JP2008113528A - 電源回路、電源供給制御方法、及び該電源回路を備えた電子機器、動作状態監視制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話機などの電子機器の機能向上により増加した消費電流を賄いつつ、発熱を抑制し、機器が正常に動作可能となる電源回路を提供する。
【解決手段】制御部６７により携帯電話機１Ａの動作が監視され、この動作に対応する消費電流と二次電池６９の充電電流との和があらかじめ設定されている電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号ｍｓｓが出力され、ｐＭＯＳ６５がオフとなって二次電池６９の充電が停止され、ＣＣ／ＣＶ制御部７２及びｐＭＯＳ６４により内部回路に二次電池６９の定格電圧と同一レベルの定電圧４．２Ｖが供給され、かつ、電流制限値が同内部回路の現時点の消費電流に対応した値に設定されるので、二次電池６９の放電が防止される。また、システム電源電流ｅｐａが多い場合には、二次電池６９が切り離されるので、充電による二次電池６９の発熱がなくなり、携帯電話機１Ａ本体の発熱が抑制される。
【選択図】図１

Description

この発明は、電源回路、電源供給制御方法、及び該電源回路を備えた電子機器に係り、特に、近年の携帯電話機などのように、通常の通話機能の他、たとえばカメラ機能やテレビ機能など、多数の機能を有する小型の携帯用電子機器に用いて好適な電源回路、電源供給制御方法、及び該電源回路を備えた電子機器に関する。

小型の電子機器である携帯電話機などは、近年では、通常の通話機能の他、たとえばカメラ機能やテレビ機能など、多数の機能が設けられているため、消費電流が増加する傾向にある。また、充電可能な二次電池は、同機器に密着した状態で装着されている。このような電子機器の内部に設けられている電源回路により同電子機器の動作中に二次電池を充電する場合、ＡＣアダプタ（充電器）からの供給電流は、同電池の充電電流として使用される他、同電子機器の内部回路で消費されるが、その消費電力による発熱や同電池の発熱は、使用方法によっては許容量を超えることがあるため、電流を制限することで、その発熱が抑制されるようになっている。

この種の電源回路を備えた電子機器は、たとえば図６に示すように、携帯電話機１であり、上側ユニット１０と、下側ユニット２０とから構成され、同下側ユニット２０は同上側ユニット１０に対してヒンジ部１１を介して結合されている。そして、上側ユニット１０には、アンテナ１２が設けられ、又、下側ユニット２０に接するように折り畳んだときに同下側ユニット２０に接する前面側に表示部１３及び受話部１４が設けられている。下側ユニット２０は、上側ユニット１０に接するように折り畳んだときに同上側ユニット１０に接する前面に、複数のボタンスイッチなどで構成された操作部２１、及び送話部（マイクロホン）２２が設けられ、電源用の二次電池が放電したときには専用の充電装置の置台３０に装着載置されて充電される。充電装置の置台３０は、ＡＣアダプタ３１から供給される電源電圧を下側ユニット２０の図示しない充電用の電源入力端子へ入力する。ＡＣアダプタ３１は、ＡＣコンセント３２から得られる交流電源（たとえば、商用電源）を所定の電圧の直流電源に変換する。

図７は、図６中の携帯電話機１の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この携帯電話機１は、同図７に示すように、電源入力端子４１と、抵抗４２と、ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ（以下、「ｐＭＯＳ」という）４３と、ｐＭＯＳ４４と、充電制御部４５と、充電用出力端子４６とを備え、これらにより電源回路が構成されている。また、電源入力端子４１にはＡＣアダプタ３１が接続され、充電用出力端子４６には二次電池４７が接続されている。充電制御部４５は、電流検出部４８と、ＯＮ／ＯＦＦ制御部４９と、ＣＣ／ＣＶ制御部５０とから構成されている。抵抗４２は、ＡＣアダプタ３１から電源入力端子４１を経て供給される電流を検出するための電圧を発生する。ｐＭＯＳ４３は、ＯＮ／ＯＦＦ制御部４９によりオン／オフ制御され、ＡＣアダプタ３１からの電源の供給開始／停止の制御を行う。

電流検出部４８は、抵抗４２の両端の電圧に基づいて同抵抗４２に流れる電流を検出して電流検出値ｓｂａを出力する。ＣＣ／ＣＶ制御部５０は、ｐＭＯＳ４４のドレインの電圧（システム電源電圧ｓｐｖ、電池電圧ｂａｖ）及び電流検出部４８からの電流検出値ｓｂａに基づいて同ｐＭＯＳ４４のソース・ドレイン間の抵抗値を制御し、同ドレインに接続されている内部回路及び二次電池４７に対して定電流又は定電圧で電源を供給する。
このＣＣ／ＣＶ制御部５０の定電流の電流制限値ｍａｌは、内部回路で消費されるシステム電源電流ｓｐａ及び二次電池４７の充電電流ｃａｂによる携帯電話機１の発熱量が許容範囲内になるように、あらかじめ設定されている。二次電池４７は、たとえばリチウムイオン電池などで構成されている。なお、ｐＭＯＳ４３の図示しない寄生ダイオードにより、二次電池４７からＡＣアダプタ３１への電流の逆流が防止される。

この携帯電話機１の電源回路では、ＡＣアダプタ３１から電源が供給され、充電制御部４５により二次電池４７に定電流／定電圧充電が行われる。すなわち、充電制御部４５のＣＣ／ＣＶ制御回路５０により、充電開始時において、二次電池４７の容量に対応した定電流充電が行われ、同二次電池４７の電圧が所定の基準値を超えたときから満充電電圧に達するまで定電圧充電が行われ、かつ、同二次電池４７の電圧が満充電電圧に達したとき、充電が停止される。また、動作中の内部回路にも、システム電源ラインＶＬを経て電源が供給される。

上記の電源回路の他、従来、この種の技術としては、たとえば、特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１に記載された電源装置では、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力をＤＣ／ＤＣコンバータに供給する出力ライン上にヒューズが挿入され、制御信号生成手段として電流制御回路と、分離手段としてＦＥＴとが設けられている。電流制御回路では、ヒューズの両端の電圧が検出されて増幅される。そして、ヒューズに流れる電流に応じた増幅出力が所定の閾値より大きくなったとき、過電流状態と判定されて低レベルの制御信号が生成され、同制御信号がＦＥＴのゲート電極に供給されて同ＦＥＴがオフ状態となり、バッテリが出力ラインから切り離される。これにより、過負荷状態が回避されて安定した電力が主負荷に供給される。

また、特許文献２に記載された負荷駆動装置では、負荷駆動回路がバッテリなどの電源電圧を負荷に供給すると共に、出力電流を制限値以下に制限する。一方、電源スイッチがオンされていないスタンバイ状態では、スタンバイ制御部からマイコンにスタンバイ信号が供給されると共に、負荷駆動回路の電流制限値を低く設定するための電流制限値切替信号が同負荷駆動回路に入力される。この状態で負荷電流が異常に増加し、低く設定されている電流制限値を超えると、電流制限がかかり、出力が低下する。一方、電源スイッチがオンされ、通常の使用状態になると、スタンバイ制御部は、負荷駆動回路の電流制限値を高く設定する。
特開２００１−３２７０７３号公報（要約書、図１） 特開２００４−３２０８９０号公報（要約書、図１）

しかしながら、上記従来の携帯電話機の電源回路では、次のような問題点があった。
すなわち、携帯電話機１の一部の機能のみが使用されているとき、図８に示すように、システム電源電流ｓｐａは２００ｍＡ、及び充電電流ｃａｂが２００ｍＡであり、合計の電流値が電流制限値ｍａｌ（４００ｍＡ）の範囲内であるが、携帯電話機１の複数の機能が同時にアクティブモードになったとき、時刻ｔ１において、システム電源電流ｓｐａが増大（６００ｍＡ）して電流制限値ｍａｌ以上になると、ＡＣアダプタ１からの供給電流では不足して充電電流ｃａｂが低下し、さらには、二次電池４７からも並列で電流供給する状態となるため、マイナス（−２００ｍＡ）、つまり二次電池４７からシステム電源ラインＶＬ側へ放電する状態となる。システム電源ラインＶＬのシステム電源電圧ｓｐｖは、二次電池４７の電池電圧ｂａｖと同等なので、電池容量が低い状態で放電すると、同電池電圧ｂａｖは内部回路が動作可能な電圧を下回り、時刻ｔ２でシステム電源電流ｓｐａが２００ｍＡに戻るまで同内部回路が動作不能となる。

また、携帯電話機１では、二次電池４７が密着した状態で装着されているので、充電による同二次電池４７の発熱と、内部回路の消費電流による同携帯電話機１本体の発熱とが総和される。安全性を考慮して発熱を抑制するために、電流制限値ｍａｌは低く設定する必要があるが、近年では、高機能化によってシステム電源電流ｓｐａが増加する傾向にある。この場合、ユーザ側から見れば、ＡＣアダプタ１を接続して充電しているにも関わらず、電池電圧ｂａｖが低下して携帯電話機１の動作が停止するという問題点がある。

また、特許文献１に記載された電源装置では、バッテリを出力ラインから切り離す構成に限定されているので、この発明とは目的は類似しているが、構成が異なる。

特許文献２に記載された負荷駆動装置では、負荷の異常を検出するために、動作状態に応じて負荷駆動回路の電流制限値を変更するものであり、上記の問題点を改善するものではない。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、多数の機能が設けられているために増加した消費電流に対応可能で、かつ発熱が抑制され、機器が正常に動作可能となる電源回路、電源供給制御方法、及び同電源回路を備えた電子機器、動作状態監視制御プログラムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、二次電池を電源として所定の動作を行う電子機器に設けられ、外部電源装置から供給される電源を前記二次電池に対しては充電電流として供給すると共に、当該電子機器の内部回路に対しては電源電流として供給する電源回路に係り、前記内部回路の動作状態を監視し、該動作状態に対応する消費電流と前記充電電流との和が前記電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号を出力する動作状態監視手段と、該動作状態監視手段から前記電源供給モード切替え信号が出力されたとき、前記二次電池に対する前記充電電流の供給を停止すると共に、前記内部回路に対して所定の定電圧で電源を供給し、かつ、前記電流制限値を該内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定する電源供給制御手段とが設けられていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電源回路に係り、前記電源供給制御手段は、前記内部回路に対して前記二次電池の定格電圧と同一レベルの前記定電圧で電源を供給する構成とされていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、二次電池を電源として所定の動作を行う電子機器に設けられ、外部電源装置から供給される電源を前記二次電池に対しては充電電流として供給すると共に、当該電子機器の内部回路に対しては電源電流として供給する電源回路に係り、前記内部回路の動作状態を監視し、該動作状態に対応する消費電流と前記充電電流との和が前記電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号を出力する動作状態監視手段と、前記二次電池の前記充電電流を検出する電流検出手段と、前記動作状態監視手段から前記電源供給モード切替え信号が出力され、かつ前記電流検出手段による前記充電電流の検出結果が前記二次電池の放電を示そうとするとき、前記電流制限値を前記内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定して電源を供給する電源供給制御手段とが設けられていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の電源回路に係り、前記二次電池は前記電子機器に装着され、当該電源回路は前記電子機器の内部に設けられていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、二次電池を電源として所定の動作を行う電子機器に設けられ、外部電源装置から供給される電源を前記二次電池に対しては充電電流として供給すると共に、当該電子機器の内部回路に対しては電源電流として供給する電源回路に用いられる電源供給制御方法に係り、前記内部回路の動作状態を監視し、該動作状態に対応する消費電流と前記充電電流との和が前記電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号を出力する動作状態監視処理と、前記電源供給モード切替え信号が出力されたとき、前記二次電池に対する前記充電電流の供給を停止すると共に、前記内部回路に対して所定の定電圧で電源を供給し、かつ、前記電流制限値を該内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定する電源供給制御処理とを行うことを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の電源供給制御方法に係り、前記電源供給制御処理では、前記内部回路に対して前記二次電池の定格電圧と同一レベルの前記定電圧で電源を供給することを特徴としている。

請求項７記載の発明は、二次電池を電源として所定の動作を行う電子機器に設けられ、外部電源装置から供給される電源を前記二次電池に対しては充電電流として供給すると共に、当該電子機器の内部回路に対しては電源電流として供給する電源回路に用いられる電源供給制御方法に係り、前記内部回路の動作状態を監視し、該動作状態に対応する消費電流と前記充電電流との和が前記電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号を出力する動作状態監視処理と、前記二次電池の前記充電電流を検出する電流検出処理と、前記動作状態監視手段から前記電源供給モード切替え信号が出力され、かつ前記電流検出手段による前記充電電流の検出結果が前記二次電池の放電を示そうとするとき、前記電流制限値を前記内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定して電源を供給する電源供給制御処理とを行うことを特徴としている。

請求項８記載の発明は、電子機器に係り、請求項１、２、３又は４記載の電源回路を備えたことを特徴としている。

請求項９記載の発明は、動作状態監視制御プログラムに係り、コンピュータを請求項１又は３記載の動作状態監視手段として機能させることを特徴としている。

この発明の構成によれば、動作状態監視手段により、電子機器の内部回路の動作状態が監視され、同動作状態に対応する消費電流と二次電池に対する充電電流との和が電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号が出力され、同電源供給モード切替え信号が出力されたとき、電源供給制御手段により、二次電池に対する充電電流の供給が停止されると共に、電子機器の内部回路に対して所定の定電圧で電源が供給され、かつ、電流制限値が、同内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定されるので、二次電池の放電を防止できる。また、充電による二次電池の発熱がなくなり、発熱量の総和が変わらない範囲で内部回路に対して電源電流を増加させることができるので、電子機器本体の発熱を抑制することができる。

また、動作状態監視手段により、電子機器の内部回路の動作状態が監視され、同動作状態に対応する消費電流と二次電池に対する充電電流との和が電流制限値を超える状態のときに電源供給モード切替え信号が出力され、電流検出手段により、二次電池の充電電流が検出され、同充電電流の検出結果が二次電池の放電を示そうとするとき、電源供給制御手段により、電流制限値が、内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定されて電源が供給されるので、二次電池の放電を防止できると共に同二次電池の発熱をなくすことができる。また、発熱量の総和が変わらない範囲で内部回路に対して電源電流を増加させることができるので、電子機器本体の発熱を抑制することができる。

制御部により電子機器の内部回路の動作状態が監視され、この動作状態に対応する消費電流と二次電池に対する充電電流との和が電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号が出力され、同二次電池に対する充電電流の供給が停止されると共に、同内部回路に対して同二次電池の定格電圧と同一レベルの定電圧が供給され、かつ、電流制限値が同内部回路の現時点の消費電流に対応した値に設定される電源回路、電源供給制御方法、及び同電源回路を備えた電子機器、動作状態監視制御プログラムを提供する。

図１は、この発明の第１の実施例である電源回路を備えた電子機器の要部の電気的構成を示す回路図である。
この例の電子機器は、同図に示すように、携帯電話機１Ａであり、電源入力端子６１と、抵抗６２と、ｐＭＯＳ６３と、ｐＭＯＳ６４と、ｐＭＯＳ６５と、充電制御部６６と、制御部６７と、充電用出力端子６８とを備え、これらにより電源回路が構成されている。また、充電用出力端子６８には二次電池６９が接続され、同二次電池６９は携帯電話機１Ａ本体に密着するように装着されている。電源入力端子６１には、従来の図６又は図７と同様に、ＡＣアダプタ３１が接続されている。充電制御部６６は、電流検出部７０と、ＯＮ／ＯＦＦ制御部７１と、ＣＣ（Constant Current、定電流）／ＣＶ（Constant Voltage、定電圧）制御部７２とから構成されている。

抵抗６２は、ＡＣアダプタ３１から電源入力端子６１を経て供給される電流を検出するための電圧を発生する。ｐＭＯＳ６３は、ＯＮ／ＯＦＦ制御部７１によりオン／オフ制御され、ＡＣアダプタ３１からの電源の供給開始／停止の制御を行う。電流検出部７０は、抵抗６２の両端の電圧に基づいて同抵抗６２に流れる電流を検出して電流検出値ｓｕａを出力する。制御部６７は、この携帯電話機１Ａ全体を制御するＣＰＵ（中央処理装置）６７ａ、及び同ＣＰＵ６７ａを動作状態監視手段として機能させるための同ＣＰＵ６７ａが読み取り可能な動作状態監視制御プログラムが記録されたＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）６７ｂを有している。特に、この実施例では、制御部６７は、携帯電話機１Ａ内部の動作状態を監視し、たとえば、無線通信、カメラ動作、大音量でのスピーカ鳴動、ＬＥＤ点灯などが同時に発生する状態など、この動作状態に対応する消費電流と二次電池６９の充電電流との和があらかじめ設定されている電流制限値を超える状態のときに電源供給モード切替え信号ｍｓｓを出力する。

ｐＭＯＳ６５は、電源供給モード切替え信号ｍｓｓがノンアクティブモード（低レベル、“Ｌ”）のときにオン状態となって二次電池６９に対して充電電流を供給する一方、アクティブモード（高レベル、“Ｈ”）のときにオフ状態となり、二次電池６９とシステム電源ラインＶＬとの間をオフ状態とすることにより、同二次電池６９に対する充電電流の供給を停止する。ＣＣ／ＣＶ制御部７２は、ｐＭＯＳ６４のドレインの電圧（すなわち、システム電源電圧ｓｐｗ）及び電流検出部７０からの電流検出値ｓｕａに基づいて同ｐＭＯＳ６４のソース・ドレイン間の抵抗値を制御し、電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｌ”のとき、同ドレインに接続されている内部回路に対して定電流又は定電圧で電源を供給すると共に、オン状態のｐＭＯＳ６５を介して二次電池６９に定電流又は定電圧で電源を供給する。このＣＣ／ＣＶ制御部７２の定電流の電流制限値ｍａｌは、内部回路で消費されるシステム電源電流ｅｐａ及び二次電池６９の充電電流ｅｃａによる携帯電話機１Ａの発熱量が許容範囲内になるように、あらかじめ設定されている。上記内部回路は、上記制御部６７の他、図示しない無線回路やカメラ部など、電流を消費する全ての部分である。

また、ＣＣ／ＣＶ制御部７２は、電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｈ”のとき、システム電源電圧ｓｐｗ及び電流検出値ｓｕａに基づいてｐＭＯＳ６４のソース・ドレイン間の抵抗値を制御し、内部回路に対して所定の定電圧で電源を供給し、かつ、電流制限値ｍａｌを、同内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定する。特に、この実施例では、ＣＣ／ＣＶ制御部７２は、内部回路に対して二次電池６９の定格電圧と同一レベルの定電圧で電源を供給する。これらのｐＭＯＳ６４，６５及びＣＣ／ＣＶ制御部７２で、電源供給制御手段が構成されている。二次電池６９は、たとえばリチウムイオン電池などで構成されている。なお、ｐＭＯＳ６３の図示しない寄生ダイオードにより、二次電池６９からＡＣアダプタ３１への電流の逆流が防止される。

図２は、図１の携帯電話機１Ａの動作を説明するタイムチャートであり、縦軸に電流値、電圧値及び論理レベル、及び横軸に時間がとられている。
また、図３が、図１中のＣＣ／ＣＶ制御部７２の動作の一例を説明する図であり、縦軸に電圧レベル、及び横軸に充電時間がとられている。
これらの図を参照して、この例の電源回路に用いられる充電制御方法の処理内容について説明する。
この電源回路では、ＡＣアダプタ３１から供給される電源が二次電池６９に対する充電電流として供給されると共に、携帯電話機１Ａの内部回路に対する電源電流として供給される。そして、制御部６７により携帯電話機１Ａの内部回路の動作状態が監視され、この動作状態に対応する消費電流と二次電池６９の充電電流との和があらかじめ設定されている電流制限値を超える状態のときに電源供給モード切替え信号ｍｓｓが出力され（動作状態監視処理）、同電源供給モード切替え信号ｍｓｓが出力されたとき、ｐＭＯＳ６５がオフ状態となって二次電池６９に対する充電電流の供給が停止されると共に、ＣＣ／ＣＶ制御部７２及びｐＭＯＳ６４により内部回路に対して二次電池６９の定格電圧と同一レベルの定電圧で電源が供給され、かつ、電流制限値が、同内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定される（電源供給制御処理）。

すなわち、電源入力端子６１にＡＣアダプタ３１が接続されている場合、二次電池６９が定電流／定電圧充電されると同時に、ＡＣアダプタ３１からシステム電源ラインＶＬへ電源供給が行われる。この場合、ＯＮ／ＯＦＦ制御部７１によりｐＭＯＳ６３がオン状態となり、ＡＣアダプタ３１からの電源供給が開始される。そして、ＡＣアダプタ３１の供給電流が抵抗６２及び電流検出部７０で検出され、電流検出値ｓｕａ及びシステム電源ラインＶＬの電圧値（システム電源電圧ｓｐｗ）がＣＣ／ＣＶ制御部７２へ入力され、ｐＭＯＳ６４及びＣＣ／ＣＶ制御部７２による定電流／定電圧制御により二次電池６９に対して充電が行われる。定電流／定電圧制御による充電では、通常、二次電池６９の電圧が定格電圧よりある程度低い場合には、定電流充電によって発熱量の制限や電池保護を行いつつ、制御した電流で充電が行われ、定格電圧付近にある場合には、設定した電圧で充電が完了するように定電圧制御で充電が行われる。

たとえば、図２に示すように、携帯電話機１Ａの内部回路の消費電流であるシステム電源電流ｅｐａが２００ｍＡで、電流制限値ｍａｌが４００ｍＡで定電流制御される場合、二次電池６９への充電電流ｅｃａは２００ｍＡとなる。ここで、二次電池６９の定格電圧を４．２Ｖ、及び現時点の出力電圧を定格電圧より十分に低い３．２Ｖとして定電流充電が行われるものとすると、この場合の電流制限値ｍａｌは定電流制御における電流制御値（４００ｍＡ）となる。

この後、時刻ｔ１において、たとえば、無線通信、カメラ動作、大音量でのスピーカの鳴動、ＬＥＤ点灯などが同時に発生する状態になり、システム電源電流ｅｐａが電流制限値ｍａｌ（４００ｍＡ）以上である６００ｍＡに増加する場合、制御部６７から出力される電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｌ”から“Ｈ”へ変化する。このとき、ｐＭＯＳ６５がオフ状態となり、二次電池６９とシステム電源ラインＶＬとが切り離されると同時に、ＣＣ／ＣＶ制御部７２で二次電池６９に対する充電が定電圧制御へ切り替えられ、また、電流制限値ｍａｌは、内部回路が必要とするシステム電源電流ｅｐａの６００ｍＡまで増加する。この場合の電流制限値ｍａｌは、定電圧制御における最大電流制限値となる。これらの動作により、二次電池６９に対する充電電流ｅｃａはゼロとなり、電池電圧ｅａｖが低下することはない。なお、上記電流制限値ｍａｌの６００ｍＡは、携帯電話機１Ａの設計段階において既知のものとする。

一方、システム電源ラインＶＬの電圧であるシステム電源電圧ｓｐｗは、電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｌ”のときは定電流制御が行われていることにより、電池電圧ｅａｖと同一の３．２Ｖであるが、電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｈ”になると、定電圧制御が行われることにより４．２Ｖに上昇する。システム電源電圧ｓｐｗが上昇すると、ＡＣアダプタ３１の出力電圧との電位差が小さくなるので、抵抗６２、ｐＭＯＳ６３及びｐＭＯＳ６４を合わせた消費電力は小さくなるため、発熱許容範囲が不変でも、ＡＣアダプタ３１の供給電流を増加させることが可能である。

上記無線通信、カメラ動作、大音量でのスピーカの鳴動、ＬＥＤ点灯などが終了したとき、時刻ｔ２において、システム電源電流ｅｐａの増加期間が終了して２００ｍＡ程度に低減し、電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｈ”から“Ｌ”に遷移する。そして、ｐＭＯＳ６５がオン状態となって二次電池６９とシステム電源ラインＶＬとが接続され、ＣＣ／ＣＶ制御部７２が定電流制御する状態に切り替えられると共に、電流制限値ｍａｌが４００ｍＡとなる。システム電源電流ｅｐａが２００ｍＡまで低下したとき、２００ｍＡの定電流充電が行われる。

この定電流充電では、図３に示すように、充電開始時において、ＣＣ（定電流）充電により、一定の電流で充電が行われる。この後、電池電圧が約４．１Ｖを超えたところでＣＶ（定電圧）充電に自動的に切換えられ、一定の電圧で充電が行われる。そして、電池電圧は、満充電電圧である４．２Ｖに漸次近付いていく。ＣＣ／ＣＶ制御部７２の制御により、二次電池６９に電圧４．２Ｖが印加されると共に、同二次電池６９が要求する電流が流れるので、時刻ｔｅにおける充電完了に至るまで徐々に電流が減少していく。また、動作中の図示しない内部回路にも、システム電源ラインＶＬを経て電源が供給される。

以上のように、この第１の実施例では、制御部６７により携帯電話機１Ａ内部の動作状態が監視され、この動作状態に対応する消費電流と二次電池６９の充電電流との和があらかじめ設定されている電流制限値を超える状態のときに電源供給モード切替え信号ｍｓｓが出力され、ｐＭＯＳ６５がオフ状態となって二次電池６９に対する充電電流の供給が停止されると共に、ＣＣ／ＣＶ制御部７２及びｐＭＯＳ６４により内部回路に対して二次電池６９の定格電圧と同一レベルの定電圧４．２Ｖが供給され、かつ、電流制限値ｍａｌが同内部回路の現時点の消費電流に対応した６００ｍＡに設定されるので、二次電池６９の放電が防止される。また、システム電源電流ｅｐａが少ない場合、電流制限値ｍａｌは、充電による二次電池６９の発熱量と同システム電源電流ｅｐａによる内部回路の発熱量との総和が許容範囲内になるよう設定される一方、システム電源電流ｅｐａが多い場合には、二次電池６９が切り離されるので、充電による二次電池６９の発熱がなくなり、発熱量の総和が変わらない範囲でシステム電源電流ｅｐａを増加させることができるため、携帯電話機１Ａ本体の発熱が抑制される。

図４は、この発明の第２の実施例である電源回路を備えた携帯電話機の要部の電気的構成を示す回路図であり、第１の実施例を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この例の携帯電話機１Ｂでは、同図４に示すように、図１中の充電制御部６６に代えて、異なる構成の充電制御部６６Ａが設けられ、また、抵抗７３が設けられると共に、同図１中のｐＭＯＳ６５が削除されている。充電制御部６６Ａでは、図１中のＣＣ／ＣＶ制御部７２に代えて、異なる機能を有するＣＣ／ＣＶ制御部７２Ａが設けられ、また、電流検出部７４が新たに設けられている。抵抗７３は、二次電池６９の充電電流を検出するための電圧を発生する。電流検出部７４は、抵抗７３の両端の電圧に基づいて同抵抗７３に流れる充電電流を検出して電流検出値ｃｕａを出力する。

ＣＣ／ＣＶ制御部７２Ａは、電流検出部７０からの電流検出値ｓｕａに基づいてｐＭＯＳ６４のソース・ドレイン間の抵抗値を制御し、電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｌ”のとき、同ドレインに接続されている内部回路に対して定電流で電源を供給する。このＣＣ／ＣＶ制御部７２Ａの定電流の電流制限値ｍａｌは、内部回路で消費されるシステム電源電流ｅｐａ及び二次電池６９の充電電流ｅｃａによる携帯電話機１Ｂの発熱量が許容範囲内になるように、あらかじめ設定されている。また、ＣＣ／ＣＶ制御部７２Ａは、電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｈ”で、かつ、電流検出値ｃｕａが二次電池６９の放電を示そうとする（すなわち、マイナスになろうとする）とき、電流制限値ｍａｌを、上記内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定する。特に、この実施例では、ＣＣ／ＣＶ制御部７２Ａは、電流検出値ｃｕａに基づいて、二次電池６９の充電電流ｅｃａがゼロになるようにフィードバック制御を行う。これらのｐＭＯＳ６４及びＣＣ／ＣＶ制御部７２Ａで、電源供給制御手段が構成されている。他は、図１と同様の構成である。

図５は、図４の携帯電話機１Ｂの動作を説明するタイムチャートである。
この図を参照して、この例の電源回路に用いられる充電制御方法の処理内容について説明する。
この電源回路では、ＡＣアダプタ３１から供給される電源が二次電池６９に対する充電電流として供給されると共に携帯電話機１Ｂの内部回路に対する電源電流として供給される。そして、制御部６７により携帯電話機１Ｂ内部の動作状態が監視され、この動作状態に対応する消費電流と二次電池６９の充電電流との和があらかじめ設定されている電流制限値を超える状態のときに電源供給モード切替え信号ｍｓｓが出力される（動作状態監視処理）。また、電流検出部７４により、二次電池６９の充電電流が検出されて電流検出値ｃｕａが出力される（電流検出処理）。そして、制御部６７から電源供給モード切替え信号ｍｓｓが出力され、かつ電流検出部７４の電流検出値ｃｕａが二次電池６９の放電を示そうとするとき、電流制限値ｍａｌが、内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定される（電源供給制御処理）。

すなわち、図５に示すように、システム電源電流ｅｐａが２００ｍＡで電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｌ”、及び電流制限値ｍａｌが４００ｍＡの場合は、出力電圧３．２Ｖの二次電池６９に対して２００ｍＡの定電流充電が行われる。時刻ｔ１において、システム電源電流ｅｐａが増大する場合、電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｈ”になり、ＣＣ／ＣＶ制御部７２Ａでは、電流検出回路７３からの電流検出値ｃｕａの入力を有効にする。また、システム電源電流ｅｐａの増加に応じて、充電電流ｅｃａが低下する。充電電流ｅｃａがゼロになると、ＣＣ／ＣＶ制御部７２Ａでは、電流制限値ｍａｌを増加させることにより、充電電流ｅｃａがマイナスとなる状態、つまり二次電池６９からの放電が発生しないようにフィードバック制御を行う。これにより、充電電流ｅｃａがゼロとなるため、電池電圧ｅａｖが低下することはない。

時刻ｔ２において、システム電源電流ｅｐａが再び２００ｍＡ程度に低減する場合は、電流制限値ｍａｌが元の４００ｍＡまで低下したところで充電電流ｅｃａが増加し始め、システム電源電流ｅｐａが２００ｍＡに低下した時点で充電電流ｅｃａが２００ｍＡとなる。システム電源電流ｅｐａの増加期間が終了したことで、電源供給モード切替え信号ｍｓｓは“Ｌ”となり、ＣＣ／ＣＶ制御部７２Ａでは、電流検出回路２９からの電流検出値ｃｕａの入力を無効にする。これらの動作により、電源供給モード切替え信号ｍｓｓが“Ｈ”になった後でシステム電源電流ｅｐａが増加し、二次電池６９が放電しそうな状態になると、電流制限値ｍａｌが増加してシステム側への電流供給量を増やしてＡＣアダプタ３１から賄うことが可能となる。

以上のように、この第２の実施例では、制御部６７により携帯電話機１Ｂ内部の動作状態が監視され、この動作状態に対応する消費電流と二次電池６９の充電電流との和があらかじめ設定されている電流制限値を超える状態のときに電源供給モード切替え信号ｍｓｓが出力され、また、電流検出部７４により二次電池６９の充電電流が検出されて電流検出値ｃｕａが出力され、同電源供給モード切替え信号ｍｓｓが出力され、かつ同電流検出値ｃｕａが二次電池６９の放電を示そうとするとき、電流制限値ｍａｌが、内部回路の現時点の消費電流に対応した６００ｍＡに設定されるので、二次電池６９の放電が防止されると共に同二次電池６９の発熱がなくなり、発熱量の総和が変わらない範囲でシステム電源電流ｅｐａを増加させることができるため、携帯電話機１Ｂ本体の発熱が抑制される。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、上記各実施例では、制御部６７から電源供給モード切替え信号ｍｓｓが出力されているとき、電流制限値ｍａｌが内部回路の現時点の消費電流に対応した６００ｍＡに設定されるが、ＡＣアダプタ３１の容量の許容範囲内で、内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上であれば良い。また、図１中のｐＭＯＳ６３、ｐＭＯＳ６４及びｐＭＯＳ６５は、充電制御部６６がｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ（ｎＭＯＳ）を駆動可能な回路であれば、ｎＭＯＳでも良く、また、バイポーラトランジスタを駆動可能な回路であれば、バイポーラトランジスタでも良い。

また、電流制限値ｍａｌは、内部回路が必要とするシステム電源電流ｅｐａ（すなわち、内部回路の現時点の消費電流）の６００ｍＡまで増加するが、ＡＣアダプタ３１の電流容量の範囲内であれば、同６００ｍＡ以上でも良い。また、電流検出用の抵抗６２，７３は、電流センサなどでも良い。また、図３に示すＣＣ／ＣＶ制御部７２の動作は、二次電池６９がリチウムイオン電池の場合に対応しているが、二次電池６９の種類（たとえば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池など）に応じて変更される。また、上記各実施例では、電子機器として携帯電話機を例にして説明したが、たとえばＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）や携帯用音楽再生機器（ＭＤプレーヤ、ハードディスクプレーヤなど）などでも、上記各実施例とほぼ同様の作用、効果が得られる。

この発明は、装着された二次電池を電源として所定の動作を行う電子機器の電源回路全般に適用でき、特に、携帯電話機など、多数の機能を有する小型の携帯用電子機器に用いて有効である。

この発明の第１の実施例である電源回路を備えた電子機器の要部の電気的構成を示す回路図である。 図１の携帯電話機１Ａの動作を説明するタイムチャートである。 図１中のＣＣ／ＣＶ制御部７２の動作の一例を説明する図である。 この発明の第２の実施例である電源回路を備えた携帯電話機の要部の電気的構成を示す回路図である。 図４の携帯電話機１Ｂの動作を説明するタイムチャートである。 従来の電源回路が設けられた電子機器の二次電池が充電される状態を示す図である。 図６中の携帯電話機１の要部の電気的構成を示すブロック図である。 図７の携帯電話機１の電源回路の動作を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 携帯電話機（電子機器）
３１ ＡＣアダプタ（外部電源装置）
６２ 抵抗（電源供給制御手段の一部）
６４ ｐＭＯＳ（電源供給制御手段の一部）
６５ ｐＭＯＳ（電源供給制御手段の一部）
６６，６６Ａ 充電制御部（電源供給制御手段の一部）
６７ 制御部（動作状態監視手段）
６９ 二次電池
７０ 電流検出部（電源供給制御手段の一部）
７２，７２Ａ ＣＣ／ＣＶ制御部（電源供給制御手段の一部）
７３ 抵抗（電流検出手段の一部）
７４ 電流検出部（電流検出手段の一部）

Claims (9)

1. 二次電池を電源として所定の動作を行う電子機器に設けられ、外部電源装置から供給される電源を前記二次電池に対しては充電電流として供給すると共に、当該電子機器の内部回路に対しては電源電流として供給する電源回路であって、
   前記内部回路の動作状態を監視し、該動作状態に対応する消費電流と前記充電電流との和が前記電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号を出力する動作状態監視手段と、
   該動作状態監視手段から前記電源供給モード切替え信号が出力されたとき、前記二次電池に対する前記充電電流の供給を停止すると共に、前記内部回路に対して所定の定電圧で電源を供給し、かつ、前記電流制限値を該内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定する電源供給制御手段とが設けられていることを特徴とする電源回路。
2. 前記電源供給制御手段は、
   前記内部回路に対して前記二次電池の定格電圧と同一レベルの前記定電圧で電源を供給する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の電源回路。
3. 二次電池を電源として所定の動作を行う電子機器に設けられ、外部電源装置から供給される電源を前記二次電池に対しては充電電流として供給すると共に、当該電子機器の内部回路に対しては電源電流として供給する電源回路であって、
   前記内部回路の動作状態を監視し、該動作状態に対応する消費電流と前記充電電流との和が前記電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号を出力する動作状態監視手段と、
   前記二次電池の前記充電電流を検出する電流検出手段と、
   前記動作状態監視手段から前記電源供給モード切替え信号が出力され、かつ前記電流検出手段による前記充電電流の検出結果が前記二次電池の放電を示そうとするとき、前記電流制限値を前記内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定して電源を供給する電源供給制御手段とが設けられていることを特徴とする電源回路。
4. 前記二次電池は前記電子機器に装着され、
   当該電源回路は前記電子機器の内部に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電源回路。
5. 二次電池を電源として所定の動作を行う電子機器に設けられ、外部電源装置から供給される電源を前記二次電池に対しては充電電流として供給すると共に、当該電子機器の内部回路に対しては電源電流として供給する電源回路に用いられる電源供給制御方法であって、
   前記内部回路の動作状態を監視し、該動作状態に対応する消費電流と前記充電電流との和が前記電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号を出力する動作状態監視処理と、
   前記電源供給モード切替え信号が出力されたとき、前記二次電池に対する前記充電電流の供給を停止すると共に、前記内部回路に対して所定の定電圧で電源を供給し、かつ、前記電流制限値を該内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定する電源供給制御処理とを行うことを特徴とする電源供給制御方法。
6. 前記電源供給制御処理では、
   前記内部回路に対して前記二次電池の定格電圧と同一レベルの前記定電圧で電源を供給することを特徴とする請求項５記載の電源供給制御方法。
7. 二次電池を電源として所定の動作を行う電子機器に設けられ、外部電源装置から供給される電源を前記二次電池に対しては充電電流として供給すると共に、当該電子機器の内部回路に対しては電源電流として供給する電源回路に用いられる電源供給制御方法であって、
   前記内部回路の動作状態を監視し、該動作状態に対応する消費電流と前記充電電流との和が前記電流制限値を超えるときに電源供給モード切替え信号を出力する動作状態監視処理と、
   前記二次電池の前記充電電流を検出する電流検出処理と、
   前記動作状態監視手段から前記電源供給モード切替え信号が出力され、かつ前記電流検出手段による前記充電電流の検出結果が前記二次電池の放電を示そうとするとき、前記電流制限値を前記内部回路の現時点の消費電流に対応した値以上に設定して電源を供給する電源供給制御処理とを行うことを特徴とする電源供給制御方法。
8. 請求項１、２、３又は４記載の電源回路を備えたことを特徴とする電子機器。
9. コンピュータを請求項１又は３記載の動作状態監視手段として機能させるためのコンピュータ読み取り可能な動作状態監視制御プログラム。

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