用できることがある。この現象は、化学電池1の
容量が完全に使い切れていないことを示すものであり、
同化学電池1の放電深度(すなわち、放電済み容量の定
格容量に対する比率)が浅い状態で寿命として判定さ
れ、同化学電池1のエネルギーの利用効率が低下すると
いう問題があった。
【0007】一方、化学電池1が例えばニッケル・カド
ミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池な
どの2次電池で構成されている場合、同化学電池1の容
量が完全に使い切れていなければ、1回の充電に対する
使用可能時間が本来の電池容量に相当する使用可能時間
よりも極端に短くなることがあるという問題があった。
また、化学電池1にキャパシタ2が並列接続される場
合、同キャパシタ2が未充電であれば、同化学電池1か
ら同キャパシタ2へ大きな突入電流が流れるので、同化
学電池1と同キャパシタ2とを接続する配線パターンの
焼損や、化学電池1及びキャパシタ2の劣化が発生する
ことがある。特に、化学電池1が電流制御回路を内蔵し
たリチウムイオン2次電池で構成されている場合、この
電流制御回路が故障することがあるという問題があっ
た。
【0008】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、化学電池のエネルギーの利用効率が向上し、か
つ同化学電池に未充電のキャパシタが並列接続される場
合でも、同化学電池からキャパシタに突入電流が流れる
ことを防止した電源回路、電源回路の制御方法、及びこ
の電源回路を用いた電子機器を提供することを目的とし
ている。
【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、請求項1記載の発明は、電源回路に係り、所定のエ
ネルギーを貯蔵し、該エネルギーに基づいた起電力を発
生して負荷に供給する化学電池と、前記化学電池の起電
力で充電されて電力を蓄積し、該蓄積された電力を前記
負荷に供給するキャパシタと、制御部とを備え、前記制
御部は、前記キャパシタの電圧が第1の基準値以上、か
つ前記負荷に流れる負荷電流が第2の基準値よりも小さ
いとき、前記化学電池から前記キャパシタに対して該化
学電池の電圧を印加して充電すると共に、前記化学電池
から発生した起電力及び前記キャパシタに蓄積された電
力を前記負荷に供給し、前記負荷電流が前記第2の基準
値以上のとき、前記キャパシタに蓄積された電力のみを
前記負荷に供給し、前記キャパシタの電圧が前記第1の
基準値よりも小さく、かつ前記負荷に流れる負荷電流が
前記第2の基準値よりも小さいとき、前記化学電池から
前記キャパシタに対して所定値に制限された電流を供給
して充電すると共に、前記化学電池から発生した起電力
を前記負荷に供給する構成になっていることを特徴とし
ている。
【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載の電
源回路に係り、前記制御部は、前記キャパシタの電圧を
前記第1の基準値と比較し、前記キャパシタの電圧が前
記第1の基準値よりも小さいときにアクティブモードの
第1の検出信号を出力し、前記キャパシタの電圧が前記
第1の基準値以上のときにノンアクティブモードの前記
第1の検出信号を出力するキャパシタ電圧検出手段と、
前記負荷電流を検出し、前記負荷電流が前記第2の基準
値以上のときにアクティブモードの第2の検出信号を出
力し、前記負荷電流が前記第2の基準値よりも小さいと
きにノンアクティブモードの前記第2の検出信号を出力
する負荷電流検出手段と、前記第1の検出信号がノンア
クティブモード、かつ前記第2の検出信号がノンアクテ
ィブモードのとき、前記化学電池から前記キャパシタに
対して該化学電池の電圧を印加して充電すると共に、前
記化学電池から発生した起電力及び前記キャパシタに蓄
積された電力を前記負荷に供給し、前記第2の検出信号
がアクティブモードのとき、前記キャパシタに蓄積され
た電力のみを前記負荷に供給し、前記第1の検出信号が
アクティブモード、かつ前記第2の検出信号がノンアク
ティブモードのとき、前記化学電池から前記キャパシタ
に対して所定値に制限された電流を供給して充電すると
共に前記化学電池から発生した起電力を前記負荷に供給
する電力供給充電手段とを備えたことを特徴としてい
る。
【0011】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の電源回路に係り、前記キャパシタは、前記化学電池
の内部インピーダンスよりも低い内部インピーダンスを
有する電気二重層コンデンサで構成されていることを特
徴としている。
【0012】請求項4記載の発明は、請求項1、2又は
3記載の電源回路に係り、前記キャパシタは、同キャパ
シタに蓄積された電力のみが前記負荷に供給されると
き、前記第2の検出信号がアクティブモードのときの前
記負荷における消費電力以上の電力が蓄積されているこ
とを特徴としている。
【0013】請求項5記載の発明は、電源回路の制御方
法に係り、所定のエネルギーを貯蔵し、該エネルギーに
基づいた起電力を発生して負荷に供給する化学電池と、
前記化学電池の起電力で充電されて電力を蓄積し、該蓄
積された電力を前記負荷に供給するキャパシタと、制御
部とを備えた電源回路において、前記制御部は、前記キ
ャパシタの電圧が第1の基準値以上、かつ前記負荷に流
れる負荷電流が第2の基準値よりも小さいとき、前記化
学電池から前記キャパシタに対して該化学電池の電圧を
印加して充電すると共に、前記化学電池から発生した起
電力及び前記キャパシタに蓄積された電力を前記負荷に
供給し、前記負荷電流が前記第2の基準値以上のとき、
前記キャパシタに蓄積された電力のみを前記負荷に供給
し、前記キャパシタの電圧が前記第1の基準値よりも小
さく、かつ前記負荷に流れる負荷電流が前記第2の基準
値よりも小さいとき、前記化学電池から前記キャパシタ
に対して所定値に制限された電流を供給して充電すると
共に、前記化学電池から発生した起電力を前記負荷に供
給することを特徴としている。
【0014】請求項6記載の発明は、電源回路の制御方
法に係り、所定のエネルギーを貯蔵し、該エネルギーに
基づいた起電力を発生して負荷に供給する化学電池と、
前記化学電池の起電力で充電されて電力を蓄積し、該蓄
積された電力を前記負荷に供給するキャパシタと、制御
部とを備えた電源回路において、前記制御部にキャパシ
タ電圧検出手段、負荷電流検出手段及び電力供給充電手
段を設けておき、前記キャパシタ電圧検出手段が前記キ
ャパシタの電圧を検出して前記第1の基準値と比較し、
前記キャパシタの電圧が前記第1の基準値よりも小さい
ときにアクティブモードの第1の検出信号を出力し、前
記キャパシタの電圧が前記第1の基準値以上のときにノ
ンアクティブモードの前記第1の検出信号を出力するキ
ャパシタ電圧検出処理と、前記負荷電流検出手段が前記
負荷に流れる負荷電流を検出して前記第2の基準値と比
較し、前記負荷電流が前記第2の基準値以上のときにア
クティブモードの第2の検出信号を出力し、前記負荷電
流が前記第2の基準値よりも小さいときにノンアクティ
ブモードの前記第2の検出信号を出力する負荷電流検出
処理と、前記第1の検出信号がノンアクティブモード、
かつ前記第2の検出信号がノンアクティブモードのと
き、前記電力供給充電手段が前記化学電池から前記キャ
パシタに対して該化学電池の電圧を印加して充電すると
共に、前記化学電池から発生した起電力及び前記キャパ
シタに蓄積された電力を前記負荷に供給する第1の電力
供給充電処理と、前記第2の検出信号がアクティブモー
ドのとき、前記電力供給充電手段が前記キャパシタに蓄
積された電力のみを前記負荷に供給する電力供給処理
と、前記第1の検出信号がアクティブモード、かつ前記
第2の検出信号がノンアクティブモードのとき、前記電
力供給充電手段が前記化学電池から前記キャパシタに対
して所定値に制限された電流を供給して充電すると共
に、前記化学電池から発生した起電力を前記負荷に供給
する第2の電力供給充電処理とを行うことを特徴として
いる。
【0015】請求項7記載の発明は、電子機器に係り、
請求項1、2、3又は4記載の電源回路を用いたことを
特徴としている。
【0016】請求項8記載の発明は、電子機器に係り、
請求項5又は6記載の電源回路の制御方法を用いること
を特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。第1の実施形態 図1は、この発明の第1の実施形態である電源回路の電
気的構成の一例を示すブロック図である。この形態の電
源回路は、同図に示すように、化学電池10、制御部2
0、及びキャパシタ30を備え、同化学電池10及び同
キャパシタ30には制御部20を介して負荷Lが接続さ
れている。化学電池10は、例えば、ニッケル・カドミ
ウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池
などの2次電池や、アルカリ1次電池などで構成され、
所定のエネルギーを貯蔵し、同エネルギーに基づいた起
電力(すなわち、電圧)V10を発生して負荷Lに供給
する。化学電池10は、内部インピーダンス10aを有
している。
【0018】制御部20は、キャパシタ電圧検出手段
(例えば、キャパシタ電圧検出回路)21、負荷電流検
出手段(例えば、負荷電流検出回路)22、制御回路2
3、スイッチ24、スイッチ25、及び定電流充電回路
26を備えている。これらの制御回路23、スイッチ2
4、スイッチ25、及び定電流充電回路26で電力供給
充電手段が構成されている。キャパシタ電圧検出回路2
1は、コンパレータ21a、及び基準電圧源21bを有
し、キャパシタ30の電圧V30を検出して第1の基準
値(すなわち、基準電圧源21bの基準電圧Vr1)と
比較し、同電圧V30が同基準電圧Vr1よりも小さい
ときにアクティブモード(例えば、低レベル、以下、
“L”という)の第1の検出信号Aを出力し、同電圧V
30が同基準電圧Vr1以上のときにノンアクティブモ
ード(例えば、高レベル、以下、“H”という)の検出
信号Aを出力する。
【0019】負荷電流検出回路22は、コンパレータ2
2a、基準電圧源22b、及び抵抗22cを有し、負荷
Lに流れる負荷電流ILを検出して抵抗22cで電圧に
変換し、同電圧の値が基準電圧源22bの基準電圧Vr
2(すなわち、第2の基準値を抵抗22cで電圧に変換
した値)以上のときにアクティブモード(例えば、
“H”)の第2の検出信号Bを出力し、同電圧の値が基
準電圧Vr2よりも小さいときにノンアクティブモード
(例えば、“L”)の検出信号Bを出力する。
【0020】制御回路23は、スイッチ選択回路23
a、キャパシタ電圧判定回路23b、及び負荷状態判定
回路23cを備えている。スイッチ選択回路23aは、
検出信号Aの論理レベルに応じてスイッチ25を駆動す
るための駆動信号Cを出力する。キャパシタ電圧判定回
路23bは、検出信号Aの論理レベルに応じてスイッチ
24を駆動するための駆動信号Dを出力する。負荷状態
判定回路23cは、検出信号Bの論理レベルに応じてス
イッチ24又はスイッチ25を駆動するための駆動信号
Eを出力する。スイッチ24は、例えば低オン抵抗のMO
SFETなどで構成され、駆動信号D又は駆動信号Eに基づ
いて駆動される。スイッチ25は、例えば低オン抵抗の
MOSFETなどで構成され、接点25a、接点25b、及び
コモン接点25cを有し、駆動信号C又は駆動信号Eに
基づいて駆動される。
【0021】定電流充電回路26は、抵抗26a、pn
p型のトランジスタ26b、定電圧ダイオード26c、
及び抵抗26dを有し、スイッチ24がオン状態にな
り、かつスイッチ25のコモン接点25cが接点25b
に接続されたとき、化学電池10の電圧V10が入力さ
れて抵抗26aの抵抗値と定電圧ダイオード26cのツ
ェナ電圧とで設定される所定値に制御された電流I26
を出力する。キャパシタ30は、例えば、化学電池10
の内部インピーダンスよりも低い内部インピーダンスを
有する電気二重層コンデンサで構成され、同化学電池1
0の電圧V10が印加されることによって充電されて電
力を蓄積し、同キャパシタ30の電圧V30が設定電圧
まで増加してスイッチ25のコモン接点25cが接点2
5aに接続されたとき、蓄積された電力を負荷Lに供給
する。キャパシタ30は、内部インピーダンス30aを
有している。負荷Lは、例えば、携帯電話機に内蔵され
た送信電波発信用のパワーアンプなどであり、消費電力
が断続的に変化してパルス状の負荷電流ILが流れるも
のである。
【0022】図2は、この形態の電源回路の制御方法を
説明するための各部の信号のタイムチャートであり、縦
軸に電流、電圧又はスイッチ24,25の状態、及び横
軸に時間がとられている。この図を参照して、この形態
の電源回路の制御方法(1)〜(4)について説明す
る。 (1)時刻t0における制御方法 時刻t0において、キャパシタ電圧検出回路21でキャ
パシタ30の電圧V30が検出されてコンパレータ21
aで基準電圧Vr1と比較され、同電圧V30が基準電
圧Vr1以上(すなわち、電圧V30が予め設定された
電圧V10の下限値以上)なので、“H”の検出信号A
が出力される(キャパシタ電圧検出処理)。また、負荷
電流検出回路22では、負荷Lに流れる負荷電流ILが
検出されて抵抗22cで電圧値に変換され、同電圧値が
コンパレ−タ22aで基準電圧Vr2と比較され、同電
圧値が基準電圧Vr2よりも小さい(すなわち、負荷電
流ILが予め設定された同負荷電流ILのしきい値ITH
よりも小さい)ので、“L”の検出信号Bが出力される
(負荷電流検出処理)。このとき、スイッチ選択回路2
3aから駆動信号Cが出力され、また、負荷状態判定回
路23cから駆動信号Eが出力され、スイッチ25のコ
モン接点25cが接点25aに接続されると共に、負荷
状態判定回路23cから駆動信号Eが出力され、スイッ
チ24がオン状態になる。そして、化学電池10からキ
ャパシタ30に対して同化学電池10の電圧V10が印
加されて充電されると共に、同電圧V10(このときの
電圧V10の電圧値は、同電圧V10の標準値)及び同
キャパシタ30に蓄積された電力が負荷Lに供給される
(第1の電力供給充電処理)。
【0023】(2)時刻t1における制御方法 時刻t1において、負荷電流ILが瞬時的に増加し、時
間T1において負荷電流ILが負荷Lに対応した一定値
になる。このとき、負荷電流検出回路22では、負荷電
流ILが検出されて抵抗22cで電圧値に変換され、同
電圧値がコンパレータ22aで基準電圧Vr2と比較さ
れ、同電圧値が基準電圧Vr2以上(すなわち、負荷電
流ILが予め設定された同負荷電流ILのしきい値ITH
以上)なので、“H”の検出信号Bが出力される(負荷
電流検出処理)。このとき、負荷状態判定回路23cか
ら駆動信号Eが出力され、スイッチ24がオフ状態にな
る。このとき、スイッチ25のコモン接点25cは、接
点25aに接続されたままである。そのため、時間T1
において化学電池10は無負荷状態になるので、時刻t
0のときの状態よりも軽負荷になり、内部インピーダン
ス10aによる電圧降下が軽減されるので、電圧V10
が増加する。このときの電圧V10の電圧値は、電圧V
10の標準値から上限値へ増加する。そして、キャパシ
タ30に蓄積された電力のみが負荷に供給される(電力
供給処理)。この場合、キャパシタ30には、負荷Lの
時間T1における消費電力以上の電力が蓄積されている
ものとする。
【0024】(3)時刻t2における制御方法 時刻t2において、負荷電流ILが瞬時的に減少したと
き、キャパシタ電圧検出回路21では、キャパシタ30
の電圧V30が検出されてコンパレータ21aで基準電
圧Vr1と比較され、同電圧V30が基準電圧Vr1よ
りも小さい(すなわち、電圧V30が予め設定された電
圧V10の下限値よりも低い)なので、“L”の検出信
号Aが出力される(キャパシタ電圧検出処理)。また、
負荷電流検出回路22では、負荷電流ILが検出されて
抵抗22cで電圧値に変換され、同電圧値がコンパレー
タ22aで基準電圧Vr2と比較され、同電圧値が基準
電圧Vr2よりも小さい(すなわち、負荷電流ILが予
め設定された同負荷電流ILのしきい値ITHより小さ
い)ので、“L”の検出信号Bが出力される(負荷電流
検出処理)。このとき、スイッチ選択回路23aから駆
動信号Cが出力され、また、負荷状態判定回路23cか
ら駆動信号Eが出力され、スイッチ25のコモン接点2
5cが接点25bに接続されると共に、負荷状態判定回
路23cから駆動信号Eが出力され、スイッチ24がオ
ン状態になる。そして、時間T2において、化学電池1
0から定電流充電回路26で所定値に制限された電流I
26がキャパシタ30に対して供給されることにより、
キャパシタ30が定電流充電されると共に、同電圧V1
0が負荷Lに供給される(第2の電力供給充電処理)。
【0025】(4)時刻t3の時の制御方法 時刻t3において、キャパシタ電圧検出回路21では、
キャパシタ30の電圧V30が検出されてコンパレータ
21aで基準電圧Vr1と比較され、同電圧V30が基
準電圧Vr1以上(すなわち、電圧V30が予め設定さ
れた電圧V10の下限値以上)なので、“H”の検出信
号Aが出力される(キヤパシタ電圧検出処理)。また、
負荷電流検出回路22では、負荷電流ILが検出されて
抵抗22cで電圧値に変換され、同電圧値がコンパレー
タ22aで基準電圧Vr2と比較され、同電圧値が基準
電圧Vr2よりも小さい(すなわち、負荷電流ILが予
め設定された同負荷電流ILのしきい値ITHよりも小さ
い)ので、“L”の検出信号Bが出力される(負荷電流
検出処理)。このとき、スイッチ選択回路23aから駆
動信号Cが出力され、また、負荷状態判定回路23cか
ら駆動信号Eが出力され、スイッチ25のコモン接点2
5cが接点25aに接続されると共に、負荷状態判定回
路23cから駆動信号Eが出力され、スイッチ24がオ
ン状態になる。そして、時間T3において、化学電池1
0からキャパシタ30に対して同化学電池10の電圧V
10が印加されて充電されると共に、同電圧V10(こ
の電圧V10の電圧値は、電圧V10の下限値から標準
値に増加していく)及び同キャパシタ30に蓄積された
電力が負荷Lに供給される(第1の電力供給充電処
理)。
【0026】以上のように、この第1の実施形態では、
負荷電流ILが瞬時的に増加したとき、キャパシタ30
に蓄積された電力のみが負荷Lに供給されるので、化学
電池10の電圧V10が低下しない。そのため、この化
学電池10の寿命が電圧V10の低下に基づいて判定さ
れる場合でも、放電深度が浅い状態で寿命として判定さ
れることがなく、同化学電池10のエネルギーの利用効
率が向上する。さらに、キャパシタ30の電圧V30が
基準電圧Vr1よりも低いとき、化学電池10から定電
流充電回路26で制御されて所定値に制限された電流I
26が同キャパシタ30に供給されて充電されるので、
同キャパシタ30が未充電の場合でも、同化学電池10
から同キャパシタ30へ突入電流が流れることがなく、
同化学電池10と同キャパシタ30とを接続する配線パ
ターンの焼損や同化学電池10及びキャパシタ30の劣
化が防止される。
【0027】第2の実施形態 図3は、この発明の第2の実施形態である電子機器の電
気的構成を示すブロック図である。この形態の電子機器
は、同図に示すように、携帯電話機40であり、アンテ
ナ41、パワーアンプ42、送受信部43、制御部4
4、ドライバ45、ディスプレイ46、マイク・スピー
カ47、電源回路48、及びレギュレータ49を備えて
いる。パワーアンプ42は、送受信部43から出力され
た送信用信号をアンテナ41を介してTDMA(Time D
evision Multiple Access )方式による送信電波として
発信する。TDMA方式は、日本国内ではPDC(Pers
onal Degital Cellular )方式が用いられ、ヨーロッパ
などではGSM(Global System for Mobile communica
tions )方式が用いられる。
【0028】送受信部43は、アンテナ41を介して無
線信号を送受信する。制御部44は、中央処理装置など
で構成され、制御プログラムに基づいてこの携帯電話機
40全体の動作を制御する。ドライバ45は、マイク/
スピーカ部47から吹き込まれた音声信号をデジタル信
号に変換すると共に、受信されたデジタル信号を音声信
号に変換してマイク/スピーカ部47へ送出する。ま
た、ドライバ45は、ディスプレイ46に表示用の信号
を送出する。ディスプレイ46は、利用者に対して各種
メッセージ等の情報を表示する。電源回路48は、化学
電池48aを有し、第1の実施形態を示す図1の電源回
路と同様に構成され、出力電圧をパワーアンプ42に供
給する。レギュレータ49は、電源回路48の出力電圧
を入力して所定値の定電圧を出力し、送受信部43、制
御部44、ドライバ45、及びマイク・スピーカ47に
供給する。
【0029】この携帯電話機では、TDMA方式によっ
て送信電波が発信され、このとき、電源回路48から同
TDMA方式に基づく周波数のパルス状の負荷電流が取
り出される。電源回路48は、図1の電源回路と同様に
構成されているので、パワーアンプ42に流れる負荷電
流が瞬時的に増加しても、化学電池48aの電圧が低下
しない。
【0030】以上のように、この第2の実施形態では、
電源回路48が図1の電源回路と同様に構成されている
ので、パワーアンプ42に流れる負荷電流が瞬時的に増
加しても、化学電池48aの電圧が低下しない。そのた
め、第1の実施形態と同様に、この化学電池48aの寿
命が電圧の低下に基づいて判定される場合でも、放電深
度が浅い状態で寿命として判定されることがなく、同化
学電池48aのエネルギーの利用効率が向上する。
【0031】第3の実施形態 図4は、この発明の第3の実施形態である電子機器の電
気的構成を示すブロック図である。この形態の電子機器
は、同図に示すように、ディジタルスチールカメラ50
であり、画面表示ドライバ51、画像処理/記録制御回
路52、モータ部53、ストロボ発光制御部54、及び
電源回路55を備えている。画面表示ドライバ51は、
このディジタルスチールカメラ50で撮影された画像デ
ータを例えばパーソナルコンピュータのディスプレイな
どの表示手段へ送出する。画像処理/記録制御回路52
は、このディジタルスチールカメラ50で撮影された画
像データに対して所定の処理を行って図示しないメモリ
などに記録する。モータ部53は、例えば、焦点用モー
タ、ズーム用モータ、レンズシャッタ用モータ、絞り込
み用モータなどで構成されている。ストロボ発光制御部
54は、撮影時にストロボを発光させる。電源回路55
は、化学電池55aを有し、第1の実施形態を示す図1
の電源回路と同様に構成され、出力電圧を前記画面表示
ドライバ51、画像処理/記録制御回路52、モータ部
53、及びストロボ発光制御部54へ供給する。
【0032】このディジタルスチールカメラ50では、
画面表示ドライバ51、画像処理/記録制御回路52、
モータ部53、及びストロボ発光制御部54がそれぞれ
動作したとき、電源回路55から瞬時的に大きな負荷電
流が取り出される。電源回路55は、図1の電源回路と
同様に構成されているので、負荷電流が瞬時的に増加し
ても、化学電池55aの電圧が低下しない。
【0033】以上のように、この第3の実施形態では、
電源回路55が図1の電源回路と同様に構成されている
ので、画面表示ドライバ51、画像処理/記録制御回路
52、モータ部53、及びストロボ発光制御部54に流
れる負荷電流が瞬時的に増加しても、化学電池55aの
電圧が低下しない。そのため、第1の実施形態と同様
に、この化学電池55aの寿命が電圧の低下に基づいて
判定される場合でも、放電深度が浅い状態で寿命として
判定されることがなく、同化学電池55aのエネルギー
の利用効率が向上する。
【0034】以上、この発明の実施形態を図面により詳
述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、ス
イッチ24,25は、MOSFETの他、例えば、バイポーラ
トランジスタなどでも良い。また、負荷電流検出回路2
2中の抵抗22cは、例えばホール素子で構成された電
流センサなどでも良い。また、定電流充電回路26は、
定電流が得られる回路であれば、任意の回路で良い。こ
の発明は、携帯電話機やディジタルスチールカメラなど
の電源回路に限らず、消費電力が断続的に変化する電子
機器や、起動時に大きな負荷電流が流れる電子機器の電
源回路全般に適用できる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、負荷電流が瞬時的に増加したとき、キャパシタ
に蓄積された電力のみが負荷に供給されるので、化学電
池の電圧が低下しない。そのため、この化学電池の寿命
が同化学電池の電圧の低下に基づいて判定される場合で
も、放電深度が浅い状態で寿命として判定されることが
なく、同化学電池のエネルギーの利用効率を向上でき
る。さらに、キャパシタの電圧が第1の基準値よりも低
いとき、化学電池から所定値に制限された電流が同キャ
パシタに供給されて充電されるので、同キャパシタが未
充電の場合でも、同化学電池から同キャパシタへ突入電
流が流れることがなく、配線パターンの焼損や同化学電
池及びキャパシタの劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態である電源回路の電
気的構成を示すブロック図である。
【図2】図1の電源回路の動作を説明するための各部の
信号のタイムチャートである。
【図3】この発明の第2の実施形態である電子機器の電
気的構成を示すブロック図である。
【図4】この発明の第3の実施形態である電子機器の電
気的構成を示すブロック図である。
【図5】従来の電源回路の回路図である。
【図6】図5の電源回路の動作を説明するためのタイム
チャートである。
【符号の説明】
10,49a,55a 化学電池 10a,30a 内部インピーダンス 20 制御部 21 負荷電流検出回路(負荷電流検
出手段) 22 キャパシタ電圧検出回路(キャ
パシタ電圧検出手段) 23 制御回路(電力供給充電手段) 24,25 スイッチ(電力供給充電手段) 26 定電流充電回路(電力供給充電
手段) 30 キャパシタ 40 携帯電話機(電子機器) 49,55 電源回路 50 ディジタルスチールカメラ(電
子機器)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 AA04 BA02 CA02 CA04 CA14 CC02 DA07 DA15 DA18 FA08 GC05 5G065 AA00 BA04 DA04 EA02 FA05 GA03 GA06 GA07 HA04 HA16 JA07 KA02 KA05 LA01 LA02 MA09 NA01

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のエネルギーを貯蔵し、該エネルギ
    ーに基づいた起電力を発生して負荷に供給する化学電池
    と、前記化学電池の起電力で充電されて電力を蓄積し、
    該蓄積された電力を前記負荷に供給するキャパシタと、
    制御部とを備えた電源回路であって、 前記制御部は、 前記キャパシタの電圧が第1の基準値以上、かつ前記負
    荷に流れる負荷電流が第2の基準値よりも小さいとき、
    前記化学電池から前記キャパシタに対して該化学電池の
    電圧を印加して充電すると共に、前記化学電池から発生
    した起電力及び前記キャパシタに蓄積された電力を前記
    負荷に供給し、前記負荷電流が前記第2の基準値以上の
    とき、前記キャパシタに蓄積された電力のみを前記負荷
    に供給し、前記キャパシタの電圧が前記第1の基準値よ
    りも小さく、かつ前記負荷に流れる負荷電流が前記第2
    の基準値よりも小さいとき、前記化学電池から前記キャ
    パシタに対して所定値に制限された電流を供給して充電
    すると共に、前記化学電池から発生した起電力を前記負
    荷に供給する構成になっていることを特徴とする電源回
    路。
  2. 【請求項2】 前記制御部は、 前記キャパシタの電圧を前記第1の基準値と比較し、前
    記キャパシタの電圧が前記第1の基準値よりも小さいと
    きにアクティブモードの第1の検出信号を出力し、前記
    キャパシタの電圧が前記第1の基準値以上のときにノン
    アクティブモードの前記第1の検出信号を出力するキャ
    パシタ電圧検出手段と、 前記負荷電流を検出し、前記負荷電流が前記第2の基準
    値以上のときにアクティブモードの第2の検出信号を出
    力し、前記負荷電流が前記第2の基準値よりも小さいと
    きにノンアクティブモードの前記第2の検出信号を出力
    する負荷電流検出手段と、 前記第1の検出信号がノンアクティブモード、かつ前記
    第2の検出信号がノンアクティブモードのとき、前記化
    学電池から前記キャパシタに対して該化学電池の電圧を
    印加して充電すると共に、前記化学電池から発生した起
    電力及び前記キャパシタに蓄積された電力を前記負荷に
    供給し、前記第2の検出信号がアクティブモードのと
    き、前記キャパシタに蓄積された電力のみを前記負荷に
    供給し、 前記第1の検出信号がアクティブモード、かつ前記第2
    の検出信号がノンアクティブモードのとき、前記化学電
    池から前記キャパシタに対して所定値に制限された電流
    を供給して充電すると共に前記化学電池から発生した起
    電力を前記負荷に供給する電力供給充電手段とを備えた
    ことを特徴とする請求項1記載の電源回路。
  3. 【請求項3】 前記キャパシタは、 前記化学電池の内部インピーダンスよりも低い内部イン
    ピーダンスを有する電気二重層コンデンサで構成されて
    いることを特徴とする請求項1又は2記載の電源回路。
  4. 【請求項4】 前記キャパシタは、 前記キャパシタに蓄積された電力のみが前記負荷に供給
    されるとき、前記第2の検出信号がアクティブモードの
    ときの前記負荷における消費電力以上の電力が蓄積され
    ていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の電源
    回路。
  5. 【請求項5】 所定のエネルギーを貯蔵し、該エネルギ
    ーに基づいた起電力を発生して負荷に供給する化学電池
    と、前記化学電池の起電力で充電されて電力を蓄積し、
    該蓄積された電力を前記負荷に供給するキャパシタと、
    制御部とを備えた電源回路において、 前記制御部は、前記キャパシタの電圧が第1の基準値以
    上、かつ前記負荷に流れる負荷電流が第2の基準値より
    も小さいとき、前記化学電池から前記キャパシタに対し
    て該化学電池の電圧を印加して充電すると共に、前記化
    学電池から発生した起電力及び前記キャパシタに蓄積さ
    れた電力を前記負荷に供給し、前記負荷電流が前記第2
    の基準値以上のとき、前記キャパシタに蓄積された電力
    のみを前記負荷に供給し、前記キャパシタの電圧が前記
    第1の基準値よりも小さく、かつ前記負荷に流れる負荷
    電流が前記第2の基準値よりも小さいとき、前記化学電
    池から前記キャパシタに対して所定値に制限された電流
    を供給して充電すると共に、前記化学電池から発生した
    起電力を前記負荷に供給することを特徴とする電源回路
    の制御方法。
  6. 【請求項6】 所定のエネルギーを貯蔵し、該エネルギ
    ーに基づいた起電力を発生して負荷に供給する化学電池
    と、前記化学電池の起電力で充電されて電力を蓄積し、
    該蓄積された電力を前記負荷に供給するキャパシタと、
    制御部とを備えた電源回路において、 前記制御部にキャパシタ電圧検出手段、負荷電流検出手
    段及び電力供給充電手段を設けておき、 前記キャパシタ電圧検出手段が前記キャパシタの電圧を
    検出して前記第1の基準値と比較し、前記キャパシタの
    電圧が前記第1の基準値よりも小さいときにアクティブ
    モードの第1の検出信号を出力し、前記キャパシタの電
    圧が前記第1の基準値以上のときにノンアクティブモー
    ドの前記第1の検出信号を出力するキャパシタ電圧検出
    処理と、 前記負荷電流検出手段が前記負荷に流れる負荷電流を検
    出して前記第2の基準値と比較し、前記負荷電流が前記
    第2の基準値以上のときにアクティブモードの第2の検
    出信号を出力し、前記負荷電流が前記第2の基準値より
    も小さいときにノンアクティブモードの前記第2の検出
    信号を出力する負荷電流検出処理と、 前記第1の検出信号がノンアクティブモード、かつ前記
    第2の検出信号がノンアクティブモードのとき、前記電
    力供給充電手段が前記化学電池から前記キャパシタに対
    して該化学電池の電圧を印加して充電すると共に、前記
    化学電池から発生した起電力及び前記キャパシタに蓄積
    された電力を前記負荷に供給する第1の電力供給充電処
    理と、 前記第2の検出信号がアクティブモードのとき、前記電
    力供給充電手段が前記キャパシタに蓄積された電力のみ
    を前記負荷に供給する電力供給処理と、 前記第1の検出信号がアクティブモード、かつ前記第2
    の検出信号がノンアクティブモードのとき、前記電力供
    給充電手段が前記化学電池から前記キャパシタに対して
    所定値に制限された電流を供給して充電すると共に、前
    記化学電池から発生した起電力を前記負荷に供給する第
    2の電力供給充電処理とを行うことを特徴とする電源回
    路の制御方法。
  7. 【請求項7】 請求項1、2、3又は4記載の電源回路
    を用いたことを特徴とする電子機器。
  8. 【請求項8】 請求項5又は6記載の電源回路の制御方
    法を用いることを特徴とする電子機器。
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