JP2005269881A - ユニバーサル電源供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部に携帯用電子機器に適した電圧を選択し得る選択ピン（４２０）と、使用者にチップの設定状態を知らせる選択情報表示部（４４０）とを有するチップ（４００）を提供することにより、適切なチップを選択するだけで、使用者が１つのユニットを用いて製造会社および使用電圧が相異なる様々な携帯用電子機器に適用し得るユニバーサル電源装置を提供する。
【解決手段】 電圧選択に必要な選択ピン（４２０）と、外部に設けられ、適切なチップの選択に役に立つ選択情報表示部（４４０）とを含むチップ（４００）と；チップにある選択ピンの連結情報だけで必要な電圧を選択して出力することができる出力選択部（２００）を含むメインユニット（１００）と；チップおよびメインユニットを連結するケーブル（３００）と；で構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電源装置に係り、特に、携帯用電子機器に適した形状を有するチップを選択するにおいて、製造会社および機能が相異なる様々な携帯用電子機器に使用可能なユニバーサル電源装置に関する。

ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯用ＤＶＤ、キャムコーダー、デジタルカメラ、携帯電話などの携帯用電子機器は、移動中の使用のために内部にバッテリーが内蔵されていて、バッテリー充電および機器の使用のためには適切な形状のコネクターを介して適切な電圧を有するＤＣ電源の供給が必要である。しかし、このような携帯用電子機器は機器の種類はもとより製造会社によって電圧が異なり、なお種々の製品によってＤＣ電源の供給を受ける入力部の形状も異なっている。したがって、多様な種類の携帯用電子機器を有する使用者は、一般にアダプタと呼ばれる電源供給装置を複数個携帯しなければならない煩わしさがあり、複数個のアダプタを購入する必要があるので経済的損失がある。

このような点を克服するための試みとしてユニバーサル電源が提供されている。ユニバーサル電源供給装置とは１つのメインユニットで様々な種類の携帯用電子機器に適用可能な電源供給装置ということである。

かかるユニバーサル電源装置には、第一に、使用機器の電源入力端の形状に応じて異なって適用される分離可能なチップまたはケーブルなどの提供が必要とされ、第２に、使用しようとする電子機器に適した電圧を設定することができる方法の提供が必要とされている。

従来一般に使用されているユニバーサル電源装置としては、使用機器の電圧をディップ・スイッチ、ロータリ・スイッチまたはＵＳＰ５，３４７，２１１号に開示されたような特別な形状を有する抵抗体を用いてメインユニットにおいて電圧を設定し、メインユニットと分離可能で、使用電子機器の電源入力の形状に合うチップ或いはケーブルを提供する方式があった。しかし、かかる方式によれば、使用者はまず携帯用電子機器に使用可能なチップまたはケーブルを探して、さらに好適な電圧をメインユニットで設定しなければならないなど、二段階の作業が必要となるので、電子的な知識に詳しくない消費者にとってはあまり容易ではないという短所があった。

したがって、かかる点を克服するために全体回路のうちチップ若しくはケーブルに電圧変更の可能な特別なユニットを提供する方法が、ＵＳＰ５，５１０，６９１号、ＵＳＰ６，６０４，１７７号、ＵＳＰ６，０９１，６１１号などに提示された。このとき、使用される特別なユニットは抵抗、コンデンサ、ダイオードなどのような電子素子を必ず１つ以上含み、これは通常別途の回路と言われている。しかし、このような電子素子をケーブルに設置した場合は、相異なる電子機器によって高価のケーブルを取り替えなければならないという短所がある。しかも、チップを設置する場合は、メイン回路と別途の回路との間を長いケーブルで連結しなければならないので、このように特別なユニットを提供する方法は、製造および検査に難があり、電圧の安定性に優れていないという短所がある。

米国特許５，３４７，２１１号 米国特許５，５１０，６９１号 米国特許６，６０４，１７７号 米国特許６，０９１，６１１号

本発明の目的は、ユニバーサル電源装置において、内部に携帯用電子機器に適した電圧を選択し得る選択ピン（４２０）と、使用者にチップ（Ｔｉｐ、接続端子）の設定状態を知らせる選択情報表示部（４４０）とを有するチップ（４００）を提供することにより、適切なチップを選択するだけで、使用者が１つのユニットを用いて製造会社および使用電圧が相異なる様々な携帯用電子機器に適用し得るユニバーサル電源装置を提供することにある。

本発明におけるチップ（４００）は、連結状態情報（開放、−端連結、＋端連結）だけで内部的に必要な電圧をメインユニットに知らせる選択ピン（４２０）と、外部的に使用者が使用しようとする電子機器に適したチップの選択に役に立つ選択情報表示部（４４０）とを含むことを特徴とする。

また、本発明におけるメインユニット（１００）は、一般的な電源供給装置に使用されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation、パルス幅変調）方式によるＳＭＰＳ（Switching Mode Power Supply、スイッチングモード電源供給）回路に、チップに含まれた選択ピンの連結情報を受け取って所望の電圧を選択可能にする出力選択部（２００）を更に含むことを特徴とする。

したがって、本発明における選択ピン（４２０）を有するチップ（４００）、および出力選択部（２００）を有するメインユニット（１００）からなるユニバーサル電源装置は、メインユニットと分離された別途の部品が挿入された別途の回路を有する従来の電源装置に比べて、チップの小型化ができ、製造および検査方法が容易であり、電源装置の価格が安価であるという長所がある。

本発明における電源供給装置は、自動車、飛行機などに使用されるＤＣ電源で入力を受けると、１つのメインユニットにて適切なチップ（４００）の選択によって相異なる入力端形状を有する携帯用電子機器に使用されるユニバーサルＤＣ／ＤＣアダプタとして提供され、ＡＣ電源で入力を受けるとユニバーサルＡＣ／ＤＣアダプタとして提供され、内蔵されたバッテリーからのＤＣ電源で入力を受けるとユニバーサル外装型バッテリーパックとして提供されることができる。

本発明におけるユニバーサル電源装置は、電圧選択に必要な選択ピン（４２０）と、外部に設けられ、適切なチップの選択に役に立つ選択情報表示部（４４０）とを含むチップ（４００）と；チップにある選択ピンの連結情報だけで必要な電圧を選択して出力することができる出力選択部（２００）を含むメインユニット（１００）と；チップおよびメインユニットを連結するケーブル（３００）と；で構成されることを特徴とする。

本発明におけるチップ（４００）は、一側はメインユニットと連結されたケーブルの脱着が可能になっており、他側は携帯用電子機器のＤＣ入力端の形状に応じて作製されており、携帯用電子機器が必要とする電圧に関する情報を有する選択ピン（４２０）と、選択されたチップの情報を表示する選択情報表示部（４４０）とを含むことを特徴とする。

本発明におけるチップは、従来の電圧選択方法である抵抗、ダイオード、コンデンサなどのような電子素子を挿入する方式とは異なり、メインユニットと連結される選択ピン（４２０）の開放、−ピンとの連結、＋ピンとの連結だけでメインユニットの出力選択部が必要とする電圧を選択できるようになっている。

本発明におけるメインユニット（１００）は、昇圧型（Boost）、降圧型（Buck）、フライバック（Fly-Back）型など一般的なＰＷＭ方式によって制御されるＳＭＰＳ型電源変換回路に、本発明におけるチップに含まれた選択ピンの３つ｛開放、−ピンに連結、＋ピンに連結｝の連結状態情報を感知して適切な電圧を提供する出力選択部（２００）をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明における出力選択部（２００）は、ＰＷＭ制御ＩＣのフィードバック端で設定電圧の分配値を変更する、１つ以上の抵抗が含まれた抵抗アレイで構成され、メインユニット（１００）の内部に位置する。

本発明におけるケーブルユニット（３００）は、チップとメインユニットとを連結し、一般的なケーブルにある＋線、−線のほかに、チップに含まれた選択ピンの状態をメインユニットの出力選択部に提供する信号線を含むことを特徴とする。

また、本発明におけるケーブル（３００）は、メインユニットと連結される一端は応用によって分離可能にまたは分離不可能にし、チップと連結される他側はチップとの脱着が容易であるコネクターで構成されることを特徴とする。

かかる構成を有する本発明におけるユニバーサル電源装置は、メインユニットの入力端（１１０）に自動車、飛行機など用のＤＣ電源に適したケーブルを設置し、昇圧型または降圧型ＰＷＭ回路を設計すると、ユニバーサルＤＣ／ＤＣアダプタとして提供され、ＡＣ電源の入力を受けるＡＣコネクターを設置し、フライバック回路を設計すると、ユニバーサルＡＣ／ＤＣアダプタとして提供され、内部にバッテリーおよびそれを制御し得る回路を設置し、バッテリＤＣ電源の入力を受けて電圧昇圧型または降圧型ＰＷＭ回路を設計すると、アダプタなしに携帯用電子機器を使用できるユニバーサル外装型バッテリーパックとして提供されることができる。

本発明のユニバーサル電源供給装置は、抵抗、ダイオードおよびコンデンサなどの電子素子をメインユニットに集中設置することにより、従来の別途の回路を有するユニバーサル電源供給装置に比べて、小型のチップの提供ができ、製造工程の単純化ができ、製品の価格が安価であるという長所があり、さらに使用者はチップを取り替える単純な作業だけで相異なる使用電圧を有する様々な製品に適用される電源供給装置を確保することができるという長所がある。

本発明に係るユニバーサル電源供給装置は、対象電子機器にあわせて適切なチップを選択するだけで必要な電源電圧が自動的に調節できるので、製造社は回路部分を共通で製造することができて製造費用を低減することができるし、販売社にとってはチップの識別表示で区別して販売するだけでいいので便利であり、使用者にとってはチップの交換だけで種々の携帯用電子機器に使用できるので極めて便利である。

さらに、本発明に係るユニバーサル電源供給装置は、自動車、飛行機など用のＤＣ電源で入力を受け、前記ＤＣ電源に適したケーブルを設置し、最後にケースをするとユニバーサルＤＣ／ＤＣアダプターとして提供され、入力をＡＣ電源で受けるとユニバーサルＡＣ／ＤＣアダプターとして提供され、バッテリを内蔵するとユニバーサル外装型バッテリパックとして提供されることができる。

なお、本発明に係るユニバーサル電源供給装置は、チップには電子素子の挿入なしでピンの連結だけで多様な電圧を選択でき、電子素子はメインユニットに集中されていて別途の回路を持つ従来のユニバーサル電源供給装置に比べて、製造工程の単純化ができ、チップの小型化ができ、製造費用低減ができるという長所がある。

本発明を実施するための最良の形態は、電圧選択のための選択ピン（４２０）と、チップ入力端（４１０）と、チップ出力端（４３０）とを含む脱着可能なチップ（４００）と；電圧変換部（１２０）と、入力端（１１０）と、出力端（１３０）と、前記チップの選択ピン（４２０）に含まれた選択端の状態に応じて設定電圧の分配値を転換させて出力する出力選択部（２００）とを含むメインユニット（１００）と；チップとメインユニットとを連結するケーブル（３００）と；からなることを特徴とするユニバーサル電源供給装置であって、前記チップ（４００）は必要な選択電圧によって交換して取り付けられるようにされるとともに、前記チップの選択を表示する選択情報表示部（４４０）をさらに含み、前記選択情報表示部（４４０）は、電子機器のＤＣ入力端に適した形態及び電圧を示す数字情報表示部（４４１）と、色相で表示する色相情報表示部（４４２）とからなるユニバーサル電源供給装置、である。メインユニット（１００）の入力電源としてＤＣ電源を用いることにより、ＤＣ／ＤＣアダプターとして作動し、あるいは、メインユニット（１００）の入力端にバッテリー（１０２）とバッテリ制御回路部（１０３）とを連結して外装型バッテリーパックとして、さらに又、メインユニットの入力電源としてＡＣ電源を用いることにより、ＡＣ／ＤＣアダプターとしても作動し、電圧変換部（１２０）は、ＳＭＰＳ（スイッチングモード電源供給）回路の構成要素であるＰＷＭ（パルス幅変調）制御ＩＣ（１２１）、スイッチングデバイスであるＦＥＴ（Ｑ）、ダイオード（Ｄ）、インダクターまたはトランス（Ｌ）、及び入力及び出力の電圧を平滑化するためのコンデンサ（Cin、Cout）を含むものであってもよいユニバーサル電源供給装置、である。

図１は本発明の一実施例に係る２つの選択ピン４２０を使用した昇圧型ＤＣ／ＤＣ変換装置を示す図である。ここで、選択ピン４２０の数とは＋線および−線を除いた電圧選択用ピンの数のことである。２つの選択ピン４２０を有する場合、チップ４００内に設置されるピンの計数は４個であるが、ここには＋線および−線連結用の２個のピンが含まれているので、実質的に選択ピンとして働くピンの数は２個となる。

図１のメインユニット１００は、一般的なＰＷＭ（Pulse Width Modulation）を用いるＳＭＰＳ（Switching Mode Power Supply）回路に、チップにある選択ピン４２０の連結状態による情報を解釈して相異なる出力を送出できる出力選択部２００をさらに含む。したがって、メインユニット１００は、ＰＷＭを用いるＳＭＰＳの構成であるＤＣ電源の印加を受けるための電源入力端１１０と；設定電圧と現在の状態とを比較してＦＥＴ（Ｑ）のゲート端にパルス幅を変化させる出力を送り出すＰＷＭ制御ＩＣ（PWM Controller IC）を含む一般的なＳＭＰＳ回路で構成される電圧変換部１２０と；電源出力端１３０と；電源出力端で構成された回路に、本発明におけるチップ４００に含まれた選択ピン４２０の連結位置による情報でＰＷＭ制御ＩＣのフィードバック端に入る設定電圧を変更する回路を含む出力選択部２００と；を含む。

電源入力端１１０は電源からの直流電源を受ける端であって、前記直流電源としては自動車、飛行機またはバッテリーのような如何なる直流電源も可能である。したがって、本発明の入力端に連結される入力端の形態としては、自動車用シガージャック、エアージャックなど一定の形状を有するケーブル、家庭用ＡＣ電源端、または内部に、バッテリーなどの直接的なＤＣ電源ではないが付加された回路によって得られたＤＣ電源が設定されたＰＣＢ（プリント回路基板）パターンなどを適用することができる。このように本発明には多様な形態と形状の電源が適用できる。

電圧変換部１２０は、設定電圧をＩＣ外部にある抵抗値の分配によって内部の基準電圧と現在の状態とを比較してＦＥＴ（Ｑ）のゲート端にパルス幅を変化させる出力を送り出すフィードバック端およびアウト端を有するＰＷＭ制御ＩＣ１２１を含む一般的なＳＭＰＳ回路であって、昇圧型（Boost）、降圧型（Buck）、フライバック（Fly-Back）型回路がある。本回路に使用可能なＰＷＭ制御ＩＣとしてはＭａｘ６６８、ＴＬ４９４、ＵＣＣ３８４３、ＵＣＣ３８Ｈ４３など種々のＰＷＭ制御ＩＣ等がある。

本発明の電圧変換部１２０は、ＳＭＰＳ回路の構成要素であるＰＷＭ制御ＩＣ１２１、スイッチングデバイスであるＦＥＴ（Ｑ）、ダイオード（Ｄ）、インダクターまたはトランス（transformer）（Ｌ）、および入力および出力の電圧を平滑化するためのコンデンサ（Cin, Cout）を必須構成要素として含んでいるが、使用される入力の種類と出力する電圧の状態とに応じて相異なる方法で連結して昇圧型、降圧型またはフライバック型回路を作製することができる。また、本発明における電圧変換部１２０には、基本回路として過電圧・過電流遮断、入出力の分離などの安定性確保用の回路が含まれており、さらに電子波除去用の回路、動作状態表示用の付加回路などが追加使用できるようになっている。

出力選択部２００は、チップ４００にある選択ピン４２０に含まれた選択端Ｓ１〜Ｓｎの状態に応じてＰＷＭ制御ＩＣ１２１のフィードバック端で設定電圧の分配値を変化させることができる抵抗アレイＲ１〜Ｒｎで構成される。出力可能な電圧の種類は選択ピン４２０の使用個数、および出力選択部２００に含まれた抵抗アレイの個数で決定される。例えば、１つの選択ピン４２０を使用した場合、開放、＋極との接合、−極との接合といった３つの状態を有しているので、選択ピン４２０に対応する抵抗を１つ設置して３つの相異なる出力を得ることができる。したがって、Ｎ個の選択ピン４２０およびＮ個の抵抗を使用した抵抗アレイで出力選択部２００を構成することで、３Ｎ個の相異なる電圧を選択することができる。このとき、必要な電圧の個数が３Ｎ個より少ない場合は、選択ピンを開放、−極との接合といった２つの状態を用いて２Ｎ個の相異なる電圧を選択することができる。

メインユニットの電源出力端１３０は＋端、−端のほかにティップの選択ピン４２０の個数ほどの連結できる選択端Ｓ１〜Ｓｎをさらに含むことを特徴とする。

ケーブルユニット３００は本発明におけるメインユニット１００とチップ４００とを連結する役割をし、メインユニット１００に連結されるケーブル入力端３１０と、チップ４００に連結されるケーブル出力端３２０と、入出力端を連結する内部ケーブルと、内部ケーブルを包む外装とで構成される。前記ケーブル入力端３１０はメインユニット１００の出力端に連結される。

本発明における入力部の連結は、適用する製品の種類に応じてメインユニットにつけて一体化するか、またはコネクターを用いて分離可能にするなど、一定の様態に限定されていない。

ケーブル出力端３２０は本発明のチップ４００と連結される部位であって、チップとの脱着が可能になっている。内部ケーブルは電気を流せる＋線、−線、および選択ピン４１０の状態を得る選択線で構成されており、＋線、−線は電流の容量に合わせて１６乃至２２４ＡＷＧ線を使用し、選択線Ｓ１〜Ｓｎは２４乃至２５ＡＷＧ線を使用してケーブルの厚さを減らすことが好ましい。

ケーブルの外装としては内部に導体でシールドを構成し、ＰＶＣなどのような材質を積み重ねる形態の外装が使用されるが、使用に便利であれば如何なる外装の形態でも使用可能である。

チップ４００はケーブルの出力端と連結されるチップ入力端４１０と、選択ピン４２０と、携帯用電子機器のＤＣ入力部に連結されるチップ出力端４３０と、選択情報表示部４４０とで構成される。チップ入力端４１０は＋、−を有する２つの電源ピンと、設定電圧数によって決定される選択ピン４２０とを含み、ケーブルの出力端３２０との脱着に便利なコネクターの形態を有する。

選択ピン４２０はそれぞれのピンが何も繋がない開放、＋極との接合、−極との接合といった３つの形態を有する。したがって、Ｎ個の選択ピンがあれば３Ｎ個の状態を有するチップを作製することができる。

チップ出力端４３０は携帯用電子機器５００の電源入力端５１０に合わせた形態および極性を有するように作製される。

選択情報表示部４４０はチップに設定された状態を使用者に知らせる機能を有し、チップの外部に数字を表示した数字情報と、チップの先端あるいはボディに表示した色相情報と、更に提供される使用者マニュアルとで構成される。数字情報はチップ出力端４３０の形状および設定電圧によって相異なる数字または記号を表示したものであり、色相情報はチップに設定される電圧によって相異なる色相を表示したものである。このような選択情報表示部４４０は、まず製造者が携帯用電子機器に適した電圧とコネクターの形態を有するチップを製造してチップの外部に数字情報および色相情報を表示した後、使用者マニュアルに携帯用電子機器のモデル名および使用方法を提示するようになる。

使用者は自分の携帯用電子機器に使用可能なチップ４００を使用者マニュアルから探してケーブル出力端３２０に連結した後に使用するので、電子的な知識に詳しくない者でも便利に利用できる。

しかし、このような数字情報だけで使用可能な全体携帯用設備を使用者マニュアルに記載することはできない。よって、マニュアルに記載されていない携帯用電子機器を保有した使用者に適切なチップの選択を可能にするものが色相情報である。使用者マニュアルにない携帯用電子機器を保有した使用者は、まず電子機器のＤＣ入力部に物理的に適切なチップを探し、探したチップを使用した場合、生じる電圧が使用しようとする電子機器に合うかどうかを色相情報で判断した上使用する。色相情報は黄色、赤色および黒色などその定義に応じて様々な選択が可能である。

図２は１つの選択ピン４２０を使用した場合、チップが示す３つの状態を示す図である。（ａ）は開放状態、（ｂ）は−極接合、（ｃ）は＋極接合を示す。前述したように、選択ピンとは電圧切り換えに必要な役割をするピンを具体的に称するものであり、通常チップ内には＋極と−極とに連結される２つのピンが常時別に備えられている。

図２に示す選択ピンの使用による出力電圧について説明する。先ずＰＷＭ制御ＩＣ１２１を用いる回路における出力電圧（Vout）は、ＰＷＭ制御ＩＣ内部のフィードバック端に構成されているエラー増幅器（error amplifier）の基準電圧（Reference voltage）をＶｅｒｆとするとき、出力電圧ＶｏｕｔはＶｅｒｆ＊（Ｒａ＋Ｒｂ）／Ｒｂと定義される。したがって、１つの選択ピン（４２０のＳ１）及び出力選択部２００の抵抗Ｒ１を使用するときに示される３つの状態の出力は、開放状態の場合は式１、−極接合の場合は式２、＋極接合の場合は式３と決定される。

［式１］
Ｖｏｕｔ［開放］＝Ｖｅｒｆ（１＋Ｒａ／Ｒｂ）

［式２］
Ｖｏｕｔ ［（−）極接合］＝Ｖｅｒｆ ［１＋Ｒａ＊｛Ｒｂ＊Ｒ１／（Ｒｂ＋Ｒ１）｝］

［式３］
Ｖｏｕｔ ［（＋）極接合］＝ Ｖｅｒｆ ［１＋｛Ｒａ＊Ｒ１／（Ｒａ＋Ｒ１）｝／Ｒｂ］

以下、本発明の一実施例によってノートパソコンに電源を供給するユニバーサル電源供給装置を構成する場合についてさらに詳細に説明する。

一般的なノートパソコンは６〜１２個のリチウムイオン・バッテリーが内蔵され、１８〜２０Ｖまたは１５〜１６Ｖの電圧および６０〜９０Ｗの電力が使用され、ポータブルＤＶＤは４〜８個のリチウムイオン・バッテリーおよび１２〜１３Ｖの電圧が使用される。これに適用する本発明の一実施例では、１つの選択ピン（４２０のＳ１）及び出力選択部の抵抗Ｒ１を使用する７２Ｗのユニバーサル電源供給装置を作製した。該ユニバーサル電源供給装置は現在市販されているノートパソコン及びポータブルＤＶＤプレーヤー装置に８０％以上適用することができる。基準電圧が１．２５ＶであるＭａｘ６６８においては、Ｒａを４５Ｋオーム、Ｒｂを３．８Ｋオーム、Ｒ１を１５０Ｋオームをそれぞれ使用して、開放状態では１５〜１６Ｖの電圧を、−極接合状態では１８〜２０Ｖの電圧を、＋極接合状態では１２〜１３Ｖの電圧をそれぞれ得た。同様に、基準電圧が２．５ＶであるＵＣＣ３８Ｈ４３においては、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ１をそれぞれ２０Ｋオーム、３．８Ｋオーム、６２Ｋオームにすると同一の結果を得ることができる。

この際、抵抗値は本実施例で別に限定するものではなく、式１〜式３を満足する抵抗及び出力ワット数に応じて様々な変化が可能である。よって、多様な製品に適用可能なユニバーサル電源供給装置が得られる。

かかる技術的背景により製造されたユニバーサル電源供給装置を使用するにおいて、使用者は第１機器に適した第１電圧から第２機器に適した第２電圧に切り換えるためには、単に基準に合わせて作製したチップ４００を取り替えるだけで良い。

他の適用例では、１〜６個のリチウムイオンバッテリーを使用するＰＤＡ、携帯電話、キャムコーダー、デジタルカメラ及びポータブルＤＶＤプレーヤー用には、５〜２４Ｗ以下の電力を有し、２個以内の選択ピンを使用して２〜６個の電圧を選択できるように作製することが好ましい。したがって、基準電圧１．２５ＶのＰＷＭ制御ＩＣを使用し、Ｒｅ、Ｒｂ、Ｒ１をそれぞれ２１Ｋオーム、３．４Ｋオーム、２０Ｋオームにして作製することで、第１電圧条件［＋極接合］が４〜５Ｖ、第２電圧条件［開放］が９〜１０Ｖ、 第３電圧条件［−極接合］が１２〜１５Ｖである１つの選択ピンを使用する１８Ｗユニバーサル電源供給装置を作製することで、現在市販中のＰＤＡ、携帯電話、キャムコ−ダー、デジタルカメラの８０％以上に適用できるようにした。

以上説明したように、本発明に係るユニバーサル電源供給装置は、その出力電圧の大きさ及び電圧選択条件が狭い範囲に限定されず、使用電子機器の種類に応じて無限に変更することができる。一例として、Ｎ個の選択ピンＳ１〜Ｓｎに対応する抵抗をＮ個使用した抵抗アレイＲ１〜Ｒｎで構成すると、３Ｎ個の状態を有するチップを使用して３Ｎ個の相異なる電圧を得ることができる。

図３は本発明のさらに別の実施例であって、１つの選択ピン４２０を有するチップ４００とケーブル３００との外観を示す図である。チップ４００には＋及び−連結部と実質的に選択ピンとして働くピン（４２０のＳ１）が設けられている。また、その外観には選択情報表示部４４０が設置されている。選択情報表示部は数字情報表示部４４１と色相情報表示部４４２とに分けられる。数字情報表示部４４１はチップのボディにあり、使用電子機器のＤＣ入力端の形態及び電圧に応じて２０個以上の相異なる数字を表示できるように作製される。一方、色相情報表示部４４２は、チップの先端に絶縁部があればチップの先端に、そうでなければチップのボディに構成される。

図４〜図６は本発明により作製され、特に外部電源の種類により多様に作製したユニバーサル電源供給装置を示す図である。

図４は、メインユニット１００が基板として作製され、基板に含まれた電源入力端１１０には自動車のシガージャックからのＤＣ電源の入力を受ける外部電源ケーブル１０１を連結し、メインユニットの電源出力端１３０にはケーブルユニット３００を連結した後、最後に外装のプラスチックケースをして完成したユニバーサルＤＣ／ＤＣアダプターを示す図である。ここに使用できる入力電源ケーブル１０１には、自動車用ケーブル、飛行機の座席からの入力を受ける飛行機ケーブル、または特定のＤＣ電源ソースからのケーブルなどがある。

図５は、メインユニット１００の入力端の前方にはバッテリー１０２及びバッテリーを制御する回路部１０３を連結し、出力端１３０にはケーブルユニット３００の入力端に合わせたコネクターを設置した後、最後にケースをして完成したユニバーサル外装型バッテリパックを示す図である。該バッテリパックは携帯用電子機器が許容する入力電圧範囲に合う電圧を提供するので、このような機能のないバッテリパックよりも幅広く効果的に使用することができる。ここに使用できるバッテリ１０２には、アルカリ一次電池、（alkaline primary battery）、リチウムイオン（Li-ion）電池、ニッケル水素（NiMH）電池、鉛蓄電池などのような二次電池、ＤＭＦＣ（Direct Methanol Fuel Cell）、ＰＥＭＦＣ（Proton Exchange Membrane Fuel Cell）のような燃料電池がある。

バッテリ制御回路１０３には、バッテリーを保護用の保護回路、バッテリ充電用の充電回路、及び使用可能なバッテリ容量などを使用者に知らせる使用者インタフェース回路が含まれる。また、この外装型バッテリーパックはケース外部に充電用の端子１４０、バッテリ容量表示用のＬＥＤ及びスイッチから構成される使用者インタフェース部１５０を含む。

図６は、電源入力端１１０をＡＣケーブル１０４で連結可能なコネクター１０５で構成し、電圧変化部１２０でＡＣ電流を受けるようにしてフライバック型ＳＭＰＳを構成した後、ケーブル３００を連結し、最後にケースをして完成したユニバーサルＡＣ／ＤＣアダプタを示す図である。ユニバーサルＡＣ／ＤＣアダプタも、ユニバーサルＤＣ／ＤＣアダプタおよびユニバーサル外装型バッテリと同様に種々の携帯用電子機器に使用可能なアダプタである。ここに使用されるフライバック形ＳＭＰＳは、図１に示す昇圧型ＤＣ／ＤＣ変換回路においてインタクターの代わりにトランスが使用され、フィードバックを受ける場合はオクト・カプラ（octocoupler）を介して受けるという差異はあるが、出力転換部２００を有しており、チップの出力端Ｓ１を解析して相異なる出力を作ってチップに送り出すことができるという点において同一に適用される。

本発明の一実施例に係る、２つの選択ピンを用いた昇圧型ＤＣ／ＤＣ変換装置を示す図である。 １つの選択ピンを用いる場合、チップが示す３つの状態を示す図である。 本発明に係る１つの選択ピンを有するチップおよびケーブルの外観を示す図である。 本発明によって製造されたユニバーサルＤＣ／ＤＣアダプタを示す図である。 本発明によって製造されたユニバーサル外装型バッテリーパックを示す図である。 本発明によって製造されたユニバーサルＡＣ／ＤＣアダプタを示す図である。

符号の説明

１０１ 外部電源ケーブル
１０２ バッテリー
１０３ バッテリー制御回路部
１０４ ＡＣケーブル
１０５ コネクター
１００ メインユニット
１１０ 電源入力端
１２０ 電圧変換部
１２１ ＰＷＭ制御ＩＣ（ＰＷＭ Control ＩＣ）
１３０ 電源出力端
１４０ バッテリ−充電用端子
１５０ バッテリーパック用インタフェース部
Ｓ１〜Ｓｎ、Ｓ１’〜Ｓｎ’ 選択ピンと対応して連結される
選択端
Ｒ１〜Ｒｎ 抵抗アレイ
２００ 出力選択部
３００ ケーブル
３１０ ケーブル入力端
３２０ ケーブル出力端
４００ チップ
４１０ チップ入力端
４２０ 選択ピン（Selection Pin）
４３０ チップ出力端
４４０ 選択情報表示部
４４１ 数字情報表示部
４４２ 色相情報表示部
５００ 電子機器
５１０ 電子機器の電源入力端

Claims (10)

1. 電圧選択のための選択ピン（４２０）と、チップ入力端（４１０）と、チップ出力端（４３０）とを含む脱着可能なチップ（４００）と；
   電圧変換部（１２０）と、入力端（１１０）と、出力端（１３０）と、前記チップの選択ピン（４２０）に含まれた選択端の状態に応じて設定電圧の分配値を転換させて出力する出力選択部（２００）とを含むメインユニット（１００）と；
   チップとメインユニットとを連結するケーブル（３００）と；
   からなることを特徴とするユニバーサル電源供給装置。
2. 前記チップ（４００）は必要な選択電圧によって交換して取り付けられるようにしたことを特徴とする請求項１記載のユニバーサル電源供給装置。
3. 前記チップ（４００）にはチップの選択を表示する選択情報表示部（４４０）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のユニバーサル電源供給装置。
4. 前記選択情報表示部（４４０）は、電子機器のＤＣ入力端に適した形態及び電圧を示す数字情報表示部（４４１）と、色相で表示する色相情報表示部（４４２）とからなることを特徴とする請求項３記載のユニバーサル電源供給装置。
5. 選択ピンの変換によって選択される第１電圧が１５〜１６Ｖで、第２電圧が１８〜２０Ｖで、使用電力が６０〜９０Ｗであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のユニバーサル電源供給装置。
6. 選択ピンの変換によって選択される第１電圧条件が４〜５Ｖで、第２電圧条件が９〜１０Ｖで、第３電圧条件が１２〜１５Ｖで、使用電力が５〜２４Ｗであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のユニバーサル電源供給装置。
7. メインユニット（１００）の入力電源としてＤＣ電源を用いることにより、ＤＣ／ＤＣアダプターとして作動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のユニバーサル電源供給装置。
8. メインユニット（１００）の入力端にバッテリー（１０２）とバッテリ制御回路部（１０３）とを連結して外装型バッテリーパックとして作動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のユニバーサル電源供給装置。
9. メインユニットの入力電源としてＡＣ電源を用いることにより、ＡＣ／ＤＣアダプターとして作動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のユニバーサル電源供給装置。
10. 電圧変換部（１２０）は、ＳＭＰＳ回路の構成要素であるＰＷＭ制御ＩＣ（１２１）、スイッチングデバイスであるＦＥＴ（Ｑ）、ダイオード（Ｄ）、インダクターまたはトランス（Ｌ）、及び入力及び出力の電圧を平滑化するためのコンデンサ（Cin、Cout）を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のユニバーサル電源供給装置。
    

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