JP2005253218A

JP2005253218A - 電源制御回路

Info

Publication number: JP2005253218A
Application number: JP2004061516A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hayakawa; 貴之早川
Original assignee: NEC Saitama Ltd
Current assignee: NEC Saitama Ltd
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】従来のヒューズや過電流保護素子を用いた回路では防げなかった、回路不具合による異常電流での回路の発熱を防ぐことができる電源制御回路を提供することである。
【解決手段】電源装置から所定の電気回路に対して供給する電源を制御する電源制御回路であって、前記電気回路の異常電流を検出する手段として、前記電気回路への入力電圧が正常か否かを検出するディテクタを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源制御回路およびその電源制御回路を有する携帯電話機に関する。

たとえば携帯電話機において、特定の回路部で何らかの不具合が発生し、その回路へ異常電流が流れ続けた場合、その不具合の回路部に発生する電力により異常発熱に至り、ひどい場合には使用者が触れた際に火傷するおそれさえある。

従来、このような不具合時に異常電流が流れ発熱に至る可能性のある回路部においては、異常電流が流れた際に不具合の回路部への電源供給を遮断するヒューズ、あるいは不具合の回路部に供給される電源のインピーダンスを急激に上げるポリスイッチ等の過電流保護素子が使用されてきた。

ここで、従来の技術について図面を参照して説明する。

図３は、一般的な携帯電話機における電源制御回路部の概略構成を示すブロック図である。

図３に示すように、一般的な携帯電話機の電源制御回路構成は、携帯電話機の電源装置である電池パック１１と、電池パック１１より電源供給されて動作するパワーアンプ、バックライト等のその他回路部１８と、電池パック１１より電源供給され定電圧出力を行うレギュレータ（ＲＥＧ）１２、１３、１４、１５、１６、１７と、各レギュレータ１２、１３、１４、１５、１６、１７によって電源供給されて動作する無線回路１９、クロック回路２０、ＣＰＵ２１、ＭＥＭＯＲＹ２２、制御回路２３、その他回路部２４で構成されている。

従来の構成について図４、図５を参照して説明する。

図４は従来のヒューズを用いた例を示すブロック図であり、図５は従来の過電流保護素子を用いた例を示すブロック図である。

図４の例の電源制御回路は、携帯電話機の電源である電池パック３１と、電池パック３１より電源供給され定電圧出力を行うレギュレータＡ（ＲＥＧＡ）３４と、レギュレータＡより電源供給され何らかの不具合が発生した場合に異常電流が流れ発熱に至る可能性のある回路Ａ３６と、異常電流が流れた際に回路Ａ３６への電源供給を遮断するヒューズＡ３５と、電池パック３１より電源供給され何らかの不具合が発生した場合に異常電流が流れ発熱に至る可能性のある回路Ｂ３３と、異常電流が流れた際に回路Ｂ３３への電源供給を遮断するヒューズＢ３２とで構成されている。

図５の例の電源制御回路では、携帯電話機の電源である電池パック４１、電池パック４１より電源供給され定電圧出力を行うレギュレータＡ（ＲＥＧＡ）４４、レギュレータＡより電源供給され何らかの不具合が発生した場合に異常電流が流れ発熱に至る可能性のある回路Ａ４６、電池パック４１より電源供給され何らかの不具合が発生した場合に異常電流が流れ発熱に至る可能性のある回路Ｂ４３については、図４の例と同様の構成であり、ヒューズの代わりに、異常電流が流れた際に回路Ａ４６あるいは回路Ｂ４３への電源インピーダンスを急激に上げるポリスイッチ等の過電流保護素子Ａ４５と、過電流保護素子Ｂ４２とを備えて構成されている。

従来の例の動作について図４、図５、図９を参照して説明する。

図９は、従来例の動作のフローチャートを示す図である。

たとえば回路Ａ３６に何らかの不具合が発生し、異常電流が流れた（図９のステップ（Ｓ２０１））場合、異常電流がヒューズＡ３５の溶断しきい値電流より大きい（Ｓ２０２）ならばヒューズＡ３５は溶断し（Ｓ２０３）、回路Ａ３６への電源供給を遮断（Ｓ２０４）することにより異常電流による発熱を防ぐことが可能である。

異常電流がヒューズＡ３５の溶断しきい値電流より小さい（Ｓ２０２）ならばヒューズＡ３５は溶断せず（Ｓ２０５）、異常電流が流れ続けることになる。このときヒューズＡ３５溶断電流規格ぎりぎりの電流が流れ続けた場合に発熱に至る可能性がある。

回路Ｂ３３、ヒューズＢ３２での動作については回路Ａと同様のため、詳しい説明については省略する。

また、図５についてはヒューズを過電流保護素子に置き換えた場合の回路構成であり、ヒューズＡ３５を使用した場合と同様の動作のため、詳しい説明については省略する。

図６は、図４に示した回路Ａ３６への異常電流に対してヒューズＡ３５が溶断した場合のタイムチャートを示す図である。

図６に示すように、ヒューズＡ３５溶断後には、回路Ａ３６の消費電流は低減する。

図７は、図４に示した回路Ａ３６への異常電流に対してヒューズＡ３５が溶断しない場合のタイムチャートを示す図である。

図７に示すように、ヒューズＡ３５が溶断しない場合には、回路Ａ３６の異常電流が流れ続ける。

たとえば特許文献１に記載の発明でも、ヒューズに相当する、過熱自己遮断型半導体スイッチを用いるようにしている。

特開２０００−３１５５８８号公報

しかし、上述の従来技術には以下のような問題があった。

たとえばヒューズについては、定格電流と溶断電流の差が大きく、また溶断電流についてもバラツキが大きいため、溶断電流規格ぎりぎりの電流が流れ続けた場合に発熱に至る可能性がある。

また過電流保護素子についても同様の特性であり、ホールド電流とトリップ電流（過電流保護動作電流）の差が大きいため、トリップ電流規格ぎりぎりの電流が流れ続けた場合に発熱に至る可能性がある。

また、特許文献１に記載の発明では、半導体素子のスイッチング機能を利用して電流の遮断を行おうとしているが、大電流の場合には半導体素子の破壊のおそれもあり、こうなると動作が保障されないという問題があった。

本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、従来のヒューズや過電流保護素子を用いた回路では防げなかった、回路不具合による異常電流での回路の発熱を防ぐことができる電源制御回路を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために、電源装置から所定の電気回路に対して供給する電源を制御する電源制御回路であって、前記電気回路の異常電流を検出する手段として、前記電気回路への入力電圧が正常か否かを検出するディテクタを設けたことを特徴とする。

また本発明は請求項１に記載の発明において、前記ディテクタによる検出結果に基づいて、前記電源装置から前記電気回路に対して供給される電圧を調整する電圧降下手段を設けたことを特徴とする。

また本発明は請求項２に記載の発明において、前記異常電流による発熱を、前記電気回路と前記電圧降下手段とで分散することを特徴とする。

また本発明は請求項３に記載の発明において、前記電気回路と前記電圧降下手段との物理的な実装位置を離したことを特徴とする。

また本発明は請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載の発明において、前記ディテクタが、前記電気回路への入力電圧を所定のしきい値と比較することによって、該入力電圧が正常か否かを検出することを特徴とする。

また本発明は携帯電話機が請求項１ないし５のうちのいずれか１項に記載の電源制御回路を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、従来のヒューズや過電流保護素子を用いた回路では防げなかった、回路不具合による異常電流での回路の発熱を防ぐことができる電源制御回路を提供することができる。

すなわち本発明によれば、携帯電話機の電源制御回路が、何らかの不具合が発生した際に異常電流が流れ発熱に至る可能性のある回路部Ａにおいて、回路Ａの入力電圧と不具合検出電圧とを比較するディテクタと、回路Ａスタンバイ時に回路Ａ入力電圧が最低動作保証電圧Ｎを下回らない最大抵抗（Ｒ１）と、回路Ａ動作時に回路Ａ入力電圧が最低動作保証電圧Ｎを下回らない最大抵抗（Ｒ２）と、およびディテクタ検出により回路Ａの電流制限抵抗を切り替えるスイッチ（ＴＲ１）とを備えることにより、回路Ａで異常電流が発生した場合に回路Ａへの電流制限抵抗を切り替え、異常電流を低減することが可能となる。

また、異常電流が流れ続けても回路Ａの最低動作保証電圧Ｎ−検出電圧Ａ＝０．１Ｖ以下に設定し、抵抗（Ｒ２）を回路Ａ動作時に回路Ａ入力電圧が最低動作保証電圧Ｎを割り込まない最大の抵抗値とすることにより、異常電流−動作電流の差を最小限にすることができ、この異常電流による発熱への影響を限りなく小さくすることが可能となる。

また、レギュレータＡ（ＲＥＧＡ）で発生する電力を回路Ａ及び抵抗（Ｒ１）、抵抗（Ｒ２）に分散させることにより、異常電流による発熱を回路Ａ及び抵抗（Ｒ１）、抵抗（Ｒ２）に分散させることが可能となる。

これらにより、従来技術のヒューズや過電流保護素子を用いた回路で防げなかった、回路不具合による異常電流での発熱を防ぐことが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

本発明の携帯電話機の電源制御回路は、何らかの不具合が発生した際に異常電流が流れ発熱に至る可能性のある回路部Ａにおいて、回路Ａの入力電圧と不具合検出電圧とを比較するディテクタ、回路Ａスタンバイ時に回路Ａ入力電圧が最低動作保証電圧Ｎを下回らない最大抵抗（Ｒ１）、回路Ａ動作時に回路Ａ入力電圧が最低動作保証電圧Ｎを下回らない最大抵抗（Ｒ２）、及びディテクタ検出により回路Ａの電流制限抵抗を切り替えるスイッチ（ＴＲ１）を備えることにより、回路Ａで異常電流が発生した場合に回路Ａへの電流制限抵抗を切り替え、異常電流を低減させることを特徴とする。また、異常電流による発生電力を回路Ａ及び抵抗（Ｒ１）、抵抗（Ｒ２）に分散させることにより、発熱を分散させることを特徴とする。

図１は、本発明による電源制御回路の一実施の形態の構成を示すブロック図である。

なお、本実施の形態において、電源制御回路を適用する携帯電話機の周辺構成については、先に説明した図３と同様であるので、その点についての詳しい説明は省略する。

図１に示すように、本実施の形態の携帯電話機の電源制御回路は、携帯電話機の電源装置である電池パック１と、電池パック１より電源供給され定電圧出力を行うレギュレータＡ（ＲＥＧＡ）２と、レギュレータＡより電源供給される電気回路である内部回路Ａ３と、回路Ａ３の入力電圧がしきい値電圧Ａ以上か否かを検出する、検出電圧Ａのディテクタ８と、ディテクタ８の結果によって回路Ａ３への電流切替制御を行うためのスイッチ（ＴＲ１）７と、回路Ａ３への電流制限を行うための抵抗（Ｒ１）４および抵抗（Ｒ２）５と、プルアップ抵抗（Ｒ３）６とで構成されている。９は電源制御ブロックＡである。

次に、本実施の形態の動作について図１、図２、図８を参照して説明する。

図２は、図１に示した実施の形態の動作のタイムチャートを示す図である。

また図８は、図１に示した実施の形態の動作のフローチャートを示す図である。

たとえば回路Ａ３で何らかの不具合が発生し異常電流が流れた（図８のステップ（Ｓ１０１））場合、回路Ａ３の入力電圧が低下する。ディテクタ８は、回路Ａ３の入力電圧（図１のディテクタ８のＩＮ側の電圧）と検出電圧Ａ（ディテクタ８内で予め定めてある、しきい値電圧Ａ）とを比較し（Ｓ１０２）、ディテクタ８は入力電圧が検出電圧Ａより低いならば、ディテクタ８からの指示（図１のディテクタ８のＯＵＴ側の電圧の調整）でスイッチ（ＴＲ１）７をＯＦＦし（Ｓ１０３）、回路Ａ３への電流制限抵抗を抵抗（Ｒ１）４のみ（Ｓ１０４）とすることにより回路Ａ３への異常電流を低減できる（Ｓ１０５）。

ここで、検出電圧Ａ（しきい値電圧Ａ）、抵抗（Ｒ１）４、抵抗（Ｒ２）５について説明する。

検出電圧Ａ（しきい値電圧Ａ）については、回路Ａ３の最低動作保証電圧＝Ｎとすると、（Ｎ−Ａ）の値を大きくしてしまうと異常電流の検出精度が悪くなるため、（Ｎ−Ａ）＝０．１Ｖ以下に設定するのが望ましい。

抵抗（Ｒ１）４については、回路Ａ３のスタンバイ時に、回路Ａ３の入力電圧が最低動作保証電圧Ｎを下回らない最大の抵抗値とするのが望ましい。これは、電源投入直後スイッチ（ＴＲ１）７はＯＦＦしており、ディテクタ８が、入力電圧が検出電圧Ａより大きいことを検出してスイッチ（ＴＲ１）７をＯＮするまでの間、回路Ａ３への電流制限抵抗が抵抗（Ｒ１）４のみとなるためである。

抵抗（Ｒ２）５については、回路Ａ３の動作時に、回路Ａ３の入力電圧が最低動作保証電圧Ｎを下回らない最大の抵抗値とするのが望ましい。

なお、スイッチ（ＴＲ１）７のオン抵抗は無視できるものとする。ここでＲ１とＲ２の関係はＲ１＞＞Ｒ２とする。

回路Ａ３で何らかの不具合が発生し異常電流が流れた（図８のステップ（Ｓ１０１））場合、ディテクタ８は回路Ａ３の入力電圧と検出電圧Ａとを比較し（Ｓ１０２）、ディテクタ８は入力電圧が検出電圧Ａより高いならば、ディテクタ８からの指示（図１のディテクタ８のＯＵＴ側の電圧の調整）でスイッチ（ＴＲ１）７をＯＮし（Ｓ１０６）、回路Ａ３への電流制限抵抗を抵抗（Ｒ１）４と抵抗（Ｒ２）５との並列抵抗とする（Ｓ１０７）。

このとき回路Ａ３へは異常電流が流れ続ける（Ｓ１０８）が、最低動作保証電圧Ｎ−検出電圧Ａ＝０．１Ｖ以下に設定し、抵抗（Ｒ２）５を回路Ａ３の動作時に回路Ａの入力電圧が最低動作保証電圧Ｎを割り込まない最大の抵抗値としたことによって、異常電流−動作電流の差を最小限にすることができ、この異常電流による発熱への影響を限りなく小さくすることが可能となる。

また、レギュレータＡ（ＲＥＧＡ）２で発生する電力を回路Ａ３および抵抗（Ｒ１）４、抵抗（Ｒ２）５に分散させることによって、異常電流による発熱を回路Ａ３および抵抗（Ｒ１）４、抵抗（Ｒ２）５に分散させることが可能となる。

図２は、回路Ａ３への異常電流が発生した場合のタイムチャートを示している。上述のように回路Ａ３へのしきい値以上の異常電流が発生した場合は、回路Ａ３への異常電流によって回路Ａ３の入力電圧が低下し始め、ディテクタ８の入力電圧が所定の検出電圧Ａ（しきい値）より低くなったとき、ディテクタ８からの指示（図１のディテクタ８のＯＵＴ側の電圧の調整）でスイッチ（ＴＲ１）７をＯＦＦすることによって、回路Ａ３への電流制限抵抗が抵抗（Ｒ１）４のみとなり、回路Ａ３の消費電流は低減する。

ここで、各回路の物理的な配置について説明する。

図１０は、図１に示した実施の形態における各回路の物理的な配置の例を示す図である。

図１０において、ブロックＡ、Ｂ〜Ｎのそれぞれは、図１に示した電源制御ブロックＡ９であり、回路Ａ、Ｂ〜Ｎのそれぞれは、図１に示した回路Ａ３である。

図１０に示すように、本実施の形態の電源制御回路では、電源制御ブロックＡ９の群と回路Ａ３の群との実装場所を離すことによって、回路Ａ３への異常電流による発熱をブロックＡ９と回路Ａ３とで分散させる際に、それぞれの実装場所が離されているので、発熱を広い範囲にて拡散、発散し、高温に上昇してしまうことを防ぐことができる。実装に際して離す距離は、互いに相手の発熱の影響を受けない程度であることが望ましい。

本発明による電源制御回路の一実施の形態の構成を示すブロック図である。図１に示した実施の形態の動作のタイムチャートを示す図である。一般的な携帯電話機における電源制御回路部の概略構成を示すブロック図である。従来のヒューズを用いた例を示すブロック図である。従来の過電流保護素子を用いた例を示すブロック図である。図４に示した回路Ａ３６への異常電流に対してヒューズＡ３５が溶断した場合のタイムチャートを示す図である。図４に示した回路Ａ３６への異常電流に対してヒューズＡ３５が溶断しない場合のタイムチャートを示す図である。図１に示した実施の形態の動作のフローチャートを示す図である。従来例の動作のフローチャートを示す図である。図１に示した実施の形態における各回路の物理的な配置の例を示す図である。

符号の説明

１電池パック
２レギュレータ
３内部回路Ａ
４電流制限抵抗Ｒ１
５電流制限抵抗Ｒ２
６プルアップ抵抗Ｒ３
７電流切替スイッチＴＲ１
８検出電圧Ａディテクタ
９電源制御ブロックＡ

Claims

電源装置から所定の電気回路に対して供給する電源を制御する電源制御回路であって、前記電気回路の異常電流を検出する手段として、前記電気回路への入力電圧が正常か否かを検出するディテクタを設けたことを特徴とする電源制御回路。
前記ディテクタによる検出結果に基づいて、前記電源装置から前記電気回路に対して供給される電圧を調整する電圧降下手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電源制御回路。
前記異常電流による発熱を、前記電気回路と前記電圧降下手段とで分散することを特徴とする請求項２に記載の電源制御回路。
前記電気回路と前記電圧降下手段との物理的な実装位置を離したことを特徴とする請求項３に記載の電源制御回路。
前記ディテクタが、前記電気回路への入力電圧を所定のしきい値と比較することによって、該入力電圧が正常か否かを検出することを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載の電源制御回路。
請求項１ないし５のうちのいずれか１項に記載の電源制御回路を備えたことを特徴とする携帯電話機。