JP2007181382A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】常時外部電源が供給される内部電源と、外部スイッチがＯＮ状態のときに外部電源が供給される内部電源とを備えた電子機器において、電子機器を構成する基板の面積を狭くして小型化を図ることができる電子機器を提供する。
【解決手段】コントローラ11は、外部電源14から流入するノイズを阻止するためのノイズフィルタ15と、外部電源14にコントローラ11が接続された状態において外部電源14に接続された外部スイッチ20のＯＮ・ＯＦＦに対応してＯＮ・ＯＦＦが切り換えられるとともにノイズフィルタ15を介して外部電源14を供給可能な半導体スイッチ21とを備えている。また、半導体スイッチ21を介して外部電源14が供給される第１内部電源12と、外部電源14にコントローラ11が接続された状態においてノイズフィルタ15を介して常に外部電源14から電源が供給される第２内部電源13とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に係り、詳しくは複数の内部電源を有する電子機器に関する。

一般に、外部から電源供給を受けて動作する電子機器は、外部から受けるノイズを阻止するためのノイズ対策が施されている。そして、外部電源ラインから流入するノイズを阻止する手段として、外部電源と接続する電源入力部付近にチョークコイル、コンデンサ及びツェナーダイオード等を備えるノイズフィルタがある（例えば、特許文献１参照。）。

また、電子機器として複数（例えば、２つ）の内部電源を備えるコントローラがある。図２に示すように、コントローラ４１は、第１内部電源４２と第２内部電源４３とを備えている。第１内部電源４２及び第２内部電源４３は、それぞれ専用のノイズフィルタ４４，４５を備えている。ノイズフィルタ４４，４５は、それぞれチョークコイル４４ａ，４５ａ、コンデンサ４４ｂ，４４ｄ，４５ｂ，４５ｄ及びツェナーダイオード４４ｃ，４５ｃで構成されている。第１内部電源４２は、コントローラ４１が外部電源４６に接続された状態において、外部スイッチ４７及びノイズフィルタ４４を介して電源が供給される。そして、待機状態での消費電力を抑えるため、外部スイッチ４７がＯＮ状態でないときは、外部電源４６から電力が供給されないようになっている。第２内部電源４３は、外部スイッチ４７を介さずに、ノイズフィルタ４５及び三端子レギュレータ４８を介して外部電源４６から電力が常時供給されるようになっている。
特開２００５−２１６９０６号公報

前記２つの内部電源を備えたコントローラ４１では、第１内部電源４２及び第２内部電源４３それぞれにノイズフィルタ４４，４５が設けられている。そして、ノイズフィルタは素子のサイズが大きいため、内部電源毎にノイズフィルタを備えた構成では、コントローラを構成するために広い面積の基板が必要になり、コントローラも大型化する。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、常時外部電源が供給される内部電源と、外部スイッチがＯＮ状態のときに外部電源が供給される内部電源とを備えた電子機器において、電子機器を構成する基板に搭載する部品点数を減らし、基板の面積を狭くして小型化を図ることができる電子機器を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、外部電源に接続されて使用される電子機器である。そして、前記外部電源から流入するノイズを阻止するためのノイズフィルタと、前記外部電源に電子機器が接続された状態において前記外部電源に接続された外部スイッチのＯＮ・ＯＦＦに対応してＯＮ・ＯＦＦが切り換えられるとともに前記ノイズフィルタを介して前記外部電源を供給可能な半導体スイッチとを備えている。また、前記半導体スイッチを介して前記外部電源が供給される少なくとも一つの第１内部電源と、前記外部電源に電子機器が接続された状態において前記ノイズフィルタを介して常に外部電源から電源が供給される少なくとも一つの第２内部電源とを備えている。

この発明では、外部電源に電子機器が接続された状態において、外部電源に接続された外部スイッチのＯＮ・ＯＦＦに対応してＯＮ・ＯＦＦが切り換えられる半導体スイッチを介して外部電源が供給される第１内部電源と、常に外部電源から電源が供給される第２内部電源とでノイズフィルタが共用される。従って、従来の電子機器と異なり、第１内部電源及び第２内部電源を備えていても、第１内部電源及び第２内部電源毎にノイズフィルタを設ける必要がなく、ノイズフィルタを実装するために必要な基板に搭載する部品点数を減らし、基板の面積を狭くすることができ、電子機器を小型化することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電子機器はマイクロコンピュータを備えたコントローラであり、前記半導体スイッチは前記外部電源に電子機器が接続された状態において常に外部電源から電源が供給される前記マイクロコンピュータによってＯＮ・ＯＦＦの制御が行われる。この発明では、マイクロコンピュータが外部スイッチのＯＮ・ＯＦＦ状態を監視するとともに、外部スイッチのＯＮ・ＯＦＦ状態に対応して半導体スイッチのＯＮ・ＯＦＦの制御が行われる。従って、元々電子機器に備えられるマイクロコンピュータに一部機能を追加することにより容易に構成できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記半導体スイッチはＭＯＳＦＥＴである。この発明では、半導体スイッチがＭＯＳＦＥＴで構成されているため、バイポーラトランジスタなどの他のトランジスタで構成する場合に比較して、半導体スイッチのＯＮ・ＯＦＦの応答性が良く、手軽に作成できる。

本発明によれば、常時外部電源が供給される内部電源と、外部スイッチがＯＮ状態のときに外部電源が供給される内部電源とを備えた電子機器において、電子機器を構成する基板の面積を狭くして電子機器の小型化を図ることができる。

以下、本発明を電子機器としての車載用のコントローラ、例えば最高車速度を任意の速度で制限することのできるＶＳＣＳ（Vehicle Speed Control System）用のコントローラに具体化した一実施形態を図１にしたがって説明する。

図１に示すように、コントローラ１１は、第１内部電源１２及び第２内部電源１３を備えるとともに、外部電源１４にコントローラ１１が接続された状態において外部電源１４から流入するノイズを阻止するためのノイズフィルタ１５を備えている。

コントローラ１１は、２個のプラス入力端子１６ａ，１６ｂ及び１個のマイナス入力端子１６ｃを備えている。ノイズフィルタ１５は、第１内部電源１２及び第２内部電源１３で共用とするため、コントローラ１１の一方のプラス入力端子１６ａ及びマイナス入力端子１６ｃ間に接続されている。ノイズフィルタ１５は、ツェナーダイオード１７、チョークコイル１８及びコンデンサ１９，２４で構成されている。ツェナーダイオード１７はカソードがプラス入力端子１６ａ側に接続され、アノードがマイナス入力端子１６ｃ側に接続されている。マイナス入力端子１６ｃは接地されている。

他方のプラス入力端子１６ｂは、外部スイッチ２０を介して外部電源１４のプラス端子１４ａに接続されている。外部スイッチ２０は、具体的には例えばイグニッションキースイッチである。コントローラ１１内には、外部スイッチ２０のＯＮ・ＯＦＦに対応してＯＮ・ＯＦＦが切り換えられるように構成されている半導体スイッチ２１が設けられている。第１内部電源１２は、ノイズフィルタ１５及び半導体スイッチ２１を介して外部電源１４に接続され、外部スイッチ２０及び半導体スイッチ２１のＯＮ状態において外部スイッチ２０、ノイズフィルタ１５及び半導体スイッチ２１を介して外部電源１４が供給されるようになっている。

この実施形態では、半導体スイッチ２１としてＭＯＳＦＥＴが使用されるとともに、ＭＯＳＦＥＴは、外部電源１４にコントローラ１１が接続された状態において常に外部電源１４から電源が供給されるマイクロコンピュータ２２によってＯＮ・ＯＦＦの制御が行われる。マイクロコンピュータ２２は、外部電源１４にコントローラ１１が接続された状態において常に外部電源１４から電源が供給される第２内部電源１３に接続されている。

第２内部電源１３には、マイクロコンピュータ２２の他に、監視用の電子部品が接続されている。マイクロコンピュータ２２は、外部スイッチ２０のＯＮ・ＯＦＦ状態を監視しており、外部スイッチ２０がＯＮになると半導体スイッチ２１をＯＮ状態に、外部スイッチ２０がＯＦＦになると半導体スイッチ２１をＯＦＦ状態にするように半導体スイッチ２１を制御する。

マイクロコンピュータ２２は、オペレータが操作するアクセルペダルの開度や車速情報に基いて、スロットルレバーをモータ等の制御によって間接的に制御するようになっている。

半導体スイッチ２１を構成するＭＯＳＦＥＴのドレインはノイズフィルタ１５の出力部に接続され、ＭＯＳＦＥＴのソースが第１内部電源１２の入力端子に接続されている。そして、マイクロコンピュータ２２からの制御信号に基づいて図示しない駆動回路を介してＭＯＳＦＥＴのゲートに制御信号が出力される。

第２内部電源１３は、三端子レギュレータ２５の出力端子２５ｂに接続されている。三端子レギュレータ２５は入力端子２５ａがノイズフィルタ１５の出力部に接続されるとともに、グランド端子２５ｃがマイナス入力端子１６ｃに接続されている。三端子レギュレータ２５の入力端子２５ａと出力端子２５ｂとの間には、カソードが入力端子２５ａに接続される状態でダイオード２６が接続されている。三端子レギュレータ２５の入力側及び出力側にはコンデンサ２７，２８が並列に接続され、コンデンサ２８と並列に電解コンデンサ２９が接続されている。また、電解コンデンサ２９と並列にツェナーダイオード３０が接続されている。

次に前記のように構成されたコントローラ１１の作用を説明する。
コントローラ１１はプラス入力端子１６ａが外部電源１４のプラス端子１４ａに接続され、プラス入力端子１６ｂが外部スイッチ２０を介して外部電源１４のプラス端子１４ａに接続され、かつマイナス入力端子１６ｃが外部電源１４のマイナス端子１４ｂに接続された状態で使用される。

コントローラ１１が外部電源１４に接続された状態では、第２内部電源１３にはノイズフィルタ１５及び三端子レギュレータ２５を介して常に電源が供給される状態になる。電源がノイズフィルタ１５を介して供給されるため、チョークコイル１８及びコンデンサ１９，２４の作用により、外部電源１４からの高周波ノイズの流入が阻止される。また、外部電源１４から過電圧が供給された場合、ツェナーダイオード１７の作用により、ツェナーダイオード１７の接続点より下流側にはツェナーダイオード１７の設定電圧以下の電圧が供給されるようになる。また、外部電源１４から突入電流が流入した場合はチョークコイル１８の作用により、突入電流が下流に流れるのが抑制される。

コントローラ１１の待機状態、即ち、外部スイッチ２０がＯＦＦ状態においては、第２内部電源１３にのみ外部電源１４から電源が供給される。第２内部電源１３には、外部スイッチ２０がＯＮ状態になった時、コントローラ１１を直ちに使用状態とすることができるようにするために必要な電子部品及びマイクロコンピュータ２２のみが接続されているため、待機状態における消費電力を抑えることができる。

また、外部スイッチ２０がＯＮ状態になると、マイクロコンピュータ２２が半導体スイッチ２１をＯＮ状態にする指令信号を出力し、半導体スイッチ２１がＯＮ状態になり、第１内部電源１２に外部電源１４から電源が供給される。電源は三端子レギュレータ２５で所定の電圧に安定化されて供給される。そして、マイクロコンピュータ２２からの指令により、各作動部が制御される。

この実施の形態では以下の効果を有する。
（１）外部電源１４にコントローラ１１が接続された状態において、外部電源１４に接続された外部スイッチ２０のＯＮ・ＯＦＦに対応してＯＮ・ＯＦＦが切り換えられる半導体スイッチ２１を介して外部電源１４が供給される第１内部電源１２と、常に外部電源１４から電源が供給される第２内部電源１３とでノイズフィルタ１５が共用される。従って、従来のコントローラと異なり、第１内部電源１２及び第２内部電源１３を備えていても、第１内部電源１２及び第２内部電源１３毎にノイズフィルタ１５を設ける必要がなく、ノイズフィルタ１５を実装するために必要な基板の面積を狭くすることができ、コントローラ１１を小型化することができる。

（２）半導体スイッチ２１は、外部電源１４にコントローラ１１が接続された状態において常に外部電源１４から電源が供給されるマイクロコンピュータ２２によってＯＮ・ＯＦＦの制御が行われる。従って、コントローラ１１に元々装備されているマイクロコンピュータ２２に半導体スイッチ２１のＯＮ・ＯＦＦ制御機能を追加することにより容易に構成できる。

（３）半導体スイッチ２１がＭＯＳＦＥＴで構成されているため、バイポーラトランジスタなどの他のトランジスタで構成する場合に比較して、半導体スイッチ２１のＯＮ・ＯＦＦの応答性が良く、手軽に作成できる。

（４）車載用の電子機器は特に小型化の要望が強いが、車載用のコントローラ１１に具体化することにより、小型化の要望に答えることができる。
（５）フォークリフトにおいて、最高車速度を任意の速度で制限するＶＳＣＳ機能を装備する際、コントローラ１１が小型化できるためコントローラ１１の設置スペースの自由度が高くなる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 半導体スイッチ２１は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、他のトランジスタ、例えば、バイポーラトランジスタ、静電誘導トランジスタ、ＩＧＢＴ（Insuiated Gate Bipolar Transistor ）であってもよい。しかし、スイッチのＯＮ・ＯＦＦ時の応答性が良い点、手軽に作成できる点からＭＯＳＦＥＴが好ましい。

○ 半導体スイッチ２１としてトランジスタに限らず、ＳＳＲ（ソリッドステートリレー）や、光ＭＯＳリレー等の半導体無接点リレーを使用してもよい。
○ 半導体スイッチ２１は、マイクロコンピュータ２２からの指令により、ＯＮ・ＯＦＦ制御される構成に限らず、外部スイッチ２０のＯＮ・ＯＦＦに対応して直接ＯＮ・ＯＦＦが切り換えられる構成としてもよい。例えば、半導体スイッチ２１としてＭＯＳＦＥＴを使用した場合、ドレインはノイズフィルタ１５の出力部に接続し、ソースは第１内部電源１２の入力端子に接続し、ゲートはプラス入力端子１６ｂに接続する。

○ 内部電源の数は２つに限らず３つ以上の内部電源を備えた電子機器に適用してもよい。即ち、内部電源を複数有する電子機器において、少なくとも一つの内部電源は外部スイッチと連動してＯＮ・ＯＦＦの切り換えが可能な半導体スイッチを介して電源が供給される第１内部電源であり、少なくとも一つの内部電源は常に外部電源から電源が供給される状態の第２内部電源である電子機器に適用してもよい。

○ 車載用の電子機器はフォークリフトにおけるＶＳＣＳ用コントローラに限らず、例えばオペレータが運転席を離れた時の安全性を高める機能を果たすためのシステムであるＯＰＳ（Operator Presence Sensing ）用のコントローラに適用しても良い。

○ 車載用の電子機器に限らず、例えば定置用の機械の制御装置に適用してもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記電子機器は車載用のコントローラである。

（２）前記技術的思想（１）に記載の発明において、前記コントローラはフォークリフトにおける最高車速度を任意に制御するコントローラである。
（３）前記技術的思想（１）に記載の発明において、前記コントローラはオペレータの離席と関連して作動部の作動を制御するコントローラである。

一実施形態の回路図。 従来技術の回路図。

符号の説明

１１…電子機器としてのコントローラ、１２…第１内部電源、１３…第２内部電源、１４…外部電源、１５…ノイズフィルタ、２０…外部スイッチ、２１…半導体スイッチ、２２…マイクロコンピュータ。

Claims (3)

1. 外部電源に接続されて使用される電子機器であって、
   前記外部電源から流入するノイズを阻止するためのノイズフィルタと、
   前記外部電源に電子機器が接続された状態において前記外部電源に接続された外部スイッチのＯＮ・ＯＦＦに対応してＯＮ・ＯＦＦが切り換えられるとともに前記ノイズフィルタを介して前記外部電源を供給可能な半導体スイッチと、
   前記半導体スイッチを介して前記外部電源が供給される少なくとも一つの第１内部電源と、
   前記外部電源に電子機器が接続された状態において前記ノイズフィルタを介して常に外部電源から電源が供給される少なくとも一つの第２内部電源と
   を備えた電子機器。
2. 前記電子機器はマイクロコンピュータを備えたコントローラであり、前記半導体スイッチは前記外部電源に電子機器が接続された状態において常に外部電源から電源が供給される前記マイクロコンピュータによってＯＮ・ＯＦＦの制御が行われる請求項１に記載の電子機器。
3. 前記半導体スイッチはＭＯＳＦＥＴである請求項１又は請求項２に記載の電子機器。

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