JP2005086933A

JP2005086933A - 携帯端末

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Publication number: JP2005086933A
Application number: JP2003318228A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nagamachi; 和夫長町
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2023-09-10
Also published as: JP4131844B2

Abstract

【課題】過放電状態の電池の充電中であっても正常なシステム動作を行う携帯端末を提供することを目的とする。
【解決手段】携帯端末に充電器が接続されて予備充電が行われる場合、システムパワーコントローラ１２から出力されるコントロール信号ＣＨＧＣＮＴによってＦＥＴ２が制御され、ＦＥＴ２を予備充電電流Ｉ_ＰＲＥ＿_ＣＨＧが流れる。また、トランジスタＴＲ１のベース端子に供給されるバイパス信号がハイレベルとなり、トランジスタＴＲ１がオンとなる。これにより、ＦＥＴ１がオンとなり、電流Ｉ_{ＢＹＰＡＳＳ}がＦＥＴ１を流れる。このとき、携帯端末動作用の電流をＩ_ＬＯＡＤ、バッテリー１４に供給される電流をＩ_ＣＨＧ（ＢＡＴ）とすると、Ｉ_ＰＲＥ＿_ＣＨＧ＋Ｉ_{ＢＹＰＡＳＳ}＞Ｉ_ＬＯＡＤ＋Ｉ_ＣＨＧ（ＢＡＴ）の関係が成り立つ。
【選択図】図２

Description

この発明は、内蔵電池の予備充電時における充電動作の改良を図った携帯端末に関する。

携帯端末は、端末に内蔵される充電可能な電池（バッテリー）を電源として用いることにより駆動している。この電池は小容量であり、頻繁に充電を行うことが必要である。そのため、外出先で電池の残存容量が少なくなり、ユーザが早急に充電を行わなければならないという事態が生じることがある。このとき、充電を行うためには、ＡＣ／ＤＣ（交流／直流）コンバータを内蔵し、商用電源からの交流電流を直流化し、携帯端末に内蔵される電池へ供給する充電器が必要である。ところが、この充電器は体積、重量が共に携帯端末と比較して同等、あるいはそれ以上であり、外出先において携帯端末の充電を行うことを想定して充電器を常時携帯するのは非常に不便である。また、充電時に商用電源設備を必要とすることも不便な点である。

そこで、ＵＳＢインタフェースを有するパーソナルコンピュータ（以下ＰＣと略す）やその周辺機器などのホストに携帯端末を接続し、ホストから給電を受けることにより携帯端末の電池の充電を行う技術が知られている。これにより、ユーザは外出先において、商用電源がなくてもホストに携帯端末を接続して電池の充電を行うこともできる。近年、ＰＣと周辺機器との汎用的かつ容易な接続を可能にしたＵＳＢインタフェースが携帯端末にも普及しつつある。ＵＳＢインタフェースは直流５Ｖの給電用電源端子を具備しており、ユーザは携帯端末とホストとをＵＳＢインタフェースを介して接続し、ホストからの給電によって電池の充電を行うことが可能である。

図８にＵＳＢインタフェースを有する従来の携帯端末３０１の構成を示す。図において、６はＵＳＢインタフェース部であり、外部のホスト／ハブ２００とデータライン１０２を介してデータ通信を行うと共に、ホスト／ハブ２００から供給される制御信号に基づいて、システム制御部４１にホスト／ハブ２００の接続を知らせる。また、ＵＳＢインタフェース部６は給電ライン１００を介してホスト／ハブ２００から給電を受けることができる。１１は充電回路部であり、充電器２０１から供給される充電電流をバッテリー１４へ出力する。

１３は電源部であり、バッテリー１４から供給される電圧を携帯端末３０１の各部が必要とする所望の電圧に変換し、システム制御部４１に出力する。システム制御部４１は携帯端末３０１内部の各回路を制御する。ホスト／ハブ２００はＰＣまたはＰＣに接続されたＵＳＢハブである。ＰＣなどの電子機器がＵＳＢインタフェースを介して供給可能な電流は最大５００ｍＡ（以下ハイパワータイプと称する）または最大１００ｍＡ（以下ローパワータイプと称する）である。充電器２０１は商用電源から供給される交流電流を直流化し、充電回路部１１へ出力する。

上述した構成の携帯端末３０１によるバッテリー１４の充電は以下のように行われる。まず、携帯端末３０１が充電器２０１に接続されると、充電回路部１１は充電器２０１の接続を検出し、システム制御部４１へ制御信号を出力する。システム制御部４１はこの制御信号を検出し、携帯端末３０１が充電器２０１に接続されたことを知る。すると、システム制御部４１は充電回路部１１へ指令を出し、充電器２０１より供給される充電電流をバッテリー１４へ出力させる。

図９はＵＳＢインタフェースを有する従来の携帯端末３０２において、ホスト／ハブ２００からの給電によりバッテリー１４の充電を行うことができるようにしたものである。充電回路部１１はホスト／ハブ２００または充電器２０１から供給される充電電流をバッテリー１４へ出力する。この構成の携帯端末３０２によるバッテリー１４の充電は以下のように行われる。携帯端末３０２が充電器２０１に接続された場合、システム制御部４１からの制御信号により、充電回路部１１が充電器２０１側に切り替えられ、充電器２０１からバッテリー１４へ電流が供給される。

また、携帯端末３０２がホスト／ハブ２００に接続された場合、ＵＳＢインタフェース部６にホスト／ハブ２００より電圧が供給され、ＵＳＢインタフェース部６はこの電圧を検出し、制御信号をシステム制御部４１へ出力する。システム制御部４１はこの制御信号を検出し、携帯端末３０２がホスト／ハブ２００に接続されたことを知る。システム制御部４１は充電回路部１１へ制御信号を出力し、ホスト／ハブ２００より供給される充電電流をバッテリー１４へ出力させる。

なお、特許文献１には、携帯電話機の内蔵電池を充電することが可能な通信インタフェース装置が記載されている。この通信インタフェース装置は携帯電話機に接続されると共に、パソコン等の通信端末装置および外部電源に接続され、これらから供給される充電電流を携帯電話機の内蔵電池へ供給することができる。
特開２０００−３５７０２９号公報

内蔵電池の充電が行われる際には、通常、少量の充電電流が流れる予備充電と多量の充電電流が流れる急速充電との２段階に分けて充電が行われる。これは、＋端子と−端子との短絡状態の発生など、不良箇所を有する電池に対して充電時に誤って大電流を流してしまうことがないようにするためである。通常、携帯端末に内蔵される電池の出力電圧が約２．３Ｖ以下の過放電状態となると携帯端末は動作できず、電源がリセットとなる。この携帯端末を起動させるためには、システム制御部のオン駆動電流、ＬＣＤバックライト用ＬＥＤのオン駆動電流、キー操作部点灯用ＬＥＤのオン駆動電流などを含む初期オン駆動電流を外部から供給することが必要となる。

過放電状態にある携帯端末の電池の予備充電状態においては、内蔵電池の出力電圧はリセット電圧レベル（約２．８Ｖ）またはシステム動作電圧レベル（約３．４Ｖ）以下の電圧レベルにあり、予備充電電流Ｉ_ＰＲＥ＿_ＣＨＧと初期オン起動電流Ｉ_ＯＣの関係がＩ_ＰＲＥ＿_ＣＨＧ＜Ｉ_ＯＣの場合の充電中に携帯端末を使用すると、携帯端末内部のシステムが正常に起動されなかったり、オン状態とリセット状態が交互に切り替わり、これが繰り返されてしまったりするという問題があった。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、過放電状態の電池の充電中であっても正常なシステム動作を行う携帯端末を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、外部の充電器と接続するための充電器接続端子と、充電可能な電池を具備し、前記電池の出力電圧によって動作する携帯端末において、前記充電器接続端子に接続され、該充電器接続端子から流れ込む電流を制御して前記電池へ供給する第１の電流制御手段と、前記充電器と前記充電器接続端子とが接続された場合の予備充電時に、前記充電器接続端子から前記第１の電流制御手段に供給される電流を増加させる電流増加手段とを具備することを特徴とする携帯端末である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の携帯端末において、外部機器の接続端子と接続するためのＵＳＢ端子と、前記ＵＳＢ端子の電源端子に接続され、該電源端子から流れ込む電流を制御して前記電池へ供給する第２の電流制御手段と、前記充電器と前記充電器接続端子とが接続され、該充電器接続端子へ前記充電器から電圧が供給された時、前記第２の電流制御手段を出力停止状態とする出力停止手段とをさらに具備することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、充電可能な電池を具備し、前記電池の出力電圧によって動作する携帯端末において、外部の充電器と接続するための充電器接続端子と、前記充電器接続端子に接続され、該充電器接続端子から流れ込む電流を制御して前記電池へ供給する第１の電流制御手段と、外部機器の接続端子と接続するためのＵＳＢ端子と、前記ＵＳＢ端子の電源端子に接続され、該電源端子から流れ込む電流を制御する第２の電流制御手段と、前記第２の電流制御手段によって出力される電流の最大値を制限し、前記電池へ供給する制限手段と、前記充電器と前記充電器接続端子とが接続された場合の予備充電時に、前記充電器接続端子から前記制限手段へ電流をバイパスする電流バイパス手段とを具備することを特徴とする携帯端末である。

請求項４に記載の発明は、充電可能な電池を具備し、前記電池の出力電圧によって動作する携帯端末において、外部の充電器と接続するための充電器接続端子と、前記充電器接続端子に接続され、該充電器接続端子から流れ込む電流を制御して前記電池へ供給する第１の電流制御手段と、外部機器の接続端子と接続するためのＵＳＢ端子と、前記ＵＳＢ端子の電源端子に接続され、該電源端子から流れ込む電流を制御する第２の電流制御手段と、前記第２の電流制御手段によって出力される電流の最大値を制限し、前記電池へ供給する制限手段と、前記充電器と前記充電器接続端子とが接続された場合の予備充電時に、前記充電器接続端子から前記第２の電流制御手段へ電流をバイパスする電流バイパス手段とを具備することを特徴とする携帯端末である。

この発明によれば、予備充電中に充電器から供給される電流が増加するようにしたので、過放電状態にある携帯端末の予備充電中であっても、携帯端末が正常なシステム動作を行うことができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、この発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による携帯端末３００の構成を示すブロック図である。図において、１はベースバンドプロセッサ部であり、通信などの基本的な機能に関する処理を行うと共にアプリケーションプロセッサ部２を制御する。また、後述するように、ベースバンドプロセッサ部１はバイパス信号・モード切替信号・レギュレータ制御信号・ゲイン切替信号を出力し、充電制御を行う。２はアプリケーションプロセッサ部であり、ＵＳＢインタフェース部６を制御する。３はメモリ部であり、ベースバンドプロセッサ部１およびアプリケーションプロセッサ部２の制御を実行するプログラムを記憶する。４は無線部であり、通話時などに基地局との間でデータの送受信を行う。５は入出力部であり、ユーザにより操作されるキー、ＬＣＤパネル、ＬＥＤ、カメラなどを制御する。６はＵＳＢインタフェース部であり、ホスト／ハブ２００と給電ライン１００を介して充電電流の供給を受け、この充電電流を電流検出部７に出力すると共に、データライン１０２を介してデータの送受信を行う。

７は電流検出部であり、ホスト／ハブ２００から出力された充電電流の電流値を検出する。８は電流制限部であり、ベースバンドプロセッサ部１の指令により、電流検出部７から出力された充電電流の電流値を制限する。９はＵＳＢ充電回路部であり、電流制限部８から出力された充電電流をバッテリー１４に出力する。１０は充電器検出部であり、充電器２０１が携帯端末３００に接続されたことを検出し、ＵＳＢ充電回路部９へ禁止信号１０３を出力してＵＳＢ経由での充電を停止させる。１１は充電回路部であり、充電器２０１から供給される充電電流を電源部１３およびバッテリー１４へ出力する。１２はシステムパワーコントローラであり、ベースバンドプロセッサ部１とシェークハンドを行いながら、充電回路部１１を流れる充電電流を制御する。電源部１３はＵＳＢ充電回路部９または充電回路部１１から供給される電流をシステム動作用のブロック電源（図示せず）へ出力する。

図２は第1の実施形態における充電回路の構成を示すブロック図である。図において、Ｄ１〜Ｄ３は逆電流防止用のダイオードである。Ｒ１〜Ｒ９は抵抗であり、抵抗Ｒ１は充電器２０１から供給される充電電流の検出用抵抗、抵抗Ｒ４はホスト／ハブ２００から供給される充電電流の検出用抵抗である。ＦＥＴ１〜ＦＥＴ３は電流制御用のＦＥＴである。ＦＥＴ１（電流増加手段）はｐチャネルＦＥＴであり、ＦＥＴ１がオンのとき、抵抗Ｒ１およびＦＥＴ１の並列抵抗はＦＥＴ１がオフの場合よりも低下し、ＦＥＴ２に流れ込む電流が増加する。ＦＥＴ２（第１の電流制御手段）はシステムパワーコントローラ１２の端子Ｔ４からゲートＧに供給されるコントロール信号ＣＨＧＣＮＴによって、ソースＳ−ドレインＤ間を流れる充電電流が制御される。ＦＥＴ３（第２の電流制御手段）はｐチャネルＦＥＴであり、ＵＳＢ経由でホストから供給される充電電流の制御を行う。

ＴＲ１〜ＴＲ３はトランジスタである。トランジスタＴＲ１はバイパス信号によってオン／オフが制御され、ＦＥＴ１のゲートの電位を制御する。トランジスタＴＲ２はベースバンドプロセッサ部１から供給されるモード切替信号によってオン／オフが制御され、ＦＥＴ３のゲートＧの電位を制御する。トランジスタＴＲ３（出力停止手段）は充電器２０１の給電ライン１０１から供給される禁止信号１０３によってオン／オフが制御され、ＤＣレギュレータ２２の端子Ｔ１０の電位を制御する。

２１はオペアンプである。ＤＣレギュレータ２２（制限手段）は、端子Ｔ１０の電圧入力がハイレベルの場合にオンとなり、入力端子Ｔ９に入力される電圧に基づいて出力端子Ｔ１１に電圧が出力される。一方、端子Ｔ１０の電圧入力がローレベルの場合にはオフとなり、出力端子Ｔ１１からの出力が遮断される。

システムパワーコントローラ１２が有する端子Ｔ１〜Ｔ８の機能は以下の通りである。端子Ｔ１へは、ダイオードＤ１を介した充電器２０１からの電圧Ｖ_ＡＤＰが入力される。端子Ｔ２へは、抵抗Ｒ１のＤ１側の端子の電圧が入力される。端子Ｔ３へは、抵抗Ｒ１のＦＥＴ２側の端子の電圧が入力される。この電圧と端子Ｔ２へ入力された電圧との差から電流検出抵抗Ｒ１の両端の電位差が検出されることにより、充電電流Ｉ_ＣＨＧが検出される。端子Ｔ４からは、ＦＥＴ２を制御するコントロール信号ＣＨＧＣＮＴが出力される。端子Ｔ５では、ベースバンドプロセッサ部１との制御信号の入出力が行われる。端子Ｔ６へは、システムパワーコントローラ１２内部の電圧レベル調整回路（図示せず）を起動するための起動信号ＶＢＡＴＴ＿ＯＮがベースバンドプロセッサ部１から入力される。端子Ｔ７からは、端子Ｔ８へ入力された電圧Ｖ_ＢＡＴがレベル変換され（調整）、電圧Ｖ_ＢＡＴ（Ａｎａｌｏｇ）としてベースバンドプロセッサ部１へ出力される。端子Ｔ８へは、バッテリー１４の電圧Ｖ_ＢＡＴが入力される。

次に、上記構成の携帯端末３００が充電器２０１に接続され、この充電器２０１から給電を受けてバッテリー１４の充電が行われる場合の動作を以下で説明する。まず、携帯端末３００が充電器２０１に接続されると、充電器２０１の給電ライン１０１から充電器２０１の接続を検出する検出信号が生成され、システムパワーコントローラ１２およびベースバンドプロセッサ部１へ供給される。システムパワーコントローラ１２に上記検出信号が供給されると、予備充電が開始される。このとき、システムパワーコントローラ１２は端子Ｔ４からコントロール信号ＣＨＧＣＮＴを出力し、ＦＥＴ２を制御する。これにより、ＦＥＴ２を予備充電電流Ｉ_ＰＲＥ＿_ＣＨＧ（約１２０ｍＡ）が流れ、バッテリー１４へ供給される。

予備充電時、システムパワーコントローラ１２の端子Ｔ４からは抵抗Ｒ１の両端の電位差に比例した電圧がＦＥＴ２のゲート端子に出力され、このときのゲートＧとソースＳとの電位差に応じた充電電流が流れるようにＦＥＴ２が制御される。ＦＥＴ１がオフのときに抵抗Ｒ１を流れる電流をＩとすると、抵抗Ｒ１の両端の電位差Ｖ１＝Ｒ１×Ｉが一定となるようにシステムパワーコントローラ１２は制御を行う。ＦＥＴ１がオンのとき、ＦＥＴ１のゲート−ソース間の電圧に応じてオン抵抗が定まり、このオン抵抗と抵抗Ｒ１との並列抵抗の値をＲとするとＲ１＞Ｒである。したがって、ＦＥＴ１がオンのときは上記の並列抵抗の両端の電位差Ｖ２が上記のＶ１と等しくなるようにＦＥＴ２が制御され、充電電流が増加する。

予備充電時には、ベースバンドプロセッサ部１からトランジスタＴＲ１のベース端子に供給されるバイパス信号がハイレベルとなり、トランジスタＴＲ１がオンとなる。すると、トランジスタＴＲ１のコレクタ端子の電位はほぼ携帯端末３００の接地端子と同電位となり、ＦＥＴ１がオンとなって電流Ｉ_{ＢＹＰＡＳＳ}（約１２０ｍＡ）がＦＥＴ１を流れる。このとき、携帯端末動作用の電流をＩ_ＬＯＡＤ、バッテリー１４に供給される電流をＩ_ＣＨＧ（ＢＡＴ）とすると、Ｉ_ＰＲＥ＿_ＣＨＧ＋Ｉ_{ＢＹＰＡＳＳ}＞Ｉ_ＬＯＡＤ＋Ｉ_ＣＨＧ（ＢＡＴ）の関係が成り立つ。

続いて、ベースバンドプロセッサ部１はバッテリー１４の電圧レベルを確認するため、起動信号ＶＢＡＴＴ＿ＯＮをシステムパワーコントローラ１２の端子Ｔ６へ出力する。これにより、システムパワーコントローラ１２に内蔵されている電圧レベル調整回路が起動される。システムパワーコントローラ１２では端子Ｔ８で検出された電池電圧Ｖ_ＢＡＴがベースバンドプロセッサ部１内部のＡ／Ｄコンバータ（図示せず）の入力条件を満足するように電圧レベル調整回路によって電圧Ｖ_ＢＡＴ（Ａｎａｌｏｇ）に変換され、この電圧が端子Ｔ７からベースバンドプロセッサ部１へ出力される。この電圧Ｖ_ＢＡＴ（Ａｎａｌｏｇ）はベースバンドプロセッサ部１内部のＡ／Ｄコンバータで変換され、ベースバンドプロセッサ部１はこの変換された電圧値が予備充電終了電圧（本実施形態においては３．4Ｖ）レベルに達したかどうかを判定する。

この電圧レベルが予備充電終了電圧レベルを超えた場合、ベースバンドプロセッサ部１はシステムパワーコントローラ１２の端子Ｔ５へ制御信号を出力し、この制御信号に基づいてシステムパワーコントローラ１２内で急速充電開始用のパラメータが設定される。このパラメータが設定されると、システムパワーコントローラ１２は電池電圧Ｖ_ＢＡＴおよび充電器２０１の電流供給能力に応じて、端子Ｔ４からＦＥＴ２のゲートＧにコントロール信号ＣＨＧＣＮＴを送る。これにより、ＦＥＴ２のソースＳ−ドレインＤ間を流れる充電電流がＩ_ＰＲＥ＿_ＣＨＧからＩ_ＣＨＧへと増加し、急速充電が開始される。また、ベースバンドプロセッサ部１からトランジスタＴＲ１のベース端子に供給されるバイパス信号がローレベルとなり、トランジスタＴＲ１がオフとなる。従って、ＦＥＴ１がオフとなり、ＦＥＴ１を流れるバイパス電流は遮断される。一方、上記電圧レベルが予備充電終了電圧レベル以下の場合は予備充電が続行される。

次に、充電器２０１が接続されていない状態において、携帯端末３００がホスト／ハブ２００に接続され、ホスト／ハブ２００から給電を受けてバッテリー１４の充電が行われる場合の動作を以下で説明する。まず、ホスト／ハブ２００がＵＳＢインタフェース部６に接続されると、ホスト／ハブ２００の給電ライン１００からホスト／ハブ２００の接続を検出する検出信号が生成され、システムパワーコントローラ１２およびベースバンドプロセッサ部１へ供給される。また、アプリケーションプロセッサ部２はＵＳＢインタフェース部６のデータ端子を介してホスト／ハブ２００の電流供給能力がハイパワータイプであるかローパワータイプであるかを判別する。

続いてベースバンドプロセッサ部１からトランジスタＴＲ２のベース端子へローレベルのモード切替信号が出力され、これにより、トランジスタＴＲ２がオフとなり、以後、ＦＥＴ３のゲートＧの電位がオペアンプ２１の出力により制御される。充電器２０１が接続されていないので、トランジスタＴＲ３のベース端子の電圧はローレベルであり、トランジスタＴＲ３はオフである。従って、ＤＣレギュレータ２２の端子Ｔ１０の電圧レベルはハイレベルである。その結果、ＤＣレギュレータ２２の端子Ｔ１１には入力電圧Ｖ_ＩＮに基づいた電圧Ｖ_ＯＵＴが出力される。このＤＣレギュレータ２２の出力電圧によって、バッテリー１４に予備充電電流Ｉ_ＰＲＥ＿_ＣＨＧ（約８０ｍＡ）が供給される。

この予備充電電流は携帯端末内部の接地端子から充電電流検出用抵抗Ｒ４を通って、ＵＳＢの接地端子に流れ込む。このとき、オペアンプ２１の非反転入力端子に入力される電圧が増幅され、オペアンプ２１の出力端子から出力される。この電圧によってＦＥＴ３のゲートＧの電圧が制御され、予備充電電流が規定電流に制御される。以下、この予備充電電流の制限がいかにして行われるかを説明する。仮に何らかの原因によって予備充電電流が制限電流値（８０ｍＡ）以上に増加したとすると、オペアンプ２１の非反転入力端子の電位が上がり、これに伴ってオペアンプ２１の出力電圧が上昇する。

するとＦＥＴ３のゲートＧの電位が上がり、その結果、ソースＳとゲートＧとの電位差は充電電流が増加する前よりも減少する。つまり、ＦＥＴ３のソースＳ−ドレインＤ間のオン抵抗値Ｒ_ＤＳ（ＯＮ）が増加するので、ＦＥＴ３のソース−ドレイン間の電圧降下が増加し、結果的に充電電流は減少する。逆に、予備充電電流が何らかの原因により制限電流値よりも減少した場合には、ＦＥＴ３のソース−ドレイン間の電圧降下は減少し、充電電流は増加する。このような動作によって予備充電電流はほぼ一定に制御される。

ホスト／ハブ２００がローパワータイプである場合は、バッテリー１４が満充電となるまで上述した予備充電が継続される。一方、ホスト／ハブ２００がハイパワータイプである場合は、以下の動作が行われる。ベースバンドプロセッサ部１がバッテリー１４の電圧レベルを確認するため、起動信号ＶＢＡＴＴ＿ＯＮをシステムパワーコントローラ１２の端子Ｔ６へ出力し、これにより、システムパワーコントローラ１２に内蔵されている電圧レベル調整回路が起動される。システムパワーコントローラ１２では端子Ｔ８で検出されたバッテリー電圧Ｖ_ＢＡＴがベースバンドプロセッサ部１内部のＡ／Ｄコンバータの入力条件を満足するように電圧レベル調整回路によって電圧Ｖ_ＢＡＴ（Ａｎａｌｏｇ）に変換され、この電圧が端子Ｔ７からベースバンドプロセッサ部１へ出力される。

このＶ_ＢＡＴ（Ａｎａｌｏｇ）はベースバンドプロセッサ部１内部のＡ／Ｄコンバータで変換され、ベースバンドプロセッサ部１はこの変換された電圧値が予備充電終了電圧（本実施形態においては３．５Ｖ）レベルに達したかどうかを判定する。この電圧が予備充電終了電圧レベルを超えた場合、ベースバンドプロセッサ部１はトランジスタＴＲ２のベース端子にハイレベルのモード切替信号を出力する。これによってトランジスタＴＲ２がオンとなり、ＦＥＴ３のゲートＧの電位が携帯端末３００の接地端子とほぼ同電位となるので、ＦＥＴ３のソースＳ−ドレインＤ間を流れる電流が増加する。以上のようにして急速充電が開始され、本実施形態においては約３７０ｍＡの充電電流がバッテリー１４へ供給されるようにＤＣレギュレータ２２で制御される。

このとき、ＦＥＴ３のソースＳ−ドレインＤ間の電圧降下は無視できる程度に小さく、逆電流防止用のダイオードＤ３の電圧降下分を考慮しても、充電電圧を制御するＤＣレギュレータ２２の入出力間電位差を十分に確保することができ、バッテリー１４を満充電状態とすることができる。なお、本実施形態においてはＤ３がＤＣレギュレータ２２の出力側に実装されていないため、バッテリー１４にＤＣレギュレータ２２から精度の良い充電電圧が供給される。本実施形態によるＤＣレギュレータ２２は、例えば、図３に示す電流−電圧特性を持つものが用いられる。図３に示されるように、このＤＣレギュレータ２２は約３２０ｍＡ以上でほぼ定電流となるように設計されており、短絡電流であってもＵＳＢインタフェースで規定されている電流値５００ｍＡを超えることはない。

次に、上記構成の携帯端末３００がホスト／ハブ２００から給電を受けて充電を行っている場合に、さらに充電器２０１が接続された場合の動作を以下で説明する。充電器２０１が接続されると、トランジスタＴＲ３のベース端子に電圧が供給され、ＴＲ３がオンとなる。これにより、ＤＣレギュレータ２２の端子Ｔ１０の電圧はローレベルとなり、ＤＣレギュレータ２２がオフとなるので、端子Ｔ１１からバッテリー１４への充電電流の供給が停止される。一方、バッテリー１４には前述した動作に従って充電器２０１より充電電流が供給される。充電器２０１から供給される充電電流はホスト／ハブ２００から供給される充電電流よりも大きいので、ユーザが充電器２０１を携帯端末３００に接続して充電を行えば、電池を高速に充電することができる。

なお、ホスト／ハブ２００からの給電を受けて充電を行う場合あるいは充電器２０１からの給電を受けて充電を行う場合のいずれの場合も、逆電流防止用のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３によって低電流の逆バイアス電流しか流れないので、電池容量の減少が非常にわずかであり、充電時間による電池容量の減少に影響しない回路を構成することが可能である。

次に、この発明の第２の実施形態について説明する。図４は第２の実施形態による携帯端末３００の構成を示すブロック図である。図において、充電器検出部１０からＵＳＢ充電回路部９へのバイパス給電ライン１０４を設けた点が図１と異なるが、その他の構成は図１と同様である。図５は第２の実施形態における充電回路の構成を示すブロック図である。基本的な構成は図２と同様であるが、ＦＥＴ１を設ける代わりに、充電器給電ラインからＵＳＢ給電ラインへダイオードＤ１（電流バイパス手段）を介して充電電流をバイパスするバイパス給電ライン１０４を設けている。

この充電回路の動作は以下の通りである。携帯端末３００が充電器２０１のみに接続された場合の動作は第１の実施形態において説明した動作と同様であり、充電器２０１からの充電電流が抵抗Ｒ１・ＦＥＴ２（第１の電流制御手段）・ダイオードＤ２を経由してバッテリー１４へ供給される。この場合、システムパワーコントローラ１２の端子Ｔ４から供給されるコントロール信号ＣＨＧＣＮＴによってＦＥＴ２のソースＳ−ドレインＤ間の充電電流が制御される。予備充電時には、ベースバンドプロセッサ部１からトランジスタＴＲ３のベース端子に供給されるレギュレータ制御信号がローレベルとなり、トランジスタＴＲ３はオフとなる。

そして、ＤＣレギュレータ２２の端子Ｔ１０の電圧がハイレベルとなるので、ＤＣレギュレータ２２がオンとなり、ダイオードＤ１およびＤＣレギュレータ２２（制限手段）を介してバイパス電流Ｉ_ＡＤＤが供給される。このとき、Ｉ_ＰＲＥ＿_ＣＨＧ＋Ｉ_ＡＤＤ＞Ｉ_ＬＯＡＤ＋Ｉ_ＣＨＧ（ＢＡＴ）の関係が成り立つ。急速充電時にはレギュレータ制御信号がハイレベルとなり、ＤＣレギュレータ２２がオフとなるのでバイパス電流が遮断される。これ以降は第１の実施形態における動作と同様、システムパワーコントローラ１２の端子Ｔ１４から供給される制御信号ＣＨＧＣＮＴによってＦＥＴ２を流れる電流が制御される。

携帯端末３００がホスト／ハブ２００のみに接続された場合、ホスト／ハブ２００から供給される充電電流がＦＥＴ３（第２の電流制御手段）・ダイオードＤ３・ＤＣレギュレータ２２を経由してバッテリー１４へ供給される。この場合、第１の実施形態と同様に、ベースバンドプロセッサ部１からトランジスタＴＲ２へ供給されるモード切替信号によって予備充電と急速充電とが切り替えられる。なお、ＤＣレギュレータ２２はベースバンドプロセッサ部１から供給されるレギュレータ制御信号によってオン／オフが制御され、その動作は第１の実施形態における動作と同様である。例えば、レギュレータ信号がハイレベルの場合には、トランジスタＴＲ３がオンでＤＣレギュレータ２２はオフとなり、レギュレータ信号がローレベルの場合には、トランジスタＴＲ３がオフでＤＣレギュレータ２２はオンとなる。

また、携帯端末３００がホスト／ハブ２００に接続され、バッテリー１４の充電を行っているときに、さらに充電器２０１が接続された場合には、ベースバンドプロセッサ部１からトランジスタＴＲ３にローレベルのレギュレータ制御信号が供給され、ＤＣレギュレータ２２がオンとなる。そして、充電器２０１からの充電電流が抵抗Ｒ１・ＦＥＴ２・ダイオードＤ２を経由してバッテリー１４へ供給されると共に、充電器２０１およびホスト／ハブ２００のうち電圧の高い方からの充電電流が抵抗Ｒ７・ＤＣレギュレータ２２を経由してバッテリー１４へ供給される。これ以降の動作は携帯端末３００が充電器２０１に接続された場合の動作と同様である。

次に、この発明の第３の実施形態について説明する。図６は第３の実施形態による携帯端末３００の構成を示すブロック図である。図において、充電器検出部１０からＵＳＢ充電回路部９へのバイパス給電ライン１０４の代わりに充電器２０１から電流検出部７へのバイパス給電ライン１０５を設けた点が図４と異なるが、その他の構成は図４と同様である。図７は第３の実施形態における充電回路の構成を示すブロック図である。基本的な構成は図５と同様であるが、ダイオードＤ１（電流バイパス手段）を経由するバイパス給電ライン１０５を通る充電電流がＦＥＴ３（第２の電流制御手段）によって制御されるようにした点が図５と異なる。また、トランジスタＴＲ４はベースバンドプロセッサ部１から供給されるゲイン切替信号によってオン／オフが制御され、ＦＥＴ３のゲートの電位を制御する。ＦＥＴ３はｐチャネルＦＥＴである。

この充電回路の動作は以下の通りである。携帯端末３００が充電器２０１に接続された場合の動作は第２の実施形態において説明した動作と同様であり、充電器２０１からの充電電流が抵抗Ｒ１・ＦＥＴ２（第１の電流制御手段）・ダイオードＤ２を経由してバッテリー１４へ供給される。この場合、システムパワーコントローラ１２の端子Ｔ４から供給されるコントロール信号ＣＨＧＣＮＴによってＦＥＴ２のソースＳ−ドレインＤ間の電流が制御される。また、予備充電時には、ベースバンドプロセッサ部１からトランジスタＴＲ４のベース端子に供給されるゲイン切替信号がハイレベルとなり、トランジスタＴＲ４はオンとなる。一方、ベースバンドプロセッサ部１からＴＲ２のベース端子に供給されるモード切替信号はローレベルとなり、トランジスタＴＲ２はオフとなる。

そして、ベースバンドプロセッサ部１から供給されるレギュレータ制御信号はローレベルとなり、ＤＣレギュレータ２２（制限手段）の端子Ｔ１０の電圧がハイレベルとなるので、ＤＣレギュレータ２２がオンとなる。また、トランジスタＴＲ４がオンであるから、ＦＥＴ３のゲートの電位は抵抗Ｒ４とＲ６との分割による電圧となり、ＦＥＴ３がオンとなって、ＦＥＴ３をバイパス電流Ｉ_ＣＨＧ＿_ＡＤＤが流れる。このとき、Ｉ_ＰＲＥ＿_ＣＨＧ＋Ｉ_ＣＨＧ＿_ＡＤＤ＞Ｉ_ＬＯＡＤ＋Ｉ_ＣＨＧ（ＢＡＴ）の関係が成り立つ。急速充電時には、ベースバンドプロセッサ部１から供給されるレギュレータ制御信号がハイレベルとなり、トランジスタＴＲ３がオンとなるので、ＤＣレギュレータ２２はオフとなる。これ以降は第１の実施形態および第２の実施形態における動作と同様、システムパワーコントローラ１２の端子Ｔ４から供給される制御信号ＣＨＧＣＮＴによってＦＥＴ２を流れる電流が制御される。

また、携帯端末３００がホスト／ハブ２００のみに接続された場合の動作も同様であり、ホスト／ハブ２００から供給される充電電流がＤ３・ＦＥＴ３・ＤＣレギュレータ２２を経由してバッテリー１４へ供給される。この場合、前述したように、ベースバンドプロセッサ部１からトランジスタＴＲ２へ供給されるモード切替信号によって予備充電と急速充電とが切り替えられる。なお、ゲイン切替信号は常にローレベルであり、トランジスタＴＲ４はオフである。この場合、トランジスタＴＲ４はＦＥＴ３のゲート電位の制御に影響を与えない。

また、携帯端末３００がホスト／ハブ２００に接続され、バッテリー１４の充電を行っている場合に、さらに充電器２０１が接続されたときには、以下の動作となる。まず、予備充電時には、ベースバンドプロセッサ部１からＴＲ３にローレベルのレギュレータ制御信号が供給され、ＤＣレギュレータ２２がオンとなる。また、ゲイン切替信号がハイレベルとなり、充電器２０１およびホスト／ハブ２００のうち電圧の高い方から供給される電流がＦＥＴ３を流れる。急速充電時には、レギュレータ制御信号がハイレベルとなり、ＤＣレギュレータ２２がオフとなる。これ以降は第１の実施形態および第２の実施形態における動作と同様、システムパワーコントローラ１２の端子Ｔ４から供給される制御信号ＣＨＧＣＮＴによってＦＥＴ２を流れる電流が制御される。

この発明の第１の実施形態による携帯端末３００の構成を示すブロック図である。第１の実施形態における充電回路の構成を示すブロック図である。第１の実施形態におけるＤＣレギュレータ２２の出力電流および出力電圧の関係を表したグラフである。この発明の第２の実施形態による携帯端末３００の構成を示すブロック図である。第２の実施形態における充電回路の構成を示すブロック図である。この発明の第３の実施形態による携帯端末３００の構成を示すブロック図である。第３の実施形態における充電回路の構成を示すブロック図である。従来の携帯端末３０１の構成を示すブロック図である。従来の携帯端末３０２の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１・・・ベースバンドプロセッサ部、２・・・アプリケーションプロセッサ部、３・・・メモリ部、４・・・無線部、５・・・入出力部、６・・・ＵＳＢインタフェース部、７・・・電流検出部、８・・・電流制限部、９・・・ＵＳＢ充電回路部、１０・・・充電器検出部、１１・・・充電回路部、１２・・・システムパワーコントローラ、１３・・・電源部、１４・・・バッテリー、２１・・・オペアンプ、２２・・・ＤＣレギュレータ、２００・・・ホスト／ハブ、２０１・・・充電器、３００，３０１，３０２・・・携帯端末

Claims

外部の充電器と接続するための充電器接続端子と、
充電可能な電池を具備し、前記電池の出力電圧によって動作する携帯端末において、
前記充電器接続端子に接続され、該充電器接続端子から流れ込む電流を制御して前記電池へ供給する第１の電流制御手段と、
前記充電器と前記充電器接続端子とが接続された場合の予備充電時に、前記充電器接続端子から前記第１の電流制御手段に供給される電流を増加させる電流増加手段と、
を具備することを特徴とする携帯端末。
外部機器の接続端子と接続するためのＵＳＢ端子と、
前記ＵＳＢ端子の電源端子に接続され、該電源端子から流れ込む電流を制御して前記電池へ供給する第２の電流制御手段と、
前記充電器と前記充電器接続端子とが接続され、該充電器接続端子へ前記充電器から電圧が供給された時、前記第２の電流制御手段を出力停止状態とする出力停止手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
充電可能な電池を具備し、前記電池の出力電圧によって動作する携帯端末において、
外部の充電器と接続するための充電器接続端子と、
前記充電器接続端子に接続され、該充電器接続端子から流れ込む電流を制御して前記電池へ供給する第１の電流制御手段と、
外部機器の接続端子と接続するためのＵＳＢ端子と、
前記ＵＳＢ端子の電源端子に接続され、該電源端子から流れ込む電流を制御する第２の電流制御手段と、
前記第２の電流制御手段によって出力される電流の最大値を制限し、前記電池へ供給する制限手段と、
前記充電器と前記充電器接続端子とが接続された場合の予備充電時に、前記充電器接続端子から前記制限手段へ電流をバイパスする電流バイパス手段と、
を具備することを特徴とする携帯端末。
充電可能な電池を具備し、前記電池の出力電圧によって動作する携帯端末において、
外部の充電器と接続するための充電器接続端子と、
前記充電器接続端子に接続され、該充電器接続端子から流れ込む電流を制御して前記電池へ供給する第１の電流制御手段と、
外部機器の接続端子と接続するためのＵＳＢ端子と、
前記ＵＳＢ端子の電源端子に接続され、該電源端子から流れ込む電流を制御する第２の電流制御手段と、
前記第２の電流制御手段によって出力される電流の最大値を制限し、前記電池へ供給する制限手段と、
前記充電器と前記充電器接続端子とが接続された場合の予備充電時に、前記充電器接続端子から前記第２の電流制御手段へ電流をバイパスする電流バイパス手段と、
を具備することを特徴とする携帯端末。