JP2008011690A - 電源スイッチ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ノンロック式のスイッチを使用した電源スイッチ回路の待機電流を少なくする。
【解決手段】バッテリーＶｃｃとマイクロコンピュータ１３間に設けたリレー手段１１と並列に、ノンロック式のパワースイッチ１０を設けてパワースイッチ１０のオンでマイクロコンピュータ１３へ電力を供給して起動できるようにする。また、パワースイッチ１０とマイクロコンピュータ１３間に検出手段１２を設けて、パワースイッチ１０のオンで検出手段１２を起動してパワースイッチ１０が作動したことをマイクロコンピュータ１３へ出力できるようにする。こうすることで、ノンロック式のパワースイッチを作動させると、検出手段とマイクロコンピュータ１３を起動し、リレー手段１１を作動して主回路を駆動するための大きな電流を供給する。この結果、マイクロプロセッサ１３に常時電力を供給することなく、ノンロックスイッチの作動を待ち受けずに電源をオンにできるので、待機電流を無くすことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、待機電流（暗電流）を削減できるようにしたノンロック式の電源スイッチ回路に関するものである。

機構部品である電源スイッチ（パワースイッチ）に、薄くて小さなノンロック式のスイッチ（例えば、タクトスイッチなど）が使用できると、操作面の実装スペースを小さくできる。そのため、特に、携帯機器で使用するのに好ましい。

ところが、このようなタクトスイッチは、小信号用で主回路を動作させる大きな電流を流して使用することはできない。そのため、例えば、主回路に電流を供給するリレーなどを別に設け、このリレーとタクトスイッチとを保持回路を介して接続し、タクトスイッチの作動でリレーをオン・オフするというようにしていた。そのため、保持回路には、パワーオフの間も待機電流を流して、いつでもタクトスイッチからの信号を受け付けられるようにしておかなければならなかった。

この待機電流を少なくする方法の一つとして、例えば、特許文献１には、図７のように、バッテリーＶｃｃと電源手段１間に電子スイッチ（半導体リレー）手段３を設けて電源手段１へ駆動電力を供給するとともに、スイッチモニタ手段５を設けて、スイッチ手段ＰＳ１がオフになったことを検出して制御手段４へ入力し、その制御手段４からの出力とスイッチ手段ＰＳ１の出力とをオア回路を介して電子スイッチ手段３へ入力するようにしたものが記載されている。

このものでは、スイッチ手段ＰＳ１をオン状態にすると、電子スイッチ手段３はオンになって電源手段１へ電力を供給して、主回路（制御手段４）を作動する。作動した主回路は、ＯＮ信号ＰＳ２を出力し、電子スイッチ手段３のオン状態を保持する

一方、オン状態でスイッチ手段ＰＳ１をオフにすると、スイッチ手段ＰＳ１がオフになったことをスイッチモニタ手段５が検出して制御手段４へ入力する。すると、制御手段４はＯＮ信号ＰＳ２をＯＦＦにして、電子スイッチ手段３をオフにするため、電源手段１もオフとなり、主回路もオフとなる。こうすることで、オフ時の電源手段１への待機電流を削減するものが記載されている。

特開平０６−３３９２２２号公報

しかしながら、上記のものでは、図７のスイッチ手段ＰＳ１は、オンの間はオン状態を保持し、オフの間はとオフ状態を保持しなければならないので、ノンロック式のスイッチには使えない。また、上記のスイッチ手段ＰＳ１にノンロック式のスイッチを使うためには、保持回路やオン・オフを判別する判別回路が必要であると考えられるため、構造が複雑になってコストも掛かる。さらに、スイッチ手段ＰＳ１がオンの状態では、図７のＰＳ２ライン、スイッチモニタ手段５のライン両方に電流が流れる。

そこで、この発明の課題は、ノンロック式のスイッチを使用した電源スイッチ回路の待機電流を無くす。さらに、その待機電流を流さない回路を簡単に実現できるようにすることである。

上記の課題を解決するため、この発明では、電源と、当該電源からの主回路部への電源供給を制御する電源コントロール手段と、上記電源から上記電源コントロール手段との間に設けられたリレー手段とを備えた電源スイッチ回路であって、ノンロック式のパワースイッチと、当該パワースイッチが閉状態にのみ上記電源から上記電源コントロール手段に給電するスイッチ手段と、上記パワースイッチの開閉状態を検出し上記電源コントロール手段に出力する検出手段を備え、上記電源から上記電源コントロール手段に給電がされていない状態で上記パワースイッチが閉状態になると、上記電源コントロール手段が上記スイッチ手段によって給電され作動し、当該電源コントロール手段は、上記パワースイッチの閉状態が第１の所定の時間以上継続していることを検出すると、上記リレー手段をオンにして上記電源から上記電源コントロール手段へ給電を可能にし、上記電源からの主回路部に電力を供給するという構成を採用したのである。

このような構成を採用し、ノンロック式のパワースイッチのオンでスイッチ手段が作動し、直接電源コントロール手段へ電力を供給して起動できるようにする。こうすることでノンロック式のパワースイッチを作動させると、検出手段と電源コントロール手段（主回路は起動しない）を起動してリレー手段を作動することができる。そして、リレー手段を作動することによって主回路を駆動するための大きな電流を供給できるようにする。また、その際、パワースイッチを作動させると、作動したことが検出手段によって電源コントロール手段へ出力されるので、電源コントロール手段は、その継続時間からパワースイッチのオンを判別すれば、ノンロック式のスイッチで電源のオン・オフができる。

このとき、リレー手段がオン状態、かつ、上記電源コントロール手段が上記電源からの主回路部に電力を供給している状態において、上記パワースイッチが閉状態になり、上記検出手段の当該閉状態が第２の所定の時間以上継続していることを検出すると、当該電源コントロール手段は、上記主回路部に電力の供給を停止した後、上記リレー手段をオフにするという構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、ノンロック式のパワースイッチのオンとオフが押下時間で判別できる。そのため、例えばラッチ回路などを使用せずに電源のオンとオフが行なえる。

また、電源と、当該電源からの主回路部への電源供給を制御する電源コントロール手段と、上記電源から上記電源コントロール手段との間に設けられたリレー手段とを備えた電源スイッチ回路であって、ノンロック式のパワースイッチと、当該パワースイッチが閉状態にのみ上記電源から上記リレー手段をオンとするリレー制御手段と、
上記パワースイッチの開閉状態を検出し上記電源コントロール手段に出力する検出手段を備え、上記電源から上記電源コントロール手段に給電がなされていない状態で、上記パワースイッチが閉状態になると、上記電源コントロール手段が上記リレー制御手段によって給電され作動し、当該電源コントロール手段は、上記パワースイッチの閉状態が第１の所定の時間以上継続していることを検出すると、上記リレー手段をオンに保持するように制御して、上記電源から上記電源コントロール手段に給電を可能にし、上記電源からの主回路部に電力を供給する構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、リレー手段を介して電源コントロール手段へ電力を供給して起動できるようにする。こうすることでノンロック式のパワースイッチを作動させると、検出手段と電源コントロール手段（主回路は起動しない）を起動することができる。そして、起動した電源コントロール手段がリレー手段を作動することによって主回路を駆動するための大きな電流を供給できるようにする。

このとき、リレー手段がオン状態、かつ、上記電源コントロール手段が上記電源からの主回路部に電力を供給している状態において、上記パワースイッチが閉状態になり、上記検出手段の当該閉状態が第２の所定の時間以上継続していることを検出すると、当該電源コントロール手段は、上記主回路部に電力の供給を停止した後、上記リレー手段をオフにするという構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、ノンロック式のパワースイッチのオンとオフが押下時間で判別できる。

この発明は、上記のように構成したことにより、パワースイッチのオフで全ての回路をオフにして回路の待機電流をゼロへ近づけることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

[実施の形態１]
この形態の電源スイッチ回路は、携帯無線通信機などの電子機器に用いるもので、図１に示すように、バッテリーＶｃｃからディスプレイなどへの電源供給を行なうものである。

この電源スイッチ回路は、図１のように、ノンロック式のパワースイッチ１０、リレー手段１１、検出回路１２、マイクロプロセッサ１３、レギュレータ１４、スイッチ１６、バッテリー（電源）Ｖｃｃとで構成されており、バッテリーＶｃｃとレギュレータ１４間に、第１の電源ライン１７と第２の電源ライン１８とが並列に設けられた構成となっている。すなわち、第１の電源ライン１７にリレー手段１１を設け、第２の電源ライン１８には、パワースイッチ１０、検出回路１２、スイッチ手段１６を設けた構成となっている。

このノンロック式のパワースイッチ１０は、ボタンを押下している間のみ、接点が閉となってオン状態となり、ボタンを押す力を取り去ると接点が開となってオフ状態になる。例えば、タクトスイッチなどのスイッチで、携帯無線機の筐体に設けられるものである。なお、ここでは、ノンロック式のパワースイッチ１０に、タクトスイッチを使用したがこれに限定されるものではなく、これ以外に、メンブレンスイッチ、キースイッチあるいはノンロック式のトグルスイッチなどノンロック式のスイッチであればよい。

リレー手段１１は、ここでは、半導体スイッチリレーを用いており、制御端子をマイクロプロセッサ１３と接続し、オン・オフ制御ができるようにしてある。なお、ここでは、リレー手段１１に半導体スイッチリレーを用いたが、これに限定されるものではない。これ以外にも例えば、小型のメカニカルリレーやリードリレーなどを使用することもできる。

検出回路１２は、パワースイッチ１０の開閉状態を検出するものであり、具体的には、パワースイッチ１０が設けられた第２の電源ライン１８の電位を検出してマイクロプロセッサ１３に出力する。

マイクロプロセッサ１３は、電源コントロール手段として設けたもので、第１の電源ライン１７または第２の電源ライン１８からレギュレータ１４を介して電力が供給される。また、マイクロプロセッサ１３は、内蔵ＲＯＭ、タイマ手段、割込みなどの各種入出力を有し、さらに、リセット回路を備えて、電源のオンで内蔵ＲＯＭの所定のプログラムを実行し、後述のパワースイッチ１０の制御を行なう。そして、携帯無線機のディスプレイなどの主要回路への電源供給も管理する。

レギュレータ１４は、マイクロセッサ用の安定化電源で、ここでは、図１のようにリレー手段１１とパワースイッチ１０の並列回路の接続点とマイクロプロセッサ１３の間に配置することでマイクロプロセッサ１３への電力供給ができるようにしてある。

スイッチ手段１６は、パワースイッチ１０の開閉に連動してオン、オフするもので、パワースイッチ１０が閉状態にのみ上記バッテリーＶｃｃから上記マイクロプロセッサ１３へ給電するために設けたものである。また、スイッチ手段１６は、この形態では、パワースイッチ１０の開閉に連動して第２の電源ライン１８の電位が変化するように、第２の電源ライン１８上の検出回路１２を挟んでマイクロプロセッサ１３側に位置するように配置してある。こうすることで、パワースイッチ１０がオフの際に、第１の電源ライン１７を介して検出回路１２に電圧が印加しないようにして、誤った検出をしないようにしてある。依って、このスイッチ手段１６には、例えばダイオードなどの半導体スイッチを使用するようにもできる。

なお、バッテリーＶｃｃは、携帯無線機の内臓バッテリーである。

この形態は、上記のように構成されており、本願のパワースイッチのオン・オフ動作を、図２、図３のフローチャートと図４、図５の作用説明図に基づいて説明する。

図４（ａ）は、電子機器自身の電源がオフ状態を示す。この状態では、第１の電源ライン１７、第２の電源ライン１８はいずれも開状態であるから、バッテリーＶｃｃからマイクロプロセッサ１３に電力は供給されない。この状態で、図４（ｂ）に示すように、パワースイッチ１０を押下すると、スイッチ手段１６が連動してオンとなり、第２の電源ライン１８が閉となる。そのため、バッテリーＶｃｃからレギュレータ１４を介してマイクロプロセッサ１３に電力が供給され、マイクロプロセッサ１３が起動する（処理Ｓ１００、以下｛処理」省略」）。

次に、パワースイッチ１０が押下されると、第２の電源ライン１８の電位が高電位となる。検出回路１２は、第２の電源ライン１８が１Ｖ以上になるとパワースイッチ１０が閉状態（オン状態）であると認識して、マイクロプロセッサ１３に出力する。パワースイッチ１０の押下が継続する状態では、第２の電源ライン１８が閉（スイッチ１６はオン）になる（Ｓ１１０）。すると、検出回路１２からの出力によりマイクロプロセッサ１３はパワースイッチ１０の閉状態の継続時間を計時する。このとき、マイクロプロセッサ１３は、ディスプレイ（ＬＣＤやＬＥＤ）２０の表示等の通常の給電動作は行なわず、検出回路１２から入力する検出出力の継続時間の計時を開始する（Ｓ１２０）。

そして、マイクロプロセッサ１３は、パワースイッチ１０の閉状態の継続時間が３００ｍｓ以上に達したと認識すると、図４（ｃ）に示すように、マイクロプロセッサ１３がリレー手段１１をオンする制御信号ＰＯＮを出力する。

リレー手段１１がオン状態になると、パワースイッチ１０を離しても（押さなくても）第１の電源ライン１７が常にオン状態になり、バッテリーＶｃｃから電力が供給されるようになる（Ｓ１４０）。こうしてリレー手段１１を介して電力が供給されると、マイクロプロセッサ１３は、図４（ｄ）のように、例えばディスプレイ２０の表示などの通常の動作を行なったり、あるいはセットモードなどへ移行したりする（Ｓ１５０）。

一方、電源をオフにする場合は、図５（ａ）のような動作中に、図５（ｂ）のようにパワースイッチ１０を押す（オンする）と（Ｓ２００）、パワースイッチ１０が押されたことを検出手段１２が検出して検出出力をマイクロプロセッサ１３へ出力する。マイクロプロセッサ１３は、検出出力が入力すると、計時を開始する。そして、計時が１０００ｍｓを超え（Ｓ２１０）、その電圧レベルが１Ｖを超えていると（先に述べた計測による）、図５（ｃ）のようにリレー手段１１への制御信号ＰＯＮをオフにし、リレー手段１１をオフにする。同時にマイクロプロセッサ１３は、例えばディスプレイ２０の表示などの通常の動作を終了する。この状態では、まだ、パワースイッチ１０を介して検出回路１２とマイクロコンピュータ１３（スイッチ１６はオン）には電力が供給されており、図５（ｄ）のように、パワースイッチ１０を放してオフにすると、検出回路１２とマイクロプロセッサ１３はバッテリーＶｃｃと完全に分離され、第１の電源ライン１７、第２の電源ライン１８はオフとなって（Ｓ２２０）待機電流は流れない。したがって、電源がオフの間は待機電流を流さない。

このように、簡単な回路でノンロック式のスイッチで待機電流を流さずに回路を起動して電源のオン・オフができる。このため、マイクロプロセッサ１３に常時電力を供給する必要がなく、例えば、携帯機器に使用した場合は、電池の消耗を抑えられる。また、ノンロック式のスイッチのオンとオフを前記スイッチの継続時間から判別することで、例えばラッチ回路などを使用せずにオン・オフを簡単に判別できる。

[実施の形態２]
この形態は、図６に示すように、パワースイッチ１０の開閉に連動してスイッチ手段がリレー手段１１を作動してマイクロプロセッサ１３への電力供給をできるようにしたものである。

すなわち、図６のように、パワースイッチ１０を検出回路１２のＰＮＰトランジスタＴＲ１のベースに接続し、そのトランジスタＴＲ１のコレクタをマイクロコンピュータ１３に入力してある。こうすることで、前記スイッチ１０を押すと、検出出力がマイクロコンピュータ１３へ入力するようにしてある。また、前記トランジスタＴＲ１は、トランジスタＴＲ２とでリレー制御手段２１を形成しており、オア回路を介してリレー手段１１の制御端子と接続してある。そのため、前記パワースイッチ１０を押すとリレー手段１１が作動してマイクロプロセッサ１３へバッテリーＶｃｃから電力が供給される。電力が供給されるとマイクロプロセッサ１３は起動して検出出力の継続時間の計時を開始する。計時が所定の時間（実施形態では３００ｍｓ）に達すると、マイクロプロセッサ１３は、オア回路を介して制御信号をリレー手段１１へ出力してリレー手段１１をオン状態に保持する。このとき、トランジスタＴＲ３は、制御信号を反転して極性を一致させるためのものである。この結果、パワースイッチ１０を離してもオン常態を維持することができる。

一方、電源をオフにする場合は、本体動作中にパワースイッチ１０を押す（オンする）。すると、検出手段１２のＰＮＰトランジスタＴＲ１がオンとなって検出出力をマイクロプロセッサ１３へ出力する。マイクロプロセッサ１３は、検出出力が入力すると計時を開始する。そして、計時ｔ２が所定の時間（実施形態では１０００ｍｓ）を超えると、リレー手段１１への制御信号をオフにする。同時にマイクロプロセッサ１３は、例えばディスプレイ２０の表示などの通常の動作を終了する。このとき、リレー手段１１には、オア回路を介して検出手段１２のＰＮＰトランジスタＴＲ１のコレクタ出力が入力しており、オン状態を保持して、マイクロコンピュータ１３に電力を供給する。ここで、パワースイッチ１０を放すと、検出手段１２のＰＮＰトランジスタＴＲ１がオフとなり、オア回路に入力する出力もオフとなってリレー手段１１はオフとなる。よって、マイクロプロセッサ１３はバッテリーＶｃｃと完全に分離されることになり、待機電流は流れない。したがって、電源がオフの間は待機電流を流さない。

このように、マイクロプロセッサ１３に常時電力を供給することなく、待機電流を流れないようにできるが、その際、パワースイッチ１０に供給電流を流さなくても回路の起動ができる。そのため、パワースイッチ１０の例えば、ショートや固着などの故障も少なくして信頼性の高いスイッチを構成することができ、スイッチ１０の長寿命化を図ることができる。

この発明は、簡単な回路でノンロック式のスイッチで待機電流を流さずに電源のオン・オフができる。そのため、例えば、携帯型の情報端末、音楽や動画のプレーヤなど低消費電力を必要とする電子機器に用いると最適である。

実施の形態１のブロック図 実施の形態１のフローチャート 実施の形態１のフローチャート 実施の形態１の作用説明図 実施の形態１の作用説明図 実施の形態２の回路図 従来例のブロック図

符号の説明

１０ パワースイッチ
１１ リレー手段
１２ 検出回路
１３ マイクロプロセッサ
２１ リレー制御手段
Ｖｃｃ バッテリー

Claims (4)

1. 電源と、当該電源からの主回路部への電源供給を制御する電源コントロール手段と、上記電源から上記電源コントロール手段との間に設けられたリレー手段とを備えた電源スイッチ回路であって、
   ノンロック式のパワースイッチと、
   当該パワースイッチが閉状態にのみ上記電源から上記電源コントロール手段に給電するスイッチ手段と、
   上記パワースイッチの開閉状態を検出し上記電源コントロール手段に出力する検出手段を備え、
   上記電源から上記電源コントロール手段に給電がされていない状態で上記パワースイッチが閉状態になると、上記電源コントロール手段が上記スイッチ手段によって給電され作動し、
   当該電源コントロール手段は、上記パワースイッチの閉状態が第１の所定の時間以上継続していることを検出すると、上記リレー手段をオンに保持するように制御して、上記電源から上記電源コントロール手段へ給電を可能にし、上記電源からの主回路部に電力を供給することを特徴とする電源スイッチ回路。
2. 上記リレー手段がオン状態、かつ、上記電源コントロール手段が上記電源からの主回路部に電力を供給している状態において、
   上記パワースイッチが閉状態になり、上記検出手段の当該閉状態が第２の所定の時間以上継続していることを検出すると、当該電源コントロール手段は、上記主回路部に電力の供給を停止した後、上記リレー手段をオフにすることを特徴とする請求項１に記載の電源スイッチ回路。
3. 電源と、当該電源からの主回路部への電源供給を制御する電源コントロール手段と、上記電源から上記電源コントロール手段との間に設けられたリレー手段とを備えた電源スイッチ回路であって、
   ノンロック式のパワースイッチと、
   当該パワースイッチが閉状態にのみ上記電源から上記リレー手段をオンとするリレー制御手段と、
   上記パワースイッチの開閉状態を検出し上記電源コントロール手段に出力する検出手段を備え、
   上記電源から上記電源コントロール手段に給電がなされていない状態で、上記パワースイッチが閉状態になると、上記電源コントロール手段が上記リレー制御手段によって給電され作動し、
   当該電源コントロール手段は、上記パワースイッチの閉状態が第１の所定の時間以上継続していることを検出すると、上記リレー手段をオンに保持するように制御して、
   上記電源から上記電源コントロール手段に給電を可能にし、上記電源からの主回路部に電力を供給することを特徴とする電源スイッチ回路。
4. 上記リレー手段がオン状態、かつ、上記電源コントロール手段が上記電源からの主回路部に電力を供給している状態において、
   上記パワースイッチが閉状態になり、上記検出手段の当該閉状態が第２の所定の時間以上継続していることを検出すると、
   当該電源コントロール手段は、上記主回路部に電力の供給を停止した後、上記リレー手段をオフにすることを特徴とする請求項３に記載の電源スイッチ回路。

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