JP2011114932A

JP2011114932A - 保護回路

Info

Publication number: JP2011114932A
Application number: JP2009268652A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tanaka; 賢司田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】電圧降下を抑制しつつ、コストダウンを図ることができる保護回路を提供すること。
【解決手段】ＯＲ回路４３は、スリープ制御回路３４から内部ウェイクアップ信号Ｓ１が入力されず、かつ、ＣＰＵ３０から検出ホールド信号Ｓ２が入力されない場合には、スイッチ４２をＯＦＦ（遮断）させる遮断信号Ｓ３（第２の信号）を出力する。スイッチ４２は、充電池３７とＣＰＵ３０とを接続している状態において、ＯＲ回路４３から遮断信号Ｓ３が入力された場合には、充電池３７とＣＰＵ３０との接続を遮断する。
【選択図】図３

Description

本発明は、過電流から機器本体を保護する保護回路に関する。

従来より、電源から機器本体（システム）への電力を供給する電力供給ラインに過電流が発生した場合、過電流に起因する発熱や発煙等を防ぐために、電源から機器本体への電力の供給を遮断する必要がある。

このような過電流から機器本体を保護する保護回路において、電源から供給される電流が過電流であるか否かを監視するために、電源とＣＰＵとの間に抵抗を配置し、この抵抗の電圧降下を用いて、過電流を検出する保護回路が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−８１９４８号公報

しかし、特許文献１に記載の保護回路のように、電源とＣＰＵとの間に抵抗を配置した場合、過電流が発生しない通常動作時にも電源から供給される電圧が抵抗により電圧降下してしまう。また、抵抗の電圧降下を用いて過電流を検出するためには、抵抗に印加される電圧を増幅するためのアンプが必要となるが、抵抗の電圧を増幅するためのアンプは高価であり、コストアップにつながる。

そこで、本発明は、電圧降下を抑制しつつ、コストダウンを図ることができる保護回路を提供することを目的とする。

本発明に係る保護回路は、上記課題を解決するために、電源に電力を供給し、所定の制御を行う主制御回路と、前記電源が前記主制御回路に接続されるか遮断されるかを切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部と並列に接続される抵抗素子と、システムを起動させるための起動信号を出力する起動制御部と、前記主制御回路が動作する場合には、前記スイッチ部を接続させる第１の信号を出力し、前記主制御回路の動作が抑制される場合には、前記第１の信号を出力しない接続設定部と、前記起動制御部から前記起動信号が入力されず、かつ、前記接続設定部から前記第１の信号が入力されない場合には、前記スイッチ部を遮断させる第２の信号を出力する切り替え制御回路とを備え、前記スイッチ部は、前記電源と前記主制御回路とを接続している状態において、前記切り替え制御回路から前記第２の信号が入力された場合には、前記電源と前記主制御回路との接続を遮断することを特徴とする。

また、前記切り替え制御回路は、前記起動制御部から前記起動信号が入力される、及び／又は前記接続設定部から前記第１の信号が入力される場合には、前記スイッチ部を接続させる第３の信号を出力し、前記スイッチ部は、前記電源と前記主制御回路との接続を遮断している状態において、前記切り替え制御回路から前記第３の信号が入力された場合には、前記電源と前記主制御回路とを接続することが好ましい。

また、前記抵抗素子は、正の温度係数を有する導電性ポリマーからなり、所定の温度領域において前記抵抗素子内の温度の上昇に応じて前記抵抗素子の抵抗値が増加することが好ましい。

本発明によれば、電圧降下を抑制しつつ、コストダウンを図ることができる保護回路を提供することができる。

本発明に係る保護回路を有する携帯電子機器の一例である携帯電話機の外観斜視図である。携帯電話機の内部の機能を示す機能ブロック図である。第１実施形態の保護回路の具体的な構成について示す図である。第２実施形態の保護回路の具体的な構成について示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の好適な第１実施形態について説明する。図１は、本発明に係る保護回路を有する携帯電子機器の一例である携帯電話機１の外観斜視図を示す。なお、図１は、いわゆる折り畳み型の携帯電話機の形態を示しているが、本発明に係る携帯電話機の形態としては特にこれに限られない。例えば、両筐体を重ね合わせた状態から一方の筐体を一方向にスライドさせるようにしたスライド式や、重ね合せ方向に沿う軸線を中心に一方の筐体を回転させるようにした回転式（ターンタイプ）や、操作部と表示部とが一つの筐体に配置され、連結部を有さない形式（ストレートタイプ）でもよい。

携帯電話機１は、操作部側筐体２と、表示部側筐体３とを備える。操作部側筐体２は、表面部に、操作部１１と、携帯電話機１の使用者が通話時に発した音声が入力されるマイク１２とを備える。操作部１１は、各種設定や電話帳機能やメール機能等の各種機能を作動させるための機能設定操作キー１３と、電話番号の数字やメール等の文字等を入力するための入力操作キー１４と、各種操作における決定やスクロール等を行う決定操作キー１５とから構成されている。なお、機能設定操作キー１３、入力操作キー１４及び決定操作キー１５は、表示部２１と一体に形成されたタッチパネル上に配置するように構成してもよい。

また、表示部側筐体３は、表面部に、各種情報を表示するための表示部２１と、通話の相手側の音声を出力するスピーカ２２とを備える。

また、操作部側筐体２の上端部と表示部側筐体３の下端部とは、ヒンジ機構４を介して連結されている。また、携帯電話機１は、ヒンジ機構４を介して連結された操作部側筐体２と表示部側筐体３とを相対的に回転することにより、操作部側筐体２と表示部側筐体３とが互いに開いた状態（開放状態）にしたり、操作部側筐体２と表示部側筐体３とを折り畳んだ状態（折畳み状態）にしたりできる。

次に、携帯電話機の内部の機能について説明する。図２は、携帯電話機１の内部の機能を示す機能ブロック図である。携帯電話機１は、図２に示すように、ＣＰＵ３０（主制御回路）と、メモリ３１と、主クロック回路３３と、スリープ制御回路３４（起動制御部）と、Ｉ／Ｏポート３５と、電源制御回路３６と、充電池３７（電源）と、シリアル通信バス３９と、通信インターフェース部４０とを備える。

また、保護回路１０は、上述したＣＰＵ３０と、スリープ制御回路３４と、Ｉ／Ｏポート３５とを含んで構成される。

ＣＰＵ３０は、充電池３７から電力が供給され、所定の制御を行うことにより、携帯電話機全体を制御する。また、ＣＰＵ３０は、スリープ制御回路３４から入力される内部ウェイクアップ信号Ｓ１、及び主クロック回路３３から入力されるクロック信号に基づいて駆動する。

メモリ３１は、各種情報や、所定のアプリケーションプログラム（以下、アプリケーションという）が格納されている。具体的には、メモリ３１には、複数のアプリケーションを動作させるためのＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）プログラム３１１（以下単に「システム」という）、電源制御アプリケーション３１２、スリープ管理アプリケーション３１３、制御アプリケーション３１４等が格納されている。

主クロック回路３３は、スリープ制御回路３４から入力される内部ウェイクアップ信号Ｓ１に基づいて起動し、起動後に所定の周波数のクロック信号を発生させる。そして、主クロック回路３３は、発生させたクロック信号をＣＰＵ３０に供給する。

スリープ制御回路３４は、スリープタイマを有し、スリープ管理アプリケーション３１３と協同して、システムの状態を、システムが動作している通常モード又はシステムの動作が抑制されるスリープモードに移行させる。

主クロック回路３３は、スリープ制御回路３４から入力される内部ウェイクアップ信号に基づいて、所定の周波数のクロック信号を発生させる。そして、主クロック回路３３は、発生したクロック信号をＣＰＵ３０に供給（出力）する。ＣＰＵ３０は、内部ウェイクアップ信号が入力されると、リソースの設定処理等を行い、クロック信号が入力されることにより動作を開始する。

また、ＣＰＵ３０は、Ｉ／Ｏポート３５を介して、ＣＰＵ３０により制御される制御対象（例えば、電源制御回路３６等）との信号の送受信を行う。
電源制御回路３６は、充電池３７が接続されており、充電池３７から供給される電源電圧を所定の電源電圧に変換し、変換後の電源電圧を携帯電話機１の各部に供給する。

通信インターフェース部４０は、シリアルＩ／Ｆ４０１と、通信バッファメモリ４０２と有し、シリアル通信バス３９と内部バス４１との間の信号の送受信を行う。

図３は、図２に示す保護回路１０の具体的な構成について示す図である。図３に示すように、保護回路１０は、ＣＰＵ３０（主制御回路、接続設定部）と、スリープ制御回路３４と、充電池３７と、スイッチ４２（スイッチ部）と、ＯＲ回路４３（切り替え制御回路）と、抵抗Ｒ（抵抗素子）とを備える。

スイッチ４２は、充電池３７とＣＰＵ３０との間に接続され、充電池３７がＣＰＵ３０に接続されるか遮断されるかを切り替える。

抵抗Ｒは、スイッチ４２に並列に接続される。また、抵抗Ｒの抵抗値は、１ｋΩ程度であることが好ましい。
また、スイッチ４２には、ＯＲ回路４３からの制御信号が入力される。

ここで、第１実施形態の保護回路１０の動作について説明する。
ＣＰＵ３０は、ＣＰＵ３０（システム）が動作する通常モードの場合には、スイッチ４２を接続させる検出ホールド信号Ｓ２（第１の信号）を出力し、ＣＰＵ３０の動作が抑制されるスリープモードの場合には、検出ホールド信号Ｓ２を出力しない。

ＯＲ回路４３は、スリープ制御回路３４から内部ウェイクアップ信号Ｓ１が入力されず、かつ、ＣＰＵ３０から検出ホールド信号Ｓ２が入力されない場合、つまり、ＣＰＵ３０がスリープモードの場合には、スイッチ４２をＯＦＦ（遮断）させる遮断信号Ｓ３（第２の信号）を出力する。

スイッチ４２は、充電池３７とＣＰＵ３０とを接続している状態において、ＯＲ回路４３から遮断信号Ｓ３が入力された場合には、充電池３７とＣＰＵ３０との接続を遮断する。

このように第１実施形態の保護回路１０によれば、スリープモードにおいてスイッチ４２をＯＦＦにするため、充電池３７からの電流は、抵抗Ｒを介してＣＰＵ３０に供給される。

ここで、過電流が発生していない状態において、スリープモードでは、充電池３７から供給される電流が少ないため、抵抗Ｒにおける電圧降下が少なくなる。したがって、携帯電話機１は、スリープモードにおいて、抵抗Ｒにおける電圧降下の影響を抑制できる。

具体的には、スリープモードでの抵抗Ｒを流れる電流値が１ｍＡであり、抵抗Ｒの抵抗値が１ｋΩである場合には、電圧降下は、１Ｖとなり（電流値（１ｍＡ）×抵抗値（１ｋΩ）＝電圧降下（１Ｖ））、携帯電話機１は、抵抗Ｒにおける電圧降下の影響が大きくなる。また、スリープモードでの抵抗Ｒを流れる電流値が０．１ｍＡであり、抵抗Ｒの抵抗値が１ｋΩである場合には、電圧降下は、０．１Ｖとなり（電流値（０．１ｍＡ）×抵抗値（１ｋΩ）＝電圧降下（０．１Ｖ））、携帯電話機１は、抵抗Ｒにおける電圧降下の影響を抑制できる。

実際には、スリープモードにおいて抵抗Ｒを流れる電流値は、０．１ｍＡ程度であるため、スリープモードにおいてスイッチ４２をＯＦＦにすることにより、携帯電話機１は、抵抗Ｒにおける電圧降下の影響を抑制できる。また、抵抗Ｒにおける電圧降下を用いて過電流を検出する場合と異なり、抵抗Ｒにおける電圧を増幅するアンプを配置する必要がないため、保護回路１０のコストダウンを図ることができる。

一方、図３に示すように、過電流が発生したことに起因して地絡が発生している状態では、抵抗Ｒにより充電池３７から供給される電流が制限されるため、過電流が発生したことに起因する発熱を抑制できる。具体的には、充電池３７の最大電圧が４．２Ｖであり、抵抗Ｒの抵抗値が１ｋΩの場合、過電流が発生したことに起因して地絡が発生した際の地絡電流は、４．２ｍＡとなる（最大電圧（４．２Ｖ）÷抵抗値（１ｋΩ）＝地絡電流（４．２ｍＡ））。このように、保護回路１０は、過電流が発生したことに起因して地絡が発生している状態では、抵抗Ｒにより地絡電流の値を小さな値にすることができるため、過電流が発生したことに起因する発熱を抑制できる。

また、ＯＲ回路４３は、スリープ制御回路３４から内部ウェイクアップ信号Ｓ１が入力される、及び／又はＣＰＵ３０から検出ホールド信号Ｓ２が入力される場合、つまり、ＣＰＵ３０が通常モードの場合には、スイッチ４２を接続させる接続信号Ｓ４（第３の信号）を出力する。

そして、スイッチ４２は、充電池３７とＣＰＵ３０との接続を遮断している状態において、ＯＲ回路４３から接続信号Ｓ４が入力された場合には、充電池３７とＣＰＵ３０とを接続する。

このように第１実施形態の保護回路１０によれば、通常モードにおいて、充電池３７とＣＰＵ３０とを接続して、スイッチ４２をＯＮとする。これにより、スイッチがＯＮされた状態では、充電池３７からの電流は、主にスイッチ４２を介してＣＰＵ３０に供給される。したがって、充電池３７からの電流は、主にスイッチ４２を流れるため、抵抗Ｒによる電圧降下が抑制される。さらに、ＣＰＵ３０からの伝播されたノイズが抵抗によって増幅されるおそれが低減される。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の保護回路の第２実施形態について説明する。第２実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を説明し、第１実施形態と同様の構成について同一符号を付し、説明を省略する。第２実施形態について特に説明しない点については、第１実施形態についての説明が適宜適用される。

第２実施形態の保護回路１０ａは、抵抗Ｒに代えて抵抗素子４５を備える点が第１実施形態とは主として異なる。
図４は、保護回路１０ａの具体的な構成について示す図である。図４に示すように、保護回路１０は、ＣＰＵ３０と、スリープ制御回路３４と、充電池３７と、スイッチ４２と、ＯＲ回路４３と、抵抗素子４５とを備える。

ここで、第２実施形態の保護回路１０ａの動作について説明する。なお、第２実施形態の保護回路１０ａの動作は、第１実施形態の保護回路１０と同様である。
ＣＰＵ３０は、ＣＰＵ３０が動作する通常モードの場合には、スイッチ４２を接続させる検出ホールド信号Ｓ２（第１の信号）を出力し、ＣＰＵ３０の動作が抑制されるスリープモードの場合には、検出ホールド信号Ｓ２を出力しない。

一方、ＯＲ回路４３は、スリープ制御回路３４から内部ウェイクアップ信号Ｓ１が入力される、及び／又はＣＰＵ３０から検出ホールド信号Ｓ２が入力される場合、つまり、ＣＰＵ３０が通常モードの場合には、スイッチ４２を接続させる接続信号Ｓ４（第３の信号）を出力する。

抵抗素子４５は、正の温度係数を有する導電性ポリマーからなる。また、抵抗素子４５は、所定の温度領域において抵抗素子４５内の温度の上昇に応じて抵抗素子４５の抵抗値が増加する特性を有している。

抵抗素子４５は、このような特性を有するため、スリープモードにおいて、スイッチ４２がＯＦＦされており、抵抗素子４５が過電流に起因する加熱により熱せられた場合、抵抗素子４５内の温度が上昇して、抵抗素子４５の抵抗値が増加する。つまり、抵抗素子４５は、加熱により徐々に抵抗値が増加するため、抵抗としての動作時間が第１実施形態の保護回路１０に係る抵抗Ｒに比して遅くなる。

これにより、第２実施形態の保護回路１０ａは、例えば、スイッチ４２のＯＮ／ＯＦＦの切り替え時に突入電流が発生して、発生した突入電流が抵抗素子４５に流れ込んだ場合であっても、抵抗素子４５の動作時間が適度に遅いため、突入電流によって携帯電話機１が誤動作することを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

また、上述した実施形態において、本発明の保護回路を備える携帯電子機器としての携帯電話機１について説明したが、これに限定されず、デジタルカメラ、ＰＨＳ（登録商標；ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、ポータブルナビゲーション装置、パソコン、ノートパソコン、携帯ゲーム装置等であってもよい。

１携帯電話機
１０保護回路
３０ＣＰＵ
３４スリープ制御回路（起動制御回路）
４２スイッチ（スイッチ部）
４３ＯＲ回路（切り替え制御回路）

Claims

電源に電力を供給し、所定の制御を行う主制御回路と、
前記電源が前記主制御回路に接続されるか遮断されるかを切り替えるスイッチ部と、
前記スイッチ部と並列に接続される抵抗素子と、
システムを起動させるための起動信号を出力する起動制御部と、
前記主制御回路が動作する場合には、前記スイッチ部を接続させる第１の信号を出力し、前記主制御回路の動作が抑制される場合には、前記第１の信号を出力しない接続設定部と、
前記起動制御部から前記起動信号が入力されず、かつ、前記接続設定部から前記第１の信号が入力されない場合には、前記スイッチ部を遮断させる第２の信号を出力する切り替え制御回路とを備え、
前記スイッチ部は、前記電源と前記主制御回路とを接続している状態において、前記切り替え制御回路から前記第２の信号が入力された場合には、前記電源と前記主制御回路との接続を遮断することを特徴とする保護回路。
前記切り替え制御回路は、前記起動制御部から前記起動信号が入力される、及び／又は前記接続設定部から前記第１の信号が入力される場合には、前記スイッチ部を接続させる第３の信号を出力し、
前記スイッチ部は、前記電源と前記主制御回路との接続を遮断している状態において、前記切り替え制御回路から前記第３の信号が入力された場合には、前記電源と前記主制御回路とを接続することを特徴とする請求項１に記載の保護回路。
前記抵抗素子は、正の温度係数を有する導電性ポリマーからなり、所定の温度領域において前記抵抗素子内の温度の上昇に応じて前記抵抗素子の抵抗値が増加することを特徴とする請求項１又は２に記載の保護回路。