JP2010178524A

JP2010178524A - 電子機器

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Publication number: JP2010178524A
Application number: JP2009018996A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nakamura; 治中村
Original assignee: Icom Inc
Current assignee: Icom Inc
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】外部電源が接続されている状態で電子機器本体の電源をオフのときに、二次電池の接続を検出するための待機電流を十分に節減すること。
【解決手段】本発明では、
外部電源と二次電池のいずれでも動作可能な電子機器であって、
電子機器の本体電源がオフの状態であっても二次電池が接続されたことを検出する二次電池検出回路と、
外部電源から二次電池への充電を行う充電制御回路と、
電子機器の全体を制御する制御部とを備え、
制御部は、
電子機器の本体電源がオフの状態では、
通常動作モードより低消費電流のスタンバイモードで待機し、
外部電源が接続されている状態において、二次電池検出回路が二次電池の接続を検出すると、スタンバイモードから通常動作モードに復帰して、充電制御回路を介して外部電源から二次電池に充電を開始するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内蔵または装着された二次電池に外部電源から充電する機能を備えた電子機器において、当該電子機器の電源をオフにした状態での待機電流を削減する技術に関するものである。

二次電池を内蔵または装着して、外部電源から充電する機能を備えた電子機器では、当該電子機器の電源をオフにした状態であっても、外部電源と二次電池が接続されているときには、前記二次電池に充電するような機能を備えている。
そのためには、前記電子機器の電源をオフにした状態であっても、二次電池が接続されたことを検出するための制御部の一部（具体的にはＣＰＵ）は、動作状態にしておく必要がある。
二次電池が接続されたか否かは、二次電池の電圧を前記ＣＰＵによるポーリング動作などによって随時チェックしておく必要があるので、ＣＰＵの消費電流は低減させることはできなかった。

この改善策として、本体電源をオフにした状態でも動作状態にあって電池が接続されたときにワンショットパルスを発生させる電池接続検出ワンッショットパルス発生回路と、ワンショットパルスによってオンされるスイッチ手段と、このスイッチ手段のオンにより起動する制御部内部回路とを備えたものが提案されている。（特許文献１の段落番号００３１、００３２参照）
しかし、特許文献１で提案された技術は、電池接続検出ワンッショットパルス発生回路と、スイッチ手段と、制御部内部回路とを必要とするので、回路構成が複雑になるとともに、本体電源がオフの状態でも、電池接続検出ワンッショットパルス発生回路と、スイッチ手段を動作状態とするための電力が必要であるので、十分に低消費電流とすることはできなかった。

特許３１６７９０３号公報

解決しようとする問題点は、従来の技術では、外部電源が接続されている状態で電子機器本体の電源をオフにしても、二次電池が接続されたときには充電を開始するために制御部の一部（ＣＰＵ）を動作させる必要があり、そのためのＣＰＵの消費電流が十分には節減できない点である。

請求項１に係る発明は、
外部電源と二次電池のいずれでも動作可能な電子機器であって、
電子機器の本体電源がオフの状態であっても二次電池が接続されたことを検出する二次電池検出回路と、
外部電源から二次電池への充電を行う充電制御回路と、
電子機器の全体を制御する制御部とを備え、
制御部は、
電子機器の本体電源がオフの状態では、
通常動作モードより低消費電流のスタンバイモードで待機し、
外部電源が接続されている状態において、二次電池検出回路が二次電池の接続を検出すると、スタンバイモードから通常動作モードに復帰して、充電制御回路を介して外部電源から二次電池に充電を開始するように構成されている。
請求項２では、
制御部は、
スタンバイモードでは割り込み入力によって通常動作モードに復帰するように構成され、
二次電池検出回路は、
二次電池が接続されたときに前記制御部に対する割り込み入力を行うように構成されている。
請求項３では、
さらに、
外部電源が接続されたことを検出する外部電源検出回路と、
外部電源の電圧と二次電池の電圧とを検出する電圧検出回路と、
周囲温度を検出する温度検出回路とを備え、
制御部は、
外部電源が接続され、二次電池が接続され、外部電源の電圧と二次電池の電圧と周囲温度とが所定の充電開始条件を満たす場合にのみ前記充電制御回路による充電を行うように構成されている。

請求項１に係る発明によれば、
電子機器の本体電源がオフの状態であっても二次電池が接続されたことを検出する二次電池検出回路を備えていることにより、
制御部は、
電子機器の本体電源がオフの状態であって、通常動作モードより低消費電流のスタンバイモードで待機した状態であっても、
二次電池検出回路は二次電池の接続を検出することができる。
よって、二次電池検出回路が二次電池の接続を検出することによって、制御部は、スタンバイモードから通常動作モードに復帰して、充電制御回路を介して外部電源から二次電池に充電を開始することができる。
したがって、制御部が二次電池の接続を検出して充電を開始するために待機する待機電流を低消費電流とすることができる。
請求項２に係る発明によれば、
二次電池検出回路は、二次電池が接続されたときに制御部に対する割り込み入力を行い、制御部は、割り込み入力によってスタンバイモードから通常動作モードに復帰するように構成されているので、ＣＰＵの割り込み機能を利用して請求項１同様の効果を簡単に実現することができる。
請求項３に係る発明によれば、
外部電源が接続され、二次電池が接続され、外部電源の電圧と二次電池の電圧と周囲温度とが所定の充電開始条件を満たす場合にのみ充電制御回路による充電を行うので、より確実で安全な充電を行うことができる。

図１は、本発明に係る電子機器の概略ブロック図である。図２は、前記電子機器の二次電池検出回路と外部電源検出回路の回路図の例である。図３は、本体電源がオンの状態における充電制御のフローチャートである。図４は、本体電源がオフの状態における充電制御のフローチャートである。

以下に、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
図１に示した概略ブロック図において、
１は電子機器であり、制御部ＣＰＵによって全体を制御するように構成されている。２は外部電源を接続するための外部電源接続端子、３は二次電池を接続するための二次電池接続端子、４は本体電源のオンオフを切り替える電源操作ボタンである。前記外部電源接続端子２に外部電源が接続された状態、もしくは、前記二次電池接続端子３に二次電池が接続された状態の、少なくとも何れか一方の状態であれば、前記電源操作ボタン４を操作することによって、当該電子機器１の本体電源がオンオフされるように構成されている。
HVDETは、前記外部電源接続端子２に外部電源が接続されているか否かを検出するための外部電源検出回路、BATDETは、本発明の特徴を構成する二次電池検出回路であり、前記二次電池接続端子３に二次電池が接続されているか否かを検出する。前記外部電源検出回路HVDETは、外部電源が接続されたことを検出すると、"L"レベルの信号を出力することによって、前記制御部ＣＰＵのCPUHVポートに対して割込信号を入力する。前記二次電池検出回路BATDETは、二次電池が接続されたことを検出すると、"L"レベルの信号を出力することによって、前記制御部ＣＰＵのBTDETポートに対して割込信号を入力する。
CHGは、前記制御部ＣＰＵのCHGH/CHGCポートから出力される指示に基づいて前記外部電源接続端子２に接続された外部電源から前記二次電池接続端子３に接続された二次電池への充電を制御する充電制御回路である。
VDET_SELは、前記制御部ＣＰＵのBATTポートから出力される切替信号に基づいて、前記外部電源接続端子２に接続された外部電源の電圧、もしくは前記二次電池接続端子３に接続された二次電池の電圧の何れか一方を選択して、前記制御部ＣＰＵのVINポートに出力する電圧検出回路である。
TEMPDETは、例えば、定電圧が印加されたサーミスタを用いた温度検出回路である。

図１の概略ブロック図における充電制御の実施例を、本体電源がオンのときの充電制御（図３）と、本発明の特徴を含んだ本体電源がオフのときの充電制御（図４）に分けて説明する。
＜本体電源がオンのときの充電制御＞
図３に示したように、
本体電源がオンのときは、制御部ＣＰＵは動作しているので、ステップＳ１１では、CPUHVポートが "L" であるか否かを監視し、"L" の場合には「外部電源が接続された状態」であると判断してステップＳ１２に進み、"L" でない場合には「外部電源が接続されていない状態」であると判断して、CPUHVポートが "L"となるのを待つ。すなわち、外部電源検出回路HVDETから外部電源が接続されたことを検出する"L"レベルの外部電源検出信号の出力を待つ。外部電源検出回路HVDETは、外部電源が供給されているときにはCPUHVポートに割込信号を入力する。
ステップＳ１２では、タイマを所定の設定時間、例えば30secに設定してステップＳ１３に進み、VINポートの電圧を読み込み、その電圧値をＲＡＭなどにストアする。
電圧検出回路VDET_SELは、外部電源と二次電池とが接続され、制御部ＣＰＵから出力される切替信号BATTによって、外部電源もしくは二次電池の何れか一方の電圧をVINポートに出力する。

ステップＳ１４では、設定時間である30secを経過したか否かを判断し、経過していない場合はステップＳ１３に戻り、経過した場合はステップＳ１５へ進む。
ステップＳ１５では、電圧検出回路VDET_SELに切替信号BATTを出力して、VINポートで読み込む電圧を二次電池の電圧とするか外部電源の電圧とするかの切り替えを行い、ステップＳ１６へ進み、VINポートの電圧を読み込み、その電圧値をＲＡＭなどにストアして、さらにステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７では、ステップＳ１３およびステップＳ１６で読み込んだ二次電池の電圧と外部電源の電圧が共に充電開始条件を満たす電圧であるか否かをチェックし、満たしていなければ切替信号BATTを出力して電圧検出回路VDET_SELで検出する電圧を切り替えてステップＳ１２に戻り、満たしていれば、ステップＳ１８へ進む。
ステップＳ１２〜ステップＳ１７において、VINポートでは常に、二次電池の電圧または外部電源の電圧のいずれか一方の電圧を読み込んでおり、ステップＳ１２でタイマに設定した設定時間毎に一度、二次電池の電圧または外部電源の電圧のいずれか他方に切り替えてVINポートから読み込むのである。
ステップＳ１８では、例えばサーミスタを用いた温度検出回路TEMPDETから出力される温度信号を読み込み、充電開始条件を満たしているか否かをチェックし、充電開始温度条件範囲になっていることを確認してステップＳ１９へ進んで充電を開始する。

＜本体電源がオフのときの充電制御＞
図４に示したように、
本体電源がオンからオフに切り替えられるときは、
ステップＳ２１でオフされるのを検出する。本体電源がオフに切り替えられる操作が行われると、まず、制御部ＣＰＵをスタンバイモードに切り替える前に、ステップＳ２２では、制御部ＣＰＵを動作させたままで、CPUHVポートが "L" であるか否かを監視し、"L" の場合には「外部電源が接続された状態」であると判断してステップＳ２３に進み、"L" でない場合には「外部電源が接続されていない状態」、すなわち、二次電池のみが接続された状態であると判断してステップＳ２４に進む。

ステップＳ２３では、制御部ＣＰＵのBTDETポートを入力ポートに切り替えて内蔵プルアップ抵抗をオンにして、BTDETポートをハイインピーダンス状態とし、制御部ＣＰＵをスタンバイモードに移行させる。このスタンバイモードでは、BTDETポートは割込信号を受け付ける状態となり、制御部ＣＰＵは低消費電流状態である。
続いて、ステップＳ２５では、BTDETポートに割込信号が入力されるまで待機する。

ここで、二次電池が接続されると、二次電池検出回路BATDETの出力が "Ｈ" から "Ｌ" になって、BTDETポートに割込信号が入力されるので、制御部ＣＰＵは、スタンバイモードから通常モードに復帰して、ステップＳ２６へ進む。
前記二次電池検出回路BATDETは、図２に示したように、PNPトランジスタを用いて、ベース電圧の変化によって二次電池の接続を検出し、コレクタ電圧を "Ｈ" から "Ｌ" に変化させるように構成されている。この二次電池検出回路BATDETの電源は本体電源がオフに切り替えられていても供給されているので（例えば、制御部ＣＰＵの電源と二次電池検出回路BATDETを共用）、二次電池の接続を検出して、スタンバイモードにある制御部ＣＰＵに対して割込信号を出力し、二次電池が接続されたことを知らせて充電を開始させることができるのである。

続いて、前記ステップＳ１２〜Ｓ１４と同様にして、二次電池の電圧と外部電源の電圧を読み込んだあと、ステップＳ２６では、VINポートの電圧と、温度検出回路TEMPDETから出力される温度信号を読み込んで、二次電池の電圧、外部電源の電圧、および周囲温度が全て充電開始条件を満たしているか否かをチェックし、満たすまで待機し、充電開始条件を満たすと、ステップＳ２７に進んで充電を開始する。
このように、本体電源がオフにされて、制御部ＣＰＵが低消費電力状態であるスタンバイモードであっても、二次電池が接続されたことを二次電池検出回路BATDETから出力される割込信号の入力によって検出できるので、本体電源がオフの待機状態における制御部ＣＰＵの消費電力を低減することができるのである。

前記ステップＳ２２において、CPUHVポートが "L" でなく「外部電源が接続されていない状態」、すなわち、二次電池のみが接続された状態であると判断してステップＳ２４に進むと、ステップＳ２４では、制御部ＣＰＵのBTDETポートを出力ポートに切り替えるとともに、BTDETポートを "L" として、制御部ＣＰＵをスタンバイモードに移行させる。このスタンバイモードでは、制御部ＣＰＵは通常動作モードより低消費電流状態であり、CPUHVポートは割込信号を受け付ける状態となる。
続いて、ステップＳ２８では、CPUHVポートに割込信号が入力されるまで待機する。
ここで、外部電源が接続されると、外部電源検出回路HVDETの出力が "Ｈ" から "Ｌ" になって、CPUHVポートに割込信号が入力されるので、制御部ＣＰＵは、外部電源が接続されたことを検出するとともにスタンバイモードから通常モードに復帰して、ステップＳ２６へ進み、前記同様に充電開始条件を確認して、ステップＳ２７で充電を開始する。

以上のようにして、本体電源がオフの状態でも動作状態にある二次電池検出回路を備えることによって、本体電源がオフされた待機状態において、二次電池が接続されたことを検出して、低消費電流のスタンバイモードに状態の制御部を、通常動作モードに復帰させて充電開始するので、本体電源がオフの状態における待機電流を節減することができるのである。

本発明は、外部電源と二次電池のいずれでも動作可能な電子機器であって、外部電源から二次電池への充電を行う充電機能を備えた種々の機器に利用可能である。

１電子機器
２外部電源接続端子
３二次電池接続端子
４電源操作ボタン
ＣＰＵ制御部
HVDET 外部電源検出回路
BATDET 二次電池検出回路
CHG 充電制御回路
VDET_SEL 電圧検出回路
TEMPDET 温度検出回路

Claims

外部電源と二次電池のいずれでも動作可能な電子機器であって、
電子機器の本体電源がオフの状態であっても二次電池が接続されたことを検出する二次電池検出回路と、
外部電源から二次電池への充電を行う充電制御回路と、
電子機器の全体を制御する制御部とを備え、
制御部は、
電子機器の本体電源がオフの状態では、
通常動作モードより低消費電流のスタンバイモードで待機し、
外部電源が接続されている状態において、二次電池検出回路が二次電池の接続を検出すると、スタンバイモードから通常動作モードに復帰して、充電制御回路を介して外部電源から二次電池に充電を開始するように構成されていることを特徴とする電子機器。
制御部は、
スタンバイモードでは割り込み入力によって通常動作モードに復帰するように構成され、
二次電池検出回路は、
二次電池が接続されたときに前記制御部に対する割り込み入力を行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
さらに、
外部電源が接続されたことを検出する外部電源検出回路と、
外部電源の電圧と二次電池の電圧とを検出する電圧検出回路と、
周囲温度を検出する温度検出回路とを備え、
制御部は、
外部電源が接続され、二次電池が接続され、外部電源の電圧と二次電池の電圧と周囲温度とが所定の充電開始条件を満たす場合にのみ前記充電制御回路による充電を行うことを特徴とする請求項１、２の何れか１項に記載の電子機器。