JP2009165308A

JP2009165308A - 電源回路および電子機器

Info

Publication number: JP2009165308A
Application number: JP2008002288A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Miyasaka; 哲也宮坂
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-07-23

Abstract

【課題】バックアップの必要な回路部の消費電力が大きいときでも十分なバックアップ時間を確保する。
【解決手段】電池電力の供給ライン２１に介装されて電池電力の後段への供給・停止を制御する第１遮断部１１と、第１遮断部１１から供給される電池電力の後段への供給・停止を制御する第２遮断部１２と、第１遮断部１１から供給される電池電力に基づいて第１電力（電圧：Ｖ１）を生成する第１電源部１３と、第２遮断部１２から供給される電池電力に基づいて第２電力（電圧：Ｖ２）を生成する第２電源部１４とを備え、第２遮断部１２は、第１遮断部１１から供給される電池電力の電圧が基準電圧Ｖｒ１以下に低下したときに電池電力の後段への供給を停止し、第１遮断部１１は、電池２から供給される電池電力の電圧が基準電圧Ｖｒ１よりも低い基準電圧Ｖｒ２以下に低下したときに電池電力の後段への供給を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池で生成される電力をバックアップの必要な回路部およびバックアップの不要な回路部に供給する電源回路、およびこの電源回路を備えた電子機器に関するものである。

この種の電源回路として、下記特許文献１に開示された電源回路（電源部）が知られている。この電源部は、比較的大容量のメイン電池と、メイン電池から出力される電圧に基づいて定電圧を生成してすべての回路に電源として供給するレギュレータと、バックアップ電池（比較的小容量の２次電池）と、レギュレータから出力される電圧とバックアップ電池から出力される電圧とを切り替えてバックアップデバイス（バックアップを必要とするデバイス）に供給するバックアップスイッチと、バックアップデバイスに供給されている電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路の検出結果に基づいてバックアップスイッチを切り替えるスイッチ制御回路とを備えている。

この電源部では、メイン電池が装着されているときには、レギュレータから出力される電圧がバックアップスイッチを介してバックアップデバイスに供給される。一方、メイン電池が交換等の理由によって抜かれたときには、バックアップスイッチが切り替えられて、バックアップ電池から出力される電圧がバックアップスイッチを介してバックアップデバイスに供給される。これにより、バックアップデバイスがバックアップ電池によってバックアップされる。さらに、この状態において、バックアップ電池の出力電圧がバックアップデバイスの動作保証電圧以下となったときには、電圧検出回路がこれを検出してその旨を示す信号をスイッチ制御回路に出力し、スイッチ制御回路は、この信号を入力してバックアップスイッチを切り替えることにより、バックアップ電池をバックアップデバイスから切り離す。これにより、バックアップ電池の容量の無駄な消費が回避される。
特開２００５−１５９４７２号公報（第３−４頁、第１図）

ところが、上記の電源回路には、以下の問題点が存在している。すなわち、この電源回路では、比較的小容量のバックアップ電池（一般的には、ボタン型のリチウム電池など）を使用して、バックアップデバイスをバックアップしている。したがって、この電源回路には、バックアップ電池の容量が小容量のため、バックアップを必要とするデバイス（回路や電子部品など）の消費電力が大きいときには、バックアップ時間が短くなるという問題点が存在している。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、バックアップの必要な回路部の消費電力が大きいときでも十分なバックアップ時間を確保し得る電源回路、およびこの電源回路を備えた電子機器を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の電源回路は、電池から供給される電池電力に基づいてバックアップの必要な第１回路部用の第１電力およびバックアップの不要な第２回路部用の第２電力を生成する電源回路であって、前記電池電力の供給ラインに介装されて当該電池電力の後段への供給・停止を制御する第１遮断部と、前記供給ラインにおける前記第１遮断部の後段に配設されて、当該第１遮断部から供給される前記電池電力の後段への供給・停止を制御する第２遮断部と、前記第１遮断部と前記第２遮断部との接続点に接続されて当該第１遮断部から供給される前記電池電力に基づいて前記第１電力を生成する第１電源部と、前記第２遮断部の後段に配設されて当該第２遮断部から供給される前記電池電力に基づいて前記第２電力を生成する第２電源部とを備え、前記第２遮断部は、前記第１遮断部から供給される前記電池電力の電圧を検出しつつ、当該検出した電圧が第１基準電圧以下に低下したときに当該電池電力の後段への供給を停止し、前記第１遮断部は、前記電池から供給される前記電池電力の電圧を検出しつつ、当該検出した電圧が前記第１基準電圧よりも低い第２基準電圧以下に低下したときに当該電池電力の後段への供給を停止する。

また、請求項２記載の電子機器は、請求項１の電源回路、前記電池、前記第１回路部および前記第２回路部を備えている。

請求項１記載の電源回路および請求項２記載の電子機器では、第１および第２遮断部を備え、第２遮断部が、第１遮断部から供給される電池電力の電圧を検出しつつ、この電圧が第１基準電圧以下に低下したときに電池電力の後段（第２電源部）への供給を停止し、第１遮断部が、電池から供給される電池電力の電圧を検出しつつ、この電圧が第１基準電圧よりも低い第２基準電圧以下に低下したときに電池電力の後段（第１電源部）への供給を停止する。したがって、この電源回路および測定装置によれば、電池電力の電圧が十分に高いとき（第１基準電圧を超えるとき。つまり、電池の残存容量が十分なとき）には、第１回路部への第１電力の供給と共に第２回路部への第２電力の供給を実行し、電池電力の電圧が第１基準電圧以下に低下したとき（つまり、第２電源部による第２電力の生成が困難になったとき）には、第２回路部への第２電力の供給を停止させると共に、第１回路部への第１電力の供給については続行させることができる。これにより、バックアップを必要とする第１回路部に対して、容量の大きな電池の電池電力に基づいて第１電力の供給を行うことができるため、第１回路部の消費電力が多いときにおいても、長時間に亘って第１回路部をバックアップすることができる。

また、この電源回路および測定装置によれば、第１回路部に対するバックアップを実行している状態において、第１遮断部が電池から供給される電池電力の電圧を検出しつつ、この電圧が第１基準電圧よりも低い第２基準電圧以下に低下したときに電池電力の後段（第１電源部）への供給を停止することにより、電池が過放電状態に陥ることを確実に防止することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る電源回路および電子機器の最良の形態について説明する。なお、本例では、電子機器の一例として測定装置を例に挙げて説明する。

最初に、測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。

測定装置１は、図１に示すように、電池２、電源回路３、第１回路部４および第２回路部５を備えている。この測定装置１では、電池２は、一般的にバックアップ用の電池として用いられる少容量のボタン型電池とは異なり、容量の大きな二次電池で構成されて、測定装置１の主電源として機能する。また、電池２は、電源回路３に対して電池電力（電圧：Ｖｂ）を供給する。第１回路部４は、メモリやリアルタイムクロックなどのようにバックアップの必要な回路で構成されている。一方、第２回路部５は、バックアップの不要な回路（測定装置１では、例えば、Ａ／Ｄ変換回路および信号増幅回路などの信号処理回路や、ディスプレイ回路などの出力回路など）で構成されている。

電源回路３は、図１に示すように、第１遮断部１１、第２遮断部１２、第１電源部１３（図面においては「ＰＳ１」とも表記する）および第２電源部１４（図面においては「ＰＳ２」とも表記する）を備え、電池２から供給される電池電力に基づいて、第１回路部４用の第１電力（電圧：Ｖ１）および第２回路部５用の第２電力（電圧：Ｖ２）を生成して出力する。この場合、第１遮断部１１は、電池２の供給ライン２１に介装されて電池電力の後段への供給・停止を自動的に制御する。一例として、第１遮断部１１は、供給ライン２１に介装されたスイッチ回路１１ａと、検出回路１１ｂとを備えている。この場合、検出回路１１ｂは、電池電力の電圧Ｖｂを検出して、電圧Ｖｂが本発明における第２基準電圧としての基準電圧Ｖｒ２（後述する基準電圧Ｖｒ１よりも低い電圧）以下に低下したときに、スイッチ回路１１ａをオン状態からオフ状態に移行させる。第２遮断部１２は、供給ライン２１における第１遮断部１１の後段に配設されて、第１遮断部１１から供給される電池電力の後段への供給・停止を自動的に制御する。一例として、第２遮断部１２は、供給ライン２１に介装されたスイッチ回路１２ａと、検出回路１２ｂとを備えている。この場合、検出回路１２ｂは、第１遮断部１１から出力される電池電力の電圧Ｖｂを検出して、電圧Ｖｂが本発明における第１基準電圧としての基準電圧Ｖｒ１以下に低下したときに、スイッチ回路１２ａをオン状態からオフ状態に移行させる。

第１電源部１３は、図１に示すように、第１遮断部１１と第２遮断部１２との接続点に接続されて、第１遮断部１１から供給される電池電力に基づいて第１電力（電圧：Ｖ１）を生成する。第２電源部１４は、同図に示すように、第２遮断部１２の後段に配設されて、第２遮断部１２から供給される電池電力に基づいて第２電力（電圧：Ｖ２）を生成する。この場合、第１電源部１３は、第１遮断部１１から供給される電池電力の電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ２を下回る（一例として若干下回る）ときまでは正常に動作して、規定の第１電力（電圧：Ｖ１）を生成可能に構成されている。一方、第２電源部１４は、第２遮断部１２から供給される電池電力の電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ１を下回る（一例として若干下回る）ときまでは正常に動作して、規定の第２電力（電圧：Ｖ２）を生成可能に構成されている。この場合、第１電源部１３や第２電源部１４は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータで構成されている。

次に、測定装置１の動作について説明する。なお、電池２は、当初、十分に充電されているものとする。

この測定装置１では、図２に示すように、作動開始から時間ｔ１が経過するまでは、電池２の電圧Ｖｂは基準電圧Ｖｒ１を超える値となっている。このため、電源回路３では、第１遮断部１１および第２遮断部１２は、共に、それぞれのスイッチ回路１１ａ，１２ａをオン状態に移行させている。これにより、第１電源部１３および第２電源部１４に基準電圧Ｖｒ１よりも高い電圧Ｖｂの電池電力が供給される。したがって、第１電源部１３および第２電源部１４は正常に動作して、第１電力（電圧：Ｖ１）および第２電力（電圧：Ｖ２）を生成して、第１回路部４および第２回路部５にそれぞれ出力する。この状態では、第２回路部５は、測定動作を実行すると共に、その測定によって得られた測定データＤ１を第１回路部４のメモリに記憶させる。

その後、時間ｔ１が経過した時点から、電力の放出（放電）によって電池２の電池電力の電圧Ｖｂが低下し始める。この場合においても、時間ｔ２が経過するまでは、電池電力の電圧Ｖｂは基準電圧Ｖｒ１以上のため、時間ｔ１のときと同様にして、第１遮断部１１、第２遮断部１２、第１電源部１３および第２電源部１４が作動して、第１電力（電圧：Ｖ１）を第１回路部４に、第２電力（電圧：Ｖ２）を第２回路部５にそれぞれ出力し続ける。これにより、第２回路部５は、測定動作と、測定データＤ１の第１回路部４への記憶動作とを継続する。

その後、時間ｔ２が経過した時点において、電池２の電池電力の電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ１まで低下し、それ以後、基準電圧Ｖｒ１を下回る状態となる。この状態においては、第２遮断部１２では、その検出回路１２ｂが第１遮断部１１から出力される電池電力の電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ１以下に低下したことを検出して、スイッチ回路１２ａをオン状態からオフ状態に移行させる。これにより、第２遮断部１２は、第１遮断部１１から供給される電池電力の後段（つまり第２電源部１４）への供給を自動的に停止する。このため、第２電源部１４は、第２電力（電圧：Ｖ２）の生成を停止する。一方、電池２の電池電力の電圧Ｖｂは基準電圧Ｖｒ２まで低下していないため、第１遮断部１１から第１電源部１３への電池電力の供給は続行されている。したがって、第１電源部１３は、第１電力（電圧：Ｖ１）の生成を続行する。これにより、第１回路部４は、この第１電力によってバックアップされる。本例では、電池２は大容量の二次電池で構成されているため、少容量のボタン型電池でバックアップする構成とは異なり、第１回路部４の消費電力が多いときにおいても、長時間に亘ってバックアップされる。

その後、時間ｔ３が経過した時点において、電池２の電池電力の電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ２まで低下し、それ以後、基準電圧Ｖｒ２を下回る状態となる。この状態においては、第１遮断部１１では、その検出回路１１ｂが電池２から出力される電池電力の電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ２以下に低下したことを検出して、スイッチ回路１１ａをオン状態からオフ状態に移行させる。これにより、第１遮断部１１は、後段（つまり第１電源部１３）への電池電力の供給を自動的に停止する。したがって、第１電源部１３は第１電力（電圧：Ｖ１）の生成を停止し、第１回路部４に対するバックアップが停止される。これにより、電池２が過放電状態になることが回避される。

このように、この電源回路３および測定装置１では、２つの遮断部１１，１２を備え、第２遮断部１２が、第１遮断部１１から供給される電池電力の電圧Ｖｂを検出しつつ、この電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ１以下に低下したときに電池電力の後段（第２電源部１４）への供給を停止し、第１遮断部１１が、電池２から供給される電池電力の電圧Ｖｂを検出しつつ、この電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ１よりも低い基準電圧Ｖｒ２以下に低下したときに電池電力の後段（第１電源部１３）への供給を停止する。したがって、この電源回路３および測定装置１によれば、電池電力の電圧Ｖｂが十分に高いとき（基準電圧Ｖｒ１を超えるとき。つまり、電池２の残存容量が十分なとき）には、第１回路部４への第１電力の供給と共に第２回路部５への第２電力の供給を実行し、電池電力の電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ１以下に低下したとき（つまり、第２電源部１４による第２電力の生成が困難になったとき）には、第２回路部５への第２電力の供給を停止させると共に、第１回路部４への第１電力の供給については続行させることができる。これにより、バックアップを必要とする第１回路部４に対して、容量の大きな電池２の電池電力に基づいて第１電力の供給を行うことができるため、第１回路部４の消費電力が多いときにおいても、長時間に亘って第１回路部４をバックアップすることができる。

また、この電源回路３および測定装置１によれば、第１回路部４に対するバックアップを実行している状態において、第１遮断部１１が電池２から供給される電池電力の電圧Ｖｂを検出しつつ、この電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ１よりも低い基準電圧Ｖｒ２以下に低下したときに電池電力の後段（第１電源部１３）への供給を停止することにより、電池２が過放電状態に陥ることを確実に防止することができる。

なお、本発明は、上記した発明の実施の形態に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、上述した実施の形態では、第１遮断部１１および第２遮断部１２を、第１電源部１３および第２電源部１４を別体に設ける構成を採用しているが、第１遮断部１１の機能を第１電源部１３に含める構成を採用することもできるし、第２遮断部１２の機能を第２電源部１４に含める構成を採用することもできる。また、電源回路３がバックアップ状態にあることを表示する表示器を設ける構成を採用することもできる。また、本発明に係る電源回路３を測定装置１に適用した例を挙げて説明したが、電源回路３は測定装置以外の他の電子機器に採用してもよいのは勿論である。

電源回路３および測定装置１の構成図である。測定装置１での電池２の放電特性図である。

符号の説明

１測定装置
２電池
３電源回路
４第１回路部
５第２回路部
１１第１遮断部
１２第２遮断部
１３第１電源部
１４第２電源部
２１供給ライン
Ｖｂ電池電力の電圧
Ｖｒ１第１基準電圧
Ｖｒ２第２基準電圧

Claims

電池から供給される電池電力に基づいてバックアップの必要な第１回路部用の第１電力およびバックアップの不要な第２回路部用の第２電力を生成する電源回路であって、
前記電池電力の供給ラインに介装されて当該電池電力の後段への供給・停止を制御する第１遮断部と、
前記供給ラインにおける前記第１遮断部の後段に配設されて、当該第１遮断部から供給される前記電池電力の後段への供給・停止を制御する第２遮断部と、
前記第１遮断部と前記第２遮断部との接続点に接続されて当該第１遮断部から供給される前記電池電力に基づいて前記第１電力を生成する第１電源部と、
前記第２遮断部の後段に配設されて当該第２遮断部から供給される前記電池電力に基づいて前記第２電力を生成する第２電源部とを備え、
前記第２遮断部は、前記第１遮断部から供給される前記電池電力の電圧を検出しつつ、当該検出した電圧が第１基準電圧以下に低下したときに当該電池電力の後段への供給を停止し、
前記第１遮断部は、前記電池から供給される前記電池電力の電圧を検出しつつ、当該検出した電圧が前記第１基準電圧よりも低い第２基準電圧以下に低下したときに当該電池電力の後段への供給を停止する電源回路。
請求項１の電源回路、前記電池、前記第１回路部および前記第２回路部を備えている電子機器。