JP2012005235A - 内部・外部切替給電回路 - Google Patents

Abstract

【課題】内蔵電池と外部給電との切り替え機能を備え、外部給電する際の内蔵電池の遮断スイッチにＦＥＴを使用した給電回路において、外部給電から内蔵電池へ同ＦＥＴの寄生ダイオードを通して逆リーク電流が流れるのを防止する。
【解決手段】外部給電ＥＸＳするときには、内蔵電池ＢＡＴ１に並列に接続した、電流設定抵抗Ｒ４と電界効果トランジスタＦＥＴ４との直列回路からなる逆流防止回路ＣＣＰを外部給電ＥＸＳによって動作させる。そして、この逆流防止回路ＣＣＰの電流設定抵抗Ｒ４に流れ込み接地端子へ向かう電流Ｉ４を、前記外部給電ＥＸＳから前記ＦＥＴ２の寄生ダイオードＤ２を通して逆流するリーク電流Ｉ２′よりも大きくなるよう設定［Ｉ４＝Ｖ_BAT1／Ｒ４；Ｉ４＞Ｉ２′］する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内蔵電池と外部給電との切り替え機能を備えた内部・外部切替給電回路に関する。

小型のゲーム機、音楽・画像の記録再生機など、内蔵電池と外部給電の何れによっても動作可能な携帯機器が広く実用されている。

図２は、携帯機器の電源を生成するための従来の内部・外部切替給電回路の構成を示す図である。

この内部・外部切替給電回路は、携帯機器にその電源供給回路として備えられ、乾電池等の１次電池からなる内蔵電池ＢＡＴ１に加え、ＡＣアダプタ等の直流電源に必要に応じて接続される外部給電端子ＥＸＳを有する。

外部給電端子ＥＸＳに直流電源が接続されていないときは、内蔵電池ＢＡＴ１からの内部給電にて、コンデンサＣ１、コイルＬ１、昇圧回路ＤＣ−ＤＣ１、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２、コンデンサＣ２を介してSYSTEM電源Ｖ３を生成する。

昇圧回路ＤＣ−ＤＣ１は、例えば同期整流型の昇圧回路であり、その出力Ｖ３を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧した電圧ＲＥＦに応じて、電界効果トランジスタＦＥＴ２とＦＥＴ１を昇圧コントローラＢＣによりスイッチングさせ、ＬＣ回路Ｌ１，Ｃ２を充放電して昇圧動作をする。

外部給電端子ＥＸＳに直流電源が接続されているときには、内蔵電池ＢＡＴ１があっても、同外部給電端子ＥＸＳからの給電にてＬＤＯ（ロードレギュレータ）ＩＣ３を介してSYSTEM電源Ｖ３を生成する。この際、ＬＤＯ（ロードレギュレータ）ＩＣ３の出力電圧は、前記昇圧回路ＤＣ−ＤＣ１の出力電圧より僅かに高い電圧設定として、その出力端子ＯＵＴからSYSTEM電源Ｖ３として供給される。

外部給電（ＥＸＳ）があるとき、SYSTEM電源Ｖ３の電圧は、昇圧回路ＤＣ−ＤＣ１の出力設定電圧より高くなるので、昇圧回路ＤＣ−ＤＣ１は昇圧動作を停止する。

そのとき、２つの電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２は共に遮断したオープン状態となり、理論上、外部給電（ＥＸＳ）から内蔵電池ＢＡＴ１への逆流リーク電流は“０”になるはずである。

バッテリの他に外部電源で動作することが可能で、電源の切り替えを２つのダイオードを突き合わせた回路によって行う電源回路において、外部電源から電力の供給を受けていることを検知して、バッテリ側の突き合わせダイオードの逆リーク電流を逃がすバイパス回路を設けることが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０８−０１６２８１号公報

一般的に電界効果トランジスタＦＥＴには寄生ダイオードが生成され、前記昇圧回路ＤＣ−ＤＣ１における電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の寄生ダイオードをそれぞれＤ１，Ｄ２とすると、外部給電（ＥＸＳ）から内蔵電池ＢＡＴ１へ同寄生ダイオードＤ２を通した逆リーク電流Ｉ２′が流れて、同内蔵電池ＢＡＴ１を充電してしまう。

内蔵電池ＢＡＴ１として使用するアルカリ電池等の１次電池は、充電等をすると漏液等の不具合を生じてしまう問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、内蔵電池と外部給電との切り替え機能を備え、外部給電する際の内蔵電池の遮断スイッチにＦＥＴを使用した給電回路において、外部給電から内蔵電池へ同ＦＥＴの寄生ダイオードを通して逆リーク電流が流れるのを防止することが可能になる内部・外部切替給電回路を提供することを目的とする。

請求項１に記載の内部・外部切替給電回路は、外部給電端子からの外部給電ラインと内蔵電池からの内部給電ラインとが共通に接続された給電出力端子と、前記内部給電ラインに介在され、前記外部給電端子からの給電に従って切断動作するスイッチ素子と、前記内蔵電池に並列に接続され、前記外部給電端子からの給電に従って動作し、前記内蔵電池からの出力電流を接地へ流す逆流防止回路とを備え、前記逆流防止回路により接地へ流す電流を、少なくとも前記スイッチ素子における逆リーク電流よりも大きく設定したことを特徴としている。

請求項２に記載の内部・外部切替給電回路は、前記請求項１に記載の内部・外部切替給電回路において、前記逆流防止回路は、前記外部給電端子からの給電に従って接続動作し非給電に従って切断動作するスイッチ素子と、同スイッチ素子に直列に接続された抵抗素子とを有し、同逆流防止回路により接地へ流す電流は、同抵抗素子の抵抗値に応じて設定することを特徴としている。

この発明によれば、内蔵電池と外部給電との切り替え機能を備え、外部給電する際の内蔵電池の遮断スイッチにＦＥＴを使用した給電回路において、外部給電から内蔵電池へ同ＦＥＴの寄生ダイオードを通して逆リーク電流が流れるのを防止することが可能になる内部・外部切替給電回路を提供できる。

本発明の実施形態に係る内部・外部切替給電回路の構成を示す図。 携帯機器の電源を生成するための従来の内部・外部切替給電回路の構成を示す図。

以下図面により本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る内部・外部切替給電回路の構成を示す図である。

同図において、前記図１で示した従来の内部・外部切替給電回路と同一の回路部分については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

この実施形態の内部・外部切替給電回路では、内蔵電池ＢＡＴ１と並列に、外部給電（ＥＸＳ）する際に動作する逆流防止回路ＣＣＰを追加して設ける。

この逆流防止回路ＣＣＰは、内蔵電池ＢＡＴ１のプラス側端子と接地側端子との間に、電流設定抵抗Ｒ４と電界効果トランジスタＦＥＴ４とを直列に接続してなるもので、同ＦＥＴ４は、外部給電端子ＥＸＳに直流電源が接続されるとＯＮ（スイッチング）する。

この外部給電の際、前記逆流防止回路ＣＣＰの電流設定抵抗Ｒ４に接地端方向に流れる電流Ｉ４は、［Ｉ４＝Ｖ_BAT1／Ｒ４］で定義される。

ここで、電流Ｉ４が前記逆リーク電流Ｉ２′よりも大きくなることを条件［Ｉ４＞Ｉ２′］に抵抗値Ｒ４を設定する。

このように構成された内部・外部切替給電回路では、外部給電の際、内蔵電池ＢＡＴ１から流れ出る電流Ｉ１は、［Ｉ１＝Ｉ４−Ｉ２′＞０］だけとなり、同内蔵電池ＢＡＴ１への充電が行われることはない。

このため、内蔵電池ＢＡＴ１に漏液などの不具合が生じることはない。

またこの際、内蔵電池ＢＡＴ１から流れ出る電流Ｉ１は、従来の給電回路において発生した逆リーク電流Ｉ２′よりも若干大きいだけの微少なものであり、しかも、内蔵電池ＢＡＴ１による給電で携帯機器の動作停止時に、昇圧回路ＤＣ−ＤＣ１以降のシステム側での消費電流に較べて極軽微なため、同内蔵電池ＢＡＴ１の消耗も極軽微で懸念はない。

一方、外部給電端子ＥＸＳに直流電源が接続されない内蔵電池ＢＡＴ１のみでの動作時には、前記逆流防止回路ＣＣＰの電界効果トランジスタＦＥＴ４は遮断したオープン状態となり、同逆流防止回路ＣＣＰに流れ込む電流Ｉ４＝０になるので、同内蔵電池ＢＡＴ１の消費電流が変化することはない。

したがって、前記構成の内部・外部切替給電回路によれば、内蔵電池ＢＡＴ１と外部給電ＥＸＳとの切り替え給電機能を備え、外部給電ＥＸＳする際の内蔵電池ＢＡＴ１の遮断スイッチに電界効果トランジスタＦＥＴ２を使用した給電回路において、外部給電ＥＸＳするときには、前記内蔵電池ＢＡＴ１に並列に接続した、電流設定抵抗Ｒ４と電界効果トランジスタＦＥＴ４との直列回路からなる逆流防止回路ＣＣＰを外部給電ＥＸＳによって動作させる。そして、この逆流防止回路ＣＣＰの電流設定抵抗Ｒ４に流れ込み接地端子へ向かう電流Ｉ４を、前記外部給電ＥＸＳから前記ＦＥＴ２の寄生ダイオードＤ２を通して逆流するリーク電流Ｉ２′よりも大きくなるよう設定［Ｉ４＝Ｖ_BAT1／Ｒ４；Ｉ４＞Ｉ２′］する。

このため、実装形状が大きくコストも掛かるメカ的な切替スイッチを設ける必要なく、電気的回路を僅かに付加するだけで、外部給電ＥＸＳの際に内蔵電池ＢＡＴ１への充電が生じるのを自動的に防止でき、同内蔵電池ＢＡＴ１に漏液等の不具合が生じるのを防止できる。

この際、外部給電ＥＸＳをせず、内蔵電池ＢＡＴ１により給電するときには、前記逆流防止回路ＣＣＰのＦＥＴ４はＯＮ（スイッチング）せず、同逆流防止回路ＣＣＰへの電流の流れ込みは発生しない。このため、消費電流の変化はなく、内蔵電池ＢＡＴ１の寿命が短くなることはない。

なお、本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が異なる形態にして組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。

ＢＡＴ１…内蔵電池
ＤＣ−ＤＣ１…昇圧回路
ＥＸＳ…外部給電端子
ＩＣ３…ロードレギュレータ（ＬＤＯ）
Ｖ３…SYSTEM電源（給電出力端子）
ＦＥＴ２…電界効果トランジスタ（内蔵電池断接スイッチ）
Ｄ２…寄生ダイオード
Ｉ２′…逆リーク電流
ＣＣＰ…逆流防止回路
Ｉ４…逆リーク防止電流（＞Ｉ２′）

Claims (2)

1. 外部給電端子からの外部給電ラインと内蔵電池からの内部給電ラインとが共通に接続された給電出力端子と、
   前記内部給電ラインに介在され、前記外部給電端子からの給電に従って切断動作するスイッチ素子と、
   前記内蔵電池に並列に接続され、前記外部給電端子からの給電に従って動作し、前記内蔵電池からの出力電流を接地へ流す逆流防止回路とを備え、
   前記逆流防止回路により接地へ流す電流を、少なくとも前記スイッチ素子における逆リーク電流よりも大きく設定したことを特徴とする内部・外部切替給電回路。
2. 前記逆流防止回路は、前記外部給電端子からの給電に従って接続動作し非給電に従って切断動作するスイッチ素子と、同スイッチ素子に直列に接続された抵抗素子とを有し、同逆流防止回路により接地へ流す電流は、同抵抗素子の抵抗値に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の内部・外部切替給電回路。

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