JP2007047677A - ストロボ充電回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 ストロボ充電時は電池からの消費電流が大きく増加するため、それによる電圧降下も大きくなる。電池駆動の電子機器においては、電池電圧が所定の閾値を下回った場合、動作を停止させるように制御されているが、入力電流に関係なくストロボ充電を行うことは、電池を可及的に利用する上で妨げとなっているという問題がある。
【解決手段】 ストロボ充電回路において、電源から機器内部への入力電流を検出するための入力電流検出手段と、ＣＰＵからの充電制御信号をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ手段と、スイッチ手段を制御するためのスイッチ制御手段を備え、入力電流値に応じて、スイッチ制御手段がスイッチ手段のＯＮ／ＯＦＦを制御し、単位時間あたりの平均充電電流を小さく抑える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ストロボを内蔵している電子機器において、ストロボへの充電ＯＮ／ＯＦＦを制御することで、電池を可及的に使用ための構成に関するものである。

ストロボ充電回路は、図７のような構成をとっている。

図７において、このストロボ充電回路は、主に電池１を電源としている。電源電圧検出回路３は、この電池１の電源電圧：ＶｉｎをＡ／Ｄ変換し、それにより得られたディジタル値を電源電圧検出信号ａとして出力する。電池１の電源から、機器内部の各動作ブロックに必要な所定の電圧に変換して供給しているＤＣ／ＤＣコンバータ５は、機器内部の動作を制御するための中央演算処理装置（以下ＣＰＵとする）７に、ＣＰＵ７を駆動するためのＣＰＵ電圧：Ｖｃｃを供給している。ストロボ発光部９は、ストロボ発光時の電気エネルギーを蓄える主コンデンサ１１に接続されており、主コンデンサ１１は、電池１から昇圧回路１３により充電される。また、昇圧回路１３による主コンデンサ１１への充電は、ＣＰＵ７からの充電制御信号ｂによって、充電ＯＮ／ＯＦＦが制御される（例えば、特許文献１参照）。
特開平０９−０８０５９５号公報

電子機器に入力される電池電圧は、電池開放電圧から、電池の内部インピーダンスと電池からの消費電流の積を引くことにより求められるが、ストロボ充電時は電池からの消費電流が大きく増加するため、それによる電圧降下も大きくなる。電池駆動の電子機器においては、電池が所定の閾値を下回った場合、動作を停止させる。そのため、ストロボ充電による消費電流の増加が、電池を可及的に利用する上で妨げとなっているという問題がある。

上記の問題を解決するために、請求項１の発明は、機器内部の動作を制御するための中央制御装置（以下ＣＰＵ）と、前記ＣＰＵを含む機器内部の各動作ブロックに電源を供給するための電池である電源と、前記電源の電圧を昇圧し、ストロボ発光時の電気エネルギーを蓄える主コンデンサへ充電を行う昇圧手段とを備えたストロボ充電回路において、前記電源から機器内部への入力電流を検出するための入力電流検出手段と、前記ＣＰＵから前記昇圧手段への充電制御信号をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ手段と、前記スイッチ手段を制御するためのスイッチ制御手段を備え、前記ＣＰＵが前記昇圧手段を介して主コンデンサを充電する際に、前記入力電流検出手段から検出した入力電流値に応じて、前記スイッチ制御手段が前記スイッチ手段のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

また、請求項２の発明は、前記請求項１に記載のストロボ充電回路において、前記スイッチ制御手段の制御方法は、前記入力電流検出手段から検出した入力電流値に応じて、スイッチＯＮ時間を選択的に切り換える周波数固定のＰＷＭ制御である。

以上説明したように本発明は、とくにストロボ充電回路を内蔵した電池で駆動できる電子機器において、電池を可及的に有効利用するための構成に関するものである。ＣＰＵが昇圧手段を介して主コンデンサを充電する際に、入力電流値に応じて、充電制御信号をＯＮ／ＯＦＦするスイッチを制御することにより、常時ＯＮの状態よりも電池からのストロボ充電による単位時間あたりの平均充電電流を抑制し、電池からの電圧降下を小さく抑えることができる。これにより、例えばストロボ充電が常時ＯＮの状態では、電池電圧が所定の閾値を下回り、電子機器が動作を停止させたとしても、ストロボ充電制御信号をＯＮ／ＯＦＦするスイッチを制御することで軽減された電圧降下分により、すぐには電池電圧が所定の閾値を下回ることなく、より長く電子機器を動作させられ、電池を可及的に有効利用することができると考えられる。また、請求項２に記載したように、充電制御信号をＯＮ／ＯＦＦするスイッチを制御する方法を、電池から電子機器への入力電流値に応じて、スイッチＯＮ時間を選択的に切り換える周波数固定のＰＷＭ制御とすることにより、電池からのストロボ充電による単位時間あたりの平均充電電流を制御する事ができ、上述した通り、電池を可及的に有効利用することができると考えられる。最後に、従来あるようなストロボ充電電流そのものを入力で制限する回路構成では、昇圧用トランスなどの充電回路部における部品の制約上、ダイナミックに充電電流を制御し充電することは不可能であったが、本発明にある回路構成においては、充電制御信号をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、単位時間あたりの平均充電電流を制御するため、充電電流ゼロから連続充電時の最大充電電流値までの範囲で制御することが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態によるストロボ充電回路を内蔵したデジタルカメラの主要構成を示すブロック図である。

１は本請求項記載の電源であるところの電子機器を駆動するための電池である。１７は本請求項記載の入力電流検出手段であるところの入力電流検出回路部である。３は入力電流検出回路部１７を出た電源電圧：ＶｉｎをＡ／Ｄ変換し、それにより得られたディジタル値を電源電圧検出信号ａとして出力するための電源電圧検出回路部である。５は電源電圧：Ｖｉｎから、機器内部の各動作ブロックに必要な所定の電圧に変換して供給しているＤＣ／ＤＣコンバータである。７はＤＣ／ＤＣコンバータ５から電圧：Ｖｃｃを供給され、機器内部を制御する本請求項記載のＣＰＵである。

１４はＣＰＵ７が動作するためのプログラムが記憶されているＲＯＭであり、ＣＰＵ７が起動する際には、ＲＯＭ１４からプログラムを読み出して起動する。１６は撮影を行ったデータを一時的に記憶しておくためのＲＡＭであり、ＣＰＵ７の動作に必要なデータを一時的に記憶しておいてたりするためのワーク用のメモリになっている。また、ＣＰＵ７にはレンズやシャッターなどからなるレンズ駆動部２２、撮像素子やタイミングジェネレータなどからなる撮像部１８、ＬＣＤなどからなる画像表示部２０が接続されている。これらは、ＣＰＵ７によって制御されて目的の処理を行うようになっている。９はストロボ発光部であり、１１はストロボ発光時の電気エネルギーを蓄える本請求項記載の主コンデンサである。１３は電源電圧：Ｖｉｎを昇圧し主コンデンサ１１を充電する、本請求項記載の昇圧手段であるところの昇圧回路部である。１５は電圧：Ｖｉｎを昇圧回路部１３を介して主コンデンサへの充電ＯＮ／ＯＦＦを制御する、ＣＰＵ７からの充電制御信号ｂを、入／切するための、本請求項記載のスイッチ手段であるところのスイッチ回路部である。１９は入力電流検出回路部１７により得られた入力電流値に応じて、スイッチ回路部１５の入／切を入／切制御信号ｃで制御する、本請求項記載のスイッチ制御手段であるところのスイッチ制御回路部である。２１はユーザーがデジタルカメラを操作するための操作部である。

次に図２と図３を用いて、本発明の実施の形態によるストロボ充電回路である電子機器の動作を説明する。ユーザーがストロボ発光モードに設定することにより、ＣＰＵ７は充電制御信号ｂをＬレベルからＨレベルに切り換える。入力電流検出回路部１７により、電池１からの入力電流値が検出され、それに応じてスイッチ制御回路部１９から出力される入／切制御信号ｃがスイッチ回路部１５を入／切する。スイッチ回路部１５が「入」の状態では、昇圧回路部１３が昇圧動作を開始し、電圧：Ｖｉｎを昇圧して主コンデンサへ充電する。スイッチ回路部１５が「切」の状態では、昇圧回路部１３は昇圧動作をせず、主コンデンサへの充電もなされない。主コンデンサへの充電期間中も、入力電流検出回路部１７によりスイッチ制御回路部１９は動作しており、スイッチ回路部１５の入／切を制御する。

図４に基づいて本請求項１記載のストロボ充電回路について説明する。まずは構成要素について説明する。

１は本請求項記載の電源であるところの電子機器を駆動するための電池である。２３は本請求項記載の入力電流検出手段であるところの入力電流検出抵抗である。５は電源電圧：Ｖｉｎから、機器内部の各動作ブロックに必要な所定の電圧に変換して供給しているＤＣ／ＤＣコンバータである。７はＤＣ／ＤＣコンバータ５から電圧：Ｖｃｃを供給され、機器内部を制御する本請求項記載のＣＰＵである。１１はストロボ発光時の電気エネルギーを蓄える本請求項記載の主コンデンサである。１３は電源電圧：Ｖｉｎを昇圧し主コンデンサ１１を充電する、本請求項記載の昇圧手段であるところの昇圧回路部である。３３は入力フィルター用のインダクター、３５は入力フィルター用のコンデンサである。３７は昇圧回路部の充電制御用ＩＣである。３９は昇圧用トランス、４１は昇圧用トランス３９の二次側の整流用ダイオードである。１５は電圧：Ｖｉｎを昇圧回路部１３を介して主コンデンサへの充電ＯＮ／ＯＦＦを制御する、ＣＰＵ７からの充電制御信号ｂを、入／切するための、本請求項記載のスイッチ手段であるところのスイッチ回路部である。２５はトランジスタ、２７と２９はトランジスタ２５を動作させるための抵抗、３１はトランジスタ２５をＯＮ／ＯＦＦさせるためのＭＯＳＦＥＴである。１９は入力電流検出抵抗２３の電圧降下と抵抗値から求められる入力電流値に応じて、スイッチ回路部１５の入／切を入／切制御信号ｃで制御する、本請求項記載のスイッチ制御手段であるところのスイッチ制御回路部である。２１はユーザーがデジタルカメラを操作するための操作部である。

次に動作について説明する。ユーザーがストロボ発光モードに設定することにより、ＣＰＵ７は充電制御信号ｂをＬレベルからＨレベルに切り換える。デジタルカメラが動作している状態においては、入力電流検出抵抗２３に電流が流れるため、抵抗両端の電圧降下と、その抵抗値から、入力電流値を検出することができる。ここで検出された入力電流値に応じて、スイッチ制御回路部１９から出力される入／切制御信号ｃがスイッチ回路部１５を入／切する。スイッチ制御回路部１９は、検出した電流値を元に、ストロボ充電による消費電流が重畳されても、所定の閾値Ａ以上にはならないように単位時間あたりの平均充電電流を制御する回路である。図５に示したとおり、スイッチ制御回路部１９は、ストロボ以外の負荷電流が閾値Ｂ以上であれば、ストロボ充電による消費電流が重畳された時に、入力電流が閾値Ａで一定となるように、スイッチ回路部１５の入／切を制御することにより、単位時間あたりの平均充電電流を制御する（図５のＴ１とＴ３の期間）。この時、閾値Ｂは、所定の閾値Ａから、ストロボを連続充電した時に入力で消費する平均充電電流値を引いた値である。よって、ストロボ以外の負荷電流が閾値Ｂ以下であれば、ストロボを連続充電する（図５のＴ２の期間）。スイッチ制御回路部１９は、検出した入力電流値によっては、連続して充電を行うことも、充電停止を保持することもでき、充電電流ゼロから連続充電時の最大充電電流値までの範囲で制御することができる。主コンデンサへの充電期間中においても、常に入力電流検出抵抗２３から得られる入力電流値を監視しており、ストロボ以外の負荷電流変動に応じて、スイッチ回路部１５の入／切を制御することにより、単位時間あたりの平均充電電流を制御している。スイッチ回路部１５が「入」の状態では、ＭＯＳＦＥＴ３１のゲートにＨレベルの電圧が印加されてＭＯＳＦＥＴ３１はオンする。そして抵抗２７、２９を介してトランジスタ２５がオンし、ＣＰＵ７からの充電制御信号ｂが、充電制御用ＩＣ３７に入力され、昇圧回路部１３が昇圧動作を開始し、電圧：Ｖｉｎを昇圧して主コンデンサへ充電する。スイッチ回路部１５が「切」の状態では、ＭＯＳＦＥＴ３１のゲートはＬレベルとなり、ＭＯＳＦＥＴ３１とトランジスタ２５はオフになる。ＣＰＵ７からの充電制御信号ｂは、ＩＣ３７に入力されないため、昇圧回路部１３は昇圧動作をせず、主コンデンサへの充電もなされない。

図１に基づいて本請求項２記載のストロボ充電回路について説明する。まずは構成要素について説明する。構成要素については図４と同じ符号のものを使用しているため重複する箇所は省略する。４７、４９、５１、５３は抵抗、５５、５７はオペアンプで、入力検出抵抗２３の電圧降下による差分を増幅して反転している。５９、６１は抵抗で機器内部の基準電源７３により入力電流に応じた電圧レベルを決めている。６３はＰＷＭコンパレータ、６５は三角波発振器部、６７と６９は三角波発振器部６５の周波数を決めるコンデンサと抵抗である。７１はＰＷＭコンパレータ６３からの出力に応じてＮｃｈのＭＯＳＦＥＴをドライブするドライバーである。また、動作について、ユーザーがストロボ発光モードに設定することにより、ＣＰＵ７は充電制御信号ｂをＬレベルからＨレベルに切り換える。入力電流検出抵抗２３の電圧降下による差分は、抵抗４７、４９とオペアンプ５５によって増幅され、抵抗５１、５３とオペアンプ５７によって反転される。その出力は、基準電源７３と抵抗５９、６１によってプルアップされて、ＰＷＭコンパレータ６３の非反転入力端子に接続される。ここでは、入力電流が小さければ非反転入力端子の電圧が大きくなり、入力電流が大きければ非反転入力端子の電圧が小さくなるように制御されている。そして、ＰＷＭコンパレータ６３の反転入力端子には三角波発生器６５が接続されており、コンデンサ６７と抵抗６９により決められた発振周波数の三角波が入力される。これにより、図６で示した通り、ＰＷＭコンパレータ６３の出力は、入力電流値が所定の閾値Ｃよりも小さい場合は、オンＤｕｔｙ：１００％になり、入力電流値が所定の閾値Ｄよりも大きい場合は、オンＤｕｔｙ：０％になって、入力電流値が閾値Ｃよりも大きく、閾値Ｄよりも小さい場合は、オンＤｕｔｙが０％から１００％の間になるように制御される。よって、充電電流ゼロから連続充電時の最大充電電流値までの範囲で制御することができる。ＰＷＭコンパレータ６３がＨレベルを出力すれば、ドライバー７１がＭＯＳＦＥＴ３１をオンする。そして抵抗２７、２９を介してトランジスタ２５がオンし、ＣＰＵ７からの充電制御信号ｂが、ＩＣ３７に入力され、昇圧回路部１３が昇圧動作を開始し、電圧：Ｖｉｎを昇圧して主コンデンサへ充電する。ＰＷＭコンパレータ６３がＬレベルを出力すれば、ドライバー７１がＭＯＳＦＥＴ３１をオフする。これによりトランジスタ２５はオフになり、ＣＰＵ７からの充電制御信号ｂは、ＩＣ３７に入力されないため、昇圧回路部１３は昇圧動作をせず、主コンデンサへの充電もなされない。よって、電子機器の入力電流が大きい時は、ストロボ充電時の単位時間あたりの平均充電電流を小さく抑えるように、オンＤｕｔｙを小さくしてスイッチを制御し、電子機器の入力電流が小さい時は、ストロボ充電時の単位時間あたりの平均充電電流が大きくなるように、オンＤｕｔｙを大きくしてスイッチを制御することにより、電池を可及的に有効利用することができる。

本発明の請求項２記載のストロボ充電回路の概略図である。 本発明の実施形態によるストロボ充電回路の主要構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるストロボ充電回路の動作フローである。 本発明の請求項１記載のストロボ充電回路の概略図である。 本発明の請求項１記載のストロボ充電回路の動作フローである。 本発明の請求項２記載のストロボ充電回路の動作フローである。 背景技術を説明するためのストロボ充電回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電池
３ 電源電圧検出回路
５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７ ＣＰＵ
９ ストロボ発光部
１１ 主コンデンサ
１３ 昇圧回路
１４ ＲＯＭ
１５ スイッチ回路部
１６ ＲＡＭ
１７ 入力電流検出回路部
１８ 撮像部
１９ スイッチ制御回路部
２０ 画像表示部
２１ 操作部
２２ レンズ駆動部
２３ 入力電流検出抵抗
２５ トランジスタ
３１ ＭＯＳＦＥＴ
３３ インダクタ
３５ コンデンサ
３７ 充電制御用ＩＣ
３９ 昇圧用トランス
４１ 整流用ダイオード
４７，４９，５１，５３ 抵抗
５５，５７ オペアンプ
５９，６１ 抵抗
６３ ＰＷＭコンパレータ
６５ 三角波発生器
６７ コンデンサ
６９ 抵抗
７１ ドライバー
７３ 基準電源

Claims (2)

1. 機器内部の動作を制御するための演算装置と、前記演算装置を含む機器内部の各動作ブロックに電源を供給するための電池である電源と、前記電源の電圧を昇圧し、ストロボ発光時の電気エネルギーを蓄える主コンデンサへ充電を行う昇圧手段とを備えたストロボ充電回路において、
   前記電源から機器内部への入力電流を検出するための入力電流検出手段と、前記演算装置から前記昇圧手段への充電制御信号をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ手段と、前記スイッチ手段を制御するためのスイッチ制御手段を備え、前記演算装置が前記昇圧手段を介して主コンデンサを充電する際に、前記入力電流検出手段から検出した入力電流値に応じて、前記スイッチ制御手段が前記スイッチ手段のＯＮ／ＯＦＦを制御する事を特徴とするストロボ充電回路。
2. 前記請求項１に記載のストロボ充電回路において、前記スイッチ制御手段の制御方法は、前記入力電流検出手段から検出した入力電流値に応じて、スイッチＯＮ時間を選択的に切り換える周波数固定のＰＷＭ制御であることを特徴とするストロボ充電回路。

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